ViewVC Help
View File | Revision Log | Show Annotations | Download File | Root Listing
root/radiance/ray/src/rt/ambcomp.c
(Generate patch)

Comparing ray/src/rt/ambcomp.c (file contents):
Revision 2.78 by greg, Tue Jan 9 00:51:51 2018 UTC vs.
Revision 2.85 by greg, Tue May 14 17:39:10 2019 UTC

# Line 20 | Line 20 | static const char      RCSid[] = "$Id$";
20   #include  "ray.h"
21   #include  "ambient.h"
22   #include  "random.h"
23 #include  "source.h"
24 #include  "otypes.h"
25 #include  "otspecial.h"
23  
27 #ifndef OLDAMB
28
24   extern void             SDsquare2disk(double ds[2], double seedx, double seedy);
25  
26   typedef struct {
27          COLOR   v;              /* hemisphere sample value */
28 <        float   d;              /* reciprocal distance (1/rt) */
28 >        float   d;              /* reciprocal distance */
29          FVECT   p;              /* intersection point */
30   } AMBSAMP;              /* sample value */
31  
# Line 134 | Line 129 | resample:
129          dimlist[ndims++] = AI(hp,i,j) + 90171;
130          rayvalue(&ar);                  /* evaluate ray */
131          ndims--;
132 <        if (ar.rt <= FTINY)
132 >        zd = raydistance(&ar);
133 >        if (zd <= FTINY)
134                  return(0);              /* should never happen */
135          multcolor(ar.rcol, ar.rcoef);   /* apply coefficient */
136 <        if (ar.rt*ap->d < 1.0)          /* new/closer distance? */
137 <                ap->d = 1.0/ar.rt;
136 >        if (zd*ap->d < 1.0)             /* new/closer distance? */
137 >                ap->d = 1.0/zd;
138          if (!n) {                       /* record first vertex & value */
139 <                if (ar.rt > 10.0*thescene.cusize + 1000.)
140 <                        ar.rt = 10.0*thescene.cusize + 1000.;
141 <                VSUM(ap->p, ar.rorg, ar.rdir, ar.rt);
139 >                if (zd > 10.0*thescene.cusize + 1000.)
140 >                        zd = 10.0*thescene.cusize + 1000.;
141 >                VSUM(ap->p, ar.rorg, ar.rdir, zd);
142                  copycolor(ap->v, ar.rcol);
143          } else {                        /* else update recorded value */
144                  hp->acol[RED] -= colval(ap->v,RED);
# Line 159 | Line 155 | resample:
155   }
156  
157  
158 < /* Estimate errors based on ambient division differences */
158 > /* Estimate variance based on ambient division differences */
159   static float *
160   getambdiffs(AMBHEMI *hp)
161   {
# Line 167 | Line 163 | getambdiffs(AMBHEMI *hp)
163          float   *earr = (float *)calloc(hp->ns*hp->ns, sizeof(float));
164          float   *ep;
165          AMBSAMP *ap;
166 <        double  b, d2;
166 >        double  b, b1, d2;
167          int     i, j;
168  
169          if (earr == NULL)               /* out of memory? */
170                  return(NULL);
171 <                                        /* compute squared neighbor diffs */
171 >                                        /* sum squared neighbor diffs */
172          for (ap = hp->sa, ep = earr, i = 0; i < hp->ns; i++)
173              for (j = 0; j < hp->ns; j++, ap++, ep++) {
174                  b = bright(ap[0].v);
175                  if (i) {                /* from above */
176 <                        d2 = normf*(b - bright(ap[-hp->ns].v));
177 <                        d2 *= d2;
176 >                        b1 = bright(ap[-hp->ns].v);
177 >                        d2 = b - b1;
178 >                        d2 *= d2*normf/(b + b1);
179                          ep[0] += d2;
180                          ep[-hp->ns] += d2;
181                  }
182                  if (!j) continue;
183                                          /* from behind */
184 <                d2 = normf*(b - bright(ap[-1].v));
185 <                d2 *= d2;
184 >                b1 = bright(ap[-1].v);
185 >                d2 = b - b1;
186 >                d2 *= d2*normf/(b + b1);
187                  ep[0] += d2;
188                  ep[-1] += d2;
189                  if (!i) continue;
190                                          /* diagonal */
191 <                d2 = normf*(b - bright(ap[-hp->ns-1].v));
192 <                d2 *= d2;
191 >                b1 = bright(ap[-hp->ns-1].v);
192 >                d2 = b - b1;
193 >                d2 *= d2*normf/(b + b1);
194                  ep[0] += d2;
195                  ep[-hp->ns-1] += d2;
196              }
# Line 218 | Line 217 | ambsupersamp(AMBHEMI *hp, int cnt)
217   {
218          float   *earr = getambdiffs(hp);
219          double  e2rem = 0;
221        AMBSAMP *ap;
220          float   *ep;
221          int     i, j, n, nss;
222  
# Line 228 | Line 226 | ambsupersamp(AMBHEMI *hp, int cnt)
226          for (ep = earr + hp->ns*hp->ns; ep > earr; )
227                  e2rem += *--ep;
228          ep = earr;                      /* perform super-sampling */
229 <        for (ap = hp->sa, i = 0; i < hp->ns; i++)
230 <            for (j = 0; j < hp->ns; j++, ap++) {
229 >        for (i = 0; i < hp->ns; i++)
230 >            for (j = 0; j < hp->ns; j++) {
231                  if (e2rem <= FTINY)
232                          goto done;      /* nothing left to do */
233                  nss = *ep/e2rem*cnt + frandom();
# Line 293 | Line 291 | samp_hemi(                             /* sample indirect hemisphere */
291                  hp->sampOK *= -1;       /* soft failure */
292                  return(hp);
293          }
294 +        if (hp->sampOK < 64)
295 +                return(hp);             /* insufficient for super-sampling */
296          n = ambssamp*wt + 0.5;
297          if (n > 8) {                    /* perform super-sampling? */
298                  ambsupersamp(hp, n);
# Line 649 | Line 649 | ambcorral(AMBHEMI *hp, FVECT uv[2], const double r0, c
649          FVECT           vec;
650          double          u, v;
651          double          ang, a1;
652        OBJREC          *m;
652          int             i, j;
653                                          /* don't bother for a few samples */
654          if (hp->ns < 8)
# Line 678 | Line 677 | ambcorral(AMBHEMI *hp, FVECT uv[2], const double r0, c
677                  for (a1 = ang-ang_res; a1 <= ang+ang_res; a1 += ang_step)
678                          flgs |= 1L<<(int)(16/PI*(a1 + 2.*PI*(a1 < 0)));
679              }
681                                        /* add low-angle incident (< 20deg) */
682        if (fabs(hp->rp->rod) <= 0.342 && hp->rp->parent != NULL &&
683                        (m = findmaterial(hp->rp->parent->ro)) != NULL &&
684                        isopaque(m->otype)) {
685                u = -DOT(hp->rp->rdir, uv[0]);
686                v = -DOT(hp->rp->rdir, uv[1]);
687                if ((r0*r0*u*u + r1*r1*v*v) > hp->rp->rot*hp->rp->rot) {
688                        ang = atan2a(v, u);
689                        ang += 2.*PI*(ang < 0);
690                        ang *= 16/PI;
691                        if ((ang < .5) | (ang >= 31.5))
692                                flgs |= 0x80000001;
693                        else
694                                flgs |= 3L<<(int)(ang-.5);
695                }
696        }
680          return(flgs);
681   }
682  
# Line 793 | Line 776 | doambient(                             /* compute ambient component */
776          return(1);
777   }
778  
796
797 #else /* ! NEWAMB */
798
799
800 void
801 inithemi(                       /* initialize sampling hemisphere */
802        AMBHEMI  *hp,
803        COLOR ac,
804        RAY  *r,
805        double  wt
806 )
807 {
808        double  d;
809        int  i;
810                                        /* set number of divisions */
811        if (ambacc <= FTINY &&
812                        wt > (d = 0.8*intens(ac)*r->rweight/(ambdiv*minweight)))
813                wt = d;                 /* avoid ray termination */
814        hp->nt = sqrt(ambdiv * wt / PI) + 0.5;
815        i = ambacc > FTINY ? 3 : 1;     /* minimum number of samples */
816        if (hp->nt < i)
817                hp->nt = i;
818        hp->np = PI * hp->nt + 0.5;
819                                        /* set number of super-samples */
820        hp->ns = ambssamp * wt + 0.5;
821                                        /* assign coefficient */
822        copycolor(hp->acoef, ac);
823        d = 1.0/(hp->nt*hp->np);
824        scalecolor(hp->acoef, d);
825                                        /* make axes */
826        VCOPY(hp->uz, r->ron);
827        hp->uy[0] = hp->uy[1] = hp->uy[2] = 0.0;
828        for (i = 0; i < 3; i++)
829                if (hp->uz[i] < 0.6 && hp->uz[i] > -0.6)
830                        break;
831        if (i >= 3)
832                error(CONSISTENCY, "bad ray direction in inithemi");
833        hp->uy[i] = 1.0;
834        fcross(hp->ux, hp->uy, hp->uz);
835        normalize(hp->ux);
836        fcross(hp->uy, hp->uz, hp->ux);
837 }
838
839
840 int
841 divsample(                              /* sample a division */
842        AMBSAMP  *dp,
843        AMBHEMI  *h,
844        RAY  *r
845 )
846 {
847        RAY  ar;
848        int  hlist[3];
849        double  spt[2];
850        double  xd, yd, zd;
851        double  b2;
852        double  phi;
853        int  i;
854                                        /* ambient coefficient for weight */
855        if (ambacc > FTINY)
856                setcolor(ar.rcoef, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
857        else
858                copycolor(ar.rcoef, h->acoef);
859        if (rayorigin(&ar, AMBIENT, r, ar.rcoef) < 0)
860                return(-1);
861        if (ambacc > FTINY) {
862                multcolor(ar.rcoef, h->acoef);
863                scalecolor(ar.rcoef, 1./AVGREFL);
864        }
865        hlist[0] = r->rno;
866        hlist[1] = dp->t;
867        hlist[2] = dp->p;
868        multisamp(spt, 2, urand(ilhash(hlist,3)+dp->n));
869        zd = sqrt((dp->t + spt[0])/h->nt);
870        phi = 2.0*PI * (dp->p + spt[1])/h->np;
871        xd = tcos(phi) * zd;
872        yd = tsin(phi) * zd;
873        zd = sqrt(1.0 - zd*zd);
874        for (i = 0; i < 3; i++)
875                ar.rdir[i] =    xd*h->ux[i] +
876                                yd*h->uy[i] +
877                                zd*h->uz[i];
878        checknorm(ar.rdir);
879        dimlist[ndims++] = dp->t*h->np + dp->p + 90171;
880        rayvalue(&ar);
881        ndims--;
882        multcolor(ar.rcol, ar.rcoef);   /* apply coefficient */
883        addcolor(dp->v, ar.rcol);
884                                        /* use rt to improve gradient calc */
885        if (ar.rt > FTINY && ar.rt < FHUGE)
886                dp->r += 1.0/ar.rt;
887                                        /* (re)initialize error */
888        if (dp->n++) {
889                b2 = bright(dp->v)/dp->n - bright(ar.rcol);
890                b2 = b2*b2 + dp->k*((dp->n-1)*(dp->n-1));
891                dp->k = b2/(dp->n*dp->n);
892        } else
893                dp->k = 0.0;
894        return(0);
895 }
896
897
898 static int
899 ambcmp(                                 /* decreasing order */
900        const void *p1,
901        const void *p2
902 )
903 {
904        const AMBSAMP   *d1 = (const AMBSAMP *)p1;
905        const AMBSAMP   *d2 = (const AMBSAMP *)p2;
906
907        if (d1->k < d2->k)
908                return(1);
909        if (d1->k > d2->k)
910                return(-1);
911        return(0);
912 }
913
914
915 static int
916 ambnorm(                                /* standard order */
917        const void *p1,
918        const void *p2
919 )
920 {
921        const AMBSAMP   *d1 = (const AMBSAMP *)p1;
922        const AMBSAMP   *d2 = (const AMBSAMP *)p2;
923        int     c;
924
925        if ( (c = d1->t - d2->t) )
926                return(c);
927        return(d1->p - d2->p);
928 }
929
930
931 double
932 doambient(                              /* compute ambient component */
933        COLOR  rcol,
934        RAY  *r,
935        double  wt,
936        FVECT  pg,
937        FVECT  dg
938 )
939 {
940        double  b, d=0;
941        AMBHEMI  hemi;
942        AMBSAMP  *div;
943        AMBSAMP  dnew;
944        double  acol[3];
945        AMBSAMP  *dp;
946        double  arad;
947        int  divcnt;
948        int  i, j;
949                                        /* initialize hemisphere */
950        inithemi(&hemi, rcol, r, wt);
951        divcnt = hemi.nt * hemi.np;
952                                        /* initialize */
953        if (pg != NULL)
954                pg[0] = pg[1] = pg[2] = 0.0;
955        if (dg != NULL)
956                dg[0] = dg[1] = dg[2] = 0.0;
957        setcolor(rcol, 0.0, 0.0, 0.0);
958        if (divcnt == 0)
959                return(0.0);
960                                        /* allocate super-samples */
961        if (hemi.ns > 0 || pg != NULL || dg != NULL) {
962                div = (AMBSAMP *)malloc(divcnt*sizeof(AMBSAMP));
963                if (div == NULL)
964                        error(SYSTEM, "out of memory in doambient");
965        } else
966                div = NULL;
967                                        /* sample the divisions */
968        arad = 0.0;
969        acol[0] = acol[1] = acol[2] = 0.0;
970        if ((dp = div) == NULL)
971                dp = &dnew;
972        divcnt = 0;
973        for (i = 0; i < hemi.nt; i++)
974                for (j = 0; j < hemi.np; j++) {
975                        dp->t = i; dp->p = j;
976                        setcolor(dp->v, 0.0, 0.0, 0.0);
977                        dp->r = 0.0;
978                        dp->n = 0;
979                        if (divsample(dp, &hemi, r) < 0) {
980                                if (div != NULL)
981                                        dp++;
982                                continue;
983                        }
984                        arad += dp->r;
985                        divcnt++;
986                        if (div != NULL)
987                                dp++;
988                        else
989                                addcolor(acol, dp->v);
990                }
991        if (!divcnt) {
992                if (div != NULL)
993                        free((void *)div);
994                return(0.0);            /* no samples taken */
995        }
996        if (divcnt < hemi.nt*hemi.np) {
997                pg = dg = NULL;         /* incomplete sampling */
998                hemi.ns = 0;
999        } else if (arad > FTINY && divcnt/arad < minarad) {
1000                hemi.ns = 0;            /* close enough */
1001        } else if (hemi.ns > 0) {       /* else perform super-sampling? */
1002                comperrs(div, &hemi);                   /* compute errors */
1003                qsort(div, divcnt, sizeof(AMBSAMP), ambcmp);    /* sort divs */
1004                                                /* super-sample */
1005                for (i = hemi.ns; i > 0; i--) {
1006                        dnew = *div;
1007                        if (divsample(&dnew, &hemi, r) < 0) {
1008                                dp++;
1009                                continue;
1010                        }
1011                        dp = div;               /* reinsert */
1012                        j = divcnt < i ? divcnt : i;
1013                        while (--j > 0 && dnew.k < dp[1].k) {
1014                                *dp = *(dp+1);
1015                                dp++;
1016                        }
1017                        *dp = dnew;
1018                }
1019                if (pg != NULL || dg != NULL)   /* restore order */
1020                        qsort(div, divcnt, sizeof(AMBSAMP), ambnorm);
1021        }
1022                                        /* compute returned values */
1023        if (div != NULL) {
1024                arad = 0.0;             /* note: divcnt may be < nt*np */
1025                for (i = hemi.nt*hemi.np, dp = div; i-- > 0; dp++) {
1026                        arad += dp->r;
1027                        if (dp->n > 1) {
1028                                b = 1.0/dp->n;
1029                                scalecolor(dp->v, b);
1030                                dp->r *= b;
1031                                dp->n = 1;
1032                        }
1033                        addcolor(acol, dp->v);
1034                }
1035                b = bright(acol);
1036                if (b > FTINY) {
1037                        b = 1.0/b;      /* compute & normalize gradient(s) */
1038                        if (pg != NULL) {
1039                                posgradient(pg, div, &hemi);
1040                                for (i = 0; i < 3; i++)
1041                                        pg[i] *= b;
1042                        }
1043                        if (dg != NULL) {
1044                                dirgradient(dg, div, &hemi);
1045                                for (i = 0; i < 3; i++)
1046                                        dg[i] *= b;
1047                        }
1048                }
1049                free((void *)div);
1050        }
1051        copycolor(rcol, acol);
1052        if (arad <= FTINY)
1053                arad = maxarad;
1054        else
1055                arad = (divcnt+hemi.ns)/arad;
1056        if (pg != NULL) {               /* reduce radius if gradient large */
1057                d = DOT(pg,pg);
1058                if (d*arad*arad > 1.0)
1059                        arad = 1.0/sqrt(d);
1060        }
1061        if (arad < minarad) {
1062                arad = minarad;
1063                if (pg != NULL && d*arad*arad > 1.0) {  /* cap gradient */
1064                        d = 1.0/arad/sqrt(d);
1065                        for (i = 0; i < 3; i++)
1066                                pg[i] *= d;
1067                }
1068        }
1069        if ((arad /= sqrt(wt)) > maxarad)
1070                arad = maxarad;
1071        return(arad);
1072 }
1073
1074
1075 void
1076 comperrs(                       /* compute initial error estimates */
1077        AMBSAMP  *da,   /* assumes standard ordering */
1078        AMBHEMI  *hp
1079 )
1080 {
1081        double  b, b2;
1082        int  i, j;
1083        AMBSAMP  *dp;
1084                                /* sum differences from neighbors */
1085        dp = da;
1086        for (i = 0; i < hp->nt; i++)
1087                for (j = 0; j < hp->np; j++) {
1088 #ifdef  DEBUG
1089                        if (dp->t != i || dp->p != j)
1090                                error(CONSISTENCY,
1091                                        "division order in comperrs");
1092 #endif
1093                        b = bright(dp[0].v);
1094                        if (i > 0) {            /* from above */
1095                                b2 = bright(dp[-hp->np].v) - b;
1096                                b2 *= b2 * 0.25;
1097                                dp[0].k += b2;
1098                                dp[-hp->np].k += b2;
1099                        }
1100                        if (j > 0) {            /* from behind */
1101                                b2 = bright(dp[-1].v) - b;
1102                                b2 *= b2 * 0.25;
1103                                dp[0].k += b2;
1104                                dp[-1].k += b2;
1105                        } else {                /* around */
1106                                b2 = bright(dp[hp->np-1].v) - b;
1107                                b2 *= b2 * 0.25;
1108                                dp[0].k += b2;
1109                                dp[hp->np-1].k += b2;
1110                        }
1111                        dp++;
1112                }
1113                                /* divide by number of neighbors */
1114        dp = da;
1115        for (j = 0; j < hp->np; j++)            /* top row */
1116                (dp++)->k *= 1.0/3.0;
1117        if (hp->nt < 2)
1118                return;
1119        for (i = 1; i < hp->nt-1; i++)          /* central region */
1120                for (j = 0; j < hp->np; j++)
1121                        (dp++)->k *= 0.25;
1122        for (j = 0; j < hp->np; j++)            /* bottom row */
1123                (dp++)->k *= 1.0/3.0;
1124 }
1125
1126
1127 void
1128 posgradient(                                    /* compute position gradient */
1129        FVECT  gv,
1130        AMBSAMP  *da,                   /* assumes standard ordering */
1131        AMBHEMI  *hp
1132 )
1133 {
1134        int  i, j;
1135        double  nextsine, lastsine, b, d;
1136        double  mag0, mag1;
1137        double  phi, cosp, sinp, xd, yd;
1138        AMBSAMP  *dp;
1139
1140        xd = yd = 0.0;
1141        for (j = 0; j < hp->np; j++) {
1142                dp = da + j;
1143                mag0 = mag1 = 0.0;
1144                lastsine = 0.0;
1145                for (i = 0; i < hp->nt; i++) {
1146 #ifdef  DEBUG
1147                        if (dp->t != i || dp->p != j)
1148                                error(CONSISTENCY,
1149                                        "division order in posgradient");
1150 #endif
1151                        b = bright(dp->v);
1152                        if (i > 0) {
1153                                d = dp[-hp->np].r;
1154                                if (dp[0].r > d) d = dp[0].r;
1155                                                        /* sin(t)*cos(t)^2 */
1156                                d *= lastsine * (1.0 - (double)i/hp->nt);
1157                                mag0 += d*(b - bright(dp[-hp->np].v));
1158                        }
1159                        nextsine = sqrt((double)(i+1)/hp->nt);
1160                        if (j > 0) {
1161                                d = dp[-1].r;
1162                                if (dp[0].r > d) d = dp[0].r;
1163                                mag1 += d * (nextsine - lastsine) *
1164                                                (b - bright(dp[-1].v));
1165                        } else {
1166                                d = dp[hp->np-1].r;
1167                                if (dp[0].r > d) d = dp[0].r;
1168                                mag1 += d * (nextsine - lastsine) *
1169                                                (b - bright(dp[hp->np-1].v));
1170                        }
1171                        dp += hp->np;
1172                        lastsine = nextsine;
1173                }
1174                mag0 *= 2.0*PI / hp->np;
1175                phi = 2.0*PI * (double)j/hp->np;
1176                cosp = tcos(phi); sinp = tsin(phi);
1177                xd += mag0*cosp - mag1*sinp;
1178                yd += mag0*sinp + mag1*cosp;
1179        }
1180        for (i = 0; i < 3; i++)
1181                gv[i] = (xd*hp->ux[i] + yd*hp->uy[i])*(hp->nt*hp->np)/PI;
1182 }
1183
1184
1185 void
1186 dirgradient(                                    /* compute direction gradient */
1187        FVECT  gv,
1188        AMBSAMP  *da,                   /* assumes standard ordering */
1189        AMBHEMI  *hp
1190 )
1191 {
1192        int  i, j;
1193        double  mag;
1194        double  phi, xd, yd;
1195        AMBSAMP  *dp;
1196
1197        xd = yd = 0.0;
1198        for (j = 0; j < hp->np; j++) {
1199                dp = da + j;
1200                mag = 0.0;
1201                for (i = 0; i < hp->nt; i++) {
1202 #ifdef  DEBUG
1203                        if (dp->t != i || dp->p != j)
1204                                error(CONSISTENCY,
1205                                        "division order in dirgradient");
1206 #endif
1207                                                        /* tan(t) */
1208                        mag += bright(dp->v)/sqrt(hp->nt/(i+.5) - 1.0);
1209                        dp += hp->np;
1210                }
1211                phi = 2.0*PI * (j+.5)/hp->np + PI/2.0;
1212                xd += mag * tcos(phi);
1213                yd += mag * tsin(phi);
1214        }
1215        for (i = 0; i < 3; i++)
1216                gv[i] = xd*hp->ux[i] + yd*hp->uy[i];
1217 }
1218
1219 #endif  /* ! NEWAMB */

Diff Legend

Removed lines
+ Added lines
< Changed lines
> Changed lines