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 2.56 by greg, Fri May 9 20:05:00 2014 UTC vs.
Revision 2.86 by greg, Wed Feb 17 01:29:22 2021 UTC

# Line 21 | Line 21 | static const char      RCSid[] = "$Id$";
21   #include  "ambient.h"
22   #include  "random.h"
23  
24 < #ifdef NEWAMB
24 > #ifndef MINADIV
25 > #define MINADIV         7       /* minimum # divisions in each dimension */
26 > #endif
27  
28   extern void             SDsquare2disk(double ds[2], double seedx, double seedy);
29  
30   typedef struct {
31          COLOR   v;              /* hemisphere sample value */
32 <        float   d;              /* reciprocal distance (1/rt) */
32 >        float   d;              /* reciprocal distance */
33          FVECT   p;              /* intersection point */
34   } AMBSAMP;              /* sample value */
35  
36   typedef struct {
37          RAY     *rp;            /* originating ray sample */
36 –        FVECT   ux, uy;         /* tangent axis unit vectors */
38          int     ns;             /* number of samples per axis */
39 +        int     sampOK;         /* acquired full sample set? */
40          COLOR   acoef;          /* division contribution coefficient */
41 +        double  acol[3];        /* accumulated color */
42 +        FVECT   ux, uy;         /* tangent axis unit vectors */
43          AMBSAMP sa[1];          /* sample array (extends struct) */
44   }  AMBHEMI;             /* ambient sample hemisphere */
45  
# Line 48 | Line 52 | typedef struct {
52   } FFTRI;                /* vectors and coefficients for Hessian calculation */
53  
54  
55 < static AMBHEMI *
56 < inithemi(                       /* initialize sampling hemisphere */
57 <        COLOR   ac,
58 <        RAY     *r,
59 <        double  wt
55 > static int
56 > ambcollision(                           /* proposed direciton collides? */
57 >        AMBHEMI *hp,
58 >        int     i,
59 >        int     j,
60 >        FVECT   dv
61   )
62   {
63 <        AMBHEMI *hp;
64 <        double  d;
65 <        int     n, i;
66 <                                        /* set number of divisions */
67 <        if (ambacc <= FTINY &&
68 <                        wt > (d = 0.8*intens(ac)*r->rweight/(ambdiv*minweight)))
69 <                wt = d;                 /* avoid ray termination */
70 <        n = sqrt(ambdiv * wt) + 0.5;
71 <        i = 1 + 5*(ambacc > FTINY);     /* minimum number of samples */
72 <        if (n < i)
73 <                n = i;
74 <                                        /* allocate sampling array */
75 <        hp = (AMBHEMI *)malloc(sizeof(AMBHEMI) + sizeof(AMBSAMP)*(n*n - 1));
76 <        if (hp == NULL)
77 <                return(NULL);
78 <        hp->rp = r;
79 <        hp->ns = n;
80 <                                        /* assign coefficient */
81 <        copycolor(hp->acoef, ac);
82 <        d = 1.0/(n*n);
83 <        scalecolor(hp->acoef, d);
84 <                                        /* make tangent plane axes */
85 <        hp->uy[0] = 0.5 - frandom();
86 <        hp->uy[1] = 0.5 - frandom();
87 <        hp->uy[2] = 0.5 - frandom();
88 <        for (i = 3; i--; )
84 <                if ((-0.6 < r->ron[i]) & (r->ron[i] < 0.6))
85 <                        break;
86 <        if (i < 0)
87 <                error(CONSISTENCY, "bad ray direction in inithemi");
88 <        hp->uy[i] = 1.0;
89 <        VCROSS(hp->ux, hp->uy, r->ron);
90 <        normalize(hp->ux);
91 <        VCROSS(hp->uy, r->ron, hp->ux);
92 <                                        /* we're ready to sample */
93 <        return(hp);
63 >        double  cos_thresh;
64 >        int     ii, jj;
65 >                                        /* min. spacing = 1/4th division */
66 >        cos_thresh = (PI/4.)/(double)hp->ns;
67 >        cos_thresh = 1. - .5*cos_thresh*cos_thresh;
68 >                                        /* check existing neighbors */
69 >        for (ii = i-1; ii <= i+1; ii++) {
70 >                if (ii < 0) continue;
71 >                if (ii >= hp->ns) break;
72 >                for (jj = j-1; jj <= j+1; jj++) {
73 >                        AMBSAMP *ap;
74 >                        FVECT   avec;
75 >                        double  dprod;
76 >                        if (jj < 0) continue;
77 >                        if (jj >= hp->ns) break;
78 >                        if ((ii==i) & (jj==j)) continue;
79 >                        ap = &ambsam(hp,ii,jj);
80 >                        if (ap->d <= .5/FHUGE)
81 >                                continue;       /* no one home */
82 >                        VSUB(avec, ap->p, hp->rp->rop);
83 >                        dprod = DOT(avec, dv);
84 >                        if (dprod >= cos_thresh*VLEN(avec))
85 >                                return(1);      /* collision */
86 >                }
87 >        }
88 >        return(0);                      /* nothing to worry about */
89   }
90  
91  
97 – /* Sample ambient division and apply weighting coefficient */
92   static int
93 < getambsamp(RAY *arp, AMBHEMI *hp, int i, int j, int n)
93 > ambsample(                              /* initial ambient division sample */
94 >        AMBHEMI *hp,
95 >        int     i,
96 >        int     j,
97 >        int     n
98 > )
99   {
100 +        AMBSAMP *ap = &ambsam(hp,i,j);
101 +        RAY     ar;
102          int     hlist[3], ii;
103          double  spt[2], zd;
104 +                                        /* generate hemispherical sample */
105                                          /* ambient coefficient for weight */
106          if (ambacc > FTINY)
107 <                setcolor(arp->rcoef, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
107 >                setcolor(ar.rcoef, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
108          else
109 <                copycolor(arp->rcoef, hp->acoef);
110 <        if (rayorigin(arp, AMBIENT, hp->rp, arp->rcoef) < 0)
109 >                copycolor(ar.rcoef, hp->acoef);
110 >        if (rayorigin(&ar, AMBIENT, hp->rp, ar.rcoef) < 0)
111                  return(0);
112          if (ambacc > FTINY) {
113 <                multcolor(arp->rcoef, hp->acoef);
114 <                scalecolor(arp->rcoef, 1./AVGREFL);
113 >                multcolor(ar.rcoef, hp->acoef);
114 >                scalecolor(ar.rcoef, 1./AVGREFL);
115          }
116          hlist[0] = hp->rp->rno;
117          hlist[1] = j;
118          hlist[2] = i;
119          multisamp(spt, 2, urand(ilhash(hlist,3)+n));
120 <        if (!n) {                       /* avoid border samples for n==0 */
119 <                if ((spt[0] < 0.1) | (spt[0] >= 0.9))
120 <                        spt[0] = 0.1 + 0.8*frandom();
121 <                if ((spt[1] < 0.1) | (spt[1] >= 0.9))
122 <                        spt[1] = 0.1 + 0.8*frandom();
123 <        }
120 > resample:
121          SDsquare2disk(spt, (j+spt[1])/hp->ns, (i+spt[0])/hp->ns);
122          zd = sqrt(1. - spt[0]*spt[0] - spt[1]*spt[1]);
123          for (ii = 3; ii--; )
124 <                arp->rdir[ii] = spt[0]*hp->ux[ii] +
124 >                ar.rdir[ii] =   spt[0]*hp->ux[ii] +
125                                  spt[1]*hp->uy[ii] +
126                                  zd*hp->rp->ron[ii];
127 <        checknorm(arp->rdir);
127 >        checknorm(ar.rdir);
128 >                                        /* avoid coincident samples */
129 >        if (!n && ambcollision(hp, i, j, ar.rdir)) {
130 >                spt[0] = frandom(); spt[1] = frandom();
131 >                goto resample;          /* reject this sample */
132 >        }
133          dimlist[ndims++] = AI(hp,i,j) + 90171;
134 <        rayvalue(arp);                  /* evaluate ray */
135 <        ndims--;                        /* apply coefficient */
136 <        multcolor(arp->rcol, arp->rcoef);
134 >        rayvalue(&ar);                  /* evaluate ray */
135 >        ndims--;
136 >        zd = raydistance(&ar);
137 >        if (zd <= FTINY)
138 >                return(0);              /* should never happen */
139 >        multcolor(ar.rcol, ar.rcoef);   /* apply coefficient */
140 >        if (zd*ap->d < 1.0)             /* new/closer distance? */
141 >                ap->d = 1.0/zd;
142 >        if (!n) {                       /* record first vertex & value */
143 >                if (zd > 10.0*thescene.cusize + 1000.)
144 >                        zd = 10.0*thescene.cusize + 1000.;
145 >                VSUM(ap->p, ar.rorg, ar.rdir, zd);
146 >                copycolor(ap->v, ar.rcol);
147 >        } else {                        /* else update recorded value */
148 >                hp->acol[RED] -= colval(ap->v,RED);
149 >                hp->acol[GRN] -= colval(ap->v,GRN);
150 >                hp->acol[BLU] -= colval(ap->v,BLU);
151 >                zd = 1.0/(double)(n+1);
152 >                scalecolor(ar.rcol, zd);
153 >                zd *= (double)n;
154 >                scalecolor(ap->v, zd);
155 >                addcolor(ap->v, ar.rcol);
156 >        }
157 >        addcolor(hp->acol, ap->v);      /* add to our sum */
158          return(1);
159   }
160  
161  
162 < static AMBSAMP *
140 < ambsample(                              /* initial ambient division sample */
141 <        AMBHEMI *hp,
142 <        int     i,
143 <        int     j
144 < )
145 < {
146 <        AMBSAMP *ap = &ambsam(hp,i,j);
147 <        RAY     ar;
148 <                                        /* generate hemispherical sample */
149 <        if (!getambsamp(&ar, hp, i, j, 0) || ar.rt <= FTINY) {
150 <                memset(ap, 0, sizeof(AMBSAMP));
151 <                return(NULL);
152 <        }
153 <        ap->d = 1.0/ar.rt;              /* limit vertex distance */
154 <        if (ar.rt > 10.0*thescene.cusize)
155 <                ar.rt = 10.0*thescene.cusize;
156 <        VSUM(ap->p, ar.rorg, ar.rdir, ar.rt);
157 <        copycolor(ap->v, ar.rcol);
158 <        return(ap);
159 < }
160 <
161 <
162 < /* Estimate errors based on ambient division differences */
162 > /* Estimate variance based on ambient division differences */
163   static float *
164   getambdiffs(AMBHEMI *hp)
165   {
166 +        const double    normf = 1./bright(hp->acoef);
167          float   *earr = (float *)calloc(hp->ns*hp->ns, sizeof(float));
168          float   *ep;
169          AMBSAMP *ap;
170 <        double  b, d2;
170 >        double  b, b1, d2;
171          int     i, j;
172  
173          if (earr == NULL)               /* out of memory? */
174                  return(NULL);
175 <                                        /* compute squared neighbor diffs */
175 >                                        /* sum squared neighbor diffs */
176          for (ap = hp->sa, ep = earr, i = 0; i < hp->ns; i++)
177              for (j = 0; j < hp->ns; j++, ap++, ep++) {
178                  b = bright(ap[0].v);
179                  if (i) {                /* from above */
180 <                        d2 = b - bright(ap[-hp->ns].v);
181 <                        d2 *= d2;
180 >                        b1 = bright(ap[-hp->ns].v);
181 >                        d2 = b - b1;
182 >                        d2 *= d2*normf/(b + b1);
183                          ep[0] += d2;
184                          ep[-hp->ns] += d2;
185                  }
186                  if (!j) continue;
187                                          /* from behind */
188 <                d2 = b - bright(ap[-1].v);
189 <                d2 *= d2;
188 >                b1 = bright(ap[-1].v);
189 >                d2 = b - b1;
190 >                d2 *= d2*normf/(b + b1);
191                  ep[0] += d2;
192                  ep[-1] += d2;
193                  if (!i) continue;
194                                          /* diagonal */
195 <                d2 = b - bright(ap[-hp->ns-1].v);
196 <                d2 *= d2;
195 >                b1 = bright(ap[-hp->ns-1].v);
196 >                d2 = b - b1;
197 >                d2 *= d2*normf/(b + b1);
198                  ep[0] += d2;
199                  ep[-hp->ns-1] += d2;
200              }
# Line 213 | Line 217 | getambdiffs(AMBHEMI *hp)
217  
218   /* Perform super-sampling on hemisphere (introduces bias) */
219   static void
220 < ambsupersamp(double acol[3], AMBHEMI *hp, int cnt)
220 > ambsupersamp(AMBHEMI *hp, int cnt)
221   {
222          float   *earr = getambdiffs(hp);
223          double  e2rem = 0;
220 –        AMBSAMP *ap;
221 –        RAY     ar;
222 –        double  asum[3];
224          float   *ep;
225          int     i, j, n, nss;
226  
# Line 229 | Line 230 | ambsupersamp(double acol[3], AMBHEMI *hp, int cnt)
230          for (ep = earr + hp->ns*hp->ns; ep > earr; )
231                  e2rem += *--ep;
232          ep = earr;                      /* perform super-sampling */
233 <        for (ap = hp->sa, i = 0; i < hp->ns; i++)
234 <            for (j = 0; j < hp->ns; j++, ap++) {
233 >        for (i = 0; i < hp->ns; i++)
234 >            for (j = 0; j < hp->ns; j++) {
235                  if (e2rem <= FTINY)
236                          goto done;      /* nothing left to do */
237                  nss = *ep/e2rem*cnt + frandom();
238 <                asum[0] = asum[1] = asum[2] = 0.0;
239 <                for (n = 1; n <= nss; n++) {
240 <                        if (!getambsamp(&ar, hp, i, j, n)) {
240 <                                nss = n-1;
241 <                                break;
242 <                        }
243 <                        addcolor(asum, ar.rcol);
244 <                }
245 <                if (nss) {              /* update returned ambient value */
246 <                        const double    ssf = 1./(nss + 1.);
247 <                        for (n = 3; n--; )
248 <                                acol[n] += ssf*asum[n] +
249 <                                                (ssf - 1.)*colval(ap->v,n);
250 <                }
251 <                e2rem -= *ep++;         /* update remainders */
252 <                cnt -= nss;
238 >                for (n = 1; n <= nss && ambsample(hp,i,j,n); n++)
239 >                        if (!--cnt) goto done;
240 >                e2rem -= *ep++;         /* update remainder */
241          }
242   done:
243          free(earr);
244   }
245  
246  
247 + static AMBHEMI *
248 + samp_hemi(                              /* sample indirect hemisphere */
249 +        COLOR   rcol,
250 +        RAY     *r,
251 +        double  wt
252 + )
253 + {
254 +        AMBHEMI *hp;
255 +        double  d;
256 +        int     n, i, j;
257 +                                        /* insignificance check */
258 +        if (bright(rcol) <= FTINY)
259 +                return(NULL);
260 +                                        /* set number of divisions */
261 +        if (ambacc <= FTINY &&
262 +                        wt > (d = 0.8*intens(rcol)*r->rweight/(ambdiv*minweight)))
263 +                wt = d;                 /* avoid ray termination */
264 +        n = sqrt(ambdiv * wt) + 0.5;
265 +        i = 1 + (MINADIV-1)*(ambacc > FTINY);
266 +        if (n < i)                      /* use minimum number of samples? */
267 +                n = i;
268 +                                        /* allocate sampling array */
269 +        hp = (AMBHEMI *)malloc(sizeof(AMBHEMI) + sizeof(AMBSAMP)*(n*n - 1));
270 +        if (hp == NULL)
271 +                error(SYSTEM, "out of memory in samp_hemi");
272 +        hp->rp = r;
273 +        hp->ns = n;
274 +        hp->acol[RED] = hp->acol[GRN] = hp->acol[BLU] = 0.0;
275 +        memset(hp->sa, 0, sizeof(AMBSAMP)*n*n);
276 +        hp->sampOK = 0;
277 +                                        /* assign coefficient */
278 +        copycolor(hp->acoef, rcol);
279 +        d = 1.0/(n*n);
280 +        scalecolor(hp->acoef, d);
281 +                                        /* make tangent plane axes */
282 +        if (!getperpendicular(hp->ux, r->ron, 1))
283 +                error(CONSISTENCY, "bad ray direction in samp_hemi");
284 +        VCROSS(hp->uy, r->ron, hp->ux);
285 +                                        /* sample divisions */
286 +        for (i = hp->ns; i--; )
287 +            for (j = hp->ns; j--; )
288 +                hp->sampOK += ambsample(hp, i, j, 0);
289 +        copycolor(rcol, hp->acol);
290 +        if (!hp->sampOK) {              /* utter failure? */
291 +                free(hp);
292 +                return(NULL);
293 +        }
294 +        if (hp->sampOK < hp->ns*hp->ns) {
295 +                hp->sampOK *= -1;       /* soft failure */
296 +                return(hp);
297 +        }
298 +        if (hp->sampOK <= MINADIV*MINADIV)
299 +                return(hp);             /* don't bother super-sampling */
300 +        n = ambssamp*wt + 0.5;
301 +        if (n > 8) {                    /* perform super-sampling? */
302 +                ambsupersamp(hp, n);
303 +                copycolor(rcol, hp->acol);
304 +        }
305 +        return(hp);                     /* all is well */
306 + }
307 +
308 +
309   /* Return brightness of farthest ambient sample */
310   static double
311   back_ambval(AMBHEMI *hp, const int n1, const int n2, const int n3)
# Line 596 | Line 646 | static uint32
646   ambcorral(AMBHEMI *hp, FVECT uv[2], const double r0, const double r1)
647   {
648          const double    max_d = 1.0/(minarad*ambacc + 0.001);
649 <        const double    ang_res = 0.5*PI/(hp->ns-1);
650 <        const double    ang_step = ang_res/((int)(16/PI*ang_res) + (1+FTINY));
649 >        const double    ang_res = 0.5*PI/hp->ns;
650 >        const double    ang_step = ang_res/((int)(16/PI*ang_res) + 1.01);
651          double          avg_d = 0;
652          uint32          flgs = 0;
653 +        FVECT           vec;
654 +        double          u, v;
655 +        double          ang, a1;
656          int             i, j;
657                                          /* don't bother for a few samples */
658 <        if (hp->ns < 12)
658 >        if (hp->ns < 8)
659                  return(0);
660                                          /* check distances overhead */
661          for (i = hp->ns*3/4; i-- > hp->ns>>2; )
# Line 617 | Line 670 | ambcorral(AMBHEMI *hp, FVECT uv[2], const double r0, c
670          for (i = 0; i < hp->ns; i++)
671              for (j = 0; j < hp->ns; j += !i|(i==hp->ns-1) ? 1 : hp->ns-1) {
672                  AMBSAMP *ap = &ambsam(hp,i,j);
620 –                FVECT   vec;
621 –                double  u, v;
622 –                double  ang, a1;
623 –                int     abp;
673                  if ((ap->d <= FTINY) | (ap->d >= max_d))
674                          continue;       /* too far or too near */
675                  VSUB(vec, ap->p, hp->rp->rop);
676 <                u = DOT(vec, uv[0]) * ap->d;
677 <                v = DOT(vec, uv[1]) * ap->d;
678 <                if ((r0*r0*u*u + r1*r1*v*v) * ap->d*ap->d <= 1.0)
676 >                u = DOT(vec, uv[0]);
677 >                v = DOT(vec, uv[1]);
678 >                if ((r0*r0*u*u + r1*r1*v*v) * ap->d*ap->d <= u*u + v*v)
679                          continue;       /* occluder outside ellipse */
680                  ang = atan2a(v, u);     /* else set direction flags */
681 <                for (a1 = ang-.5*ang_res; a1 <= ang+.5*ang_res; a1 += ang_step)
681 >                for (a1 = ang-ang_res; a1 <= ang+ang_res; a1 += ang_step)
682                          flgs |= 1L<<(int)(16/PI*(a1 + 2.*PI*(a1 < 0)));
683              }
684          return(flgs);
# Line 648 | Line 697 | doambient(                             /* compute ambient component */
697          uint32  *crlp                   /* returned (optional) */
698   )
699   {
700 <        AMBHEMI *hp = inithemi(rcol, r, wt);
652 <        int     cnt;
700 >        AMBHEMI *hp = samp_hemi(rcol, r, wt);
701          FVECT   my_uv[2];
702 <        double  d, K, acol[3];
702 >        double  d, K;
703          AMBSAMP *ap;
704 <        int     i, j;
705 <                                        /* check/initialize */
658 <        if (hp == NULL)
659 <                return(0);
704 >        int     i;
705 >                                        /* clear return values */
706          if (uv != NULL)
707                  memset(uv, 0, sizeof(FVECT)*2);
708          if (ra != NULL)
# Line 667 | Line 713 | doambient(                             /* compute ambient component */
713                  dg[0] = dg[1] = 0.0;
714          if (crlp != NULL)
715                  *crlp = 0;
716 <                                        /* sample the hemisphere */
717 <        acol[0] = acol[1] = acol[2] = 0.0;
718 <        cnt = 0;
719 <        for (i = hp->ns; i--; )
720 <                for (j = hp->ns; j--; )
721 <                        if ((ap = ambsample(hp, i, j)) != NULL) {
722 <                                addcolor(acol, ap->v);
677 <                                ++cnt;
678 <                        }
679 <        if (!cnt) {
680 <                setcolor(rcol, 0.0, 0.0, 0.0);
681 <                free(hp);
682 <                return(0);              /* no valid samples */
716 >        if (hp == NULL)                 /* sampling falure? */
717 >                return(0);
718 >
719 >        if ((ra == NULL) & (pg == NULL) & (dg == NULL) ||
720 >                        (hp->sampOK < 0) | (hp->ns < MINADIV)) {
721 >                free(hp);               /* Hessian not requested/possible */
722 >                return(-1);             /* value-only return value */
723          }
724 <        if (cnt < hp->ns*hp->ns) {      /* incomplete sampling? */
685 <                copycolor(rcol, acol);
686 <                free(hp);
687 <                return(-1);             /* return value w/o Hessian */
688 <        }
689 <        cnt = ambssamp*wt + 0.5;        /* perform super-sampling? */
690 <        if (cnt > 8)
691 <                ambsupersamp(acol, hp, cnt);
692 <        copycolor(rcol, acol);          /* final indirect irradiance/PI */
693 <        if ((ra == NULL) & (pg == NULL) & (dg == NULL)) {
694 <                free(hp);
695 <                return(-1);             /* no radius or gradient calc. */
696 <        }
697 <        if ((d = bright(acol)) > FTINY) {       /* normalize Y values */
724 >        if ((d = bright(rcol)) > FTINY) {       /* normalize Y values */
725                  d = 0.99*(hp->ns*hp->ns)/d;
726                  K = 0.01;
727          } else {                        /* or fall back on geometric Hessian */
# Line 729 | Line 756 | doambient(                             /* compute ambient component */
756                          if (ra[1] < minarad)
757                                  ra[1] = minarad;
758                  }
759 <                ra[0] *= d = 1.0/sqrt(sqrt(wt));
759 >                ra[0] *= d = 1.0/sqrt(wt);
760                  if ((ra[1] *= d) > 2.0*ra[0])
761                          ra[1] = 2.0*ra[0];
762                  if (ra[1] > maxarad) {
# Line 738 | Line 765 | doambient(                             /* compute ambient component */
765                                  ra[0] = maxarad;
766                  }
767                                          /* flag encroached directions */
768 <                if ((wt >= 0.5-FTINY) & (crlp != NULL))
768 >                if (crlp != NULL)
769                          *crlp = ambcorral(hp, uv, ra[0]*ambacc, ra[1]*ambacc);
770                  if (pg != NULL) {       /* cap gradient if necessary */
771                          d = pg[0]*pg[0]*ra[0]*ra[0] + pg[1]*pg[1]*ra[1]*ra[1];
# Line 753 | Line 780 | doambient(                             /* compute ambient component */
780          return(1);
781   }
782  
756 –
757 – #else /* ! NEWAMB */
758 –
759 –
760 – void
761 – inithemi(                       /* initialize sampling hemisphere */
762 –        AMBHEMI  *hp,
763 –        COLOR ac,
764 –        RAY  *r,
765 –        double  wt
766 – )
767 – {
768 –        double  d;
769 –        int  i;
770 –                                        /* set number of divisions */
771 –        if (ambacc <= FTINY &&
772 –                        wt > (d = 0.8*intens(ac)*r->rweight/(ambdiv*minweight)))
773 –                wt = d;                 /* avoid ray termination */
774 –        hp->nt = sqrt(ambdiv * wt / PI) + 0.5;
775 –        i = ambacc > FTINY ? 3 : 1;     /* minimum number of samples */
776 –        if (hp->nt < i)
777 –                hp->nt = i;
778 –        hp->np = PI * hp->nt + 0.5;
779 –                                        /* set number of super-samples */
780 –        hp->ns = ambssamp * wt + 0.5;
781 –                                        /* assign coefficient */
782 –        copycolor(hp->acoef, ac);
783 –        d = 1.0/(hp->nt*hp->np);
784 –        scalecolor(hp->acoef, d);
785 –                                        /* make axes */
786 –        VCOPY(hp->uz, r->ron);
787 –        hp->uy[0] = hp->uy[1] = hp->uy[2] = 0.0;
788 –        for (i = 0; i < 3; i++)
789 –                if (hp->uz[i] < 0.6 && hp->uz[i] > -0.6)
790 –                        break;
791 –        if (i >= 3)
792 –                error(CONSISTENCY, "bad ray direction in inithemi");
793 –        hp->uy[i] = 1.0;
794 –        fcross(hp->ux, hp->uy, hp->uz);
795 –        normalize(hp->ux);
796 –        fcross(hp->uy, hp->uz, hp->ux);
797 – }
798 –
799 –
800 – int
801 – divsample(                              /* sample a division */
802 –        AMBSAMP  *dp,
803 –        AMBHEMI  *h,
804 –        RAY  *r
805 – )
806 – {
807 –        RAY  ar;
808 –        int  hlist[3];
809 –        double  spt[2];
810 –        double  xd, yd, zd;
811 –        double  b2;
812 –        double  phi;
813 –        int  i;
814 –                                        /* ambient coefficient for weight */
815 –        if (ambacc > FTINY)
816 –                setcolor(ar.rcoef, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
817 –        else
818 –                copycolor(ar.rcoef, h->acoef);
819 –        if (rayorigin(&ar, AMBIENT, r, ar.rcoef) < 0)
820 –                return(-1);
821 –        if (ambacc > FTINY) {
822 –                multcolor(ar.rcoef, h->acoef);
823 –                scalecolor(ar.rcoef, 1./AVGREFL);
824 –        }
825 –        hlist[0] = r->rno;
826 –        hlist[1] = dp->t;
827 –        hlist[2] = dp->p;
828 –        multisamp(spt, 2, urand(ilhash(hlist,3)+dp->n));
829 –        zd = sqrt((dp->t + spt[0])/h->nt);
830 –        phi = 2.0*PI * (dp->p + spt[1])/h->np;
831 –        xd = tcos(phi) * zd;
832 –        yd = tsin(phi) * zd;
833 –        zd = sqrt(1.0 - zd*zd);
834 –        for (i = 0; i < 3; i++)
835 –                ar.rdir[i] =    xd*h->ux[i] +
836 –                                yd*h->uy[i] +
837 –                                zd*h->uz[i];
838 –        checknorm(ar.rdir);
839 –        dimlist[ndims++] = dp->t*h->np + dp->p + 90171;
840 –        rayvalue(&ar);
841 –        ndims--;
842 –        multcolor(ar.rcol, ar.rcoef);   /* apply coefficient */
843 –        addcolor(dp->v, ar.rcol);
844 –                                        /* use rt to improve gradient calc */
845 –        if (ar.rt > FTINY && ar.rt < FHUGE)
846 –                dp->r += 1.0/ar.rt;
847 –                                        /* (re)initialize error */
848 –        if (dp->n++) {
849 –                b2 = bright(dp->v)/dp->n - bright(ar.rcol);
850 –                b2 = b2*b2 + dp->k*((dp->n-1)*(dp->n-1));
851 –                dp->k = b2/(dp->n*dp->n);
852 –        } else
853 –                dp->k = 0.0;
854 –        return(0);
855 – }
856 –
857 –
858 – static int
859 – ambcmp(                                 /* decreasing order */
860 –        const void *p1,
861 –        const void *p2
862 – )
863 – {
864 –        const AMBSAMP   *d1 = (const AMBSAMP *)p1;
865 –        const AMBSAMP   *d2 = (const AMBSAMP *)p2;
866 –
867 –        if (d1->k < d2->k)
868 –                return(1);
869 –        if (d1->k > d2->k)
870 –                return(-1);
871 –        return(0);
872 – }
873 –
874 –
875 – static int
876 – ambnorm(                                /* standard order */
877 –        const void *p1,
878 –        const void *p2
879 – )
880 – {
881 –        const AMBSAMP   *d1 = (const AMBSAMP *)p1;
882 –        const AMBSAMP   *d2 = (const AMBSAMP *)p2;
883 –        int     c;
884 –
885 –        if ( (c = d1->t - d2->t) )
886 –                return(c);
887 –        return(d1->p - d2->p);
888 – }
889 –
890 –
891 – double
892 – doambient(                              /* compute ambient component */
893 –        COLOR  rcol,
894 –        RAY  *r,
895 –        double  wt,
896 –        FVECT  pg,
897 –        FVECT  dg
898 – )
899 – {
900 –        double  b, d=0;
901 –        AMBHEMI  hemi;
902 –        AMBSAMP  *div;
903 –        AMBSAMP  dnew;
904 –        double  acol[3];
905 –        AMBSAMP  *dp;
906 –        double  arad;
907 –        int  divcnt;
908 –        int  i, j;
909 –                                        /* initialize hemisphere */
910 –        inithemi(&hemi, rcol, r, wt);
911 –        divcnt = hemi.nt * hemi.np;
912 –                                        /* initialize */
913 –        if (pg != NULL)
914 –                pg[0] = pg[1] = pg[2] = 0.0;
915 –        if (dg != NULL)
916 –                dg[0] = dg[1] = dg[2] = 0.0;
917 –        setcolor(rcol, 0.0, 0.0, 0.0);
918 –        if (divcnt == 0)
919 –                return(0.0);
920 –                                        /* allocate super-samples */
921 –        if (hemi.ns > 0 || pg != NULL || dg != NULL) {
922 –                div = (AMBSAMP *)malloc(divcnt*sizeof(AMBSAMP));
923 –                if (div == NULL)
924 –                        error(SYSTEM, "out of memory in doambient");
925 –        } else
926 –                div = NULL;
927 –                                        /* sample the divisions */
928 –        arad = 0.0;
929 –        acol[0] = acol[1] = acol[2] = 0.0;
930 –        if ((dp = div) == NULL)
931 –                dp = &dnew;
932 –        divcnt = 0;
933 –        for (i = 0; i < hemi.nt; i++)
934 –                for (j = 0; j < hemi.np; j++) {
935 –                        dp->t = i; dp->p = j;
936 –                        setcolor(dp->v, 0.0, 0.0, 0.0);
937 –                        dp->r = 0.0;
938 –                        dp->n = 0;
939 –                        if (divsample(dp, &hemi, r) < 0) {
940 –                                if (div != NULL)
941 –                                        dp++;
942 –                                continue;
943 –                        }
944 –                        arad += dp->r;
945 –                        divcnt++;
946 –                        if (div != NULL)
947 –                                dp++;
948 –                        else
949 –                                addcolor(acol, dp->v);
950 –                }
951 –        if (!divcnt) {
952 –                if (div != NULL)
953 –                        free((void *)div);
954 –                return(0.0);            /* no samples taken */
955 –        }
956 –        if (divcnt < hemi.nt*hemi.np) {
957 –                pg = dg = NULL;         /* incomplete sampling */
958 –                hemi.ns = 0;
959 –        } else if (arad > FTINY && divcnt/arad < minarad) {
960 –                hemi.ns = 0;            /* close enough */
961 –        } else if (hemi.ns > 0) {       /* else perform super-sampling? */
962 –                comperrs(div, &hemi);                   /* compute errors */
963 –                qsort(div, divcnt, sizeof(AMBSAMP), ambcmp);    /* sort divs */
964 –                                                /* super-sample */
965 –                for (i = hemi.ns; i > 0; i--) {
966 –                        dnew = *div;
967 –                        if (divsample(&dnew, &hemi, r) < 0) {
968 –                                dp++;
969 –                                continue;
970 –                        }
971 –                        dp = div;               /* reinsert */
972 –                        j = divcnt < i ? divcnt : i;
973 –                        while (--j > 0 && dnew.k < dp[1].k) {
974 –                                *dp = *(dp+1);
975 –                                dp++;
976 –                        }
977 –                        *dp = dnew;
978 –                }
979 –                if (pg != NULL || dg != NULL)   /* restore order */
980 –                        qsort(div, divcnt, sizeof(AMBSAMP), ambnorm);
981 –        }
982 –                                        /* compute returned values */
983 –        if (div != NULL) {
984 –                arad = 0.0;             /* note: divcnt may be < nt*np */
985 –                for (i = hemi.nt*hemi.np, dp = div; i-- > 0; dp++) {
986 –                        arad += dp->r;
987 –                        if (dp->n > 1) {
988 –                                b = 1.0/dp->n;
989 –                                scalecolor(dp->v, b);
990 –                                dp->r *= b;
991 –                                dp->n = 1;
992 –                        }
993 –                        addcolor(acol, dp->v);
994 –                }
995 –                b = bright(acol);
996 –                if (b > FTINY) {
997 –                        b = 1.0/b;      /* compute & normalize gradient(s) */
998 –                        if (pg != NULL) {
999 –                                posgradient(pg, div, &hemi);
1000 –                                for (i = 0; i < 3; i++)
1001 –                                        pg[i] *= b;
1002 –                        }
1003 –                        if (dg != NULL) {
1004 –                                dirgradient(dg, div, &hemi);
1005 –                                for (i = 0; i < 3; i++)
1006 –                                        dg[i] *= b;
1007 –                        }
1008 –                }
1009 –                free((void *)div);
1010 –        }
1011 –        copycolor(rcol, acol);
1012 –        if (arad <= FTINY)
1013 –                arad = maxarad;
1014 –        else
1015 –                arad = (divcnt+hemi.ns)/arad;
1016 –        if (pg != NULL) {               /* reduce radius if gradient large */
1017 –                d = DOT(pg,pg);
1018 –                if (d*arad*arad > 1.0)
1019 –                        arad = 1.0/sqrt(d);
1020 –        }
1021 –        if (arad < minarad) {
1022 –                arad = minarad;
1023 –                if (pg != NULL && d*arad*arad > 1.0) {  /* cap gradient */
1024 –                        d = 1.0/arad/sqrt(d);
1025 –                        for (i = 0; i < 3; i++)
1026 –                                pg[i] *= d;
1027 –                }
1028 –        }
1029 –        if ((arad /= sqrt(wt)) > maxarad)
1030 –                arad = maxarad;
1031 –        return(arad);
1032 – }
1033 –
1034 –
1035 – void
1036 – comperrs(                       /* compute initial error estimates */
1037 –        AMBSAMP  *da,   /* assumes standard ordering */
1038 –        AMBHEMI  *hp
1039 – )
1040 – {
1041 –        double  b, b2;
1042 –        int  i, j;
1043 –        AMBSAMP  *dp;
1044 –                                /* sum differences from neighbors */
1045 –        dp = da;
1046 –        for (i = 0; i < hp->nt; i++)
1047 –                for (j = 0; j < hp->np; j++) {
1048 – #ifdef  DEBUG
1049 –                        if (dp->t != i || dp->p != j)
1050 –                                error(CONSISTENCY,
1051 –                                        "division order in comperrs");
1052 – #endif
1053 –                        b = bright(dp[0].v);
1054 –                        if (i > 0) {            /* from above */
1055 –                                b2 = bright(dp[-hp->np].v) - b;
1056 –                                b2 *= b2 * 0.25;
1057 –                                dp[0].k += b2;
1058 –                                dp[-hp->np].k += b2;
1059 –                        }
1060 –                        if (j > 0) {            /* from behind */
1061 –                                b2 = bright(dp[-1].v) - b;
1062 –                                b2 *= b2 * 0.25;
1063 –                                dp[0].k += b2;
1064 –                                dp[-1].k += b2;
1065 –                        } else {                /* around */
1066 –                                b2 = bright(dp[hp->np-1].v) - b;
1067 –                                b2 *= b2 * 0.25;
1068 –                                dp[0].k += b2;
1069 –                                dp[hp->np-1].k += b2;
1070 –                        }
1071 –                        dp++;
1072 –                }
1073 –                                /* divide by number of neighbors */
1074 –        dp = da;
1075 –        for (j = 0; j < hp->np; j++)            /* top row */
1076 –                (dp++)->k *= 1.0/3.0;
1077 –        if (hp->nt < 2)
1078 –                return;
1079 –        for (i = 1; i < hp->nt-1; i++)          /* central region */
1080 –                for (j = 0; j < hp->np; j++)
1081 –                        (dp++)->k *= 0.25;
1082 –        for (j = 0; j < hp->np; j++)            /* bottom row */
1083 –                (dp++)->k *= 1.0/3.0;
1084 – }
1085 –
1086 –
1087 – void
1088 – posgradient(                                    /* compute position gradient */
1089 –        FVECT  gv,
1090 –        AMBSAMP  *da,                   /* assumes standard ordering */
1091 –        AMBHEMI  *hp
1092 – )
1093 – {
1094 –        int  i, j;
1095 –        double  nextsine, lastsine, b, d;
1096 –        double  mag0, mag1;
1097 –        double  phi, cosp, sinp, xd, yd;
1098 –        AMBSAMP  *dp;
1099 –
1100 –        xd = yd = 0.0;
1101 –        for (j = 0; j < hp->np; j++) {
1102 –                dp = da + j;
1103 –                mag0 = mag1 = 0.0;
1104 –                lastsine = 0.0;
1105 –                for (i = 0; i < hp->nt; i++) {
1106 – #ifdef  DEBUG
1107 –                        if (dp->t != i || dp->p != j)
1108 –                                error(CONSISTENCY,
1109 –                                        "division order in posgradient");
1110 – #endif
1111 –                        b = bright(dp->v);
1112 –                        if (i > 0) {
1113 –                                d = dp[-hp->np].r;
1114 –                                if (dp[0].r > d) d = dp[0].r;
1115 –                                                        /* sin(t)*cos(t)^2 */
1116 –                                d *= lastsine * (1.0 - (double)i/hp->nt);
1117 –                                mag0 += d*(b - bright(dp[-hp->np].v));
1118 –                        }
1119 –                        nextsine = sqrt((double)(i+1)/hp->nt);
1120 –                        if (j > 0) {
1121 –                                d = dp[-1].r;
1122 –                                if (dp[0].r > d) d = dp[0].r;
1123 –                                mag1 += d * (nextsine - lastsine) *
1124 –                                                (b - bright(dp[-1].v));
1125 –                        } else {
1126 –                                d = dp[hp->np-1].r;
1127 –                                if (dp[0].r > d) d = dp[0].r;
1128 –                                mag1 += d * (nextsine - lastsine) *
1129 –                                                (b - bright(dp[hp->np-1].v));
1130 –                        }
1131 –                        dp += hp->np;
1132 –                        lastsine = nextsine;
1133 –                }
1134 –                mag0 *= 2.0*PI / hp->np;
1135 –                phi = 2.0*PI * (double)j/hp->np;
1136 –                cosp = tcos(phi); sinp = tsin(phi);
1137 –                xd += mag0*cosp - mag1*sinp;
1138 –                yd += mag0*sinp + mag1*cosp;
1139 –        }
1140 –        for (i = 0; i < 3; i++)
1141 –                gv[i] = (xd*hp->ux[i] + yd*hp->uy[i])*(hp->nt*hp->np)/PI;
1142 – }
1143 –
1144 –
1145 – void
1146 – dirgradient(                                    /* compute direction gradient */
1147 –        FVECT  gv,
1148 –        AMBSAMP  *da,                   /* assumes standard ordering */
1149 –        AMBHEMI  *hp
1150 – )
1151 – {
1152 –        int  i, j;
1153 –        double  mag;
1154 –        double  phi, xd, yd;
1155 –        AMBSAMP  *dp;
1156 –
1157 –        xd = yd = 0.0;
1158 –        for (j = 0; j < hp->np; j++) {
1159 –                dp = da + j;
1160 –                mag = 0.0;
1161 –                for (i = 0; i < hp->nt; i++) {
1162 – #ifdef  DEBUG
1163 –                        if (dp->t != i || dp->p != j)
1164 –                                error(CONSISTENCY,
1165 –                                        "division order in dirgradient");
1166 – #endif
1167 –                                                        /* tan(t) */
1168 –                        mag += bright(dp->v)/sqrt(hp->nt/(i+.5) - 1.0);
1169 –                        dp += hp->np;
1170 –                }
1171 –                phi = 2.0*PI * (j+.5)/hp->np + PI/2.0;
1172 –                xd += mag * tcos(phi);
1173 –                yd += mag * tsin(phi);
1174 –        }
1175 –        for (i = 0; i < 3; i++)
1176 –                gv[i] = xd*hp->ux[i] + yd*hp->uy[i];
1177 – }
1178 –
1179 – #endif  /* ! NEWAMB */

Diff Legend

– Removed lines
+ Added lines
< Changed lines
> Changed lines