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 2.59 by greg, Fri May 16 23:39:24 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;
# Line 605 | Line 655 | ambcorral(AMBHEMI *hp, FVECT uv[2], const double r0, c
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 623 | Line 673 | ambcorral(AMBHEMI *hp, FVECT uv[2], const double r0, c
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              }
634 –                                        /* add low-angle incident (< 20deg) */
635 –        if (fabs(hp->rp->rod) <= 0.342) {
636 –                u = -DOT(hp->rp->rdir, uv[0]);
637 –                v = -DOT(hp->rp->rdir, uv[1]);
638 –                if ((r0*r0*u*u + r1*r1*v*v) > hp->rp->rot*hp->rp->rot) {
639 –                        ang = atan2a(v, u);
640 –                        ang += 2.*PI*(ang < 0);
641 –                        ang *= 16/PI;
642 –                        if ((ang < .5) | (ang >= 31.5))
643 –                                flgs |= 0x80000001;
644 –                        else
645 –                                flgs |= 3L<<(int)(ang-.5);
646 –                }
647 –        }
684          return(flgs);
685   }
686  
# Line 661 | Line 697 | doambient(                             /* compute ambient component */
697          uint32  *crlp                   /* returned (optional) */
698   )
699   {
700 <        AMBHEMI *hp = inithemi(rcol, r, wt);
665 <        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 */
671 <        if (hp == NULL)
672 <                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 680 | 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);
690 <                                ++cnt;
691 <                        }
692 <        if ((hp->ns < 4) | (cnt < hp->ns*hp->ns)) {
693 <                free(hp);               /* inadequate sampling */
694 <                copycolor(rcol, acol);
695 <                return(-cnt);           /* value-only result */
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 <        cnt = ambssamp*wt + 0.5;        /* perform super-sampling? */
698 <        if (cnt > 8)
699 <                ambsupersamp(acol, hp, cnt);
700 <        copycolor(rcol, acol);          /* final indirect irradiance/PI */
701 <        if ((ra == NULL) & (pg == NULL) & (dg == NULL)) {
702 <                free(hp);
703 <                return(-1);             /* no Hessian or gradients requested */
704 <        }
705 <        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 737 | 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 746 | Line 765 | doambient(                             /* compute ambient component */
765                                  ra[0] = maxarad;
766                  }
767                                          /* flag encroached directions */
768 <                if ((wt >= 0.89*AVGREFL) & (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 761 | Line 780 | doambient(                             /* compute ambient component */
780          return(1);
781   }
782  
764 –
765 – #else /* ! NEWAMB */
766 –
767 –
768 – void
769 – inithemi(                       /* initialize sampling hemisphere */
770 –        AMBHEMI  *hp,
771 –        COLOR ac,
772 –        RAY  *r,
773 –        double  wt
774 – )
775 – {
776 –        double  d;
777 –        int  i;
778 –                                        /* set number of divisions */
779 –        if (ambacc <= FTINY &&
780 –                        wt > (d = 0.8*intens(ac)*r->rweight/(ambdiv*minweight)))
781 –                wt = d;                 /* avoid ray termination */
782 –        hp->nt = sqrt(ambdiv * wt / PI) + 0.5;
783 –        i = ambacc > FTINY ? 3 : 1;     /* minimum number of samples */
784 –        if (hp->nt < i)
785 –                hp->nt = i;
786 –        hp->np = PI * hp->nt + 0.5;
787 –                                        /* set number of super-samples */
788 –        hp->ns = ambssamp * wt + 0.5;
789 –                                        /* assign coefficient */
790 –        copycolor(hp->acoef, ac);
791 –        d = 1.0/(hp->nt*hp->np);
792 –        scalecolor(hp->acoef, d);
793 –                                        /* make axes */
794 –        VCOPY(hp->uz, r->ron);
795 –        hp->uy[0] = hp->uy[1] = hp->uy[2] = 0.0;
796 –        for (i = 0; i < 3; i++)
797 –                if (hp->uz[i] < 0.6 && hp->uz[i] > -0.6)
798 –                        break;
799 –        if (i >= 3)
800 –                error(CONSISTENCY, "bad ray direction in inithemi");
801 –        hp->uy[i] = 1.0;
802 –        fcross(hp->ux, hp->uy, hp->uz);
803 –        normalize(hp->ux);
804 –        fcross(hp->uy, hp->uz, hp->ux);
805 – }
806 –
807 –
808 – int
809 – divsample(                              /* sample a division */
810 –        AMBSAMP  *dp,
811 –        AMBHEMI  *h,
812 –        RAY  *r
813 – )
814 – {
815 –        RAY  ar;
816 –        int  hlist[3];
817 –        double  spt[2];
818 –        double  xd, yd, zd;
819 –        double  b2;
820 –        double  phi;
821 –        int  i;
822 –                                        /* ambient coefficient for weight */
823 –        if (ambacc > FTINY)
824 –                setcolor(ar.rcoef, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
825 –        else
826 –                copycolor(ar.rcoef, h->acoef);
827 –        if (rayorigin(&ar, AMBIENT, r, ar.rcoef) < 0)
828 –                return(-1);
829 –        if (ambacc > FTINY) {
830 –                multcolor(ar.rcoef, h->acoef);
831 –                scalecolor(ar.rcoef, 1./AVGREFL);
832 –        }
833 –        hlist[0] = r->rno;
834 –        hlist[1] = dp->t;
835 –        hlist[2] = dp->p;
836 –        multisamp(spt, 2, urand(ilhash(hlist,3)+dp->n));
837 –        zd = sqrt((dp->t + spt[0])/h->nt);
838 –        phi = 2.0*PI * (dp->p + spt[1])/h->np;
839 –        xd = tcos(phi) * zd;
840 –        yd = tsin(phi) * zd;
841 –        zd = sqrt(1.0 - zd*zd);
842 –        for (i = 0; i < 3; i++)
843 –                ar.rdir[i] =    xd*h->ux[i] +
844 –                                yd*h->uy[i] +
845 –                                zd*h->uz[i];
846 –        checknorm(ar.rdir);
847 –        dimlist[ndims++] = dp->t*h->np + dp->p + 90171;
848 –        rayvalue(&ar);
849 –        ndims--;
850 –        multcolor(ar.rcol, ar.rcoef);   /* apply coefficient */
851 –        addcolor(dp->v, ar.rcol);
852 –                                        /* use rt to improve gradient calc */
853 –        if (ar.rt > FTINY && ar.rt < FHUGE)
854 –                dp->r += 1.0/ar.rt;
855 –                                        /* (re)initialize error */
856 –        if (dp->n++) {
857 –                b2 = bright(dp->v)/dp->n - bright(ar.rcol);
858 –                b2 = b2*b2 + dp->k*((dp->n-1)*(dp->n-1));
859 –                dp->k = b2/(dp->n*dp->n);
860 –        } else
861 –                dp->k = 0.0;
862 –        return(0);
863 – }
864 –
865 –
866 – static int
867 – ambcmp(                                 /* decreasing order */
868 –        const void *p1,
869 –        const void *p2
870 – )
871 – {
872 –        const AMBSAMP   *d1 = (const AMBSAMP *)p1;
873 –        const AMBSAMP   *d2 = (const AMBSAMP *)p2;
874 –
875 –        if (d1->k < d2->k)
876 –                return(1);
877 –        if (d1->k > d2->k)
878 –                return(-1);
879 –        return(0);
880 – }
881 –
882 –
883 – static int
884 – ambnorm(                                /* standard order */
885 –        const void *p1,
886 –        const void *p2
887 – )
888 – {
889 –        const AMBSAMP   *d1 = (const AMBSAMP *)p1;
890 –        const AMBSAMP   *d2 = (const AMBSAMP *)p2;
891 –        int     c;
892 –
893 –        if ( (c = d1->t - d2->t) )
894 –                return(c);
895 –        return(d1->p - d2->p);
896 – }
897 –
898 –
899 – double
900 – doambient(                              /* compute ambient component */
901 –        COLOR  rcol,
902 –        RAY  *r,
903 –        double  wt,
904 –        FVECT  pg,
905 –        FVECT  dg
906 – )
907 – {
908 –        double  b, d=0;
909 –        AMBHEMI  hemi;
910 –        AMBSAMP  *div;
911 –        AMBSAMP  dnew;
912 –        double  acol[3];
913 –        AMBSAMP  *dp;
914 –        double  arad;
915 –        int  divcnt;
916 –        int  i, j;
917 –                                        /* initialize hemisphere */
918 –        inithemi(&hemi, rcol, r, wt);
919 –        divcnt = hemi.nt * hemi.np;
920 –                                        /* initialize */
921 –        if (pg != NULL)
922 –                pg[0] = pg[1] = pg[2] = 0.0;
923 –        if (dg != NULL)
924 –                dg[0] = dg[1] = dg[2] = 0.0;
925 –        setcolor(rcol, 0.0, 0.0, 0.0);
926 –        if (divcnt == 0)
927 –                return(0.0);
928 –                                        /* allocate super-samples */
929 –        if (hemi.ns > 0 || pg != NULL || dg != NULL) {
930 –                div = (AMBSAMP *)malloc(divcnt*sizeof(AMBSAMP));
931 –                if (div == NULL)
932 –                        error(SYSTEM, "out of memory in doambient");
933 –        } else
934 –                div = NULL;
935 –                                        /* sample the divisions */
936 –        arad = 0.0;
937 –        acol[0] = acol[1] = acol[2] = 0.0;
938 –        if ((dp = div) == NULL)
939 –                dp = &dnew;
940 –        divcnt = 0;
941 –        for (i = 0; i < hemi.nt; i++)
942 –                for (j = 0; j < hemi.np; j++) {
943 –                        dp->t = i; dp->p = j;
944 –                        setcolor(dp->v, 0.0, 0.0, 0.0);
945 –                        dp->r = 0.0;
946 –                        dp->n = 0;
947 –                        if (divsample(dp, &hemi, r) < 0) {
948 –                                if (div != NULL)
949 –                                        dp++;
950 –                                continue;
951 –                        }
952 –                        arad += dp->r;
953 –                        divcnt++;
954 –                        if (div != NULL)
955 –                                dp++;
956 –                        else
957 –                                addcolor(acol, dp->v);
958 –                }
959 –        if (!divcnt) {
960 –                if (div != NULL)
961 –                        free((void *)div);
962 –                return(0.0);            /* no samples taken */
963 –        }
964 –        if (divcnt < hemi.nt*hemi.np) {
965 –                pg = dg = NULL;         /* incomplete sampling */
966 –                hemi.ns = 0;
967 –        } else if (arad > FTINY && divcnt/arad < minarad) {
968 –                hemi.ns = 0;            /* close enough */
969 –        } else if (hemi.ns > 0) {       /* else perform super-sampling? */
970 –                comperrs(div, &hemi);                   /* compute errors */
971 –                qsort(div, divcnt, sizeof(AMBSAMP), ambcmp);    /* sort divs */
972 –                                                /* super-sample */
973 –                for (i = hemi.ns; i > 0; i--) {
974 –                        dnew = *div;
975 –                        if (divsample(&dnew, &hemi, r) < 0) {
976 –                                dp++;
977 –                                continue;
978 –                        }
979 –                        dp = div;               /* reinsert */
980 –                        j = divcnt < i ? divcnt : i;
981 –                        while (--j > 0 && dnew.k < dp[1].k) {
982 –                                *dp = *(dp+1);
983 –                                dp++;
984 –                        }
985 –                        *dp = dnew;
986 –                }
987 –                if (pg != NULL || dg != NULL)   /* restore order */
988 –                        qsort(div, divcnt, sizeof(AMBSAMP), ambnorm);
989 –        }
990 –                                        /* compute returned values */
991 –        if (div != NULL) {
992 –                arad = 0.0;             /* note: divcnt may be < nt*np */
993 –                for (i = hemi.nt*hemi.np, dp = div; i-- > 0; dp++) {
994 –                        arad += dp->r;
995 –                        if (dp->n > 1) {
996 –                                b = 1.0/dp->n;
997 –                                scalecolor(dp->v, b);
998 –                                dp->r *= b;
999 –                                dp->n = 1;
1000 –                        }
1001 –                        addcolor(acol, dp->v);
1002 –                }
1003 –                b = bright(acol);
1004 –                if (b > FTINY) {
1005 –                        b = 1.0/b;      /* compute & normalize gradient(s) */
1006 –                        if (pg != NULL) {
1007 –                                posgradient(pg, div, &hemi);
1008 –                                for (i = 0; i < 3; i++)
1009 –                                        pg[i] *= b;
1010 –                        }
1011 –                        if (dg != NULL) {
1012 –                                dirgradient(dg, div, &hemi);
1013 –                                for (i = 0; i < 3; i++)
1014 –                                        dg[i] *= b;
1015 –                        }
1016 –                }
1017 –                free((void *)div);
1018 –        }
1019 –        copycolor(rcol, acol);
1020 –        if (arad <= FTINY)
1021 –                arad = maxarad;
1022 –        else
1023 –                arad = (divcnt+hemi.ns)/arad;
1024 –        if (pg != NULL) {               /* reduce radius if gradient large */
1025 –                d = DOT(pg,pg);
1026 –                if (d*arad*arad > 1.0)
1027 –                        arad = 1.0/sqrt(d);
1028 –        }
1029 –        if (arad < minarad) {
1030 –                arad = minarad;
1031 –                if (pg != NULL && d*arad*arad > 1.0) {  /* cap gradient */
1032 –                        d = 1.0/arad/sqrt(d);
1033 –                        for (i = 0; i < 3; i++)
1034 –                                pg[i] *= d;
1035 –                }
1036 –        }
1037 –        if ((arad /= sqrt(wt)) > maxarad)
1038 –                arad = maxarad;
1039 –        return(arad);
1040 – }
1041 –
1042 –
1043 – void
1044 – comperrs(                       /* compute initial error estimates */
1045 –        AMBSAMP  *da,   /* assumes standard ordering */
1046 –        AMBHEMI  *hp
1047 – )
1048 – {
1049 –        double  b, b2;
1050 –        int  i, j;
1051 –        AMBSAMP  *dp;
1052 –                                /* sum differences from neighbors */
1053 –        dp = da;
1054 –        for (i = 0; i < hp->nt; i++)
1055 –                for (j = 0; j < hp->np; j++) {
1056 – #ifdef  DEBUG
1057 –                        if (dp->t != i || dp->p != j)
1058 –                                error(CONSISTENCY,
1059 –                                        "division order in comperrs");
1060 – #endif
1061 –                        b = bright(dp[0].v);
1062 –                        if (i > 0) {            /* from above */
1063 –                                b2 = bright(dp[-hp->np].v) - b;
1064 –                                b2 *= b2 * 0.25;
1065 –                                dp[0].k += b2;
1066 –                                dp[-hp->np].k += b2;
1067 –                        }
1068 –                        if (j > 0) {            /* from behind */
1069 –                                b2 = bright(dp[-1].v) - b;
1070 –                                b2 *= b2 * 0.25;
1071 –                                dp[0].k += b2;
1072 –                                dp[-1].k += b2;
1073 –                        } else {                /* around */
1074 –                                b2 = bright(dp[hp->np-1].v) - b;
1075 –                                b2 *= b2 * 0.25;
1076 –                                dp[0].k += b2;
1077 –                                dp[hp->np-1].k += b2;
1078 –                        }
1079 –                        dp++;
1080 –                }
1081 –                                /* divide by number of neighbors */
1082 –        dp = da;
1083 –        for (j = 0; j < hp->np; j++)            /* top row */
1084 –                (dp++)->k *= 1.0/3.0;
1085 –        if (hp->nt < 2)
1086 –                return;
1087 –        for (i = 1; i < hp->nt-1; i++)          /* central region */
1088 –                for (j = 0; j < hp->np; j++)
1089 –                        (dp++)->k *= 0.25;
1090 –        for (j = 0; j < hp->np; j++)            /* bottom row */
1091 –                (dp++)->k *= 1.0/3.0;
1092 – }
1093 –
1094 –
1095 – void
1096 – posgradient(                                    /* compute position gradient */
1097 –        FVECT  gv,
1098 –        AMBSAMP  *da,                   /* assumes standard ordering */
1099 –        AMBHEMI  *hp
1100 – )
1101 – {
1102 –        int  i, j;
1103 –        double  nextsine, lastsine, b, d;
1104 –        double  mag0, mag1;
1105 –        double  phi, cosp, sinp, xd, yd;
1106 –        AMBSAMP  *dp;
1107 –
1108 –        xd = yd = 0.0;
1109 –        for (j = 0; j < hp->np; j++) {
1110 –                dp = da + j;
1111 –                mag0 = mag1 = 0.0;
1112 –                lastsine = 0.0;
1113 –                for (i = 0; i < hp->nt; i++) {
1114 – #ifdef  DEBUG
1115 –                        if (dp->t != i || dp->p != j)
1116 –                                error(CONSISTENCY,
1117 –                                        "division order in posgradient");
1118 – #endif
1119 –                        b = bright(dp->v);
1120 –                        if (i > 0) {
1121 –                                d = dp[-hp->np].r;
1122 –                                if (dp[0].r > d) d = dp[0].r;
1123 –                                                        /* sin(t)*cos(t)^2 */
1124 –                                d *= lastsine * (1.0 - (double)i/hp->nt);
1125 –                                mag0 += d*(b - bright(dp[-hp->np].v));
1126 –                        }
1127 –                        nextsine = sqrt((double)(i+1)/hp->nt);
1128 –                        if (j > 0) {
1129 –                                d = dp[-1].r;
1130 –                                if (dp[0].r > d) d = dp[0].r;
1131 –                                mag1 += d * (nextsine - lastsine) *
1132 –                                                (b - bright(dp[-1].v));
1133 –                        } else {
1134 –                                d = dp[hp->np-1].r;
1135 –                                if (dp[0].r > d) d = dp[0].r;
1136 –                                mag1 += d * (nextsine - lastsine) *
1137 –                                                (b - bright(dp[hp->np-1].v));
1138 –                        }
1139 –                        dp += hp->np;
1140 –                        lastsine = nextsine;
1141 –                }
1142 –                mag0 *= 2.0*PI / hp->np;
1143 –                phi = 2.0*PI * (double)j/hp->np;
1144 –                cosp = tcos(phi); sinp = tsin(phi);
1145 –                xd += mag0*cosp - mag1*sinp;
1146 –                yd += mag0*sinp + mag1*cosp;
1147 –        }
1148 –        for (i = 0; i < 3; i++)
1149 –                gv[i] = (xd*hp->ux[i] + yd*hp->uy[i])*(hp->nt*hp->np)/PI;
1150 – }
1151 –
1152 –
1153 – void
1154 – dirgradient(                                    /* compute direction gradient */
1155 –        FVECT  gv,
1156 –        AMBSAMP  *da,                   /* assumes standard ordering */
1157 –        AMBHEMI  *hp
1158 – )
1159 – {
1160 –        int  i, j;
1161 –        double  mag;
1162 –        double  phi, xd, yd;
1163 –        AMBSAMP  *dp;
1164 –
1165 –        xd = yd = 0.0;
1166 –        for (j = 0; j < hp->np; j++) {
1167 –                dp = da + j;
1168 –                mag = 0.0;
1169 –                for (i = 0; i < hp->nt; i++) {
1170 – #ifdef  DEBUG
1171 –                        if (dp->t != i || dp->p != j)
1172 –                                error(CONSISTENCY,
1173 –                                        "division order in dirgradient");
1174 – #endif
1175 –                                                        /* tan(t) */
1176 –                        mag += bright(dp->v)/sqrt(hp->nt/(i+.5) - 1.0);
1177 –                        dp += hp->np;
1178 –                }
1179 –                phi = 2.0*PI * (j+.5)/hp->np + PI/2.0;
1180 –                xd += mag * tcos(phi);
1181 –                yd += mag * tsin(phi);
1182 –        }
1183 –        for (i = 0; i < 3; i++)
1184 –                gv[i] = xd*hp->ux[i] + yd*hp->uy[i];
1185 – }
1186 –
1187 – #endif  /* ! NEWAMB */

Diff Legend

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