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 2.80 by greg, Wed Apr 11 17:05:59 2018 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 < #ifndef OLDAMB
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  
# Line 131 | Line 133 | resample:
133          dimlist[ndims++] = AI(hp,i,j) + 90171;
134          rayvalue(&ar);                  /* evaluate ray */
135          ndims--;
136 <        if (ar.rt <= FTINY)
136 >        zd = raydistance(&ar);
137 >        if (zd <= FTINY)
138                  return(0);              /* should never happen */
139          multcolor(ar.rcol, ar.rcoef);   /* apply coefficient */
140 <        if (ar.rt*ap->d < 1.0)          /* new/closer distance? */
141 <                ap->d = 1.0/ar.rt;
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 (ar.rt > 10.0*thescene.cusize + 1000.)
144 <                        ar.rt = 10.0*thescene.cusize + 1000.;
145 <                VSUM(ap->p, ar.rorg, ar.rdir, ar.rt);
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);
# Line 156 | Line 159 | resample:
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   {
# Line 164 | Line 167 | getambdiffs(AMBHEMI *hp)
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 = normf*(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 = normf*(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 = normf*(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 215 | Line 221 | ambsupersamp(AMBHEMI *hp, int cnt)
221   {
222          float   *earr = getambdiffs(hp);
223          double  e2rem = 0;
218 –        AMBSAMP *ap;
224          float   *ep;
225          int     i, j, n, nss;
226  
# Line 225 | Line 230 | ambsupersamp(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();
# Line 257 | Line 262 | samp_hemi(                             /* sample indirect hemisphere */
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 + 5*(ambacc > FTINY);     /* minimum number of samples */
266 <        if (n < i)
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));
# Line 290 | Line 295 | samp_hemi(                             /* sample indirect hemisphere */
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);
# Line 710 | Line 717 | doambient(                             /* compute ambient component */
717                  return(0);
718  
719          if ((ra == NULL) & (pg == NULL) & (dg == NULL) ||
720 <                        (hp->sampOK < 0) | (hp->ns < 6)) {
720 >                        (hp->sampOK < 0) | (hp->ns < MINADIV)) {
721                  free(hp);               /* Hessian not requested/possible */
722                  return(-1);             /* value-only return value */
723          }
# Line 773 | Line 780 | doambient(                             /* compute ambient component */
780          return(1);
781   }
782  
776 –
777 – #else /* ! NEWAMB */
778 –
779 –
780 – void
781 – inithemi(                       /* initialize sampling hemisphere */
782 –        AMBHEMI  *hp,
783 –        COLOR ac,
784 –        RAY  *r,
785 –        double  wt
786 – )
787 – {
788 –        double  d;
789 –        int  i;
790 –                                        /* set number of divisions */
791 –        if (ambacc <= FTINY &&
792 –                        wt > (d = 0.8*intens(ac)*r->rweight/(ambdiv*minweight)))
793 –                wt = d;                 /* avoid ray termination */
794 –        hp->nt = sqrt(ambdiv * wt / PI) + 0.5;
795 –        i = ambacc > FTINY ? 3 : 1;     /* minimum number of samples */
796 –        if (hp->nt < i)
797 –                hp->nt = i;
798 –        hp->np = PI * hp->nt + 0.5;
799 –                                        /* set number of super-samples */
800 –        hp->ns = ambssamp * wt + 0.5;
801 –                                        /* assign coefficient */
802 –        copycolor(hp->acoef, ac);
803 –        d = 1.0/(hp->nt*hp->np);
804 –        scalecolor(hp->acoef, d);
805 –                                        /* make axes */
806 –        VCOPY(hp->uz, r->ron);
807 –        hp->uy[0] = hp->uy[1] = hp->uy[2] = 0.0;
808 –        for (i = 0; i < 3; i++)
809 –                if (hp->uz[i] < 0.6 && hp->uz[i] > -0.6)
810 –                        break;
811 –        if (i >= 3)
812 –                error(CONSISTENCY, "bad ray direction in inithemi");
813 –        hp->uy[i] = 1.0;
814 –        fcross(hp->ux, hp->uy, hp->uz);
815 –        normalize(hp->ux);
816 –        fcross(hp->uy, hp->uz, hp->ux);
817 – }
818 –
819 –
820 – int
821 – divsample(                              /* sample a division */
822 –        AMBSAMP  *dp,
823 –        AMBHEMI  *h,
824 –        RAY  *r
825 – )
826 – {
827 –        RAY  ar;
828 –        int  hlist[3];
829 –        double  spt[2];
830 –        double  xd, yd, zd;
831 –        double  b2;
832 –        double  phi;
833 –        int  i;
834 –                                        /* ambient coefficient for weight */
835 –        if (ambacc > FTINY)
836 –                setcolor(ar.rcoef, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
837 –        else
838 –                copycolor(ar.rcoef, h->acoef);
839 –        if (rayorigin(&ar, AMBIENT, r, ar.rcoef) < 0)
840 –                return(-1);
841 –        if (ambacc > FTINY) {
842 –                multcolor(ar.rcoef, h->acoef);
843 –                scalecolor(ar.rcoef, 1./AVGREFL);
844 –        }
845 –        hlist[0] = r->rno;
846 –        hlist[1] = dp->t;
847 –        hlist[2] = dp->p;
848 –        multisamp(spt, 2, urand(ilhash(hlist,3)+dp->n));
849 –        zd = sqrt((dp->t + spt[0])/h->nt);
850 –        phi = 2.0*PI * (dp->p + spt[1])/h->np;
851 –        xd = tcos(phi) * zd;
852 –        yd = tsin(phi) * zd;
853 –        zd = sqrt(1.0 - zd*zd);
854 –        for (i = 0; i < 3; i++)
855 –                ar.rdir[i] =    xd*h->ux[i] +
856 –                                yd*h->uy[i] +
857 –                                zd*h->uz[i];
858 –        checknorm(ar.rdir);
859 –        dimlist[ndims++] = dp->t*h->np + dp->p + 90171;
860 –        rayvalue(&ar);
861 –        ndims--;
862 –        multcolor(ar.rcol, ar.rcoef);   /* apply coefficient */
863 –        addcolor(dp->v, ar.rcol);
864 –                                        /* use rt to improve gradient calc */
865 –        if (ar.rt > FTINY && ar.rt < FHUGE)
866 –                dp->r += 1.0/ar.rt;
867 –                                        /* (re)initialize error */
868 –        if (dp->n++) {
869 –                b2 = bright(dp->v)/dp->n - bright(ar.rcol);
870 –                b2 = b2*b2 + dp->k*((dp->n-1)*(dp->n-1));
871 –                dp->k = b2/(dp->n*dp->n);
872 –        } else
873 –                dp->k = 0.0;
874 –        return(0);
875 – }
876 –
877 –
878 – static int
879 – ambcmp(                                 /* decreasing order */
880 –        const void *p1,
881 –        const void *p2
882 – )
883 – {
884 –        const AMBSAMP   *d1 = (const AMBSAMP *)p1;
885 –        const AMBSAMP   *d2 = (const AMBSAMP *)p2;
886 –
887 –        if (d1->k < d2->k)
888 –                return(1);
889 –        if (d1->k > d2->k)
890 –                return(-1);
891 –        return(0);
892 – }
893 –
894 –
895 – static int
896 – ambnorm(                                /* standard order */
897 –        const void *p1,
898 –        const void *p2
899 – )
900 – {
901 –        const AMBSAMP   *d1 = (const AMBSAMP *)p1;
902 –        const AMBSAMP   *d2 = (const AMBSAMP *)p2;
903 –        int     c;
904 –
905 –        if ( (c = d1->t - d2->t) )
906 –                return(c);
907 –        return(d1->p - d2->p);
908 – }
909 –
910 –
911 – double
912 – doambient(                              /* compute ambient component */
913 –        COLOR  rcol,
914 –        RAY  *r,
915 –        double  wt,
916 –        FVECT  pg,
917 –        FVECT  dg
918 – )
919 – {
920 –        double  b, d=0;
921 –        AMBHEMI  hemi;
922 –        AMBSAMP  *div;
923 –        AMBSAMP  dnew;
924 –        double  acol[3];
925 –        AMBSAMP  *dp;
926 –        double  arad;
927 –        int  divcnt;
928 –        int  i, j;
929 –                                        /* initialize hemisphere */
930 –        inithemi(&hemi, rcol, r, wt);
931 –        divcnt = hemi.nt * hemi.np;
932 –                                        /* initialize */
933 –        if (pg != NULL)
934 –                pg[0] = pg[1] = pg[2] = 0.0;
935 –        if (dg != NULL)
936 –                dg[0] = dg[1] = dg[2] = 0.0;
937 –        setcolor(rcol, 0.0, 0.0, 0.0);
938 –        if (divcnt == 0)
939 –                return(0.0);
940 –                                        /* allocate super-samples */
941 –        if (hemi.ns > 0 || pg != NULL || dg != NULL) {
942 –                div = (AMBSAMP *)malloc(divcnt*sizeof(AMBSAMP));
943 –                if (div == NULL)
944 –                        error(SYSTEM, "out of memory in doambient");
945 –        } else
946 –                div = NULL;
947 –                                        /* sample the divisions */
948 –        arad = 0.0;
949 –        acol[0] = acol[1] = acol[2] = 0.0;
950 –        if ((dp = div) == NULL)
951 –                dp = &dnew;
952 –        divcnt = 0;
953 –        for (i = 0; i < hemi.nt; i++)
954 –                for (j = 0; j < hemi.np; j++) {
955 –                        dp->t = i; dp->p = j;
956 –                        setcolor(dp->v, 0.0, 0.0, 0.0);
957 –                        dp->r = 0.0;
958 –                        dp->n = 0;
959 –                        if (divsample(dp, &hemi, r) < 0) {
960 –                                if (div != NULL)
961 –                                        dp++;
962 –                                continue;
963 –                        }
964 –                        arad += dp->r;
965 –                        divcnt++;
966 –                        if (div != NULL)
967 –                                dp++;
968 –                        else
969 –                                addcolor(acol, dp->v);
970 –                }
971 –        if (!divcnt) {
972 –                if (div != NULL)
973 –                        free((void *)div);
974 –                return(0.0);            /* no samples taken */
975 –        }
976 –        if (divcnt < hemi.nt*hemi.np) {
977 –                pg = dg = NULL;         /* incomplete sampling */
978 –                hemi.ns = 0;
979 –        } else if (arad > FTINY && divcnt/arad < minarad) {
980 –                hemi.ns = 0;            /* close enough */
981 –        } else if (hemi.ns > 0) {       /* else perform super-sampling? */
982 –                comperrs(div, &hemi);                   /* compute errors */
983 –                qsort(div, divcnt, sizeof(AMBSAMP), ambcmp);    /* sort divs */
984 –                                                /* super-sample */
985 –                for (i = hemi.ns; i > 0; i--) {
986 –                        dnew = *div;
987 –                        if (divsample(&dnew, &hemi, r) < 0) {
988 –                                dp++;
989 –                                continue;
990 –                        }
991 –                        dp = div;               /* reinsert */
992 –                        j = divcnt < i ? divcnt : i;
993 –                        while (--j > 0 && dnew.k < dp[1].k) {
994 –                                *dp = *(dp+1);
995 –                                dp++;
996 –                        }
997 –                        *dp = dnew;
998 –                }
999 –                if (pg != NULL || dg != NULL)   /* restore order */
1000 –                        qsort(div, divcnt, sizeof(AMBSAMP), ambnorm);
1001 –        }
1002 –                                        /* compute returned values */
1003 –        if (div != NULL) {
1004 –                arad = 0.0;             /* note: divcnt may be < nt*np */
1005 –                for (i = hemi.nt*hemi.np, dp = div; i-- > 0; dp++) {
1006 –                        arad += dp->r;
1007 –                        if (dp->n > 1) {
1008 –                                b = 1.0/dp->n;
1009 –                                scalecolor(dp->v, b);
1010 –                                dp->r *= b;
1011 –                                dp->n = 1;
1012 –                        }
1013 –                        addcolor(acol, dp->v);
1014 –                }
1015 –                b = bright(acol);
1016 –                if (b > FTINY) {
1017 –                        b = 1.0/b;      /* compute & normalize gradient(s) */
1018 –                        if (pg != NULL) {
1019 –                                posgradient(pg, div, &hemi);
1020 –                                for (i = 0; i < 3; i++)
1021 –                                        pg[i] *= b;
1022 –                        }
1023 –                        if (dg != NULL) {
1024 –                                dirgradient(dg, div, &hemi);
1025 –                                for (i = 0; i < 3; i++)
1026 –                                        dg[i] *= b;
1027 –                        }
1028 –                }
1029 –                free((void *)div);
1030 –        }
1031 –        copycolor(rcol, acol);
1032 –        if (arad <= FTINY)
1033 –                arad = maxarad;
1034 –        else
1035 –                arad = (divcnt+hemi.ns)/arad;
1036 –        if (pg != NULL) {               /* reduce radius if gradient large */
1037 –                d = DOT(pg,pg);
1038 –                if (d*arad*arad > 1.0)
1039 –                        arad = 1.0/sqrt(d);
1040 –        }
1041 –        if (arad < minarad) {
1042 –                arad = minarad;
1043 –                if (pg != NULL && d*arad*arad > 1.0) {  /* cap gradient */
1044 –                        d = 1.0/arad/sqrt(d);
1045 –                        for (i = 0; i < 3; i++)
1046 –                                pg[i] *= d;
1047 –                }
1048 –        }
1049 –        if ((arad /= sqrt(wt)) > maxarad)
1050 –                arad = maxarad;
1051 –        return(arad);
1052 – }
1053 –
1054 –
1055 – void
1056 – comperrs(                       /* compute initial error estimates */
1057 –        AMBSAMP  *da,   /* assumes standard ordering */
1058 –        AMBHEMI  *hp
1059 – )
1060 – {
1061 –        double  b, b2;
1062 –        int  i, j;
1063 –        AMBSAMP  *dp;
1064 –                                /* sum differences from neighbors */
1065 –        dp = da;
1066 –        for (i = 0; i < hp->nt; i++)
1067 –                for (j = 0; j < hp->np; j++) {
1068 – #ifdef  DEBUG
1069 –                        if (dp->t != i || dp->p != j)
1070 –                                error(CONSISTENCY,
1071 –                                        "division order in comperrs");
1072 – #endif
1073 –                        b = bright(dp[0].v);
1074 –                        if (i > 0) {            /* from above */
1075 –                                b2 = bright(dp[-hp->np].v) - b;
1076 –                                b2 *= b2 * 0.25;
1077 –                                dp[0].k += b2;
1078 –                                dp[-hp->np].k += b2;
1079 –                        }
1080 –                        if (j > 0) {            /* from behind */
1081 –                                b2 = bright(dp[-1].v) - b;
1082 –                                b2 *= b2 * 0.25;
1083 –                                dp[0].k += b2;
1084 –                                dp[-1].k += b2;
1085 –                        } else {                /* around */
1086 –                                b2 = bright(dp[hp->np-1].v) - b;
1087 –                                b2 *= b2 * 0.25;
1088 –                                dp[0].k += b2;
1089 –                                dp[hp->np-1].k += b2;
1090 –                        }
1091 –                        dp++;
1092 –                }
1093 –                                /* divide by number of neighbors */
1094 –        dp = da;
1095 –        for (j = 0; j < hp->np; j++)            /* top row */
1096 –                (dp++)->k *= 1.0/3.0;
1097 –        if (hp->nt < 2)
1098 –                return;
1099 –        for (i = 1; i < hp->nt-1; i++)          /* central region */
1100 –                for (j = 0; j < hp->np; j++)
1101 –                        (dp++)->k *= 0.25;
1102 –        for (j = 0; j < hp->np; j++)            /* bottom row */
1103 –                (dp++)->k *= 1.0/3.0;
1104 – }
1105 –
1106 –
1107 – void
1108 – posgradient(                                    /* compute position gradient */
1109 –        FVECT  gv,
1110 –        AMBSAMP  *da,                   /* assumes standard ordering */
1111 –        AMBHEMI  *hp
1112 – )
1113 – {
1114 –        int  i, j;
1115 –        double  nextsine, lastsine, b, d;
1116 –        double  mag0, mag1;
1117 –        double  phi, cosp, sinp, xd, yd;
1118 –        AMBSAMP  *dp;
1119 –
1120 –        xd = yd = 0.0;
1121 –        for (j = 0; j < hp->np; j++) {
1122 –                dp = da + j;
1123 –                mag0 = mag1 = 0.0;
1124 –                lastsine = 0.0;
1125 –                for (i = 0; i < hp->nt; i++) {
1126 – #ifdef  DEBUG
1127 –                        if (dp->t != i || dp->p != j)
1128 –                                error(CONSISTENCY,
1129 –                                        "division order in posgradient");
1130 – #endif
1131 –                        b = bright(dp->v);
1132 –                        if (i > 0) {
1133 –                                d = dp[-hp->np].r;
1134 –                                if (dp[0].r > d) d = dp[0].r;
1135 –                                                        /* sin(t)*cos(t)^2 */
1136 –                                d *= lastsine * (1.0 - (double)i/hp->nt);
1137 –                                mag0 += d*(b - bright(dp[-hp->np].v));
1138 –                        }
1139 –                        nextsine = sqrt((double)(i+1)/hp->nt);
1140 –                        if (j > 0) {
1141 –                                d = dp[-1].r;
1142 –                                if (dp[0].r > d) d = dp[0].r;
1143 –                                mag1 += d * (nextsine - lastsine) *
1144 –                                                (b - bright(dp[-1].v));
1145 –                        } else {
1146 –                                d = dp[hp->np-1].r;
1147 –                                if (dp[0].r > d) d = dp[0].r;
1148 –                                mag1 += d * (nextsine - lastsine) *
1149 –                                                (b - bright(dp[hp->np-1].v));
1150 –                        }
1151 –                        dp += hp->np;
1152 –                        lastsine = nextsine;
1153 –                }
1154 –                mag0 *= 2.0*PI / hp->np;
1155 –                phi = 2.0*PI * (double)j/hp->np;
1156 –                cosp = tcos(phi); sinp = tsin(phi);
1157 –                xd += mag0*cosp - mag1*sinp;
1158 –                yd += mag0*sinp + mag1*cosp;
1159 –        }
1160 –        for (i = 0; i < 3; i++)
1161 –                gv[i] = (xd*hp->ux[i] + yd*hp->uy[i])*(hp->nt*hp->np)/PI;
1162 – }
1163 –
1164 –
1165 – void
1166 – dirgradient(                                    /* compute direction gradient */
1167 –        FVECT  gv,
1168 –        AMBSAMP  *da,                   /* assumes standard ordering */
1169 –        AMBHEMI  *hp
1170 – )
1171 – {
1172 –        int  i, j;
1173 –        double  mag;
1174 –        double  phi, xd, yd;
1175 –        AMBSAMP  *dp;
1176 –
1177 –        xd = yd = 0.0;
1178 –        for (j = 0; j < hp->np; j++) {
1179 –                dp = da + j;
1180 –                mag = 0.0;
1181 –                for (i = 0; i < hp->nt; i++) {
1182 – #ifdef  DEBUG
1183 –                        if (dp->t != i || dp->p != j)
1184 –                                error(CONSISTENCY,
1185 –                                        "division order in dirgradient");
1186 – #endif
1187 –                                                        /* tan(t) */
1188 –                        mag += bright(dp->v)/sqrt(hp->nt/(i+.5) - 1.0);
1189 –                        dp += hp->np;
1190 –                }
1191 –                phi = 2.0*PI * (j+.5)/hp->np + PI/2.0;
1192 –                xd += mag * tcos(phi);
1193 –                yd += mag * tsin(phi);
1194 –        }
1195 –        for (i = 0; i < 3; i++)
1196 –                gv[i] = xd*hp->ux[i] + yd*hp->uy[i];
1197 – }
1198 –
1199 – #endif  /* ! NEWAMB */

Diff Legend

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