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 2.94 by greg, Wed Apr 17 17:34:11 2024 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  
26 – extern void             SDsquare2disk(double ds[2], double seedx, double seedy);
27 –
28   typedef struct {
29 –        COLOR   v;              /* hemisphere sample value */
30 –        float   d;              /* reciprocal distance (1/rt) */
29          FVECT   p;              /* intersection point */
30 +        float   d;              /* reciprocal distance */
31 +        SCOLOR  v;              /* hemisphere sample value */
32   } AMBSAMP;              /* sample value */
33  
34   typedef struct {
35          RAY     *rp;            /* originating ray sample */
36          int     ns;             /* number of samples per axis */
37          int     sampOK;         /* acquired full sample set? */
38 <        COLOR   acoef;          /* division contribution coefficient */
39 <        double  acol[3];        /* accumulated color */
38 >        int     atyp;           /* RAMBIENT or TAMBIENT */
39 >        SCOLOR  acoef;          /* division contribution coefficient */
40 >        SCOLOR  acol;           /* accumulated color */
41 >        FVECT   onrm;           /* oriented unperturbed surface normal */
42          FVECT   ux, uy;         /* tangent axis unit vectors */
43          AMBSAMP sa[1];          /* sample array (extends struct) */
44   }  AMBHEMI;             /* ambient sample hemisphere */
# Line 98 | Line 100 | ambsample(                             /* initial ambient division sample */
100          AMBSAMP *ap = &ambsam(hp,i,j);
101          RAY     ar;
102          int     hlist[3], ii;
103 <        double  spt[2], zd;
103 >        double  ss[2];
104 >        RREAL   spt[2];
105 >        double  zd;
106                                          /* generate hemispherical sample */
107                                          /* ambient coefficient for weight */
108          if (ambacc > FTINY)
109 <                setcolor(ar.rcoef, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
109 >                setscolor(ar.rcoef, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
110          else
111 <                copycolor(ar.rcoef, hp->acoef);
112 <        if (rayorigin(&ar, AMBIENT, hp->rp, ar.rcoef) < 0)
111 >                copyscolor(ar.rcoef, hp->acoef);
112 >        if (rayorigin(&ar, hp->atyp, hp->rp, ar.rcoef) < 0)
113                  return(0);
114          if (ambacc > FTINY) {
115 <                multcolor(ar.rcoef, hp->acoef);
116 <                scalecolor(ar.rcoef, 1./AVGREFL);
115 >                smultscolor(ar.rcoef, hp->acoef);
116 >                scalescolor(ar.rcoef, 1./AVGREFL);
117          }
118          hlist[0] = hp->rp->rno;
119 <        hlist[1] = j;
120 <        hlist[2] = i;
121 <        multisamp(spt, 2, urand(ilhash(hlist,3)+n));
119 >        hlist[1] = AI(hp,i,j);
120 >        hlist[2] = samplendx;
121 >        multisamp(ss, 2, urand(ilhash(hlist,3)+n));
122   resample:
123 <        SDsquare2disk(spt, (j+spt[1])/hp->ns, (i+spt[0])/hp->ns);
123 >        square2disk(spt, (j+ss[1])/hp->ns, (i+ss[0])/hp->ns);
124          zd = sqrt(1. - spt[0]*spt[0] - spt[1]*spt[1]);
125          for (ii = 3; ii--; )
126                  ar.rdir[ii] =   spt[0]*hp->ux[ii] +
127                                  spt[1]*hp->uy[ii] +
128 <                                zd*hp->rp->ron[ii];
128 >                                zd*hp->onrm[ii];
129          checknorm(ar.rdir);
130                                          /* avoid coincident samples */
131 <        if (!n && ambcollision(hp, i, j, ar.rdir)) {
132 <                spt[0] = frandom(); spt[1] = frandom();
131 >        if (!n && hp->ns >= 4 && ambcollision(hp, i, j, ar.rdir)) {
132 >                ss[0] = frandom(); ss[1] = frandom();
133                  goto resample;          /* reject this sample */
134          }
135          dimlist[ndims++] = AI(hp,i,j) + 90171;
136          rayvalue(&ar);                  /* evaluate ray */
137          ndims--;
138 <        if (ar.rt <= FTINY)
138 >        zd = raydistance(&ar);
139 >        if (zd <= FTINY)
140                  return(0);              /* should never happen */
141 <        multcolor(ar.rcol, ar.rcoef);   /* apply coefficient */
142 <        if (ar.rt*ap->d < 1.0)          /* new/closer distance? */
143 <                ap->d = 1.0/ar.rt;
141 >        smultscolor(ar.rcol, ar.rcoef); /* apply coefficient */
142 >        if (zd*ap->d < 1.0)             /* new/closer distance? */
143 >                ap->d = 1.0/zd;
144          if (!n) {                       /* record first vertex & value */
145 <                if (ar.rt > 10.0*thescene.cusize + 1000.)
146 <                        ar.rt = 10.0*thescene.cusize + 1000.;
147 <                VSUM(ap->p, ar.rorg, ar.rdir, ar.rt);
148 <                copycolor(ap->v, ar.rcol);
145 >                if (zd > 10.0*thescene.cusize + 1000.)
146 >                        zd = 10.0*thescene.cusize + 1000.;
147 >                VSUM(ap->p, ar.rorg, ar.rdir, zd);
148 >                copyscolor(ap->v, ar.rcol);
149          } else {                        /* else update recorded value */
150 <                hp->acol[RED] -= colval(ap->v,RED);
146 <                hp->acol[GRN] -= colval(ap->v,GRN);
147 <                hp->acol[BLU] -= colval(ap->v,BLU);
150 >                sopscolor(hp->acol, -=, ap->v);
151                  zd = 1.0/(double)(n+1);
152 <                scalecolor(ar.rcol, zd);
152 >                scalescolor(ar.rcol, zd);
153                  zd *= (double)n;
154 <                scalecolor(ap->v, zd);
155 <                addcolor(ap->v, ar.rcol);
154 >                scalescolor(ap->v, zd);
155 >                saddscolor(ap->v, ar.rcol);
156          }
157 <        addcolor(hp->acol, ap->v);      /* add to our sum */
157 >        saddscolor(hp->acol, ap->v);    /* add to our sum */
158          return(1);
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));
166 >        const double    normf = 1./(pbright(hp->acoef) + FTINY);
167 >        float   *earr = (float *)calloc(2*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);
178 >                b = pbright(ap[0].v);
179                  if (i) {                /* from above */
180 <                        d2 = normf*(b - bright(ap[-hp->ns].v));
181 <                        d2 *= d2;
180 >                        b1 = pbright(ap[-hp->ns].v);
181 >                        d2 = b - b1;
182 >                        d2 *= d2*normf/(b + b1 + FTINY);
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 = pbright(ap[-1].v);
189 >                d2 = b - b1;
190 >                d2 *= d2*normf/(b + b1 + FTINY);
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 = pbright(ap[-hp->ns-1].v);
196 >                d2 = b - b1;
197 >                d2 *= d2*normf/(b + b1 + FTINY);
198                  ep[0] += d2;
199                  ep[-hp->ns-1] += d2;
200              }
201                                          /* correct for number of neighbors */
202 <        earr[0] *= 8./3.;
203 <        earr[hp->ns-1] *= 8./3.;
204 <        earr[(hp->ns-1)*hp->ns] *= 8./3.;
205 <        earr[(hp->ns-1)*hp->ns + hp->ns-1] *= 8./3.;
202 >        earr[0] *= 6./3.;
203 >        earr[hp->ns-1] *= 6./3.;
204 >        earr[(hp->ns-1)*hp->ns] *= 6./3.;
205 >        earr[(hp->ns-1)*hp->ns + hp->ns-1] *= 6./3.;
206          for (i = 1; i < hp->ns-1; i++) {
207 <                earr[i*hp->ns] *= 8./5.;
208 <                earr[i*hp->ns + hp->ns-1] *= 8./5.;
207 >                earr[i*hp->ns] *= 6./5.;
208 >                earr[i*hp->ns + hp->ns-1] *= 6./5.;
209          }
210          for (j = 1; j < hp->ns-1; j++) {
211 <                earr[j] *= 8./5.;
212 <                earr[(hp->ns-1)*hp->ns + j] *= 8./5.;
211 >                earr[j] *= 6./5.;
212 >                earr[(hp->ns-1)*hp->ns + j] *= 6./5.;
213          }
214 +                                        /* blur map to reduce bias */
215 +        memcpy(earr+hp->ns*hp->ns, earr, hp->ns*hp->ns*sizeof(float));
216 +        for (i = 0; i < hp->ns-1; i++) {
217 +            float  *ep2;
218 +            ep = earr + i*hp->ns;
219 +            ep2 = ep + hp->ns*hp->ns;
220 +            for (j = 0; j < hp->ns-1; j++, ep++, ep2++) {
221 +                ep[0] += .125*(ep2[1] + ep2[hp->ns]) - .5*ep2[0];
222 +                ep[1] += .125*ep2[0];
223 +                ep[hp->ns] += .125*ep2[0];
224 +            }
225 +        }
226          return(earr);
227   }
228  
# Line 215 | Line 233 | ambsupersamp(AMBHEMI *hp, int cnt)
233   {
234          float   *earr = getambdiffs(hp);
235          double  e2rem = 0;
218 –        AMBSAMP *ap;
236          float   *ep;
237          int     i, j, n, nss;
238  
# Line 225 | Line 242 | ambsupersamp(AMBHEMI *hp, int cnt)
242          for (ep = earr + hp->ns*hp->ns; ep > earr; )
243                  e2rem += *--ep;
244          ep = earr;                      /* perform super-sampling */
245 <        for (ap = hp->sa, i = 0; i < hp->ns; i++)
246 <            for (j = 0; j < hp->ns; j++, ap++) {
245 >        for (i = 0; i < hp->ns; i++)
246 >            for (j = 0; j < hp->ns; j++) {
247                  if (e2rem <= FTINY)
248                          goto done;      /* nothing left to do */
249                  nss = *ep/e2rem*cnt + frandom();
# Line 241 | Line 258 | done:
258  
259   static AMBHEMI *
260   samp_hemi(                              /* sample indirect hemisphere */
261 <        COLOR   rcol,
261 >        SCOLOR  rcol,
262          RAY     *r,
263          double  wt
264   )
265   {
266 +        int     backside = (wt < 0);
267          AMBHEMI *hp;
268          double  d;
269          int     n, i, j;
270                                          /* insignificance check */
271 <        if (bright(rcol) <= FTINY)
271 >        d = sintens(rcol);
272 >        if (d <= FTINY)
273                  return(NULL);
274                                          /* set number of divisions */
275 +        if (backside) wt = -wt;
276          if (ambacc <= FTINY &&
277 <                        wt > (d = 0.8*intens(rcol)*r->rweight/(ambdiv*minweight)))
277 >                        wt > (d *= 0.8*r->rweight/(ambdiv*minweight + 1e-20)))
278                  wt = d;                 /* avoid ray termination */
279          n = sqrt(ambdiv * wt) + 0.5;
280 <        i = 1 + 5*(ambacc > FTINY);     /* minimum number of samples */
281 <        if (n < i)
280 >        i = 1 + (MINADIV-1)*(ambacc > FTINY);
281 >        if (n < i)                      /* use minimum number of samples? */
282                  n = i;
283                                          /* allocate sampling array */
284          hp = (AMBHEMI *)malloc(sizeof(AMBHEMI) + sizeof(AMBSAMP)*(n*n - 1));
285          if (hp == NULL)
286                  error(SYSTEM, "out of memory in samp_hemi");
287 +
288 +        if (backside) {
289 +                hp->atyp = TAMBIENT;
290 +                hp->onrm[0] = -r->ron[0];
291 +                hp->onrm[1] = -r->ron[1];
292 +                hp->onrm[2] = -r->ron[2];
293 +        } else {
294 +                hp->atyp = RAMBIENT;
295 +                VCOPY(hp->onrm, r->ron);
296 +        }
297          hp->rp = r;
298          hp->ns = n;
299 <        hp->acol[RED] = hp->acol[GRN] = hp->acol[BLU] = 0.0;
299 >        scolorblack(hp->acol);
300          memset(hp->sa, 0, sizeof(AMBSAMP)*n*n);
301          hp->sampOK = 0;
302                                          /* assign coefficient */
303 <        copycolor(hp->acoef, rcol);
303 >        copyscolor(hp->acoef, rcol);
304          d = 1.0/(n*n);
305 <        scalecolor(hp->acoef, d);
305 >        scalescolor(hp->acoef, d);
306                                          /* make tangent plane axes */
307 <        if (!getperpendicular(hp->ux, r->ron, 1))
307 >        if (!getperpendicular(hp->ux, hp->onrm, 1))
308                  error(CONSISTENCY, "bad ray direction in samp_hemi");
309 <        VCROSS(hp->uy, r->ron, hp->ux);
309 >        VCROSS(hp->uy, hp->onrm, hp->ux);
310                                          /* sample divisions */
311          for (i = hp->ns; i--; )
312              for (j = hp->ns; j--; )
313                  hp->sampOK += ambsample(hp, i, j, 0);
314 <        copycolor(rcol, hp->acol);
314 >        copyscolor(rcol, hp->acol);
315          if (!hp->sampOK) {              /* utter failure? */
316                  free(hp);
317                  return(NULL);
# Line 290 | Line 320 | samp_hemi(                             /* sample indirect hemisphere */
320                  hp->sampOK *= -1;       /* soft failure */
321                  return(hp);
322          }
323 +        if (hp->sampOK <= MINADIV*MINADIV)
324 +                return(hp);             /* don't bother super-sampling */
325          n = ambssamp*wt + 0.5;
326 <        if (n > 8) {                    /* perform super-sampling? */
326 >        if (n >= 4*hp->ns) {            /* perform super-sampling? */
327                  ambsupersamp(hp, n);
328 <                copycolor(rcol, hp->acol);
328 >                copyscolor(rcol, hp->acol);
329          }
330          return(hp);                     /* all is well */
331   }
# Line 305 | Line 337 | back_ambval(AMBHEMI *hp, const int n1, const int n2, c
337   {
338          if (hp->sa[n1].d <= hp->sa[n2].d) {
339                  if (hp->sa[n1].d <= hp->sa[n3].d)
340 <                        return(colval(hp->sa[n1].v,CIEY));
341 <                return(colval(hp->sa[n3].v,CIEY));
340 >                        return(hp->sa[n1].v[0]);
341 >                return(hp->sa[n3].v[0]);
342          }
343          if (hp->sa[n2].d <= hp->sa[n3].d)
344 <                return(colval(hp->sa[n2].v,CIEY));
345 <        return(colval(hp->sa[n3].v,CIEY));
344 >                return(hp->sa[n2].v[0]);
345 >        return(hp->sa[n3].v[0]);
346   }
347  
348  
# Line 539 | Line 571 | ambHessian(                            /* anisotropic radii & pos. gradient */
571          for (j = 0; j < hp->ns-1; j++) {
572                  comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,0,j), AI(hp,0,j+1));
573                  if (hessrow != NULL)
574 <                        comp_hessian(hessrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
574 >                        comp_hessian(hessrow[j], &fftr, hp->onrm);
575                  if (gradrow != NULL)
576 <                        comp_gradient(gradrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
576 >                        comp_gradient(gradrow[j], &fftr, hp->onrm);
577          }
578                                          /* sum each row of triangles */
579          for (i = 0; i < hp->ns-1; i++) {
# Line 549 | Line 581 | ambHessian(                            /* anisotropic radii & pos. gradient */
581              FVECT       gradcol;
582              comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,i,0), AI(hp,i+1,0));
583              if (hessrow != NULL)
584 <                comp_hessian(hesscol, &fftr, hp->rp->ron);
584 >                comp_hessian(hesscol, &fftr, hp->onrm);
585              if (gradrow != NULL)
586 <                comp_gradient(gradcol, &fftr, hp->rp->ron);
586 >                comp_gradient(gradcol, &fftr, hp->onrm);
587              for (j = 0; j < hp->ns-1; j++) {
588                  FVECT   hessdia[3];     /* compute triangle contributions */
589                  FVECT   graddia;
# Line 561 | Line 593 | ambHessian(                            /* anisotropic radii & pos. gradient */
593                                          /* diagonal (inner) edge */
594                  comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,i,j+1), AI(hp,i+1,j));
595                  if (hessrow != NULL) {
596 <                    comp_hessian(hessdia, &fftr, hp->rp->ron);
596 >                    comp_hessian(hessdia, &fftr, hp->onrm);
597                      rev_hessian(hesscol);
598                      add2hessian(hessian, hessrow[j], hessdia, hesscol, backg);
599                  }
600                  if (gradrow != NULL) {
601 <                    comp_gradient(graddia, &fftr, hp->rp->ron);
601 >                    comp_gradient(graddia, &fftr, hp->onrm);
602                      rev_gradient(gradcol);
603                      add2gradient(gradient, gradrow[j], graddia, gradcol, backg);
604                  }
605                                          /* initialize edge in next row */
606                  comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,i+1,j+1), AI(hp,i+1,j));
607                  if (hessrow != NULL)
608 <                    comp_hessian(hessrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
608 >                    comp_hessian(hessrow[j], &fftr, hp->onrm);
609                  if (gradrow != NULL)
610 <                    comp_gradient(gradrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
610 >                    comp_gradient(gradrow[j], &fftr, hp->onrm);
611                                          /* new column edge & paired triangle */
612                  backg = back_ambval(hp, AI(hp,i+1,j+1),
613                                          AI(hp,i+1,j), AI(hp,i,j+1));
614                  comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,i,j+1), AI(hp,i+1,j+1));
615                  if (hessrow != NULL) {
616 <                    comp_hessian(hesscol, &fftr, hp->rp->ron);
616 >                    comp_hessian(hesscol, &fftr, hp->onrm);
617                      rev_hessian(hessdia);
618                      add2hessian(hessian, hessrow[j], hessdia, hesscol, backg);
619                      if (i < hp->ns-2)
620                          rev_hessian(hessrow[j]);
621                  }
622                  if (gradrow != NULL) {
623 <                    comp_gradient(gradcol, &fftr, hp->rp->ron);
623 >                    comp_gradient(gradcol, &fftr, hp->onrm);
624                      rev_gradient(graddia);
625                      add2gradient(gradient, gradrow[j], graddia, gradcol, backg);
626                      if (i < hp->ns-2)
# Line 624 | Line 656 | ambdirgrad(AMBHEMI *hp, FVECT uv[2], float dg[2])
656                                          /* use vector for azimuth + 90deg */
657                  VSUB(vd, ap->p, hp->rp->rop);
658                                          /* brightness over cosine factor */
659 <                gfact = colval(ap->v,CIEY) / DOT(hp->rp->ron, vd);
659 >                gfact = ap->v[0] / DOT(hp->onrm, vd);
660                                          /* sine = proj_radius/vd_length */
661                  dgsum[0] -= DOT(uv[1], vd) * gfact;
662                  dgsum[1] += DOT(uv[0], vd) * gfact;
# Line 680 | Line 712 | ambcorral(AMBHEMI *hp, FVECT uv[2], const double r0, c
712  
713   int
714   doambient(                              /* compute ambient component */
715 <        COLOR   rcol,                   /* input/output color */
715 >        SCOLOR  rcol,                   /* input/output color */
716          RAY     *r,
717 <        double  wt,
717 >        double  wt,                     /* negative for back side */
718          FVECT   uv[2],                  /* returned (optional) */
719          float   ra[2],                  /* returned (optional) */
720          float   pg[2],                  /* returned (optional) */
# Line 710 | Line 742 | doambient(                             /* compute ambient component */
742                  return(0);
743  
744          if ((ra == NULL) & (pg == NULL) & (dg == NULL) ||
745 <                        (hp->sampOK < 0) | (hp->ns < 6)) {
745 >                        (hp->sampOK < 0) | (hp->ns < MINADIV)) {
746                  free(hp);               /* Hessian not requested/possible */
747                  return(-1);             /* value-only return value */
748          }
749 <        if ((d = bright(rcol)) > FTINY) {       /* normalize Y values */
750 <                d = 0.99*(hp->ns*hp->ns)/d;
749 >        if ((d = scolor_mean(rcol)) > FTINY) {
750 >                d = 0.99*(hp->ns*hp->ns)/d;     /* normalize avg. values */
751                  K = 0.01;
752          } else {                        /* or fall back on geometric Hessian */
753                  K = 1.0;
# Line 723 | Line 755 | doambient(                             /* compute ambient component */
755                  dg = NULL;
756                  crlp = NULL;
757          }
758 <        ap = hp->sa;                    /* relative Y channel from here on... */
758 >        ap = hp->sa;                    /* single channel from here on... */
759          for (i = hp->ns*hp->ns; i--; ap++)
760 <                colval(ap->v,CIEY) = bright(ap->v)*d + K;
760 >                ap->v[0] = scolor_mean(ap->v)*d + K;
761  
762          if (uv == NULL)                 /* make sure we have axis pointers */
763                  uv = my_uv;
# Line 749 | Line 781 | doambient(                             /* compute ambient component */
781                          if (ra[1] < minarad)
782                                  ra[1] = minarad;
783                  }
784 <                ra[0] *= d = 1.0/sqrt(wt);
784 >                ra[0] *= d = 1.0/sqrt(fabs(wt));
785                  if ((ra[1] *= d) > 2.0*ra[0])
786                          ra[1] = 2.0*ra[0];
787                  if (ra[1] > maxarad) {
# Line 758 | Line 790 | doambient(                             /* compute ambient component */
790                                  ra[0] = maxarad;
791                  }
792                                          /* flag encroached directions */
793 <                if (crlp != NULL)
793 >                if (crlp != NULL)       /* XXX doesn't update with changes to ambacc */
794                          *crlp = ambcorral(hp, uv, ra[0]*ambacc, ra[1]*ambacc);
795                  if (pg != NULL) {       /* cap gradient if necessary */
796                          d = pg[0]*pg[0]*ra[0]*ra[0] + pg[1]*pg[1]*ra[1]*ra[1];
# Line 772 | Line 804 | doambient(                             /* compute ambient component */
804          free(hp);                       /* clean up and return */
805          return(1);
806   }
775 –
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