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root/radiance/ray/src/rt/ambcomp.c
(Generate patch)

Comparing ray/src/rt/ambcomp.c (file contents):
Revision 2.2 by greg, Wed Feb 19 12:00:04 1992 UTC vs.
Revision 2.54 by greg, Fri May 9 04:55:19 2014 UTC

# Line 1 | Line 1
1 – /* Copyright (c) 1991 Regents of the University of California */
2 –
1   #ifndef lint
2 < static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
2 > static const char       RCSid[] = "$Id$";
3   #endif
6 –
4   /*
5   * Routines to compute "ambient" values using Monte Carlo
6 + *
7 + *  Hessian calculations based on "Practical Hessian-Based Error Control
8 + *      for Irradiance Caching" by Schwarzhaupt, Wann Jensen, & Jarosz
9 + *      from ACM SIGGRAPH Asia 2012 conference proceedings.
10 + *
11 + *  Added book-keeping optimization to avoid calculations that would
12 + *      cancel due to traversal both directions on edges that are adjacent
13 + *      to same-valued triangles.  This cuts about half of Hessian math.
14 + *
15 + *  Declarations of external symbols in ambient.h
16   */
17  
18 < #include  "ray.h"
18 > #include "copyright.h"
19  
20 + #include  "ray.h"
21   #include  "ambient.h"
14 –
22   #include  "random.h"
23  
24 + #ifdef NEWAMB
25 +
26 + extern void             SDsquare2disk(double ds[2], double seedx, double seedy);
27 +
28 +                                /* vertex direction bit positions */
29 + #define VDB_xy  0
30 + #define VDB_y   01
31 + #define VDB_x   02
32 + #define VDB_Xy  03
33 + #define VDB_xY  04
34 + #define VDB_X   05
35 + #define VDB_Y   06
36 + #define VDB_XY  07
37 +                                /* get opposite vertex direction bit */
38 + #define VDB_OPP(f)      (~(f) & 07)
39 +                                /* adjacent triangle vertex flags */
40 + static const int  adjacent_trifl[8] = {
41 +                        0,                      /* forbidden diagonal */
42 +                        1<<VDB_x|1<<VDB_y|1<<VDB_Xy,
43 +                        1<<VDB_y|1<<VDB_x|1<<VDB_xY,
44 +                        1<<VDB_y|1<<VDB_Xy|1<<VDB_X,
45 +                        1<<VDB_x|1<<VDB_xY|1<<VDB_Y,
46 +                        1<<VDB_Xy|1<<VDB_X|1<<VDB_Y,
47 +                        1<<VDB_xY|1<<VDB_Y|1<<VDB_X,
48 +                        0,                      /* forbidden diagonal */
49 +                };
50 +
51   typedef struct {
52 <        short  t, p;            /* theta, phi indices */
53 <        COLOR  v;               /* value sum */
54 <        float  r;               /* 1/distance sum */
55 <        float  k;               /* variance for this division */
22 <        int  n;                 /* number of subsamples */
23 < }  AMBSAMP;             /* ambient sample division */
52 >        COLOR   v;              /* hemisphere sample value */
53 >        float   d;              /* reciprocal distance (1/rt) */
54 >        FVECT   p;              /* intersection point */
55 > } AMBSAMP;              /* sample value */
56  
57   typedef struct {
58 <        FVECT  ux, uy, uz;      /* x, y and z axis directions */
59 <        short  nt, np;          /* number of theta and phi directions */
58 >        RAY     *rp;            /* originating ray sample */
59 >        FVECT   ux, uy;         /* tangent axis unit vectors */
60 >        int     ns;             /* number of samples per axis */
61 >        COLOR   acoef;          /* division contribution coefficient */
62 >        AMBSAMP sa[1];          /* sample array (extends struct) */
63   }  AMBHEMI;             /* ambient sample hemisphere */
64  
65 < extern double  sin(), cos(), sqrt();
65 > #define ambndx(h,i,j)   ((i)*(h)->ns + (j))
66 > #define ambsam(h,i,j)   (h)->sa[ambndx(h,i,j)]
67  
68 + typedef struct {
69 +        FVECT   r_i, r_i1, e_i, rcp, rI2_eJ2;
70 +        double  I1, I2;
71 +        int     valid;
72 + } FFTRI;                /* vectors and coefficients for Hessian calculation */
73  
74 +
75 + /* Get index for adjacent vertex */
76   static int
77 < ambcmp(d1, d2)                          /* decreasing order */
35 < AMBSAMP  *d1, *d2;
77 > adjacent_verti(AMBHEMI *hp, int i, int j, int dbit)
78   {
79 <        if (d1->k < d2->k)
80 <                return(1);
81 <        if (d1->k > d2->k)
82 <                return(-1);
83 <        return(0);
79 >        int     i0 = i*hp->ns + j;
80 >
81 >        switch (dbit) {
82 >        case VDB_y:     return(i0 - hp->ns);
83 >        case VDB_x:     return(i0 - 1);
84 >        case VDB_Xy:    return(i0 - hp->ns + 1);
85 >        case VDB_xY:    return(i0 + hp->ns - 1);
86 >        case VDB_X:     return(i0 + 1);
87 >        case VDB_Y:     return(i0 + hp->ns);
88 >                                /* the following should never occur */
89 >        case VDB_xy:    return(i0 - hp->ns - 1);
90 >        case VDB_XY:    return(i0 + hp->ns + 1);
91 >        }
92 >        return(-1);
93   }
94  
95  
96 + /* Get vertex direction bit for the opposite edge to complete triangle */
97   static int
98 < ambnorm(d1, d2)                         /* standard order */
47 < AMBSAMP  *d1, *d2;
98 > vdb_edge(int db1, int db2)
99   {
100 <        register int  c;
100 >        switch (db1) {
101 >        case VDB_x:     return(db2==VDB_y ? VDB_Xy : VDB_Y);
102 >        case VDB_y:     return(db2==VDB_x ? VDB_xY : VDB_X);
103 >        case VDB_X:     return(db2==VDB_Xy ? VDB_y : VDB_xY);
104 >        case VDB_Y:     return(db2==VDB_xY ? VDB_x : VDB_Xy);
105 >        case VDB_xY:    return(db2==VDB_x ? VDB_y : VDB_X);
106 >        case VDB_Xy:    return(db2==VDB_y ? VDB_x : VDB_Y);
107 >        }
108 >        error(CONSISTENCY, "forbidden diagonal in vdb_edge()");
109 >        return(-1);
110 > }
111  
112 <        if (c = d1->t - d2->t)
113 <                return(c);
114 <        return(d1->p - d2->p);
112 >
113 > static AMBHEMI *
114 > inithemi(                       /* initialize sampling hemisphere */
115 >        COLOR   ac,
116 >        RAY     *r,
117 >        double  wt
118 > )
119 > {
120 >        AMBHEMI *hp;
121 >        double  d;
122 >        int     n, i;
123 >                                        /* set number of divisions */
124 >        if (ambacc <= FTINY &&
125 >                        wt > (d = 0.8*intens(ac)*r->rweight/(ambdiv*minweight)))
126 >                wt = d;                 /* avoid ray termination */
127 >        n = sqrt(ambdiv * wt) + 0.5;
128 >        i = 1 + 5*(ambacc > FTINY);     /* minimum number of samples */
129 >        if (n < i)
130 >                n = i;
131 >                                        /* allocate sampling array */
132 >        hp = (AMBHEMI *)malloc(sizeof(AMBHEMI) + sizeof(AMBSAMP)*(n*n - 1));
133 >        if (hp == NULL)
134 >                return(NULL);
135 >        hp->rp = r;
136 >        hp->ns = n;
137 >                                        /* assign coefficient */
138 >        copycolor(hp->acoef, ac);
139 >        d = 1.0/(n*n);
140 >        scalecolor(hp->acoef, d);
141 >                                        /* make tangent plane axes */
142 >        hp->uy[0] = 0.5 - frandom();
143 >        hp->uy[1] = 0.5 - frandom();
144 >        hp->uy[2] = 0.5 - frandom();
145 >        for (i = 3; i--; )
146 >                if ((-0.6 < r->ron[i]) & (r->ron[i] < 0.6))
147 >                        break;
148 >        if (i < 0)
149 >                error(CONSISTENCY, "bad ray direction in inithemi");
150 >        hp->uy[i] = 1.0;
151 >        VCROSS(hp->ux, hp->uy, r->ron);
152 >        normalize(hp->ux);
153 >        VCROSS(hp->uy, r->ron, hp->ux);
154 >                                        /* we're ready to sample */
155 >        return(hp);
156   }
157  
158  
159 < divsample(dp, h, r)                     /* sample a division */
160 < register AMBSAMP  *dp;
161 < AMBHEMI  *h;
60 < RAY  *r;
159 > /* Sample ambient division and apply weighting coefficient */
160 > static int
161 > getambsamp(RAY *arp, AMBHEMI *hp, int i, int j, int n)
162   {
163 +        int     hlist[3], ii;
164 +        double  spt[2], zd;
165 +                                        /* ambient coefficient for weight */
166 +        if (ambacc > FTINY)
167 +                setcolor(arp->rcoef, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
168 +        else
169 +                copycolor(arp->rcoef, hp->acoef);
170 +        if (rayorigin(arp, AMBIENT, hp->rp, arp->rcoef) < 0)
171 +                return(0);
172 +        if (ambacc > FTINY) {
173 +                multcolor(arp->rcoef, hp->acoef);
174 +                scalecolor(arp->rcoef, 1./AVGREFL);
175 +        }
176 +        hlist[0] = hp->rp->rno;
177 +        hlist[1] = j;
178 +        hlist[2] = i;
179 +        multisamp(spt, 2, urand(ilhash(hlist,3)+n));
180 +        if (!n) {                       /* avoid border samples for n==0 */
181 +                if ((spt[0] < 0.1) | (spt[0] >= 0.9))
182 +                        spt[0] = 0.1 + 0.8*frandom();
183 +                if ((spt[1] < 0.1) | (spt[1] >= 0.9))
184 +                        spt[1] = 0.1 + 0.8*frandom();
185 +        }
186 +        SDsquare2disk(spt, (j+spt[1])/hp->ns, (i+spt[0])/hp->ns);
187 +        zd = sqrt(1. - spt[0]*spt[0] - spt[1]*spt[1]);
188 +        for (ii = 3; ii--; )
189 +                arp->rdir[ii] = spt[0]*hp->ux[ii] +
190 +                                spt[1]*hp->uy[ii] +
191 +                                zd*hp->rp->ron[ii];
192 +        checknorm(arp->rdir);
193 +        dimlist[ndims++] = ambndx(hp,i,j) + 90171;
194 +        rayvalue(arp);                  /* evaluate ray */
195 +        ndims--;                        /* apply coefficient */
196 +        multcolor(arp->rcol, arp->rcoef);
197 +        return(1);
198 + }
199 +
200 +
201 + static AMBSAMP *
202 + ambsample(                              /* initial ambient division sample */
203 +        AMBHEMI *hp,
204 +        int     i,
205 +        int     j
206 + )
207 + {
208 +        AMBSAMP *ap = &ambsam(hp,i,j);
209 +        RAY     ar;
210 +                                        /* generate hemispherical sample */
211 +        if (!getambsamp(&ar, hp, i, j, 0) || ar.rt <= FTINY) {
212 +                memset(ap, 0, sizeof(AMBSAMP));
213 +                return(NULL);
214 +        }
215 +        ap->d = 1.0/ar.rt;              /* limit vertex distance */
216 +        if (ar.rt > 10.0*thescene.cusize)
217 +                ar.rt = 10.0*thescene.cusize;
218 +        VSUM(ap->p, ar.rorg, ar.rdir, ar.rt);
219 +        copycolor(ap->v, ar.rcol);
220 +        return(ap);
221 + }
222 +
223 +
224 + /* Estimate errors based on ambient division differences */
225 + static float *
226 + getambdiffs(AMBHEMI *hp)
227 + {
228 +        float   *earr = (float *)malloc(sizeof(float)*hp->ns*hp->ns);
229 +        float   *ep;
230 +        AMBSAMP *ap;
231 +        double  b, d2;
232 +        int     i, j;
233 +
234 +        if (earr == NULL)               /* out of memory? */
235 +                return(NULL);
236 +                                        /* compute squared neighbor diffs */
237 +        for (ap = hp->sa, ep = earr, i = 0; i < hp->ns; i++)
238 +            for (j = 0; j < hp->ns; j++, ap++, ep++) {
239 +                ep[0] = FTINY;
240 +                b = bright(ap[0].v);
241 +                if (i) {                /* from above */
242 +                        d2 = b - bright(ap[-hp->ns].v);
243 +                        d2 *= d2;
244 +                        ep[0] += d2;
245 +                        ep[-hp->ns] += d2;
246 +                }
247 +                if (j) {                /* from behind */
248 +                        d2 = b - bright(ap[-1].v);
249 +                        d2 *= d2;
250 +                        ep[0] += d2;
251 +                        ep[-1] += d2;
252 +                }
253 +            }
254 +                                        /* correct for number of neighbors */
255 +        earr[0] *= 2.f;
256 +        earr[hp->ns-1] *= 2.f;
257 +        earr[(hp->ns-1)*hp->ns] *= 2.f;
258 +        earr[(hp->ns-1)*hp->ns + hp->ns-1] *= 2.f;
259 +        for (i = 1; i < hp->ns-1; i++) {
260 +                earr[i*hp->ns] *= 4./3.;
261 +                earr[i*hp->ns + hp->ns-1] *= 4./3.;
262 +        }
263 +        for (j = 1; j < hp->ns-1; j++) {
264 +                earr[j] *= 4./3.;
265 +                earr[(hp->ns-1)*hp->ns + j] *= 4./3.;
266 +        }
267 +        return(earr);
268 + }
269 +
270 +
271 + /* Perform super-sampling on hemisphere (introduces bias) */
272 + static void
273 + ambsupersamp(double acol[3], AMBHEMI *hp, int cnt)
274 + {
275 +        float   *earr = getambdiffs(hp);
276 +        double  e2rem = 0;
277 +        AMBSAMP *ap;
278 +        RAY     ar;
279 +        double  asum[3];
280 +        float   *ep;
281 +        int     i, j, n;
282 +
283 +        if (earr == NULL)               /* just skip calc. if no memory */
284 +                return;
285 +                                        /* accumulate estimated variances */
286 +        for (ep = earr + hp->ns*hp->ns; ep-- > earr; )
287 +                e2rem += *ep;
288 +        ep = earr;                      /* perform super-sampling */
289 +        for (ap = hp->sa, i = 0; i < hp->ns; i++)
290 +            for (j = 0; j < hp->ns; j++, ap++) {
291 +                int     nss = *ep/e2rem*cnt + frandom();
292 +                asum[0] = asum[1] = asum[2] = 0.0;
293 +                for (n = 1; n <= nss; n++) {
294 +                        if (!getambsamp(&ar, hp, i, j, n)) {
295 +                                nss = n-1;
296 +                                break;
297 +                        }
298 +                        addcolor(asum, ar.rcol);
299 +                }
300 +                if (nss) {              /* update returned ambient value */
301 +                        const double    ssf = 1./(nss + 1.);
302 +                        for (n = 3; n--; )
303 +                                acol[n] += ssf*asum[n] +
304 +                                                (ssf - 1.)*colval(ap->v,n);
305 +                }
306 +                e2rem -= *ep++;         /* update remainders */
307 +                cnt -= nss;
308 +        }
309 +        free(earr);
310 + }
311 +
312 +
313 + /* Compute vertex flags, indicating farthest in each direction */
314 + static uby8 *
315 + vertex_flags(AMBHEMI *hp)
316 + {
317 +        uby8    *vflags = (uby8 *)calloc(hp->ns*hp->ns, sizeof(uby8));
318 +        uby8    *vf;
319 +        AMBSAMP *ap;
320 +        int     i, j;
321 +
322 +        if (vflags == NULL)
323 +                error(SYSTEM, "out of memory in vertex_flags()");
324 +        vf = vflags;
325 +        ap = hp->sa;            /* compute farthest along first row */
326 +        for (j = 0; j < hp->ns-1; j++, vf++, ap++)
327 +                if (ap[0].d <= ap[1].d)
328 +                        vf[0] |= 1<<VDB_X;
329 +                else
330 +                        vf[1] |= 1<<VDB_x;
331 +        ++vf; ++ap;
332 +                                /* flag subsequent rows */
333 +        for (i = 1; i < hp->ns; i++) {
334 +            for (j = 0; j < hp->ns-1; j++, vf++, ap++) {
335 +                if (ap[0].d <= ap[-hp->ns].d)   /* row before */
336 +                        vf[0] |= 1<<VDB_y;
337 +                else
338 +                        vf[-hp->ns] |= 1<<VDB_Y;
339 +                if (ap[0].d <= ap[1-hp->ns].d)  /* diagonal we care about */
340 +                        vf[0] |= 1<<VDB_Xy;
341 +                else
342 +                        vf[1-hp->ns] |= 1<<VDB_xY;
343 +                if (ap[0].d <= ap[1].d)         /* column after */
344 +                        vf[0] |= 1<<VDB_X;
345 +                else
346 +                        vf[1] |= 1<<VDB_x;
347 +            }
348 +            if (ap[0].d <= ap[-hp->ns].d)       /* final column edge */
349 +                vf[0] |= 1<<VDB_y;
350 +            else
351 +                vf[-hp->ns] |= 1<<VDB_Y;
352 +            ++vf; ++ap;
353 +        }
354 +        return(vflags);
355 + }
356 +
357 +
358 + /* Return brightness of farthest ambient sample */
359 + static double
360 + back_ambval(AMBHEMI *hp, int i, int j, int dbit1, int dbit2, const uby8 *vflags)
361 + {
362 +        const int       v0 = ambndx(hp,i,j);
363 +        const int       tflags = (1<<dbit1 | 1<<dbit2);
364 +        int             v1, v2;
365 +
366 +        if ((vflags[v0] & tflags) == tflags)    /* is v0 the farthest? */
367 +                return(colval(hp->sa[v0].v,CIEY));
368 +        v1 = adjacent_verti(hp, i, j, dbit1);
369 +        if (vflags[v0] & 1<<dbit2)              /* v1 farthest if v0>v2 */
370 +                return(colval(hp->sa[v1].v,CIEY));
371 +        v2 = adjacent_verti(hp, i, j, dbit2);
372 +        if (vflags[v0] & 1<<dbit1)              /* v2 farthest if v0>v1 */
373 +                return(colval(hp->sa[v2].v,CIEY));
374 +                                                /* else check if v1>v2 */
375 +        if (vflags[v1] & 1<<vdb_edge(dbit1,dbit2))
376 +                return(colval(hp->sa[v1].v,CIEY));
377 +        return(colval(hp->sa[v2].v,CIEY));
378 + }
379 +
380 +
381 + /* Compute vectors and coefficients for Hessian/gradient calcs */
382 + static void
383 + comp_fftri(FFTRI *ftp, AMBHEMI *hp, int i, int j, int dbit, const uby8 *vflags)
384 + {
385 +        const int       i0 = ambndx(hp,i,j);
386 +        double          rdot_cp, dot_e, dot_er, rdot_r, rdot_r1, J2;
387 +        int             i1, ii;
388 +
389 +        ftp->valid = 0;                 /* check if we can skip this edge */
390 +        ii = adjacent_trifl[dbit];
391 +        if ((vflags[i0] & ii) == ii)    /* cancels if vertex used as value */
392 +                return;
393 +        i1 = adjacent_verti(hp, i, j, dbit);
394 +        ii = adjacent_trifl[VDB_OPP(dbit)];
395 +        if ((vflags[i1] & ii) == ii)    /* on either end (for both triangles) */
396 +                return;
397 +                                        /* else go ahead with calculation */
398 +        VSUB(ftp->r_i, hp->sa[i0].p, hp->rp->rop);
399 +        VSUB(ftp->r_i1, hp->sa[i1].p, hp->rp->rop);
400 +        VSUB(ftp->e_i, hp->sa[i1].p, hp->sa[i0].p);
401 +        VCROSS(ftp->rcp, ftp->r_i, ftp->r_i1);
402 +        rdot_cp = 1.0/DOT(ftp->rcp,ftp->rcp);
403 +        dot_e = DOT(ftp->e_i,ftp->e_i);
404 +        dot_er = DOT(ftp->e_i, ftp->r_i);
405 +        rdot_r = 1.0/DOT(ftp->r_i,ftp->r_i);
406 +        rdot_r1 = 1.0/DOT(ftp->r_i1,ftp->r_i1);
407 +        ftp->I1 = acos( DOT(ftp->r_i, ftp->r_i1) * sqrt(rdot_r*rdot_r1) ) *
408 +                        sqrt( rdot_cp );
409 +        ftp->I2 = ( DOT(ftp->e_i, ftp->r_i1)*rdot_r1 - dot_er*rdot_r +
410 +                        dot_e*ftp->I1 )*0.5*rdot_cp;
411 +        J2 =  ( 0.5*(rdot_r - rdot_r1) - dot_er*ftp->I2 ) / dot_e;
412 +        for (ii = 3; ii--; )
413 +                ftp->rI2_eJ2[ii] = ftp->I2*ftp->r_i[ii] + J2*ftp->e_i[ii];
414 +        ftp->valid++;
415 + }
416 +
417 +
418 + /* Compose 3x3 matrix from two vectors */
419 + static void
420 + compose_matrix(FVECT mat[3], FVECT va, FVECT vb)
421 + {
422 +        mat[0][0] = 2.0*va[0]*vb[0];
423 +        mat[1][1] = 2.0*va[1]*vb[1];
424 +        mat[2][2] = 2.0*va[2]*vb[2];
425 +        mat[0][1] = mat[1][0] = va[0]*vb[1] + va[1]*vb[0];
426 +        mat[0][2] = mat[2][0] = va[0]*vb[2] + va[2]*vb[0];
427 +        mat[1][2] = mat[2][1] = va[1]*vb[2] + va[2]*vb[1];
428 + }
429 +
430 +
431 + /* Compute partial 3x3 Hessian matrix for edge */
432 + static void
433 + comp_hessian(FVECT hess[3], FFTRI *ftp, FVECT nrm)
434 + {
435 +        FVECT   ncp;
436 +        FVECT   m1[3], m2[3], m3[3], m4[3];
437 +        double  d1, d2, d3, d4;
438 +        double  I3, J3, K3;
439 +        int     i, j;
440 +
441 +        if (!ftp->valid) {              /* preemptive test */
442 +                memset(hess, 0, sizeof(FVECT)*3);
443 +                return;
444 +        }
445 +                                        /* compute intermediate coefficients */
446 +        d1 = 1.0/DOT(ftp->r_i,ftp->r_i);
447 +        d2 = 1.0/DOT(ftp->r_i1,ftp->r_i1);
448 +        d3 = 1.0/DOT(ftp->e_i,ftp->e_i);
449 +        d4 = DOT(ftp->e_i, ftp->r_i);
450 +        I3 = ( DOT(ftp->e_i, ftp->r_i1)*d2*d2 - d4*d1*d1 + 3.0/d3*ftp->I2 )
451 +                        / ( 4.0*DOT(ftp->rcp,ftp->rcp) );
452 +        J3 = 0.25*d3*(d1*d1 - d2*d2) - d4*d3*I3;
453 +        K3 = d3*(ftp->I2 - I3/d1 - 2.0*d4*J3);
454 +                                        /* intermediate matrices */
455 +        VCROSS(ncp, nrm, ftp->e_i);
456 +        compose_matrix(m1, ncp, ftp->rI2_eJ2);
457 +        compose_matrix(m2, ftp->r_i, ftp->r_i);
458 +        compose_matrix(m3, ftp->e_i, ftp->e_i);
459 +        compose_matrix(m4, ftp->r_i, ftp->e_i);
460 +        d1 = DOT(nrm, ftp->rcp);
461 +        d2 = -d1*ftp->I2;
462 +        d1 *= 2.0;
463 +        for (i = 3; i--; )              /* final matrix sum */
464 +            for (j = 3; j--; ) {
465 +                hess[i][j] = m1[i][j] + d1*( I3*m2[i][j] + K3*m3[i][j] +
466 +                                                2.0*J3*m4[i][j] );
467 +                hess[i][j] += d2*(i==j);
468 +                hess[i][j] *= -1.0/PI;
469 +            }
470 + }
471 +
472 +
473 + /* Reverse hessian calculation result for edge in other direction */
474 + static void
475 + rev_hessian(FVECT hess[3])
476 + {
477 +        int     i;
478 +
479 +        for (i = 3; i--; ) {
480 +                hess[i][0] = -hess[i][0];
481 +                hess[i][1] = -hess[i][1];
482 +                hess[i][2] = -hess[i][2];
483 +        }
484 + }
485 +
486 +
487 + /* Add to radiometric Hessian from the given triangle */
488 + static void
489 + add2hessian(FVECT hess[3], FVECT ehess1[3],
490 +                FVECT ehess2[3], FVECT ehess3[3], double v)
491 + {
492 +        int     i, j;
493 +
494 +        for (i = 3; i--; )
495 +            for (j = 3; j--; )
496 +                hess[i][j] += v*( ehess1[i][j] + ehess2[i][j] + ehess3[i][j] );
497 + }
498 +
499 +
500 + /* Compute partial displacement form factor gradient for edge */
501 + static void
502 + comp_gradient(FVECT grad, FFTRI *ftp, FVECT nrm)
503 + {
504 +        FVECT   ncp;
505 +        double  f1;
506 +        int     i;
507 +
508 +        if (!ftp->valid) {              /* preemptive test */
509 +                memset(grad, 0, sizeof(FVECT));
510 +                return;
511 +        }
512 +        f1 = 2.0*DOT(nrm, ftp->rcp);
513 +        VCROSS(ncp, nrm, ftp->e_i);
514 +        for (i = 3; i--; )
515 +                grad[i] = (0.5/PI)*( ftp->I1*ncp[i] + f1*ftp->rI2_eJ2[i] );
516 + }
517 +
518 +
519 + /* Reverse gradient calculation result for edge in other direction */
520 + static void
521 + rev_gradient(FVECT grad)
522 + {
523 +        grad[0] = -grad[0];
524 +        grad[1] = -grad[1];
525 +        grad[2] = -grad[2];
526 + }
527 +
528 +
529 + /* Add to displacement gradient from the given triangle */
530 + static void
531 + add2gradient(FVECT grad, FVECT egrad1, FVECT egrad2, FVECT egrad3, double v)
532 + {
533 +        int     i;
534 +
535 +        for (i = 3; i--; )
536 +                grad[i] += v*( egrad1[i] + egrad2[i] + egrad3[i] );
537 + }
538 +
539 +
540 + /* Compute anisotropic radii and eigenvector directions */
541 + static void
542 + eigenvectors(FVECT uv[2], float ra[2], FVECT hessian[3])
543 + {
544 +        double  hess2[2][2];
545 +        FVECT   a, b;
546 +        double  evalue[2], slope1, xmag1;
547 +        int     i;
548 +                                        /* project Hessian to sample plane */
549 +        for (i = 3; i--; ) {
550 +                a[i] = DOT(hessian[i], uv[0]);
551 +                b[i] = DOT(hessian[i], uv[1]);
552 +        }
553 +        hess2[0][0] = DOT(uv[0], a);
554 +        hess2[0][1] = DOT(uv[0], b);
555 +        hess2[1][0] = DOT(uv[1], a);
556 +        hess2[1][1] = DOT(uv[1], b);
557 +                                        /* compute eigenvalue(s) */
558 +        i = quadratic(evalue, 1.0, -hess2[0][0]-hess2[1][1],
559 +                        hess2[0][0]*hess2[1][1]-hess2[0][1]*hess2[1][0]);
560 +        if (i == 1)                     /* double-root (circle) */
561 +                evalue[1] = evalue[0];
562 +        if (!i || ((evalue[0] = fabs(evalue[0])) <= FTINY*FTINY) |
563 +                        ((evalue[1] = fabs(evalue[1])) <= FTINY*FTINY) ) {
564 +                ra[0] = ra[1] = maxarad;
565 +                return;
566 +        }
567 +        if (evalue[0] > evalue[1]) {
568 +                ra[0] = sqrt(sqrt(4.0/evalue[0]));
569 +                ra[1] = sqrt(sqrt(4.0/evalue[1]));
570 +                slope1 = evalue[1];
571 +        } else {
572 +                ra[0] = sqrt(sqrt(4.0/evalue[1]));
573 +                ra[1] = sqrt(sqrt(4.0/evalue[0]));
574 +                slope1 = evalue[0];
575 +        }
576 +                                        /* compute unit eigenvectors */
577 +        if (fabs(hess2[0][1]) <= FTINY)
578 +                return;                 /* uv OK as is */
579 +        slope1 = (slope1 - hess2[0][0]) / hess2[0][1];
580 +        xmag1 = sqrt(1.0/(1.0 + slope1*slope1));
581 +        for (i = 3; i--; ) {
582 +                b[i] = xmag1*uv[0][i] + slope1*xmag1*uv[1][i];
583 +                a[i] = slope1*xmag1*uv[0][i] - xmag1*uv[1][i];
584 +        }
585 +        VCOPY(uv[0], a);
586 +        VCOPY(uv[1], b);
587 + }
588 +
589 +
590 + static void
591 + ambHessian(                             /* anisotropic radii & pos. gradient */
592 +        AMBHEMI *hp,
593 +        FVECT   uv[2],                  /* returned */
594 +        float   ra[2],                  /* returned (optional) */
595 +        float   pg[2]                   /* returned (optional) */
596 + )
597 + {
598 +        static char     memerrmsg[] = "out of memory in ambHessian()";
599 +        FVECT           (*hessrow)[3] = NULL;
600 +        FVECT           *gradrow = NULL;
601 +        uby8            *vflags;
602 +        FVECT           hessian[3];
603 +        FVECT           gradient;
604 +        FFTRI           fftr;
605 +        int             i, j;
606 +                                        /* be sure to assign unit vectors */
607 +        VCOPY(uv[0], hp->ux);
608 +        VCOPY(uv[1], hp->uy);
609 +                        /* clock-wise vertex traversal from sample POV */
610 +        if (ra != NULL) {               /* initialize Hessian row buffer */
611 +                hessrow = (FVECT (*)[3])malloc(sizeof(FVECT)*3*(hp->ns-1));
612 +                if (hessrow == NULL)
613 +                        error(SYSTEM, memerrmsg);
614 +                memset(hessian, 0, sizeof(hessian));
615 +        } else if (pg == NULL)          /* bogus call? */
616 +                return;
617 +        if (pg != NULL) {               /* initialize form factor row buffer */
618 +                gradrow = (FVECT *)malloc(sizeof(FVECT)*(hp->ns-1));
619 +                if (gradrow == NULL)
620 +                        error(SYSTEM, memerrmsg);
621 +                memset(gradient, 0, sizeof(gradient));
622 +        }
623 +                                        /* get vertex position flags */
624 +        vflags = vertex_flags(hp);
625 +                                        /* compute first row of edges */
626 +        for (j = 0; j < hp->ns-1; j++) {
627 +                comp_fftri(&fftr, hp, 0, j, VDB_X, vflags);
628 +                if (hessrow != NULL)
629 +                        comp_hessian(hessrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
630 +                if (gradrow != NULL)
631 +                        comp_gradient(gradrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
632 +        }
633 +                                        /* sum each row of triangles */
634 +        for (i = 0; i < hp->ns-1; i++) {
635 +            FVECT       hesscol[3];     /* compute first vertical edge */
636 +            FVECT       gradcol;
637 +            comp_fftri(&fftr, hp, i, 0, VDB_Y, vflags);
638 +            if (hessrow != NULL)
639 +                comp_hessian(hesscol, &fftr, hp->rp->ron);
640 +            if (gradrow != NULL)
641 +                comp_gradient(gradcol, &fftr, hp->rp->ron);
642 +            for (j = 0; j < hp->ns-1; j++) {
643 +                FVECT   hessdia[3];     /* compute triangle contributions */
644 +                FVECT   graddia;
645 +                double  backg;
646 +                backg = back_ambval(hp, i, j, VDB_X, VDB_Y, vflags);
647 +                                        /* diagonal (inner) edge */
648 +                comp_fftri(&fftr, hp, i, j+1, VDB_xY, vflags);
649 +                if (hessrow != NULL) {
650 +                    comp_hessian(hessdia, &fftr, hp->rp->ron);
651 +                    rev_hessian(hesscol);
652 +                    add2hessian(hessian, hessrow[j], hessdia, hesscol, backg);
653 +                }
654 +                if (gradrow != NULL) {
655 +                    comp_gradient(graddia, &fftr, hp->rp->ron);
656 +                    rev_gradient(gradcol);
657 +                    add2gradient(gradient, gradrow[j], graddia, gradcol, backg);
658 +                }
659 +                                        /* initialize edge in next row */
660 +                comp_fftri(&fftr, hp, i+1, j+1, VDB_x, vflags);
661 +                if (hessrow != NULL)
662 +                    comp_hessian(hessrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
663 +                if (gradrow != NULL)
664 +                    comp_gradient(gradrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
665 +                                        /* new column edge & paired triangle */
666 +                backg = back_ambval(hp, i+1, j+1, VDB_x, VDB_y, vflags);
667 +                comp_fftri(&fftr, hp, i, j+1, VDB_Y, vflags);
668 +                if (hessrow != NULL) {
669 +                    comp_hessian(hesscol, &fftr, hp->rp->ron);
670 +                    rev_hessian(hessdia);
671 +                    add2hessian(hessian, hessrow[j], hessdia, hesscol, backg);
672 +                    if (i < hp->ns-2)
673 +                        rev_hessian(hessrow[j]);
674 +                }
675 +                if (gradrow != NULL) {
676 +                    comp_gradient(gradcol, &fftr, hp->rp->ron);
677 +                    rev_gradient(graddia);
678 +                    add2gradient(gradient, gradrow[j], graddia, gradcol, backg);
679 +                    if (i < hp->ns-2)
680 +                        rev_gradient(gradrow[j]);
681 +                }
682 +            }
683 +        }
684 +                                        /* release row buffers */
685 +        if (hessrow != NULL) free(hessrow);
686 +        if (gradrow != NULL) free(gradrow);
687 +        free(vflags);
688 +        
689 +        if (ra != NULL)                 /* extract eigenvectors & radii */
690 +                eigenvectors(uv, ra, hessian);
691 +        if (pg != NULL) {               /* tangential position gradient */
692 +                pg[0] = DOT(gradient, uv[0]);
693 +                pg[1] = DOT(gradient, uv[1]);
694 +        }
695 + }
696 +
697 +
698 + /* Compute direction gradient from a hemispherical sampling */
699 + static void
700 + ambdirgrad(AMBHEMI *hp, FVECT uv[2], float dg[2])
701 + {
702 +        AMBSAMP *ap;
703 +        double  dgsum[2];
704 +        int     n;
705 +        FVECT   vd;
706 +        double  gfact;
707 +
708 +        dgsum[0] = dgsum[1] = 0.0;      /* sum values times -tan(theta) */
709 +        for (ap = hp->sa, n = hp->ns*hp->ns; n--; ap++) {
710 +                                        /* use vector for azimuth + 90deg */
711 +                VSUB(vd, ap->p, hp->rp->rop);
712 +                                        /* brightness over cosine factor */
713 +                gfact = colval(ap->v,CIEY) / DOT(hp->rp->ron, vd);
714 +                                        /* sine = proj_radius/vd_length */
715 +                dgsum[0] -= DOT(uv[1], vd) * gfact;
716 +                dgsum[1] += DOT(uv[0], vd) * gfact;
717 +        }
718 +        dg[0] = dgsum[0] / (hp->ns*hp->ns);
719 +        dg[1] = dgsum[1] / (hp->ns*hp->ns);
720 + }
721 +
722 +
723 + /* Compute potential light leak direction flags for cache value */
724 + static uint32
725 + ambcorral(AMBHEMI *hp, FVECT uv[2], const double r0, const double r1)
726 + {
727 +        const double    max_d = 1.0/(minarad*ambacc + 0.001);
728 +        const double    ang_res = 0.5*PI/(hp->ns-1);
729 +        const double    ang_step = ang_res/((int)(16/PI*ang_res) + (1+FTINY));
730 +        double          avg_d = 0;
731 +        uint32          flgs = 0;
732 +        int             i, j;
733 +                                        /* don't bother for a few samples */
734 +        if (hp->ns < 12)
735 +                return(0);
736 +                                        /* check distances overhead */
737 +        for (i = hp->ns*3/4; i-- > hp->ns>>2; )
738 +            for (j = hp->ns*3/4; j-- > hp->ns>>2; )
739 +                avg_d += ambsam(hp,i,j).d;
740 +        avg_d *= 4.0/(hp->ns*hp->ns);
741 +        if (avg_d*r0 >= 1.0)            /* ceiling too low for corral? */
742 +                return(0);
743 +        if (avg_d >= max_d)             /* insurance */
744 +                return(0);
745 +                                        /* else circle around perimeter */
746 +        for (i = 0; i < hp->ns; i++)
747 +            for (j = 0; j < hp->ns; j += !i|(i==hp->ns-1) ? 1 : hp->ns-1) {
748 +                AMBSAMP *ap = &ambsam(hp,i,j);
749 +                FVECT   vec;
750 +                double  u, v;
751 +                double  ang, a1;
752 +                int     abp;
753 +                if ((ap->d <= FTINY) | (ap->d >= max_d))
754 +                        continue;       /* too far or too near */
755 +                VSUB(vec, ap->p, hp->rp->rop);
756 +                u = DOT(vec, uv[0]) * ap->d;
757 +                v = DOT(vec, uv[1]) * ap->d;
758 +                if ((r0*r0*u*u + r1*r1*v*v) * ap->d*ap->d <= 1.0)
759 +                        continue;       /* occluder outside ellipse */
760 +                ang = atan2a(v, u);     /* else set direction flags */
761 +                for (a1 = ang-.5*ang_res; a1 <= ang+.5*ang_res; a1 += ang_step)
762 +                        flgs |= 1L<<(int)(16/PI*(a1 + 2.*PI*(a1 < 0)));
763 +            }
764 +        return(flgs);
765 + }
766 +
767 +
768 + int
769 + doambient(                              /* compute ambient component */
770 +        COLOR   rcol,                   /* input/output color */
771 +        RAY     *r,
772 +        double  wt,
773 +        FVECT   uv[2],                  /* returned (optional) */
774 +        float   ra[2],                  /* returned (optional) */
775 +        float   pg[2],                  /* returned (optional) */
776 +        float   dg[2],                  /* returned (optional) */
777 +        uint32  *crlp                   /* returned (optional) */
778 + )
779 + {
780 +        AMBHEMI *hp = inithemi(rcol, r, wt);
781 +        int     cnt;
782 +        FVECT   my_uv[2];
783 +        double  d, K, acol[3];
784 +        AMBSAMP *ap;
785 +        int     i, j;
786 +                                        /* check/initialize */
787 +        if (hp == NULL)
788 +                return(0);
789 +        if (uv != NULL)
790 +                memset(uv, 0, sizeof(FVECT)*2);
791 +        if (ra != NULL)
792 +                ra[0] = ra[1] = 0.0;
793 +        if (pg != NULL)
794 +                pg[0] = pg[1] = 0.0;
795 +        if (dg != NULL)
796 +                dg[0] = dg[1] = 0.0;
797 +        if (crlp != NULL)
798 +                *crlp = 0;
799 +                                        /* sample the hemisphere */
800 +        acol[0] = acol[1] = acol[2] = 0.0;
801 +        cnt = 0;
802 +        for (i = hp->ns; i--; )
803 +                for (j = hp->ns; j--; )
804 +                        if ((ap = ambsample(hp, i, j)) != NULL) {
805 +                                addcolor(acol, ap->v);
806 +                                ++cnt;
807 +                        }
808 +        if (!cnt) {
809 +                setcolor(rcol, 0.0, 0.0, 0.0);
810 +                free(hp);
811 +                return(0);              /* no valid samples */
812 +        }
813 +        if (cnt < hp->ns*hp->ns) {      /* incomplete sampling? */
814 +                copycolor(rcol, acol);
815 +                free(hp);
816 +                return(-1);             /* return value w/o Hessian */
817 +        }
818 +        cnt = ambssamp*wt + 0.5;        /* perform super-sampling? */
819 +        if (cnt > 8)
820 +                ambsupersamp(acol, hp, cnt);
821 +        copycolor(rcol, acol);          /* final indirect irradiance/PI */
822 +        if ((ra == NULL) & (pg == NULL) & (dg == NULL)) {
823 +                free(hp);
824 +                return(-1);             /* no radius or gradient calc. */
825 +        }
826 +        if ((d = bright(acol)) > FTINY) {       /* normalize Y values */
827 +                d = 0.99*(hp->ns*hp->ns)/d;
828 +                K = 0.01;
829 +        } else {                        /* or fall back on geometric Hessian */
830 +                K = 1.0;
831 +                pg = NULL;
832 +                dg = NULL;
833 +                crlp = NULL;
834 +        }
835 +        ap = hp->sa;                    /* relative Y channel from here on... */
836 +        for (i = hp->ns*hp->ns; i--; ap++)
837 +                colval(ap->v,CIEY) = bright(ap->v)*d + K;
838 +
839 +        if (uv == NULL)                 /* make sure we have axis pointers */
840 +                uv = my_uv;
841 +                                        /* compute radii & pos. gradient */
842 +        ambHessian(hp, uv, ra, pg);
843 +
844 +        if (dg != NULL)                 /* compute direction gradient */
845 +                ambdirgrad(hp, uv, dg);
846 +
847 +        if (ra != NULL) {               /* scale/clamp radii */
848 +                if (pg != NULL) {
849 +                        if (ra[0]*(d = fabs(pg[0])) > 1.0)
850 +                                ra[0] = 1.0/d;
851 +                        if (ra[1]*(d = fabs(pg[1])) > 1.0)
852 +                                ra[1] = 1.0/d;
853 +                        if (ra[0] > ra[1])
854 +                                ra[0] = ra[1];
855 +                }
856 +                if (ra[0] < minarad) {
857 +                        ra[0] = minarad;
858 +                        if (ra[1] < minarad)
859 +                                ra[1] = minarad;
860 +                }
861 +                ra[0] *= d = 1.0/sqrt(sqrt(wt));
862 +                if ((ra[1] *= d) > 2.0*ra[0])
863 +                        ra[1] = 2.0*ra[0];
864 +                if (ra[1] > maxarad) {
865 +                        ra[1] = maxarad;
866 +                        if (ra[0] > maxarad)
867 +                                ra[0] = maxarad;
868 +                }
869 +                                        /* flag encroached directions */
870 +                if ((wt >= 0.5-FTINY) & (crlp != NULL))
871 +                        *crlp = ambcorral(hp, uv, ra[0]*ambacc, ra[1]*ambacc);
872 +                if (pg != NULL) {       /* cap gradient if necessary */
873 +                        d = pg[0]*pg[0]*ra[0]*ra[0] + pg[1]*pg[1]*ra[1]*ra[1];
874 +                        if (d > 1.0) {
875 +                                d = 1.0/sqrt(d);
876 +                                pg[0] *= d;
877 +                                pg[1] *= d;
878 +                        }
879 +                }
880 +        }
881 +        free(hp);                       /* clean up and return */
882 +        return(1);
883 + }
884 +
885 +
886 + #else /* ! NEWAMB */
887 +
888 +
889 + void
890 + inithemi(                       /* initialize sampling hemisphere */
891 +        AMBHEMI  *hp,
892 +        COLOR ac,
893 +        RAY  *r,
894 +        double  wt
895 + )
896 + {
897 +        double  d;
898 +        int  i;
899 +                                        /* set number of divisions */
900 +        if (ambacc <= FTINY &&
901 +                        wt > (d = 0.8*intens(ac)*r->rweight/(ambdiv*minweight)))
902 +                wt = d;                 /* avoid ray termination */
903 +        hp->nt = sqrt(ambdiv * wt / PI) + 0.5;
904 +        i = ambacc > FTINY ? 3 : 1;     /* minimum number of samples */
905 +        if (hp->nt < i)
906 +                hp->nt = i;
907 +        hp->np = PI * hp->nt + 0.5;
908 +                                        /* set number of super-samples */
909 +        hp->ns = ambssamp * wt + 0.5;
910 +                                        /* assign coefficient */
911 +        copycolor(hp->acoef, ac);
912 +        d = 1.0/(hp->nt*hp->np);
913 +        scalecolor(hp->acoef, d);
914 +                                        /* make axes */
915 +        VCOPY(hp->uz, r->ron);
916 +        hp->uy[0] = hp->uy[1] = hp->uy[2] = 0.0;
917 +        for (i = 0; i < 3; i++)
918 +                if (hp->uz[i] < 0.6 && hp->uz[i] > -0.6)
919 +                        break;
920 +        if (i >= 3)
921 +                error(CONSISTENCY, "bad ray direction in inithemi");
922 +        hp->uy[i] = 1.0;
923 +        fcross(hp->ux, hp->uy, hp->uz);
924 +        normalize(hp->ux);
925 +        fcross(hp->uy, hp->uz, hp->ux);
926 + }
927 +
928 +
929 + int
930 + divsample(                              /* sample a division */
931 +        AMBSAMP  *dp,
932 +        AMBHEMI  *h,
933 +        RAY  *r
934 + )
935 + {
936          RAY  ar;
937          int  hlist[3];
938          double  spt[2];
939          double  xd, yd, zd;
940          double  b2;
941          double  phi;
942 <        register int  i;
943 <
944 <        if (rayorigin(&ar, r, AMBIENT, AVGREFL) < 0)
942 >        int  i;
943 >                                        /* ambient coefficient for weight */
944 >        if (ambacc > FTINY)
945 >                setcolor(ar.rcoef, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
946 >        else
947 >                copycolor(ar.rcoef, h->acoef);
948 >        if (rayorigin(&ar, AMBIENT, r, ar.rcoef) < 0)
949                  return(-1);
950 +        if (ambacc > FTINY) {
951 +                multcolor(ar.rcoef, h->acoef);
952 +                scalecolor(ar.rcoef, 1./AVGREFL);
953 +        }
954          hlist[0] = r->rno;
955          hlist[1] = dp->t;
956          hlist[2] = dp->p;
957          multisamp(spt, 2, urand(ilhash(hlist,3)+dp->n));
958          zd = sqrt((dp->t + spt[0])/h->nt);
959          phi = 2.0*PI * (dp->p + spt[1])/h->np;
960 <        xd = cos(phi) * zd;
961 <        yd = sin(phi) * zd;
960 >        xd = tcos(phi) * zd;
961 >        yd = tsin(phi) * zd;
962          zd = sqrt(1.0 - zd*zd);
963          for (i = 0; i < 3; i++)
964                  ar.rdir[i] =    xd*h->ux[i] +
965                                  yd*h->uy[i] +
966                                  zd*h->uz[i];
967 +        checknorm(ar.rdir);
968          dimlist[ndims++] = dp->t*h->np + dp->p + 90171;
969          rayvalue(&ar);
970          ndims--;
971 +        multcolor(ar.rcol, ar.rcoef);   /* apply coefficient */
972          addcolor(dp->v, ar.rcol);
973 +                                        /* use rt to improve gradient calc */
974          if (ar.rt > FTINY && ar.rt < FHUGE)
975                  dp->r += 1.0/ar.rt;
976                                          /* (re)initialize error */
# Line 99 | Line 984 | RAY  *r;
984   }
985  
986  
987 + static int
988 + ambcmp(                                 /* decreasing order */
989 +        const void *p1,
990 +        const void *p2
991 + )
992 + {
993 +        const AMBSAMP   *d1 = (const AMBSAMP *)p1;
994 +        const AMBSAMP   *d2 = (const AMBSAMP *)p2;
995 +
996 +        if (d1->k < d2->k)
997 +                return(1);
998 +        if (d1->k > d2->k)
999 +                return(-1);
1000 +        return(0);
1001 + }
1002 +
1003 +
1004 + static int
1005 + ambnorm(                                /* standard order */
1006 +        const void *p1,
1007 +        const void *p2
1008 + )
1009 + {
1010 +        const AMBSAMP   *d1 = (const AMBSAMP *)p1;
1011 +        const AMBSAMP   *d2 = (const AMBSAMP *)p2;
1012 +        int     c;
1013 +
1014 +        if ( (c = d1->t - d2->t) )
1015 +                return(c);
1016 +        return(d1->p - d2->p);
1017 + }
1018 +
1019 +
1020   double
1021 < doambient(acol, r, wt, pg, dg)          /* compute ambient component */
1022 < COLOR  acol;
1023 < RAY  *r;
1024 < double  wt;
1025 < FVECT  pg, dg;
1021 > doambient(                              /* compute ambient component */
1022 >        COLOR  rcol,
1023 >        RAY  *r,
1024 >        double  wt,
1025 >        FVECT  pg,
1026 >        FVECT  dg
1027 > )
1028   {
1029 <        double  b, d;
1029 >        double  b, d=0;
1030          AMBHEMI  hemi;
1031          AMBSAMP  *div;
1032          AMBSAMP  dnew;
1033 <        register AMBSAMP  *dp;
1033 >        double  acol[3];
1034 >        AMBSAMP  *dp;
1035          double  arad;
1036 <        int  ndivs, ns;
1037 <        register int  i, j;
117 <                                        /* initialize color */
118 <        setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
1036 >        int  divcnt;
1037 >        int  i, j;
1038                                          /* initialize hemisphere */
1039 <        inithemi(&hemi, r, wt);
1040 <        ndivs = hemi.nt * hemi.np;
1041 <        if (ndivs == 0)
1039 >        inithemi(&hemi, rcol, r, wt);
1040 >        divcnt = hemi.nt * hemi.np;
1041 >                                        /* initialize */
1042 >        if (pg != NULL)
1043 >                pg[0] = pg[1] = pg[2] = 0.0;
1044 >        if (dg != NULL)
1045 >                dg[0] = dg[1] = dg[2] = 0.0;
1046 >        setcolor(rcol, 0.0, 0.0, 0.0);
1047 >        if (divcnt == 0)
1048                  return(0.0);
1049 <                                        /* set number of super-samples */
1050 <        ns = ambssamp * wt + 0.5;
1051 <        if (ns > 0 || pg != NULL || dg != NULL) {
127 <                div = (AMBSAMP *)malloc(ndivs*sizeof(AMBSAMP));
1049 >                                        /* allocate super-samples */
1050 >        if (hemi.ns > 0 || pg != NULL || dg != NULL) {
1051 >                div = (AMBSAMP *)malloc(divcnt*sizeof(AMBSAMP));
1052                  if (div == NULL)
1053                          error(SYSTEM, "out of memory in doambient");
1054          } else
1055                  div = NULL;
1056                                          /* sample the divisions */
1057          arad = 0.0;
1058 +        acol[0] = acol[1] = acol[2] = 0.0;
1059          if ((dp = div) == NULL)
1060                  dp = &dnew;
1061 +        divcnt = 0;
1062          for (i = 0; i < hemi.nt; i++)
1063                  for (j = 0; j < hemi.np; j++) {
1064                          dp->t = i; dp->p = j;
1065                          setcolor(dp->v, 0.0, 0.0, 0.0);
1066                          dp->r = 0.0;
1067                          dp->n = 0;
1068 <                        if (divsample(dp, &hemi, r) < 0)
1069 <                                goto oopsy;
1068 >                        if (divsample(dp, &hemi, r) < 0) {
1069 >                                if (div != NULL)
1070 >                                        dp++;
1071 >                                continue;
1072 >                        }
1073 >                        arad += dp->r;
1074 >                        divcnt++;
1075                          if (div != NULL)
1076                                  dp++;
1077 <                        else {
1077 >                        else
1078                                  addcolor(acol, dp->v);
148 –                                arad += dp->r;
149 –                        }
1079                  }
1080 <        if (ns > 0) {                   /* perform super-sampling */
1080 >        if (!divcnt) {
1081 >                if (div != NULL)
1082 >                        free((void *)div);
1083 >                return(0.0);            /* no samples taken */
1084 >        }
1085 >        if (divcnt < hemi.nt*hemi.np) {
1086 >                pg = dg = NULL;         /* incomplete sampling */
1087 >                hemi.ns = 0;
1088 >        } else if (arad > FTINY && divcnt/arad < minarad) {
1089 >                hemi.ns = 0;            /* close enough */
1090 >        } else if (hemi.ns > 0) {       /* else perform super-sampling? */
1091                  comperrs(div, &hemi);                   /* compute errors */
1092 <                qsort(div, ndivs, sizeof(AMBSAMP), ambcmp);     /* sort divs */
1092 >                qsort(div, divcnt, sizeof(AMBSAMP), ambcmp);    /* sort divs */
1093                                                  /* super-sample */
1094 <                for (i = ns; i > 0; i--) {
1095 <                        copystruct(&dnew, div);
1096 <                        if (divsample(&dnew, &hemi, r) < 0)
1097 <                                goto oopsy;
1098 <                                                        /* reinsert */
1099 <                        dp = div;
1100 <                        j = ndivs < i ? ndivs : i;
1094 >                for (i = hemi.ns; i > 0; i--) {
1095 >                        dnew = *div;
1096 >                        if (divsample(&dnew, &hemi, r) < 0) {
1097 >                                dp++;
1098 >                                continue;
1099 >                        }
1100 >                        dp = div;               /* reinsert */
1101 >                        j = divcnt < i ? divcnt : i;
1102                          while (--j > 0 && dnew.k < dp[1].k) {
1103 <                                copystruct(dp, dp+1);
1103 >                                *dp = *(dp+1);
1104                                  dp++;
1105                          }
1106 <                        copystruct(dp, &dnew);
1106 >                        *dp = dnew;
1107                  }
1108                  if (pg != NULL || dg != NULL)   /* restore order */
1109 <                        qsort(div, ndivs, sizeof(AMBSAMP), ambnorm);
1109 >                        qsort(div, divcnt, sizeof(AMBSAMP), ambnorm);
1110          }
1111                                          /* compute returned values */
1112          if (div != NULL) {
1113 <                for (i = ndivs, dp = div; i-- > 0; dp++) {
1113 >                arad = 0.0;             /* note: divcnt may be < nt*np */
1114 >                for (i = hemi.nt*hemi.np, dp = div; i-- > 0; dp++) {
1115                          arad += dp->r;
1116                          if (dp->n > 1) {
1117                                  b = 1.0/dp->n;
# Line 182 | Line 1123 | FVECT  pg, dg;
1123                  }
1124                  b = bright(acol);
1125                  if (b > FTINY) {
1126 <                        b = ndivs/b;
1126 >                        b = 1.0/b;      /* compute & normalize gradient(s) */
1127                          if (pg != NULL) {
1128                                  posgradient(pg, div, &hemi);
1129                                  for (i = 0; i < 3; i++)
# Line 193 | Line 1134 | FVECT  pg, dg;
1134                                  for (i = 0; i < 3; i++)
1135                                          dg[i] *= b;
1136                          }
196 –                } else {
197 –                        if (pg != NULL)
198 –                                for (i = 0; i < 3; i++)
199 –                                        pg[i] = 0.0;
200 –                        if (dg != NULL)
201 –                                for (i = 0; i < 3; i++)
202 –                                        dg[i] = 0.0;
1137                  }
1138 <                free((char *)div);
1138 >                free((void *)div);
1139          }
1140 <        b = 1.0/ndivs;
207 <        scalecolor(acol, b);
1140 >        copycolor(rcol, acol);
1141          if (arad <= FTINY)
1142                  arad = maxarad;
1143 <        else {
1144 <                arad = (ndivs+ns)/arad;
212 <                if (arad > maxarad)
213 <                        arad = maxarad;
214 <        }
1143 >        else
1144 >                arad = (divcnt+hemi.ns)/arad;
1145          if (pg != NULL) {               /* reduce radius if gradient large */
1146                  d = DOT(pg,pg);
1147                  if (d*arad*arad > 1.0)
# Line 225 | Line 1155 | FVECT  pg, dg;
1155                                  pg[i] *= d;
1156                  }
1157          }
1158 <        return(arad/sqrt(wt));
1159 < oopsy:
1160 <        if (div != NULL)
231 <                free((char *)div);
232 <        return(0.0);
1158 >        if ((arad /= sqrt(wt)) > maxarad)
1159 >                arad = maxarad;
1160 >        return(arad);
1161   }
1162  
1163  
1164 < inithemi(hp, r, wt)             /* initialize sampling hemisphere */
1165 < register AMBHEMI  *hp;
1166 < RAY  *r;
1167 < double  wt;
1164 > void
1165 > comperrs(                       /* compute initial error estimates */
1166 >        AMBSAMP  *da,   /* assumes standard ordering */
1167 >        AMBHEMI  *hp
1168 > )
1169   {
241 –        register int  i;
242 –                                        /* set number of divisions */
243 –        if (wt < (.25*PI)/ambdiv+FTINY) {
244 –                hp->nt = hp->np = 0;
245 –                return;                 /* zero samples */
246 –        }
247 –        hp->nt = sqrt(ambdiv * wt / PI) + 0.5;
248 –        hp->np = PI * hp->nt + 0.5;
249 –                                        /* make axes */
250 –        VCOPY(hp->uz, r->ron);
251 –        hp->uy[0] = hp->uy[1] = hp->uy[2] = 0.0;
252 –        for (i = 0; i < 3; i++)
253 –                if (hp->uz[i] < 0.6 && hp->uz[i] > -0.6)
254 –                        break;
255 –        if (i >= 3)
256 –                error(CONSISTENCY, "bad ray direction in inithemi");
257 –        hp->uy[i] = 1.0;
258 –        fcross(hp->ux, hp->uy, hp->uz);
259 –        normalize(hp->ux);
260 –        fcross(hp->uy, hp->uz, hp->ux);
261 – }
262 –
263 –
264 – comperrs(da, hp)                /* compute initial error estimates */
265 – AMBSAMP  *da;           /* assumes standard ordering */
266 – register AMBHEMI  *hp;
267 – {
1170          double  b, b2;
1171          int  i, j;
1172 <        register AMBSAMP  *dp;
1172 >        AMBSAMP  *dp;
1173                                  /* sum differences from neighbors */
1174          dp = da;
1175          for (i = 0; i < hp->nt; i++)
# Line 311 | Line 1213 | register AMBHEMI  *hp;
1213   }
1214  
1215  
1216 < posgradient(gv, da, hp)                         /* compute position gradient */
1217 < FVECT  gv;
1218 < AMBSAMP  *da;                   /* assumes standard ordering */
1219 < register AMBHEMI  *hp;
1216 > void
1217 > posgradient(                                    /* compute position gradient */
1218 >        FVECT  gv,
1219 >        AMBSAMP  *da,                   /* assumes standard ordering */
1220 >        AMBHEMI  *hp
1221 > )
1222   {
1223 <        register int  i, j;
1223 >        int  i, j;
1224          double  nextsine, lastsine, b, d;
1225          double  mag0, mag1;
1226          double  phi, cosp, sinp, xd, yd;
1227 <        register AMBSAMP  *dp;
1227 >        AMBSAMP  *dp;
1228  
1229          xd = yd = 0.0;
1230          for (j = 0; j < hp->np; j++) {
# Line 358 | Line 1262 | register AMBHEMI  *hp;
1262                  }
1263                  mag0 *= 2.0*PI / hp->np;
1264                  phi = 2.0*PI * (double)j/hp->np;
1265 <                cosp = cos(phi); sinp = sin(phi);
1265 >                cosp = tcos(phi); sinp = tsin(phi);
1266                  xd += mag0*cosp - mag1*sinp;
1267                  yd += mag0*sinp + mag1*cosp;
1268          }
1269          for (i = 0; i < 3; i++)
1270 <                gv[i] = (xd*hp->ux[i] + yd*hp->uy[i])/PI;
1270 >                gv[i] = (xd*hp->ux[i] + yd*hp->uy[i])*(hp->nt*hp->np)/PI;
1271   }
1272  
1273  
1274 < dirgradient(gv, da, hp)                         /* compute direction gradient */
1275 < FVECT  gv;
1276 < AMBSAMP  *da;                   /* assumes standard ordering */
1277 < register AMBHEMI  *hp;
1274 > void
1275 > dirgradient(                                    /* compute direction gradient */
1276 >        FVECT  gv,
1277 >        AMBSAMP  *da,                   /* assumes standard ordering */
1278 >        AMBHEMI  *hp
1279 > )
1280   {
1281 <        register int  i, j;
1281 >        int  i, j;
1282          double  mag;
1283          double  phi, xd, yd;
1284 <        register AMBSAMP  *dp;
1284 >        AMBSAMP  *dp;
1285  
1286          xd = yd = 0.0;
1287          for (j = 0; j < hp->np; j++) {
# Line 392 | Line 1298 | register AMBHEMI  *hp;
1298                          dp += hp->np;
1299                  }
1300                  phi = 2.0*PI * (j+.5)/hp->np + PI/2.0;
1301 <                xd += mag * cos(phi);
1302 <                yd += mag * sin(phi);
1301 >                xd += mag * tcos(phi);
1302 >                yd += mag * tsin(phi);
1303          }
1304          for (i = 0; i < 3; i++)
1305 <                gv[i] = (xd*hp->ux[i] + yd*hp->uy[i])/(hp->nt*hp->np);
1305 >                gv[i] = xd*hp->ux[i] + yd*hp->uy[i];
1306   }
1307 +
1308 + #endif  /* ! NEWAMB */

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