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

Comparing ray/src/rt/ambcomp.c (file contents):
Revision 2.35 by greg, Fri Apr 25 18:39:22 2014 UTC vs.
Revision 2.76 by greg, Thu Jan 26 16:46:58 2017 UTC

# Line 8 | Line 8 | static const char      RCSid[] = "$Id$";
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  
# Line 17 | Line 21 | static const char      RCSid[] = "$Id$";
21   #include  "ambient.h"
22   #include  "random.h"
23  
24 < #ifdef NEWAMB
24 > #ifndef OLDAMB
25  
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) */
31 +        FVECT   p;              /* intersection point */
32 + } AMBSAMP;              /* sample value */
33 +
34 + typedef struct {
35          RAY     *rp;            /* originating ray sample */
26 –        FVECT   ux, uy;         /* tangent axis unit vectors */
36          int     ns;             /* number of samples per axis */
37 +        int     sampOK;         /* acquired full sample set? */
38          COLOR   acoef;          /* division contribution coefficient */
39 <        struct s_ambsamp {
40 <                COLOR   v;              /* hemisphere sample value */
41 <                FVECT   p;              /* intersection point */
32 <        } sa[1];                /* sample array (extends struct) */
39 >        double  acol[3];        /* accumulated color */
40 >        FVECT   ux, uy;         /* tangent axis unit vectors */
41 >        AMBSAMP sa[1];          /* sample array (extends struct) */
42   }  AMBHEMI;             /* ambient sample hemisphere */
43  
44 < #define ambsamp(h,i,j)  (h)->sa[(i)*(h)->ns + (j)]
44 > #define AI(h,i,j)       ((i)*(h)->ns + (j))
45 > #define ambsam(h,i,j)   (h)->sa[AI(h,i,j)]
46  
47   typedef struct {
48          FVECT   r_i, r_i1, e_i, rcp, rI2_eJ2;
# Line 40 | Line 50 | typedef struct {
50   } FFTRI;                /* vectors and coefficients for Hessian calculation */
51  
52  
53 < static AMBHEMI *
54 < inithemi(                       /* initialize sampling hemisphere */
55 <        COLOR   ac,
56 <        RAY     *r,
57 <        double  wt
53 > static int
54 > ambcollision(                           /* proposed direciton collides? */
55 >        AMBHEMI *hp,
56 >        int     i,
57 >        int     j,
58 >        FVECT   dv
59   )
60   {
61 <        AMBHEMI *hp;
62 <        double  d;
63 <        int     n, i;
64 <                                        /* set number of divisions */
65 <        if (ambacc <= FTINY &&
66 <                        wt > (d = 0.8*intens(ac)*r->rweight/(ambdiv*minweight)))
67 <                wt = d;                 /* avoid ray termination */
68 <        n = sqrt(ambdiv * wt) + 0.5;
69 <        i = 1 + 5*(ambacc > FTINY);     /* minimum number of samples */
70 <        if (n < i)
71 <                n = i;
72 <                                        /* allocate sampling array */
73 <        hp = (AMBHEMI *)malloc(sizeof(AMBHEMI) +
74 <                                sizeof(struct s_ambsamp)*(n*n - 1));
75 <        if (hp == NULL)
76 <                return(NULL);
77 <        hp->rp = r;
78 <        hp->ns = n;
79 <                                        /* assign coefficient */
80 <        copycolor(hp->acoef, ac);
81 <        d = 1.0/(n*n);
82 <        scalecolor(hp->acoef, d);
83 <                                        /* make tangent plane axes */
84 <        hp->uy[0] = 0.1 - 0.2*frandom();
85 <        hp->uy[1] = 0.1 - 0.2*frandom();
86 <        hp->uy[2] = 0.1 - 0.2*frandom();
76 <        for (i = 0; i < 3; i++)
77 <                if (r->ron[i] < 0.6 && r->ron[i] > -0.6)
78 <                        break;
79 <        if (i >= 3)
80 <                error(CONSISTENCY, "bad ray direction in inithemi()");
81 <        hp->uy[i] = 1.0;
82 <        VCROSS(hp->ux, hp->uy, r->ron);
83 <        normalize(hp->ux);
84 <        VCROSS(hp->uy, r->ron, hp->ux);
85 <                                        /* we're ready to sample */
86 <        return(hp);
61 >        double  cos_thresh;
62 >        int     ii, jj;
63 >                                        /* min. spacing = 1/4th division */
64 >        cos_thresh = (PI/4.)/(double)hp->ns;
65 >        cos_thresh = 1. - .5*cos_thresh*cos_thresh;
66 >                                        /* check existing neighbors */
67 >        for (ii = i-1; ii <= i+1; ii++) {
68 >                if (ii < 0) continue;
69 >                if (ii >= hp->ns) break;
70 >                for (jj = j-1; jj <= j+1; jj++) {
71 >                        AMBSAMP *ap;
72 >                        FVECT   avec;
73 >                        double  dprod;
74 >                        if (jj < 0) continue;
75 >                        if (jj >= hp->ns) break;
76 >                        if ((ii==i) & (jj==j)) continue;
77 >                        ap = &ambsam(hp,ii,jj);
78 >                        if (ap->d <= .5/FHUGE)
79 >                                continue;       /* no one home */
80 >                        VSUB(avec, ap->p, hp->rp->rop);
81 >                        dprod = DOT(avec, dv);
82 >                        if (dprod >= cos_thresh*VLEN(avec))
83 >                                return(1);      /* collision */
84 >                }
85 >        }
86 >        return(0);                      /* nothing to worry about */
87   }
88  
89  
90 < static struct s_ambsamp *
91 < ambsample(                              /* sample an ambient direction */
90 > static int
91 > ambsample(                              /* initial ambient division sample */
92          AMBHEMI *hp,
93          int     i,
94 <        int     j
94 >        int     j,
95 >        int     n
96   )
97   {
98 <        struct s_ambsamp        *ap = &ambsamp(hp,i,j);
99 <        RAY                     ar;
100 <        double                  spt[2], zd;
101 <        int                     ii;
98 >        AMBSAMP *ap = &ambsam(hp,i,j);
99 >        RAY     ar;
100 >        int     hlist[3], ii;
101 >        double  spt[2], zd;
102 >                                        /* generate hemispherical sample */
103                                          /* ambient coefficient for weight */
104          if (ambacc > FTINY)
105                  setcolor(ar.rcoef, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
106          else
107                  copycolor(ar.rcoef, hp->acoef);
108          if (rayorigin(&ar, AMBIENT, hp->rp, ar.rcoef) < 0)
109 <                goto badsample;
109 >                return(0);
110          if (ambacc > FTINY) {
111                  multcolor(ar.rcoef, hp->acoef);
112                  scalecolor(ar.rcoef, 1./AVGREFL);
113          }
114 <                                        /* generate hemispherical sample */
115 <        SDsquare2disk(spt,      (i+.1+.8*frandom())/hp->ns,
116 <                                (j+.1+.8*frandom())/hp->ns );
114 >        hlist[0] = hp->rp->rno;
115 >        hlist[1] = j;
116 >        hlist[2] = i;
117 >        multisamp(spt, 2, urand(ilhash(hlist,3)+n));
118 > resample:
119 >        SDsquare2disk(spt, (j+spt[1])/hp->ns, (i+spt[0])/hp->ns);
120          zd = sqrt(1. - spt[0]*spt[0] - spt[1]*spt[1]);
121          for (ii = 3; ii--; )
122                  ar.rdir[ii] =   spt[0]*hp->ux[ii] +
123                                  spt[1]*hp->uy[ii] +
124                                  zd*hp->rp->ron[ii];
125          checknorm(ar.rdir);
126 <        dimlist[ndims++] = i*hp->ns + j + 90171;
126 >                                        /* avoid coincident samples */
127 >        if (!n && ambcollision(hp, i, j, ar.rdir)) {
128 >                spt[0] = frandom(); spt[1] = frandom();
129 >                goto resample;          /* reject this sample */
130 >        }
131 >        dimlist[ndims++] = AI(hp,i,j) + 90171;
132          rayvalue(&ar);                  /* evaluate ray */
133          ndims--;
134 <                                        /* limit vertex distance */
135 <        if (ar.rt > 10.0*thescene.cusize)
126 <                ar.rt = 10.0*thescene.cusize;
127 <        else if (ar.rt <= FTINY)        /* should never happen! */
128 <                goto badsample;
129 <        VSUM(ap->p, ar.rorg, ar.rdir, ar.rt);
134 >        if (ar.rt <= FTINY)
135 >                return(0);              /* should never happen */
136          multcolor(ar.rcol, ar.rcoef);   /* apply coefficient */
137 <        copycolor(ap->v, ar.rcol);
138 <        return(ap);
139 < badsample:
140 <        setcolor(ap->v, 0., 0., 0.);
141 <        VCOPY(ap->p, hp->rp->rop);
142 <        return(NULL);
137 >        if (ar.rt*ap->d < 1.0)          /* new/closer distance? */
138 >                ap->d = 1.0/ar.rt;
139 >        if (!n) {                       /* record first vertex & value */
140 >                if (ar.rt > 10.0*thescene.cusize + 1000.)
141 >                        ar.rt = 10.0*thescene.cusize + 1000.;
142 >                VSUM(ap->p, ar.rorg, ar.rdir, ar.rt);
143 >                copycolor(ap->v, ar.rcol);
144 >        } else {                        /* else update recorded value */
145 >                hp->acol[RED] -= colval(ap->v,RED);
146 >                hp->acol[GRN] -= colval(ap->v,GRN);
147 >                hp->acol[BLU] -= colval(ap->v,BLU);
148 >                zd = 1.0/(double)(n+1);
149 >                scalecolor(ar.rcol, zd);
150 >                zd *= (double)n;
151 >                scalecolor(ap->v, zd);
152 >                addcolor(ap->v, ar.rcol);
153 >        }
154 >        addcolor(hp->acol, ap->v);      /* add to our sum */
155 >        return(1);
156   }
157  
158  
159 + /* Estimate errors based on ambient division differences */
160 + static float *
161 + getambdiffs(AMBHEMI *hp)
162 + {
163 +        float   *earr = (float *)calloc(hp->ns*hp->ns, sizeof(float));
164 +        float   *ep;
165 +        AMBSAMP *ap;
166 +        double  b, d2;
167 +        int     i, j;
168 +
169 +        if (earr == NULL)               /* out of memory? */
170 +                return(NULL);
171 +                                        /* compute squared neighbor diffs */
172 +        for (ap = hp->sa, ep = earr, i = 0; i < hp->ns; i++)
173 +            for (j = 0; j < hp->ns; j++, ap++, ep++) {
174 +                b = bright(ap[0].v);
175 +                if (i) {                /* from above */
176 +                        d2 = b - bright(ap[-hp->ns].v);
177 +                        d2 *= d2;
178 +                        ep[0] += d2;
179 +                        ep[-hp->ns] += d2;
180 +                }
181 +                if (!j) continue;
182 +                                        /* from behind */
183 +                d2 = b - bright(ap[-1].v);
184 +                d2 *= d2;
185 +                ep[0] += d2;
186 +                ep[-1] += d2;
187 +                if (!i) continue;
188 +                                        /* diagonal */
189 +                d2 = b - bright(ap[-hp->ns-1].v);
190 +                d2 *= d2;
191 +                ep[0] += d2;
192 +                ep[-hp->ns-1] += d2;
193 +            }
194 +                                        /* correct for number of neighbors */
195 +        earr[0] *= 8./3.;
196 +        earr[hp->ns-1] *= 8./3.;
197 +        earr[(hp->ns-1)*hp->ns] *= 8./3.;
198 +        earr[(hp->ns-1)*hp->ns + hp->ns-1] *= 8./3.;
199 +        for (i = 1; i < hp->ns-1; i++) {
200 +                earr[i*hp->ns] *= 8./5.;
201 +                earr[i*hp->ns + hp->ns-1] *= 8./5.;
202 +        }
203 +        for (j = 1; j < hp->ns-1; j++) {
204 +                earr[j] *= 8./5.;
205 +                earr[(hp->ns-1)*hp->ns + j] *= 8./5.;
206 +        }
207 +        return(earr);
208 + }
209 +
210 +
211 + /* Perform super-sampling on hemisphere (introduces bias) */
212 + static void
213 + ambsupersamp(AMBHEMI *hp, int cnt)
214 + {
215 +        float   *earr = getambdiffs(hp);
216 +        double  e2rem = 0;
217 +        AMBSAMP *ap;
218 +        float   *ep;
219 +        int     i, j, n, nss;
220 +
221 +        if (earr == NULL)               /* just skip calc. if no memory */
222 +                return;
223 +                                        /* accumulate estimated variances */
224 +        for (ep = earr + hp->ns*hp->ns; ep > earr; )
225 +                e2rem += *--ep;
226 +        ep = earr;                      /* perform super-sampling */
227 +        for (ap = hp->sa, i = 0; i < hp->ns; i++)
228 +            for (j = 0; j < hp->ns; j++, ap++) {
229 +                if (e2rem <= FTINY)
230 +                        goto done;      /* nothing left to do */
231 +                nss = *ep/e2rem*cnt + frandom();
232 +                for (n = 1; n <= nss && ambsample(hp,i,j,n); n++)
233 +                        --cnt;
234 +                e2rem -= *ep++;         /* update remainder */
235 +        }
236 + done:
237 +        free(earr);
238 + }
239 +
240 +
241 + static AMBHEMI *
242 + samp_hemi(                              /* sample indirect hemisphere */
243 +        COLOR   rcol,
244 +        RAY     *r,
245 +        double  wt
246 + )
247 + {
248 +        AMBHEMI *hp;
249 +        double  d;
250 +        int     n, i, j;
251 +                                        /* set number of divisions */
252 +        if (ambacc <= FTINY &&
253 +                        wt > (d = 0.8*intens(rcol)*r->rweight/(ambdiv*minweight)))
254 +                wt = d;                 /* avoid ray termination */
255 +        n = sqrt(ambdiv * wt) + 0.5;
256 +        i = 1 + 5*(ambacc > FTINY);     /* minimum number of samples */
257 +        if (n < i)
258 +                n = i;
259 +                                        /* allocate sampling array */
260 +        hp = (AMBHEMI *)malloc(sizeof(AMBHEMI) + sizeof(AMBSAMP)*(n*n - 1));
261 +        if (hp == NULL)
262 +                error(SYSTEM, "out of memory in samp_hemi");
263 +        hp->rp = r;
264 +        hp->ns = n;
265 +        hp->acol[RED] = hp->acol[GRN] = hp->acol[BLU] = 0.0;
266 +        memset(hp->sa, 0, sizeof(AMBSAMP)*n*n);
267 +        hp->sampOK = 0;
268 +                                        /* assign coefficient */
269 +        copycolor(hp->acoef, rcol);
270 +        d = 1.0/(n*n);
271 +        scalecolor(hp->acoef, d);
272 +                                        /* make tangent plane axes */
273 +        if (!getperpendicular(hp->ux, r->ron, 1))
274 +                error(CONSISTENCY, "bad ray direction in samp_hemi");
275 +        VCROSS(hp->uy, r->ron, hp->ux);
276 +                                        /* sample divisions */
277 +        for (i = hp->ns; i--; )
278 +            for (j = hp->ns; j--; )
279 +                hp->sampOK += ambsample(hp, i, j, 0);
280 +        copycolor(rcol, hp->acol);
281 +        if (!hp->sampOK) {              /* utter failure? */
282 +                free(hp);
283 +                return(NULL);
284 +        }
285 +        if (hp->sampOK < hp->ns*hp->ns) {
286 +                hp->sampOK *= -1;       /* soft failure */
287 +                return(hp);
288 +        }
289 +        n = ambssamp*wt + 0.5;
290 +        if (n > 8) {                    /* perform super-sampling? */
291 +                ambsupersamp(hp, n);
292 +                copycolor(rcol, hp->acol);
293 +        }
294 +        return(hp);                     /* all is well */
295 + }
296 +
297 +
298 + /* Return brightness of farthest ambient sample */
299 + static double
300 + back_ambval(AMBHEMI *hp, const int n1, const int n2, const int n3)
301 + {
302 +        if (hp->sa[n1].d <= hp->sa[n2].d) {
303 +                if (hp->sa[n1].d <= hp->sa[n3].d)
304 +                        return(colval(hp->sa[n1].v,CIEY));
305 +                return(colval(hp->sa[n3].v,CIEY));
306 +        }
307 +        if (hp->sa[n2].d <= hp->sa[n3].d)
308 +                return(colval(hp->sa[n2].v,CIEY));
309 +        return(colval(hp->sa[n3].v,CIEY));
310 + }
311 +
312 +
313   /* Compute vectors and coefficients for Hessian/gradient calcs */
314   static void
315 < comp_fftri(FFTRI *ftp, FVECT ap0, FVECT ap1, FVECT rop)
315 > comp_fftri(FFTRI *ftp, AMBHEMI *hp, const int n0, const int n1)
316   {
317          double  rdot_cp, dot_e, dot_er, rdot_r, rdot_r1, J2;
318 <        int     i;
318 >        int     ii;
319  
320 <        VSUB(ftp->r_i, ap0, rop);
321 <        VSUB(ftp->r_i1, ap1, rop);
322 <        VSUB(ftp->e_i, ap1, ap0);
320 >        VSUB(ftp->r_i, hp->sa[n0].p, hp->rp->rop);
321 >        VSUB(ftp->r_i1, hp->sa[n1].p, hp->rp->rop);
322 >        VSUB(ftp->e_i, hp->sa[n1].p, hp->sa[n0].p);
323          VCROSS(ftp->rcp, ftp->r_i, ftp->r_i1);
324          rdot_cp = 1.0/DOT(ftp->rcp,ftp->rcp);
325          dot_e = DOT(ftp->e_i,ftp->e_i);
# Line 158 | Line 331 | comp_fftri(FFTRI *ftp, FVECT ap0, FVECT ap1, FVECT rop
331          ftp->I2 = ( DOT(ftp->e_i, ftp->r_i1)*rdot_r1 - dot_er*rdot_r +
332                          dot_e*ftp->I1 )*0.5*rdot_cp;
333          J2 =  ( 0.5*(rdot_r - rdot_r1) - dot_er*ftp->I2 ) / dot_e;
334 <        for (i = 3; i--; )
335 <                ftp->rI2_eJ2[i] = ftp->I2*ftp->r_i[i] + J2*ftp->e_i[i];
334 >        for (ii = 3; ii--; )
335 >                ftp->rI2_eJ2[ii] = ftp->I2*ftp->r_i[ii] + J2*ftp->e_i[ii];
336   }
337  
338  
# Line 208 | Line 381 | comp_hessian(FVECT hess[3], FFTRI *ftp, FVECT nrm)
381                  hess[i][j] = m1[i][j] + d1*( I3*m2[i][j] + K3*m3[i][j] +
382                                                  2.0*J3*m4[i][j] );
383                  hess[i][j] += d2*(i==j);
384 <                hess[i][j] *= 1.0/PI;
384 >                hess[i][j] *= -1.0/PI;
385              }
386   }
387  
# Line 230 | Line 403 | rev_hessian(FVECT hess[3])
403   /* Add to radiometric Hessian from the given triangle */
404   static void
405   add2hessian(FVECT hess[3], FVECT ehess1[3],
406 <                FVECT ehess2[3], FVECT ehess3[3], COLORV v)
406 >                FVECT ehess2[3], FVECT ehess3[3], double v)
407   {
408          int     i, j;
409  
# Line 251 | Line 424 | comp_gradient(FVECT grad, FFTRI *ftp, FVECT nrm)
424          f1 = 2.0*DOT(nrm, ftp->rcp);
425          VCROSS(ncp, nrm, ftp->e_i);
426          for (i = 3; i--; )
427 <                grad[i] = (-0.5/PI)*( ftp->I1*ncp[i] + f1*ftp->rI2_eJ2[i] );
427 >                grad[i] = (0.5/PI)*( ftp->I1*ncp[i] + f1*ftp->rI2_eJ2[i] );
428   }
429  
430  
# Line 267 | Line 440 | rev_gradient(FVECT grad)
440  
441   /* Add to displacement gradient from the given triangle */
442   static void
443 < add2gradient(FVECT grad, FVECT egrad1, FVECT egrad2, FVECT egrad3, COLORV v)
443 > add2gradient(FVECT grad, FVECT egrad1, FVECT egrad2, FVECT egrad3, double v)
444   {
445          int     i;
446  
# Line 276 | Line 449 | add2gradient(FVECT grad, FVECT egrad1, FVECT egrad2, F
449   }
450  
451  
279 – /* Return brightness of furthest ambient sample */
280 – static COLORV
281 – back_ambval(struct s_ambsamp *ap1, struct s_ambsamp *ap2,
282 –                struct s_ambsamp *ap3, FVECT orig)
283 – {
284 –        COLORV  vback;
285 –        FVECT   vec;
286 –        double  d2, d2best;
287 –
288 –        VSUB(vec, ap1->p, orig);
289 –        d2best = DOT(vec,vec);
290 –        vback = colval(ap1->v,CIEY);
291 –        VSUB(vec, ap2->p, orig);
292 –        d2 = DOT(vec,vec);
293 –        if (d2 > d2best) {
294 –                d2best = d2;
295 –                vback = colval(ap2->v,CIEY);
296 –        }
297 –        VSUB(vec, ap3->p, orig);
298 –        d2 = DOT(vec,vec);
299 –        if (d2 > d2best)
300 –                return(colval(ap3->v,CIEY));
301 –        return(vback);
302 – }
303 –
304 –
452   /* Compute anisotropic radii and eigenvector directions */
453 < static int
453 > static void
454   eigenvectors(FVECT uv[2], float ra[2], FVECT hessian[3])
455   {
456          double  hess2[2][2];
# Line 319 | Line 466 | eigenvectors(FVECT uv[2], float ra[2], FVECT hessian[3
466          hess2[0][1] = DOT(uv[0], b);
467          hess2[1][0] = DOT(uv[1], a);
468          hess2[1][1] = DOT(uv[1], b);
469 <                                        /* compute eigenvalues */
470 <        if ( quadratic(evalue, 1.0, -hess2[0][0]-hess2[1][1],
471 <                        hess2[0][0]*hess2[1][1]-hess2[0][1]*hess2[1][0]) != 2 ||
472 <                        ((evalue[0] = fabs(evalue[0])) <= FTINY*FTINY) |
473 <                        ((evalue[1] = fabs(evalue[1])) <= FTINY*FTINY) )
474 <                error(INTERNAL, "bad eigenvalue calculation");
475 <
469 >                                        /* compute eigenvalue(s) */
470 >        i = quadratic(evalue, 1.0, -hess2[0][0]-hess2[1][1],
471 >                        hess2[0][0]*hess2[1][1]-hess2[0][1]*hess2[1][0]);
472 >        if (i == 1)                     /* double-root (circle) */
473 >                evalue[1] = evalue[0];
474 >        if (!i || ((evalue[0] = fabs(evalue[0])) <= FTINY*FTINY) |
475 >                        ((evalue[1] = fabs(evalue[1])) <= FTINY*FTINY) ) {
476 >                ra[0] = ra[1] = maxarad;
477 >                return;
478 >        }
479          if (evalue[0] > evalue[1]) {
480                  ra[0] = sqrt(sqrt(4.0/evalue[0]));
481                  ra[1] = sqrt(sqrt(4.0/evalue[1]));
# Line 383 | Line 533 | ambHessian(                            /* anisotropic radii & pos. gradient */
533          }
534                                          /* compute first row of edges */
535          for (j = 0; j < hp->ns-1; j++) {
536 <                comp_fftri(&fftr, ambsamp(hp,0,j).p,
387 <                                ambsamp(hp,0,j+1).p, hp->rp->rop);
536 >                comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,0,j), AI(hp,0,j+1));
537                  if (hessrow != NULL)
538                          comp_hessian(hessrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
539                  if (gradrow != NULL)
# Line 394 | Line 543 | ambHessian(                            /* anisotropic radii & pos. gradient */
543          for (i = 0; i < hp->ns-1; i++) {
544              FVECT       hesscol[3];     /* compute first vertical edge */
545              FVECT       gradcol;
546 <            comp_fftri(&fftr, ambsamp(hp,i,0).p,
398 <                        ambsamp(hp,i+1,0).p, hp->rp->rop);
546 >            comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,i,0), AI(hp,i+1,0));
547              if (hessrow != NULL)
548                  comp_hessian(hesscol, &fftr, hp->rp->ron);
549              if (gradrow != NULL)
# Line 403 | Line 551 | ambHessian(                            /* anisotropic radii & pos. gradient */
551              for (j = 0; j < hp->ns-1; j++) {
552                  FVECT   hessdia[3];     /* compute triangle contributions */
553                  FVECT   graddia;
554 <                COLORV  backg;
555 <                backg = back_ambval(&ambsamp(hp,i,j), &ambsamp(hp,i,j+1),
556 <                                        &ambsamp(hp,i+1,j), hp->rp->rop);
554 >                double  backg;
555 >                backg = back_ambval(hp, AI(hp,i,j),
556 >                                        AI(hp,i,j+1), AI(hp,i+1,j));
557                                          /* diagonal (inner) edge */
558 <                comp_fftri(&fftr, ambsamp(hp,i,j+1).p,
411 <                                ambsamp(hp,i+1,j).p, hp->rp->rop);
558 >                comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,i,j+1), AI(hp,i+1,j));
559                  if (hessrow != NULL) {
560                      comp_hessian(hessdia, &fftr, hp->rp->ron);
561                      rev_hessian(hesscol);
562                      add2hessian(hessian, hessrow[j], hessdia, hesscol, backg);
563                  }
564 <                if (gradient != NULL) {
564 >                if (gradrow != NULL) {
565                      comp_gradient(graddia, &fftr, hp->rp->ron);
566                      rev_gradient(gradcol);
567                      add2gradient(gradient, gradrow[j], graddia, gradcol, backg);
568                  }
569                                          /* initialize edge in next row */
570 <                comp_fftri(&fftr, ambsamp(hp,i+1,j+1).p,
424 <                                ambsamp(hp,i+1,j).p, hp->rp->rop);
570 >                comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,i+1,j+1), AI(hp,i+1,j));
571                  if (hessrow != NULL)
572                      comp_hessian(hessrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
573                  if (gradrow != NULL)
574                      comp_gradient(gradrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
575                                          /* new column edge & paired triangle */
576 <                backg = back_ambval(&ambsamp(hp,i,j+1), &ambsamp(hp,i+1,j+1),
577 <                                        &ambsamp(hp,i+1,j), hp->rp->rop);
578 <                comp_fftri(&fftr, ambsamp(hp,i,j+1).p, ambsamp(hp,i+1,j+1).p,
433 <                                hp->rp->rop);
576 >                backg = back_ambval(hp, AI(hp,i+1,j+1),
577 >                                        AI(hp,i+1,j), AI(hp,i,j+1));
578 >                comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,i,j+1), AI(hp,i+1,j+1));
579                  if (hessrow != NULL) {
580                      comp_hessian(hesscol, &fftr, hp->rp->ron);
581                      rev_hessian(hessdia);
# Line 464 | Line 609 | ambHessian(                            /* anisotropic radii & pos. gradient */
609   static void
610   ambdirgrad(AMBHEMI *hp, FVECT uv[2], float dg[2])
611   {
612 <        struct s_ambsamp        *ap;
613 <        double                  dgsum[2];
614 <        int                     n;
615 <        FVECT                   vd;
616 <        double                  gfact;
612 >        AMBSAMP *ap;
613 >        double  dgsum[2];
614 >        int     n;
615 >        FVECT   vd;
616 >        double  gfact;
617  
618          dgsum[0] = dgsum[1] = 0.0;      /* sum values times -tan(theta) */
619          for (ap = hp->sa, n = hp->ns*hp->ns; n--; ap++) {
# Line 476 | Line 621 | ambdirgrad(AMBHEMI *hp, FVECT uv[2], float dg[2])
621                  VSUB(vd, ap->p, hp->rp->rop);
622                                          /* brightness over cosine factor */
623                  gfact = colval(ap->v,CIEY) / DOT(hp->rp->ron, vd);
624 <                                        /* -sine = -proj_radius/vd_length */
625 <                dgsum[0] += DOT(uv[1], vd) * gfact;
626 <                dgsum[1] -= DOT(uv[0], vd) * gfact;
624 >                                        /* sine = proj_radius/vd_length */
625 >                dgsum[0] -= DOT(uv[1], vd) * gfact;
626 >                dgsum[1] += DOT(uv[0], vd) * gfact;
627          }
628          dg[0] = dgsum[0] / (hp->ns*hp->ns);
629          dg[1] = dgsum[1] / (hp->ns*hp->ns);
630   }
631  
632  
633 + /* Compute potential light leak direction flags for cache value */
634 + static uint32
635 + ambcorral(AMBHEMI *hp, FVECT uv[2], const double r0, const double r1)
636 + {
637 +        const double    max_d = 1.0/(minarad*ambacc + 0.001);
638 +        const double    ang_res = 0.5*PI/hp->ns;
639 +        const double    ang_step = ang_res/((int)(16/PI*ang_res) + 1.01);
640 +        double          avg_d = 0;
641 +        uint32          flgs = 0;
642 +        FVECT           vec;
643 +        double          u, v;
644 +        double          ang, a1;
645 +        int             i, j;
646 +                                        /* don't bother for a few samples */
647 +        if (hp->ns < 8)
648 +                return(0);
649 +                                        /* check distances overhead */
650 +        for (i = hp->ns*3/4; i-- > hp->ns>>2; )
651 +            for (j = hp->ns*3/4; j-- > hp->ns>>2; )
652 +                avg_d += ambsam(hp,i,j).d;
653 +        avg_d *= 4.0/(hp->ns*hp->ns);
654 +        if (avg_d*r0 >= 1.0)            /* ceiling too low for corral? */
655 +                return(0);
656 +        if (avg_d >= max_d)             /* insurance */
657 +                return(0);
658 +                                        /* else circle around perimeter */
659 +        for (i = 0; i < hp->ns; i++)
660 +            for (j = 0; j < hp->ns; j += !i|(i==hp->ns-1) ? 1 : hp->ns-1) {
661 +                AMBSAMP *ap = &ambsam(hp,i,j);
662 +                if ((ap->d <= FTINY) | (ap->d >= max_d))
663 +                        continue;       /* too far or too near */
664 +                VSUB(vec, ap->p, hp->rp->rop);
665 +                u = DOT(vec, uv[0]);
666 +                v = DOT(vec, uv[1]);
667 +                if ((r0*r0*u*u + r1*r1*v*v) * ap->d*ap->d <= u*u + v*v)
668 +                        continue;       /* occluder outside ellipse */
669 +                ang = atan2a(v, u);     /* else set direction flags */
670 +                for (a1 = ang-ang_res; a1 <= ang+ang_res; a1 += ang_step)
671 +                        flgs |= 1L<<(int)(16/PI*(a1 + 2.*PI*(a1 < 0)));
672 +            }
673 +                                        /* add low-angle incident (< 20deg) */
674 +        if (fabs(hp->rp->rod) <= 0.342) {
675 +                u = -DOT(hp->rp->rdir, uv[0]);
676 +                v = -DOT(hp->rp->rdir, uv[1]);
677 +                if ((r0*r0*u*u + r1*r1*v*v) > hp->rp->rot*hp->rp->rot) {
678 +                        ang = atan2a(v, u);
679 +                        ang += 2.*PI*(ang < 0);
680 +                        ang *= 16/PI;
681 +                        if ((ang < .5) | (ang >= 31.5))
682 +                                flgs |= 0x80000001;
683 +                        else
684 +                                flgs |= 3L<<(int)(ang-.5);
685 +                }
686 +        }
687 +        return(flgs);
688 + }
689 +
690 +
691   int
692   doambient(                              /* compute ambient component */
693          COLOR   rcol,                   /* input/output color */
# Line 493 | Line 696 | doambient(                             /* compute ambient component */
696          FVECT   uv[2],                  /* returned (optional) */
697          float   ra[2],                  /* returned (optional) */
698          float   pg[2],                  /* returned (optional) */
699 <        float   dg[2]                   /* returned (optional) */
699 >        float   dg[2],                  /* returned (optional) */
700 >        uint32  *crlp                   /* returned (optional) */
701   )
702   {
703 <        AMBHEMI                 *hp = inithemi(rcol, r, wt);
704 <        int                     cnt = 0;
705 <        FVECT                   my_uv[2];
706 <        double                  d, acol[3];
707 <        struct s_ambsamp        *ap;
708 <        int                     i, j;
505 <                                        /* check/initialize */
506 <        if (hp == NULL)
507 <                return(0);
703 >        AMBHEMI *hp = samp_hemi(rcol, r, wt);
704 >        FVECT   my_uv[2];
705 >        double  d, K;
706 >        AMBSAMP *ap;
707 >        int     i;
708 >                                        /* clear return values */
709          if (uv != NULL)
710                  memset(uv, 0, sizeof(FVECT)*2);
711          if (ra != NULL)
# Line 513 | Line 714 | doambient(                             /* compute ambient component */
714                  pg[0] = pg[1] = 0.0;
715          if (dg != NULL)
716                  dg[0] = dg[1] = 0.0;
717 <                                        /* sample the hemisphere */
718 <        acol[0] = acol[1] = acol[2] = 0.0;
719 <        for (i = hp->ns; i--; )
720 <                for (j = hp->ns; j--; )
721 <                        if ((ap = ambsample(hp, i, j)) != NULL) {
722 <                                addcolor(acol, ap->v);
723 <                                ++cnt;
724 <                        }
725 <        if (!cnt) {
525 <                setcolor(rcol, 0.0, 0.0, 0.0);
526 <                free(hp);
527 <                return(0);              /* no valid samples */
717 >        if (crlp != NULL)
718 >                *crlp = 0;
719 >        if (hp == NULL)                 /* sampling falure? */
720 >                return(0);
721 >
722 >        if ((ra == NULL) & (pg == NULL) & (dg == NULL) ||
723 >                        (hp->sampOK < 0) | (hp->ns < 6)) {
724 >                free(hp);               /* Hessian not requested/possible */
725 >                return(-1);             /* value-only return value */
726          }
727 <        copycolor(rcol, acol);          /* final indirect irradiance/PI */
728 <        if (cnt < hp->ns*hp->ns ||      /* incomplete sampling? */
729 <                        (ra == NULL) & (pg == NULL) & (dg == NULL)) {
730 <                free(hp);
731 <                return(-1);             /* no radius or gradient calc. */
727 >        if ((d = bright(rcol)) > FTINY) {       /* normalize Y values */
728 >                d = 0.99*(hp->ns*hp->ns)/d;
729 >                K = 0.01;
730 >        } else {                        /* or fall back on geometric Hessian */
731 >                K = 1.0;
732 >                pg = NULL;
733 >                dg = NULL;
734 >                crlp = NULL;
735          }
535 –        if (bright(acol) > FTINY)       /* normalize Y values */
536 –                d = cnt/bright(acol);
537 –        else
538 –                d = 0.0;
736          ap = hp->sa;                    /* relative Y channel from here on... */
737          for (i = hp->ns*hp->ns; i--; ap++)
738 <                colval(ap->v,CIEY) = bright(ap->v)*d + 0.01;
738 >                colval(ap->v,CIEY) = bright(ap->v)*d + K;
739  
740          if (uv == NULL)                 /* make sure we have axis pointers */
741                  uv = my_uv;
# Line 562 | Line 759 | doambient(                             /* compute ambient component */
759                          if (ra[1] < minarad)
760                                  ra[1] = minarad;
761                  }
762 <                ra[0] *= d = 1.0/sqrt(sqrt(wt));
762 >                ra[0] *= d = 1.0/sqrt(wt);
763                  if ((ra[1] *= d) > 2.0*ra[0])
764                          ra[1] = 2.0*ra[0];
765                  if (ra[1] > maxarad) {
# Line 570 | Line 767 | doambient(                             /* compute ambient component */
767                          if (ra[0] > maxarad)
768                                  ra[0] = maxarad;
769                  }
770 +                                        /* flag encroached directions */
771 +                if (crlp != NULL)
772 +                        *crlp = ambcorral(hp, uv, ra[0]*ambacc, ra[1]*ambacc);
773                  if (pg != NULL) {       /* cap gradient if necessary */
774                          d = pg[0]*pg[0]*ra[0]*ra[0] + pg[1]*pg[1]*ra[1]*ra[1];
775                          if (d > 1.0) {

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