ViewVC Help
View File | Revision Log | Show Annotations | Download File | Root Listing
root/radiance/ray/src/rt/ambcomp.c
(Generate patch)

Comparing ray/src/rt/ambcomp.c (file contents):
Revision 2.27 by greg, Sat Apr 19 02:39:44 2014 UTC vs.
Revision 2.100 by greg, Mon Apr 28 19:30:01 2025 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 MINADIV
25 > #define MINADIV         7       /* minimum # divisions in each dimension */
26 > #endif
27 > #ifndef MINSDIST
28 > #define MINSDIST        0.25    /* def. min. spacing = 1/4th division */
29 > #endif
30  
31 < extern void             SDsquare2disk(double ds[2], double seedx, double seedy);
31 > typedef struct {
32 >        FVECT   p;              /* intersection point */
33 >        float   d;              /* reciprocal distance */
34 >        SCOLOR  v;              /* hemisphere sample value */
35 > } AMBSAMP;              /* sample value */
36  
37   typedef struct {
38          RAY     *rp;            /* originating ray sample */
26 –        FVECT   ux, uy;         /* tangent axis unit vectors */
39          int     ns;             /* number of samples per axis */
40 <        COLOR   acoef;          /* division contribution coefficient */
41 <        struct s_ambsamp {
42 <                COLOR   v;              /* hemisphere sample value */
43 <                float   p[3];           /* intersection point */
44 <        } sa[1];                /* sample array (extends struct) */
40 >        int     sampOK;         /* acquired full sample set? */
41 >        int     atyp;           /* RAMBIENT or TAMBIENT */
42 >        SCOLOR  acoef;          /* division contribution coefficient */
43 >        SCOLOR  acol;           /* accumulated color */
44 >        FVECT   onrm;           /* oriented unperturbed surface normal */
45 >        FVECT   ux, uy;         /* tangent axis unit vectors */
46 >        AMBSAMP sa[1];          /* sample array (extends struct) */
47   }  AMBHEMI;             /* ambient sample hemisphere */
48  
49 < #define ambsamp(h,i,j)  (h)->sa[(i)*(h)->ns + (j)]
49 > #define AI(h,i,j)       ((i)*(h)->ns + (j))
50 > #define ambsam(h,i,j)   (h)->sa[AI(h,i,j)]
51  
52   typedef struct {
53 <        FVECT   r_i, r_i1, e_i;
54 <        double  nf, I1, I2, J2;
53 >        FVECT   r_i, r_i1, e_i, rcp, rI2_eJ2;
54 >        double  I1, I2;
55   } FFTRI;                /* vectors and coefficients for Hessian calculation */
56  
57  
58 < static AMBHEMI *
59 < inithemi(                       /* initialize sampling hemisphere */
60 <        COLOR   ac,
61 <        RAY     *r,
62 <        double  wt
58 > static int
59 > ambcollision(                           /* proposed direciton collides? */
60 >        AMBHEMI *hp,
61 >        int     i,
62 >        int     j,
63 >        FVECT   dv
64   )
65   {
66 <        AMBHEMI *hp;
67 <        double  d;
68 <        int     n, i;
69 <                                        /* set number of divisions */
70 <        if (ambacc <= FTINY &&
71 <                        wt > (d = 0.8*intens(ac)*r->rweight/(ambdiv*minweight)))
72 <                wt = d;                 /* avoid ray termination */
73 <        n = sqrt(ambdiv * wt) + 0.5;
74 <        i = 1 + 5*(ambacc > FTINY);     /* minimum number of samples */
75 <        if (n < i)
76 <                n = i;
77 <                                        /* allocate sampling array */
78 <        hp = (AMBHEMI *)malloc(sizeof(AMBHEMI) +
79 <                                sizeof(struct s_ambsamp)*(n*n - 1));
80 <        if (hp == NULL)
81 <                return(NULL);
82 <        hp->rp = r;
83 <        hp->ns = n;
84 <                                        /* assign coefficient */
85 <        copycolor(hp->acoef, ac);
86 <        d = 1.0/(n*n);
87 <        scalecolor(hp->acoef, d);
88 <                                        /* make tangent axes */
89 <        hp->uy[0] = hp->uy[1] = hp->uy[2] = 0.0;
90 <        for (i = 0; i < 3; i++)
91 <                if (r->ron[i] < 0.6 && r->ron[i] > -0.6)
76 <                        break;
77 <        if (i >= 3)
78 <                error(CONSISTENCY, "bad ray direction in inithemi()");
79 <        hp->uy[i] = 1.0;
80 <        VCROSS(hp->ux, hp->uy, r->ron);
81 <        normalize(hp->ux);
82 <        VCROSS(hp->uy, r->ron, hp->ux);
83 <                                        /* we're ready to sample */
84 <        return(hp);
66 >        double  cos_thresh;
67 >        int     ii, jj;
68 >
69 >        cos_thresh = (PI*MINSDIST)/(double)hp->ns;
70 >        cos_thresh = 1. - .5*cos_thresh*cos_thresh;
71 >                                        /* check existing neighbors */
72 >        for (ii = i-1; ii <= i+1; ii++) {
73 >                if (ii < 0) continue;
74 >                if (ii >= hp->ns) break;
75 >                for (jj = j-1; jj <= j+1; jj++) {
76 >                        AMBSAMP *ap;
77 >                        FVECT   avec;
78 >                        double  dprod;
79 >                        if (jj < 0) continue;
80 >                        if (jj >= hp->ns) break;
81 >                        if ((ii==i) & (jj==j)) continue;
82 >                        ap = &ambsam(hp,ii,jj);
83 >                        if (ap->d <= .5/FHUGE)
84 >                                continue;       /* no one home */
85 >                        VSUB(avec, ap->p, hp->rp->rop);
86 >                        dprod = DOT(avec, dv);
87 >                        if (dprod >= cos_thresh*VLEN(avec))
88 >                                return(1);      /* collision */
89 >                }
90 >        }
91 >        return(0);                      /* nothing to worry about */
92   }
93  
94  
95 + #define XLOTSIZ         251             /* size of used car lot */
96 + #define CFIRST          0               /* first corner */
97 + #define COTHER          (CFIRST+4)      /* non-corner sample */
98 + #define CMAXTARGET      (int)(XLOTSIZ*MINSDIST/(1-MINSDIST))
99 + #define CXCOPY(d,s)     (excharr[d][0]=excharr[s][0], excharr[d][1]=excharr[s][1])
100 +
101   static int
102 < ambsample(                              /* sample an ambient direction */
102 > psample_class(double ss[2])             /* classify patch sample */
103 > {
104 >        if (ss[0] < MINSDIST) {
105 >                if (ss[1] < MINSDIST)
106 >                        return(CFIRST);
107 >                if (ss[1] > 1.-MINSDIST)
108 >                        return(CFIRST+2);
109 >        } else if (ss[0] > 1.-MINSDIST) {
110 >                if (ss[1] < MINSDIST)
111 >                        return(CFIRST+1);
112 >                if (ss[1] > 1.-MINSDIST)
113 >                        return(CFIRST+3);
114 >        }
115 >        return(COTHER);                 /* not in a corner */
116 > }
117 >
118 > static void
119 > trade_patchsamp(double ss[2])           /* trade in problem patch position */
120 > {
121 >        static float    excharr[XLOTSIZ][2];
122 >        static short    gterm[COTHER+1];
123 >        double          srep[2];
124 >        int             sclass, rclass;
125 >        int             x;
126 >                                        /* reset on corner overload */
127 >        if (gterm[COTHER-1] >= (CMAXTARGET+XLOTSIZ)/2)
128 >                memset(gterm, 0, sizeof(gterm));
129 >                                        /* (re-)initialize? */
130 >        while (gterm[COTHER] < XLOTSIZ) {
131 >                excharr[gterm[COTHER]][0] = frandom();
132 >                excharr[gterm[COTHER]][1] = frandom();
133 >                ++gterm[COTHER];
134 >        }                               /* get trade-in candidate... */
135 >        sclass = psample_class(ss);     /* submitted corner or not? */
136 >        switch (sclass) {
137 >        case COTHER:                    /* trade mid-edge with corner/any */
138 >                x = irandom( gterm[COTHER-1] > CMAXTARGET
139 >                                ? gterm[COTHER-1] : XLOTSIZ );
140 >                break;
141 >        case CFIRST:                    /* kick out of first corner */
142 >                x = gterm[CFIRST] + irandom(XLOTSIZ - gterm[CFIRST]);
143 >                break;
144 >        default:                        /* kick out of 2nd-4th corner */
145 >                x = irandom(XLOTSIZ - (gterm[sclass] - gterm[sclass-1]));
146 >                x += (x >= gterm[sclass-1])*(gterm[sclass] - gterm[sclass-1]);
147 >                break;
148 >        }
149 >        srep[0] = excharr[x][0];        /* save selected replacement (result) */
150 >        srep[1] = excharr[x][1];
151 >                                        /* identify replacement class */
152 >        for (rclass = CFIRST; rclass < COTHER; rclass++)
153 >                if (x < gterm[rclass])
154 >                        break;          /* repark to keep classes grouped */
155 >        while (rclass > sclass) {       /* replacement group after submitted? */
156 >                CXCOPY(x, gterm[rclass-1]);
157 >                x = gterm[--rclass]++;
158 >        }
159 >        while (rclass < sclass) {       /* replacement group before submitted? */
160 >                --gterm[rclass];
161 >                CXCOPY(x, gterm[rclass]);
162 >                x = gterm[rclass++];
163 >        }
164 >        excharr[x][0] = ss[0];          /* complete the trade-in */
165 >        excharr[x][1] = ss[1];
166 >        ss[0] = srep[0];
167 >        ss[1] = srep[1];
168 > }
169 >
170 > #undef CXCOPY
171 > #undef XLOTSIZ
172 > #undef COTHER
173 > #undef CFIRST
174 >
175 >
176 > static int
177 > ambsample(                              /* initial ambient division sample */
178          AMBHEMI *hp,
179          int     i,
180 <        int     j
180 >        int     j,
181 >        int     n
182   )
183   {
184 <        struct s_ambsamp        *ap = &ambsamp(hp,i,j);
185 <        RAY                     ar;
186 <        int                     hlist[3];
187 <        double                  spt[2], zd;
188 <        int                     ii;
184 >        AMBSAMP *ap = &ambsam(hp,i,j);
185 >        RAY     ar;
186 >        int     hlist[3], ii;
187 >        double  ss[2];
188 >        RREAL   spt[2];
189 >        double  zd;
190 >                                        /* generate hemispherical sample */
191                                          /* ambient coefficient for weight */
192          if (ambacc > FTINY)
193 <                setcolor(ar.rcoef, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
193 >                setscolor(ar.rcoef, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
194          else
195 <                copycolor(ar.rcoef, hp->acoef);
196 <        if (rayorigin(&ar, AMBIENT, hp->rp, ar.rcoef) < 0) {
197 <                setcolor(ap->v, 0., 0., 0.);
107 <                VCOPY(ap->p, hp->rp->rop);
108 <                return(0);              /* no sample taken */
109 <        }
195 >                copyscolor(ar.rcoef, hp->acoef);
196 >        if (rayorigin(&ar, hp->atyp, hp->rp, ar.rcoef) < 0)
197 >                return(0);
198          if (ambacc > FTINY) {
199 <                multcolor(ar.rcoef, hp->acoef);
200 <                scalecolor(ar.rcoef, 1./AVGREFL);
199 >                smultscolor(ar.rcoef, hp->acoef);
200 >                scalescolor(ar.rcoef, 1./AVGREFL);
201          }
202 <                                        /* generate hemispherical sample */
203 <        SDsquare2disk(spt,      (i+.1+.8*frandom())/hp->ns,
204 <                                (j+.1+.8*frandom())/hp->ns);
202 >        hlist[0] = hp->rp->rno;
203 >        hlist[1] = AI(hp,i,j);
204 >        hlist[2] = samplendx;
205 >        multisamp(ss, 2, urand(ilhash(hlist,3)+n));
206 > patch_redo:
207 >        square2disk(spt, (j+ss[1])/hp->ns, (i+ss[0])/hp->ns);
208          zd = sqrt(1. - spt[0]*spt[0] - spt[1]*spt[1]);
209          for (ii = 3; ii--; )
210                  ar.rdir[ii] =   spt[0]*hp->ux[ii] +
211                                  spt[1]*hp->uy[ii] +
212 <                                zd*hp->rp->ron[ii];
212 >                                zd*hp->onrm[ii];
213          checknorm(ar.rdir);
214 <        dimlist[ndims++] = i*hp->ns + j + 90171;
214 >                                        /* avoid coincident samples */
215 >        if (!n & (hp->ns >= 4) && ambcollision(hp, i, j, ar.rdir)) {
216 >                trade_patchsamp(ss);
217 >                goto patch_redo;
218 >        }
219 >        dimlist[ndims++] = AI(hp,i,j) + 90171;
220          rayvalue(&ar);                  /* evaluate ray */
221          ndims--;
222 <        multcolor(ar.rcol, ar.rcoef);   /* apply coefficient */
223 <        copycolor(ap->v, ar.rcol);
224 <        if (ar.rt > 20.0*maxarad)       /* limit vertex distance */
225 <                ar.rt = 20.0*maxarad;
226 <        VSUM(ap->p, ar.rorg, ar.rdir, ar.rt);
222 >        zd = raydistance(&ar);
223 >        if (zd <= FTINY)
224 >                return(0);              /* should never happen */
225 >        smultscolor(ar.rcol, ar.rcoef); /* apply coefficient */
226 >        if (zd*ap->d < 1.0)             /* new/closer distance? */
227 >                ap->d = 1.0/zd;
228 >        if (!n) {                       /* record first vertex & value */
229 >                if (zd > 10.0*thescene.cusize + 1000.)
230 >                        zd = 10.0*thescene.cusize + 1000.;
231 >                VSUM(ap->p, ar.rorg, ar.rdir, zd);
232 >                copyscolor(ap->v, ar.rcol);
233 >        } else {                        /* else update recorded value */
234 >                sopscolor(hp->acol, -=, ap->v);
235 >                zd = 1.0/(double)(n+1);
236 >                scalescolor(ar.rcol, zd);
237 >                zd *= (double)n;
238 >                scalescolor(ap->v, zd);
239 >                saddscolor(ap->v, ar.rcol);
240 >        }
241 >        saddscolor(hp->acol, ap->v);    /* add to our sum */
242          return(1);
243   }
244  
245  
246 + /* Estimate variance based on ambient division differences */
247 + static float *
248 + getambdiffs(AMBHEMI *hp)
249 + {
250 +        const double    normf = 1./(pbright(hp->acoef) + FTINY);
251 +        float   *earr = (float *)calloc(2*hp->ns*hp->ns, sizeof(float));
252 +        float   *ep;
253 +        AMBSAMP *ap;
254 +        double  b, b1, d2;
255 +        int     i, j;
256 +
257 +        if (earr == NULL)               /* out of memory? */
258 +                return(NULL);
259 +                                        /* sum squared neighbor diffs */
260 +        ap = hp->sa;
261 +        ep = earr + hp->ns*hp->ns;      /* original estimates to scratch */
262 +        for (i = 0; i < hp->ns; i++)
263 +            for (j = 0; j < hp->ns; j++, ap++, ep++) {
264 +                b = pbright(ap[0].v);
265 +                if (i) {                /* from above */
266 +                        b1 = pbright(ap[-hp->ns].v);
267 +                        d2 = b - b1;
268 +                        d2 *= d2*normf/(b + b1 + FTINY);
269 +                        ep[0] += d2;
270 +                        ep[-hp->ns] += d2;
271 +                }
272 +                if (!j) continue;
273 +                                        /* from behind */
274 +                b1 = pbright(ap[-1].v);
275 +                d2 = b - b1;
276 +                d2 *= d2*normf/(b + b1 + FTINY);
277 +                ep[0] += d2;
278 +                ep[-1] += d2;
279 +                if (!i) continue;
280 +                                        /* diagonal */
281 +                b1 = pbright(ap[-hp->ns-1].v);
282 +                d2 = b - b1;
283 +                d2 *= d2*normf/(b + b1 + FTINY);
284 +                ep[0] += d2;
285 +                ep[-hp->ns-1] += d2;
286 +            }
287 +                                        /* correct for number of neighbors */
288 +        ep = earr + hp->ns*hp->ns;
289 +        ep[0] *= 6./3.;
290 +        ep[hp->ns-1] *= 6./3.;
291 +        ep[(hp->ns-1)*hp->ns] *= 6./3.;
292 +        ep[(hp->ns-1)*hp->ns + hp->ns-1] *= 6./3.;
293 +        for (i = 1; i < hp->ns-1; i++) {
294 +                ep[i*hp->ns] *= 6./5.;
295 +                ep[i*hp->ns + hp->ns-1] *= 6./5.;
296 +        }
297 +        for (j = 1; j < hp->ns-1; j++) {
298 +                ep[j] *= 6./5.;
299 +                ep[(hp->ns-1)*hp->ns + j] *= 6./5.;
300 +        }
301 +                                        /* blur final map to reduce bias */
302 +        for (i = 0; i < hp->ns-1; i++) {
303 +            float  *ep2;
304 +            ep = earr + i*hp->ns;
305 +            ep2 = ep + hp->ns*hp->ns;
306 +            for (j = 0; j < hp->ns-1; j++, ep++, ep2++) {
307 +                ep[0] += .5*ep2[0] + .125*(ep2[1] + ep2[hp->ns]);
308 +                ep[1] += .125*ep2[0];
309 +                ep[hp->ns] += .125*ep2[0];
310 +            }
311 +        }
312 +        return(earr);
313 + }
314 +
315 +
316 + /* Perform super-sampling on hemisphere (introduces bias) */
317 + static void
318 + ambsupersamp(AMBHEMI *hp, int cnt)
319 + {
320 +        float   *earr = getambdiffs(hp);
321 +        double  e2rem = 0;
322 +        float   *ep;
323 +        int     i, j, n, nss;
324 +
325 +        if (earr == NULL)               /* just skip calc. if no memory */
326 +                return;
327 +                                        /* accumulate estimated variances */
328 +        for (ep = earr + hp->ns*hp->ns; ep > earr; )
329 +                e2rem += *--ep;
330 +        ep = earr;                      /* perform super-sampling */
331 +        for (i = 0; i < hp->ns; i++)
332 +            for (j = 0; j < hp->ns; j++) {
333 +                if (e2rem <= FTINY)
334 +                        goto done;      /* nothing left to do */
335 +                nss = *ep/e2rem*cnt + frandom();
336 +                for (n = 1; n <= nss && ambsample(hp,i,j,n); n++)
337 +                        if (!--cnt) goto done;
338 +                e2rem -= *ep++;         /* update remainder */
339 +        }
340 + done:
341 +        free(earr);
342 + }
343 +
344 +
345 + static AMBHEMI *
346 + samp_hemi(                              /* sample indirect hemisphere */
347 +        SCOLOR  rcol,
348 +        RAY     *r,
349 +        double  wt
350 + )
351 + {
352 +        int     backside = (wt < 0);
353 +        AMBHEMI *hp;
354 +        double  d;
355 +        int     n, i, j;
356 +                                        /* insignificance check */
357 +        d = sintens(rcol);
358 +        if (d <= FTINY)
359 +                return(NULL);
360 +                                        /* set number of divisions */
361 +        if (backside) wt = -wt;
362 +        if (ambacc <= FTINY &&
363 +                        wt > (d *= 0.8*r->rweight/(ambdiv*minweight + 1e-20)))
364 +                wt = d;                 /* avoid ray termination */
365 +        n = sqrt(ambdiv * wt) + 0.5;
366 +        i = 1 + (MINADIV-1)*(ambacc > FTINY);
367 +        if (n < i)                      /* use minimum number of samples? */
368 +                n = i;
369 +                                        /* allocate sampling array */
370 +        hp = (AMBHEMI *)malloc(sizeof(AMBHEMI) + sizeof(AMBSAMP)*(n*n - 1));
371 +        if (hp == NULL)
372 +                error(SYSTEM, "out of memory in samp_hemi");
373 +
374 +        if (backside) {
375 +                hp->atyp = TAMBIENT;
376 +                hp->onrm[0] = -r->ron[0];
377 +                hp->onrm[1] = -r->ron[1];
378 +                hp->onrm[2] = -r->ron[2];
379 +        } else {
380 +                hp->atyp = RAMBIENT;
381 +                VCOPY(hp->onrm, r->ron);
382 +        }
383 +        hp->rp = r;
384 +        hp->ns = n;
385 +        scolorblack(hp->acol);
386 +        memset(hp->sa, 0, sizeof(AMBSAMP)*n*n);
387 +        hp->sampOK = 0;
388 +                                        /* assign coefficient */
389 +        copyscolor(hp->acoef, rcol);
390 +        d = 1.0/(n*n);
391 +        scalescolor(hp->acoef, d);
392 +                                        /* make tangent plane axes */
393 +        if (!getperpendicular(hp->ux, hp->onrm, 1))
394 +                error(CONSISTENCY, "bad ray direction in samp_hemi");
395 +        VCROSS(hp->uy, hp->onrm, hp->ux);
396 +                                        /* sample divisions */
397 +        for (i = hp->ns; i--; )
398 +            for (j = hp->ns; j--; )
399 +                hp->sampOK += ambsample(hp, i, j, 0);
400 +        copyscolor(rcol, hp->acol);
401 +        if (!hp->sampOK) {              /* utter failure? */
402 +                free(hp);
403 +                return(NULL);
404 +        }
405 +        if (hp->sampOK < hp->ns*hp->ns) {
406 +                hp->sampOK *= -1;       /* soft failure */
407 +                return(hp);
408 +        }
409 +        if (hp->sampOK <= MINADIV*MINADIV)
410 +                return(hp);             /* don't bother super-sampling */
411 +        n = ambssamp*wt + 0.5;
412 +        if (n >= 4*hp->ns) {            /* perform super-sampling? */
413 +                ambsupersamp(hp, n);
414 +                copyscolor(rcol, hp->acol);
415 +        }
416 +        return(hp);                     /* all is well */
417 + }
418 +
419 +
420 + /* Return brightness of farthest ambient sample */
421 + static double
422 + back_ambval(AMBHEMI *hp, const int n1, const int n2, const int n3)
423 + {
424 +        if (hp->sa[n1].d <= hp->sa[n2].d) {
425 +                if (hp->sa[n1].d <= hp->sa[n3].d)
426 +                        return(hp->sa[n1].v[0]);
427 +                return(hp->sa[n3].v[0]);
428 +        }
429 +        if (hp->sa[n2].d <= hp->sa[n3].d)
430 +                return(hp->sa[n2].v[0]);
431 +        return(hp->sa[n3].v[0]);
432 + }
433 +
434 +
435   /* Compute vectors and coefficients for Hessian/gradient calcs */
436   static void
437 < comp_fftri(FFTRI *ftp, float ap0[3], float ap1[3], FVECT rop)
437 > comp_fftri(FFTRI *ftp, AMBHEMI *hp, const int n0, const int n1)
438   {
439 <        FVECT   v1;
440 <        double  dot_e, dot_er, dot_r, dot_r1;
439 >        double  rdot_cp, dot_e, dot_er, rdot_r, rdot_r1, J2;
440 >        int     ii;
441  
442 <        VSUB(ftp->r_i, ap0, rop);
443 <        VSUB(ftp->r_i1, ap1, rop);
444 <        VSUB(ftp->e_i, ap1, ap0);
445 <        VCROSS(v1, ftp->e_i, ftp->r_i);
446 <        ftp->nf = 1.0/DOT(v1,v1);
147 <        VCROSS(v1, ftp->r_i, ftp->r_i1);
148 <        ftp->I1 = sqrt(DOT(v1,v1)*ftp->nf);
442 >        VSUB(ftp->r_i, hp->sa[n0].p, hp->rp->rop);
443 >        VSUB(ftp->r_i1, hp->sa[n1].p, hp->rp->rop);
444 >        VSUB(ftp->e_i, hp->sa[n1].p, hp->sa[n0].p);
445 >        VCROSS(ftp->rcp, ftp->r_i, ftp->r_i1);
446 >        rdot_cp = 1.0/DOT(ftp->rcp,ftp->rcp);
447          dot_e = DOT(ftp->e_i,ftp->e_i);
448          dot_er = DOT(ftp->e_i, ftp->r_i);
449 <        dot_r = DOT(ftp->r_i,ftp->r_i);
450 <        dot_r1 = DOT(ftp->r_i1,ftp->r_i1);
451 <        ftp->I2 = ( DOT(ftp->e_i, ftp->r_i1)/dot_r1 - dot_er/dot_r +
452 <                        dot_e*ftp->I1 )*0.5*ftp->nf;
453 <        ftp->J2 =  0.25*ftp->nf*( 1.0/dot_r - 1.0/dot_r1 ) -
454 <                        dot_er/dot_e*ftp->I2;
449 >        rdot_r = 1.0/DOT(ftp->r_i,ftp->r_i);
450 >        rdot_r1 = 1.0/DOT(ftp->r_i1,ftp->r_i1);
451 >        ftp->I1 = acos( DOT(ftp->r_i, ftp->r_i1) * sqrt(rdot_r*rdot_r1) ) *
452 >                        sqrt( rdot_cp );
453 >        ftp->I2 = ( DOT(ftp->e_i, ftp->r_i1)*rdot_r1 - dot_er*rdot_r +
454 >                        dot_e*ftp->I1 )*0.5*rdot_cp;
455 >        J2 =  ( 0.5*(rdot_r - rdot_r1) - dot_er*ftp->I2 ) / dot_e;
456 >        for (ii = 3; ii--; )
457 >                ftp->rI2_eJ2[ii] = ftp->I2*ftp->r_i[ii] + J2*ftp->e_i[ii];
458   }
459  
460  
461 < /* Compose matrix from two vectors */
461 > /* Compose 3x3 matrix from two vectors */
462   static void
463   compose_matrix(FVECT mat[3], FVECT va, FVECT vb)
464   {
# Line 174 | Line 475 | compose_matrix(FVECT mat[3], FVECT va, FVECT vb)
475   static void
476   comp_hessian(FVECT hess[3], FFTRI *ftp, FVECT nrm)
477   {
478 <        FVECT   v1, v2;
478 >        FVECT   ncp;
479          FVECT   m1[3], m2[3], m3[3], m4[3];
480          double  d1, d2, d3, d4;
481          double  I3, J3, K3;
# Line 184 | Line 485 | comp_hessian(FVECT hess[3], FFTRI *ftp, FVECT nrm)
485          d2 = 1.0/DOT(ftp->r_i1,ftp->r_i1);
486          d3 = 1.0/DOT(ftp->e_i,ftp->e_i);
487          d4 = DOT(ftp->e_i, ftp->r_i);
488 <        I3 = 0.25*ftp->nf*( DOT(ftp->e_i, ftp->r_i1)*d2*d2 - d4*d1*d1 +
489 <                                3.0*ftp->I2*d3 );
488 >        I3 = ( DOT(ftp->e_i, ftp->r_i1)*d2*d2 - d4*d1*d1 + 3.0/d3*ftp->I2 )
489 >                        / ( 4.0*DOT(ftp->rcp,ftp->rcp) );
490          J3 = 0.25*d3*(d1*d1 - d2*d2) - d4*d3*I3;
491          K3 = d3*(ftp->I2 - I3/d1 - 2.0*d4*J3);
492                                          /* intermediate matrices */
493 <        VCROSS(v1, nrm, ftp->e_i);
494 <        for (j = 3; j--; )
194 <                v2[i] = ftp->I2*ftp->r_i[j] + ftp->J2*ftp->e_i[j];
195 <        compose_matrix(m1, v1, v2);
493 >        VCROSS(ncp, nrm, ftp->e_i);
494 >        compose_matrix(m1, ncp, ftp->rI2_eJ2);
495          compose_matrix(m2, ftp->r_i, ftp->r_i);
496          compose_matrix(m3, ftp->e_i, ftp->e_i);
497          compose_matrix(m4, ftp->r_i, ftp->e_i);
498 <        VCROSS(v1, ftp->r_i, ftp->e_i);
200 <        d1 = DOT(nrm, v1);
498 >        d1 = DOT(nrm, ftp->rcp);
499          d2 = -d1*ftp->I2;
500          d1 *= 2.0;
501          for (i = 3; i--; )              /* final matrix sum */
# Line 227 | Line 525 | rev_hessian(FVECT hess[3])
525   /* Add to radiometric Hessian from the given triangle */
526   static void
527   add2hessian(FVECT hess[3], FVECT ehess1[3],
528 <                FVECT ehess2[3], FVECT ehess3[3], COLORV v)
528 >                FVECT ehess2[3], FVECT ehess3[3], double v)
529   {
530          int     i, j;
531  
# Line 241 | Line 539 | add2hessian(FVECT hess[3], FVECT ehess1[3],
539   static void
540   comp_gradient(FVECT grad, FFTRI *ftp, FVECT nrm)
541   {
542 <        FVECT   vcp;
542 >        FVECT   ncp;
543          double  f1;
544          int     i;
545  
546 <        VCROSS(vcp, ftp->r_i, ftp->r_i1);
547 <        f1 = 2.0*DOT(nrm, vcp);
250 <        VCROSS(vcp, nrm, ftp->e_i);
546 >        f1 = 2.0*DOT(nrm, ftp->rcp);
547 >        VCROSS(ncp, nrm, ftp->e_i);
548          for (i = 3; i--; )
549 <                grad[i] = (0.5/PI)*( ftp->I1*vcp[i] +
253 <                            f1*(ftp->I2*ftp->r_i[i] + ftp->J2*ftp->e_i[i]) );
549 >                grad[i] = (0.5/PI)*( ftp->I1*ncp[i] + f1*ftp->rI2_eJ2[i] );
550   }
551  
552  
# Line 266 | Line 562 | rev_gradient(FVECT grad)
562  
563   /* Add to displacement gradient from the given triangle */
564   static void
565 < add2gradient(FVECT grad, FVECT egrad1, FVECT egrad2, FVECT egrad3, COLORV v)
565 > add2gradient(FVECT grad, FVECT egrad1, FVECT egrad2, FVECT egrad3, double v)
566   {
567          int     i;
568  
# Line 275 | Line 571 | add2gradient(FVECT grad, FVECT egrad1, FVECT egrad2, F
571   }
572  
573  
278 – /* Return brightness of furthest ambient sample */
279 – static COLORV
280 – back_ambval(struct s_ambsamp *ap1, struct s_ambsamp *ap2,
281 –                struct s_ambsamp *ap3, FVECT orig)
282 – {
283 –        COLORV  vback;
284 –        FVECT   vec;
285 –        double  d2, d2best;
286 –
287 –        VSUB(vec, ap1->p, orig);
288 –        d2best = DOT(vec,vec);
289 –        vback = ap1->v[CIEY];
290 –        VSUB(vec, ap2->p, orig);
291 –        d2 = DOT(vec,vec);
292 –        if (d2 > d2best) {
293 –                d2best = d2;
294 –                vback = ap2->v[CIEY];
295 –        }
296 –        VSUB(vec, ap3->p, orig);
297 –        d2 = DOT(vec,vec);
298 –        if (d2 > d2best)
299 –                return(ap3->v[CIEY]);
300 –        return(vback);
301 – }
302 –
303 –
574   /* Compute anisotropic radii and eigenvector directions */
575 < static int
575 > static void
576   eigenvectors(FVECT uv[2], float ra[2], FVECT hessian[3])
577   {
578          double  hess2[2][2];
# Line 318 | Line 588 | eigenvectors(FVECT uv[2], float ra[2], FVECT hessian[3
588          hess2[0][1] = DOT(uv[0], b);
589          hess2[1][0] = DOT(uv[1], a);
590          hess2[1][1] = DOT(uv[1], b);
591 <                                        /* compute eigenvalues */
592 <        if (quadratic(evalue, 1.0, -hess2[0][0]-hess2[1][1],
593 <                        hess2[0][0]*hess2[1][1]-hess2[0][1]*hess2[1][0]) != 2 ||
594 <                        (evalue[0] = fabs(evalue[0])) <= FTINY*FTINY*FTINY ||
595 <                        (evalue[1] = fabs(evalue[1])) <= FTINY*FTINY*FTINY)
596 <                error(INTERNAL, "bad eigenvalue calculation");
597 <
591 >                                        /* compute eigenvalue(s) */
592 >        i = quadratic(evalue, 1.0, -hess2[0][0]-hess2[1][1],
593 >                        hess2[0][0]*hess2[1][1]-hess2[0][1]*hess2[1][0]);
594 >        if (i == 1)                     /* double-root (circle) */
595 >                evalue[1] = evalue[0];
596 >        if (!i || ((evalue[0] = fabs(evalue[0])) <= FTINY*FTINY) |
597 >                        ((evalue[1] = fabs(evalue[1])) <= FTINY*FTINY) ) {
598 >                ra[0] = ra[1] = maxarad;
599 >                return;
600 >        }
601          if (evalue[0] > evalue[1]) {
602 <                ra[0] = 1.0/sqrt(sqrt(evalue[0]));
603 <                ra[1] = 1.0/sqrt(sqrt(evalue[1]));
602 >                ra[0] = sqrt(sqrt(4.0/evalue[0]));
603 >                ra[1] = sqrt(sqrt(4.0/evalue[1]));
604                  slope1 = evalue[1];
605          } else {
606 <                ra[0] = 1.0/sqrt(sqrt(evalue[1]));
607 <                ra[1] = 1.0/sqrt(sqrt(evalue[0]));
606 >                ra[0] = sqrt(sqrt(4.0/evalue[1]));
607 >                ra[1] = sqrt(sqrt(4.0/evalue[0]));
608                  slope1 = evalue[0];
609          }
610                                          /* compute unit eigenvectors */
# Line 352 | Line 625 | static void
625   ambHessian(                             /* anisotropic radii & pos. gradient */
626          AMBHEMI *hp,
627          FVECT   uv[2],                  /* returned */
628 <        float   ra[2],                  /* returned */
629 <        float   pg[2]                   /* returned */
628 >        float   ra[2],                  /* returned (optional) */
629 >        float   pg[2]                   /* returned (optional) */
630   )
631   {
632          static char     memerrmsg[] = "out of memory in ambHessian()";
# Line 368 | Line 641 | ambHessian(                            /* anisotropic radii & pos. gradient */
641          VCOPY(uv[1], hp->uy);
642                          /* clock-wise vertex traversal from sample POV */
643          if (ra != NULL) {               /* initialize Hessian row buffer */
644 <                hessrow = (FVECT (*)[3])malloc(sizeof(FVECT)*3*hp->ns);
644 >                hessrow = (FVECT (*)[3])malloc(sizeof(FVECT)*3*(hp->ns-1));
645                  if (hessrow == NULL)
646                          error(SYSTEM, memerrmsg);
647                  memset(hessian, 0, sizeof(hessian));
648          } else if (pg == NULL)          /* bogus call? */
649                  return;
650          if (pg != NULL) {               /* initialize form factor row buffer */
651 <                gradrow = (FVECT *)malloc(sizeof(FVECT)*hp->ns);
651 >                gradrow = (FVECT *)malloc(sizeof(FVECT)*(hp->ns-1));
652                  if (gradrow == NULL)
653                          error(SYSTEM, memerrmsg);
654                  memset(gradient, 0, sizeof(gradient));
655          }
656                                          /* compute first row of edges */
657          for (j = 0; j < hp->ns-1; j++) {
658 <                comp_fftri(&fftr, ambsamp(hp,0,j).p,
386 <                                ambsamp(hp,0,j+1).p, hp->rp->rop);
658 >                comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,0,j), AI(hp,0,j+1));
659                  if (hessrow != NULL)
660 <                        comp_hessian(hessrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
660 >                        comp_hessian(hessrow[j], &fftr, hp->onrm);
661                  if (gradrow != NULL)
662 <                        comp_gradient(gradrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
662 >                        comp_gradient(gradrow[j], &fftr, hp->onrm);
663          }
664                                          /* sum each row of triangles */
665          for (i = 0; i < hp->ns-1; i++) {
666              FVECT       hesscol[3];     /* compute first vertical edge */
667              FVECT       gradcol;
668 <            comp_fftri(&fftr, ambsamp(hp,i,0).p,
397 <                        ambsamp(hp,i+1,0).p, hp->rp->rop);
668 >            comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,i,0), AI(hp,i+1,0));
669              if (hessrow != NULL)
670 <                comp_hessian(hesscol, &fftr, hp->rp->ron);
670 >                comp_hessian(hesscol, &fftr, hp->onrm);
671              if (gradrow != NULL)
672 <                comp_gradient(gradcol, &fftr, hp->rp->ron);
672 >                comp_gradient(gradcol, &fftr, hp->onrm);
673              for (j = 0; j < hp->ns-1; j++) {
674                  FVECT   hessdia[3];     /* compute triangle contributions */
675                  FVECT   graddia;
676 <                COLORV  backg;
677 <                backg = back_ambval(&ambsamp(hp,i,j), &ambsamp(hp,i,j+1),
678 <                                        &ambsamp(hp,i+1,j), hp->rp->rop);
676 >                double  backg;
677 >                backg = back_ambval(hp, AI(hp,i,j),
678 >                                        AI(hp,i,j+1), AI(hp,i+1,j));
679                                          /* diagonal (inner) edge */
680 <                comp_fftri(&fftr, ambsamp(hp,i,j+1).p,
410 <                                ambsamp(hp,i+1,j).p, hp->rp->rop);
680 >                comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,i,j+1), AI(hp,i+1,j));
681                  if (hessrow != NULL) {
682 <                    comp_hessian(hessdia, &fftr, hp->rp->ron);
682 >                    comp_hessian(hessdia, &fftr, hp->onrm);
683                      rev_hessian(hesscol);
684                      add2hessian(hessian, hessrow[j], hessdia, hesscol, backg);
685                  }
686 <                if (gradient != NULL) {
687 <                    comp_gradient(graddia, &fftr, hp->rp->ron);
686 >                if (gradrow != NULL) {
687 >                    comp_gradient(graddia, &fftr, hp->onrm);
688                      rev_gradient(gradcol);
689                      add2gradient(gradient, gradrow[j], graddia, gradcol, backg);
690                  }
691                                          /* initialize edge in next row */
692 <                comp_fftri(&fftr, ambsamp(hp,i+1,j+1).p,
423 <                                ambsamp(hp,i+1,j).p, hp->rp->rop);
692 >                comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,i+1,j+1), AI(hp,i+1,j));
693                  if (hessrow != NULL)
694 <                    comp_hessian(hessrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
694 >                    comp_hessian(hessrow[j], &fftr, hp->onrm);
695                  if (gradrow != NULL)
696 <                    comp_gradient(gradrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
696 >                    comp_gradient(gradrow[j], &fftr, hp->onrm);
697                                          /* new column edge & paired triangle */
698 <                backg = back_ambval(&ambsamp(hp,i,j+1), &ambsamp(hp,i+1,j+1),
699 <                                        &ambsamp(hp,i+1,j), hp->rp->rop);
700 <                comp_fftri(&fftr, ambsamp(hp,i,j+1).p, ambsamp(hp,i+1,j+1).p,
432 <                                hp->rp->rop);
698 >                backg = back_ambval(hp, AI(hp,i+1,j+1),
699 >                                        AI(hp,i+1,j), AI(hp,i,j+1));
700 >                comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,i,j+1), AI(hp,i+1,j+1));
701                  if (hessrow != NULL) {
702 <                    comp_hessian(hesscol, &fftr, hp->rp->ron);
702 >                    comp_hessian(hesscol, &fftr, hp->onrm);
703                      rev_hessian(hessdia);
704                      add2hessian(hessian, hessrow[j], hessdia, hesscol, backg);
705                      if (i < hp->ns-2)
706                          rev_hessian(hessrow[j]);
707                  }
708                  if (gradrow != NULL) {
709 <                    comp_gradient(gradcol, &fftr, hp->rp->ron);
709 >                    comp_gradient(gradcol, &fftr, hp->onrm);
710                      rev_gradient(graddia);
711                      add2gradient(gradient, gradrow[j], graddia, gradcol, backg);
712                      if (i < hp->ns-2)
# Line 452 | Line 720 | ambHessian(                            /* anisotropic radii & pos. gradient */
720          
721          if (ra != NULL)                 /* extract eigenvectors & radii */
722                  eigenvectors(uv, ra, hessian);
723 <        if (pg != NULL) {               /* project position gradient */
723 >        if (pg != NULL) {               /* tangential position gradient */
724                  pg[0] = DOT(gradient, uv[0]);
725                  pg[1] = DOT(gradient, uv[1]);
726          }
# Line 463 | Line 731 | ambHessian(                            /* anisotropic radii & pos. gradient */
731   static void
732   ambdirgrad(AMBHEMI *hp, FVECT uv[2], float dg[2])
733   {
734 <        struct s_ambsamp        *ap;
735 <        int                     n;
734 >        AMBSAMP *ap;
735 >        double  dgsum[2];
736 >        int     n;
737 >        FVECT   vd;
738 >        double  gfact;
739  
740 <        dg[0] = dg[1] = 0;
740 >        dgsum[0] = dgsum[1] = 0.0;      /* sum values times -tan(theta) */
741          for (ap = hp->sa, n = hp->ns*hp->ns; n--; ap++) {
471 –                FVECT   vd;
472 –                double  gfact;
742                                          /* use vector for azimuth + 90deg */
743                  VSUB(vd, ap->p, hp->rp->rop);
744 <                                        /* brightness with tangent factor */
745 <                gfact = ap->v[CIEY] / DOT(hp->rp->ron, vd);
744 >                                        /* brightness over cosine factor */
745 >                gfact = ap->v[0] / DOT(hp->onrm, vd);
746                                          /* sine = proj_radius/vd_length */
747 <                dg[0] -= DOT(uv[1], vd) * gfact ;
748 <                dg[1] += DOT(uv[0], vd) * gfact;
747 >                dgsum[0] -= DOT(uv[1], vd) * gfact;
748 >                dgsum[1] += DOT(uv[0], vd) * gfact;
749          }
750 +        dg[0] = dgsum[0] / (hp->ns*hp->ns);
751 +        dg[1] = dgsum[1] / (hp->ns*hp->ns);
752   }
753  
754  
755 + /* Compute potential light leak direction flags for cache value */
756 + static uint32
757 + ambcorral(AMBHEMI *hp, FVECT uv[2], const double r0, const double r1)
758 + {
759 +        const double    max_d = 1.0/(minarad*ambacc + 0.001);
760 +        const double    ang_res = 0.5*PI/hp->ns;
761 +        const double    ang_step = ang_res/((int)(16/PI*ang_res) + 1.01);
762 +        double          avg_d = 0;
763 +        uint32          flgs = 0;
764 +        FVECT           vec;
765 +        double          u, v;
766 +        double          ang, a1;
767 +        int             i, j;
768 +                                        /* don't bother for a few samples */
769 +        if (hp->ns < 8)
770 +                return(0);
771 +                                        /* check distances overhead */
772 +        for (i = hp->ns*3/4; i-- > hp->ns>>2; )
773 +            for (j = hp->ns*3/4; j-- > hp->ns>>2; )
774 +                avg_d += ambsam(hp,i,j).d;
775 +        avg_d *= 4.0/(hp->ns*hp->ns);
776 +        if (avg_d*r0 >= 1.0)            /* ceiling too low for corral? */
777 +                return(0);
778 +        if (avg_d >= max_d)             /* insurance */
779 +                return(0);
780 +                                        /* else circle around perimeter */
781 +        for (i = 0; i < hp->ns; i++)
782 +            for (j = 0; j < hp->ns; j += !i|(i==hp->ns-1) ? 1 : hp->ns-1) {
783 +                AMBSAMP *ap = &ambsam(hp,i,j);
784 +                if ((ap->d <= FTINY) | (ap->d >= max_d))
785 +                        continue;       /* too far or too near */
786 +                VSUB(vec, ap->p, hp->rp->rop);
787 +                u = DOT(vec, uv[0]);
788 +                v = DOT(vec, uv[1]);
789 +                if ((r0*r0*u*u + r1*r1*v*v) * ap->d*ap->d <= u*u + v*v)
790 +                        continue;       /* occluder outside ellipse */
791 +                ang = atan2a(v, u);     /* else set direction flags */
792 +                for (a1 = ang-ang_res; a1 <= ang+ang_res; a1 += ang_step)
793 +                        flgs |= 1L<<(int)(16/PI*(a1 + 2.*PI*(a1 < 0)));
794 +            }
795 +        return(flgs);
796 + }
797 +
798 +
799   int
800   doambient(                              /* compute ambient component */
801 <        COLOR   rcol,                   /* input/output color */
801 >        SCOLOR  rcol,                   /* input/output color */
802          RAY     *r,
803 <        double  wt,
803 >        double  wt,                     /* negative for back side */
804          FVECT   uv[2],                  /* returned (optional) */
805          float   ra[2],                  /* returned (optional) */
806          float   pg[2],                  /* returned (optional) */
807 <        float   dg[2]                   /* returned (optional) */
807 >        float   dg[2],                  /* returned (optional) */
808 >        uint32  *crlp                   /* returned (optional) */
809   )
810   {
811 <        int                     cnt = 0;
812 <        FVECT                   my_uv[2];
813 <        AMBHEMI                 *hp;
814 <        double                  d, acol[3];
815 <        struct s_ambsamp        *ap;
816 <        int                     i, j;
501 <                                        /* initialize */
502 <        if ((hp = inithemi(rcol, r, wt)) == NULL)
503 <                return(0);
811 >        AMBHEMI *hp = samp_hemi(rcol, r, wt);
812 >        FVECT   my_uv[2];
813 >        double  d, K;
814 >        AMBSAMP *ap;
815 >        int     i;
816 >                                        /* clear return values */
817          if (uv != NULL)
818                  memset(uv, 0, sizeof(FVECT)*2);
819          if (ra != NULL)
# Line 509 | Line 822 | doambient(                             /* compute ambient component */
822                  pg[0] = pg[1] = 0.0;
823          if (dg != NULL)
824                  dg[0] = dg[1] = 0.0;
825 <                                        /* sample the hemisphere */
826 <        acol[0] = acol[1] = acol[2] = 0.0;
827 <        for (i = hp->ns; i--; )
828 <                for (j = hp->ns; j--; )
829 <                        if (ambsample(hp, i, j)) {
830 <                                ap = &ambsamp(hp,i,j);
831 <                                addcolor(acol, ap->v);
832 <                                ++cnt;
833 <                        }
521 <        if (!cnt) {
522 <                setcolor(rcol, 0.0, 0.0, 0.0);
523 <                free(hp);
524 <                return(0);              /* no valid samples */
825 >        if (crlp != NULL)
826 >                *crlp = 0;
827 >        if (hp == NULL)                 /* sampling falure? */
828 >                return(0);
829 >
830 >        if ((ra == NULL) & (pg == NULL) & (dg == NULL) ||
831 >                        (hp->sampOK < 0) | (hp->ns < MINADIV)) {
832 >                free(hp);               /* Hessian not requested/possible */
833 >                return(-1);             /* value-only return value */
834          }
835 <        d = 1.0 / cnt;                  /* final indirect irradiance/PI */
836 <        acol[0] *= d; acol[1] *= d; acol[2] *= d;
837 <        copycolor(rcol, acol);
838 <        if (cnt < hp->ns*hp->ns ||      /* incomplete sampling? */
839 <                        (ra == NULL) & (pg == NULL) & (dg == NULL)) {
840 <                free(hp);
841 <                return(-1);             /* no radius or gradient calc. */
835 >        if ((d = scolor_mean(rcol)) > FTINY) {
836 >                d = 0.99*(hp->ns*hp->ns)/d;     /* normalize avg. values */
837 >                K = 0.01;
838 >        } else {                        /* or fall back on geometric Hessian */
839 >                K = 1.0;
840 >                pg = NULL;
841 >                dg = NULL;
842 >                crlp = NULL;
843          }
844 <        d = 0.01 * bright(rcol);        /* add in 1% before Hessian comp. */
535 <        if (d < FTINY) d = FTINY;
536 <        ap = hp->sa;                    /* using Y channel from here on... */
844 >        ap = hp->sa;                    /* single channel from here on... */
845          for (i = hp->ns*hp->ns; i--; ap++)
846 <                colval(ap->v,CIEY) = bright(ap->v) + d;
846 >                ap->v[0] = scolor_mean(ap->v)*d + K;
847  
848          if (uv == NULL)                 /* make sure we have axis pointers */
849                  uv = my_uv;
850                                          /* compute radii & pos. gradient */
851          ambHessian(hp, uv, ra, pg);
852 +
853          if (dg != NULL)                 /* compute direction gradient */
854                  ambdirgrad(hp, uv, dg);
546 –        if (ra != NULL) {               /* adjust/clamp radii */
547 –                d = sqrt(sqrt((4.0/PI)*bright(rcol)/wt));
548 –                if ((ra[0] *= d) > maxarad)
549 –                        ra[0] = maxarad;
550 –                if ((ra[1] *= d) > 2.0*ra[0])
551 –                        ra[1] = 2.0*ra[0];
552 –        }
553 –        free(hp);                       /* clean up and return */
554 –        return(1);
555 – }
855  
856 <
857 < #else /* ! NEWAMB */
858 <
859 <
860 < void
861 < inithemi(                       /* initialize sampling hemisphere */
862 <        AMBHEMI  *hp,
863 <        COLOR ac,
565 <        RAY  *r,
566 <        double  wt
567 < )
568 < {
569 <        double  d;
570 <        int  i;
571 <                                        /* set number of divisions */
572 <        if (ambacc <= FTINY &&
573 <                        wt > (d = 0.8*intens(ac)*r->rweight/(ambdiv*minweight)))
574 <                wt = d;                 /* avoid ray termination */
575 <        hp->nt = sqrt(ambdiv * wt / PI) + 0.5;
576 <        i = ambacc > FTINY ? 3 : 1;     /* minimum number of samples */
577 <        if (hp->nt < i)
578 <                hp->nt = i;
579 <        hp->np = PI * hp->nt + 0.5;
580 <                                        /* set number of super-samples */
581 <        hp->ns = ambssamp * wt + 0.5;
582 <                                        /* assign coefficient */
583 <        copycolor(hp->acoef, ac);
584 <        d = 1.0/(hp->nt*hp->np);
585 <        scalecolor(hp->acoef, d);
586 <                                        /* make axes */
587 <        VCOPY(hp->uz, r->ron);
588 <        hp->uy[0] = hp->uy[1] = hp->uy[2] = 0.0;
589 <        for (i = 0; i < 3; i++)
590 <                if (hp->uz[i] < 0.6 && hp->uz[i] > -0.6)
591 <                        break;
592 <        if (i >= 3)
593 <                error(CONSISTENCY, "bad ray direction in inithemi");
594 <        hp->uy[i] = 1.0;
595 <        fcross(hp->ux, hp->uy, hp->uz);
596 <        normalize(hp->ux);
597 <        fcross(hp->uy, hp->uz, hp->ux);
598 < }
599 <
600 <
601 < int
602 < divsample(                              /* sample a division */
603 <        AMBSAMP  *dp,
604 <        AMBHEMI  *h,
605 <        RAY  *r
606 < )
607 < {
608 <        RAY  ar;
609 <        int  hlist[3];
610 <        double  spt[2];
611 <        double  xd, yd, zd;
612 <        double  b2;
613 <        double  phi;
614 <        int  i;
615 <                                        /* ambient coefficient for weight */
616 <        if (ambacc > FTINY)
617 <                setcolor(ar.rcoef, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
618 <        else
619 <                copycolor(ar.rcoef, h->acoef);
620 <        if (rayorigin(&ar, AMBIENT, r, ar.rcoef) < 0)
621 <                return(-1);
622 <        if (ambacc > FTINY) {
623 <                multcolor(ar.rcoef, h->acoef);
624 <                scalecolor(ar.rcoef, 1./AVGREFL);
625 <        }
626 <        hlist[0] = r->rno;
627 <        hlist[1] = dp->t;
628 <        hlist[2] = dp->p;
629 <        multisamp(spt, 2, urand(ilhash(hlist,3)+dp->n));
630 <        zd = sqrt((dp->t + spt[0])/h->nt);
631 <        phi = 2.0*PI * (dp->p + spt[1])/h->np;
632 <        xd = tcos(phi) * zd;
633 <        yd = tsin(phi) * zd;
634 <        zd = sqrt(1.0 - zd*zd);
635 <        for (i = 0; i < 3; i++)
636 <                ar.rdir[i] =    xd*h->ux[i] +
637 <                                yd*h->uy[i] +
638 <                                zd*h->uz[i];
639 <        checknorm(ar.rdir);
640 <        dimlist[ndims++] = dp->t*h->np + dp->p + 90171;
641 <        rayvalue(&ar);
642 <        ndims--;
643 <        multcolor(ar.rcol, ar.rcoef);   /* apply coefficient */
644 <        addcolor(dp->v, ar.rcol);
645 <                                        /* use rt to improve gradient calc */
646 <        if (ar.rt > FTINY && ar.rt < FHUGE)
647 <                dp->r += 1.0/ar.rt;
648 <                                        /* (re)initialize error */
649 <        if (dp->n++) {
650 <                b2 = bright(dp->v)/dp->n - bright(ar.rcol);
651 <                b2 = b2*b2 + dp->k*((dp->n-1)*(dp->n-1));
652 <                dp->k = b2/(dp->n*dp->n);
653 <        } else
654 <                dp->k = 0.0;
655 <        return(0);
656 < }
657 <
658 <
659 < static int
660 < ambcmp(                                 /* decreasing order */
661 <        const void *p1,
662 <        const void *p2
663 < )
664 < {
665 <        const AMBSAMP   *d1 = (const AMBSAMP *)p1;
666 <        const AMBSAMP   *d2 = (const AMBSAMP *)p2;
667 <
668 <        if (d1->k < d2->k)
669 <                return(1);
670 <        if (d1->k > d2->k)
671 <                return(-1);
672 <        return(0);
673 < }
674 <
675 <
676 < static int
677 < ambnorm(                                /* standard order */
678 <        const void *p1,
679 <        const void *p2
680 < )
681 < {
682 <        const AMBSAMP   *d1 = (const AMBSAMP *)p1;
683 <        const AMBSAMP   *d2 = (const AMBSAMP *)p2;
684 <        int     c;
685 <
686 <        if ( (c = d1->t - d2->t) )
687 <                return(c);
688 <        return(d1->p - d2->p);
689 < }
690 <
691 <
692 < double
693 < doambient(                              /* compute ambient component */
694 <        COLOR  rcol,
695 <        RAY  *r,
696 <        double  wt,
697 <        FVECT  pg,
698 <        FVECT  dg
699 < )
700 < {
701 <        double  b, d=0;
702 <        AMBHEMI  hemi;
703 <        AMBSAMP  *div;
704 <        AMBSAMP  dnew;
705 <        double  acol[3];
706 <        AMBSAMP  *dp;
707 <        double  arad;
708 <        int  divcnt;
709 <        int  i, j;
710 <                                        /* initialize hemisphere */
711 <        inithemi(&hemi, rcol, r, wt);
712 <        divcnt = hemi.nt * hemi.np;
713 <                                        /* initialize */
714 <        if (pg != NULL)
715 <                pg[0] = pg[1] = pg[2] = 0.0;
716 <        if (dg != NULL)
717 <                dg[0] = dg[1] = dg[2] = 0.0;
718 <        setcolor(rcol, 0.0, 0.0, 0.0);
719 <        if (divcnt == 0)
720 <                return(0.0);
721 <                                        /* allocate super-samples */
722 <        if (hemi.ns > 0 || pg != NULL || dg != NULL) {
723 <                div = (AMBSAMP *)malloc(divcnt*sizeof(AMBSAMP));
724 <                if (div == NULL)
725 <                        error(SYSTEM, "out of memory in doambient");
726 <        } else
727 <                div = NULL;
728 <                                        /* sample the divisions */
729 <        arad = 0.0;
730 <        acol[0] = acol[1] = acol[2] = 0.0;
731 <        if ((dp = div) == NULL)
732 <                dp = &dnew;
733 <        divcnt = 0;
734 <        for (i = 0; i < hemi.nt; i++)
735 <                for (j = 0; j < hemi.np; j++) {
736 <                        dp->t = i; dp->p = j;
737 <                        setcolor(dp->v, 0.0, 0.0, 0.0);
738 <                        dp->r = 0.0;
739 <                        dp->n = 0;
740 <                        if (divsample(dp, &hemi, r) < 0) {
741 <                                if (div != NULL)
742 <                                        dp++;
743 <                                continue;
744 <                        }
745 <                        arad += dp->r;
746 <                        divcnt++;
747 <                        if (div != NULL)
748 <                                dp++;
749 <                        else
750 <                                addcolor(acol, dp->v);
856 >        if (ra != NULL) {               /* scale/clamp radii */
857 >                if (pg != NULL) {
858 >                        if (ra[0]*(d = fabs(pg[0])) > 1.0)
859 >                                ra[0] = 1.0/d;
860 >                        if (ra[1]*(d = fabs(pg[1])) > 1.0)
861 >                                ra[1] = 1.0/d;
862 >                        if (ra[0] > ra[1])
863 >                                ra[0] = ra[1];
864                  }
865 <        if (!divcnt) {
866 <                if (div != NULL)
867 <                        free((void *)div);
868 <                return(0.0);            /* no samples taken */
756 <        }
757 <        if (divcnt < hemi.nt*hemi.np) {
758 <                pg = dg = NULL;         /* incomplete sampling */
759 <                hemi.ns = 0;
760 <        } else if (arad > FTINY && divcnt/arad < minarad) {
761 <                hemi.ns = 0;            /* close enough */
762 <        } else if (hemi.ns > 0) {       /* else perform super-sampling? */
763 <                comperrs(div, &hemi);                   /* compute errors */
764 <                qsort(div, divcnt, sizeof(AMBSAMP), ambcmp);    /* sort divs */
765 <                                                /* super-sample */
766 <                for (i = hemi.ns; i > 0; i--) {
767 <                        dnew = *div;
768 <                        if (divsample(&dnew, &hemi, r) < 0) {
769 <                                dp++;
770 <                                continue;
771 <                        }
772 <                        dp = div;               /* reinsert */
773 <                        j = divcnt < i ? divcnt : i;
774 <                        while (--j > 0 && dnew.k < dp[1].k) {
775 <                                *dp = *(dp+1);
776 <                                dp++;
777 <                        }
778 <                        *dp = dnew;
865 >                if (ra[0] < minarad) {
866 >                        ra[0] = minarad;
867 >                        if (ra[1] < minarad)
868 >                                ra[1] = minarad;
869                  }
870 <                if (pg != NULL || dg != NULL)   /* restore order */
871 <                        qsort(div, divcnt, sizeof(AMBSAMP), ambnorm);
872 <        }
873 <                                        /* compute returned values */
874 <        if (div != NULL) {
875 <                arad = 0.0;             /* note: divcnt may be < nt*np */
876 <                for (i = hemi.nt*hemi.np, dp = div; i-- > 0; dp++) {
787 <                        arad += dp->r;
788 <                        if (dp->n > 1) {
789 <                                b = 1.0/dp->n;
790 <                                scalecolor(dp->v, b);
791 <                                dp->r *= b;
792 <                                dp->n = 1;
793 <                        }
794 <                        addcolor(acol, dp->v);
870 >                ra[0] *= d = 1.0/sqrt(fabs(wt));
871 >                if ((ra[1] *= d) > 2.0*ra[0])
872 >                        ra[1] = 2.0*ra[0];
873 >                if (ra[1] > maxarad) {
874 >                        ra[1] = maxarad;
875 >                        if (ra[0] > maxarad)
876 >                                ra[0] = maxarad;
877                  }
878 <                b = bright(acol);
879 <                if (b > FTINY) {
880 <                        b = 1.0/b;      /* compute & normalize gradient(s) */
881 <                        if (pg != NULL) {
882 <                                posgradient(pg, div, &hemi);
883 <                                for (i = 0; i < 3; i++)
884 <                                        pg[i] *= b;
878 >                                        /* flag encroached directions */
879 >                if (crlp != NULL)       /* XXX doesn't update with changes to ambacc */
880 >                        *crlp = ambcorral(hp, uv, ra[0]*ambacc, ra[1]*ambacc);
881 >                if (pg != NULL) {       /* cap gradient if necessary */
882 >                        d = pg[0]*pg[0]*ra[0]*ra[0] + pg[1]*pg[1]*ra[1]*ra[1];
883 >                        if (d > 1.0) {
884 >                                d = 1.0/sqrt(d);
885 >                                pg[0] *= d;
886 >                                pg[1] *= d;
887                          }
804 –                        if (dg != NULL) {
805 –                                dirgradient(dg, div, &hemi);
806 –                                for (i = 0; i < 3; i++)
807 –                                        dg[i] *= b;
808 –                        }
888                  }
810 –                free((void *)div);
889          }
890 <        copycolor(rcol, acol);
891 <        if (arad <= FTINY)
814 <                arad = maxarad;
815 <        else
816 <                arad = (divcnt+hemi.ns)/arad;
817 <        if (pg != NULL) {               /* reduce radius if gradient large */
818 <                d = DOT(pg,pg);
819 <                if (d*arad*arad > 1.0)
820 <                        arad = 1.0/sqrt(d);
821 <        }
822 <        if (arad < minarad) {
823 <                arad = minarad;
824 <                if (pg != NULL && d*arad*arad > 1.0) {  /* cap gradient */
825 <                        d = 1.0/arad/sqrt(d);
826 <                        for (i = 0; i < 3; i++)
827 <                                pg[i] *= d;
828 <                }
829 <        }
830 <        if ((arad /= sqrt(wt)) > maxarad)
831 <                arad = maxarad;
832 <        return(arad);
890 >        free(hp);                       /* clean up and return */
891 >        return(1);
892   }
834 –
835 –
836 – void
837 – comperrs(                       /* compute initial error estimates */
838 –        AMBSAMP  *da,   /* assumes standard ordering */
839 –        AMBHEMI  *hp
840 – )
841 – {
842 –        double  b, b2;
843 –        int  i, j;
844 –        AMBSAMP  *dp;
845 –                                /* sum differences from neighbors */
846 –        dp = da;
847 –        for (i = 0; i < hp->nt; i++)
848 –                for (j = 0; j < hp->np; j++) {
849 – #ifdef  DEBUG
850 –                        if (dp->t != i || dp->p != j)
851 –                                error(CONSISTENCY,
852 –                                        "division order in comperrs");
853 – #endif
854 –                        b = bright(dp[0].v);
855 –                        if (i > 0) {            /* from above */
856 –                                b2 = bright(dp[-hp->np].v) - b;
857 –                                b2 *= b2 * 0.25;
858 –                                dp[0].k += b2;
859 –                                dp[-hp->np].k += b2;
860 –                        }
861 –                        if (j > 0) {            /* from behind */
862 –                                b2 = bright(dp[-1].v) - b;
863 –                                b2 *= b2 * 0.25;
864 –                                dp[0].k += b2;
865 –                                dp[-1].k += b2;
866 –                        } else {                /* around */
867 –                                b2 = bright(dp[hp->np-1].v) - b;
868 –                                b2 *= b2 * 0.25;
869 –                                dp[0].k += b2;
870 –                                dp[hp->np-1].k += b2;
871 –                        }
872 –                        dp++;
873 –                }
874 –                                /* divide by number of neighbors */
875 –        dp = da;
876 –        for (j = 0; j < hp->np; j++)            /* top row */
877 –                (dp++)->k *= 1.0/3.0;
878 –        if (hp->nt < 2)
879 –                return;
880 –        for (i = 1; i < hp->nt-1; i++)          /* central region */
881 –                for (j = 0; j < hp->np; j++)
882 –                        (dp++)->k *= 0.25;
883 –        for (j = 0; j < hp->np; j++)            /* bottom row */
884 –                (dp++)->k *= 1.0/3.0;
885 – }
886 –
887 –
888 – void
889 – posgradient(                                    /* compute position gradient */
890 –        FVECT  gv,
891 –        AMBSAMP  *da,                   /* assumes standard ordering */
892 –        AMBHEMI  *hp
893 – )
894 – {
895 –        int  i, j;
896 –        double  nextsine, lastsine, b, d;
897 –        double  mag0, mag1;
898 –        double  phi, cosp, sinp, xd, yd;
899 –        AMBSAMP  *dp;
900 –
901 –        xd = yd = 0.0;
902 –        for (j = 0; j < hp->np; j++) {
903 –                dp = da + j;
904 –                mag0 = mag1 = 0.0;
905 –                lastsine = 0.0;
906 –                for (i = 0; i < hp->nt; i++) {
907 – #ifdef  DEBUG
908 –                        if (dp->t != i || dp->p != j)
909 –                                error(CONSISTENCY,
910 –                                        "division order in posgradient");
911 – #endif
912 –                        b = bright(dp->v);
913 –                        if (i > 0) {
914 –                                d = dp[-hp->np].r;
915 –                                if (dp[0].r > d) d = dp[0].r;
916 –                                                        /* sin(t)*cos(t)^2 */
917 –                                d *= lastsine * (1.0 - (double)i/hp->nt);
918 –                                mag0 += d*(b - bright(dp[-hp->np].v));
919 –                        }
920 –                        nextsine = sqrt((double)(i+1)/hp->nt);
921 –                        if (j > 0) {
922 –                                d = dp[-1].r;
923 –                                if (dp[0].r > d) d = dp[0].r;
924 –                                mag1 += d * (nextsine - lastsine) *
925 –                                                (b - bright(dp[-1].v));
926 –                        } else {
927 –                                d = dp[hp->np-1].r;
928 –                                if (dp[0].r > d) d = dp[0].r;
929 –                                mag1 += d * (nextsine - lastsine) *
930 –                                                (b - bright(dp[hp->np-1].v));
931 –                        }
932 –                        dp += hp->np;
933 –                        lastsine = nextsine;
934 –                }
935 –                mag0 *= 2.0*PI / hp->np;
936 –                phi = 2.0*PI * (double)j/hp->np;
937 –                cosp = tcos(phi); sinp = tsin(phi);
938 –                xd += mag0*cosp - mag1*sinp;
939 –                yd += mag0*sinp + mag1*cosp;
940 –        }
941 –        for (i = 0; i < 3; i++)
942 –                gv[i] = (xd*hp->ux[i] + yd*hp->uy[i])*(hp->nt*hp->np)/PI;
943 – }
944 –
945 –
946 – void
947 – dirgradient(                                    /* compute direction gradient */
948 –        FVECT  gv,
949 –        AMBSAMP  *da,                   /* assumes standard ordering */
950 –        AMBHEMI  *hp
951 – )
952 – {
953 –        int  i, j;
954 –        double  mag;
955 –        double  phi, xd, yd;
956 –        AMBSAMP  *dp;
957 –
958 –        xd = yd = 0.0;
959 –        for (j = 0; j < hp->np; j++) {
960 –                dp = da + j;
961 –                mag = 0.0;
962 –                for (i = 0; i < hp->nt; i++) {
963 – #ifdef  DEBUG
964 –                        if (dp->t != i || dp->p != j)
965 –                                error(CONSISTENCY,
966 –                                        "division order in dirgradient");
967 – #endif
968 –                                                        /* tan(t) */
969 –                        mag += bright(dp->v)/sqrt(hp->nt/(i+.5) - 1.0);
970 –                        dp += hp->np;
971 –                }
972 –                phi = 2.0*PI * (j+.5)/hp->np + PI/2.0;
973 –                xd += mag * tcos(phi);
974 –                yd += mag * tsin(phi);
975 –        }
976 –        for (i = 0; i < 3; i++)
977 –                gv[i] = xd*hp->ux[i] + yd*hp->uy[i];
978 – }
979 –
980 – #endif  /* ! NEWAMB */

Diff Legend

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