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 1.8 by greg, Thu Jun 13 13:58:24 1991 UTC vs.
Revision 2.23 by greg, Tue Feb 5 05:40:06 2013 UTC

# Line 1 | Line 1
1 – /* Copyright (c) 1991 Regents of the University of California */
2 –
1   #ifndef lint
2 < static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
2 > static const char       RCSid[] = "$Id$";
3   #endif
6 –
4   /*
5   * Routines to compute "ambient" values using Monte Carlo
6 + *
7 + *  Declarations of external symbols in ambient.h
8   */
9  
10 + #include "copyright.h"
11 +
12   #include  "ray.h"
13  
14   #include  "ambient.h"
15  
16   #include  "random.h"
17  
17 – typedef struct {
18 –        short  t, p;            /* theta, phi indices */
19 –        COLOR  v;               /* value sum */
20 –        float  r;               /* 1/distance sum */
21 –        float  k;               /* variance for this division */
22 –        int  n;                 /* number of subsamples */
23 – }  AMBSAMP;             /* ambient sample division */
18  
19 < typedef struct {
20 <        FVECT  ux, uy, uz;      /* x, y and z axis directions */
21 <        short  nt, np;          /* number of theta and phi directions */
22 < }  AMBHEMI;             /* ambient sample hemisphere */
23 <
24 < extern double  sin(), cos(), sqrt();
25 <
32 <
33 < static int
34 < ambcmp(d1, d2)                          /* decreasing order */
35 < AMBSAMP  *d1, *d2;
19 > void
20 > inithemi(                       /* initialize sampling hemisphere */
21 >        AMBHEMI  *hp,
22 >        COLOR ac,
23 >        RAY  *r,
24 >        double  wt
25 > )
26   {
27 <        if (d1->k < d2->k)
28 <                return(1);
29 <        if (d1->k > d2->k)
30 <                return(-1);
31 <        return(0);
27 >        double  d;
28 >        int  i;
29 >                                        /* set number of divisions */
30 >        if (ambacc <= FTINY &&
31 >                        wt > (d = 0.8*intens(ac)*r->rweight/(ambdiv*minweight)))
32 >                wt = d;                 /* avoid ray termination */
33 >        hp->nt = sqrt(ambdiv * wt / PI) + 0.5;
34 >        i = ambacc > FTINY ? 3 : 1;     /* minimum number of samples */
35 >        if (hp->nt < i)
36 >                hp->nt = i;
37 >        hp->np = PI * hp->nt + 0.5;
38 >                                        /* set number of super-samples */
39 >        hp->ns = ambssamp * wt + 0.5;
40 >                                        /* assign coefficient */
41 >        copycolor(hp->acoef, ac);
42 >        d = 1.0/(hp->nt*hp->np);
43 >        scalecolor(hp->acoef, d);
44 >                                        /* make axes */
45 >        VCOPY(hp->uz, r->ron);
46 >        hp->uy[0] = hp->uy[1] = hp->uy[2] = 0.0;
47 >        for (i = 0; i < 3; i++)
48 >                if (hp->uz[i] < 0.6 && hp->uz[i] > -0.6)
49 >                        break;
50 >        if (i >= 3)
51 >                error(CONSISTENCY, "bad ray direction in inithemi");
52 >        hp->uy[i] = 1.0;
53 >        fcross(hp->ux, hp->uy, hp->uz);
54 >        normalize(hp->ux);
55 >        fcross(hp->uy, hp->uz, hp->ux);
56   }
57  
58  
59 < static int
60 < ambnorm(d1, d2)                         /* standard order */
61 < AMBSAMP  *d1, *d2;
59 > int
60 > divsample(                              /* sample a division */
61 >        AMBSAMP  *dp,
62 >        AMBHEMI  *h,
63 >        RAY  *r
64 > )
65   {
49 –        register int  c;
50 –
51 –        if (c = d1->t - d2->t)
52 –                return(c);
53 –        return(d1->p - d2->p);
54 – }
55 –
56 –
57 – divsample(dp, h, r)                     /* sample a division */
58 – register AMBSAMP  *dp;
59 – AMBHEMI  *h;
60 – RAY  *r;
61 – {
66          RAY  ar;
67 <        int  hlist[4];
67 >        int  hlist[3];
68 >        double  spt[2];
69          double  xd, yd, zd;
70          double  b2;
71          double  phi;
72 <        register int  i;
73 <
74 <        if (rayorigin(&ar, r, AMBIENT, 0.5) < 0)
72 >        int  i;
73 >                                        /* ambient coefficient for weight */
74 >        if (ambacc > FTINY)
75 >                setcolor(ar.rcoef, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
76 >        else
77 >                copycolor(ar.rcoef, h->acoef);
78 >        if (rayorigin(&ar, AMBIENT, r, ar.rcoef) < 0)
79                  return(-1);
80 +        if (ambacc > FTINY) {
81 +                multcolor(ar.rcoef, h->acoef);
82 +                scalecolor(ar.rcoef, 1./AVGREFL);
83 +        }
84          hlist[0] = r->rno;
85          hlist[1] = dp->t;
86          hlist[2] = dp->p;
87 <        hlist[3] = 0;
88 <        zd = sqrt((dp->t+urand(ilhash(hlist,4)+dp->n))/h->nt);
89 <        hlist[3] = 1;
90 <        phi = 2.0*PI * (dp->p+urand(ilhash(hlist,4)+dp->n))/h->np;
91 <        xd = cos(phi) * zd;
79 <        yd = sin(phi) * zd;
87 >        multisamp(spt, 2, urand(ilhash(hlist,3)+dp->n));
88 >        zd = sqrt((dp->t + spt[0])/h->nt);
89 >        phi = 2.0*PI * (dp->p + spt[1])/h->np;
90 >        xd = tcos(phi) * zd;
91 >        yd = tsin(phi) * zd;
92          zd = sqrt(1.0 - zd*zd);
93          for (i = 0; i < 3; i++)
94                  ar.rdir[i] =    xd*h->ux[i] +
95                                  yd*h->uy[i] +
96                                  zd*h->uz[i];
97 +        checknorm(ar.rdir);
98          dimlist[ndims++] = dp->t*h->np + dp->p + 90171;
99          rayvalue(&ar);
100          ndims--;
101 +        multcolor(ar.rcol, ar.rcoef);   /* apply coefficient */
102          addcolor(dp->v, ar.rcol);
103 +                                        /* use rt to improve gradient calc */
104          if (ar.rt > FTINY && ar.rt < FHUGE)
105                  dp->r += 1.0/ar.rt;
106                                          /* (re)initialize error */
# Line 99 | Line 114 | RAY  *r;
114   }
115  
116  
117 + static int
118 + ambcmp(                                 /* decreasing order */
119 +        const void *p1,
120 +        const void *p2
121 + )
122 + {
123 +        const AMBSAMP   *d1 = (const AMBSAMP *)p1;
124 +        const AMBSAMP   *d2 = (const AMBSAMP *)p2;
125 +
126 +        if (d1->k < d2->k)
127 +                return(1);
128 +        if (d1->k > d2->k)
129 +                return(-1);
130 +        return(0);
131 + }
132 +
133 +
134 + static int
135 + ambnorm(                                /* standard order */
136 +        const void *p1,
137 +        const void *p2
138 + )
139 + {
140 +        const AMBSAMP   *d1 = (const AMBSAMP *)p1;
141 +        const AMBSAMP   *d2 = (const AMBSAMP *)p2;
142 +        int     c;
143 +
144 +        if ( (c = d1->t - d2->t) )
145 +                return(c);
146 +        return(d1->p - d2->p);
147 + }
148 +
149 +
150   double
151 < doambient(acol, r, pg, dg)              /* compute ambient component */
152 < COLOR  acol;
153 < RAY  *r;
154 < FVECT  pg, dg;
151 > doambient(                              /* compute ambient component */
152 >        COLOR  rcol,
153 >        RAY  *r,
154 >        double  wt,
155 >        FVECT  pg,
156 >        FVECT  dg
157 > )
158   {
159          double  b, d;
160          AMBHEMI  hemi;
161          AMBSAMP  *div;
162          AMBSAMP  dnew;
163 <        register AMBSAMP  *dp;
163 >        double  acol[3];
164 >        AMBSAMP  *dp;
165          double  arad;
166 <        int  ndivs, ns;
167 <        register int  i, j;
116 <                                        /* initialize color */
117 <        setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
166 >        int  divcnt;
167 >        int  i, j;
168                                          /* initialize hemisphere */
169 <        inithemi(&hemi, r);
170 <        ndivs = hemi.nt * hemi.np;
171 <        if (ndivs == 0)
169 >        inithemi(&hemi, rcol, r, wt);
170 >        divcnt = hemi.nt * hemi.np;
171 >                                        /* initialize */
172 >        if (pg != NULL)
173 >                pg[0] = pg[1] = pg[2] = 0.0;
174 >        if (dg != NULL)
175 >                dg[0] = dg[1] = dg[2] = 0.0;
176 >        setcolor(rcol, 0.0, 0.0, 0.0);
177 >        if (divcnt == 0)
178                  return(0.0);
179 <                                        /* set number of super-samples */
180 <        ns = ambssamp * r->rweight + 0.5;
181 <        if (ns > 0 || pg != NULL || dg != NULL) {
126 <                div = (AMBSAMP *)malloc(ndivs*sizeof(AMBSAMP));
179 >                                        /* allocate super-samples */
180 >        if (hemi.ns > 0 || pg != NULL || dg != NULL) {
181 >                div = (AMBSAMP *)malloc(divcnt*sizeof(AMBSAMP));
182                  if (div == NULL)
183                          error(SYSTEM, "out of memory in doambient");
184          } else
185                  div = NULL;
186                                          /* sample the divisions */
187          arad = 0.0;
188 +        acol[0] = acol[1] = acol[2] = 0.0;
189          if ((dp = div) == NULL)
190                  dp = &dnew;
191 +        divcnt = 0;
192          for (i = 0; i < hemi.nt; i++)
193                  for (j = 0; j < hemi.np; j++) {
194                          dp->t = i; dp->p = j;
195                          setcolor(dp->v, 0.0, 0.0, 0.0);
196                          dp->r = 0.0;
197                          dp->n = 0;
198 <                        if (divsample(dp, &hemi, r) < 0)
199 <                                goto oopsy;
198 >                        if (divsample(dp, &hemi, r) < 0) {
199 >                                if (div != NULL)
200 >                                        dp++;
201 >                                continue;
202 >                        }
203 >                        arad += dp->r;
204 >                        divcnt++;
205                          if (div != NULL)
206                                  dp++;
207 <                        else {
207 >                        else
208                                  addcolor(acol, dp->v);
147 –                                arad += dp->r;
148 –                        }
209                  }
210 <        if (ns > 0) {                   /* perform super-sampling */
210 >        if (!divcnt) {
211 >                if (div != NULL)
212 >                        free((void *)div);
213 >                return(0.0);            /* no samples taken */
214 >        }
215 >        if (divcnt < hemi.nt*hemi.np) {
216 >                pg = dg = NULL;         /* incomplete sampling */
217 >                hemi.ns = 0;
218 >        } else if (arad > FTINY && divcnt/arad < minarad) {
219 >                hemi.ns = 0;            /* close enough */
220 >        } else if (hemi.ns > 0) {       /* else perform super-sampling? */
221                  comperrs(div, &hemi);                   /* compute errors */
222 <                qsort(div, ndivs, sizeof(AMBSAMP), ambcmp);     /* sort divs */
222 >                qsort(div, divcnt, sizeof(AMBSAMP), ambcmp);    /* sort divs */
223                                                  /* super-sample */
224 <                for (i = ns; i > 0; i--) {
225 <                        copystruct(&dnew, div);
226 <                        if (divsample(&dnew, &hemi, r) < 0)
227 <                                goto oopsy;
228 <                                                        /* reinsert */
229 <                        dp = div;
230 <                        j = ndivs < i ? ndivs : i;
224 >                for (i = hemi.ns; i > 0; i--) {
225 >                        dnew = *div;
226 >                        if (divsample(&dnew, &hemi, r) < 0) {
227 >                                dp++;
228 >                                continue;
229 >                        }
230 >                        dp = div;               /* reinsert */
231 >                        j = divcnt < i ? divcnt : i;
232                          while (--j > 0 && dnew.k < dp[1].k) {
233 <                                copystruct(dp, dp+1);
233 >                                *dp = *(dp+1);
234                                  dp++;
235                          }
236 <                        copystruct(dp, &dnew);
236 >                        *dp = dnew;
237                  }
238                  if (pg != NULL || dg != NULL)   /* restore order */
239 <                        qsort(div, ndivs, sizeof(AMBSAMP), ambnorm);
239 >                        qsort(div, divcnt, sizeof(AMBSAMP), ambnorm);
240          }
241                                          /* compute returned values */
242          if (div != NULL) {
243 <                for (i = ndivs, dp = div; i-- > 0; dp++) {
243 >                arad = 0.0;             /* note: divcnt may be < nt*np */
244 >                for (i = hemi.nt*hemi.np, dp = div; i-- > 0; dp++) {
245                          arad += dp->r;
246                          if (dp->n > 1) {
247                                  b = 1.0/dp->n;
# Line 181 | Line 253 | FVECT  pg, dg;
253                  }
254                  b = bright(acol);
255                  if (b > FTINY) {
256 <                        b = ndivs/b;
256 >                        b = 1.0/b;      /* compute & normalize gradient(s) */
257                          if (pg != NULL) {
258                                  posgradient(pg, div, &hemi);
259                                  for (i = 0; i < 3; i++)
# Line 192 | Line 264 | FVECT  pg, dg;
264                                  for (i = 0; i < 3; i++)
265                                          dg[i] *= b;
266                          }
195 –                } else {
196 –                        if (pg != NULL)
197 –                                for (i = 0; i < 3; i++)
198 –                                        pg[i] = 0.0;
199 –                        if (dg != NULL)
200 –                                for (i = 0; i < 3; i++)
201 –                                        dg[i] = 0.0;
267                  }
268 <                free((char *)div);
268 >                free((void *)div);
269          }
270 <        b = 1.0/ndivs;
206 <        scalecolor(acol, b);
270 >        copycolor(rcol, acol);
271          if (arad <= FTINY)
208 –                arad = FHUGE;
209 –        else
210 –                arad = (ndivs+ns)/arad;
211 –        if (arad > maxarad)
272                  arad = maxarad;
273 <        else if (arad < minarad)
273 >        else
274 >                arad = (divcnt+hemi.ns)/arad;
275 >        if (pg != NULL) {               /* reduce radius if gradient large */
276 >                d = DOT(pg,pg);
277 >                if (d*arad*arad > 1.0)
278 >                        arad = 1.0/sqrt(d);
279 >        }
280 >        if (arad < minarad) {
281                  arad = minarad;
282 <        arad /= sqrt(r->rweight);
283 <        if (pg != NULL) {               /* clip pos. gradient if too large */
217 <                d = 4.0*DOT(pg,pg)*arad*arad;
218 <                if (d > 1.0) {
219 <                        d = 1.0/sqrt(d);
282 >                if (pg != NULL && d*arad*arad > 1.0) {  /* cap gradient */
283 >                        d = 1.0/arad/sqrt(d);
284                          for (i = 0; i < 3; i++)
285                                  pg[i] *= d;
286                  }
287          }
288 +        if ((arad /= sqrt(wt)) > maxarad)
289 +                arad = maxarad;
290          return(arad);
225 – oopsy:
226 –        if (div != NULL)
227 –                free((char *)div);
228 –        return(0.0);
291   }
292  
293  
294 < inithemi(hp, r)                 /* initialize sampling hemisphere */
295 < register AMBHEMI  *hp;
296 < RAY  *r;
294 > void
295 > comperrs(                       /* compute initial error estimates */
296 >        AMBSAMP  *da,   /* assumes standard ordering */
297 >        AMBHEMI  *hp
298 > )
299   {
236 –        register int  i;
237 –                                        /* set number of divisions */
238 –        hp->nt = sqrt(ambdiv * r->rweight * 0.5) + 0.5;
239 –        hp->np = 2 * hp->nt;
240 –                                        /* make axes */
241 –        VCOPY(hp->uz, r->ron);
242 –        hp->uy[0] = hp->uy[1] = hp->uy[2] = 0.0;
243 –        for (i = 0; i < 3; i++)
244 –                if (hp->uz[i] < 0.6 && hp->uz[i] > -0.6)
245 –                        break;
246 –        if (i >= 3)
247 –                error(CONSISTENCY, "bad ray direction in inithemi");
248 –        hp->uy[i] = 1.0;
249 –        fcross(hp->ux, hp->uy, hp->uz);
250 –        normalize(hp->ux);
251 –        fcross(hp->uy, hp->uz, hp->ux);
252 – }
253 –
254 –
255 – comperrs(da, hp)                /* compute initial error estimates */
256 – AMBSAMP  *da;           /* assumes standard ordering */
257 – register AMBHEMI  *hp;
258 – {
300          double  b, b2;
301          int  i, j;
302 <        register AMBSAMP  *dp;
302 >        AMBSAMP  *dp;
303                                  /* sum differences from neighbors */
304          dp = da;
305          for (i = 0; i < hp->nt; i++)
# Line 302 | Line 343 | register AMBHEMI  *hp;
343   }
344  
345  
346 < posgradient(gv, da, hp)                         /* compute position gradient */
347 < FVECT  gv;
348 < AMBSAMP  *da;                   /* assumes standard ordering */
349 < AMBHEMI  *hp;
346 > void
347 > posgradient(                                    /* compute position gradient */
348 >        FVECT  gv,
349 >        AMBSAMP  *da,                   /* assumes standard ordering */
350 >        AMBHEMI  *hp
351 > )
352   {
353 <        register int  i, j;
354 <        double  b, d;
353 >        int  i, j;
354 >        double  nextsine, lastsine, b, d;
355          double  mag0, mag1;
356          double  phi, cosp, sinp, xd, yd;
357 <        register AMBSAMP  *dp;
357 >        AMBSAMP  *dp;
358  
359          xd = yd = 0.0;
360          for (j = 0; j < hp->np; j++) {
361                  dp = da + j;
362                  mag0 = mag1 = 0.0;
363 +                lastsine = 0.0;
364                  for (i = 0; i < hp->nt; i++) {
365   #ifdef  DEBUG
366                          if (dp->t != i || dp->p != j)
# Line 327 | Line 371 | AMBHEMI  *hp;
371                          if (i > 0) {
372                                  d = dp[-hp->np].r;
373                                  if (dp[0].r > d) d = dp[0].r;
374 <                                d *= 1.0 - sqrt((double)i/hp->nt);
374 >                                                        /* sin(t)*cos(t)^2 */
375 >                                d *= lastsine * (1.0 - (double)i/hp->nt);
376                                  mag0 += d*(b - bright(dp[-hp->np].v));
377                          }
378 +                        nextsine = sqrt((double)(i+1)/hp->nt);
379                          if (j > 0) {
380                                  d = dp[-1].r;
381                                  if (dp[0].r > d) d = dp[0].r;
382 <                                mag1 += d*(b - bright(dp[-1].v));
382 >                                mag1 += d * (nextsine - lastsine) *
383 >                                                (b - bright(dp[-1].v));
384                          } else {
385                                  d = dp[hp->np-1].r;
386                                  if (dp[0].r > d) d = dp[0].r;
387 <                                mag1 += d*(b - bright(dp[hp->np-1].v));
387 >                                mag1 += d * (nextsine - lastsine) *
388 >                                                (b - bright(dp[hp->np-1].v));
389                          }
390                          dp += hp->np;
391 +                        lastsine = nextsine;
392                  }
393 <                if (hp->nt > 1) {
345 <                        mag0 /= (double)hp->np;
346 <                        mag1 /= (double)hp->nt;
347 <                }
393 >                mag0 *= 2.0*PI / hp->np;
394                  phi = 2.0*PI * (double)j/hp->np;
395 <                cosp = cos(phi); sinp = sin(phi);
395 >                cosp = tcos(phi); sinp = tsin(phi);
396                  xd += mag0*cosp - mag1*sinp;
397                  yd += mag0*sinp + mag1*cosp;
398          }
399          for (i = 0; i < 3; i++)
400 <                gv[i] = (xd*hp->ux[i] + yd*hp->uy[i])/PI;
400 >                gv[i] = (xd*hp->ux[i] + yd*hp->uy[i])*(hp->nt*hp->np)/PI;
401   }
402  
403  
404 < dirgradient(gv, da, hp)                         /* compute direction gradient */
405 < FVECT  gv;
406 < AMBSAMP  *da;                   /* assumes standard ordering */
407 < AMBHEMI  *hp;
404 > void
405 > dirgradient(                                    /* compute direction gradient */
406 >        FVECT  gv,
407 >        AMBSAMP  *da,                   /* assumes standard ordering */
408 >        AMBHEMI  *hp
409 > )
410   {
411 <        register int  i, j;
411 >        int  i, j;
412          double  mag;
413          double  phi, xd, yd;
414 <        register AMBSAMP  *dp;
414 >        AMBSAMP  *dp;
415  
416          xd = yd = 0.0;
417          for (j = 0; j < hp->np; j++) {
# Line 375 | Line 423 | AMBHEMI  *hp;
423                                  error(CONSISTENCY,
424                                          "division order in dirgradient");
425   #endif
426 <                        mag += sqrt((i+.5)/hp->nt)*bright(dp->v);
426 >                                                        /* tan(t) */
427 >                        mag += bright(dp->v)/sqrt(hp->nt/(i+.5) - 1.0);
428                          dp += hp->np;
429                  }
430                  phi = 2.0*PI * (j+.5)/hp->np + PI/2.0;
431 <                xd += mag * cos(phi);
432 <                yd += mag * sin(phi);
431 >                xd += mag * tcos(phi);
432 >                yd += mag * tsin(phi);
433          }
434          for (i = 0; i < 3; i++)
435 <                gv[i] = (xd*hp->ux[i] + yd*hp->uy[i])*PI/(hp->nt*hp->np);
435 >                gv[i] = xd*hp->ux[i] + yd*hp->uy[i];
436   }

Diff Legend

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