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 2.67 by greg, Fri Oct 17 20:47:59 2014 UTC vs.
Revision 2.100 by greg, Mon Apr 28 19:30:01 2025 UTC

# Line 21 | Line 21 | static const char      RCSid[] = "$Id$";
21   #include  "ambient.h"
22   #include  "random.h"
23  
24 < #ifndef OLDAMB
24 > #ifndef MINADIV
25 > #define MINADIV         7       /* minimum # divisions in each dimension */
26 > #endif
27 > #ifndef MINSDIST
28 > #define MINSDIST        0.25    /* def. min. spacing = 1/4th division */
29 > #endif
30  
26 extern void             SDsquare2disk(double ds[2], double seedx, double seedy);
27
31   typedef struct {
29        COLOR   v;              /* hemisphere sample value */
30        float   d;              /* reciprocal distance (1/rt) */
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 */
39          int     ns;             /* number of samples per axis */
40          int     sampOK;         /* acquired full sample set? */
41 <        COLOR   acoef;          /* division contribution coefficient */
42 <        double  acol[3];        /* accumulated color */
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 */
# Line 51 | Line 56 | typedef struct {
56  
57  
58   static int
59 + ambcollision(                           /* proposed direciton collides? */
60 +        AMBHEMI *hp,
61 +        int     i,
62 +        int     j,
63 +        FVECT   dv
64 + )
65 + {
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 + 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,
# Line 61 | Line 184 | ambsample(                             /* initial ambient division sample */
184          AMBSAMP *ap = &ambsam(hp,i,j);
185          RAY     ar;
186          int     hlist[3], ii;
187 <        double  spt[2], zd;
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)
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          hlist[0] = hp->rp->rno;
203 <        hlist[1] = j;
204 <        hlist[2] = i;
205 <        multisamp(spt, 2, urand(ilhash(hlist,3)+n));
206 <                                        /* avoid coincident samples */
207 <        if (!n && (0 < i) & (i < hp->ns-1) &&
83 <                        (0 < j) & (j < hp->ns-1)) {
84 <                if ((spt[0] < 0.1) | (spt[0] >= 0.9))
85 <                        spt[0] = 0.1 + 0.8*frandom();
86 <                if ((spt[1] < 0.1) | (spt[1] >= 0.9))
87 <                        spt[1] = 0.1 + 0.8*frandom();
88 <        }
89 <        SDsquare2disk(spt, (j+spt[1])/hp->ns, (i+spt[0])/hp->ns);
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 +                                        /* 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 <        if (ar.rt <= FTINY)
222 >        zd = raydistance(&ar);
223 >        if (zd <= FTINY)
224                  return(0);              /* should never happen */
225 <        multcolor(ar.rcol, ar.rcoef);   /* apply coefficient */
226 <        if (ar.rt*ap->d < 1.0)          /* new/closer distance? */
227 <                ap->d = 1.0/ar.rt;
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 (ar.rt > 10.0*thescene.cusize)
230 <                        ar.rt = 10.0*thescene.cusize;
231 <                VSUM(ap->p, ar.rorg, ar.rdir, ar.rt);
232 <                copycolor(ap->v, ar.rcol);
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 <                hp->acol[RED] -= colval(ap->v,RED);
111 <                hp->acol[GRN] -= colval(ap->v,GRN);
112 <                hp->acol[BLU] -= colval(ap->v,BLU);
234 >                sopscolor(hp->acol, -=, ap->v);
235                  zd = 1.0/(double)(n+1);
236 <                scalecolor(ar.rcol, zd);
236 >                scalescolor(ar.rcol, zd);
237                  zd *= (double)n;
238 <                scalecolor(ap->v, zd);
239 <                addcolor(ap->v, ar.rcol);
238 >                scalescolor(ap->v, zd);
239 >                saddscolor(ap->v, ar.rcol);
240          }
241 <        addcolor(hp->acol, ap->v);      /* add to our sum */
241 >        saddscolor(hp->acol, ap->v);    /* add to our sum */
242          return(1);
243   }
244  
245  
246 < /* Estimate errors based on ambient division differences */
246 > /* Estimate variance based on ambient division differences */
247   static float *
248   getambdiffs(AMBHEMI *hp)
249   {
250 <        float   *earr = (float *)calloc(hp->ns*hp->ns, sizeof(float));
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, d2;
254 >        double  b, b1, d2;
255          int     i, j;
256  
257          if (earr == NULL)               /* out of memory? */
258                  return(NULL);
259 <                                        /* compute squared neighbor diffs */
260 <        for (ap = hp->sa, ep = earr, i = 0; i < hp->ns; i++)
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 = bright(ap[0].v);
264 >                b = pbright(ap[0].v);
265                  if (i) {                /* from above */
266 <                        d2 = b - bright(ap[-hp->ns].v);
267 <                        d2 *= d2;
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 <                d2 = b - bright(ap[-1].v);
275 <                d2 *= d2;
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 <                d2 = b - bright(ap[-hp->ns-1].v);
282 <                d2 *= d2;
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 <        earr[0] *= 8./3.;
289 <        earr[hp->ns-1] *= 8./3.;
290 <        earr[(hp->ns-1)*hp->ns] *= 8./3.;
291 <        earr[(hp->ns-1)*hp->ns + hp->ns-1] *= 8./3.;
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 <                earr[i*hp->ns] *= 8./5.;
295 <                earr[i*hp->ns + hp->ns-1] *= 8./5.;
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 <                earr[j] *= 8./5.;
299 <                earr[(hp->ns-1)*hp->ns + j] *= 8./5.;
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  
# Line 179 | Line 319 | ambsupersamp(AMBHEMI *hp, int cnt)
319   {
320          float   *earr = getambdiffs(hp);
321          double  e2rem = 0;
182        AMBSAMP *ap;
322          float   *ep;
323          int     i, j, n, nss;
324  
# Line 189 | Line 328 | ambsupersamp(AMBHEMI *hp, int cnt)
328          for (ep = earr + hp->ns*hp->ns; ep > earr; )
329                  e2rem += *--ep;
330          ep = earr;                      /* perform super-sampling */
331 <        for (ap = hp->sa, i = 0; i < hp->ns; i++)
332 <            for (j = 0; j < hp->ns; j++, ap++) {
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 <                        --cnt;
337 >                        if (!--cnt) goto done;
338                  e2rem -= *ep++;         /* update remainder */
339          }
340   done:
# Line 205 | Line 344 | done:
344  
345   static AMBHEMI *
346   samp_hemi(                              /* sample indirect hemisphere */
347 <        COLOR   rcol,
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*intens(rcol)*r->rweight/(ambdiv*minweight)))
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 + 8*(ambacc > FTINY);     /* minimum number of samples */
367 <        if (n < i)
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 <        hp->acol[RED] = hp->acol[GRN] = hp->acol[BLU] = 0.0;
385 >        scolorblack(hp->acol);
386          memset(hp->sa, 0, sizeof(AMBSAMP)*n*n);
387          hp->sampOK = 0;
388                                          /* assign coefficient */
389 <        copycolor(hp->acoef, rcol);
389 >        copyscolor(hp->acoef, rcol);
390          d = 1.0/(n*n);
391 <        scalecolor(hp->acoef, d);
391 >        scalescolor(hp->acoef, d);
392                                          /* make tangent plane axes */
393 <        hp->uy[0] = 0.5 - frandom();
239 <        hp->uy[1] = 0.5 - frandom();
240 <        hp->uy[2] = 0.5 - frandom();
241 <        for (i = 3; i--; )
242 <                if ((-0.6 < r->ron[i]) & (r->ron[i] < 0.6))
243 <                        break;
244 <        if (i < 0)
393 >        if (!getperpendicular(hp->ux, hp->onrm, 1))
394                  error(CONSISTENCY, "bad ray direction in samp_hemi");
395 <        hp->uy[i] = 1.0;
247 <        VCROSS(hp->ux, hp->uy, r->ron);
248 <        normalize(hp->ux);
249 <        VCROSS(hp->uy, r->ron, hp->ux);
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 <        copycolor(rcol, hp->acol);
400 >        copyscolor(rcol, hp->acol);
401          if (!hp->sampOK) {              /* utter failure? */
402                  free(hp);
403                  return(NULL);
# Line 260 | Line 406 | samp_hemi(                             /* sample indirect hemisphere */
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 > 8) {                    /* perform super-sampling? */
412 >        if (n >= 4*hp->ns) {            /* perform super-sampling? */
413                  ambsupersamp(hp, n);
414 <                copycolor(rcol, hp->acol);
414 >                copyscolor(rcol, hp->acol);
415          }
416          return(hp);                     /* all is well */
417   }
# Line 275 | Line 423 | back_ambval(AMBHEMI *hp, const int n1, const int n2, c
423   {
424          if (hp->sa[n1].d <= hp->sa[n2].d) {
425                  if (hp->sa[n1].d <= hp->sa[n3].d)
426 <                        return(colval(hp->sa[n1].v,CIEY));
427 <                return(colval(hp->sa[n3].v,CIEY));
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(colval(hp->sa[n2].v,CIEY));
431 <        return(colval(hp->sa[n3].v,CIEY));
430 >                return(hp->sa[n2].v[0]);
431 >        return(hp->sa[n3].v[0]);
432   }
433  
434  
# Line 509 | Line 657 | ambHessian(                            /* anisotropic radii & pos. gradient */
657          for (j = 0; j < hp->ns-1; j++) {
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++) {
# Line 519 | Line 667 | ambHessian(                            /* anisotropic radii & pos. gradient */
667              FVECT       gradcol;
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;
# Line 531 | Line 679 | ambHessian(                            /* anisotropic radii & pos. gradient */
679                                          /* diagonal (inner) edge */
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 (gradrow != NULL) {
687 <                    comp_gradient(graddia, &fftr, hp->rp->ron);
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, 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(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 594 | Line 742 | ambdirgrad(AMBHEMI *hp, FVECT uv[2], float dg[2])
742                                          /* use vector for azimuth + 90deg */
743                  VSUB(vd, ap->p, hp->rp->rop);
744                                          /* brightness over cosine factor */
745 <                gfact = colval(ap->v,CIEY) / DOT(hp->rp->ron, vd);
745 >                gfact = ap->v[0] / DOT(hp->onrm, vd);
746                                          /* sine = proj_radius/vd_length */
747                  dgsum[0] -= DOT(uv[1], vd) * gfact;
748                  dgsum[1] += DOT(uv[0], vd) * gfact;
# Line 618 | Line 766 | ambcorral(AMBHEMI *hp, FVECT uv[2], const double r0, c
766          double          ang, a1;
767          int             i, j;
768                                          /* don't bother for a few samples */
769 <        if (hp->ns < 12)
769 >        if (hp->ns < 8)
770                  return(0);
771                                          /* check distances overhead */
772          for (i = hp->ns*3/4; i-- > hp->ns>>2; )
# Line 644 | Line 792 | ambcorral(AMBHEMI *hp, FVECT uv[2], const double r0, c
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              }
647                                        /* add low-angle incident (< 20deg) */
648        if (fabs(hp->rp->rod) <= 0.342) {
649                u = -DOT(hp->rp->rdir, uv[0]);
650                v = -DOT(hp->rp->rdir, uv[1]);
651                if ((r0*r0*u*u + r1*r1*v*v) > hp->rp->rot*hp->rp->rot) {
652                        ang = atan2a(v, u);
653                        ang += 2.*PI*(ang < 0);
654                        ang *= 16/PI;
655                        if ((ang < .5) | (ang >= 31.5))
656                                flgs |= 0x80000001;
657                        else
658                                flgs |= 3L<<(int)(ang-.5);
659                }
660        }
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) */
# Line 694 | Line 828 | doambient(                             /* compute ambient component */
828                  return(0);
829  
830          if ((ra == NULL) & (pg == NULL) & (dg == NULL) ||
831 <                        (hp->sampOK < 0) | (hp->ns < 9)) {
831 >                        (hp->sampOK < 0) | (hp->ns < MINADIV)) {
832                  free(hp);               /* Hessian not requested/possible */
833                  return(-1);             /* value-only return value */
834          }
835 <        if ((d = bright(rcol)) > FTINY) {       /* normalize Y values */
836 <                d = 0.99*(hp->ns*hp->ns)/d;
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;
# Line 707 | Line 841 | doambient(                             /* compute ambient component */
841                  dg = NULL;
842                  crlp = NULL;
843          }
844 <        ap = hp->sa;                    /* relative 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 + K;
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;
# Line 733 | Line 867 | doambient(                             /* compute ambient component */
867                          if (ra[1] < minarad)
868                                  ra[1] = minarad;
869                  }
870 <                ra[0] *= d = 1.0/sqrt(wt);
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) {
# Line 742 | Line 876 | doambient(                             /* compute ambient component */
876                                  ra[0] = maxarad;
877                  }
878                                          /* flag encroached directions */
879 <                if ((wt >= 0.89*AVGREFL) & (crlp != NULL))
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];
# Line 756 | Line 890 | doambient(                             /* compute ambient component */
890          free(hp);                       /* clean up and return */
891          return(1);
892   }
759
760
761 #else /* ! NEWAMB */
762
763
764 void
765 inithemi(                       /* initialize sampling hemisphere */
766        AMBHEMI  *hp,
767        COLOR ac,
768        RAY  *r,
769        double  wt
770 )
771 {
772        double  d;
773        int  i;
774                                        /* set number of divisions */
775        if (ambacc <= FTINY &&
776                        wt > (d = 0.8*intens(ac)*r->rweight/(ambdiv*minweight)))
777                wt = d;                 /* avoid ray termination */
778        hp->nt = sqrt(ambdiv * wt / PI) + 0.5;
779        i = ambacc > FTINY ? 3 : 1;     /* minimum number of samples */
780        if (hp->nt < i)
781                hp->nt = i;
782        hp->np = PI * hp->nt + 0.5;
783                                        /* set number of super-samples */
784        hp->ns = ambssamp * wt + 0.5;
785                                        /* assign coefficient */
786        copycolor(hp->acoef, ac);
787        d = 1.0/(hp->nt*hp->np);
788        scalecolor(hp->acoef, d);
789                                        /* make axes */
790        VCOPY(hp->uz, r->ron);
791        hp->uy[0] = hp->uy[1] = hp->uy[2] = 0.0;
792        for (i = 0; i < 3; i++)
793                if (hp->uz[i] < 0.6 && hp->uz[i] > -0.6)
794                        break;
795        if (i >= 3)
796                error(CONSISTENCY, "bad ray direction in inithemi");
797        hp->uy[i] = 1.0;
798        fcross(hp->ux, hp->uy, hp->uz);
799        normalize(hp->ux);
800        fcross(hp->uy, hp->uz, hp->ux);
801 }
802
803
804 int
805 divsample(                              /* sample a division */
806        AMBSAMP  *dp,
807        AMBHEMI  *h,
808        RAY  *r
809 )
810 {
811        RAY  ar;
812        int  hlist[3];
813        double  spt[2];
814        double  xd, yd, zd;
815        double  b2;
816        double  phi;
817        int  i;
818                                        /* ambient coefficient for weight */
819        if (ambacc > FTINY)
820                setcolor(ar.rcoef, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
821        else
822                copycolor(ar.rcoef, h->acoef);
823        if (rayorigin(&ar, AMBIENT, r, ar.rcoef) < 0)
824                return(-1);
825        if (ambacc > FTINY) {
826                multcolor(ar.rcoef, h->acoef);
827                scalecolor(ar.rcoef, 1./AVGREFL);
828        }
829        hlist[0] = r->rno;
830        hlist[1] = dp->t;
831        hlist[2] = dp->p;
832        multisamp(spt, 2, urand(ilhash(hlist,3)+dp->n));
833        zd = sqrt((dp->t + spt[0])/h->nt);
834        phi = 2.0*PI * (dp->p + spt[1])/h->np;
835        xd = tcos(phi) * zd;
836        yd = tsin(phi) * zd;
837        zd = sqrt(1.0 - zd*zd);
838        for (i = 0; i < 3; i++)
839                ar.rdir[i] =    xd*h->ux[i] +
840                                yd*h->uy[i] +
841                                zd*h->uz[i];
842        checknorm(ar.rdir);
843        dimlist[ndims++] = dp->t*h->np + dp->p + 90171;
844        rayvalue(&ar);
845        ndims--;
846        multcolor(ar.rcol, ar.rcoef);   /* apply coefficient */
847        addcolor(dp->v, ar.rcol);
848                                        /* use rt to improve gradient calc */
849        if (ar.rt > FTINY && ar.rt < FHUGE)
850                dp->r += 1.0/ar.rt;
851                                        /* (re)initialize error */
852        if (dp->n++) {
853                b2 = bright(dp->v)/dp->n - bright(ar.rcol);
854                b2 = b2*b2 + dp->k*((dp->n-1)*(dp->n-1));
855                dp->k = b2/(dp->n*dp->n);
856        } else
857                dp->k = 0.0;
858        return(0);
859 }
860
861
862 static int
863 ambcmp(                                 /* decreasing order */
864        const void *p1,
865        const void *p2
866 )
867 {
868        const AMBSAMP   *d1 = (const AMBSAMP *)p1;
869        const AMBSAMP   *d2 = (const AMBSAMP *)p2;
870
871        if (d1->k < d2->k)
872                return(1);
873        if (d1->k > d2->k)
874                return(-1);
875        return(0);
876 }
877
878
879 static int
880 ambnorm(                                /* standard order */
881        const void *p1,
882        const void *p2
883 )
884 {
885        const AMBSAMP   *d1 = (const AMBSAMP *)p1;
886        const AMBSAMP   *d2 = (const AMBSAMP *)p2;
887        int     c;
888
889        if ( (c = d1->t - d2->t) )
890                return(c);
891        return(d1->p - d2->p);
892 }
893
894
895 double
896 doambient(                              /* compute ambient component */
897        COLOR  rcol,
898        RAY  *r,
899        double  wt,
900        FVECT  pg,
901        FVECT  dg
902 )
903 {
904        double  b, d=0;
905        AMBHEMI  hemi;
906        AMBSAMP  *div;
907        AMBSAMP  dnew;
908        double  acol[3];
909        AMBSAMP  *dp;
910        double  arad;
911        int  divcnt;
912        int  i, j;
913                                        /* initialize hemisphere */
914        inithemi(&hemi, rcol, r, wt);
915        divcnt = hemi.nt * hemi.np;
916                                        /* initialize */
917        if (pg != NULL)
918                pg[0] = pg[1] = pg[2] = 0.0;
919        if (dg != NULL)
920                dg[0] = dg[1] = dg[2] = 0.0;
921        setcolor(rcol, 0.0, 0.0, 0.0);
922        if (divcnt == 0)
923                return(0.0);
924                                        /* allocate super-samples */
925        if (hemi.ns > 0 || pg != NULL || dg != NULL) {
926                div = (AMBSAMP *)malloc(divcnt*sizeof(AMBSAMP));
927                if (div == NULL)
928                        error(SYSTEM, "out of memory in doambient");
929        } else
930                div = NULL;
931                                        /* sample the divisions */
932        arad = 0.0;
933        acol[0] = acol[1] = acol[2] = 0.0;
934        if ((dp = div) == NULL)
935                dp = &dnew;
936        divcnt = 0;
937        for (i = 0; i < hemi.nt; i++)
938                for (j = 0; j < hemi.np; j++) {
939                        dp->t = i; dp->p = j;
940                        setcolor(dp->v, 0.0, 0.0, 0.0);
941                        dp->r = 0.0;
942                        dp->n = 0;
943                        if (divsample(dp, &hemi, r) < 0) {
944                                if (div != NULL)
945                                        dp++;
946                                continue;
947                        }
948                        arad += dp->r;
949                        divcnt++;
950                        if (div != NULL)
951                                dp++;
952                        else
953                                addcolor(acol, dp->v);
954                }
955        if (!divcnt) {
956                if (div != NULL)
957                        free((void *)div);
958                return(0.0);            /* no samples taken */
959        }
960        if (divcnt < hemi.nt*hemi.np) {
961                pg = dg = NULL;         /* incomplete sampling */
962                hemi.ns = 0;
963        } else if (arad > FTINY && divcnt/arad < minarad) {
964                hemi.ns = 0;            /* close enough */
965        } else if (hemi.ns > 0) {       /* else perform super-sampling? */
966                comperrs(div, &hemi);                   /* compute errors */
967                qsort(div, divcnt, sizeof(AMBSAMP), ambcmp);    /* sort divs */
968                                                /* super-sample */
969                for (i = hemi.ns; i > 0; i--) {
970                        dnew = *div;
971                        if (divsample(&dnew, &hemi, r) < 0) {
972                                dp++;
973                                continue;
974                        }
975                        dp = div;               /* reinsert */
976                        j = divcnt < i ? divcnt : i;
977                        while (--j > 0 && dnew.k < dp[1].k) {
978                                *dp = *(dp+1);
979                                dp++;
980                        }
981                        *dp = dnew;
982                }
983                if (pg != NULL || dg != NULL)   /* restore order */
984                        qsort(div, divcnt, sizeof(AMBSAMP), ambnorm);
985        }
986                                        /* compute returned values */
987        if (div != NULL) {
988                arad = 0.0;             /* note: divcnt may be < nt*np */
989                for (i = hemi.nt*hemi.np, dp = div; i-- > 0; dp++) {
990                        arad += dp->r;
991                        if (dp->n > 1) {
992                                b = 1.0/dp->n;
993                                scalecolor(dp->v, b);
994                                dp->r *= b;
995                                dp->n = 1;
996                        }
997                        addcolor(acol, dp->v);
998                }
999                b = bright(acol);
1000                if (b > FTINY) {
1001                        b = 1.0/b;      /* compute & normalize gradient(s) */
1002                        if (pg != NULL) {
1003                                posgradient(pg, div, &hemi);
1004                                for (i = 0; i < 3; i++)
1005                                        pg[i] *= b;
1006                        }
1007                        if (dg != NULL) {
1008                                dirgradient(dg, div, &hemi);
1009                                for (i = 0; i < 3; i++)
1010                                        dg[i] *= b;
1011                        }
1012                }
1013                free((void *)div);
1014        }
1015        copycolor(rcol, acol);
1016        if (arad <= FTINY)
1017                arad = maxarad;
1018        else
1019                arad = (divcnt+hemi.ns)/arad;
1020        if (pg != NULL) {               /* reduce radius if gradient large */
1021                d = DOT(pg,pg);
1022                if (d*arad*arad > 1.0)
1023                        arad = 1.0/sqrt(d);
1024        }
1025        if (arad < minarad) {
1026                arad = minarad;
1027                if (pg != NULL && d*arad*arad > 1.0) {  /* cap gradient */
1028                        d = 1.0/arad/sqrt(d);
1029                        for (i = 0; i < 3; i++)
1030                                pg[i] *= d;
1031                }
1032        }
1033        if ((arad /= sqrt(wt)) > maxarad)
1034                arad = maxarad;
1035        return(arad);
1036 }
1037
1038
1039 void
1040 comperrs(                       /* compute initial error estimates */
1041        AMBSAMP  *da,   /* assumes standard ordering */
1042        AMBHEMI  *hp
1043 )
1044 {
1045        double  b, b2;
1046        int  i, j;
1047        AMBSAMP  *dp;
1048                                /* sum differences from neighbors */
1049        dp = da;
1050        for (i = 0; i < hp->nt; i++)
1051                for (j = 0; j < hp->np; j++) {
1052 #ifdef  DEBUG
1053                        if (dp->t != i || dp->p != j)
1054                                error(CONSISTENCY,
1055                                        "division order in comperrs");
1056 #endif
1057                        b = bright(dp[0].v);
1058                        if (i > 0) {            /* from above */
1059                                b2 = bright(dp[-hp->np].v) - b;
1060                                b2 *= b2 * 0.25;
1061                                dp[0].k += b2;
1062                                dp[-hp->np].k += b2;
1063                        }
1064                        if (j > 0) {            /* from behind */
1065                                b2 = bright(dp[-1].v) - b;
1066                                b2 *= b2 * 0.25;
1067                                dp[0].k += b2;
1068                                dp[-1].k += b2;
1069                        } else {                /* around */
1070                                b2 = bright(dp[hp->np-1].v) - b;
1071                                b2 *= b2 * 0.25;
1072                                dp[0].k += b2;
1073                                dp[hp->np-1].k += b2;
1074                        }
1075                        dp++;
1076                }
1077                                /* divide by number of neighbors */
1078        dp = da;
1079        for (j = 0; j < hp->np; j++)            /* top row */
1080                (dp++)->k *= 1.0/3.0;
1081        if (hp->nt < 2)
1082                return;
1083        for (i = 1; i < hp->nt-1; i++)          /* central region */
1084                for (j = 0; j < hp->np; j++)
1085                        (dp++)->k *= 0.25;
1086        for (j = 0; j < hp->np; j++)            /* bottom row */
1087                (dp++)->k *= 1.0/3.0;
1088 }
1089
1090
1091 void
1092 posgradient(                                    /* compute position gradient */
1093        FVECT  gv,
1094        AMBSAMP  *da,                   /* assumes standard ordering */
1095        AMBHEMI  *hp
1096 )
1097 {
1098        int  i, j;
1099        double  nextsine, lastsine, b, d;
1100        double  mag0, mag1;
1101        double  phi, cosp, sinp, xd, yd;
1102        AMBSAMP  *dp;
1103
1104        xd = yd = 0.0;
1105        for (j = 0; j < hp->np; j++) {
1106                dp = da + j;
1107                mag0 = mag1 = 0.0;
1108                lastsine = 0.0;
1109                for (i = 0; i < hp->nt; i++) {
1110 #ifdef  DEBUG
1111                        if (dp->t != i || dp->p != j)
1112                                error(CONSISTENCY,
1113                                        "division order in posgradient");
1114 #endif
1115                        b = bright(dp->v);
1116                        if (i > 0) {
1117                                d = dp[-hp->np].r;
1118                                if (dp[0].r > d) d = dp[0].r;
1119                                                        /* sin(t)*cos(t)^2 */
1120                                d *= lastsine * (1.0 - (double)i/hp->nt);
1121                                mag0 += d*(b - bright(dp[-hp->np].v));
1122                        }
1123                        nextsine = sqrt((double)(i+1)/hp->nt);
1124                        if (j > 0) {
1125                                d = dp[-1].r;
1126                                if (dp[0].r > d) d = dp[0].r;
1127                                mag1 += d * (nextsine - lastsine) *
1128                                                (b - bright(dp[-1].v));
1129                        } else {
1130                                d = dp[hp->np-1].r;
1131                                if (dp[0].r > d) d = dp[0].r;
1132                                mag1 += d * (nextsine - lastsine) *
1133                                                (b - bright(dp[hp->np-1].v));
1134                        }
1135                        dp += hp->np;
1136                        lastsine = nextsine;
1137                }
1138                mag0 *= 2.0*PI / hp->np;
1139                phi = 2.0*PI * (double)j/hp->np;
1140                cosp = tcos(phi); sinp = tsin(phi);
1141                xd += mag0*cosp - mag1*sinp;
1142                yd += mag0*sinp + mag1*cosp;
1143        }
1144        for (i = 0; i < 3; i++)
1145                gv[i] = (xd*hp->ux[i] + yd*hp->uy[i])*(hp->nt*hp->np)/PI;
1146 }
1147
1148
1149 void
1150 dirgradient(                                    /* compute direction gradient */
1151        FVECT  gv,
1152        AMBSAMP  *da,                   /* assumes standard ordering */
1153        AMBHEMI  *hp
1154 )
1155 {
1156        int  i, j;
1157        double  mag;
1158        double  phi, xd, yd;
1159        AMBSAMP  *dp;
1160
1161        xd = yd = 0.0;
1162        for (j = 0; j < hp->np; j++) {
1163                dp = da + j;
1164                mag = 0.0;
1165                for (i = 0; i < hp->nt; i++) {
1166 #ifdef  DEBUG
1167                        if (dp->t != i || dp->p != j)
1168                                error(CONSISTENCY,
1169                                        "division order in dirgradient");
1170 #endif
1171                                                        /* tan(t) */
1172                        mag += bright(dp->v)/sqrt(hp->nt/(i+.5) - 1.0);
1173                        dp += hp->np;
1174                }
1175                phi = 2.0*PI * (j+.5)/hp->np + PI/2.0;
1176                xd += mag * tcos(phi);
1177                yd += mag * tsin(phi);
1178        }
1179        for (i = 0; i < 3; i++)
1180                gv[i] = xd*hp->ux[i] + yd*hp->uy[i];
1181 }
1182
1183 #endif  /* ! NEWAMB */

Diff Legend

Removed lines
+ Added lines
< Changed lines
> Changed lines