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

Comparing ray/src/rt/ambcomp.c (file contents):
Revision 2.36 by greg, Sat Apr 26 04:37:48 2014 UTC vs.
Revision 2.101 by greg, Tue Apr 29 23:41:10 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 <                FVECT   p;              /* 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, rcp, rI2_eJ2;
# Line 40 | Line 55 | typedef struct {
55   } FFTRI;                /* vectors and coefficients for Hessian calculation */
56  
57  
58 + #define XLOTSIZ         512             /* size of used car lot */
59 + #define CFIRST          0               /* first corner */
60 + #define COTHER          (CFIRST+4)      /* non-corner sample */
61 + #define CMAXTARGET      (int)(XLOTSIZ*MINSDIST/(1-MINSDIST))
62 +
63 + static int
64 + psample_class(double ss[2])             /* classify patch sample */
65 + {
66 +        if (ss[0] < MINSDIST) {
67 +                if (ss[1] < MINSDIST)
68 +                        return(CFIRST);
69 +                if (ss[1] > 1.-MINSDIST)
70 +                        return(CFIRST+2);
71 +        } else if (ss[0] > 1.-MINSDIST) {
72 +                if (ss[1] < MINSDIST)
73 +                        return(CFIRST+1);
74 +                if (ss[1] > 1.-MINSDIST)
75 +                        return(CFIRST+3);
76 +        }
77 +        return(COTHER);                 /* not in a corner */
78 + }
79 +
80 + static void
81 + trade_patchsamp(double ss[2])           /* trade in problem patch position */
82 + {
83 +        static float    tradelot[XLOTSIZ][2];
84 +        static short    gterm[COTHER+1];
85 +        double          repl[2];
86 +        int             sclass, rclass;
87 +        int             x;
88 +                                        /* initialize lot? */
89 +        while (gterm[COTHER] < XLOTSIZ) {
90 +                tradelot[gterm[COTHER]][0] = frandom();
91 +                tradelot[gterm[COTHER]][1] = frandom();
92 +                ++gterm[COTHER];
93 +        }
94 +                                        /* get trade-in candidate... */
95 +        sclass = psample_class(ss);     /* submitted corner or not? */
96 +        switch (sclass) {
97 +        case COTHER:                    /* trade mid-edge with corner/any */
98 +                x = irandom( gterm[COTHER-1] > CMAXTARGET
99 +                                ? gterm[COTHER-1] : XLOTSIZ );
100 +                break;
101 +        case CFIRST:                    /* kick out of first corner */
102 +                x = gterm[CFIRST] + irandom(XLOTSIZ - gterm[CFIRST]);
103 +                break;
104 +        default:                        /* kick out of 2nd-4th corner */
105 +                x = irandom(XLOTSIZ - (gterm[sclass] - gterm[sclass-1]));
106 +                x += (x >= gterm[sclass-1])*(gterm[sclass] - gterm[sclass-1]);
107 +                break;
108 +        }
109 +        repl[0] = tradelot[x][0];       /* save selected replacement (result) */
110 +        repl[1] = tradelot[x][1];
111 +                                        /* identify replacement class */
112 +        for (rclass = CFIRST; rclass < COTHER; rclass++)
113 +                if (x < gterm[rclass])
114 +                        break;          /* repark to keep classes grouped */
115 +        while (rclass > sclass) {       /* replacement group after submitted? */
116 +                tradelot[x][0] = tradelot[gterm[rclass-1]][0];
117 +                tradelot[x][1] = tradelot[gterm[rclass-1]][1];
118 +                x = gterm[--rclass]++;
119 +        }
120 +        while (rclass < sclass) {       /* replacement group before submitted? */
121 +                tradelot[x][0] = tradelot[--gterm[rclass]][0];
122 +                tradelot[x][1] = tradelot[gterm[rclass]][1];
123 +                x = gterm[rclass++];
124 +        }
125 +        tradelot[x][0] = ss[0];         /* complete the trade-in */
126 +        tradelot[x][1] = ss[1];
127 +        ss[0] = repl[0];
128 +        ss[1] = repl[1];
129 + }
130 +
131 + #undef XLOTSIZ
132 + #undef COTHER
133 + #undef CFIRST
134 +
135 +
136 + static int
137 + ambcollision(                           /* proposed direction collides? */
138 +        AMBHEMI *hp,
139 +        int     i,
140 +        int     j,
141 +        RREAL   spt[2]
142 + )
143 + {
144 +        int     ii, jj;
145 +                                        /* check existing neighbors */
146 +        for (ii = i-1; ii <= i+1; ii++) {
147 +                if (ii < 0) continue;
148 +                if (ii >= hp->ns) break;
149 +                for (jj = j-1; jj <= j+1; jj++) {
150 +                        AMBSAMP *ap;
151 +                        FVECT   avec;
152 +                        double  dx, dy;
153 +                        if (jj < 0) continue;
154 +                        if (jj >= hp->ns) break;
155 +                        if ((ii==i) & (jj==j)) continue;
156 +                        ap = &ambsam(hp,ii,jj);
157 +                        if (ap->d <= .5/FHUGE)
158 +                                continue;       /* no one home */
159 +                        VSUB(avec, ap->p, hp->rp->rop);
160 +                        normalize(avec);        /* use diskworld distance */
161 +                        dx = DOT(avec, hp->ux) - spt[0];
162 +                        dy = DOT(avec, hp->uy) - spt[1];
163 +                        if ((dx*dx + dy*dy)*(hp->ns*hp->ns) <
164 +                                        PI*MINSDIST*MINSDIST)
165 +                                return(1);      /* too close */
166 +                }
167 +        }
168 +        return(0);                      /* nothing to worry about */
169 + }
170 +
171 +
172 + static int
173 + ambsample(                              /* initial ambient division sample */
174 +        AMBHEMI *hp,
175 +        int     i,
176 +        int     j,
177 +        int     n
178 + )
179 + {
180 +        int     trade_ok = (!n & (hp->ns >= 4))*21;
181 +        AMBSAMP *ap = &ambsam(hp,i,j);
182 +        RAY     ar;
183 +        int     hlist[3], ii;
184 +        double  ss[2];
185 +        RREAL   spt[2];
186 +        double  zd;
187 +                                        /* generate hemispherical sample */
188 +                                        /* ambient coefficient for weight */
189 +        if (ambacc > FTINY)
190 +                setscolor(ar.rcoef, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
191 +        else
192 +                copyscolor(ar.rcoef, hp->acoef);
193 +        if (rayorigin(&ar, hp->atyp, hp->rp, ar.rcoef) < 0)
194 +                return(0);
195 +        if (ambacc > FTINY) {
196 +                smultscolor(ar.rcoef, hp->acoef);
197 +                scalescolor(ar.rcoef, 1./AVGREFL);
198 +        }
199 +        hlist[0] = hp->rp->rno;
200 +        hlist[1] = AI(hp,i,j);
201 +        hlist[2] = samplendx;
202 +        multisamp(ss, 2, urand(ilhash(hlist,3)+n));
203 +        square2disk(spt, (j+ss[1])/hp->ns, (i+ss[0])/hp->ns);
204 +                                        /* avoid coincident samples? */
205 +        while (trade_ok-- && ambcollision(hp, i, j, spt)) {
206 +                if (trade_ok) {
207 +                        trade_patchsamp(ss);
208 +                } else {                /* punting... */
209 +                        ss[0] = MINSDIST + (1-2*MINSDIST)*frandom();
210 +                        ss[1] = MINSDIST + (1-2*MINSDIST)*frandom();
211 +                }
212 +                square2disk(spt, (j+ss[1])/hp->ns, (i+ss[0])/hp->ns);
213 +        }
214 +        zd = sqrt(1. - spt[0]*spt[0] - spt[1]*spt[1]);
215 +        for (ii = 3; ii--; )
216 +                ar.rdir[ii] =   spt[0]*hp->ux[ii] +
217 +                                spt[1]*hp->uy[ii] +
218 +                                zd*hp->onrm[ii];
219 +        checknorm(ar.rdir);
220 +        dimlist[ndims++] = AI(hp,i,j) + 90171;
221 +        rayvalue(&ar);                  /* evaluate ray */
222 +        ndims--;
223 +        zd = raydistance(&ar);
224 +        if (zd <= FTINY)
225 +                return(0);              /* should never happen */
226 +        smultscolor(ar.rcol, ar.rcoef); /* apply coefficient */
227 +        if (zd*ap->d < 1.0)             /* new/closer distance? */
228 +                ap->d = 1.0/zd;
229 +        if (!n) {                       /* record first vertex & value */
230 +                if (zd > 10.0*thescene.cusize + 1000.)
231 +                        zd = 10.0*thescene.cusize + 1000.;
232 +                VSUM(ap->p, ar.rorg, ar.rdir, zd);
233 +                copyscolor(ap->v, ar.rcol);
234 +        } else {                        /* else update recorded value */
235 +                sopscolor(hp->acol, -=, ap->v);
236 +                zd = 1.0/(double)(n+1);
237 +                scalescolor(ar.rcol, zd);
238 +                zd *= (double)n;
239 +                scalescolor(ap->v, zd);
240 +                saddscolor(ap->v, ar.rcol);
241 +        }
242 +        saddscolor(hp->acol, ap->v);    /* add to our sum */
243 +        return(1);
244 + }
245 +
246 +
247 + /* Estimate variance based on ambient division differences */
248 + static float *
249 + getambdiffs(AMBHEMI *hp)
250 + {
251 +        const double    normf = 1./(pbright(hp->acoef) + FTINY);
252 +        float   *earr = (float *)calloc(2*hp->ns*hp->ns, sizeof(float));
253 +        float   *ep;
254 +        AMBSAMP *ap;
255 +        double  b, b1, d2;
256 +        int     i, j;
257 +
258 +        if (earr == NULL)               /* out of memory? */
259 +                return(NULL);
260 +                                        /* sum squared neighbor diffs */
261 +        ap = hp->sa;
262 +        ep = earr + hp->ns*hp->ns;      /* original estimates to scratch */
263 +        for (i = 0; i < hp->ns; i++)
264 +            for (j = 0; j < hp->ns; j++, ap++, ep++) {
265 +                b = pbright(ap[0].v);
266 +                if (i) {                /* from above */
267 +                        b1 = pbright(ap[-hp->ns].v);
268 +                        d2 = b - b1;
269 +                        d2 *= d2*normf/(b + b1 + FTINY);
270 +                        ep[0] += d2;
271 +                        ep[-hp->ns] += d2;
272 +                }
273 +                if (!j) continue;
274 +                                        /* from behind */
275 +                b1 = pbright(ap[-1].v);
276 +                d2 = b - b1;
277 +                d2 *= d2*normf/(b + b1 + FTINY);
278 +                ep[0] += d2;
279 +                ep[-1] += d2;
280 +                if (!i) continue;
281 +                                        /* diagonal */
282 +                b1 = pbright(ap[-hp->ns-1].v);
283 +                d2 = b - b1;
284 +                d2 *= d2*normf/(b + b1 + FTINY);
285 +                ep[0] += d2;
286 +                ep[-hp->ns-1] += d2;
287 +            }
288 +                                        /* correct for number of neighbors */
289 +        ep = earr + hp->ns*hp->ns;
290 +        ep[0] *= 6./3.;
291 +        ep[hp->ns-1] *= 6./3.;
292 +        ep[(hp->ns-1)*hp->ns] *= 6./3.;
293 +        ep[(hp->ns-1)*hp->ns + hp->ns-1] *= 6./3.;
294 +        for (i = 1; i < hp->ns-1; i++) {
295 +                ep[i*hp->ns] *= 6./5.;
296 +                ep[i*hp->ns + hp->ns-1] *= 6./5.;
297 +        }
298 +        for (j = 1; j < hp->ns-1; j++) {
299 +                ep[j] *= 6./5.;
300 +                ep[(hp->ns-1)*hp->ns + j] *= 6./5.;
301 +        }
302 +                                        /* blur final map to reduce bias */
303 +        for (i = 0; i < hp->ns-1; i++) {
304 +            float  *ep2;
305 +            ep = earr + i*hp->ns;
306 +            ep2 = ep + hp->ns*hp->ns;
307 +            for (j = 0; j < hp->ns-1; j++, ep++, ep2++) {
308 +                ep[0] += .5*ep2[0] + .125*(ep2[1] + ep2[hp->ns]);
309 +                ep[1] += .125*ep2[0];
310 +                ep[hp->ns] += .125*ep2[0];
311 +            }
312 +        }
313 +        return(earr);
314 + }
315 +
316 +
317 + /* Perform super-sampling on hemisphere (introduces bias) */
318 + static void
319 + ambsupersamp(AMBHEMI *hp, int cnt)
320 + {
321 +        float   *earr = getambdiffs(hp);
322 +        double  e2rem = 0;
323 +        float   *ep;
324 +        int     i, j, n, nss;
325 +
326 +        if (earr == NULL)               /* just skip calc. if no memory */
327 +                return;
328 +                                        /* accumulate estimated variances */
329 +        for (ep = earr + hp->ns*hp->ns; ep > earr; )
330 +                e2rem += *--ep;
331 +        ep = earr;                      /* perform super-sampling */
332 +        for (i = 0; i < hp->ns; i++)
333 +            for (j = 0; j < hp->ns; j++) {
334 +                if (e2rem <= FTINY)
335 +                        goto done;      /* nothing left to do */
336 +                nss = *ep/e2rem*cnt + frandom();
337 +                for (n = 1; n <= nss && ambsample(hp,i,j,n); n++)
338 +                        if (!--cnt) goto done;
339 +                e2rem -= *ep++;         /* update remainder */
340 +        }
341 + done:
342 +        free(earr);
343 + }
344 +
345 +
346   static AMBHEMI *
347 < inithemi(                       /* initialize sampling hemisphere */
348 <        COLOR   ac,
347 > samp_hemi(                              /* sample indirect hemisphere */
348 >        SCOLOR  rcol,
349          RAY     *r,
350          double  wt
351   )
352   {
353 +        int     backside = (wt < 0);
354          AMBHEMI *hp;
355          double  d;
356 <        int     n, i;
356 >        int     n, i, j;
357 >                                        /* insignificance check */
358 >        d = sintens(rcol);
359 >        if (d <= FTINY)
360 >                return(NULL);
361                                          /* set number of divisions */
362 +        if (backside) wt = -wt;
363          if (ambacc <= FTINY &&
364 <                        wt > (d = 0.8*intens(ac)*r->rweight/(ambdiv*minweight)))
364 >                        wt > (d *= 0.8*r->rweight/(ambdiv*minweight + 1e-20)))
365                  wt = d;                 /* avoid ray termination */
366          n = sqrt(ambdiv * wt) + 0.5;
367 <        i = 1 + 5*(ambacc > FTINY);     /* minimum number of samples */
368 <        if (n < i)
367 >        i = 1 + (MINADIV-1)*(ambacc > FTINY);
368 >        if (n < i)                      /* use minimum number of samples? */
369                  n = i;
370                                          /* allocate sampling array */
371 <        hp = (AMBHEMI *)malloc(sizeof(AMBHEMI) +
63 <                                sizeof(struct s_ambsamp)*(n*n - 1));
371 >        hp = (AMBHEMI *)malloc(sizeof(AMBHEMI) + sizeof(AMBSAMP)*(n*n - 1));
372          if (hp == NULL)
373 <                return(NULL);
373 >                error(SYSTEM, "out of memory in samp_hemi");
374 >
375 >        if (backside) {
376 >                hp->atyp = TAMBIENT;
377 >                hp->onrm[0] = -r->ron[0];
378 >                hp->onrm[1] = -r->ron[1];
379 >                hp->onrm[2] = -r->ron[2];
380 >        } else {
381 >                hp->atyp = RAMBIENT;
382 >                VCOPY(hp->onrm, r->ron);
383 >        }
384          hp->rp = r;
385          hp->ns = n;
386 +        scolorblack(hp->acol);
387 +        memset(hp->sa, 0, sizeof(AMBSAMP)*n*n);
388 +        hp->sampOK = 0;
389                                          /* assign coefficient */
390 <        copycolor(hp->acoef, ac);
390 >        copyscolor(hp->acoef, rcol);
391          d = 1.0/(n*n);
392 <        scalecolor(hp->acoef, d);
392 >        scalescolor(hp->acoef, d);
393                                          /* make tangent plane axes */
394 <        hp->uy[0] = hp->uy[1] = hp->uy[2] = 0;
395 <        for (i = 3; i--; )
396 <                if ((0.6 < r->ron[i]) & (r->ron[i] < 0.6))
397 <                        hp->uy[i] = 0.1+frandom();
398 <        if (DOT(hp->uy,hp->uy) <= FTINY)
399 <                error(CONSISTENCY, "bad ray direction in inithemi()");
400 <        VCROSS(hp->ux, hp->uy, r->ron);
401 <        normalize(hp->ux);
402 <        VCROSS(hp->uy, r->ron, hp->ux);
403 <                                        /* we're ready to sample */
404 <        return(hp);
394 >        if (!getperpendicular(hp->ux, hp->onrm, 1))
395 >                error(CONSISTENCY, "bad ray direction in samp_hemi");
396 >        VCROSS(hp->uy, hp->onrm, hp->ux);
397 >                                        /* sample divisions */
398 >        for (i = hp->ns; i--; )
399 >            for (j = hp->ns; j--; )
400 >                hp->sampOK += ambsample(hp, i, j, 0);
401 >        copyscolor(rcol, hp->acol);
402 >        if (!hp->sampOK) {              /* utter failure? */
403 >                free(hp);
404 >                return(NULL);
405 >        }
406 >        if (hp->sampOK < hp->ns*hp->ns) {
407 >                hp->sampOK *= -1;       /* soft failure */
408 >                return(hp);
409 >        }
410 >        if (hp->sampOK <= MINADIV*MINADIV)
411 >                return(hp);             /* don't bother super-sampling */
412 >        n = ambssamp*wt + 0.5;
413 >        if (n >= 4*hp->ns) {            /* perform super-sampling? */
414 >                ambsupersamp(hp, n);
415 >                copyscolor(rcol, hp->acol);
416 >        }
417 >        return(hp);                     /* all is well */
418   }
419  
420  
421 < static struct s_ambsamp *
422 < ambsample(                              /* sample an ambient direction */
423 <        AMBHEMI *hp,
90 <        int     i,
91 <        int     j
92 < )
421 > /* Return brightness of farthest ambient sample */
422 > static double
423 > back_ambval(AMBHEMI *hp, const int n1, const int n2, const int n3)
424   {
425 <        struct s_ambsamp        *ap = &ambsamp(hp,i,j);
426 <        RAY                     ar;
427 <        double                  spt[2], zd;
428 <        int                     ii;
98 <                                        /* ambient coefficient for weight */
99 <        if (ambacc > FTINY)
100 <                setcolor(ar.rcoef, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
101 <        else
102 <                copycolor(ar.rcoef, hp->acoef);
103 <        if (rayorigin(&ar, AMBIENT, hp->rp, ar.rcoef) < 0)
104 <                goto badsample;
105 <        if (ambacc > FTINY) {
106 <                multcolor(ar.rcoef, hp->acoef);
107 <                scalecolor(ar.rcoef, 1./AVGREFL);
425 >        if (hp->sa[n1].d <= hp->sa[n2].d) {
426 >                if (hp->sa[n1].d <= hp->sa[n3].d)
427 >                        return(hp->sa[n1].v[0]);
428 >                return(hp->sa[n3].v[0]);
429          }
430 <                                        /* generate hemispherical sample */
431 <        SDsquare2disk(spt,      (i+.1+.8*frandom())/hp->ns,
432 <                                (j+.1+.8*frandom())/hp->ns );
112 <        zd = sqrt(1. - spt[0]*spt[0] - spt[1]*spt[1]);
113 <        for (ii = 3; ii--; )
114 <                ar.rdir[ii] =   spt[0]*hp->ux[ii] +
115 <                                spt[1]*hp->uy[ii] +
116 <                                zd*hp->rp->ron[ii];
117 <        checknorm(ar.rdir);
118 <        dimlist[ndims++] = i*hp->ns + j + 90171;
119 <        rayvalue(&ar);                  /* evaluate ray */
120 <        ndims--;
121 <                                        /* limit vertex distance */
122 <        if (ar.rt > 10.0*thescene.cusize)
123 <                ar.rt = 10.0*thescene.cusize;
124 <        else if (ar.rt <= FTINY)        /* should never happen! */
125 <                goto badsample;
126 <        VSUM(ap->p, ar.rorg, ar.rdir, ar.rt);
127 <        multcolor(ar.rcol, ar.rcoef);   /* apply coefficient */
128 <        copycolor(ap->v, ar.rcol);
129 <        return(ap);
130 < badsample:
131 <        setcolor(ap->v, 0., 0., 0.);
132 <        VCOPY(ap->p, hp->rp->rop);
133 <        return(NULL);
430 >        if (hp->sa[n2].d <= hp->sa[n3].d)
431 >                return(hp->sa[n2].v[0]);
432 >        return(hp->sa[n3].v[0]);
433   }
434  
435  
436   /* Compute vectors and coefficients for Hessian/gradient calcs */
437   static void
438 < comp_fftri(FFTRI *ftp, FVECT ap0, FVECT ap1, FVECT rop)
438 > comp_fftri(FFTRI *ftp, AMBHEMI *hp, const int n0, const int n1)
439   {
440          double  rdot_cp, dot_e, dot_er, rdot_r, rdot_r1, J2;
441 <        int     i;
441 >        int     ii;
442  
443 <        VSUB(ftp->r_i, ap0, rop);
444 <        VSUB(ftp->r_i1, ap1, rop);
445 <        VSUB(ftp->e_i, ap1, ap0);
443 >        VSUB(ftp->r_i, hp->sa[n0].p, hp->rp->rop);
444 >        VSUB(ftp->r_i1, hp->sa[n1].p, hp->rp->rop);
445 >        VSUB(ftp->e_i, hp->sa[n1].p, hp->sa[n0].p);
446          VCROSS(ftp->rcp, ftp->r_i, ftp->r_i1);
447          rdot_cp = 1.0/DOT(ftp->rcp,ftp->rcp);
448          dot_e = DOT(ftp->e_i,ftp->e_i);
# Line 155 | Line 454 | comp_fftri(FFTRI *ftp, FVECT ap0, FVECT ap1, FVECT rop
454          ftp->I2 = ( DOT(ftp->e_i, ftp->r_i1)*rdot_r1 - dot_er*rdot_r +
455                          dot_e*ftp->I1 )*0.5*rdot_cp;
456          J2 =  ( 0.5*(rdot_r - rdot_r1) - dot_er*ftp->I2 ) / dot_e;
457 <        for (i = 3; i--; )
458 <                ftp->rI2_eJ2[i] = ftp->I2*ftp->r_i[i] + J2*ftp->e_i[i];
457 >        for (ii = 3; ii--; )
458 >                ftp->rI2_eJ2[ii] = ftp->I2*ftp->r_i[ii] + J2*ftp->e_i[ii];
459   }
460  
461  
# Line 205 | Line 504 | comp_hessian(FVECT hess[3], FFTRI *ftp, FVECT nrm)
504                  hess[i][j] = m1[i][j] + d1*( I3*m2[i][j] + K3*m3[i][j] +
505                                                  2.0*J3*m4[i][j] );
506                  hess[i][j] += d2*(i==j);
507 <                hess[i][j] *= 1.0/PI;
507 >                hess[i][j] *= -1.0/PI;
508              }
509   }
510  
# Line 227 | Line 526 | rev_hessian(FVECT hess[3])
526   /* Add to radiometric Hessian from the given triangle */
527   static void
528   add2hessian(FVECT hess[3], FVECT ehess1[3],
529 <                FVECT ehess2[3], FVECT ehess3[3], COLORV v)
529 >                FVECT ehess2[3], FVECT ehess3[3], double v)
530   {
531          int     i, j;
532  
# Line 248 | Line 547 | comp_gradient(FVECT grad, FFTRI *ftp, FVECT nrm)
547          f1 = 2.0*DOT(nrm, ftp->rcp);
548          VCROSS(ncp, nrm, ftp->e_i);
549          for (i = 3; i--; )
550 <                grad[i] = (-0.5/PI)*( ftp->I1*ncp[i] + f1*ftp->rI2_eJ2[i] );
550 >                grad[i] = (0.5/PI)*( ftp->I1*ncp[i] + f1*ftp->rI2_eJ2[i] );
551   }
552  
553  
# Line 264 | Line 563 | rev_gradient(FVECT grad)
563  
564   /* Add to displacement gradient from the given triangle */
565   static void
566 < add2gradient(FVECT grad, FVECT egrad1, FVECT egrad2, FVECT egrad3, COLORV v)
566 > add2gradient(FVECT grad, FVECT egrad1, FVECT egrad2, FVECT egrad3, double v)
567   {
568          int     i;
569  
# Line 273 | Line 572 | add2gradient(FVECT grad, FVECT egrad1, FVECT egrad2, F
572   }
573  
574  
276 – /* Return brightness of furthest ambient sample */
277 – static COLORV
278 – back_ambval(struct s_ambsamp *ap1, struct s_ambsamp *ap2,
279 –                struct s_ambsamp *ap3, FVECT orig)
280 – {
281 –        COLORV  vback;
282 –        FVECT   vec;
283 –        double  d2, d2best;
284 –
285 –        VSUB(vec, ap1->p, orig);
286 –        d2best = DOT(vec,vec);
287 –        vback = colval(ap1->v,CIEY);
288 –        VSUB(vec, ap2->p, orig);
289 –        d2 = DOT(vec,vec);
290 –        if (d2 > d2best) {
291 –                d2best = d2;
292 –                vback = colval(ap2->v,CIEY);
293 –        }
294 –        VSUB(vec, ap3->p, orig);
295 –        d2 = DOT(vec,vec);
296 –        if (d2 > d2best)
297 –                return(colval(ap3->v,CIEY));
298 –        return(vback);
299 – }
300 –
301 –
575   /* Compute anisotropic radii and eigenvector directions */
576 < static int
576 > static void
577   eigenvectors(FVECT uv[2], float ra[2], FVECT hessian[3])
578   {
579          double  hess2[2][2];
# Line 316 | Line 589 | eigenvectors(FVECT uv[2], float ra[2], FVECT hessian[3
589          hess2[0][1] = DOT(uv[0], b);
590          hess2[1][0] = DOT(uv[1], a);
591          hess2[1][1] = DOT(uv[1], b);
592 <                                        /* compute eigenvalues */
593 <        if ( quadratic(evalue, 1.0, -hess2[0][0]-hess2[1][1],
594 <                        hess2[0][0]*hess2[1][1]-hess2[0][1]*hess2[1][0]) != 2 ||
595 <                        ((evalue[0] = fabs(evalue[0])) <= FTINY*FTINY) |
596 <                        ((evalue[1] = fabs(evalue[1])) <= FTINY*FTINY) )
597 <                error(INTERNAL, "bad eigenvalue calculation");
598 <
592 >                                        /* compute eigenvalue(s) */
593 >        i = quadratic(evalue, 1.0, -hess2[0][0]-hess2[1][1],
594 >                        hess2[0][0]*hess2[1][1]-hess2[0][1]*hess2[1][0]);
595 >        if (i == 1)                     /* double-root (circle) */
596 >                evalue[1] = evalue[0];
597 >        if (!i || ((evalue[0] = fabs(evalue[0])) <= FTINY*FTINY) |
598 >                        ((evalue[1] = fabs(evalue[1])) <= FTINY*FTINY) ) {
599 >                ra[0] = ra[1] = maxarad;
600 >                return;
601 >        }
602          if (evalue[0] > evalue[1]) {
603                  ra[0] = sqrt(sqrt(4.0/evalue[0]));
604                  ra[1] = sqrt(sqrt(4.0/evalue[1]));
# Line 380 | Line 656 | ambHessian(                            /* anisotropic radii & pos. gradient */
656          }
657                                          /* compute first row of edges */
658          for (j = 0; j < hp->ns-1; j++) {
659 <                comp_fftri(&fftr, ambsamp(hp,0,j).p,
384 <                                ambsamp(hp,0,j+1).p, hp->rp->rop);
659 >                comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,0,j), AI(hp,0,j+1));
660                  if (hessrow != NULL)
661 <                        comp_hessian(hessrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
661 >                        comp_hessian(hessrow[j], &fftr, hp->onrm);
662                  if (gradrow != NULL)
663 <                        comp_gradient(gradrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
663 >                        comp_gradient(gradrow[j], &fftr, hp->onrm);
664          }
665                                          /* sum each row of triangles */
666          for (i = 0; i < hp->ns-1; i++) {
667              FVECT       hesscol[3];     /* compute first vertical edge */
668              FVECT       gradcol;
669 <            comp_fftri(&fftr, ambsamp(hp,i,0).p,
395 <                        ambsamp(hp,i+1,0).p, hp->rp->rop);
669 >            comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,i,0), AI(hp,i+1,0));
670              if (hessrow != NULL)
671 <                comp_hessian(hesscol, &fftr, hp->rp->ron);
671 >                comp_hessian(hesscol, &fftr, hp->onrm);
672              if (gradrow != NULL)
673 <                comp_gradient(gradcol, &fftr, hp->rp->ron);
673 >                comp_gradient(gradcol, &fftr, hp->onrm);
674              for (j = 0; j < hp->ns-1; j++) {
675                  FVECT   hessdia[3];     /* compute triangle contributions */
676                  FVECT   graddia;
677 <                COLORV  backg;
678 <                backg = back_ambval(&ambsamp(hp,i,j), &ambsamp(hp,i,j+1),
679 <                                        &ambsamp(hp,i+1,j), hp->rp->rop);
677 >                double  backg;
678 >                backg = back_ambval(hp, AI(hp,i,j),
679 >                                        AI(hp,i,j+1), AI(hp,i+1,j));
680                                          /* diagonal (inner) edge */
681 <                comp_fftri(&fftr, ambsamp(hp,i,j+1).p,
408 <                                ambsamp(hp,i+1,j).p, hp->rp->rop);
681 >                comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,i,j+1), AI(hp,i+1,j));
682                  if (hessrow != NULL) {
683 <                    comp_hessian(hessdia, &fftr, hp->rp->ron);
683 >                    comp_hessian(hessdia, &fftr, hp->onrm);
684                      rev_hessian(hesscol);
685                      add2hessian(hessian, hessrow[j], hessdia, hesscol, backg);
686                  }
687 <                if (gradient != NULL) {
688 <                    comp_gradient(graddia, &fftr, hp->rp->ron);
687 >                if (gradrow != NULL) {
688 >                    comp_gradient(graddia, &fftr, hp->onrm);
689                      rev_gradient(gradcol);
690                      add2gradient(gradient, gradrow[j], graddia, gradcol, backg);
691                  }
692                                          /* initialize edge in next row */
693 <                comp_fftri(&fftr, ambsamp(hp,i+1,j+1).p,
421 <                                ambsamp(hp,i+1,j).p, hp->rp->rop);
693 >                comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,i+1,j+1), AI(hp,i+1,j));
694                  if (hessrow != NULL)
695 <                    comp_hessian(hessrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
695 >                    comp_hessian(hessrow[j], &fftr, hp->onrm);
696                  if (gradrow != NULL)
697 <                    comp_gradient(gradrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
697 >                    comp_gradient(gradrow[j], &fftr, hp->onrm);
698                                          /* new column edge & paired triangle */
699 <                backg = back_ambval(&ambsamp(hp,i,j+1), &ambsamp(hp,i+1,j+1),
700 <                                        &ambsamp(hp,i+1,j), hp->rp->rop);
701 <                comp_fftri(&fftr, ambsamp(hp,i,j+1).p, ambsamp(hp,i+1,j+1).p,
430 <                                hp->rp->rop);
699 >                backg = back_ambval(hp, AI(hp,i+1,j+1),
700 >                                        AI(hp,i+1,j), AI(hp,i,j+1));
701 >                comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,i,j+1), AI(hp,i+1,j+1));
702                  if (hessrow != NULL) {
703 <                    comp_hessian(hesscol, &fftr, hp->rp->ron);
703 >                    comp_hessian(hesscol, &fftr, hp->onrm);
704                      rev_hessian(hessdia);
705                      add2hessian(hessian, hessrow[j], hessdia, hesscol, backg);
706                      if (i < hp->ns-2)
707                          rev_hessian(hessrow[j]);
708                  }
709                  if (gradrow != NULL) {
710 <                    comp_gradient(gradcol, &fftr, hp->rp->ron);
710 >                    comp_gradient(gradcol, &fftr, hp->onrm);
711                      rev_gradient(graddia);
712                      add2gradient(gradient, gradrow[j], graddia, gradcol, backg);
713                      if (i < hp->ns-2)
# Line 461 | Line 732 | ambHessian(                            /* anisotropic radii & pos. gradient */
732   static void
733   ambdirgrad(AMBHEMI *hp, FVECT uv[2], float dg[2])
734   {
735 <        struct s_ambsamp        *ap;
736 <        double                  dgsum[2];
737 <        int                     n;
738 <        FVECT                   vd;
739 <        double                  gfact;
735 >        AMBSAMP *ap;
736 >        double  dgsum[2];
737 >        int     n;
738 >        FVECT   vd;
739 >        double  gfact;
740  
741          dgsum[0] = dgsum[1] = 0.0;      /* sum values times -tan(theta) */
742          for (ap = hp->sa, n = hp->ns*hp->ns; n--; ap++) {
743                                          /* use vector for azimuth + 90deg */
744                  VSUB(vd, ap->p, hp->rp->rop);
745                                          /* brightness over cosine factor */
746 <                gfact = colval(ap->v,CIEY) / DOT(hp->rp->ron, vd);
747 <                                        /* -sine = -proj_radius/vd_length */
748 <                dgsum[0] += DOT(uv[1], vd) * gfact;
749 <                dgsum[1] -= DOT(uv[0], vd) * gfact;
746 >                gfact = ap->v[0] / DOT(hp->onrm, vd);
747 >                                        /* sine = proj_radius/vd_length */
748 >                dgsum[0] -= DOT(uv[1], vd) * gfact;
749 >                dgsum[1] += DOT(uv[0], vd) * gfact;
750          }
751          dg[0] = dgsum[0] / (hp->ns*hp->ns);
752          dg[1] = dgsum[1] / (hp->ns*hp->ns);
753   }
754  
755  
756 + /* Compute potential light leak direction flags for cache value */
757 + static uint32
758 + ambcorral(AMBHEMI *hp, FVECT uv[2], const double r0, const double r1)
759 + {
760 +        const double    max_d = 1.0/(minarad*ambacc + 0.001);
761 +        const double    ang_res = 0.5*PI/hp->ns;
762 +        const double    ang_step = ang_res/((int)(16/PI*ang_res) + 1.01);
763 +        double          avg_d = 0;
764 +        uint32          flgs = 0;
765 +        FVECT           vec;
766 +        double          u, v;
767 +        double          ang, a1;
768 +        int             i, j;
769 +                                        /* don't bother for a few samples */
770 +        if (hp->ns < 8)
771 +                return(0);
772 +                                        /* check distances overhead */
773 +        for (i = hp->ns*3/4; i-- > hp->ns>>2; )
774 +            for (j = hp->ns*3/4; j-- > hp->ns>>2; )
775 +                avg_d += ambsam(hp,i,j).d;
776 +        avg_d *= 4.0/(hp->ns*hp->ns);
777 +        if (avg_d*r0 >= 1.0)            /* ceiling too low for corral? */
778 +                return(0);
779 +        if (avg_d >= max_d)             /* insurance */
780 +                return(0);
781 +                                        /* else circle around perimeter */
782 +        for (i = 0; i < hp->ns; i++)
783 +            for (j = 0; j < hp->ns; j += !i|(i==hp->ns-1) ? 1 : hp->ns-1) {
784 +                AMBSAMP *ap = &ambsam(hp,i,j);
785 +                if ((ap->d <= FTINY) | (ap->d >= max_d))
786 +                        continue;       /* too far or too near */
787 +                VSUB(vec, ap->p, hp->rp->rop);
788 +                u = DOT(vec, uv[0]);
789 +                v = DOT(vec, uv[1]);
790 +                if ((r0*r0*u*u + r1*r1*v*v) * ap->d*ap->d <= u*u + v*v)
791 +                        continue;       /* occluder outside ellipse */
792 +                ang = atan2a(v, u);     /* else set direction flags */
793 +                for (a1 = ang-ang_res; a1 <= ang+ang_res; a1 += ang_step)
794 +                        flgs |= 1L<<(int)(16/PI*(a1 + 2.*PI*(a1 < 0)));
795 +            }
796 +        return(flgs);
797 + }
798 +
799 +
800   int
801   doambient(                              /* compute ambient component */
802 <        COLOR   rcol,                   /* input/output color */
802 >        SCOLOR  rcol,                   /* input/output color */
803          RAY     *r,
804 <        double  wt,
804 >        double  wt,                     /* negative for back side */
805          FVECT   uv[2],                  /* returned (optional) */
806          float   ra[2],                  /* returned (optional) */
807          float   pg[2],                  /* returned (optional) */
808 <        float   dg[2]                   /* returned (optional) */
808 >        float   dg[2],                  /* returned (optional) */
809 >        uint32  *crlp                   /* returned (optional) */
810   )
811   {
812 <        AMBHEMI                 *hp = inithemi(rcol, r, wt);
813 <        int                     cnt = 0;
814 <        FVECT                   my_uv[2];
815 <        double                  d, acol[3];
816 <        struct s_ambsamp        *ap;
817 <        int                     i, j;
502 <                                        /* check/initialize */
503 <        if (hp == NULL)
504 <                return(0);
812 >        AMBHEMI *hp = samp_hemi(rcol, r, wt);
813 >        FVECT   my_uv[2];
814 >        double  d, K;
815 >        AMBSAMP *ap;
816 >        int     i;
817 >                                        /* clear return values */
818          if (uv != NULL)
819                  memset(uv, 0, sizeof(FVECT)*2);
820          if (ra != NULL)
# Line 510 | Line 823 | doambient(                             /* compute ambient component */
823                  pg[0] = pg[1] = 0.0;
824          if (dg != NULL)
825                  dg[0] = dg[1] = 0.0;
826 <                                        /* sample the hemisphere */
827 <        acol[0] = acol[1] = acol[2] = 0.0;
828 <        for (i = hp->ns; i--; )
829 <                for (j = hp->ns; j--; )
830 <                        if ((ap = ambsample(hp, i, j)) != NULL) {
831 <                                addcolor(acol, ap->v);
832 <                                ++cnt;
833 <                        }
834 <        if (!cnt) {
522 <                setcolor(rcol, 0.0, 0.0, 0.0);
523 <                free(hp);
524 <                return(0);              /* no valid samples */
826 >        if (crlp != NULL)
827 >                *crlp = 0;
828 >        if (hp == NULL)                 /* sampling falure? */
829 >                return(0);
830 >
831 >        if ((ra == NULL) & (pg == NULL) & (dg == NULL) ||
832 >                        (hp->sampOK < 0) | (hp->ns < MINADIV)) {
833 >                free(hp);               /* Hessian not requested/possible */
834 >                return(-1);             /* value-only return value */
835          }
836 <        copycolor(rcol, acol);          /* final indirect irradiance/PI */
837 <        if (cnt < hp->ns*hp->ns ||      /* incomplete sampling? */
838 <                        (ra == NULL) & (pg == NULL) & (dg == NULL)) {
839 <                free(hp);
840 <                return(-1);             /* no radius or gradient calc. */
836 >        if ((d = scolor_mean(rcol)) > FTINY) {
837 >                d = 0.99*(hp->ns*hp->ns)/d;     /* normalize avg. values */
838 >                K = 0.01;
839 >        } else {                        /* or fall back on geometric Hessian */
840 >                K = 1.0;
841 >                pg = NULL;
842 >                dg = NULL;
843 >                crlp = NULL;
844          }
845 <        if (bright(acol) > FTINY)       /* normalize Y values */
533 <                d = cnt/bright(acol);
534 <        else
535 <                d = 0.0;
536 <        ap = hp->sa;                    /* relative Y channel from here on... */
845 >        ap = hp->sa;                    /* single channel from here on... */
846          for (i = hp->ns*hp->ns; i--; ap++)
847 <                colval(ap->v,CIEY) = bright(ap->v)*d + 0.01;
847 >                ap->v[0] = scolor_mean(ap->v)*d + K;
848  
849          if (uv == NULL)                 /* make sure we have axis pointers */
850                  uv = my_uv;
# Line 559 | Line 868 | doambient(                             /* compute ambient component */
868                          if (ra[1] < minarad)
869                                  ra[1] = minarad;
870                  }
871 <                ra[0] *= d = 1.0/sqrt(sqrt(wt));
871 >                ra[0] *= d = 1.0/sqrt(fabs(wt));
872                  if ((ra[1] *= d) > 2.0*ra[0])
873                          ra[1] = 2.0*ra[0];
874                  if (ra[1] > maxarad) {
# Line 567 | Line 876 | doambient(                             /* compute ambient component */
876                          if (ra[0] > maxarad)
877                                  ra[0] = maxarad;
878                  }
879 +                                        /* flag encroached directions */
880 +                if (crlp != NULL)       /* XXX doesn't update with changes to ambacc */
881 +                        *crlp = ambcorral(hp, uv, ra[0]*ambacc, ra[1]*ambacc);
882                  if (pg != NULL) {       /* cap gradient if necessary */
883                          d = pg[0]*pg[0]*ra[0]*ra[0] + pg[1]*pg[1]*ra[1]*ra[1];
884                          if (d > 1.0) {
# Line 579 | Line 891 | doambient(                             /* compute ambient component */
891          free(hp);                       /* clean up and return */
892          return(1);
893   }
582 –
583 –
584 – #else /* ! NEWAMB */
585 –
586 –
587 – void
588 – inithemi(                       /* initialize sampling hemisphere */
589 –        AMBHEMI  *hp,
590 –        COLOR ac,
591 –        RAY  *r,
592 –        double  wt
593 – )
594 – {
595 –        double  d;
596 –        int  i;
597 –                                        /* set number of divisions */
598 –        if (ambacc <= FTINY &&
599 –                        wt > (d = 0.8*intens(ac)*r->rweight/(ambdiv*minweight)))
600 –                wt = d;                 /* avoid ray termination */
601 –        hp->nt = sqrt(ambdiv * wt / PI) + 0.5;
602 –        i = ambacc > FTINY ? 3 : 1;     /* minimum number of samples */
603 –        if (hp->nt < i)
604 –                hp->nt = i;
605 –        hp->np = PI * hp->nt + 0.5;
606 –                                        /* set number of super-samples */
607 –        hp->ns = ambssamp * wt + 0.5;
608 –                                        /* assign coefficient */
609 –        copycolor(hp->acoef, ac);
610 –        d = 1.0/(hp->nt*hp->np);
611 –        scalecolor(hp->acoef, d);
612 –                                        /* make axes */
613 –        VCOPY(hp->uz, r->ron);
614 –        hp->uy[0] = hp->uy[1] = hp->uy[2] = 0.0;
615 –        for (i = 0; i < 3; i++)
616 –                if (hp->uz[i] < 0.6 && hp->uz[i] > -0.6)
617 –                        break;
618 –        if (i >= 3)
619 –                error(CONSISTENCY, "bad ray direction in inithemi");
620 –        hp->uy[i] = 1.0;
621 –        fcross(hp->ux, hp->uy, hp->uz);
622 –        normalize(hp->ux);
623 –        fcross(hp->uy, hp->uz, hp->ux);
624 – }
625 –
626 –
627 – int
628 – divsample(                              /* sample a division */
629 –        AMBSAMP  *dp,
630 –        AMBHEMI  *h,
631 –        RAY  *r
632 – )
633 – {
634 –        RAY  ar;
635 –        int  hlist[3];
636 –        double  spt[2];
637 –        double  xd, yd, zd;
638 –        double  b2;
639 –        double  phi;
640 –        int  i;
641 –                                        /* ambient coefficient for weight */
642 –        if (ambacc > FTINY)
643 –                setcolor(ar.rcoef, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
644 –        else
645 –                copycolor(ar.rcoef, h->acoef);
646 –        if (rayorigin(&ar, AMBIENT, r, ar.rcoef) < 0)
647 –                return(-1);
648 –        if (ambacc > FTINY) {
649 –                multcolor(ar.rcoef, h->acoef);
650 –                scalecolor(ar.rcoef, 1./AVGREFL);
651 –        }
652 –        hlist[0] = r->rno;
653 –        hlist[1] = dp->t;
654 –        hlist[2] = dp->p;
655 –        multisamp(spt, 2, urand(ilhash(hlist,3)+dp->n));
656 –        zd = sqrt((dp->t + spt[0])/h->nt);
657 –        phi = 2.0*PI * (dp->p + spt[1])/h->np;
658 –        xd = tcos(phi) * zd;
659 –        yd = tsin(phi) * zd;
660 –        zd = sqrt(1.0 - zd*zd);
661 –        for (i = 0; i < 3; i++)
662 –                ar.rdir[i] =    xd*h->ux[i] +
663 –                                yd*h->uy[i] +
664 –                                zd*h->uz[i];
665 –        checknorm(ar.rdir);
666 –        dimlist[ndims++] = dp->t*h->np + dp->p + 90171;
667 –        rayvalue(&ar);
668 –        ndims--;
669 –        multcolor(ar.rcol, ar.rcoef);   /* apply coefficient */
670 –        addcolor(dp->v, ar.rcol);
671 –                                        /* use rt to improve gradient calc */
672 –        if (ar.rt > FTINY && ar.rt < FHUGE)
673 –                dp->r += 1.0/ar.rt;
674 –                                        /* (re)initialize error */
675 –        if (dp->n++) {
676 –                b2 = bright(dp->v)/dp->n - bright(ar.rcol);
677 –                b2 = b2*b2 + dp->k*((dp->n-1)*(dp->n-1));
678 –                dp->k = b2/(dp->n*dp->n);
679 –        } else
680 –                dp->k = 0.0;
681 –        return(0);
682 – }
683 –
684 –
685 – static int
686 – ambcmp(                                 /* decreasing order */
687 –        const void *p1,
688 –        const void *p2
689 – )
690 – {
691 –        const AMBSAMP   *d1 = (const AMBSAMP *)p1;
692 –        const AMBSAMP   *d2 = (const AMBSAMP *)p2;
693 –
694 –        if (d1->k < d2->k)
695 –                return(1);
696 –        if (d1->k > d2->k)
697 –                return(-1);
698 –        return(0);
699 – }
700 –
701 –
702 – static int
703 – ambnorm(                                /* standard order */
704 –        const void *p1,
705 –        const void *p2
706 – )
707 – {
708 –        const AMBSAMP   *d1 = (const AMBSAMP *)p1;
709 –        const AMBSAMP   *d2 = (const AMBSAMP *)p2;
710 –        int     c;
711 –
712 –        if ( (c = d1->t - d2->t) )
713 –                return(c);
714 –        return(d1->p - d2->p);
715 – }
716 –
717 –
718 – double
719 – doambient(                              /* compute ambient component */
720 –        COLOR  rcol,
721 –        RAY  *r,
722 –        double  wt,
723 –        FVECT  pg,
724 –        FVECT  dg
725 – )
726 – {
727 –        double  b, d=0;
728 –        AMBHEMI  hemi;
729 –        AMBSAMP  *div;
730 –        AMBSAMP  dnew;
731 –        double  acol[3];
732 –        AMBSAMP  *dp;
733 –        double  arad;
734 –        int  divcnt;
735 –        int  i, j;
736 –                                        /* initialize hemisphere */
737 –        inithemi(&hemi, rcol, r, wt);
738 –        divcnt = hemi.nt * hemi.np;
739 –                                        /* initialize */
740 –        if (pg != NULL)
741 –                pg[0] = pg[1] = pg[2] = 0.0;
742 –        if (dg != NULL)
743 –                dg[0] = dg[1] = dg[2] = 0.0;
744 –        setcolor(rcol, 0.0, 0.0, 0.0);
745 –        if (divcnt == 0)
746 –                return(0.0);
747 –                                        /* allocate super-samples */
748 –        if (hemi.ns > 0 || pg != NULL || dg != NULL) {
749 –                div = (AMBSAMP *)malloc(divcnt*sizeof(AMBSAMP));
750 –                if (div == NULL)
751 –                        error(SYSTEM, "out of memory in doambient");
752 –        } else
753 –                div = NULL;
754 –                                        /* sample the divisions */
755 –        arad = 0.0;
756 –        acol[0] = acol[1] = acol[2] = 0.0;
757 –        if ((dp = div) == NULL)
758 –                dp = &dnew;
759 –        divcnt = 0;
760 –        for (i = 0; i < hemi.nt; i++)
761 –                for (j = 0; j < hemi.np; j++) {
762 –                        dp->t = i; dp->p = j;
763 –                        setcolor(dp->v, 0.0, 0.0, 0.0);
764 –                        dp->r = 0.0;
765 –                        dp->n = 0;
766 –                        if (divsample(dp, &hemi, r) < 0) {
767 –                                if (div != NULL)
768 –                                        dp++;
769 –                                continue;
770 –                        }
771 –                        arad += dp->r;
772 –                        divcnt++;
773 –                        if (div != NULL)
774 –                                dp++;
775 –                        else
776 –                                addcolor(acol, dp->v);
777 –                }
778 –        if (!divcnt) {
779 –                if (div != NULL)
780 –                        free((void *)div);
781 –                return(0.0);            /* no samples taken */
782 –        }
783 –        if (divcnt < hemi.nt*hemi.np) {
784 –                pg = dg = NULL;         /* incomplete sampling */
785 –                hemi.ns = 0;
786 –        } else if (arad > FTINY && divcnt/arad < minarad) {
787 –                hemi.ns = 0;            /* close enough */
788 –        } else if (hemi.ns > 0) {       /* else perform super-sampling? */
789 –                comperrs(div, &hemi);                   /* compute errors */
790 –                qsort(div, divcnt, sizeof(AMBSAMP), ambcmp);    /* sort divs */
791 –                                                /* super-sample */
792 –                for (i = hemi.ns; i > 0; i--) {
793 –                        dnew = *div;
794 –                        if (divsample(&dnew, &hemi, r) < 0) {
795 –                                dp++;
796 –                                continue;
797 –                        }
798 –                        dp = div;               /* reinsert */
799 –                        j = divcnt < i ? divcnt : i;
800 –                        while (--j > 0 && dnew.k < dp[1].k) {
801 –                                *dp = *(dp+1);
802 –                                dp++;
803 –                        }
804 –                        *dp = dnew;
805 –                }
806 –                if (pg != NULL || dg != NULL)   /* restore order */
807 –                        qsort(div, divcnt, sizeof(AMBSAMP), ambnorm);
808 –        }
809 –                                        /* compute returned values */
810 –        if (div != NULL) {
811 –                arad = 0.0;             /* note: divcnt may be < nt*np */
812 –                for (i = hemi.nt*hemi.np, dp = div; i-- > 0; dp++) {
813 –                        arad += dp->r;
814 –                        if (dp->n > 1) {
815 –                                b = 1.0/dp->n;
816 –                                scalecolor(dp->v, b);
817 –                                dp->r *= b;
818 –                                dp->n = 1;
819 –                        }
820 –                        addcolor(acol, dp->v);
821 –                }
822 –                b = bright(acol);
823 –                if (b > FTINY) {
824 –                        b = 1.0/b;      /* compute & normalize gradient(s) */
825 –                        if (pg != NULL) {
826 –                                posgradient(pg, div, &hemi);
827 –                                for (i = 0; i < 3; i++)
828 –                                        pg[i] *= b;
829 –                        }
830 –                        if (dg != NULL) {
831 –                                dirgradient(dg, div, &hemi);
832 –                                for (i = 0; i < 3; i++)
833 –                                        dg[i] *= b;
834 –                        }
835 –                }
836 –                free((void *)div);
837 –        }
838 –        copycolor(rcol, acol);
839 –        if (arad <= FTINY)
840 –                arad = maxarad;
841 –        else
842 –                arad = (divcnt+hemi.ns)/arad;
843 –        if (pg != NULL) {               /* reduce radius if gradient large */
844 –                d = DOT(pg,pg);
845 –                if (d*arad*arad > 1.0)
846 –                        arad = 1.0/sqrt(d);
847 –        }
848 –        if (arad < minarad) {
849 –                arad = minarad;
850 –                if (pg != NULL && d*arad*arad > 1.0) {  /* cap gradient */
851 –                        d = 1.0/arad/sqrt(d);
852 –                        for (i = 0; i < 3; i++)
853 –                                pg[i] *= d;
854 –                }
855 –        }
856 –        if ((arad /= sqrt(wt)) > maxarad)
857 –                arad = maxarad;
858 –        return(arad);
859 – }
860 –
861 –
862 – void
863 – comperrs(                       /* compute initial error estimates */
864 –        AMBSAMP  *da,   /* assumes standard ordering */
865 –        AMBHEMI  *hp
866 – )
867 – {
868 –        double  b, b2;
869 –        int  i, j;
870 –        AMBSAMP  *dp;
871 –                                /* sum differences from neighbors */
872 –        dp = da;
873 –        for (i = 0; i < hp->nt; i++)
874 –                for (j = 0; j < hp->np; j++) {
875 – #ifdef  DEBUG
876 –                        if (dp->t != i || dp->p != j)
877 –                                error(CONSISTENCY,
878 –                                        "division order in comperrs");
879 – #endif
880 –                        b = bright(dp[0].v);
881 –                        if (i > 0) {            /* from above */
882 –                                b2 = bright(dp[-hp->np].v) - b;
883 –                                b2 *= b2 * 0.25;
884 –                                dp[0].k += b2;
885 –                                dp[-hp->np].k += b2;
886 –                        }
887 –                        if (j > 0) {            /* from behind */
888 –                                b2 = bright(dp[-1].v) - b;
889 –                                b2 *= b2 * 0.25;
890 –                                dp[0].k += b2;
891 –                                dp[-1].k += b2;
892 –                        } else {                /* around */
893 –                                b2 = bright(dp[hp->np-1].v) - b;
894 –                                b2 *= b2 * 0.25;
895 –                                dp[0].k += b2;
896 –                                dp[hp->np-1].k += b2;
897 –                        }
898 –                        dp++;
899 –                }
900 –                                /* divide by number of neighbors */
901 –        dp = da;
902 –        for (j = 0; j < hp->np; j++)            /* top row */
903 –                (dp++)->k *= 1.0/3.0;
904 –        if (hp->nt < 2)
905 –                return;
906 –        for (i = 1; i < hp->nt-1; i++)          /* central region */
907 –                for (j = 0; j < hp->np; j++)
908 –                        (dp++)->k *= 0.25;
909 –        for (j = 0; j < hp->np; j++)            /* bottom row */
910 –                (dp++)->k *= 1.0/3.0;
911 – }
912 –
913 –
914 – void
915 – posgradient(                                    /* compute position gradient */
916 –        FVECT  gv,
917 –        AMBSAMP  *da,                   /* assumes standard ordering */
918 –        AMBHEMI  *hp
919 – )
920 – {
921 –        int  i, j;
922 –        double  nextsine, lastsine, b, d;
923 –        double  mag0, mag1;
924 –        double  phi, cosp, sinp, xd, yd;
925 –        AMBSAMP  *dp;
926 –
927 –        xd = yd = 0.0;
928 –        for (j = 0; j < hp->np; j++) {
929 –                dp = da + j;
930 –                mag0 = mag1 = 0.0;
931 –                lastsine = 0.0;
932 –                for (i = 0; i < hp->nt; i++) {
933 – #ifdef  DEBUG
934 –                        if (dp->t != i || dp->p != j)
935 –                                error(CONSISTENCY,
936 –                                        "division order in posgradient");
937 – #endif
938 –                        b = bright(dp->v);
939 –                        if (i > 0) {
940 –                                d = dp[-hp->np].r;
941 –                                if (dp[0].r > d) d = dp[0].r;
942 –                                                        /* sin(t)*cos(t)^2 */
943 –                                d *= lastsine * (1.0 - (double)i/hp->nt);
944 –                                mag0 += d*(b - bright(dp[-hp->np].v));
945 –                        }
946 –                        nextsine = sqrt((double)(i+1)/hp->nt);
947 –                        if (j > 0) {
948 –                                d = dp[-1].r;
949 –                                if (dp[0].r > d) d = dp[0].r;
950 –                                mag1 += d * (nextsine - lastsine) *
951 –                                                (b - bright(dp[-1].v));
952 –                        } else {
953 –                                d = dp[hp->np-1].r;
954 –                                if (dp[0].r > d) d = dp[0].r;
955 –                                mag1 += d * (nextsine - lastsine) *
956 –                                                (b - bright(dp[hp->np-1].v));
957 –                        }
958 –                        dp += hp->np;
959 –                        lastsine = nextsine;
960 –                }
961 –                mag0 *= 2.0*PI / hp->np;
962 –                phi = 2.0*PI * (double)j/hp->np;
963 –                cosp = tcos(phi); sinp = tsin(phi);
964 –                xd += mag0*cosp - mag1*sinp;
965 –                yd += mag0*sinp + mag1*cosp;
966 –        }
967 –        for (i = 0; i < 3; i++)
968 –                gv[i] = (xd*hp->ux[i] + yd*hp->uy[i])*(hp->nt*hp->np)/PI;
969 – }
970 –
971 –
972 – void
973 – dirgradient(                                    /* compute direction gradient */
974 –        FVECT  gv,
975 –        AMBSAMP  *da,                   /* assumes standard ordering */
976 –        AMBHEMI  *hp
977 – )
978 – {
979 –        int  i, j;
980 –        double  mag;
981 –        double  phi, xd, yd;
982 –        AMBSAMP  *dp;
983 –
984 –        xd = yd = 0.0;
985 –        for (j = 0; j < hp->np; j++) {
986 –                dp = da + j;
987 –                mag = 0.0;
988 –                for (i = 0; i < hp->nt; i++) {
989 – #ifdef  DEBUG
990 –                        if (dp->t != i || dp->p != j)
991 –                                error(CONSISTENCY,
992 –                                        "division order in dirgradient");
993 – #endif
994 –                                                        /* tan(t) */
995 –                        mag += bright(dp->v)/sqrt(hp->nt/(i+.5) - 1.0);
996 –                        dp += hp->np;
997 –                }
998 –                phi = 2.0*PI * (j+.5)/hp->np + PI/2.0;
999 –                xd += mag * tcos(phi);
1000 –                yd += mag * tsin(phi);
1001 –        }
1002 –        for (i = 0; i < 3; i++)
1003 –                gv[i] = xd*hp->ux[i] + yd*hp->uy[i];
1004 – }
1005 –
1006 – #endif  /* ! NEWAMB */

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