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 2.47 by greg, Sat May 3 05:46:19 2014 UTC vs.
Revision 2.101 by greg, Tue Apr 29 23:41:10 2025 UTC

# Line 21 | 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  
26 – /* #define HEM_MULT     4.0     /* hem multiplier (bigger => sparser cache) */
27 –
28 – extern void             SDsquare2disk(double ds[2], double seedx, double seedy);
29 –
30 –                                /* vertex direction bit positions */
31 – #define VDB_xy  0
32 – #define VDB_y   01
33 – #define VDB_x   02
34 – #define VDB_Xy  03
35 – #define VDB_xY  04
36 – #define VDB_X   05
37 – #define VDB_Y   06
38 – #define VDB_XY  07
39 –                                /* get opposite vertex direction bit */
40 – #define VDB_OPP(f)      (~(f) & 07)
41 –                                /* adjacent triangle vertex flags */
42 – static const int  adjacent_trifl[8] = {
43 –                        0,                      /* forbidden diagonal */
44 –                        1<<VDB_x|1<<VDB_y|1<<VDB_Xy,
45 –                        1<<VDB_y|1<<VDB_x|1<<VDB_xY,
46 –                        1<<VDB_y|1<<VDB_Xy|1<<VDB_X,
47 –                        1<<VDB_x|1<<VDB_xY|1<<VDB_Y,
48 –                        1<<VDB_Xy|1<<VDB_X|1<<VDB_Y,
49 –                        1<<VDB_xY|1<<VDB_Y|1<<VDB_X,
50 –                        0,                      /* forbidden diagonal */
51 –                };
52 –
31   typedef struct {
54 –        COLOR   v;              /* hemisphere sample value */
55 –        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 */
61 –        FVECT   ux, uy;         /* tangent axis unit vectors */
39          int     ns;             /* number of samples per axis */
40 <        COLOR   acoef;          /* division contribution coefficient */
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 ambndx(h,i,j)   ((i)*(h)->ns + (j))
50 < #define ambsam(h,i,j)   (h)->sa[ambndx(h,i,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;
54          double  I1, I2;
73 –        int     valid;
55   } FFTRI;                /* vectors and coefficients for Hessian calculation */
56  
57  
58 < /* Get index for adjacent vertex */
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 < adjacent_verti(AMBHEMI *hp, int i, int j, int dbit)
64 > psample_class(double ss[2])             /* classify patch sample */
65   {
66 <        int     i0 = i*hp->ns + j;
67 <
68 <        switch (dbit) {
69 <        case VDB_y:     return(i0 - hp->ns);
70 <        case VDB_x:     return(i0 - 1);
71 <        case VDB_Xy:    return(i0 - hp->ns + 1);
72 <        case VDB_xY:    return(i0 + hp->ns - 1);
73 <        case VDB_X:     return(i0 + 1);
74 <        case VDB_Y:     return(i0 + hp->ns);
75 <                                /* the following should never occur */
91 <        case VDB_xy:    return(i0 - hp->ns - 1);
92 <        case VDB_XY:    return(i0 + hp->ns + 1);
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(-1);
77 >        return(COTHER);                 /* not in a corner */
78   }
79  
80 <
81 < /* Get vertex direction bit for the opposite edge to complete triangle */
99 < static int
100 < vdb_edge(int db1, int db2)
80 > static void
81 > trade_patchsamp(double ss[2])           /* trade in problem patch position */
82   {
83 <        switch (db1) {
84 <        case VDB_x:     return(db2==VDB_y ? VDB_Xy : VDB_Y);
85 <        case VDB_y:     return(db2==VDB_x ? VDB_xY : VDB_X);
86 <        case VDB_X:     return(db2==VDB_Xy ? VDB_y : VDB_xY);
87 <        case VDB_Y:     return(db2==VDB_xY ? VDB_x : VDB_Xy);
88 <        case VDB_xY:    return(db2==VDB_x ? VDB_y : VDB_X);
89 <        case VDB_Xy:    return(db2==VDB_y ? VDB_x : VDB_Y);
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 <        error(INTERNAL, "forbidden diagonal in vdb_edge()");
95 <        return(-1);
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 < static AMBHEMI *
136 < inithemi(                       /* initialize sampling hemisphere */
137 <        COLOR   ac,
138 <        RAY     *r,
139 <        double  wt
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 <        AMBHEMI *hp;
145 <        double  d;
146 <        int     n, i;
147 <                                        /* set number of divisions */
148 <        if (ambacc <= FTINY &&
149 <                        wt > (d = 0.8*intens(ac)*r->rweight/(ambdiv*minweight)))
150 <                wt = d;                 /* avoid ray termination */
151 <        n = sqrt(ambdiv * wt) + 0.5;
152 <        i = 1 + 5*(ambacc > FTINY);     /* minimum number of samples */
153 <        if (n < i)
154 <                n = i;
155 <                                        /* allocate sampling array */
156 <        hp = (AMBHEMI *)malloc(sizeof(AMBHEMI) + sizeof(AMBSAMP)*(n*n - 1));
157 <        if (hp == NULL)
158 <                return(NULL);
159 <        hp->rp = r;
160 <        hp->ns = n;
161 <                                        /* assign coefficient */
162 <        copycolor(hp->acoef, ac);
163 <        d = 1.0/(n*n);
164 <        scalecolor(hp->acoef, d);
165 <                                        /* make tangent plane axes */
166 <        hp->uy[0] = 0.5 - frandom();
167 <        hp->uy[1] = 0.5 - frandom();
168 <        hp->uy[2] = 0.5 - frandom();
147 <        for (i = 3; i--; )
148 <                if ((-0.6 < r->ron[i]) & (r->ron[i] < 0.6))
149 <                        break;
150 <        if (i < 0)
151 <                error(CONSISTENCY, "bad ray direction in inithemi");
152 <        hp->uy[i] = 1.0;
153 <        VCROSS(hp->ux, hp->uy, r->ron);
154 <        normalize(hp->ux);
155 <        VCROSS(hp->uy, r->ron, hp->ux);
156 <                                        /* we're ready to sample */
157 <        return(hp);
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  
161 – /* Sample ambient division and apply weighting coefficient */
172   static int
173 < getambsamp(RAY *arp, AMBHEMI *hp, int i, int j, int n)
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  spt[2], zd;
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 <                setcolor(arp->rcoef, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
190 >                setscolor(ar.rcoef, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
191          else
192 <                copycolor(arp->rcoef, hp->acoef);
193 <        if (rayorigin(arp, AMBIENT, hp->rp, arp->rcoef) < 0)
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 <                multcolor(arp->rcoef, hp->acoef);
197 <                scalecolor(arp->rcoef, 1./AVGREFL);
196 >                smultscolor(ar.rcoef, hp->acoef);
197 >                scalescolor(ar.rcoef, 1./AVGREFL);
198          }
199          hlist[0] = hp->rp->rno;
200 <        hlist[1] = j;
201 <        hlist[2] = i;
202 <        multisamp(spt, 2, urand(ilhash(hlist,3)+n));
203 <        if (!n) {                       /* avoid border samples for n==0 */
204 <                if ((spt[0] < 0.1) | (spt[0] >= 0.9))
205 <                        spt[0] = 0.1 + 0.8*frandom();
206 <                if ((spt[1] < 0.1) | (spt[1] >= 0.9))
207 <                        spt[1] = 0.1 + 0.8*frandom();
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          }
188 –        SDsquare2disk(spt, (j+spt[1])/hp->ns, (i+spt[0])/hp->ns);
214          zd = sqrt(1. - spt[0]*spt[0] - spt[1]*spt[1]);
215          for (ii = 3; ii--; )
216 <                arp->rdir[ii] = spt[0]*hp->ux[ii] +
216 >                ar.rdir[ii] =   spt[0]*hp->ux[ii] +
217                                  spt[1]*hp->uy[ii] +
218 <                                zd*hp->rp->ron[ii];
219 <        checknorm(arp->rdir);
220 <        dimlist[ndims++] = ambndx(hp,i,j) + 90171;
221 <        rayvalue(arp);                  /* evaluate ray */
222 <        ndims--;                        /* apply coefficient */
223 <        multcolor(arp->rcol, arp->rcoef);
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 < static AMBSAMP *
204 < ambsample(                              /* initial ambient division sample */
205 <        AMBHEMI *hp,
206 <        int     i,
207 <        int     j
208 < )
209 < {
210 <        AMBSAMP *ap = &ambsam(hp,i,j);
211 <        RAY     ar;
212 <                                        /* generate hemispherical sample */
213 <        if (!getambsamp(&ar, hp, i, j, 0) || ar.rt <= FTINY) {
214 <                memset(ap, 0, sizeof(AMBSAMP));
215 <                return(NULL);
216 <        }
217 <        ap->d = 1.0/ar.rt;              /* limit vertex distance */
218 <        if (ar.rt > 10.0*thescene.cusize)
219 <                ar.rt = 10.0*thescene.cusize;
220 <        VSUM(ap->p, ar.rorg, ar.rdir, ar.rt);
221 <        copycolor(ap->v, ar.rcol);
222 <        return(ap);
223 < }
224 <
225 <
226 < /* Estimate errors based on ambient division differences */
247 > /* Estimate variance based on ambient division differences */
248   static float *
249   getambdiffs(AMBHEMI *hp)
250   {
251 <        float   *earr = (float *)calloc(hp->ns*hp->ns, sizeof(float));
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, d2;
255 >        double  b, b1, d2;
256          int     i, j;
257  
258          if (earr == NULL)               /* out of memory? */
259                  return(NULL);
260 <                                        /* compute squared neighbor diffs */
261 <        for (ap = hp->sa, ep = earr, i = 0; i < hp->ns; i++)
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 = bright(ap[0].v);
265 >                b = pbright(ap[0].v);
266                  if (i) {                /* from above */
267 <                        d2 = b - bright(ap[-hp->ns].v);
268 <                        d2 *= d2;
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) {                /* from behind */
274 <                        d2 = b - bright(ap[-1].v);
275 <                        d2 *= d2;
276 <                        ep[0] += d2;
277 <                        ep[-1] += d2;
278 <                }
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 <        earr[0] *= 2.f;
290 <        earr[hp->ns-1] *= 2.f;
291 <        earr[(hp->ns-1)*hp->ns] *= 2.f;
292 <        earr[(hp->ns-1)*hp->ns + hp->ns-1] *= 2.f;
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 <                earr[i*hp->ns] *= 4./3.;
296 <                earr[i*hp->ns + hp->ns-1] *= 4./3.;
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 <                earr[j] *= 4./3.;
300 <                earr[(hp->ns-1)*hp->ns + j] *= 4./3.;
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(double acol[3], AMBHEMI *hp, int cnt)
319 > ambsupersamp(AMBHEMI *hp, int cnt)
320   {
321          float   *earr = getambdiffs(hp);
322 <        double  e2sum = 0;
278 <        AMBSAMP *ap;
279 <        RAY     ar;
280 <        COLOR   asum;
322 >        double  e2rem = 0;
323          float   *ep;
324 <        int     i, j, n;
324 >        int     i, j, n, nss;
325  
326          if (earr == NULL)               /* just skip calc. if no memory */
327                  return;
328 <                                        /* add up estimated variances */
329 <        for (ep = earr + hp->ns*hp->ns; ep-- > earr; )
330 <                e2sum += *ep;
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 (ap = hp->sa, i = 0; i < hp->ns; i++)
333 <            for (j = 0; j < hp->ns; j++, ap++) {
334 <                int     nss = *ep/e2sum*cnt + frandom();
335 <                setcolor(asum, 0., 0., 0.);
336 <                for (n = 1; n <= nss; n++) {
337 <                        if (!getambsamp(&ar, hp, i, j, n)) {
338 <                                nss = n-1;
339 <                                break;
298 <                        }
299 <                        addcolor(asum, ar.rcol);
300 <                }
301 <                if (nss) {              /* update returned ambient value */
302 <                        const double    ssf = 1./(nss + 1);
303 <                        for (n = 3; n--; )
304 <                                acol[n] += ssf*colval(asum,n) +
305 <                                                (ssf - 1.)*colval(ap->v,n);
306 <                }
307 <                e2sum -= *ep++;         /* update remainders */
308 <                cnt -= nss;
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 < /* Compute vertex flags, indicating farthest in each direction */
347 < static uby8 *
348 < vertex_flags(AMBHEMI *hp)
346 > static AMBHEMI *
347 > samp_hemi(                              /* sample indirect hemisphere */
348 >        SCOLOR  rcol,
349 >        RAY     *r,
350 >        double  wt
351 > )
352   {
353 <        uby8    *vflags = (uby8 *)calloc(hp->ns*hp->ns, sizeof(uby8));
354 <        uby8    *vf;
355 <        AMBSAMP *ap;
356 <        int     i, j;
353 >        int     backside = (wt < 0);
354 >        AMBHEMI *hp;
355 >        double  d;
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*r->rweight/(ambdiv*minweight + 1e-20)))
365 >                wt = d;                 /* avoid ray termination */
366 >        n = sqrt(ambdiv * wt) + 0.5;
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) + sizeof(AMBSAMP)*(n*n - 1));
372 >        if (hp == NULL)
373 >                error(SYSTEM, "out of memory in samp_hemi");
374  
375 <        if (vflags == NULL)
376 <                error(SYSTEM, "out of memory in vertex_flags()");
377 <        vf = vflags;
378 <        ap = hp->sa;            /* compute farthest along first row */
379 <        for (j = 0; j < hp->ns-1; j++, vf++, ap++)
380 <                if (ap[0].d <= ap[1].d)
381 <                        vf[0] |= 1<<VDB_X;
382 <                else
331 <                        vf[1] |= 1<<VDB_x;
332 <        ++vf; ++ap;
333 <                                /* flag subsequent rows */
334 <        for (i = 1; i < hp->ns; i++) {
335 <            for (j = 0; j < hp->ns-1; j++, vf++, ap++) {
336 <                if (ap[0].d <= ap[-hp->ns].d)   /* row before */
337 <                        vf[0] |= 1<<VDB_y;
338 <                else
339 <                        vf[-hp->ns] |= 1<<VDB_Y;
340 <                if (ap[0].d <= ap[1-hp->ns].d)  /* diagonal we care about */
341 <                        vf[0] |= 1<<VDB_Xy;
342 <                else
343 <                        vf[1-hp->ns] |= 1<<VDB_xY;
344 <                if (ap[0].d <= ap[1].d)         /* column after */
345 <                        vf[0] |= 1<<VDB_X;
346 <                else
347 <                        vf[1] |= 1<<VDB_x;
348 <            }
349 <            if (ap[0].d <= ap[-hp->ns].d)       /* final column edge */
350 <                vf[0] |= 1<<VDB_y;
351 <            else
352 <                vf[-hp->ns] |= 1<<VDB_Y;
353 <            ++vf; ++ap;
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 <        return(vflags);
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 >        copyscolor(hp->acoef, rcol);
391 >        d = 1.0/(n*n);
392 >        scalescolor(hp->acoef, d);
393 >                                        /* make tangent plane axes */
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   /* Return brightness of farthest ambient sample */
422   static double
423 < back_ambval(AMBHEMI *hp, int i, int j, int dbit1, int dbit2, const uby8 *vflags)
423 > back_ambval(AMBHEMI *hp, const int n1, const int n2, const int n3)
424   {
425 <        const int       v0 = ambndx(hp,i,j);
426 <        const int       tflags = (1<<dbit1 | 1<<dbit2);
427 <        int             v1, v2;
428 <
429 <        if ((vflags[v0] & tflags) == tflags)    /* is v0 the farthest? */
430 <                return(colval(hp->sa[v0].v,CIEY));
431 <        v1 = adjacent_verti(hp, i, j, dbit1);
432 <        if (vflags[v0] & 1<<dbit2)              /* v1 farthest if v0>v2 */
371 <                return(colval(hp->sa[v1].v,CIEY));
372 <        v2 = adjacent_verti(hp, i, j, dbit2);
373 <        if (vflags[v0] & 1<<dbit1)              /* v2 farthest if v0>v1 */
374 <                return(colval(hp->sa[v2].v,CIEY));
375 <                                                /* else check if v1>v2 */
376 <        if (vflags[v1] & 1<<vdb_edge(dbit1,dbit2))
377 <                return(colval(hp->sa[v1].v,CIEY));
378 <        return(colval(hp->sa[v2].v,CIEY));
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 >        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, AMBHEMI *hp, int i, int j, int dbit, const uby8 *vflags)
438 > comp_fftri(FFTRI *ftp, AMBHEMI *hp, const int n0, const int n1)
439   {
440 <        const int       i0 = ambndx(hp,i,j);
441 <        double          rdot_cp, dot_e, dot_er, rdot_r, rdot_r1, J2;
388 <        int             i1, ii;
440 >        double  rdot_cp, dot_e, dot_er, rdot_r, rdot_r1, J2;
441 >        int     ii;
442  
443 <        ftp->valid = 0;                 /* check if we can skip this edge */
444 <        ii = adjacent_trifl[dbit];
445 <        if ((vflags[i0] & ii) == ii)    /* cancels if vertex used as value */
393 <                return;
394 <        i1 = adjacent_verti(hp, i, j, dbit);
395 <        ii = adjacent_trifl[VDB_OPP(dbit)];
396 <        if ((vflags[i1] & ii) == ii)    /* on either end (for both triangles) */
397 <                return;
398 <                                        /* else go ahead with calculation */
399 <        VSUB(ftp->r_i, hp->sa[i0].p, hp->rp->rop);
400 <        VSUB(ftp->r_i1, hp->sa[i1].p, hp->rp->rop);
401 <        VSUB(ftp->e_i, hp->sa[i1].p, hp->sa[i0].p);
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 412 | Line 456 | comp_fftri(FFTRI *ftp, AMBHEMI *hp, int i, int j, int
456          J2 =  ( 0.5*(rdot_r - rdot_r1) - dot_er*ftp->I2 ) / dot_e;
457          for (ii = 3; ii--; )
458                  ftp->rI2_eJ2[ii] = ftp->I2*ftp->r_i[ii] + J2*ftp->e_i[ii];
415 –        ftp->valid++;
459   }
460  
461  
# Line 438 | Line 481 | comp_hessian(FVECT hess[3], FFTRI *ftp, FVECT nrm)
481          double  d1, d2, d3, d4;
482          double  I3, J3, K3;
483          int     i, j;
441 –
442 –        if (!ftp->valid) {              /* preemptive test */
443 –                memset(hess, 0, sizeof(FVECT)*3);
444 –                return;
445 –        }
484                                          /* compute intermediate coefficients */
485          d1 = 1.0/DOT(ftp->r_i,ftp->r_i);
486          d2 = 1.0/DOT(ftp->r_i1,ftp->r_i1);
# Line 506 | Line 544 | comp_gradient(FVECT grad, FFTRI *ftp, FVECT nrm)
544          double  f1;
545          int     i;
546  
509 –        if (!ftp->valid) {              /* preemptive test */
510 –                memset(grad, 0, sizeof(FVECT));
511 –                return;
512 –        }
547          f1 = 2.0*DOT(nrm, ftp->rcp);
548          VCROSS(ncp, nrm, ftp->e_i);
549          for (i = 3; i--; )
# Line 539 | Line 573 | add2gradient(FVECT grad, FVECT egrad1, FVECT egrad2, F
573  
574  
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 561 | Line 595 | eigenvectors(FVECT uv[2], float ra[2], FVECT hessian[3
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 <                error(INTERNAL, "bad eigenvalue calculation");
600 <
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 598 | Line 633 | ambHessian(                            /* anisotropic radii & pos. gradient */
633          static char     memerrmsg[] = "out of memory in ambHessian()";
634          FVECT           (*hessrow)[3] = NULL;
635          FVECT           *gradrow = NULL;
601 –        uby8            *vflags;
636          FVECT           hessian[3];
637          FVECT           gradient;
638          FFTRI           fftr;
# Line 620 | Line 654 | ambHessian(                            /* anisotropic radii & pos. gradient */
654                          error(SYSTEM, memerrmsg);
655                  memset(gradient, 0, sizeof(gradient));
656          }
623 –                                        /* get vertex position flags */
624 –        vflags = vertex_flags(hp);
657                                          /* compute first row of edges */
658          for (j = 0; j < hp->ns-1; j++) {
659 <                comp_fftri(&fftr, hp, 0, j, VDB_X, vflags);
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, hp, i, 0, VDB_Y, vflags);
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                  double  backg;
678 <                backg = back_ambval(hp, i, j, VDB_X, VDB_Y, vflags);
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, hp, i, j+1, VDB_xY, vflags);
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 (gradrow != NULL) {
688 <                    comp_gradient(graddia, &fftr, hp->rp->ron);
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, hp, i+1, j+1, VDB_x, vflags);
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(hp, i+1, j+1, VDB_x, VDB_y, vflags);
700 <                comp_fftri(&fftr, hp, i, j+1, VDB_Y, vflags);
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 684 | Line 718 | ambHessian(                            /* anisotropic radii & pos. gradient */
718                                          /* release row buffers */
719          if (hessrow != NULL) free(hessrow);
720          if (gradrow != NULL) free(gradrow);
687 –        free(vflags);
721          
722          if (ra != NULL)                 /* extract eigenvectors & radii */
723                  eigenvectors(uv, ra, hessian);
# Line 710 | Line 743 | ambdirgrad(AMBHEMI *hp, FVECT uv[2], float dg[2])
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);
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;
# Line 720 | Line 753 | ambdirgrad(AMBHEMI *hp, FVECT uv[2], float dg[2])
753   }
754  
755  
756 < /* Make sure radii don't extend beyond what we see in our periphery */
757 < static void
758 < hem_radii(AMBHEMI *hp, FVECT uv[2], float ra[2])
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 < #ifdef HEM_MULT
761 <        double          udsum = 0, vdsum = 0;
762 <        double          uwsum = 0, vwsum = 0;
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 <                                        /* circle around perimeter */
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 <                FVECT   vec;
786 <                double  us2, vs2;
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 <                us2 = DOT(vec, uv[0]) * ap->d;
789 <                us2 *= us2;
790 <                vs2 = DOT(vec, uv[1]) * ap->d;
791 <                vs2 *= vs2;
792 <                udsum += us2 * ap->d;
793 <                uwsum += us2;
794 <                vdsum += vs2 * ap->d;
745 <                vwsum += vs2;
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 <        uwsum *= HEM_MULT;              /* adjust effective hem size */
748 <        vwsum *= HEM_MULT;
749 <                                        /* cap radii (recall d=1/rt) */
750 <        if (ra[0]*udsum > uwsum)
751 <                ra[0] = uwsum/udsum;
752 <        if (ra[1]*vdsum > vwsum)
753 <                ra[1] = vwsum/vdsum;
754 < #endif
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);
770 <        int     cnt;
812 >        AMBHEMI *hp = samp_hemi(rcol, r, wt);
813          FVECT   my_uv[2];
814 <        double  d, K, acol[3];
814 >        double  d, K;
815          AMBSAMP *ap;
816 <        int     i, j;
817 <                                        /* check/initialize */
776 <        if (hp == NULL)
777 <                return(0);
816 >        int     i;
817 >                                        /* clear return values */
818          if (uv != NULL)
819                  memset(uv, 0, sizeof(FVECT)*2);
820          if (ra != NULL)
# Line 783 | 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 <        cnt = 0;
829 <        for (i = hp->ns; i--; )
830 <                for (j = hp->ns; j--; )
831 <                        if ((ap = ambsample(hp, i, j)) != NULL) {
832 <                                addcolor(acol, ap->v);
833 <                                ++cnt;
834 <                        }
795 <        if (!cnt) {
796 <                setcolor(rcol, 0.0, 0.0, 0.0);
797 <                free(hp);
798 <                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 <        if (cnt < hp->ns*hp->ns) {      /* incomplete sampling? */
837 <                copycolor(rcol, acol);
802 <                free(hp);
803 <                return(-1);             /* return value w/o Hessian */
804 <        }
805 <        cnt = ambssamp*wt + 0.5;        /* perform super-sampling? */
806 <        if (cnt > 0)
807 <                ambsupersamp(acol, hp, cnt);
808 <        copycolor(rcol, acol);          /* final indirect irradiance/PI */
809 <        if ((ra == NULL) & (pg == NULL) & (dg == NULL)) {
810 <                free(hp);
811 <                return(-1);             /* no radius or gradient calc. */
812 <        }
813 <        if ((d = bright(acol)) > FTINY) {       /* normalize Y values */
814 <                d = 0.99*(hp->ns*hp->ns)/d;
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 <        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 + K;
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 836 | Line 860 | doambient(                             /* compute ambient component */
860                                  ra[0] = 1.0/d;
861                          if (ra[1]*(d = fabs(pg[1])) > 1.0)
862                                  ra[1] = 1.0/d;
863 +                        if (ra[0] > ra[1])
864 +                                ra[0] = ra[1];
865                  }
840 –                hem_radii(hp, uv, ra);
841 –                if (ra[0] > ra[1])
842 –                        ra[0] = ra[1];
866                  if (ra[0] < minarad) {
867                          ra[0] = minarad;
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 853 | 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 865 | Line 891 | doambient(                             /* compute ambient component */
891          free(hp);                       /* clean up and return */
892          return(1);
893   }
868 –
869 –
870 – #else /* ! NEWAMB */
871 –
872 –
873 – void
874 – inithemi(                       /* initialize sampling hemisphere */
875 –        AMBHEMI  *hp,
876 –        COLOR ac,
877 –        RAY  *r,
878 –        double  wt
879 – )
880 – {
881 –        double  d;
882 –        int  i;
883 –                                        /* set number of divisions */
884 –        if (ambacc <= FTINY &&
885 –                        wt > (d = 0.8*intens(ac)*r->rweight/(ambdiv*minweight)))
886 –                wt = d;                 /* avoid ray termination */
887 –        hp->nt = sqrt(ambdiv * wt / PI) + 0.5;
888 –        i = ambacc > FTINY ? 3 : 1;     /* minimum number of samples */
889 –        if (hp->nt < i)
890 –                hp->nt = i;
891 –        hp->np = PI * hp->nt + 0.5;
892 –                                        /* set number of super-samples */
893 –        hp->ns = ambssamp * wt + 0.5;
894 –                                        /* assign coefficient */
895 –        copycolor(hp->acoef, ac);
896 –        d = 1.0/(hp->nt*hp->np);
897 –        scalecolor(hp->acoef, d);
898 –                                        /* make axes */
899 –        VCOPY(hp->uz, r->ron);
900 –        hp->uy[0] = hp->uy[1] = hp->uy[2] = 0.0;
901 –        for (i = 0; i < 3; i++)
902 –                if (hp->uz[i] < 0.6 && hp->uz[i] > -0.6)
903 –                        break;
904 –        if (i >= 3)
905 –                error(CONSISTENCY, "bad ray direction in inithemi");
906 –        hp->uy[i] = 1.0;
907 –        fcross(hp->ux, hp->uy, hp->uz);
908 –        normalize(hp->ux);
909 –        fcross(hp->uy, hp->uz, hp->ux);
910 – }
911 –
912 –
913 – int
914 – divsample(                              /* sample a division */
915 –        AMBSAMP  *dp,
916 –        AMBHEMI  *h,
917 –        RAY  *r
918 – )
919 – {
920 –        RAY  ar;
921 –        int  hlist[3];
922 –        double  spt[2];
923 –        double  xd, yd, zd;
924 –        double  b2;
925 –        double  phi;
926 –        int  i;
927 –                                        /* ambient coefficient for weight */
928 –        if (ambacc > FTINY)
929 –                setcolor(ar.rcoef, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
930 –        else
931 –                copycolor(ar.rcoef, h->acoef);
932 –        if (rayorigin(&ar, AMBIENT, r, ar.rcoef) < 0)
933 –                return(-1);
934 –        if (ambacc > FTINY) {
935 –                multcolor(ar.rcoef, h->acoef);
936 –                scalecolor(ar.rcoef, 1./AVGREFL);
937 –        }
938 –        hlist[0] = r->rno;
939 –        hlist[1] = dp->t;
940 –        hlist[2] = dp->p;
941 –        multisamp(spt, 2, urand(ilhash(hlist,3)+dp->n));
942 –        zd = sqrt((dp->t + spt[0])/h->nt);
943 –        phi = 2.0*PI * (dp->p + spt[1])/h->np;
944 –        xd = tcos(phi) * zd;
945 –        yd = tsin(phi) * zd;
946 –        zd = sqrt(1.0 - zd*zd);
947 –        for (i = 0; i < 3; i++)
948 –                ar.rdir[i] =    xd*h->ux[i] +
949 –                                yd*h->uy[i] +
950 –                                zd*h->uz[i];
951 –        checknorm(ar.rdir);
952 –        dimlist[ndims++] = dp->t*h->np + dp->p + 90171;
953 –        rayvalue(&ar);
954 –        ndims--;
955 –        multcolor(ar.rcol, ar.rcoef);   /* apply coefficient */
956 –        addcolor(dp->v, ar.rcol);
957 –                                        /* use rt to improve gradient calc */
958 –        if (ar.rt > FTINY && ar.rt < FHUGE)
959 –                dp->r += 1.0/ar.rt;
960 –                                        /* (re)initialize error */
961 –        if (dp->n++) {
962 –                b2 = bright(dp->v)/dp->n - bright(ar.rcol);
963 –                b2 = b2*b2 + dp->k*((dp->n-1)*(dp->n-1));
964 –                dp->k = b2/(dp->n*dp->n);
965 –        } else
966 –                dp->k = 0.0;
967 –        return(0);
968 – }
969 –
970 –
971 – static int
972 – ambcmp(                                 /* decreasing order */
973 –        const void *p1,
974 –        const void *p2
975 – )
976 – {
977 –        const AMBSAMP   *d1 = (const AMBSAMP *)p1;
978 –        const AMBSAMP   *d2 = (const AMBSAMP *)p2;
979 –
980 –        if (d1->k < d2->k)
981 –                return(1);
982 –        if (d1->k > d2->k)
983 –                return(-1);
984 –        return(0);
985 – }
986 –
987 –
988 – static int
989 – ambnorm(                                /* standard order */
990 –        const void *p1,
991 –        const void *p2
992 – )
993 – {
994 –        const AMBSAMP   *d1 = (const AMBSAMP *)p1;
995 –        const AMBSAMP   *d2 = (const AMBSAMP *)p2;
996 –        int     c;
997 –
998 –        if ( (c = d1->t - d2->t) )
999 –                return(c);
1000 –        return(d1->p - d2->p);
1001 – }
1002 –
1003 –
1004 – double
1005 – doambient(                              /* compute ambient component */
1006 –        COLOR  rcol,
1007 –        RAY  *r,
1008 –        double  wt,
1009 –        FVECT  pg,
1010 –        FVECT  dg
1011 – )
1012 – {
1013 –        double  b, d=0;
1014 –        AMBHEMI  hemi;
1015 –        AMBSAMP  *div;
1016 –        AMBSAMP  dnew;
1017 –        double  acol[3];
1018 –        AMBSAMP  *dp;
1019 –        double  arad;
1020 –        int  divcnt;
1021 –        int  i, j;
1022 –                                        /* initialize hemisphere */
1023 –        inithemi(&hemi, rcol, r, wt);
1024 –        divcnt = hemi.nt * hemi.np;
1025 –                                        /* initialize */
1026 –        if (pg != NULL)
1027 –                pg[0] = pg[1] = pg[2] = 0.0;
1028 –        if (dg != NULL)
1029 –                dg[0] = dg[1] = dg[2] = 0.0;
1030 –        setcolor(rcol, 0.0, 0.0, 0.0);
1031 –        if (divcnt == 0)
1032 –                return(0.0);
1033 –                                        /* allocate super-samples */
1034 –        if (hemi.ns > 0 || pg != NULL || dg != NULL) {
1035 –                div = (AMBSAMP *)malloc(divcnt*sizeof(AMBSAMP));
1036 –                if (div == NULL)
1037 –                        error(SYSTEM, "out of memory in doambient");
1038 –        } else
1039 –                div = NULL;
1040 –                                        /* sample the divisions */
1041 –        arad = 0.0;
1042 –        acol[0] = acol[1] = acol[2] = 0.0;
1043 –        if ((dp = div) == NULL)
1044 –                dp = &dnew;
1045 –        divcnt = 0;
1046 –        for (i = 0; i < hemi.nt; i++)
1047 –                for (j = 0; j < hemi.np; j++) {
1048 –                        dp->t = i; dp->p = j;
1049 –                        setcolor(dp->v, 0.0, 0.0, 0.0);
1050 –                        dp->r = 0.0;
1051 –                        dp->n = 0;
1052 –                        if (divsample(dp, &hemi, r) < 0) {
1053 –                                if (div != NULL)
1054 –                                        dp++;
1055 –                                continue;
1056 –                        }
1057 –                        arad += dp->r;
1058 –                        divcnt++;
1059 –                        if (div != NULL)
1060 –                                dp++;
1061 –                        else
1062 –                                addcolor(acol, dp->v);
1063 –                }
1064 –        if (!divcnt) {
1065 –                if (div != NULL)
1066 –                        free((void *)div);
1067 –                return(0.0);            /* no samples taken */
1068 –        }
1069 –        if (divcnt < hemi.nt*hemi.np) {
1070 –                pg = dg = NULL;         /* incomplete sampling */
1071 –                hemi.ns = 0;
1072 –        } else if (arad > FTINY && divcnt/arad < minarad) {
1073 –                hemi.ns = 0;            /* close enough */
1074 –        } else if (hemi.ns > 0) {       /* else perform super-sampling? */
1075 –                comperrs(div, &hemi);                   /* compute errors */
1076 –                qsort(div, divcnt, sizeof(AMBSAMP), ambcmp);    /* sort divs */
1077 –                                                /* super-sample */
1078 –                for (i = hemi.ns; i > 0; i--) {
1079 –                        dnew = *div;
1080 –                        if (divsample(&dnew, &hemi, r) < 0) {
1081 –                                dp++;
1082 –                                continue;
1083 –                        }
1084 –                        dp = div;               /* reinsert */
1085 –                        j = divcnt < i ? divcnt : i;
1086 –                        while (--j > 0 && dnew.k < dp[1].k) {
1087 –                                *dp = *(dp+1);
1088 –                                dp++;
1089 –                        }
1090 –                        *dp = dnew;
1091 –                }
1092 –                if (pg != NULL || dg != NULL)   /* restore order */
1093 –                        qsort(div, divcnt, sizeof(AMBSAMP), ambnorm);
1094 –        }
1095 –                                        /* compute returned values */
1096 –        if (div != NULL) {
1097 –                arad = 0.0;             /* note: divcnt may be < nt*np */
1098 –                for (i = hemi.nt*hemi.np, dp = div; i-- > 0; dp++) {
1099 –                        arad += dp->r;
1100 –                        if (dp->n > 1) {
1101 –                                b = 1.0/dp->n;
1102 –                                scalecolor(dp->v, b);
1103 –                                dp->r *= b;
1104 –                                dp->n = 1;
1105 –                        }
1106 –                        addcolor(acol, dp->v);
1107 –                }
1108 –                b = bright(acol);
1109 –                if (b > FTINY) {
1110 –                        b = 1.0/b;      /* compute & normalize gradient(s) */
1111 –                        if (pg != NULL) {
1112 –                                posgradient(pg, div, &hemi);
1113 –                                for (i = 0; i < 3; i++)
1114 –                                        pg[i] *= b;
1115 –                        }
1116 –                        if (dg != NULL) {
1117 –                                dirgradient(dg, div, &hemi);
1118 –                                for (i = 0; i < 3; i++)
1119 –                                        dg[i] *= b;
1120 –                        }
1121 –                }
1122 –                free((void *)div);
1123 –        }
1124 –        copycolor(rcol, acol);
1125 –        if (arad <= FTINY)
1126 –                arad = maxarad;
1127 –        else
1128 –                arad = (divcnt+hemi.ns)/arad;
1129 –        if (pg != NULL) {               /* reduce radius if gradient large */
1130 –                d = DOT(pg,pg);
1131 –                if (d*arad*arad > 1.0)
1132 –                        arad = 1.0/sqrt(d);
1133 –        }
1134 –        if (arad < minarad) {
1135 –                arad = minarad;
1136 –                if (pg != NULL && d*arad*arad > 1.0) {  /* cap gradient */
1137 –                        d = 1.0/arad/sqrt(d);
1138 –                        for (i = 0; i < 3; i++)
1139 –                                pg[i] *= d;
1140 –                }
1141 –        }
1142 –        if ((arad /= sqrt(wt)) > maxarad)
1143 –                arad = maxarad;
1144 –        return(arad);
1145 – }
1146 –
1147 –
1148 – void
1149 – comperrs(                       /* compute initial error estimates */
1150 –        AMBSAMP  *da,   /* assumes standard ordering */
1151 –        AMBHEMI  *hp
1152 – )
1153 – {
1154 –        double  b, b2;
1155 –        int  i, j;
1156 –        AMBSAMP  *dp;
1157 –                                /* sum differences from neighbors */
1158 –        dp = da;
1159 –        for (i = 0; i < hp->nt; i++)
1160 –                for (j = 0; j < hp->np; j++) {
1161 – #ifdef  DEBUG
1162 –                        if (dp->t != i || dp->p != j)
1163 –                                error(CONSISTENCY,
1164 –                                        "division order in comperrs");
1165 – #endif
1166 –                        b = bright(dp[0].v);
1167 –                        if (i > 0) {            /* from above */
1168 –                                b2 = bright(dp[-hp->np].v) - b;
1169 –                                b2 *= b2 * 0.25;
1170 –                                dp[0].k += b2;
1171 –                                dp[-hp->np].k += b2;
1172 –                        }
1173 –                        if (j > 0) {            /* from behind */
1174 –                                b2 = bright(dp[-1].v) - b;
1175 –                                b2 *= b2 * 0.25;
1176 –                                dp[0].k += b2;
1177 –                                dp[-1].k += b2;
1178 –                        } else {                /* around */
1179 –                                b2 = bright(dp[hp->np-1].v) - b;
1180 –                                b2 *= b2 * 0.25;
1181 –                                dp[0].k += b2;
1182 –                                dp[hp->np-1].k += b2;
1183 –                        }
1184 –                        dp++;
1185 –                }
1186 –                                /* divide by number of neighbors */
1187 –        dp = da;
1188 –        for (j = 0; j < hp->np; j++)            /* top row */
1189 –                (dp++)->k *= 1.0/3.0;
1190 –        if (hp->nt < 2)
1191 –                return;
1192 –        for (i = 1; i < hp->nt-1; i++)          /* central region */
1193 –                for (j = 0; j < hp->np; j++)
1194 –                        (dp++)->k *= 0.25;
1195 –        for (j = 0; j < hp->np; j++)            /* bottom row */
1196 –                (dp++)->k *= 1.0/3.0;
1197 – }
1198 –
1199 –
1200 – void
1201 – posgradient(                                    /* compute position gradient */
1202 –        FVECT  gv,
1203 –        AMBSAMP  *da,                   /* assumes standard ordering */
1204 –        AMBHEMI  *hp
1205 – )
1206 – {
1207 –        int  i, j;
1208 –        double  nextsine, lastsine, b, d;
1209 –        double  mag0, mag1;
1210 –        double  phi, cosp, sinp, xd, yd;
1211 –        AMBSAMP  *dp;
1212 –
1213 –        xd = yd = 0.0;
1214 –        for (j = 0; j < hp->np; j++) {
1215 –                dp = da + j;
1216 –                mag0 = mag1 = 0.0;
1217 –                lastsine = 0.0;
1218 –                for (i = 0; i < hp->nt; i++) {
1219 – #ifdef  DEBUG
1220 –                        if (dp->t != i || dp->p != j)
1221 –                                error(CONSISTENCY,
1222 –                                        "division order in posgradient");
1223 – #endif
1224 –                        b = bright(dp->v);
1225 –                        if (i > 0) {
1226 –                                d = dp[-hp->np].r;
1227 –                                if (dp[0].r > d) d = dp[0].r;
1228 –                                                        /* sin(t)*cos(t)^2 */
1229 –                                d *= lastsine * (1.0 - (double)i/hp->nt);
1230 –                                mag0 += d*(b - bright(dp[-hp->np].v));
1231 –                        }
1232 –                        nextsine = sqrt((double)(i+1)/hp->nt);
1233 –                        if (j > 0) {
1234 –                                d = dp[-1].r;
1235 –                                if (dp[0].r > d) d = dp[0].r;
1236 –                                mag1 += d * (nextsine - lastsine) *
1237 –                                                (b - bright(dp[-1].v));
1238 –                        } else {
1239 –                                d = dp[hp->np-1].r;
1240 –                                if (dp[0].r > d) d = dp[0].r;
1241 –                                mag1 += d * (nextsine - lastsine) *
1242 –                                                (b - bright(dp[hp->np-1].v));
1243 –                        }
1244 –                        dp += hp->np;
1245 –                        lastsine = nextsine;
1246 –                }
1247 –                mag0 *= 2.0*PI / hp->np;
1248 –                phi = 2.0*PI * (double)j/hp->np;
1249 –                cosp = tcos(phi); sinp = tsin(phi);
1250 –                xd += mag0*cosp - mag1*sinp;
1251 –                yd += mag0*sinp + mag1*cosp;
1252 –        }
1253 –        for (i = 0; i < 3; i++)
1254 –                gv[i] = (xd*hp->ux[i] + yd*hp->uy[i])*(hp->nt*hp->np)/PI;
1255 – }
1256 –
1257 –
1258 – void
1259 – dirgradient(                                    /* compute direction gradient */
1260 –        FVECT  gv,
1261 –        AMBSAMP  *da,                   /* assumes standard ordering */
1262 –        AMBHEMI  *hp
1263 – )
1264 – {
1265 –        int  i, j;
1266 –        double  mag;
1267 –        double  phi, xd, yd;
1268 –        AMBSAMP  *dp;
1269 –
1270 –        xd = yd = 0.0;
1271 –        for (j = 0; j < hp->np; j++) {
1272 –                dp = da + j;
1273 –                mag = 0.0;
1274 –                for (i = 0; i < hp->nt; i++) {
1275 – #ifdef  DEBUG
1276 –                        if (dp->t != i || dp->p != j)
1277 –                                error(CONSISTENCY,
1278 –                                        "division order in dirgradient");
1279 – #endif
1280 –                                                        /* tan(t) */
1281 –                        mag += bright(dp->v)/sqrt(hp->nt/(i+.5) - 1.0);
1282 –                        dp += hp->np;
1283 –                }
1284 –                phi = 2.0*PI * (j+.5)/hp->np + PI/2.0;
1285 –                xd += mag * tcos(phi);
1286 –                yd += mag * tsin(phi);
1287 –        }
1288 –        for (i = 0; i < 3; i++)
1289 –                gv[i] = xd*hp->ux[i] + yd*hp->uy[i];
1290 – }
1291 –
1292 – #endif  /* ! NEWAMB */

Diff Legend

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