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

Comparing ray/src/rt/ambcomp.c (file contents):
Revision 2.83 by greg, Tue Nov 13 19:58:33 2018 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 < #ifndef OLDAMB
24 > #ifndef MINADIV
25 > #define MINADIV         7       /* minimum # divisions in each dimension */
26 > #endif
27 > #ifndef MINSDIST
28 > #define MINSDIST        0.25    /* def. min. spacing = 1/4th division */
29 > #endif
30  
26 extern void             SDsquare2disk(double ds[2], double seedx, double seedy);
27
31   typedef struct {
29        COLOR   v;              /* hemisphere sample value */
30        float   d;              /* reciprocal distance */
32          FVECT   p;              /* intersection point */
33 +        float   d;              /* reciprocal distance */
34 +        SCOLOR  v;              /* hemisphere sample value */
35   } AMBSAMP;              /* sample value */
36  
37   typedef struct {
38          RAY     *rp;            /* originating ray sample */
39          int     ns;             /* number of samples per axis */
40          int     sampOK;         /* acquired full sample set? */
41 <        COLOR   acoef;          /* division contribution coefficient */
42 <        double  acol[3];        /* accumulated color */
41 >        int     atyp;           /* RAMBIENT or TAMBIENT */
42 >        SCOLOR  acoef;          /* division contribution coefficient */
43 >        SCOLOR  acol;           /* accumulated color */
44 >        FVECT   onrm;           /* oriented unperturbed surface normal */
45          FVECT   ux, uy;         /* tangent axis unit vectors */
46          AMBSAMP sa[1];          /* sample array (extends struct) */
47   }  AMBHEMI;             /* ambient sample hemisphere */
# Line 50 | 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 < ambcollision(                           /* proposed direciton collides? */
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 <        FVECT   dv
141 >        RREAL   spt[2]
142   )
143   {
61        double  cos_thresh;
144          int     ii, jj;
63                                        /* min. spacing = 1/4th division */
64        cos_thresh = (PI/4.)/(double)hp->ns;
65        cos_thresh = 1. - .5*cos_thresh*cos_thresh;
145                                          /* check existing neighbors */
146          for (ii = i-1; ii <= i+1; ii++) {
147                  if (ii < 0) continue;
# Line 70 | Line 149 | ambcollision(                          /* proposed direciton collides? */
149                  for (jj = j-1; jj <= j+1; jj++) {
150                          AMBSAMP *ap;
151                          FVECT   avec;
152 <                        double  dprod;
152 >                        double  dx, dy;
153                          if (jj < 0) continue;
154                          if (jj >= hp->ns) break;
155                          if ((ii==i) & (jj==j)) continue;
# Line 78 | Line 157 | ambcollision(                          /* proposed direciton collides? */
157                          if (ap->d <= .5/FHUGE)
158                                  continue;       /* no one home */
159                          VSUB(avec, ap->p, hp->rp->rop);
160 <                        dprod = DOT(avec, dv);
161 <                        if (dprod >= cos_thresh*VLEN(avec))
162 <                                return(1);      /* collision */
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 */
# Line 95 | Line 177 | ambsample(                             /* initial ambient division sample */
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(ar.rcoef, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
190 >                setscolor(ar.rcoef, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
191          else
192 <                copycolor(ar.rcoef, hp->acoef);
193 <        if (rayorigin(&ar, AMBIENT, hp->rp, ar.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(ar.rcoef, hp->acoef);
197 <                scalecolor(ar.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 < resample:
204 <        SDsquare2disk(spt, (j+spt[1])/hp->ns, (i+spt[0])/hp->ns);
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->rp->ron[ii];
218 >                                zd*hp->onrm[ii];
219          checknorm(ar.rdir);
126                                        /* avoid coincident samples */
127        if (!n && ambcollision(hp, i, j, ar.rdir)) {
128                spt[0] = frandom(); spt[1] = frandom();
129                goto resample;          /* reject this sample */
130        }
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 <        multcolor(ar.rcol, ar.rcoef);   /* apply coefficient */
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 <                copycolor(ap->v, ar.rcol);
233 >                copyscolor(ap->v, ar.rcol);
234          } else {                        /* else update recorded value */
235 <                hp->acol[RED] -= colval(ap->v,RED);
147 <                hp->acol[GRN] -= colval(ap->v,GRN);
148 <                hp->acol[BLU] -= colval(ap->v,BLU);
235 >                sopscolor(hp->acol, -=, ap->v);
236                  zd = 1.0/(double)(n+1);
237 <                scalecolor(ar.rcol, zd);
237 >                scalescolor(ar.rcol, zd);
238                  zd *= (double)n;
239 <                scalecolor(ap->v, zd);
240 <                addcolor(ap->v, ar.rcol);
239 >                scalescolor(ap->v, zd);
240 >                saddscolor(ap->v, ar.rcol);
241          }
242 <        addcolor(hp->acol, ap->v);      /* add to our sum */
242 >        saddscolor(hp->acol, ap->v);    /* add to our sum */
243          return(1);
244   }
245  
# Line 161 | Line 248 | resample:
248   static float *
249   getambdiffs(AMBHEMI *hp)
250   {
251 <        const double    normf = 1./bright(hp->acoef);
252 <        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, b1, d2;
# Line 171 | Line 258 | getambdiffs(AMBHEMI *hp)
258          if (earr == NULL)               /* out of memory? */
259                  return(NULL);
260                                          /* sum squared neighbor diffs */
261 <        for (ap = hp->sa, ep = earr, i = 0; i < hp->ns; i++)
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 <                        b1 = bright(ap[-hp->ns].v);
267 >                        b1 = pbright(ap[-hp->ns].v);
268                          d2 = b - b1;
269 <                        d2 *= d2*normf/(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 = bright(ap[-1].v);
275 >                b1 = pbright(ap[-1].v);
276                  d2 = b - b1;
277 <                d2 *= d2*normf/(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 = bright(ap[-hp->ns-1].v);
282 >                b1 = pbright(ap[-hp->ns-1].v);
283                  d2 = b - b1;
284 <                d2 *= d2*normf/(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] *= 8./3.;
290 <        earr[hp->ns-1] *= 8./3.;
291 <        earr[(hp->ns-1)*hp->ns] *= 8./3.;
292 <        earr[(hp->ns-1)*hp->ns + hp->ns-1] *= 8./3.;
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] *= 8./5.;
296 <                earr[i*hp->ns + hp->ns-1] *= 8./5.;
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] *= 8./5.;
300 <                earr[(hp->ns-1)*hp->ns + j] *= 8./5.;
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  
# Line 244 | Line 345 | done:
345  
346   static AMBHEMI *
347   samp_hemi(                              /* sample indirect hemisphere */
348 <        COLOR   rcol,
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, j;
357                                          /* insignificance check */
358 <        if (bright(rcol) <= FTINY)
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(rcol)*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) + sizeof(AMBSAMP)*(n*n - 1));
372          if (hp == 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 <        hp->acol[RED] = hp->acol[GRN] = hp->acol[BLU] = 0.0;
386 >        scolorblack(hp->acol);
387          memset(hp->sa, 0, sizeof(AMBSAMP)*n*n);
388          hp->sampOK = 0;
389                                          /* assign coefficient */
390 <        copycolor(hp->acoef, rcol);
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 <        if (!getperpendicular(hp->ux, r->ron, 1))
394 >        if (!getperpendicular(hp->ux, hp->onrm, 1))
395                  error(CONSISTENCY, "bad ray direction in samp_hemi");
396 <        VCROSS(hp->uy, r->ron, hp->ux);
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 <        copycolor(rcol, hp->acol);
401 >        copyscolor(rcol, hp->acol);
402          if (!hp->sampOK) {              /* utter failure? */
403                  free(hp);
404                  return(NULL);
# Line 293 | Line 407 | samp_hemi(                             /* sample indirect hemisphere */
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 > 8) {                    /* perform super-sampling? */
413 >        if (n >= 4*hp->ns) {            /* perform super-sampling? */
414                  ambsupersamp(hp, n);
415 <                copycolor(rcol, hp->acol);
415 >                copyscolor(rcol, hp->acol);
416          }
417          return(hp);                     /* all is well */
418   }
# Line 308 | Line 424 | back_ambval(AMBHEMI *hp, const int n1, const int n2, c
424   {
425          if (hp->sa[n1].d <= hp->sa[n2].d) {
426                  if (hp->sa[n1].d <= hp->sa[n3].d)
427 <                        return(colval(hp->sa[n1].v,CIEY));
428 <                return(colval(hp->sa[n3].v,CIEY));
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(colval(hp->sa[n2].v,CIEY));
432 <        return(colval(hp->sa[n3].v,CIEY));
431 >                return(hp->sa[n2].v[0]);
432 >        return(hp->sa[n3].v[0]);
433   }
434  
435  
# Line 542 | Line 658 | ambHessian(                            /* anisotropic radii & pos. gradient */
658          for (j = 0; j < hp->ns-1; j++) {
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++) {
# Line 552 | Line 668 | ambHessian(                            /* anisotropic radii & pos. gradient */
668              FVECT       gradcol;
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;
# Line 564 | Line 680 | ambHessian(                            /* anisotropic radii & pos. gradient */
680                                          /* diagonal (inner) edge */
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, 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, 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 627 | 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 683 | Line 799 | ambcorral(AMBHEMI *hp, FVECT uv[2], const double r0, c
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) */
# Line 713 | Line 829 | doambient(                             /* compute ambient component */
829                  return(0);
830  
831          if ((ra == NULL) & (pg == NULL) & (dg == NULL) ||
832 <                        (hp->sampOK < 0) | (hp->ns < 6)) {
832 >                        (hp->sampOK < 0) | (hp->ns < MINADIV)) {
833                  free(hp);               /* Hessian not requested/possible */
834                  return(-1);             /* value-only return value */
835          }
836 <        if ((d = bright(rcol)) > FTINY) {       /* normalize Y values */
837 <                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;
# Line 726 | Line 842 | doambient(                             /* compute ambient component */
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 752 | Line 868 | doambient(                             /* compute ambient component */
868                          if (ra[1] < minarad)
869                                  ra[1] = minarad;
870                  }
871 <                ra[0] *= d = 1.0/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 761 | Line 877 | doambient(                             /* compute ambient component */
877                                  ra[0] = maxarad;
878                  }
879                                          /* flag encroached directions */
880 <                if (crlp != NULL)
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];
# Line 775 | Line 891 | doambient(                             /* compute ambient component */
891          free(hp);                       /* clean up and return */
892          return(1);
893   }
778
779
780 #else /* ! NEWAMB */
781
782
783 void
784 inithemi(                       /* initialize sampling hemisphere */
785        AMBHEMI  *hp,
786        COLOR ac,
787        RAY  *r,
788        double  wt
789 )
790 {
791        double  d;
792        int  i;
793                                        /* set number of divisions */
794        if (ambacc <= FTINY &&
795                        wt > (d = 0.8*intens(ac)*r->rweight/(ambdiv*minweight)))
796                wt = d;                 /* avoid ray termination */
797        hp->nt = sqrt(ambdiv * wt / PI) + 0.5;
798        i = ambacc > FTINY ? 3 : 1;     /* minimum number of samples */
799        if (hp->nt < i)
800                hp->nt = i;
801        hp->np = PI * hp->nt + 0.5;
802                                        /* set number of super-samples */
803        hp->ns = ambssamp * wt + 0.5;
804                                        /* assign coefficient */
805        copycolor(hp->acoef, ac);
806        d = 1.0/(hp->nt*hp->np);
807        scalecolor(hp->acoef, d);
808                                        /* make axes */
809        VCOPY(hp->uz, r->ron);
810        hp->uy[0] = hp->uy[1] = hp->uy[2] = 0.0;
811        for (i = 0; i < 3; i++)
812                if (hp->uz[i] < 0.6 && hp->uz[i] > -0.6)
813                        break;
814        if (i >= 3)
815                error(CONSISTENCY, "bad ray direction in inithemi");
816        hp->uy[i] = 1.0;
817        fcross(hp->ux, hp->uy, hp->uz);
818        normalize(hp->ux);
819        fcross(hp->uy, hp->uz, hp->ux);
820 }
821
822
823 int
824 divsample(                              /* sample a division */
825        AMBSAMP  *dp,
826        AMBHEMI  *h,
827        RAY  *r
828 )
829 {
830        RAY  ar;
831        int  hlist[3];
832        double  spt[2];
833        double  xd, yd, zd;
834        double  b2;
835        double  phi;
836        int  i;
837                                        /* ambient coefficient for weight */
838        if (ambacc > FTINY)
839                setcolor(ar.rcoef, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
840        else
841                copycolor(ar.rcoef, h->acoef);
842        if (rayorigin(&ar, AMBIENT, r, ar.rcoef) < 0)
843                return(-1);
844        if (ambacc > FTINY) {
845                multcolor(ar.rcoef, h->acoef);
846                scalecolor(ar.rcoef, 1./AVGREFL);
847        }
848        hlist[0] = r->rno;
849        hlist[1] = dp->t;
850        hlist[2] = dp->p;
851        multisamp(spt, 2, urand(ilhash(hlist,3)+dp->n));
852        zd = sqrt((dp->t + spt[0])/h->nt);
853        phi = 2.0*PI * (dp->p + spt[1])/h->np;
854        xd = tcos(phi) * zd;
855        yd = tsin(phi) * zd;
856        zd = sqrt(1.0 - zd*zd);
857        for (i = 0; i < 3; i++)
858                ar.rdir[i] =    xd*h->ux[i] +
859                                yd*h->uy[i] +
860                                zd*h->uz[i];
861        checknorm(ar.rdir);
862        dimlist[ndims++] = dp->t*h->np + dp->p + 90171;
863        rayvalue(&ar);
864        ndims--;
865        multcolor(ar.rcol, ar.rcoef);   /* apply coefficient */
866        addcolor(dp->v, ar.rcol);
867                                        /* use rxt to improve gradient calc */
868        if (ar.rxt > FTINY && ar.rxt < FHUGE)
869                dp->r += 1.0/ar.rxt;
870                                        /* (re)initialize error */
871        if (dp->n++) {
872                b2 = bright(dp->v)/dp->n - bright(ar.rcol);
873                b2 = b2*b2 + dp->k*((dp->n-1)*(dp->n-1));
874                dp->k = b2/(dp->n*dp->n);
875        } else
876                dp->k = 0.0;
877        return(0);
878 }
879
880
881 static int
882 ambcmp(                                 /* decreasing order */
883        const void *p1,
884        const void *p2
885 )
886 {
887        const AMBSAMP   *d1 = (const AMBSAMP *)p1;
888        const AMBSAMP   *d2 = (const AMBSAMP *)p2;
889
890        if (d1->k < d2->k)
891                return(1);
892        if (d1->k > d2->k)
893                return(-1);
894        return(0);
895 }
896
897
898 static int
899 ambnorm(                                /* standard order */
900        const void *p1,
901        const void *p2
902 )
903 {
904        const AMBSAMP   *d1 = (const AMBSAMP *)p1;
905        const AMBSAMP   *d2 = (const AMBSAMP *)p2;
906        int     c;
907
908        if ( (c = d1->t - d2->t) )
909                return(c);
910        return(d1->p - d2->p);
911 }
912
913
914 double
915 doambient(                              /* compute ambient component */
916        COLOR  rcol,
917        RAY  *r,
918        double  wt,
919        FVECT  pg,
920        FVECT  dg
921 )
922 {
923        double  b, d=0;
924        AMBHEMI  hemi;
925        AMBSAMP  *div;
926        AMBSAMP  dnew;
927        double  acol[3];
928        AMBSAMP  *dp;
929        double  arad;
930        int  divcnt;
931        int  i, j;
932                                        /* initialize hemisphere */
933        inithemi(&hemi, rcol, r, wt);
934        divcnt = hemi.nt * hemi.np;
935                                        /* initialize */
936        if (pg != NULL)
937                pg[0] = pg[1] = pg[2] = 0.0;
938        if (dg != NULL)
939                dg[0] = dg[1] = dg[2] = 0.0;
940        setcolor(rcol, 0.0, 0.0, 0.0);
941        if (divcnt == 0)
942                return(0.0);
943                                        /* allocate super-samples */
944        if (hemi.ns > 0 || pg != NULL || dg != NULL) {
945                div = (AMBSAMP *)malloc(divcnt*sizeof(AMBSAMP));
946                if (div == NULL)
947                        error(SYSTEM, "out of memory in doambient");
948        } else
949                div = NULL;
950                                        /* sample the divisions */
951        arad = 0.0;
952        acol[0] = acol[1] = acol[2] = 0.0;
953        if ((dp = div) == NULL)
954                dp = &dnew;
955        divcnt = 0;
956        for (i = 0; i < hemi.nt; i++)
957                for (j = 0; j < hemi.np; j++) {
958                        dp->t = i; dp->p = j;
959                        setcolor(dp->v, 0.0, 0.0, 0.0);
960                        dp->r = 0.0;
961                        dp->n = 0;
962                        if (divsample(dp, &hemi, r) < 0) {
963                                if (div != NULL)
964                                        dp++;
965                                continue;
966                        }
967                        arad += dp->r;
968                        divcnt++;
969                        if (div != NULL)
970                                dp++;
971                        else
972                                addcolor(acol, dp->v);
973                }
974        if (!divcnt) {
975                if (div != NULL)
976                        free((void *)div);
977                return(0.0);            /* no samples taken */
978        }
979        if (divcnt < hemi.nt*hemi.np) {
980                pg = dg = NULL;         /* incomplete sampling */
981                hemi.ns = 0;
982        } else if (arad > FTINY && divcnt/arad < minarad) {
983                hemi.ns = 0;            /* close enough */
984        } else if (hemi.ns > 0) {       /* else perform super-sampling? */
985                comperrs(div, &hemi);                   /* compute errors */
986                qsort(div, divcnt, sizeof(AMBSAMP), ambcmp);    /* sort divs */
987                                                /* super-sample */
988                for (i = hemi.ns; i > 0; i--) {
989                        dnew = *div;
990                        if (divsample(&dnew, &hemi, r) < 0) {
991                                dp++;
992                                continue;
993                        }
994                        dp = div;               /* reinsert */
995                        j = divcnt < i ? divcnt : i;
996                        while (--j > 0 && dnew.k < dp[1].k) {
997                                *dp = *(dp+1);
998                                dp++;
999                        }
1000                        *dp = dnew;
1001                }
1002                if (pg != NULL || dg != NULL)   /* restore order */
1003                        qsort(div, divcnt, sizeof(AMBSAMP), ambnorm);
1004        }
1005                                        /* compute returned values */
1006        if (div != NULL) {
1007                arad = 0.0;             /* note: divcnt may be < nt*np */
1008                for (i = hemi.nt*hemi.np, dp = div; i-- > 0; dp++) {
1009                        arad += dp->r;
1010                        if (dp->n > 1) {
1011                                b = 1.0/dp->n;
1012                                scalecolor(dp->v, b);
1013                                dp->r *= b;
1014                                dp->n = 1;
1015                        }
1016                        addcolor(acol, dp->v);
1017                }
1018                b = bright(acol);
1019                if (b > FTINY) {
1020                        b = 1.0/b;      /* compute & normalize gradient(s) */
1021                        if (pg != NULL) {
1022                                posgradient(pg, div, &hemi);
1023                                for (i = 0; i < 3; i++)
1024                                        pg[i] *= b;
1025                        }
1026                        if (dg != NULL) {
1027                                dirgradient(dg, div, &hemi);
1028                                for (i = 0; i < 3; i++)
1029                                        dg[i] *= b;
1030                        }
1031                }
1032                free((void *)div);
1033        }
1034        copycolor(rcol, acol);
1035        if (arad <= FTINY)
1036                arad = maxarad;
1037        else
1038                arad = (divcnt+hemi.ns)/arad;
1039        if (pg != NULL) {               /* reduce radius if gradient large */
1040                d = DOT(pg,pg);
1041                if (d*arad*arad > 1.0)
1042                        arad = 1.0/sqrt(d);
1043        }
1044        if (arad < minarad) {
1045                arad = minarad;
1046                if (pg != NULL && d*arad*arad > 1.0) {  /* cap gradient */
1047                        d = 1.0/arad/sqrt(d);
1048                        for (i = 0; i < 3; i++)
1049                                pg[i] *= d;
1050                }
1051        }
1052        if ((arad /= sqrt(wt)) > maxarad)
1053                arad = maxarad;
1054        return(arad);
1055 }
1056
1057
1058 void
1059 comperrs(                       /* compute initial error estimates */
1060        AMBSAMP  *da,   /* assumes standard ordering */
1061        AMBHEMI  *hp
1062 )
1063 {
1064        double  b, b2;
1065        int  i, j;
1066        AMBSAMP  *dp;
1067                                /* sum differences from neighbors */
1068        dp = da;
1069        for (i = 0; i < hp->nt; i++)
1070                for (j = 0; j < hp->np; j++) {
1071 #ifdef  DEBUG
1072                        if (dp->t != i || dp->p != j)
1073                                error(CONSISTENCY,
1074                                        "division order in comperrs");
1075 #endif
1076                        b = bright(dp[0].v);
1077                        if (i > 0) {            /* from above */
1078                                b2 = bright(dp[-hp->np].v) - b;
1079                                b2 *= b2 * 0.25;
1080                                dp[0].k += b2;
1081                                dp[-hp->np].k += b2;
1082                        }
1083                        if (j > 0) {            /* from behind */
1084                                b2 = bright(dp[-1].v) - b;
1085                                b2 *= b2 * 0.25;
1086                                dp[0].k += b2;
1087                                dp[-1].k += b2;
1088                        } else {                /* around */
1089                                b2 = bright(dp[hp->np-1].v) - b;
1090                                b2 *= b2 * 0.25;
1091                                dp[0].k += b2;
1092                                dp[hp->np-1].k += b2;
1093                        }
1094                        dp++;
1095                }
1096                                /* divide by number of neighbors */
1097        dp = da;
1098        for (j = 0; j < hp->np; j++)            /* top row */
1099                (dp++)->k *= 1.0/3.0;
1100        if (hp->nt < 2)
1101                return;
1102        for (i = 1; i < hp->nt-1; i++)          /* central region */
1103                for (j = 0; j < hp->np; j++)
1104                        (dp++)->k *= 0.25;
1105        for (j = 0; j < hp->np; j++)            /* bottom row */
1106                (dp++)->k *= 1.0/3.0;
1107 }
1108
1109
1110 void
1111 posgradient(                                    /* compute position gradient */
1112        FVECT  gv,
1113        AMBSAMP  *da,                   /* assumes standard ordering */
1114        AMBHEMI  *hp
1115 )
1116 {
1117        int  i, j;
1118        double  nextsine, lastsine, b, d;
1119        double  mag0, mag1;
1120        double  phi, cosp, sinp, xd, yd;
1121        AMBSAMP  *dp;
1122
1123        xd = yd = 0.0;
1124        for (j = 0; j < hp->np; j++) {
1125                dp = da + j;
1126                mag0 = mag1 = 0.0;
1127                lastsine = 0.0;
1128                for (i = 0; i < hp->nt; i++) {
1129 #ifdef  DEBUG
1130                        if (dp->t != i || dp->p != j)
1131                                error(CONSISTENCY,
1132                                        "division order in posgradient");
1133 #endif
1134                        b = bright(dp->v);
1135                        if (i > 0) {
1136                                d = dp[-hp->np].r;
1137                                if (dp[0].r > d) d = dp[0].r;
1138                                                        /* sin(t)*cos(t)^2 */
1139                                d *= lastsine * (1.0 - (double)i/hp->nt);
1140                                mag0 += d*(b - bright(dp[-hp->np].v));
1141                        }
1142                        nextsine = sqrt((double)(i+1)/hp->nt);
1143                        if (j > 0) {
1144                                d = dp[-1].r;
1145                                if (dp[0].r > d) d = dp[0].r;
1146                                mag1 += d * (nextsine - lastsine) *
1147                                                (b - bright(dp[-1].v));
1148                        } else {
1149                                d = dp[hp->np-1].r;
1150                                if (dp[0].r > d) d = dp[0].r;
1151                                mag1 += d * (nextsine - lastsine) *
1152                                                (b - bright(dp[hp->np-1].v));
1153                        }
1154                        dp += hp->np;
1155                        lastsine = nextsine;
1156                }
1157                mag0 *= 2.0*PI / hp->np;
1158                phi = 2.0*PI * (double)j/hp->np;
1159                cosp = tcos(phi); sinp = tsin(phi);
1160                xd += mag0*cosp - mag1*sinp;
1161                yd += mag0*sinp + mag1*cosp;
1162        }
1163        for (i = 0; i < 3; i++)
1164                gv[i] = (xd*hp->ux[i] + yd*hp->uy[i])*(hp->nt*hp->np)/PI;
1165 }
1166
1167
1168 void
1169 dirgradient(                                    /* compute direction gradient */
1170        FVECT  gv,
1171        AMBSAMP  *da,                   /* assumes standard ordering */
1172        AMBHEMI  *hp
1173 )
1174 {
1175        int  i, j;
1176        double  mag;
1177        double  phi, xd, yd;
1178        AMBSAMP  *dp;
1179
1180        xd = yd = 0.0;
1181        for (j = 0; j < hp->np; j++) {
1182                dp = da + j;
1183                mag = 0.0;
1184                for (i = 0; i < hp->nt; i++) {
1185 #ifdef  DEBUG
1186                        if (dp->t != i || dp->p != j)
1187                                error(CONSISTENCY,
1188                                        "division order in dirgradient");
1189 #endif
1190                                                        /* tan(t) */
1191                        mag += bright(dp->v)/sqrt(hp->nt/(i+.5) - 1.0);
1192                        dp += hp->np;
1193                }
1194                phi = 2.0*PI * (j+.5)/hp->np + PI/2.0;
1195                xd += mag * tcos(phi);
1196                yd += mag * tsin(phi);
1197        }
1198        for (i = 0; i < 3; i++)
1199                gv[i] = xd*hp->ux[i] + yd*hp->uy[i];
1200 }
1201
1202 #endif  /* ! NEWAMB */

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