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

Comparing ray/src/rt/ambcomp.c (file contents):
Revision 2.38 by greg, Sat Apr 26 15:54:17 2014 UTC vs.
Revision 2.105 by greg, Thu Aug 21 20:38:41 2025 UTC

# Line 8 | Line 8 | static const char      RCSid[] = "$Id$";
8   *      for Irradiance Caching" by Schwarzhaupt, Wann Jensen, & Jarosz
9   *      from ACM SIGGRAPH Asia 2012 conference proceedings.
10   *
11 + *  Added book-keeping optimization to avoid calculations that would
12 + *      cancel due to traversal both directions on edges that are adjacent
13 + *      to same-valued triangles.  This cuts about half of Hessian math.
14 + *
15   *  Declarations of external symbols in ambient.h
16   */
17  
# Line 17 | Line 21 | static const char      RCSid[] = "$Id$";
21   #include  "ambient.h"
22   #include  "random.h"
23  
24 < #ifdef NEWAMB
24 > #ifndef MINADIV
25 > #define MINADIV         7       /* minimum # divisions in each dimension */
26 > #endif
27 > #ifndef MINSDIST
28 > #define MINSDIST        0.2     /* def. min. spacing = 1/5th division */
29 > #endif
30  
31 < extern void             SDsquare2disk(double ds[2], double seedx, double seedy);
31 > typedef struct {
32 >        FVECT   p;              /* intersection point */
33 >        float   d;              /* reciprocal distance */
34 >        SCOLOR  v;              /* hemisphere sample value */
35 > } AMBSAMP;              /* sample value */
36  
37   typedef struct {
38          RAY     *rp;            /* originating ray sample */
26        FVECT   ux, uy;         /* tangent axis unit vectors */
39          int     ns;             /* number of samples per axis */
40 <        COLOR   acoef;          /* division contribution coefficient */
41 <        struct s_ambsamp {
42 <                COLOR   v;              /* hemisphere sample value */
43 <                FVECT   p;              /* intersection point */
44 <        } sa[1];                /* sample array (extends struct) */
40 >        int     sampOK;         /* acquired full sample set? */
41 >        int     atyp;           /* RAMBIENT or TAMBIENT */
42 >        SCOLOR  acoef;          /* division contribution coefficient */
43 >        SCOLOR  acol;           /* accumulated color */
44 >        FVECT   onrm;           /* oriented unperturbed surface normal */
45 >        FVECT   ux, uy;         /* tangent axis unit vectors */
46 >        AMBSAMP sa[1];          /* sample array (extends struct) */
47   }  AMBHEMI;             /* ambient sample hemisphere */
48  
49 < #define ambsamp(h,i,j)  (h)->sa[(i)*(h)->ns + (j)]
49 > #define AI(h,i,j)       ((i)*(h)->ns + (j))
50 > #define ambsam(h,i,j)   (h)->sa[AI(h,i,j)]
51  
52   typedef struct {
53          FVECT   r_i, r_i1, e_i, rcp, rI2_eJ2;
# Line 40 | Line 55 | typedef struct {
55   } FFTRI;                /* vectors and coefficients for Hessian calculation */
56  
57  
58 + #define XLOTSIZ         512             /* size of used car lot */
59 + #define CFIRST          0               /* first corner */
60 + #define COTHER          (CFIRST+4)      /* non-corner sample */
61 + #define CMAXTARGET      (int)(XLOTSIZ*MINSDIST/(1-MINSDIST))
62 +
63 + static int
64 + psample_class(double ss[2])             /* classify patch sample */
65 + {
66 +        if (ss[0] < MINSDIST) {
67 +                if (ss[1] < MINSDIST)
68 +                        return(CFIRST);
69 +                if (ss[1] > 1.-MINSDIST)
70 +                        return(CFIRST+2);
71 +        } else if (ss[0] > 1.-MINSDIST) {
72 +                if (ss[1] < MINSDIST)
73 +                        return(CFIRST+1);
74 +                if (ss[1] > 1.-MINSDIST)
75 +                        return(CFIRST+3);
76 +        }
77 +        return(COTHER);                 /* not in a corner */
78 + }
79 +
80 + static void
81 + trade_patchsamp(double ss[2])           /* trade in problem patch position */
82 + {
83 +        static float    tradelot[XLOTSIZ][2];
84 +        static int      gterm[COTHER+1];
85 +        double          repl[2];
86 +        int             sclass, rclass;
87 +        int             x;
88 + re_initialize:                          /* 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 +        if (x >= XLOTSIZ) {             /* uh-oh... trapped in a corner! */
110 +                memset(gterm, 0, sizeof(gterm));
111 +                goto re_initialize;
112 +        }
113 +        repl[0] = tradelot[x][0];       /* save selected replacement (result) */
114 +        repl[1] = tradelot[x][1];
115 +                                        /* identify replacement class */
116 +        for (rclass = CFIRST; rclass < COTHER; rclass++)
117 +                if (x < gterm[rclass])
118 +                        break;          /* repark to keep classes grouped */
119 +        while (rclass > sclass) {       /* replacement group after submitted? */
120 +                tradelot[x][0] = tradelot[gterm[rclass-1]][0];
121 +                tradelot[x][1] = tradelot[gterm[rclass-1]][1];
122 +                x = gterm[--rclass]++;
123 +        }
124 +        while (rclass < sclass) {       /* replacement group before submitted? */
125 +                tradelot[x][0] = tradelot[--gterm[rclass]][0];
126 +                tradelot[x][1] = tradelot[gterm[rclass]][1];
127 +                x = gterm[rclass++];
128 +        }
129 +        tradelot[x][0] = ss[0];         /* complete the trade-in */
130 +        tradelot[x][1] = ss[1];
131 +        ss[0] = repl[0];
132 +        ss[1] = repl[1];
133 + }
134 +
135 + #undef XLOTSIZ
136 + #undef COTHER
137 + #undef CFIRST
138 +
139 +
140 + static int
141 + ambcollision(                           /* proposed direction collides? */
142 +        AMBHEMI *hp,
143 +        int     i,
144 +        int     j,
145 +        RREAL   spt[2]
146 + )
147 + {
148 +        int     ii, jj;
149 +                                        /* check existing neighbors */
150 +        for (ii = i-1; ii <= i+1; ii++) {
151 +                if (ii < 0) continue;
152 +                if (ii >= hp->ns) break;
153 +                for (jj = j-1; jj <= j+1; jj++) {
154 +                        AMBSAMP *ap;
155 +                        FVECT   avec;
156 +                        double  dx, dy;
157 +                        if (jj < 0) continue;
158 +                        if (jj >= hp->ns) break;
159 +                        if ((ii==i) & (jj==j)) continue;
160 +                        ap = &ambsam(hp,ii,jj);
161 +                        if (ap->d <= .5/FHUGE)
162 +                                continue;       /* no one home */
163 +                        VSUB(avec, ap->p, hp->rp->rop);
164 +                        normalize(avec);        /* use diskworld distance */
165 +                        dx = DOT(avec, hp->ux) - spt[0];
166 +                        dy = DOT(avec, hp->uy) - spt[1];
167 +                        if ((dx*dx + dy*dy)*(hp->ns*hp->ns) <
168 +                                        PI*MINSDIST*MINSDIST)
169 +                                return(1);      /* too close */
170 +                }
171 +        }
172 +        return(0);                      /* nothing to worry about */
173 + }
174 +
175 +
176 + static int
177 + ambsample(                              /* initial ambient division sample */
178 +        AMBHEMI *hp,
179 +        int     i,
180 +        int     j,
181 +        int     n
182 + )
183 + {
184 +        int     trade_ok = (!n & (hp->ns >= 4))*21;
185 +        AMBSAMP *ap = &ambsam(hp,i,j);
186 +        RAY     ar;
187 +        int     hlist[3], ii;
188 +        double  ss[2];
189 +        RREAL   spt[2];
190 +        double  zd;
191 +                                        /* generate hemispherical sample */
192 +                                        /* ambient coefficient for weight */
193 +        if (ambacc > FTINY)
194 +                setscolor(ar.rcoef, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
195 +        else
196 +                copyscolor(ar.rcoef, hp->acoef);
197 +        if (rayorigin(&ar, hp->atyp, hp->rp, ar.rcoef) < 0)
198 +                return(0);
199 +        if (ambacc > FTINY) {
200 +                smultscolor(ar.rcoef, hp->acoef);
201 +                scalescolor(ar.rcoef, 1./AVGREFL);
202 +        }
203 +        hlist[0] = hp->rp->rno;
204 +        hlist[1] = AI(hp,i,j);
205 +        hlist[2] = samplendx;
206 +        multisamp(ss, 2, urand(ilhash(hlist,3)+n));
207 +        square2disk(spt, (j+ss[1])/hp->ns, (i+ss[0])/hp->ns);
208 +                                        /* avoid coincident samples? */
209 +        while (trade_ok-- && ambcollision(hp, i, j, spt)) {
210 +                if (trade_ok) {
211 +                        trade_patchsamp(ss);
212 +                } else {                /* punting... */
213 +                        ss[0] = MINSDIST + (1-2*MINSDIST)*frandom();
214 +                        ss[1] = MINSDIST + (1-2*MINSDIST)*frandom();
215 +                }
216 +                square2disk(spt, (j+ss[1])/hp->ns, (i+ss[0])/hp->ns);
217 +        }
218 +        zd = sqrt(1. - spt[0]*spt[0] - spt[1]*spt[1]);
219 +        for (ii = 3; ii--; )
220 +                ar.rdir[ii] =   spt[0]*hp->ux[ii] +
221 +                                spt[1]*hp->uy[ii] +
222 +                                zd*hp->onrm[ii];
223 +        checknorm(ar.rdir);
224 +        dimlist[ndims_inc()] = AI(hp,i,j) + 90171;
225 +        rayvalue(&ar);                  /* evaluate ray */
226 +        dec_ndims();
227 +        zd = raydistance(&ar);
228 +        if (zd <= FTINY)
229 +                return(0);              /* should never happen */
230 +        smultscolor(ar.rcol, ar.rcoef); /* apply coefficient */
231 +        if (zd*ap->d < 1.0)             /* new/closer distance? */
232 +                ap->d = 1.0/zd;
233 +        if (!n) {                       /* record first vertex & value */
234 +                if (zd > 10.0*thescene.cusize + 1000.)
235 +                        zd = 10.0*thescene.cusize + 1000.;
236 +                VSUM(ap->p, ar.rorg, ar.rdir, zd);
237 +                copyscolor(ap->v, ar.rcol);
238 +        } else {                        /* else update recorded value */
239 +                sopscolor(hp->acol, -=, ap->v);
240 +                zd = 1.0/(double)(n+1);
241 +                scalescolor(ar.rcol, zd);
242 +                zd *= (double)n;
243 +                scalescolor(ap->v, zd);
244 +                saddscolor(ap->v, ar.rcol);
245 +        }
246 +        saddscolor(hp->acol, ap->v);    /* add to our sum */
247 +        return(1);
248 + }
249 +
250 +
251 + /* Estimate variance based on ambient division differences */
252 + static float *
253 + getambdiffs(AMBHEMI *hp)
254 + {
255 +        const double    normf = 1./(pbright(hp->acoef) + FTINY);
256 +        float   *earr = (float *)calloc(2*hp->ns*hp->ns, sizeof(float));
257 +        float   *ep;
258 +        AMBSAMP *ap;
259 +        double  b, b1, d2;
260 +        int     i, j;
261 +
262 +        if (earr == NULL)               /* out of memory? */
263 +                return(NULL);
264 +                                        /* sum squared neighbor diffs */
265 +        ap = hp->sa;
266 +        ep = earr + hp->ns*hp->ns;      /* original estimates to scratch */
267 +        for (i = 0; i < hp->ns; i++)
268 +            for (j = 0; j < hp->ns; j++, ap++, ep++) {
269 +                b = pbright(ap[0].v);
270 +                if (i) {                /* from above */
271 +                        b1 = pbright(ap[-hp->ns].v);
272 +                        d2 = b - b1;
273 +                        d2 *= d2*normf/(b + b1 + FTINY);
274 +                        ep[0] += d2;
275 +                        ep[-hp->ns] += d2;
276 +                }
277 +                if (!j) continue;
278 +                                        /* from behind */
279 +                b1 = pbright(ap[-1].v);
280 +                d2 = b - b1;
281 +                d2 *= d2*normf/(b + b1 + FTINY);
282 +                ep[0] += d2;
283 +                ep[-1] += d2;
284 +                if (!i) continue;
285 +                                        /* diagonal */
286 +                b1 = pbright(ap[-hp->ns-1].v);
287 +                d2 = b - b1;
288 +                d2 *= d2*normf/(b + b1 + FTINY);
289 +                ep[0] += d2;
290 +                ep[-hp->ns-1] += d2;
291 +            }
292 +                                        /* correct for number of neighbors */
293 +        ep = earr + hp->ns*hp->ns;
294 +        ep[0] *= 6./3.;
295 +        ep[hp->ns-1] *= 6./3.;
296 +        ep[(hp->ns-1)*hp->ns] *= 6./3.;
297 +        ep[(hp->ns-1)*hp->ns + hp->ns-1] *= 6./3.;
298 +        for (i = 1; i < hp->ns-1; i++) {
299 +                ep[i*hp->ns] *= 6./5.;
300 +                ep[i*hp->ns + hp->ns-1] *= 6./5.;
301 +        }
302 +        for (j = 1; j < hp->ns-1; j++) {
303 +                ep[j] *= 6./5.;
304 +                ep[(hp->ns-1)*hp->ns + j] *= 6./5.;
305 +        }
306 +                                        /* blur final map to reduce bias */
307 +        for (i = 0; i < hp->ns-1; i++) {
308 +            float  *ep2;
309 +            ep = earr + i*hp->ns;
310 +            ep2 = ep + hp->ns*hp->ns;
311 +            for (j = 0; j < hp->ns-1; j++, ep++, ep2++) {
312 +                ep[0] += .5*ep2[0] + .125*(ep2[1] + ep2[hp->ns]);
313 +                ep[1] += .125*ep2[0];
314 +                ep[hp->ns] += .125*ep2[0];
315 +            }
316 +        }
317 +        return(earr);
318 + }
319 +
320 +
321 + /* Perform super-sampling on hemisphere (introduces bias) */
322 + static void
323 + ambsupersamp(AMBHEMI *hp, int cnt)
324 + {
325 +        float   *earr = getambdiffs(hp);
326 +        double  e2rem = 0;
327 +        float   *ep;
328 +        int     i, j, n, nss;
329 +
330 +        if (earr == NULL)               /* just skip calc. if no memory */
331 +                return;
332 +                                        /* accumulate estimated variances */
333 +        for (ep = earr + hp->ns*hp->ns; ep > earr; )
334 +                e2rem += *--ep;
335 +        ep = earr;                      /* perform super-sampling */
336 +        for (i = 0; i < hp->ns; i++)
337 +            for (j = 0; j < hp->ns; j++) {
338 +                if (e2rem <= FTINY)
339 +                        goto done;      /* nothing left to do */
340 +                nss = *ep/e2rem*cnt + frandom();
341 +                for (n = 1; n <= nss && ambsample(hp,i,j,n); n++)
342 +                        if (!--cnt) goto done;
343 +                e2rem -= *ep++;         /* update remainder */
344 +        }
345 + done:
346 +        free(earr);
347 + }
348 +
349 +
350   static AMBHEMI *
351 < inithemi(                       /* initialize sampling hemisphere */
352 <        COLOR   ac,
351 > samp_hemi(                              /* sample indirect hemisphere */
352 >        SCOLOR  rcol,
353          RAY     *r,
354          double  wt
355   )
356   {
357 +        int     backside = (wt < 0);
358          AMBHEMI *hp;
359          double  d;
360 <        int     n, i;
360 >        int     n, i, j;
361 >                                        /* insignificance check */
362 >        d = sintens(rcol);
363 >        if (d <= FTINY)
364 >                return(NULL);
365                                          /* set number of divisions */
366 +        if (backside) wt = -wt;
367          if (ambacc <= FTINY &&
368 <                        wt > (d = 0.8*intens(ac)*r->rweight/(ambdiv*minweight)))
368 >                        wt > (d *= 0.8*r->rweight/(ambdiv*minweight + 1e-20)))
369                  wt = d;                 /* avoid ray termination */
370          n = sqrt(ambdiv * wt) + 0.5;
371 <        i = 1 + 5*(ambacc > FTINY);     /* minimum number of samples */
372 <        if (n < i)
371 >        i = 1 + (MINADIV-1)*(ambacc > FTINY);
372 >        if (n < i)                      /* use minimum number of samples? */
373                  n = i;
374                                          /* allocate sampling array */
375 <        hp = (AMBHEMI *)malloc(sizeof(AMBHEMI) +
63 <                                sizeof(struct s_ambsamp)*(n*n - 1));
375 >        hp = (AMBHEMI *)malloc(sizeof(AMBHEMI) + sizeof(AMBSAMP)*(n*n - 1));
376          if (hp == NULL)
377 <                return(NULL);
377 >                error(SYSTEM, "out of memory in samp_hemi");
378 >
379 >        if (backside) {
380 >                hp->atyp = TAMBIENT;
381 >                hp->onrm[0] = -r->ron[0];
382 >                hp->onrm[1] = -r->ron[1];
383 >                hp->onrm[2] = -r->ron[2];
384 >        } else {
385 >                hp->atyp = RAMBIENT;
386 >                VCOPY(hp->onrm, r->ron);
387 >        }
388          hp->rp = r;
389          hp->ns = n;
390 +        scolorblack(hp->acol);
391 +        memset(hp->sa, 0, sizeof(AMBSAMP)*n*n);
392 +        hp->sampOK = 0;
393                                          /* assign coefficient */
394 <        copycolor(hp->acoef, ac);
394 >        copyscolor(hp->acoef, rcol);
395          d = 1.0/(n*n);
396 <        scalecolor(hp->acoef, d);
396 >        scalescolor(hp->acoef, d);
397                                          /* make tangent plane axes */
398 <        hp->uy[0] = 0.5 - frandom();
399 <        hp->uy[1] = 0.5 - frandom();
400 <        hp->uy[2] = 0.5 - frandom();
401 <        for (i = 3; i--; )
402 <                if ((-0.6 < r->ron[i]) & (r->ron[i] < 0.6))
403 <                        break;
404 <        if (i < 0)
405 <                error(CONSISTENCY, "bad ray direction in inithemi");
406 <        hp->uy[i] = 1.0;
407 <        VCROSS(hp->ux, hp->uy, r->ron);
408 <        normalize(hp->ux);
409 <        VCROSS(hp->uy, r->ron, hp->ux);
410 <                                        /* we're ready to sample */
411 <        return(hp);
398 >        if (!getperpendicular(hp->ux, hp->onrm, 1))
399 >                error(CONSISTENCY, "bad ray direction in samp_hemi");
400 >        VCROSS(hp->uy, hp->onrm, hp->ux);
401 >                                        /* sample divisions */
402 >        for (i = hp->ns; i--; )
403 >            for (j = hp->ns; j--; )
404 >                hp->sampOK += ambsample(hp, i, j, 0);
405 >        copyscolor(rcol, hp->acol);
406 >        if (!hp->sampOK) {              /* utter failure? */
407 >                free(hp);
408 >                return(NULL);
409 >        }
410 >        if (hp->sampOK < hp->ns*hp->ns) {
411 >                hp->sampOK *= -1;       /* soft failure */
412 >                return(hp);
413 >        }
414 >        if (hp->sampOK <= MINADIV*MINADIV)
415 >                return(hp);             /* don't bother super-sampling */
416 >        n = ambssamp*wt + 0.5;
417 >        if (n >= 4*hp->ns) {            /* perform super-sampling? */
418 >                ambsupersamp(hp, n);
419 >                copyscolor(rcol, hp->acol);
420 >        }
421 >        return(hp);                     /* all is well */
422   }
423  
424  
425 < static struct s_ambsamp *
426 < ambsample(                              /* sample an ambient direction */
427 <        AMBHEMI *hp,
93 <        int     i,
94 <        int     j
95 < )
425 > /* Return brightness of farthest ambient sample */
426 > static double
427 > back_ambval(AMBHEMI *hp, const int n1, const int n2, const int n3)
428   {
429 <        struct s_ambsamp        *ap = &ambsamp(hp,i,j);
430 <        RAY                     ar;
431 <        double                  spt[2], zd;
432 <        int                     ii;
101 <                                        /* ambient coefficient for weight */
102 <        if (ambacc > FTINY)
103 <                setcolor(ar.rcoef, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
104 <        else
105 <                copycolor(ar.rcoef, hp->acoef);
106 <        if (rayorigin(&ar, AMBIENT, hp->rp, ar.rcoef) < 0)
107 <                goto badsample;
108 <        if (ambacc > FTINY) {
109 <                multcolor(ar.rcoef, hp->acoef);
110 <                scalecolor(ar.rcoef, 1./AVGREFL);
429 >        if (hp->sa[n1].d <= hp->sa[n2].d) {
430 >                if (hp->sa[n1].d <= hp->sa[n3].d)
431 >                        return(hp->sa[n1].v[0]);
432 >                return(hp->sa[n3].v[0]);
433          }
434 <                                        /* generate hemispherical sample */
435 <        SDsquare2disk(spt,      (i+.1+.8*frandom())/hp->ns,
436 <                                (j+.1+.8*frandom())/hp->ns );
115 <        zd = sqrt(1. - spt[0]*spt[0] - spt[1]*spt[1]);
116 <        for (ii = 3; ii--; )
117 <                ar.rdir[ii] =   spt[0]*hp->ux[ii] +
118 <                                spt[1]*hp->uy[ii] +
119 <                                zd*hp->rp->ron[ii];
120 <        checknorm(ar.rdir);
121 <        dimlist[ndims++] = i*hp->ns + j + 90171;
122 <        rayvalue(&ar);                  /* evaluate ray */
123 <        ndims--;
124 <                                        /* limit vertex distance */
125 <        if (ar.rt > 10.0*thescene.cusize)
126 <                ar.rt = 10.0*thescene.cusize;
127 <        else if (ar.rt <= FTINY)        /* should never happen! */
128 <                goto badsample;
129 <        VSUM(ap->p, ar.rorg, ar.rdir, ar.rt);
130 <        multcolor(ar.rcol, ar.rcoef);   /* apply coefficient */
131 <        copycolor(ap->v, ar.rcol);
132 <        return(ap);
133 < badsample:
134 <        setcolor(ap->v, 0., 0., 0.);
135 <        VCOPY(ap->p, hp->rp->rop);
136 <        return(NULL);
434 >        if (hp->sa[n2].d <= hp->sa[n3].d)
435 >                return(hp->sa[n2].v[0]);
436 >        return(hp->sa[n3].v[0]);
437   }
438  
439  
440   /* Compute vectors and coefficients for Hessian/gradient calcs */
441   static void
442 < comp_fftri(FFTRI *ftp, FVECT ap0, FVECT ap1, FVECT rop)
442 > comp_fftri(FFTRI *ftp, AMBHEMI *hp, const int n0, const int n1)
443   {
444          double  rdot_cp, dot_e, dot_er, rdot_r, rdot_r1, J2;
445 <        int     i;
445 >        int     ii;
446  
447 <        VSUB(ftp->r_i, ap0, rop);
448 <        VSUB(ftp->r_i1, ap1, rop);
449 <        VSUB(ftp->e_i, ap1, ap0);
447 >        VSUB(ftp->r_i, hp->sa[n0].p, hp->rp->rop);
448 >        VSUB(ftp->r_i1, hp->sa[n1].p, hp->rp->rop);
449 >        VSUB(ftp->e_i, hp->sa[n1].p, hp->sa[n0].p);
450          VCROSS(ftp->rcp, ftp->r_i, ftp->r_i1);
451          rdot_cp = 1.0/DOT(ftp->rcp,ftp->rcp);
452          dot_e = DOT(ftp->e_i,ftp->e_i);
# Line 158 | Line 458 | comp_fftri(FFTRI *ftp, FVECT ap0, FVECT ap1, FVECT rop
458          ftp->I2 = ( DOT(ftp->e_i, ftp->r_i1)*rdot_r1 - dot_er*rdot_r +
459                          dot_e*ftp->I1 )*0.5*rdot_cp;
460          J2 =  ( 0.5*(rdot_r - rdot_r1) - dot_er*ftp->I2 ) / dot_e;
461 <        for (i = 3; i--; )
462 <                ftp->rI2_eJ2[i] = ftp->I2*ftp->r_i[i] + J2*ftp->e_i[i];
461 >        for (ii = 3; ii--; )
462 >                ftp->rI2_eJ2[ii] = ftp->I2*ftp->r_i[ii] + J2*ftp->e_i[ii];
463   }
464  
465  
# Line 208 | Line 508 | comp_hessian(FVECT hess[3], FFTRI *ftp, FVECT nrm)
508                  hess[i][j] = m1[i][j] + d1*( I3*m2[i][j] + K3*m3[i][j] +
509                                                  2.0*J3*m4[i][j] );
510                  hess[i][j] += d2*(i==j);
511 <                hess[i][j] *= 1.0/PI;
511 >                hess[i][j] *= -1.0/PI;
512              }
513   }
514  
# Line 230 | Line 530 | rev_hessian(FVECT hess[3])
530   /* Add to radiometric Hessian from the given triangle */
531   static void
532   add2hessian(FVECT hess[3], FVECT ehess1[3],
533 <                FVECT ehess2[3], FVECT ehess3[3], COLORV v)
533 >                FVECT ehess2[3], FVECT ehess3[3], double v)
534   {
535          int     i, j;
536  
# Line 251 | Line 551 | comp_gradient(FVECT grad, FFTRI *ftp, FVECT nrm)
551          f1 = 2.0*DOT(nrm, ftp->rcp);
552          VCROSS(ncp, nrm, ftp->e_i);
553          for (i = 3; i--; )
554 <                grad[i] = (-0.5/PI)*( ftp->I1*ncp[i] + f1*ftp->rI2_eJ2[i] );
554 >                grad[i] = (0.5/PI)*( ftp->I1*ncp[i] + f1*ftp->rI2_eJ2[i] );
555   }
556  
557  
# Line 267 | Line 567 | rev_gradient(FVECT grad)
567  
568   /* Add to displacement gradient from the given triangle */
569   static void
570 < add2gradient(FVECT grad, FVECT egrad1, FVECT egrad2, FVECT egrad3, COLORV v)
570 > add2gradient(FVECT grad, FVECT egrad1, FVECT egrad2, FVECT egrad3, double v)
571   {
572          int     i;
573  
# Line 276 | Line 576 | add2gradient(FVECT grad, FVECT egrad1, FVECT egrad2, F
576   }
577  
578  
279 /* Return brightness of furthest ambient sample */
280 static COLORV
281 back_ambval(struct s_ambsamp *ap1, struct s_ambsamp *ap2,
282                struct s_ambsamp *ap3, FVECT orig)
283 {
284        COLORV  vback;
285        FVECT   vec;
286        double  d2, d2best;
287
288        VSUB(vec, ap1->p, orig);
289        d2best = DOT(vec,vec);
290        vback = colval(ap1->v,CIEY);
291        VSUB(vec, ap2->p, orig);
292        d2 = DOT(vec,vec);
293        if (d2 > d2best) {
294                d2best = d2;
295                vback = colval(ap2->v,CIEY);
296        }
297        VSUB(vec, ap3->p, orig);
298        d2 = DOT(vec,vec);
299        if (d2 > d2best)
300                return(colval(ap3->v,CIEY));
301        return(vback);
302 }
303
304
579   /* Compute anisotropic radii and eigenvector directions */
580 < static int
580 > static void
581   eigenvectors(FVECT uv[2], float ra[2], FVECT hessian[3])
582   {
583          double  hess2[2][2];
# Line 325 | Line 599 | eigenvectors(FVECT uv[2], float ra[2], FVECT hessian[3
599          if (i == 1)                     /* double-root (circle) */
600                  evalue[1] = evalue[0];
601          if (!i || ((evalue[0] = fabs(evalue[0])) <= FTINY*FTINY) |
602 <                        ((evalue[1] = fabs(evalue[1])) <= FTINY*FTINY) )
603 <                error(INTERNAL, "bad eigenvalue calculation");
604 <
602 >                        ((evalue[1] = fabs(evalue[1])) <= FTINY*FTINY) ) {
603 >                ra[0] = ra[1] = maxarad;
604 >                return;
605 >        }
606          if (evalue[0] > evalue[1]) {
607                  ra[0] = sqrt(sqrt(4.0/evalue[0]));
608                  ra[1] = sqrt(sqrt(4.0/evalue[1]));
# Line 385 | Line 660 | ambHessian(                            /* anisotropic radii & pos. gradient */
660          }
661                                          /* compute first row of edges */
662          for (j = 0; j < hp->ns-1; j++) {
663 <                comp_fftri(&fftr, ambsamp(hp,0,j).p,
389 <                                ambsamp(hp,0,j+1).p, hp->rp->rop);
663 >                comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,0,j), AI(hp,0,j+1));
664                  if (hessrow != NULL)
665 <                        comp_hessian(hessrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
665 >                        comp_hessian(hessrow[j], &fftr, hp->onrm);
666                  if (gradrow != NULL)
667 <                        comp_gradient(gradrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
667 >                        comp_gradient(gradrow[j], &fftr, hp->onrm);
668          }
669                                          /* sum each row of triangles */
670          for (i = 0; i < hp->ns-1; i++) {
671              FVECT       hesscol[3];     /* compute first vertical edge */
672              FVECT       gradcol;
673 <            comp_fftri(&fftr, ambsamp(hp,i,0).p,
400 <                        ambsamp(hp,i+1,0).p, hp->rp->rop);
673 >            comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,i,0), AI(hp,i+1,0));
674              if (hessrow != NULL)
675 <                comp_hessian(hesscol, &fftr, hp->rp->ron);
675 >                comp_hessian(hesscol, &fftr, hp->onrm);
676              if (gradrow != NULL)
677 <                comp_gradient(gradcol, &fftr, hp->rp->ron);
677 >                comp_gradient(gradcol, &fftr, hp->onrm);
678              for (j = 0; j < hp->ns-1; j++) {
679                  FVECT   hessdia[3];     /* compute triangle contributions */
680                  FVECT   graddia;
681 <                COLORV  backg;
682 <                backg = back_ambval(&ambsamp(hp,i,j), &ambsamp(hp,i,j+1),
683 <                                        &ambsamp(hp,i+1,j), hp->rp->rop);
681 >                double  backg;
682 >                backg = back_ambval(hp, AI(hp,i,j),
683 >                                        AI(hp,i,j+1), AI(hp,i+1,j));
684                                          /* diagonal (inner) edge */
685 <                comp_fftri(&fftr, ambsamp(hp,i,j+1).p,
413 <                                ambsamp(hp,i+1,j).p, hp->rp->rop);
685 >                comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,i,j+1), AI(hp,i+1,j));
686                  if (hessrow != NULL) {
687 <                    comp_hessian(hessdia, &fftr, hp->rp->ron);
687 >                    comp_hessian(hessdia, &fftr, hp->onrm);
688                      rev_hessian(hesscol);
689                      add2hessian(hessian, hessrow[j], hessdia, hesscol, backg);
690                  }
691 <                if (gradient != NULL) {
692 <                    comp_gradient(graddia, &fftr, hp->rp->ron);
691 >                if (gradrow != NULL) {
692 >                    comp_gradient(graddia, &fftr, hp->onrm);
693                      rev_gradient(gradcol);
694                      add2gradient(gradient, gradrow[j], graddia, gradcol, backg);
695                  }
696                                          /* initialize edge in next row */
697 <                comp_fftri(&fftr, ambsamp(hp,i+1,j+1).p,
426 <                                ambsamp(hp,i+1,j).p, hp->rp->rop);
697 >                comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,i+1,j+1), AI(hp,i+1,j));
698                  if (hessrow != NULL)
699 <                    comp_hessian(hessrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
699 >                    comp_hessian(hessrow[j], &fftr, hp->onrm);
700                  if (gradrow != NULL)
701 <                    comp_gradient(gradrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
701 >                    comp_gradient(gradrow[j], &fftr, hp->onrm);
702                                          /* new column edge & paired triangle */
703 <                backg = back_ambval(&ambsamp(hp,i,j+1), &ambsamp(hp,i+1,j+1),
704 <                                        &ambsamp(hp,i+1,j), hp->rp->rop);
705 <                comp_fftri(&fftr, ambsamp(hp,i,j+1).p, ambsamp(hp,i+1,j+1).p,
435 <                                hp->rp->rop);
703 >                backg = back_ambval(hp, AI(hp,i+1,j+1),
704 >                                        AI(hp,i+1,j), AI(hp,i,j+1));
705 >                comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,i,j+1), AI(hp,i+1,j+1));
706                  if (hessrow != NULL) {
707 <                    comp_hessian(hesscol, &fftr, hp->rp->ron);
707 >                    comp_hessian(hesscol, &fftr, hp->onrm);
708                      rev_hessian(hessdia);
709                      add2hessian(hessian, hessrow[j], hessdia, hesscol, backg);
710                      if (i < hp->ns-2)
711                          rev_hessian(hessrow[j]);
712                  }
713                  if (gradrow != NULL) {
714 <                    comp_gradient(gradcol, &fftr, hp->rp->ron);
714 >                    comp_gradient(gradcol, &fftr, hp->onrm);
715                      rev_gradient(graddia);
716                      add2gradient(gradient, gradrow[j], graddia, gradcol, backg);
717                      if (i < hp->ns-2)
# Line 466 | Line 736 | ambHessian(                            /* anisotropic radii & pos. gradient */
736   static void
737   ambdirgrad(AMBHEMI *hp, FVECT uv[2], float dg[2])
738   {
739 <        struct s_ambsamp        *ap;
740 <        double                  dgsum[2];
741 <        int                     n;
742 <        FVECT                   vd;
743 <        double                  gfact;
739 >        AMBSAMP *ap;
740 >        double  dgsum[2];
741 >        int     n;
742 >        FVECT   vd;
743 >        double  gfact;
744  
745          dgsum[0] = dgsum[1] = 0.0;      /* sum values times -tan(theta) */
746          for (ap = hp->sa, n = hp->ns*hp->ns; n--; ap++) {
747                                          /* use vector for azimuth + 90deg */
748                  VSUB(vd, ap->p, hp->rp->rop);
749                                          /* brightness over cosine factor */
750 <                gfact = colval(ap->v,CIEY) / DOT(hp->rp->ron, vd);
751 <                                        /* -sine = -proj_radius/vd_length */
752 <                dgsum[0] += DOT(uv[1], vd) * gfact;
753 <                dgsum[1] -= DOT(uv[0], vd) * gfact;
750 >                gfact = ap->v[0] / DOT(hp->onrm, vd);
751 >                                        /* sine = proj_radius/vd_length */
752 >                dgsum[0] -= DOT(uv[1], vd) * gfact;
753 >                dgsum[1] += DOT(uv[0], vd) * gfact;
754          }
755          dg[0] = dgsum[0] / (hp->ns*hp->ns);
756          dg[1] = dgsum[1] / (hp->ns*hp->ns);
757   }
758  
759  
760 + /* Compute potential light leak direction flags for cache value */
761 + static uint32
762 + ambcorral(AMBHEMI *hp, FVECT uv[2], const double r0, const double r1)
763 + {
764 +        const double    max_d = 1.0/(minarad*ambacc + 0.001);
765 +        const double    ang_res = 0.5*PI/hp->ns;
766 +        const double    ang_step = ang_res/((int)(16/PI*ang_res) + 1.01);
767 +        double          avg_d = 0;
768 +        uint32          flgs = 0;
769 +        FVECT           vec;
770 +        double          u, v;
771 +        double          ang, a1;
772 +        int             i, j;
773 +                                        /* don't bother for a few samples */
774 +        if (hp->ns < 8)
775 +                return(0);
776 +                                        /* check distances overhead */
777 +        for (i = hp->ns*3/4; i-- > hp->ns>>2; )
778 +            for (j = hp->ns*3/4; j-- > hp->ns>>2; )
779 +                avg_d += ambsam(hp,i,j).d;
780 +        avg_d *= 4.0/(hp->ns*hp->ns);
781 +        if (avg_d*r0 >= 1.0)            /* ceiling too low for corral? */
782 +                return(0);
783 +        if (avg_d >= max_d)             /* insurance */
784 +                return(0);
785 +                                        /* else circle around perimeter */
786 +        for (i = 0; i < hp->ns; i++)
787 +            for (j = 0; j < hp->ns; j += !i|(i==hp->ns-1) ? 1 : hp->ns-1) {
788 +                AMBSAMP *ap = &ambsam(hp,i,j);
789 +                if ((ap->d <= FTINY) | (ap->d >= max_d))
790 +                        continue;       /* too far or too near */
791 +                VSUB(vec, ap->p, hp->rp->rop);
792 +                u = DOT(vec, uv[0]);
793 +                v = DOT(vec, uv[1]);
794 +                if ((r0*r0*u*u + r1*r1*v*v) * ap->d*ap->d <= u*u + v*v)
795 +                        continue;       /* occluder outside ellipse */
796 +                ang = atan2a(v, u);     /* else set direction flags */
797 +                for (a1 = ang-ang_res; a1 <= ang+ang_res; a1 += ang_step)
798 +                        flgs |= 1L<<(int)(16/PI*(a1 + 2.*PI*(a1 < 0)));
799 +            }
800 +        return(flgs);
801 + }
802 +
803 +
804   int
805   doambient(                              /* compute ambient component */
806 <        COLOR   rcol,                   /* input/output color */
806 >        SCOLOR  rcol,                   /* input/output color */
807          RAY     *r,
808 <        double  wt,
808 >        double  wt,                     /* negative for back side */
809          FVECT   uv[2],                  /* returned (optional) */
810          float   ra[2],                  /* returned (optional) */
811          float   pg[2],                  /* returned (optional) */
812 <        float   dg[2]                   /* returned (optional) */
812 >        float   dg[2],                  /* returned (optional) */
813 >        uint32  *crlp                   /* returned (optional) */
814   )
815   {
816 <        AMBHEMI                 *hp = inithemi(rcol, r, wt);
817 <        int                     cnt = 0;
818 <        FVECT                   my_uv[2];
819 <        double                  d, K, acol[3];
820 <        struct s_ambsamp        *ap;
821 <        int                     i, j;
507 <                                        /* check/initialize */
508 <        if (hp == NULL)
509 <                return(0);
816 >        AMBHEMI *hp = samp_hemi(rcol, r, wt);
817 >        FVECT   my_uv[2];
818 >        double  d, K;
819 >        AMBSAMP *ap;
820 >        int     i;
821 >                                        /* clear return values */
822          if (uv != NULL)
823                  memset(uv, 0, sizeof(FVECT)*2);
824          if (ra != NULL)
# Line 515 | Line 827 | doambient(                             /* compute ambient component */
827                  pg[0] = pg[1] = 0.0;
828          if (dg != NULL)
829                  dg[0] = dg[1] = 0.0;
830 <                                        /* sample the hemisphere */
831 <        acol[0] = acol[1] = acol[2] = 0.0;
832 <        for (i = hp->ns; i--; )
833 <                for (j = hp->ns; j--; )
834 <                        if ((ap = ambsample(hp, i, j)) != NULL) {
835 <                                addcolor(acol, ap->v);
836 <                                ++cnt;
837 <                        }
838 <        if (!cnt) {
527 <                setcolor(rcol, 0.0, 0.0, 0.0);
528 <                free(hp);
529 <                return(0);              /* no valid samples */
830 >        if (crlp != NULL)
831 >                *crlp = 0;
832 >        if (hp == NULL)                 /* sampling falure? */
833 >                return(0);
834 >
835 >        if ((ra == NULL) & (pg == NULL) & (dg == NULL) ||
836 >                        (hp->sampOK < 0) | (hp->ns < MINADIV)) {
837 >                free(hp);               /* Hessian not requested/possible */
838 >                return(-1);             /* value-only return value */
839          }
840 <        copycolor(rcol, acol);          /* final indirect irradiance/PI */
841 <        if (cnt < hp->ns*hp->ns ||      /* incomplete sampling? */
533 <                        (ra == NULL) & (pg == NULL) & (dg == NULL)) {
534 <                free(hp);
535 <                return(-1);             /* no radius or gradient calc. */
536 <        }
537 <        if (bright(acol) > FTINY) {     /* normalize Y values */
538 <                d = 0.99*cnt/bright(acol);
840 >        if ((d = scolor_mean(rcol)) > FTINY) {
841 >                d = 0.99*(hp->ns*hp->ns)/d;     /* normalize avg. values */
842                  K = 0.01;
843 <        } else {                        /* geometric Hessian fall-back */
541 <                d = 0.0;
843 >        } else {                        /* or fall back on geometric Hessian */
844                  K = 1.0;
845                  pg = NULL;
846                  dg = NULL;
847 +                crlp = NULL;
848          }
849 <        ap = hp->sa;                    /* relative Y channel from here on... */
849 >        ap = hp->sa;                    /* single channel from here on... */
850          for (i = hp->ns*hp->ns; i--; ap++)
851 <                colval(ap->v,CIEY) = bright(ap->v)*d + K;
851 >                ap->v[0] = scolor_mean(ap->v)*d + K;
852  
853          if (uv == NULL)                 /* make sure we have axis pointers */
854                  uv = my_uv;
# Line 569 | Line 872 | doambient(                             /* compute ambient component */
872                          if (ra[1] < minarad)
873                                  ra[1] = minarad;
874                  }
875 <                ra[0] *= d = 1.0/sqrt(sqrt(wt));
875 >                ra[0] *= d = 1.0/sqrt(fabs(wt));
876                  if ((ra[1] *= d) > 2.0*ra[0])
877                          ra[1] = 2.0*ra[0];
878                  if (ra[1] > maxarad) {
# Line 577 | Line 880 | doambient(                             /* compute ambient component */
880                          if (ra[0] > maxarad)
881                                  ra[0] = maxarad;
882                  }
883 +                                        /* flag encroached directions */
884 +                if (crlp != NULL)       /* XXX doesn't update with changes to ambacc */
885 +                        *crlp = ambcorral(hp, uv, ra[0]*ambacc, ra[1]*ambacc);
886                  if (pg != NULL) {       /* cap gradient if necessary */
887                          d = pg[0]*pg[0]*ra[0]*ra[0] + pg[1]*pg[1]*ra[1]*ra[1];
888                          if (d > 1.0) {
# Line 589 | Line 895 | doambient(                             /* compute ambient component */
895          free(hp);                       /* clean up and return */
896          return(1);
897   }
592
593
594 #else /* ! NEWAMB */
595
596
597 void
598 inithemi(                       /* initialize sampling hemisphere */
599        AMBHEMI  *hp,
600        COLOR ac,
601        RAY  *r,
602        double  wt
603 )
604 {
605        double  d;
606        int  i;
607                                        /* set number of divisions */
608        if (ambacc <= FTINY &&
609                        wt > (d = 0.8*intens(ac)*r->rweight/(ambdiv*minweight)))
610                wt = d;                 /* avoid ray termination */
611        hp->nt = sqrt(ambdiv * wt / PI) + 0.5;
612        i = ambacc > FTINY ? 3 : 1;     /* minimum number of samples */
613        if (hp->nt < i)
614                hp->nt = i;
615        hp->np = PI * hp->nt + 0.5;
616                                        /* set number of super-samples */
617        hp->ns = ambssamp * wt + 0.5;
618                                        /* assign coefficient */
619        copycolor(hp->acoef, ac);
620        d = 1.0/(hp->nt*hp->np);
621        scalecolor(hp->acoef, d);
622                                        /* make axes */
623        VCOPY(hp->uz, r->ron);
624        hp->uy[0] = hp->uy[1] = hp->uy[2] = 0.0;
625        for (i = 0; i < 3; i++)
626                if (hp->uz[i] < 0.6 && hp->uz[i] > -0.6)
627                        break;
628        if (i >= 3)
629                error(CONSISTENCY, "bad ray direction in inithemi");
630        hp->uy[i] = 1.0;
631        fcross(hp->ux, hp->uy, hp->uz);
632        normalize(hp->ux);
633        fcross(hp->uy, hp->uz, hp->ux);
634 }
635
636
637 int
638 divsample(                              /* sample a division */
639        AMBSAMP  *dp,
640        AMBHEMI  *h,
641        RAY  *r
642 )
643 {
644        RAY  ar;
645        int  hlist[3];
646        double  spt[2];
647        double  xd, yd, zd;
648        double  b2;
649        double  phi;
650        int  i;
651                                        /* ambient coefficient for weight */
652        if (ambacc > FTINY)
653                setcolor(ar.rcoef, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
654        else
655                copycolor(ar.rcoef, h->acoef);
656        if (rayorigin(&ar, AMBIENT, r, ar.rcoef) < 0)
657                return(-1);
658        if (ambacc > FTINY) {
659                multcolor(ar.rcoef, h->acoef);
660                scalecolor(ar.rcoef, 1./AVGREFL);
661        }
662        hlist[0] = r->rno;
663        hlist[1] = dp->t;
664        hlist[2] = dp->p;
665        multisamp(spt, 2, urand(ilhash(hlist,3)+dp->n));
666        zd = sqrt((dp->t + spt[0])/h->nt);
667        phi = 2.0*PI * (dp->p + spt[1])/h->np;
668        xd = tcos(phi) * zd;
669        yd = tsin(phi) * zd;
670        zd = sqrt(1.0 - zd*zd);
671        for (i = 0; i < 3; i++)
672                ar.rdir[i] =    xd*h->ux[i] +
673                                yd*h->uy[i] +
674                                zd*h->uz[i];
675        checknorm(ar.rdir);
676        dimlist[ndims++] = dp->t*h->np + dp->p + 90171;
677        rayvalue(&ar);
678        ndims--;
679        multcolor(ar.rcol, ar.rcoef);   /* apply coefficient */
680        addcolor(dp->v, ar.rcol);
681                                        /* use rt to improve gradient calc */
682        if (ar.rt > FTINY && ar.rt < FHUGE)
683                dp->r += 1.0/ar.rt;
684                                        /* (re)initialize error */
685        if (dp->n++) {
686                b2 = bright(dp->v)/dp->n - bright(ar.rcol);
687                b2 = b2*b2 + dp->k*((dp->n-1)*(dp->n-1));
688                dp->k = b2/(dp->n*dp->n);
689        } else
690                dp->k = 0.0;
691        return(0);
692 }
693
694
695 static int
696 ambcmp(                                 /* decreasing order */
697        const void *p1,
698        const void *p2
699 )
700 {
701        const AMBSAMP   *d1 = (const AMBSAMP *)p1;
702        const AMBSAMP   *d2 = (const AMBSAMP *)p2;
703
704        if (d1->k < d2->k)
705                return(1);
706        if (d1->k > d2->k)
707                return(-1);
708        return(0);
709 }
710
711
712 static int
713 ambnorm(                                /* standard order */
714        const void *p1,
715        const void *p2
716 )
717 {
718        const AMBSAMP   *d1 = (const AMBSAMP *)p1;
719        const AMBSAMP   *d2 = (const AMBSAMP *)p2;
720        int     c;
721
722        if ( (c = d1->t - d2->t) )
723                return(c);
724        return(d1->p - d2->p);
725 }
726
727
728 double
729 doambient(                              /* compute ambient component */
730        COLOR  rcol,
731        RAY  *r,
732        double  wt,
733        FVECT  pg,
734        FVECT  dg
735 )
736 {
737        double  b, d=0;
738        AMBHEMI  hemi;
739        AMBSAMP  *div;
740        AMBSAMP  dnew;
741        double  acol[3];
742        AMBSAMP  *dp;
743        double  arad;
744        int  divcnt;
745        int  i, j;
746                                        /* initialize hemisphere */
747        inithemi(&hemi, rcol, r, wt);
748        divcnt = hemi.nt * hemi.np;
749                                        /* initialize */
750        if (pg != NULL)
751                pg[0] = pg[1] = pg[2] = 0.0;
752        if (dg != NULL)
753                dg[0] = dg[1] = dg[2] = 0.0;
754        setcolor(rcol, 0.0, 0.0, 0.0);
755        if (divcnt == 0)
756                return(0.0);
757                                        /* allocate super-samples */
758        if (hemi.ns > 0 || pg != NULL || dg != NULL) {
759                div = (AMBSAMP *)malloc(divcnt*sizeof(AMBSAMP));
760                if (div == NULL)
761                        error(SYSTEM, "out of memory in doambient");
762        } else
763                div = NULL;
764                                        /* sample the divisions */
765        arad = 0.0;
766        acol[0] = acol[1] = acol[2] = 0.0;
767        if ((dp = div) == NULL)
768                dp = &dnew;
769        divcnt = 0;
770        for (i = 0; i < hemi.nt; i++)
771                for (j = 0; j < hemi.np; j++) {
772                        dp->t = i; dp->p = j;
773                        setcolor(dp->v, 0.0, 0.0, 0.0);
774                        dp->r = 0.0;
775                        dp->n = 0;
776                        if (divsample(dp, &hemi, r) < 0) {
777                                if (div != NULL)
778                                        dp++;
779                                continue;
780                        }
781                        arad += dp->r;
782                        divcnt++;
783                        if (div != NULL)
784                                dp++;
785                        else
786                                addcolor(acol, dp->v);
787                }
788        if (!divcnt) {
789                if (div != NULL)
790                        free((void *)div);
791                return(0.0);            /* no samples taken */
792        }
793        if (divcnt < hemi.nt*hemi.np) {
794                pg = dg = NULL;         /* incomplete sampling */
795                hemi.ns = 0;
796        } else if (arad > FTINY && divcnt/arad < minarad) {
797                hemi.ns = 0;            /* close enough */
798        } else if (hemi.ns > 0) {       /* else perform super-sampling? */
799                comperrs(div, &hemi);                   /* compute errors */
800                qsort(div, divcnt, sizeof(AMBSAMP), ambcmp);    /* sort divs */
801                                                /* super-sample */
802                for (i = hemi.ns; i > 0; i--) {
803                        dnew = *div;
804                        if (divsample(&dnew, &hemi, r) < 0) {
805                                dp++;
806                                continue;
807                        }
808                        dp = div;               /* reinsert */
809                        j = divcnt < i ? divcnt : i;
810                        while (--j > 0 && dnew.k < dp[1].k) {
811                                *dp = *(dp+1);
812                                dp++;
813                        }
814                        *dp = dnew;
815                }
816                if (pg != NULL || dg != NULL)   /* restore order */
817                        qsort(div, divcnt, sizeof(AMBSAMP), ambnorm);
818        }
819                                        /* compute returned values */
820        if (div != NULL) {
821                arad = 0.0;             /* note: divcnt may be < nt*np */
822                for (i = hemi.nt*hemi.np, dp = div; i-- > 0; dp++) {
823                        arad += dp->r;
824                        if (dp->n > 1) {
825                                b = 1.0/dp->n;
826                                scalecolor(dp->v, b);
827                                dp->r *= b;
828                                dp->n = 1;
829                        }
830                        addcolor(acol, dp->v);
831                }
832                b = bright(acol);
833                if (b > FTINY) {
834                        b = 1.0/b;      /* compute & normalize gradient(s) */
835                        if (pg != NULL) {
836                                posgradient(pg, div, &hemi);
837                                for (i = 0; i < 3; i++)
838                                        pg[i] *= b;
839                        }
840                        if (dg != NULL) {
841                                dirgradient(dg, div, &hemi);
842                                for (i = 0; i < 3; i++)
843                                        dg[i] *= b;
844                        }
845                }
846                free((void *)div);
847        }
848        copycolor(rcol, acol);
849        if (arad <= FTINY)
850                arad = maxarad;
851        else
852                arad = (divcnt+hemi.ns)/arad;
853        if (pg != NULL) {               /* reduce radius if gradient large */
854                d = DOT(pg,pg);
855                if (d*arad*arad > 1.0)
856                        arad = 1.0/sqrt(d);
857        }
858        if (arad < minarad) {
859                arad = minarad;
860                if (pg != NULL && d*arad*arad > 1.0) {  /* cap gradient */
861                        d = 1.0/arad/sqrt(d);
862                        for (i = 0; i < 3; i++)
863                                pg[i] *= d;
864                }
865        }
866        if ((arad /= sqrt(wt)) > maxarad)
867                arad = maxarad;
868        return(arad);
869 }
870
871
872 void
873 comperrs(                       /* compute initial error estimates */
874        AMBSAMP  *da,   /* assumes standard ordering */
875        AMBHEMI  *hp
876 )
877 {
878        double  b, b2;
879        int  i, j;
880        AMBSAMP  *dp;
881                                /* sum differences from neighbors */
882        dp = da;
883        for (i = 0; i < hp->nt; i++)
884                for (j = 0; j < hp->np; j++) {
885 #ifdef  DEBUG
886                        if (dp->t != i || dp->p != j)
887                                error(CONSISTENCY,
888                                        "division order in comperrs");
889 #endif
890                        b = bright(dp[0].v);
891                        if (i > 0) {            /* from above */
892                                b2 = bright(dp[-hp->np].v) - b;
893                                b2 *= b2 * 0.25;
894                                dp[0].k += b2;
895                                dp[-hp->np].k += b2;
896                        }
897                        if (j > 0) {            /* from behind */
898                                b2 = bright(dp[-1].v) - b;
899                                b2 *= b2 * 0.25;
900                                dp[0].k += b2;
901                                dp[-1].k += b2;
902                        } else {                /* around */
903                                b2 = bright(dp[hp->np-1].v) - b;
904                                b2 *= b2 * 0.25;
905                                dp[0].k += b2;
906                                dp[hp->np-1].k += b2;
907                        }
908                        dp++;
909                }
910                                /* divide by number of neighbors */
911        dp = da;
912        for (j = 0; j < hp->np; j++)            /* top row */
913                (dp++)->k *= 1.0/3.0;
914        if (hp->nt < 2)
915                return;
916        for (i = 1; i < hp->nt-1; i++)          /* central region */
917                for (j = 0; j < hp->np; j++)
918                        (dp++)->k *= 0.25;
919        for (j = 0; j < hp->np; j++)            /* bottom row */
920                (dp++)->k *= 1.0/3.0;
921 }
922
923
924 void
925 posgradient(                                    /* compute position gradient */
926        FVECT  gv,
927        AMBSAMP  *da,                   /* assumes standard ordering */
928        AMBHEMI  *hp
929 )
930 {
931        int  i, j;
932        double  nextsine, lastsine, b, d;
933        double  mag0, mag1;
934        double  phi, cosp, sinp, xd, yd;
935        AMBSAMP  *dp;
936
937        xd = yd = 0.0;
938        for (j = 0; j < hp->np; j++) {
939                dp = da + j;
940                mag0 = mag1 = 0.0;
941                lastsine = 0.0;
942                for (i = 0; i < hp->nt; i++) {
943 #ifdef  DEBUG
944                        if (dp->t != i || dp->p != j)
945                                error(CONSISTENCY,
946                                        "division order in posgradient");
947 #endif
948                        b = bright(dp->v);
949                        if (i > 0) {
950                                d = dp[-hp->np].r;
951                                if (dp[0].r > d) d = dp[0].r;
952                                                        /* sin(t)*cos(t)^2 */
953                                d *= lastsine * (1.0 - (double)i/hp->nt);
954                                mag0 += d*(b - bright(dp[-hp->np].v));
955                        }
956                        nextsine = sqrt((double)(i+1)/hp->nt);
957                        if (j > 0) {
958                                d = dp[-1].r;
959                                if (dp[0].r > d) d = dp[0].r;
960                                mag1 += d * (nextsine - lastsine) *
961                                                (b - bright(dp[-1].v));
962                        } else {
963                                d = dp[hp->np-1].r;
964                                if (dp[0].r > d) d = dp[0].r;
965                                mag1 += d * (nextsine - lastsine) *
966                                                (b - bright(dp[hp->np-1].v));
967                        }
968                        dp += hp->np;
969                        lastsine = nextsine;
970                }
971                mag0 *= 2.0*PI / hp->np;
972                phi = 2.0*PI * (double)j/hp->np;
973                cosp = tcos(phi); sinp = tsin(phi);
974                xd += mag0*cosp - mag1*sinp;
975                yd += mag0*sinp + mag1*cosp;
976        }
977        for (i = 0; i < 3; i++)
978                gv[i] = (xd*hp->ux[i] + yd*hp->uy[i])*(hp->nt*hp->np)/PI;
979 }
980
981
982 void
983 dirgradient(                                    /* compute direction gradient */
984        FVECT  gv,
985        AMBSAMP  *da,                   /* assumes standard ordering */
986        AMBHEMI  *hp
987 )
988 {
989        int  i, j;
990        double  mag;
991        double  phi, xd, yd;
992        AMBSAMP  *dp;
993
994        xd = yd = 0.0;
995        for (j = 0; j < hp->np; j++) {
996                dp = da + j;
997                mag = 0.0;
998                for (i = 0; i < hp->nt; i++) {
999 #ifdef  DEBUG
1000                        if (dp->t != i || dp->p != j)
1001                                error(CONSISTENCY,
1002                                        "division order in dirgradient");
1003 #endif
1004                                                        /* tan(t) */
1005                        mag += bright(dp->v)/sqrt(hp->nt/(i+.5) - 1.0);
1006                        dp += hp->np;
1007                }
1008                phi = 2.0*PI * (j+.5)/hp->np + PI/2.0;
1009                xd += mag * tcos(phi);
1010                yd += mag * tsin(phi);
1011        }
1012        for (i = 0; i < 3; i++)
1013                gv[i] = xd*hp->ux[i] + yd*hp->uy[i];
1014 }
1015
1016 #endif  /* ! NEWAMB */

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