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

Comparing ray/src/rt/ambcomp.c (file contents):
Revision 2.14 by greg, Tue Apr 19 01:15:06 2005 UTC vs.
Revision 2.29 by greg, Wed Apr 23 06:04:17 2014 UTC

# Line 4 | Line 4 | static const char      RCSid[] = "$Id$";
4   /*
5   * Routines to compute "ambient" values using Monte Carlo
6   *
7 + *  Hessian calculations based on "Practical Hessian-Based Error Control
8 + *      for Irradiance Caching" by Schwarzhaupt, Wann Jensen, & Jarosz
9 + *      from ACM SIGGRAPH Asia 2012 conference proceedings.
10 + *
11   *  Declarations of external symbols in ambient.h
12   */
13  
14   #include "copyright.h"
15  
16   #include  "ray.h"
13 –
17   #include  "ambient.h"
15 –
18   #include  "random.h"
19  
20 + #ifdef NEWAMB
21  
22 + extern void             SDsquare2disk(double ds[2], double seedx, double seedy);
23 +
24 + typedef struct {
25 +        RAY     *rp;            /* originating ray sample */
26 +        FVECT   ux, uy;         /* tangent axis unit vectors */
27 +        int     ns;             /* number of samples per axis */
28 +        COLOR   acoef;          /* division contribution coefficient */
29 +        struct s_ambsamp {
30 +                COLOR   v;              /* hemisphere sample value */
31 +                float   p[3];           /* intersection point */
32 +        } sa[1];                /* sample array (extends struct) */
33 + }  AMBHEMI;             /* ambient sample hemisphere */
34 +
35 + #define ambsamp(h,i,j)  (h)->sa[(i)*(h)->ns + (j)]
36 +
37 + typedef struct {
38 +        FVECT   r_i, r_i1, e_i;
39 +        double  nf, I1, I2, J2;
40 + } FFTRI;                /* vectors and coefficients for Hessian calculation */
41 +
42 +
43 + static AMBHEMI *
44 + inithemi(                       /* initialize sampling hemisphere */
45 +        COLOR   ac,
46 +        RAY     *r,
47 +        double  wt
48 + )
49 + {
50 +        AMBHEMI *hp;
51 +        double  d;
52 +        int     n, i;
53 +                                        /* set number of divisions */
54 +        if (ambacc <= FTINY &&
55 +                        wt > (d = 0.8*intens(ac)*r->rweight/(ambdiv*minweight)))
56 +                wt = d;                 /* avoid ray termination */
57 +        n = sqrt(ambdiv * wt) + 0.5;
58 +        i = 1 + 5*(ambacc > FTINY);     /* minimum number of samples */
59 +        if (n < i)
60 +                n = i;
61 +                                        /* allocate sampling array */
62 +        hp = (AMBHEMI *)malloc(sizeof(AMBHEMI) +
63 +                                sizeof(struct s_ambsamp)*(n*n - 1));
64 +        if (hp == NULL)
65 +                return(NULL);
66 +        hp->rp = r;
67 +        hp->ns = n;
68 +                                        /* assign coefficient */
69 +        copycolor(hp->acoef, ac);
70 +        d = 1.0/(n*n);
71 +        scalecolor(hp->acoef, d);
72 +                                        /* make tangent plane axes */
73 +        hp->uy[0] = 0.1 - 0.2*frandom();
74 +        hp->uy[1] = 0.1 - 0.2*frandom();
75 +        hp->uy[2] = 0.1 - 0.2*frandom();
76 +        for (i = 0; i < 3; i++)
77 +                if (r->ron[i] < 0.6 && r->ron[i] > -0.6)
78 +                        break;
79 +        if (i >= 3)
80 +                error(CONSISTENCY, "bad ray direction in inithemi()");
81 +        hp->uy[i] = 1.0;
82 +        VCROSS(hp->ux, hp->uy, r->ron);
83 +        normalize(hp->ux);
84 +        VCROSS(hp->uy, r->ron, hp->ux);
85 +                                        /* we're ready to sample */
86 +        return(hp);
87 + }
88 +
89 +
90 + static struct s_ambsamp *
91 + ambsample(                              /* sample an ambient direction */
92 +        AMBHEMI *hp,
93 +        int     i,
94 +        int     j
95 + )
96 + {
97 +        struct s_ambsamp        *ap = &ambsamp(hp,i,j);
98 +        RAY                     ar;
99 +        double                  spt[2], zd;
100 +        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 +                setcolor(ap->v, 0., 0., 0.);
108 +                VCOPY(ap->p, hp->rp->rop);
109 +                return(NULL);           /* no sample taken */
110 +        }
111 +        if (ambacc > FTINY) {
112 +                multcolor(ar.rcoef, hp->acoef);
113 +                scalecolor(ar.rcoef, 1./AVGREFL);
114 +        }
115 +                                        /* generate hemispherical sample */
116 +        SDsquare2disk(spt,      (i+.1+.8*frandom())/hp->ns,
117 +                                (j+.1+.8*frandom())/hp->ns );
118 +        zd = sqrt(1. - spt[0]*spt[0] - spt[1]*spt[1]);
119 +        for (ii = 3; ii--; )
120 +                ar.rdir[ii] =   spt[0]*hp->ux[ii] +
121 +                                spt[1]*hp->uy[ii] +
122 +                                zd*hp->rp->ron[ii];
123 +        checknorm(ar.rdir);
124 +        dimlist[ndims++] = i*hp->ns + j + 90171;
125 +        rayvalue(&ar);                  /* evaluate ray */
126 +        ndims--;
127 +        multcolor(ar.rcol, ar.rcoef);   /* apply coefficient */
128 +        copycolor(ap->v, ar.rcol);
129 +        if (ar.rt > 20.0*maxarad)       /* limit vertex distance */
130 +                VSUM(ap->p, ar.rorg, ar.rdir, 20.0*maxarad);
131 +        else
132 +                VCOPY(ap->p, ar.rop);
133 +        return(ap);
134 + }
135 +
136 +
137 + /* Compute vectors and coefficients for Hessian/gradient calcs */
138 + static void
139 + comp_fftri(FFTRI *ftp, float ap0[3], float ap1[3], FVECT rop)
140 + {
141 +        FVECT   v1;
142 +        double  dot_e, dot_er, dot_r, dot_r1;
143 +
144 +        VSUB(ftp->r_i, ap0, rop);
145 +        VSUB(ftp->r_i1, ap1, rop);
146 +        VSUB(ftp->e_i, ap1, ap0);
147 +        VCROSS(v1, ftp->e_i, ftp->r_i);
148 +        ftp->nf = 1.0/DOT(v1,v1);
149 +        dot_e = DOT(ftp->e_i,ftp->e_i);
150 +        dot_er = DOT(ftp->e_i, ftp->r_i);
151 +        dot_r = DOT(ftp->r_i,ftp->r_i);
152 +        dot_r1 = DOT(ftp->r_i1,ftp->r_i1);
153 +        ftp->I1 = acos( DOT(ftp->r_i, ftp->r_i1) / sqrt(dot_r*dot_r1) ) *
154 +                        sqrt( ftp->nf );
155 +        ftp->I2 = ( DOT(ftp->e_i, ftp->r_i1)/dot_r1 - dot_er/dot_r +
156 +                        dot_e*ftp->I1 )*0.5*ftp->nf;
157 +        ftp->J2 =  0.5/dot_e*( 1.0/dot_r - 1.0/dot_r1 ) -
158 +                        dot_er/dot_e*ftp->I2;
159 + }
160 +
161 +
162 + /* Compose 3x3 matrix from two vectors */
163 + static void
164 + compose_matrix(FVECT mat[3], FVECT va, FVECT vb)
165 + {
166 +        mat[0][0] = 2.0*va[0]*vb[0];
167 +        mat[1][1] = 2.0*va[1]*vb[1];
168 +        mat[2][2] = 2.0*va[2]*vb[2];
169 +        mat[0][1] = mat[1][0] = va[0]*vb[1] + va[1]*vb[0];
170 +        mat[0][2] = mat[2][0] = va[0]*vb[2] + va[2]*vb[0];
171 +        mat[1][2] = mat[2][1] = va[1]*vb[2] + va[2]*vb[1];
172 + }
173 +
174 +
175 + /* Compute partial 3x3 Hessian matrix for edge */
176 + static void
177 + comp_hessian(FVECT hess[3], FFTRI *ftp, FVECT nrm)
178 + {
179 +        FVECT   v1, v2;
180 +        FVECT   m1[3], m2[3], m3[3], m4[3];
181 +        double  d1, d2, d3, d4;
182 +        double  I3, J3, K3;
183 +        int     i, j;
184 +                                        /* compute intermediate coefficients */
185 +        d1 = 1.0/DOT(ftp->r_i,ftp->r_i);
186 +        d2 = 1.0/DOT(ftp->r_i1,ftp->r_i1);
187 +        d3 = 1.0/DOT(ftp->e_i,ftp->e_i);
188 +        d4 = DOT(ftp->e_i, ftp->r_i);
189 +        I3 = 0.25*ftp->nf*( DOT(ftp->e_i, ftp->r_i1)*d2*d2 - d4*d1*d1 +
190 +                                3.0/d3*ftp->I2 );
191 +        J3 = 0.25*d3*(d1*d1 - d2*d2) - d4*d3*I3;
192 +        K3 = d3*(ftp->I2 - I3/d1 - 2.0*d4*J3);
193 +                                        /* intermediate matrices */
194 +        VCROSS(v1, nrm, ftp->e_i);
195 +        for (j = 3; j--; )
196 +                v2[j] = ftp->I2*ftp->r_i[j] + ftp->J2*ftp->e_i[j];
197 +        compose_matrix(m1, v1, v2);
198 +        compose_matrix(m2, ftp->r_i, ftp->r_i);
199 +        compose_matrix(m3, ftp->e_i, ftp->e_i);
200 +        compose_matrix(m4, ftp->r_i, ftp->e_i);
201 +        VCROSS(v1, ftp->r_i, ftp->e_i);
202 +        d1 = DOT(nrm, v1);
203 +        d2 = -d1*ftp->I2;
204 +        d1 *= 2.0;
205 +        for (i = 3; i--; )              /* final matrix sum */
206 +            for (j = 3; j--; ) {
207 +                hess[i][j] = m1[i][j] + d1*( I3*m2[i][j] + K3*m3[i][j] +
208 +                                                2.0*J3*m4[i][j] );
209 +                hess[i][j] += d2*(i==j);
210 +                hess[i][j] *= -1.0/PI;
211 +            }
212 + }
213 +
214 +
215 + /* Reverse hessian calculation result for edge in other direction */
216 + static void
217 + rev_hessian(FVECT hess[3])
218 + {
219 +        int     i;
220 +
221 +        for (i = 3; i--; ) {
222 +                hess[i][0] = -hess[i][0];
223 +                hess[i][1] = -hess[i][1];
224 +                hess[i][2] = -hess[i][2];
225 +        }
226 + }
227 +
228 +
229 + /* Add to radiometric Hessian from the given triangle */
230 + static void
231 + add2hessian(FVECT hess[3], FVECT ehess1[3],
232 +                FVECT ehess2[3], FVECT ehess3[3], COLORV v)
233 + {
234 +        int     i, j;
235 +
236 +        for (i = 3; i--; )
237 +            for (j = 3; j--; )
238 +                hess[i][j] += v*( ehess1[i][j] + ehess2[i][j] + ehess3[i][j] );
239 + }
240 +
241 +
242 + /* Compute partial displacement form factor gradient for edge */
243 + static void
244 + comp_gradient(FVECT grad, FFTRI *ftp, FVECT nrm)
245 + {
246 +        FVECT   vcp;
247 +        double  f1;
248 +        int     i;
249 +
250 +        VCROSS(vcp, ftp->r_i, ftp->r_i1);
251 +        f1 = 2.0*DOT(nrm, vcp);
252 +        VCROSS(vcp, nrm, ftp->e_i);
253 +        for (i = 3; i--; )
254 +                grad[i] = (0.5/PI)*( ftp->I1*vcp[i] +
255 +                            f1*(ftp->I2*ftp->r_i[i] + ftp->J2*ftp->e_i[i]) );
256 + }
257 +
258 +
259 + /* Reverse gradient calculation result for edge in other direction */
260 + static void
261 + rev_gradient(FVECT grad)
262 + {
263 +        grad[0] = -grad[0];
264 +        grad[1] = -grad[1];
265 +        grad[2] = -grad[2];
266 + }
267 +
268 +
269 + /* Add to displacement gradient from the given triangle */
270 + static void
271 + add2gradient(FVECT grad, FVECT egrad1, FVECT egrad2, FVECT egrad3, COLORV v)
272 + {
273 +        int     i;
274 +
275 +        for (i = 3; i--; )
276 +                grad[i] += v*( egrad1[i] + egrad2[i] + egrad3[i] );
277 + }
278 +
279 +
280 + /* Return brightness of furthest ambient sample */
281 + static COLORV
282 + back_ambval(struct s_ambsamp *ap1, struct s_ambsamp *ap2,
283 +                struct s_ambsamp *ap3, FVECT orig)
284 + {
285 +        COLORV  vback;
286 +        FVECT   vec;
287 +        double  d2, d2best;
288 +
289 +        VSUB(vec, ap1->p, orig);
290 +        d2best = DOT(vec,vec);
291 +        vback = colval(ap1->v,CIEY);
292 +        VSUB(vec, ap2->p, orig);
293 +        d2 = DOT(vec,vec);
294 +        if (d2 > d2best) {
295 +                d2best = d2;
296 +                vback = colval(ap2->v,CIEY);
297 +        }
298 +        VSUB(vec, ap3->p, orig);
299 +        d2 = DOT(vec,vec);
300 +        if (d2 > d2best)
301 +                return(colval(ap3->v,CIEY));
302 +        return(vback);
303 + }
304 +
305 +
306 + /* Compute anisotropic radii and eigenvector directions */
307 + static int
308 + eigenvectors(FVECT uv[2], float ra[2], FVECT hessian[3])
309 + {
310 +        double  hess2[2][2];
311 +        FVECT   a, b;
312 +        double  evalue[2], slope1, xmag1;
313 +        int     i;
314 +                                        /* project Hessian to sample plane */
315 +        for (i = 3; i--; ) {
316 +                a[i] = DOT(hessian[i], uv[0]);
317 +                b[i] = DOT(hessian[i], uv[1]);
318 +        }
319 +        hess2[0][0] = DOT(uv[0], a);
320 +        hess2[0][1] = DOT(uv[0], b);
321 +        hess2[1][0] = DOT(uv[1], a);
322 +        hess2[1][1] = DOT(uv[1], b);
323 +                                        /* compute eigenvalues */
324 +        if ( quadratic(evalue, 1.0, -hess2[0][0]-hess2[1][1],
325 +                        hess2[0][0]*hess2[1][1]-hess2[0][1]*hess2[1][0]) != 2 ||
326 +                        (evalue[0] = fabs(evalue[0])) <= FTINY*FTINY ||
327 +                        (evalue[1] = fabs(evalue[1])) <= FTINY*FTINY )
328 +                error(INTERNAL, "bad eigenvalue calculation");
329 +
330 +        if (evalue[0] > evalue[1]) {
331 +                ra[0] = sqrt(sqrt(4.0/evalue[0]));
332 +                ra[1] = sqrt(sqrt(4.0/evalue[1]));
333 +                slope1 = evalue[1];
334 +        } else {
335 +                ra[0] = sqrt(sqrt(4.0/evalue[1]));
336 +                ra[1] = sqrt(sqrt(4.0/evalue[0]));
337 +                slope1 = evalue[0];
338 +        }
339 +                                        /* compute unit eigenvectors */
340 +        if (fabs(hess2[0][1]) <= FTINY)
341 +                return;                 /* uv OK as is */
342 +        slope1 = (slope1 - hess2[0][0]) / hess2[0][1];
343 +        xmag1 = sqrt(1.0/(1.0 + slope1*slope1));
344 +        for (i = 3; i--; ) {
345 +                b[i] = xmag1*uv[0][i] + slope1*xmag1*uv[1][i];
346 +                a[i] = slope1*xmag1*uv[0][i] - xmag1*uv[1][i];
347 +        }
348 +        VCOPY(uv[0], a);
349 +        VCOPY(uv[1], b);
350 + }
351 +
352 +
353 + static void
354 + ambHessian(                             /* anisotropic radii & pos. gradient */
355 +        AMBHEMI *hp,
356 +        FVECT   uv[2],                  /* returned */
357 +        float   ra[2],                  /* returned (optional) */
358 +        float   pg[2]                   /* returned (optional) */
359 + )
360 + {
361 +        static char     memerrmsg[] = "out of memory in ambHessian()";
362 +        FVECT           (*hessrow)[3] = NULL;
363 +        FVECT           *gradrow = NULL;
364 +        FVECT           hessian[3];
365 +        FVECT           gradient;
366 +        FFTRI           fftr;
367 +        int             i, j;
368 +                                        /* be sure to assign unit vectors */
369 +        VCOPY(uv[0], hp->ux);
370 +        VCOPY(uv[1], hp->uy);
371 +                        /* clock-wise vertex traversal from sample POV */
372 +        if (ra != NULL) {               /* initialize Hessian row buffer */
373 +                hessrow = (FVECT (*)[3])malloc(sizeof(FVECT)*3*(hp->ns-1));
374 +                if (hessrow == NULL)
375 +                        error(SYSTEM, memerrmsg);
376 +                memset(hessian, 0, sizeof(hessian));
377 +        } else if (pg == NULL)          /* bogus call? */
378 +                return;
379 +        if (pg != NULL) {               /* initialize form factor row buffer */
380 +                gradrow = (FVECT *)malloc(sizeof(FVECT)*(hp->ns-1));
381 +                if (gradrow == NULL)
382 +                        error(SYSTEM, memerrmsg);
383 +                memset(gradient, 0, sizeof(gradient));
384 +        }
385 +                                        /* compute first row of edges */
386 +        for (j = 0; j < hp->ns-1; j++) {
387 +                comp_fftri(&fftr, ambsamp(hp,0,j).p,
388 +                                ambsamp(hp,0,j+1).p, hp->rp->rop);
389 +                if (hessrow != NULL)
390 +                        comp_hessian(hessrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
391 +                if (gradrow != NULL)
392 +                        comp_gradient(gradrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
393 +        }
394 +                                        /* sum each row of triangles */
395 +        for (i = 0; i < hp->ns-1; i++) {
396 +            FVECT       hesscol[3];     /* compute first vertical edge */
397 +            FVECT       gradcol;
398 +            comp_fftri(&fftr, ambsamp(hp,i,0).p,
399 +                        ambsamp(hp,i+1,0).p, hp->rp->rop);
400 +            if (hessrow != NULL)
401 +                comp_hessian(hesscol, &fftr, hp->rp->ron);
402 +            if (gradrow != NULL)
403 +                comp_gradient(gradcol, &fftr, hp->rp->ron);
404 +            for (j = 0; j < hp->ns-1; j++) {
405 +                FVECT   hessdia[3];     /* compute triangle contributions */
406 +                FVECT   graddia;
407 +                COLORV  backg;
408 +                backg = back_ambval(&ambsamp(hp,i,j), &ambsamp(hp,i,j+1),
409 +                                        &ambsamp(hp,i+1,j), hp->rp->rop);
410 +                                        /* diagonal (inner) edge */
411 +                comp_fftri(&fftr, ambsamp(hp,i,j+1).p,
412 +                                ambsamp(hp,i+1,j).p, hp->rp->rop);
413 +                if (hessrow != NULL) {
414 +                    comp_hessian(hessdia, &fftr, hp->rp->ron);
415 +                    rev_hessian(hesscol);
416 +                    add2hessian(hessian, hessrow[j], hessdia, hesscol, backg);
417 +                }
418 +                if (gradient != NULL) {
419 +                    comp_gradient(graddia, &fftr, hp->rp->ron);
420 +                    rev_gradient(gradcol);
421 +                    add2gradient(gradient, gradrow[j], graddia, gradcol, backg);
422 +                }
423 +                                        /* initialize edge in next row */
424 +                comp_fftri(&fftr, ambsamp(hp,i+1,j+1).p,
425 +                                ambsamp(hp,i+1,j).p, hp->rp->rop);
426 +                if (hessrow != NULL)
427 +                    comp_hessian(hessrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
428 +                if (gradrow != NULL)
429 +                    comp_gradient(gradrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
430 +                                        /* new column edge & paired triangle */
431 +                backg = back_ambval(&ambsamp(hp,i,j+1), &ambsamp(hp,i+1,j+1),
432 +                                        &ambsamp(hp,i+1,j), hp->rp->rop);
433 +                comp_fftri(&fftr, ambsamp(hp,i,j+1).p, ambsamp(hp,i+1,j+1).p,
434 +                                hp->rp->rop);
435 +                if (hessrow != NULL) {
436 +                    comp_hessian(hesscol, &fftr, hp->rp->ron);
437 +                    rev_hessian(hessdia);
438 +                    add2hessian(hessian, hessrow[j], hessdia, hesscol, backg);
439 +                    if (i < hp->ns-2)
440 +                        rev_hessian(hessrow[j]);
441 +                }
442 +                if (gradrow != NULL) {
443 +                    comp_gradient(gradcol, &fftr, hp->rp->ron);
444 +                    rev_gradient(graddia);
445 +                    add2gradient(gradient, gradrow[j], graddia, gradcol, backg);
446 +                    if (i < hp->ns-2)
447 +                        rev_gradient(gradrow[j]);
448 +                }
449 +            }
450 +        }
451 +                                        /* release row buffers */
452 +        if (hessrow != NULL) free(hessrow);
453 +        if (gradrow != NULL) free(gradrow);
454 +        
455 +        if (ra != NULL)                 /* extract eigenvectors & radii */
456 +                eigenvectors(uv, ra, hessian);
457 +        if (pg != NULL) {               /* tangential position gradient/PI */
458 +                pg[0] = DOT(gradient, uv[0]) / PI;
459 +                pg[1] = DOT(gradient, uv[1]) / PI;
460 +        }
461 + }
462 +
463 +
464 + /* Compute direction gradient from a hemispherical sampling */
465 + static void
466 + ambdirgrad(AMBHEMI *hp, FVECT uv[2], float dg[2])
467 + {
468 +        struct s_ambsamp        *ap;
469 +        double                  dgsum[2];
470 +        int                     n;
471 +        FVECT                   vd;
472 +        double                  gfact;
473 +
474 +        dgsum[0] = dgsum[1] = 0.0;      /* sum values times -tan(theta) */
475 +        for (ap = hp->sa, n = hp->ns*hp->ns; n--; ap++) {
476 +                                        /* use vector for azimuth + 90deg */
477 +                VSUB(vd, ap->p, hp->rp->rop);
478 +                                        /* brightness over cosine factor */
479 +                gfact = colval(ap->v,CIEY) / DOT(hp->rp->ron, vd);
480 +                                        /* -sine = -proj_radius/vd_length */
481 +                dgsum[0] += DOT(uv[1], vd) * gfact;
482 +                dgsum[1] -= DOT(uv[0], vd) * gfact;
483 +        }
484 +        dg[0] = dgsum[0] / (hp->ns*hp->ns);
485 +        dg[1] = dgsum[1] / (hp->ns*hp->ns);
486 + }
487 +
488 +
489   int
490 + doambient(                              /* compute ambient component */
491 +        COLOR   rcol,                   /* input/output color */
492 +        RAY     *r,
493 +        double  wt,
494 +        FVECT   uv[2],                  /* returned (optional) */
495 +        float   ra[2],                  /* returned (optional) */
496 +        float   pg[2],                  /* returned (optional) */
497 +        float   dg[2]                   /* returned (optional) */
498 + )
499 + {
500 +        AMBHEMI                 *hp = inithemi(rcol, r, wt);
501 +        int                     cnt = 0;
502 +        FVECT                   my_uv[2];
503 +        double                  d, acol[3];
504 +        struct s_ambsamp        *ap;
505 +        int                     i, j;
506 +                                        /* check/initialize */
507 +        if (hp == NULL)
508 +                return(0);
509 +        if (uv != NULL)
510 +                memset(uv, 0, sizeof(FVECT)*2);
511 +        if (ra != NULL)
512 +                ra[0] = ra[1] = 0.0;
513 +        if (pg != NULL)
514 +                pg[0] = pg[1] = 0.0;
515 +        if (dg != NULL)
516 +                dg[0] = dg[1] = 0.0;
517 +                                        /* sample the hemisphere */
518 +        acol[0] = acol[1] = acol[2] = 0.0;
519 +        for (i = hp->ns; i--; )
520 +                for (j = hp->ns; j--; )
521 +                        if ((ap = ambsample(hp, i, j)) != NULL) {
522 +                                addcolor(acol, ap->v);
523 +                                ++cnt;
524 +                        }
525 +        if (!cnt) {
526 +                setcolor(rcol, 0.0, 0.0, 0.0);
527 +                free(hp);
528 +                return(0);              /* no valid samples */
529 +        }
530 +        copycolor(rcol, acol);          /* final indirect irradiance/PI */
531 +        if (cnt < hp->ns*hp->ns ||      /* incomplete sampling? */
532 +                        (ra == NULL) & (pg == NULL) & (dg == NULL)) {
533 +                free(hp);
534 +                return(-1);             /* no radius or gradient calc. */
535 +        }
536 +        multcolor(acol, hp->acoef);     /* normalize Y values */
537 +        if ((d = bright(acol)) > FTINY)
538 +                d = 1.0/d;
539 +        else
540 +                d = 0.0;
541 +        ap = hp->sa;                    /* relative Y channel from here on... */
542 +        for (i = hp->ns*hp->ns; i--; ap++)
543 +                colval(ap->v,CIEY) = bright(ap->v)*d + 0.0314;
544 +
545 +        if (uv == NULL)                 /* make sure we have axis pointers */
546 +                uv = my_uv;
547 +                                        /* compute radii & pos. gradient */
548 +        ambHessian(hp, uv, ra, pg);
549 +
550 +        if (dg != NULL)                 /* compute direction gradient */
551 +                ambdirgrad(hp, uv, dg);
552 +
553 +        if (ra != NULL) {               /* scale/clamp radii */
554 +                if (ra[0] < minarad) {
555 +                        ra[0] = minarad;
556 +                        if (ra[1] < minarad)
557 +                                ra[1] = minarad;
558 +                }
559 +                ra[0] *= d = 1.0/sqrt(sqrt(wt));
560 +                if ((ra[1] *= d) > 2.0*ra[0])
561 +                        ra[1] = 2.0*ra[0];
562 +                if (ra[1] > maxarad) {
563 +                        ra[1] = maxarad;
564 +                        if (ra[0] > maxarad)
565 +                                ra[0] = maxarad;
566 +                }
567 +        }
568 +        free(hp);                       /* clean up and return */
569 +        return(1);
570 + }
571 +
572 +
573 + #else /* ! NEWAMB */
574 +
575 +
576 + void
577   inithemi(                       /* initialize sampling hemisphere */
578 <        register AMBHEMI  *hp,
578 >        AMBHEMI  *hp,
579 >        COLOR ac,
580          RAY  *r,
23 –        COLOR ac,
581          double  wt
582   )
583   {
27 –        int     ns;
584          double  d;
585 <        register int  i;
585 >        int  i;
586                                          /* set number of divisions */
587 +        if (ambacc <= FTINY &&
588 +                        wt > (d = 0.8*intens(ac)*r->rweight/(ambdiv*minweight)))
589 +                wt = d;                 /* avoid ray termination */
590          hp->nt = sqrt(ambdiv * wt / PI) + 0.5;
591          i = ambacc > FTINY ? 3 : 1;     /* minimum number of samples */
592          if (hp->nt < i)
593                  hp->nt = i;
594          hp->np = PI * hp->nt + 0.5;
595                                          /* set number of super-samples */
596 <        ns = ambssamp * wt + 0.5;
596 >        hp->ns = ambssamp * wt + 0.5;
597                                          /* assign coefficient */
39 –        d = 1.0/(hp->nt*hp->np + ns);   /* XXX weight not uniform if ns > 0 */
598          copycolor(hp->acoef, ac);
599 +        d = 1.0/(hp->nt*hp->np);
600          scalecolor(hp->acoef, d);
601                                          /* make axes */
602          VCOPY(hp->uz, r->ron);
# Line 51 | Line 610 | inithemi(                      /* initialize sampling hemisphere */
610          fcross(hp->ux, hp->uy, hp->uz);
611          normalize(hp->ux);
612          fcross(hp->uy, hp->uz, hp->ux);
54 –        return(ns);
613   }
614  
615  
616   int
617   divsample(                              /* sample a division */
618 <        register AMBSAMP  *dp,
618 >        AMBSAMP  *dp,
619          AMBHEMI  *h,
620          RAY  *r
621   )
# Line 68 | Line 626 | divsample(                             /* sample a division */
626          double  xd, yd, zd;
627          double  b2;
628          double  phi;
629 <        register int  i;
630 <                                        /* assign coefficient */
631 <        if (ambacc <= FTINY)            /* no storage, so report accurately */
74 <                copycolor(ar.rcoef, h->acoef);
75 <        else                            /* else lie for sake of cache */
629 >        int  i;
630 >                                        /* ambient coefficient for weight */
631 >        if (ambacc > FTINY)
632                  setcolor(ar.rcoef, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
633 +        else
634 +                copycolor(ar.rcoef, h->acoef);
635          if (rayorigin(&ar, AMBIENT, r, ar.rcoef) < 0)
636                  return(-1);
637 <        copycolor(ar.rcoef, h->acoef);  /* correct coefficient rtrace output */
637 >        if (ambacc > FTINY) {
638 >                multcolor(ar.rcoef, h->acoef);
639 >                scalecolor(ar.rcoef, 1./AVGREFL);
640 >        }
641          hlist[0] = r->rno;
642          hlist[1] = dp->t;
643          hlist[2] = dp->p;
# Line 90 | Line 651 | divsample(                             /* sample a division */
651                  ar.rdir[i] =    xd*h->ux[i] +
652                                  yd*h->uy[i] +
653                                  zd*h->uz[i];
654 +        checknorm(ar.rdir);
655          dimlist[ndims++] = dp->t*h->np + dp->p + 90171;
656          rayvalue(&ar);
657          ndims--;
658 +        multcolor(ar.rcol, ar.rcoef);   /* apply coefficient */
659          addcolor(dp->v, ar.rcol);
660                                          /* use rt to improve gradient calc */
661          if (ar.rt > FTINY && ar.rt < FHUGE)
# Line 133 | Line 696 | ambnorm(                               /* standard order */
696   {
697          const AMBSAMP   *d1 = (const AMBSAMP *)p1;
698          const AMBSAMP   *d2 = (const AMBSAMP *)p2;
699 <        register int    c;
699 >        int     c;
700  
701          if ( (c = d1->t - d2->t) )
702                  return(c);
# Line 143 | Line 706 | ambnorm(                               /* standard order */
706  
707   double
708   doambient(                              /* compute ambient component */
709 <        COLOR  acol,
709 >        COLOR  rcol,
710          RAY  *r,
148 –        COLOR  ac,
711          double  wt,
712          FVECT  pg,
713          FVECT  dg
714   )
715   {
716 <        double  b, d;
716 >        double  b, d=0;
717          AMBHEMI  hemi;
718          AMBSAMP  *div;
719          AMBSAMP  dnew;
720 <        register AMBSAMP  *dp;
720 >        double  acol[3];
721 >        AMBSAMP  *dp;
722          double  arad;
723 <        int  ndivs, ns;
724 <        register int  i, j;
162 <                                        /* initialize color */
163 <        setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
723 >        int  divcnt;
724 >        int  i, j;
725                                          /* initialize hemisphere */
726 <        ns = inithemi(&hemi, r, ac, wt);
727 <        ndivs = hemi.nt * hemi.np;
728 <        if (ndivs == 0)
726 >        inithemi(&hemi, rcol, r, wt);
727 >        divcnt = hemi.nt * hemi.np;
728 >                                        /* initialize */
729 >        if (pg != NULL)
730 >                pg[0] = pg[1] = pg[2] = 0.0;
731 >        if (dg != NULL)
732 >                dg[0] = dg[1] = dg[2] = 0.0;
733 >        setcolor(rcol, 0.0, 0.0, 0.0);
734 >        if (divcnt == 0)
735                  return(0.0);
736                                          /* allocate super-samples */
737 <        if (ns > 0 || pg != NULL || dg != NULL) {
738 <                div = (AMBSAMP *)malloc(ndivs*sizeof(AMBSAMP));
737 >        if (hemi.ns > 0 || pg != NULL || dg != NULL) {
738 >                div = (AMBSAMP *)malloc(divcnt*sizeof(AMBSAMP));
739                  if (div == NULL)
740                          error(SYSTEM, "out of memory in doambient");
741          } else
742                  div = NULL;
743                                          /* sample the divisions */
744          arad = 0.0;
745 +        acol[0] = acol[1] = acol[2] = 0.0;
746          if ((dp = div) == NULL)
747                  dp = &dnew;
748 +        divcnt = 0;
749          for (i = 0; i < hemi.nt; i++)
750                  for (j = 0; j < hemi.np; j++) {
751                          dp->t = i; dp->p = j;
752                          setcolor(dp->v, 0.0, 0.0, 0.0);
753                          dp->r = 0.0;
754                          dp->n = 0;
755 <                        if (divsample(dp, &hemi, r) < 0)
756 <                                goto oopsy;
755 >                        if (divsample(dp, &hemi, r) < 0) {
756 >                                if (div != NULL)
757 >                                        dp++;
758 >                                continue;
759 >                        }
760                          arad += dp->r;
761 +                        divcnt++;
762                          if (div != NULL)
763                                  dp++;
764                          else
765                                  addcolor(acol, dp->v);
766                  }
767 <        if (ns > 0 && arad > FTINY && ndivs/arad < minarad)
768 <                ns = 0;                 /* close enough */
769 <        else if (ns > 0) {              /* else perform super-sampling */
767 >        if (!divcnt) {
768 >                if (div != NULL)
769 >                        free((void *)div);
770 >                return(0.0);            /* no samples taken */
771 >        }
772 >        if (divcnt < hemi.nt*hemi.np) {
773 >                pg = dg = NULL;         /* incomplete sampling */
774 >                hemi.ns = 0;
775 >        } else if (arad > FTINY && divcnt/arad < minarad) {
776 >                hemi.ns = 0;            /* close enough */
777 >        } else if (hemi.ns > 0) {       /* else perform super-sampling? */
778                  comperrs(div, &hemi);                   /* compute errors */
779 <                qsort(div, ndivs, sizeof(AMBSAMP), ambcmp);     /* sort divs */
779 >                qsort(div, divcnt, sizeof(AMBSAMP), ambcmp);    /* sort divs */
780                                                  /* super-sample */
781 <                for (i = ns; i > 0; i--) {
781 >                for (i = hemi.ns; i > 0; i--) {
782                          dnew = *div;
783 <                        if (divsample(&dnew, &hemi, r) < 0)
784 <                                goto oopsy;
785 <                                                        /* reinsert */
786 <                        dp = div;
787 <                        j = ndivs < i ? ndivs : i;
783 >                        if (divsample(&dnew, &hemi, r) < 0) {
784 >                                dp++;
785 >                                continue;
786 >                        }
787 >                        dp = div;               /* reinsert */
788 >                        j = divcnt < i ? divcnt : i;
789                          while (--j > 0 && dnew.k < dp[1].k) {
790                                  *dp = *(dp+1);
791                                  dp++;
# Line 211 | Line 793 | doambient(                             /* compute ambient component */
793                          *dp = dnew;
794                  }
795                  if (pg != NULL || dg != NULL)   /* restore order */
796 <                        qsort(div, ndivs, sizeof(AMBSAMP), ambnorm);
796 >                        qsort(div, divcnt, sizeof(AMBSAMP), ambnorm);
797          }
798                                          /* compute returned values */
799          if (div != NULL) {
800 <                arad = 0.0;
801 <                for (i = ndivs, dp = div; i-- > 0; dp++) {
800 >                arad = 0.0;             /* note: divcnt may be < nt*np */
801 >                for (i = hemi.nt*hemi.np, dp = div; i-- > 0; dp++) {
802                          arad += dp->r;
803                          if (dp->n > 1) {
804                                  b = 1.0/dp->n;
# Line 228 | Line 810 | doambient(                             /* compute ambient component */
810                  }
811                  b = bright(acol);
812                  if (b > FTINY) {
813 <                        b = ndivs/b;
813 >                        b = 1.0/b;      /* compute & normalize gradient(s) */
814                          if (pg != NULL) {
815                                  posgradient(pg, div, &hemi);
816                                  for (i = 0; i < 3; i++)
# Line 239 | Line 821 | doambient(                             /* compute ambient component */
821                                  for (i = 0; i < 3; i++)
822                                          dg[i] *= b;
823                          }
242 –                } else {
243 –                        if (pg != NULL)
244 –                                for (i = 0; i < 3; i++)
245 –                                        pg[i] = 0.0;
246 –                        if (dg != NULL)
247 –                                for (i = 0; i < 3; i++)
248 –                                        dg[i] = 0.0;
824                  }
825                  free((void *)div);
826          }
827 <        b = 1.0/ndivs;
253 <        scalecolor(acol, b);
827 >        copycolor(rcol, acol);
828          if (arad <= FTINY)
829                  arad = maxarad;
830          else
831 <                arad = (ndivs+ns)/arad;
831 >                arad = (divcnt+hemi.ns)/arad;
832          if (pg != NULL) {               /* reduce radius if gradient large */
833                  d = DOT(pg,pg);
834                  if (d*arad*arad > 1.0)
# Line 271 | Line 845 | doambient(                             /* compute ambient component */
845          if ((arad /= sqrt(wt)) > maxarad)
846                  arad = maxarad;
847          return(arad);
274 – oopsy:
275 –        if (div != NULL)
276 –                free((void *)div);
277 –        return(0.0);
848   }
849  
850  
851   void
852   comperrs(                       /* compute initial error estimates */
853          AMBSAMP  *da,   /* assumes standard ordering */
854 <        register AMBHEMI  *hp
854 >        AMBHEMI  *hp
855   )
856   {
857          double  b, b2;
858          int  i, j;
859 <        register AMBSAMP  *dp;
859 >        AMBSAMP  *dp;
860                                  /* sum differences from neighbors */
861          dp = da;
862          for (i = 0; i < hp->nt; i++)
# Line 334 | Line 904 | void
904   posgradient(                                    /* compute position gradient */
905          FVECT  gv,
906          AMBSAMP  *da,                   /* assumes standard ordering */
907 <        register AMBHEMI  *hp
907 >        AMBHEMI  *hp
908   )
909   {
910 <        register int  i, j;
910 >        int  i, j;
911          double  nextsine, lastsine, b, d;
912          double  mag0, mag1;
913          double  phi, cosp, sinp, xd, yd;
914 <        register AMBSAMP  *dp;
914 >        AMBSAMP  *dp;
915  
916          xd = yd = 0.0;
917          for (j = 0; j < hp->np; j++) {
# Line 384 | Line 954 | posgradient(                                   /* compute position gradient */
954                  yd += mag0*sinp + mag1*cosp;
955          }
956          for (i = 0; i < 3; i++)
957 <                gv[i] = (xd*hp->ux[i] + yd*hp->uy[i])/PI;
957 >                gv[i] = (xd*hp->ux[i] + yd*hp->uy[i])*(hp->nt*hp->np)/PI;
958   }
959  
960  
# Line 392 | Line 962 | void
962   dirgradient(                                    /* compute direction gradient */
963          FVECT  gv,
964          AMBSAMP  *da,                   /* assumes standard ordering */
965 <        register AMBHEMI  *hp
965 >        AMBHEMI  *hp
966   )
967   {
968 <        register int  i, j;
968 >        int  i, j;
969          double  mag;
970          double  phi, xd, yd;
971 <        register AMBSAMP  *dp;
971 >        AMBSAMP  *dp;
972  
973          xd = yd = 0.0;
974          for (j = 0; j < hp->np; j++) {
# Line 419 | Line 989 | dirgradient(                                   /* compute direction gradient */
989                  yd += mag * tsin(phi);
990          }
991          for (i = 0; i < 3; i++)
992 <                gv[i] = (xd*hp->ux[i] + yd*hp->uy[i])/(hp->nt*hp->np);
992 >                gv[i] = xd*hp->ux[i] + yd*hp->uy[i];
993   }
994 +
995 + #endif  /* ! NEWAMB */

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