ViewVC Help
View File | Revision Log | Show Annotations | Download File | Root Listing
root/radiance/ray/src/rt/ambcomp.c
(Generate patch)

Comparing ray/src/rt/ambcomp.c (file contents):
Revision 2.27 by greg, Sat Apr 19 02:39:44 2014 UTC vs.
Revision 2.98 by greg, Thu Apr 24 01:43:58 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  
28 < extern void             SDsquare2disk(double ds[2], double seedx, double seedy);
28 > typedef struct {
29 >        FVECT   p;              /* intersection point */
30 >        float   d;              /* reciprocal distance */
31 >        SCOLOR  v;              /* hemisphere sample value */
32 > } AMBSAMP;              /* sample value */
33  
34   typedef struct {
35          RAY     *rp;            /* originating ray sample */
26 –        FVECT   ux, uy;         /* tangent axis unit vectors */
36          int     ns;             /* number of samples per axis */
37 <        COLOR   acoef;          /* division contribution coefficient */
38 <        struct s_ambsamp {
39 <                COLOR   v;              /* hemisphere sample value */
40 <                float   p[3];           /* intersection point */
41 <        } sa[1];                /* sample array (extends struct) */
37 >        int     sampOK;         /* acquired full sample set? */
38 >        int     atyp;           /* RAMBIENT or TAMBIENT */
39 >        SCOLOR  acoef;          /* division contribution coefficient */
40 >        SCOLOR  acol;           /* accumulated color */
41 >        FVECT   onrm;           /* oriented unperturbed surface normal */
42 >        FVECT   ux, uy;         /* tangent axis unit vectors */
43 >        AMBSAMP sa[1];          /* sample array (extends struct) */
44   }  AMBHEMI;             /* ambient sample hemisphere */
45  
46 < #define ambsamp(h,i,j)  (h)->sa[(i)*(h)->ns + (j)]
46 > #define AI(h,i,j)       ((i)*(h)->ns + (j))
47 > #define ambsam(h,i,j)   (h)->sa[AI(h,i,j)]
48  
49   typedef struct {
50 <        FVECT   r_i, r_i1, e_i;
51 <        double  nf, I1, I2, J2;
50 >        FVECT   r_i, r_i1, e_i, rcp, rI2_eJ2;
51 >        double  I1, I2;
52   } FFTRI;                /* vectors and coefficients for Hessian calculation */
53  
54  
55 < static AMBHEMI *
56 < inithemi(                       /* initialize sampling hemisphere */
57 <        COLOR   ac,
58 <        RAY     *r,
59 <        double  wt
55 > static int
56 > ambcollision(                           /* proposed direciton collides? */
57 >        AMBHEMI *hp,
58 >        int     i,
59 >        int     j,
60 >        FVECT   dv
61   )
62   {
63 <        AMBHEMI *hp;
64 <        double  d;
65 <        int     n, i;
66 <                                        /* set number of divisions */
67 <        if (ambacc <= FTINY &&
68 <                        wt > (d = 0.8*intens(ac)*r->rweight/(ambdiv*minweight)))
69 <                wt = d;                 /* avoid ray termination */
70 <        n = sqrt(ambdiv * wt) + 0.5;
71 <        i = 1 + 5*(ambacc > FTINY);     /* minimum number of samples */
72 <        if (n < i)
73 <                n = i;
74 <                                        /* allocate sampling array */
75 <        hp = (AMBHEMI *)malloc(sizeof(AMBHEMI) +
76 <                                sizeof(struct s_ambsamp)*(n*n - 1));
77 <        if (hp == NULL)
78 <                return(NULL);
79 <        hp->rp = r;
80 <        hp->ns = n;
81 <                                        /* assign coefficient */
82 <        copycolor(hp->acoef, ac);
83 <        d = 1.0/(n*n);
84 <        scalecolor(hp->acoef, d);
85 <                                        /* make tangent axes */
86 <        hp->uy[0] = hp->uy[1] = hp->uy[2] = 0.0;
87 <        for (i = 0; i < 3; i++)
88 <                if (r->ron[i] < 0.6 && r->ron[i] > -0.6)
89 <                        break;
90 <        if (i >= 3)
78 <                error(CONSISTENCY, "bad ray direction in inithemi()");
79 <        hp->uy[i] = 1.0;
80 <        VCROSS(hp->ux, hp->uy, r->ron);
81 <        normalize(hp->ux);
82 <        VCROSS(hp->uy, r->ron, hp->ux);
83 <                                        /* we're ready to sample */
84 <        return(hp);
63 >        double  cos_thresh;
64 >        int     ii, jj;
65 >                                        /* min. spacing = 1/4th division */
66 >        cos_thresh = (PI/4.)/(double)hp->ns;
67 >        if (cos_thresh > 7.*PI/180.)    /* 7 degrees is enough in any case */
68 >                cos_thresh = 7.*PI/180.;
69 >        cos_thresh = 1. - .5*cos_thresh*cos_thresh;
70 >                                        /* check existing neighbors */
71 >        for (ii = i-1; ii <= i+1; ii++) {
72 >                if (ii < 0) continue;
73 >                if (ii >= hp->ns) break;
74 >                for (jj = j-1; jj <= j+1; jj++) {
75 >                        AMBSAMP *ap;
76 >                        FVECT   avec;
77 >                        double  dprod;
78 >                        if (jj < 0) continue;
79 >                        if (jj >= hp->ns) break;
80 >                        if ((ii==i) & (jj==j)) continue;
81 >                        ap = &ambsam(hp,ii,jj);
82 >                        if (ap->d <= .5/FHUGE)
83 >                                continue;       /* no one home */
84 >                        VSUB(avec, ap->p, hp->rp->rop);
85 >                        dprod = DOT(avec, dv);
86 >                        if (dprod >= cos_thresh*VLEN(avec))
87 >                                return(1);      /* collision */
88 >                }
89 >        }
90 >        return(0);                      /* nothing to worry about */
91   }
92  
93  
94   static int
95 < ambsample(                              /* sample an ambient direction */
95 > ambsample(                              /* initial ambient division sample */
96          AMBHEMI *hp,
97          int     i,
98 <        int     j
98 >        int     j,
99 >        int     n
100   )
101   {
102 <        struct s_ambsamp        *ap = &ambsamp(hp,i,j);
103 <        RAY                     ar;
104 <        int                     hlist[3];
105 <        double                  spt[2], zd;
106 <        int                     ii;
102 >        AMBSAMP *ap = &ambsam(hp,i,j);
103 >        RAY     ar;
104 >        int     hlist[3], ii;
105 >        double  ss[2];
106 >        RREAL   spt[2];
107 >        double  zd;
108 >                                        /* generate hemispherical sample */
109                                          /* ambient coefficient for weight */
110          if (ambacc > FTINY)
111 <                setcolor(ar.rcoef, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
111 >                setscolor(ar.rcoef, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
112          else
113 <                copycolor(ar.rcoef, hp->acoef);
114 <        if (rayorigin(&ar, AMBIENT, hp->rp, ar.rcoef) < 0) {
115 <                setcolor(ap->v, 0., 0., 0.);
107 <                VCOPY(ap->p, hp->rp->rop);
108 <                return(0);              /* no sample taken */
109 <        }
113 >                copyscolor(ar.rcoef, hp->acoef);
114 >        if (rayorigin(&ar, hp->atyp, hp->rp, ar.rcoef) < 0)
115 >                return(0);
116          if (ambacc > FTINY) {
117 <                multcolor(ar.rcoef, hp->acoef);
118 <                scalecolor(ar.rcoef, 1./AVGREFL);
117 >                smultscolor(ar.rcoef, hp->acoef);
118 >                scalescolor(ar.rcoef, 1./AVGREFL);
119          }
120 <                                        /* generate hemispherical sample */
121 <        SDsquare2disk(spt,      (i+.1+.8*frandom())/hp->ns,
122 <                                (j+.1+.8*frandom())/hp->ns);
120 >        hlist[0] = hp->rp->rno;
121 >        hlist[1] = AI(hp,i,j);
122 >        hlist[2] = samplendx;
123 >        multisamp(ss, 2, urand(ilhash(hlist,3)+n));
124 > resample:
125 >        square2disk(spt, (j+ss[1])/hp->ns, (i+ss[0])/hp->ns);
126          zd = sqrt(1. - spt[0]*spt[0] - spt[1]*spt[1]);
127          for (ii = 3; ii--; )
128                  ar.rdir[ii] =   spt[0]*hp->ux[ii] +
129                                  spt[1]*hp->uy[ii] +
130 <                                zd*hp->rp->ron[ii];
130 >                                zd*hp->onrm[ii];
131          checknorm(ar.rdir);
132 <        dimlist[ndims++] = i*hp->ns + j + 90171;
132 >                                        /* avoid coincident samples? */
133 >        if (!n & (ambacc > FTINY) & (hp->ns >= 4) &&
134 >                        ambcollision(hp, i, j, ar.rdir)) {
135 >                ss[0] = frandom(); ss[1] = frandom();
136 >                goto resample;          /* reject this sample */
137 >        }
138 >        dimlist[ndims++] = AI(hp,i,j) + 90171;
139          rayvalue(&ar);                  /* evaluate ray */
140          ndims--;
141 <        multcolor(ar.rcol, ar.rcoef);   /* apply coefficient */
142 <        copycolor(ap->v, ar.rcol);
143 <        if (ar.rt > 20.0*maxarad)       /* limit vertex distance */
144 <                ar.rt = 20.0*maxarad;
145 <        VSUM(ap->p, ar.rorg, ar.rdir, ar.rt);
141 >        zd = raydistance(&ar);
142 >        if (zd <= FTINY)
143 >                return(0);              /* should never happen */
144 >        smultscolor(ar.rcol, ar.rcoef); /* apply coefficient */
145 >        if (zd*ap->d < 1.0)             /* new/closer distance? */
146 >                ap->d = 1.0/zd;
147 >        if (!n) {                       /* record first vertex & value */
148 >                if (zd > 10.0*thescene.cusize + 1000.)
149 >                        zd = 10.0*thescene.cusize + 1000.;
150 >                VSUM(ap->p, ar.rorg, ar.rdir, zd);
151 >                copyscolor(ap->v, ar.rcol);
152 >        } else {                        /* else update recorded value */
153 >                sopscolor(hp->acol, -=, ap->v);
154 >                zd = 1.0/(double)(n+1);
155 >                scalescolor(ar.rcol, zd);
156 >                zd *= (double)n;
157 >                scalescolor(ap->v, zd);
158 >                saddscolor(ap->v, ar.rcol);
159 >        }
160 >        saddscolor(hp->acol, ap->v);    /* add to our sum */
161          return(1);
162   }
163  
164  
165 + /* Estimate variance based on ambient division differences */
166 + static float *
167 + getambdiffs(AMBHEMI *hp)
168 + {
169 +        const double    normf = 1./(pbright(hp->acoef) + FTINY);
170 +        float   *earr = (float *)calloc(2*hp->ns*hp->ns, sizeof(float));
171 +        float   *ep;
172 +        AMBSAMP *ap;
173 +        double  b, b1, d2;
174 +        int     i, j;
175 +
176 +        if (earr == NULL)               /* out of memory? */
177 +                return(NULL);
178 +                                        /* sum squared neighbor diffs */
179 +        ap = hp->sa;
180 +        ep = earr + hp->ns*hp->ns;      /* original estimates to scratch */
181 +        for (i = 0; i < hp->ns; i++)
182 +            for (j = 0; j < hp->ns; j++, ap++, ep++) {
183 +                b = pbright(ap[0].v);
184 +                if (i) {                /* from above */
185 +                        b1 = pbright(ap[-hp->ns].v);
186 +                        d2 = b - b1;
187 +                        d2 *= d2*normf/(b + b1 + FTINY);
188 +                        ep[0] += d2;
189 +                        ep[-hp->ns] += d2;
190 +                }
191 +                if (!j) continue;
192 +                                        /* from behind */
193 +                b1 = pbright(ap[-1].v);
194 +                d2 = b - b1;
195 +                d2 *= d2*normf/(b + b1 + FTINY);
196 +                ep[0] += d2;
197 +                ep[-1] += d2;
198 +                if (!i) continue;
199 +                                        /* diagonal */
200 +                b1 = pbright(ap[-hp->ns-1].v);
201 +                d2 = b - b1;
202 +                d2 *= d2*normf/(b + b1 + FTINY);
203 +                ep[0] += d2;
204 +                ep[-hp->ns-1] += d2;
205 +            }
206 +                                        /* correct for number of neighbors */
207 +        ep = earr + hp->ns*hp->ns;
208 +        ep[0] *= 6./3.;
209 +        ep[hp->ns-1] *= 6./3.;
210 +        ep[(hp->ns-1)*hp->ns] *= 6./3.;
211 +        ep[(hp->ns-1)*hp->ns + hp->ns-1] *= 6./3.;
212 +        for (i = 1; i < hp->ns-1; i++) {
213 +                ep[i*hp->ns] *= 6./5.;
214 +                ep[i*hp->ns + hp->ns-1] *= 6./5.;
215 +        }
216 +        for (j = 1; j < hp->ns-1; j++) {
217 +                ep[j] *= 6./5.;
218 +                ep[(hp->ns-1)*hp->ns + j] *= 6./5.;
219 +        }
220 +                                        /* blur final map to reduce bias */
221 +        for (i = 0; i < hp->ns-1; i++) {
222 +            float  *ep2;
223 +            ep = earr + i*hp->ns;
224 +            ep2 = ep + hp->ns*hp->ns;
225 +            for (j = 0; j < hp->ns-1; j++, ep++, ep2++) {
226 +                ep[0] += .5*ep2[0] + .125*(ep2[1] + ep2[hp->ns]);
227 +                ep[1] += .125*ep2[0];
228 +                ep[hp->ns] += .125*ep2[0];
229 +            }
230 +        }
231 +        return(earr);
232 + }
233 +
234 +
235 + /* Perform super-sampling on hemisphere (introduces bias) */
236 + static void
237 + ambsupersamp(AMBHEMI *hp, int cnt)
238 + {
239 +        float   *earr = getambdiffs(hp);
240 +        double  e2rem = 0;
241 +        float   *ep;
242 +        int     i, j, n, nss;
243 +
244 +        if (earr == NULL)               /* just skip calc. if no memory */
245 +                return;
246 +                                        /* accumulate estimated variances */
247 +        for (ep = earr + hp->ns*hp->ns; ep > earr; )
248 +                e2rem += *--ep;
249 +        ep = earr;                      /* perform super-sampling */
250 +        for (i = 0; i < hp->ns; i++)
251 +            for (j = 0; j < hp->ns; j++) {
252 +                if (e2rem <= FTINY)
253 +                        goto done;      /* nothing left to do */
254 +                nss = *ep/e2rem*cnt + frandom();
255 +                for (n = 1; n <= nss && ambsample(hp,i,j,n); n++)
256 +                        if (!--cnt) goto done;
257 +                e2rem -= *ep++;         /* update remainder */
258 +        }
259 + done:
260 +        free(earr);
261 + }
262 +
263 +
264 + static AMBHEMI *
265 + samp_hemi(                              /* sample indirect hemisphere */
266 +        SCOLOR  rcol,
267 +        RAY     *r,
268 +        double  wt
269 + )
270 + {
271 +        int     backside = (wt < 0);
272 +        AMBHEMI *hp;
273 +        double  d;
274 +        int     n, i, j;
275 +                                        /* insignificance check */
276 +        d = sintens(rcol);
277 +        if (d <= FTINY)
278 +                return(NULL);
279 +                                        /* set number of divisions */
280 +        if (backside) wt = -wt;
281 +        if (ambacc <= FTINY &&
282 +                        wt > (d *= 0.8*r->rweight/(ambdiv*minweight + 1e-20)))
283 +                wt = d;                 /* avoid ray termination */
284 +        n = sqrt(ambdiv * wt) + 0.5;
285 +        i = 1 + (MINADIV-1)*(ambacc > FTINY);
286 +        if (n < i)                      /* use minimum number of samples? */
287 +                n = i;
288 +                                        /* allocate sampling array */
289 +        hp = (AMBHEMI *)malloc(sizeof(AMBHEMI) + sizeof(AMBSAMP)*(n*n - 1));
290 +        if (hp == NULL)
291 +                error(SYSTEM, "out of memory in samp_hemi");
292 +
293 +        if (backside) {
294 +                hp->atyp = TAMBIENT;
295 +                hp->onrm[0] = -r->ron[0];
296 +                hp->onrm[1] = -r->ron[1];
297 +                hp->onrm[2] = -r->ron[2];
298 +        } else {
299 +                hp->atyp = RAMBIENT;
300 +                VCOPY(hp->onrm, r->ron);
301 +        }
302 +        hp->rp = r;
303 +        hp->ns = n;
304 +        scolorblack(hp->acol);
305 +        memset(hp->sa, 0, sizeof(AMBSAMP)*n*n);
306 +        hp->sampOK = 0;
307 +                                        /* assign coefficient */
308 +        copyscolor(hp->acoef, rcol);
309 +        d = 1.0/(n*n);
310 +        scalescolor(hp->acoef, d);
311 +                                        /* make tangent plane axes */
312 +        if (!getperpendicular(hp->ux, hp->onrm, 1))
313 +                error(CONSISTENCY, "bad ray direction in samp_hemi");
314 +        VCROSS(hp->uy, hp->onrm, hp->ux);
315 +                                        /* sample divisions */
316 +        for (i = hp->ns; i--; )
317 +            for (j = hp->ns; j--; )
318 +                hp->sampOK += ambsample(hp, i, j, 0);
319 +        copyscolor(rcol, hp->acol);
320 +        if (!hp->sampOK) {              /* utter failure? */
321 +                free(hp);
322 +                return(NULL);
323 +        }
324 +        if (hp->sampOK < hp->ns*hp->ns) {
325 +                hp->sampOK *= -1;       /* soft failure */
326 +                return(hp);
327 +        }
328 +        if (hp->sampOK <= MINADIV*MINADIV)
329 +                return(hp);             /* don't bother super-sampling */
330 +        n = ambssamp*wt + 0.5;
331 +        if (n >= 4*hp->ns) {            /* perform super-sampling? */
332 +                ambsupersamp(hp, n);
333 +                copyscolor(rcol, hp->acol);
334 +        }
335 +        return(hp);                     /* all is well */
336 + }
337 +
338 +
339 + /* Return brightness of farthest ambient sample */
340 + static double
341 + back_ambval(AMBHEMI *hp, const int n1, const int n2, const int n3)
342 + {
343 +        if (hp->sa[n1].d <= hp->sa[n2].d) {
344 +                if (hp->sa[n1].d <= hp->sa[n3].d)
345 +                        return(hp->sa[n1].v[0]);
346 +                return(hp->sa[n3].v[0]);
347 +        }
348 +        if (hp->sa[n2].d <= hp->sa[n3].d)
349 +                return(hp->sa[n2].v[0]);
350 +        return(hp->sa[n3].v[0]);
351 + }
352 +
353 +
354   /* Compute vectors and coefficients for Hessian/gradient calcs */
355   static void
356 < comp_fftri(FFTRI *ftp, float ap0[3], float ap1[3], FVECT rop)
356 > comp_fftri(FFTRI *ftp, AMBHEMI *hp, const int n0, const int n1)
357   {
358 <        FVECT   v1;
359 <        double  dot_e, dot_er, dot_r, dot_r1;
358 >        double  rdot_cp, dot_e, dot_er, rdot_r, rdot_r1, J2;
359 >        int     ii;
360  
361 <        VSUB(ftp->r_i, ap0, rop);
362 <        VSUB(ftp->r_i1, ap1, rop);
363 <        VSUB(ftp->e_i, ap1, ap0);
364 <        VCROSS(v1, ftp->e_i, ftp->r_i);
365 <        ftp->nf = 1.0/DOT(v1,v1);
147 <        VCROSS(v1, ftp->r_i, ftp->r_i1);
148 <        ftp->I1 = sqrt(DOT(v1,v1)*ftp->nf);
361 >        VSUB(ftp->r_i, hp->sa[n0].p, hp->rp->rop);
362 >        VSUB(ftp->r_i1, hp->sa[n1].p, hp->rp->rop);
363 >        VSUB(ftp->e_i, hp->sa[n1].p, hp->sa[n0].p);
364 >        VCROSS(ftp->rcp, ftp->r_i, ftp->r_i1);
365 >        rdot_cp = 1.0/DOT(ftp->rcp,ftp->rcp);
366          dot_e = DOT(ftp->e_i,ftp->e_i);
367          dot_er = DOT(ftp->e_i, ftp->r_i);
368 <        dot_r = DOT(ftp->r_i,ftp->r_i);
369 <        dot_r1 = DOT(ftp->r_i1,ftp->r_i1);
370 <        ftp->I2 = ( DOT(ftp->e_i, ftp->r_i1)/dot_r1 - dot_er/dot_r +
371 <                        dot_e*ftp->I1 )*0.5*ftp->nf;
372 <        ftp->J2 =  0.25*ftp->nf*( 1.0/dot_r - 1.0/dot_r1 ) -
373 <                        dot_er/dot_e*ftp->I2;
368 >        rdot_r = 1.0/DOT(ftp->r_i,ftp->r_i);
369 >        rdot_r1 = 1.0/DOT(ftp->r_i1,ftp->r_i1);
370 >        ftp->I1 = acos( DOT(ftp->r_i, ftp->r_i1) * sqrt(rdot_r*rdot_r1) ) *
371 >                        sqrt( rdot_cp );
372 >        ftp->I2 = ( DOT(ftp->e_i, ftp->r_i1)*rdot_r1 - dot_er*rdot_r +
373 >                        dot_e*ftp->I1 )*0.5*rdot_cp;
374 >        J2 =  ( 0.5*(rdot_r - rdot_r1) - dot_er*ftp->I2 ) / dot_e;
375 >        for (ii = 3; ii--; )
376 >                ftp->rI2_eJ2[ii] = ftp->I2*ftp->r_i[ii] + J2*ftp->e_i[ii];
377   }
378  
379  
380 < /* Compose matrix from two vectors */
380 > /* Compose 3x3 matrix from two vectors */
381   static void
382   compose_matrix(FVECT mat[3], FVECT va, FVECT vb)
383   {
# Line 174 | Line 394 | compose_matrix(FVECT mat[3], FVECT va, FVECT vb)
394   static void
395   comp_hessian(FVECT hess[3], FFTRI *ftp, FVECT nrm)
396   {
397 <        FVECT   v1, v2;
397 >        FVECT   ncp;
398          FVECT   m1[3], m2[3], m3[3], m4[3];
399          double  d1, d2, d3, d4;
400          double  I3, J3, K3;
# Line 184 | Line 404 | comp_hessian(FVECT hess[3], FFTRI *ftp, FVECT nrm)
404          d2 = 1.0/DOT(ftp->r_i1,ftp->r_i1);
405          d3 = 1.0/DOT(ftp->e_i,ftp->e_i);
406          d4 = DOT(ftp->e_i, ftp->r_i);
407 <        I3 = 0.25*ftp->nf*( DOT(ftp->e_i, ftp->r_i1)*d2*d2 - d4*d1*d1 +
408 <                                3.0*ftp->I2*d3 );
407 >        I3 = ( DOT(ftp->e_i, ftp->r_i1)*d2*d2 - d4*d1*d1 + 3.0/d3*ftp->I2 )
408 >                        / ( 4.0*DOT(ftp->rcp,ftp->rcp) );
409          J3 = 0.25*d3*(d1*d1 - d2*d2) - d4*d3*I3;
410          K3 = d3*(ftp->I2 - I3/d1 - 2.0*d4*J3);
411                                          /* intermediate matrices */
412 <        VCROSS(v1, nrm, ftp->e_i);
413 <        for (j = 3; j--; )
194 <                v2[i] = ftp->I2*ftp->r_i[j] + ftp->J2*ftp->e_i[j];
195 <        compose_matrix(m1, v1, v2);
412 >        VCROSS(ncp, nrm, ftp->e_i);
413 >        compose_matrix(m1, ncp, ftp->rI2_eJ2);
414          compose_matrix(m2, ftp->r_i, ftp->r_i);
415          compose_matrix(m3, ftp->e_i, ftp->e_i);
416          compose_matrix(m4, ftp->r_i, ftp->e_i);
417 <        VCROSS(v1, ftp->r_i, ftp->e_i);
200 <        d1 = DOT(nrm, v1);
417 >        d1 = DOT(nrm, ftp->rcp);
418          d2 = -d1*ftp->I2;
419          d1 *= 2.0;
420          for (i = 3; i--; )              /* final matrix sum */
# Line 227 | Line 444 | rev_hessian(FVECT hess[3])
444   /* Add to radiometric Hessian from the given triangle */
445   static void
446   add2hessian(FVECT hess[3], FVECT ehess1[3],
447 <                FVECT ehess2[3], FVECT ehess3[3], COLORV v)
447 >                FVECT ehess2[3], FVECT ehess3[3], double v)
448   {
449          int     i, j;
450  
# Line 241 | Line 458 | add2hessian(FVECT hess[3], FVECT ehess1[3],
458   static void
459   comp_gradient(FVECT grad, FFTRI *ftp, FVECT nrm)
460   {
461 <        FVECT   vcp;
461 >        FVECT   ncp;
462          double  f1;
463          int     i;
464  
465 <        VCROSS(vcp, ftp->r_i, ftp->r_i1);
466 <        f1 = 2.0*DOT(nrm, vcp);
250 <        VCROSS(vcp, nrm, ftp->e_i);
465 >        f1 = 2.0*DOT(nrm, ftp->rcp);
466 >        VCROSS(ncp, nrm, ftp->e_i);
467          for (i = 3; i--; )
468 <                grad[i] = (0.5/PI)*( ftp->I1*vcp[i] +
253 <                            f1*(ftp->I2*ftp->r_i[i] + ftp->J2*ftp->e_i[i]) );
468 >                grad[i] = (0.5/PI)*( ftp->I1*ncp[i] + f1*ftp->rI2_eJ2[i] );
469   }
470  
471  
# Line 266 | Line 481 | rev_gradient(FVECT grad)
481  
482   /* Add to displacement gradient from the given triangle */
483   static void
484 < add2gradient(FVECT grad, FVECT egrad1, FVECT egrad2, FVECT egrad3, COLORV v)
484 > add2gradient(FVECT grad, FVECT egrad1, FVECT egrad2, FVECT egrad3, double v)
485   {
486          int     i;
487  
# Line 275 | Line 490 | add2gradient(FVECT grad, FVECT egrad1, FVECT egrad2, F
490   }
491  
492  
278 – /* Return brightness of furthest ambient sample */
279 – static COLORV
280 – back_ambval(struct s_ambsamp *ap1, struct s_ambsamp *ap2,
281 –                struct s_ambsamp *ap3, FVECT orig)
282 – {
283 –        COLORV  vback;
284 –        FVECT   vec;
285 –        double  d2, d2best;
286 –
287 –        VSUB(vec, ap1->p, orig);
288 –        d2best = DOT(vec,vec);
289 –        vback = ap1->v[CIEY];
290 –        VSUB(vec, ap2->p, orig);
291 –        d2 = DOT(vec,vec);
292 –        if (d2 > d2best) {
293 –                d2best = d2;
294 –                vback = ap2->v[CIEY];
295 –        }
296 –        VSUB(vec, ap3->p, orig);
297 –        d2 = DOT(vec,vec);
298 –        if (d2 > d2best)
299 –                return(ap3->v[CIEY]);
300 –        return(vback);
301 – }
302 –
303 –
493   /* Compute anisotropic radii and eigenvector directions */
494 < static int
494 > static void
495   eigenvectors(FVECT uv[2], float ra[2], FVECT hessian[3])
496   {
497          double  hess2[2][2];
# Line 318 | Line 507 | eigenvectors(FVECT uv[2], float ra[2], FVECT hessian[3
507          hess2[0][1] = DOT(uv[0], b);
508          hess2[1][0] = DOT(uv[1], a);
509          hess2[1][1] = DOT(uv[1], b);
510 <                                        /* compute eigenvalues */
511 <        if (quadratic(evalue, 1.0, -hess2[0][0]-hess2[1][1],
512 <                        hess2[0][0]*hess2[1][1]-hess2[0][1]*hess2[1][0]) != 2 ||
513 <                        (evalue[0] = fabs(evalue[0])) <= FTINY*FTINY*FTINY ||
514 <                        (evalue[1] = fabs(evalue[1])) <= FTINY*FTINY*FTINY)
515 <                error(INTERNAL, "bad eigenvalue calculation");
516 <
510 >                                        /* compute eigenvalue(s) */
511 >        i = quadratic(evalue, 1.0, -hess2[0][0]-hess2[1][1],
512 >                        hess2[0][0]*hess2[1][1]-hess2[0][1]*hess2[1][0]);
513 >        if (i == 1)                     /* double-root (circle) */
514 >                evalue[1] = evalue[0];
515 >        if (!i || ((evalue[0] = fabs(evalue[0])) <= FTINY*FTINY) |
516 >                        ((evalue[1] = fabs(evalue[1])) <= FTINY*FTINY) ) {
517 >                ra[0] = ra[1] = maxarad;
518 >                return;
519 >        }
520          if (evalue[0] > evalue[1]) {
521 <                ra[0] = 1.0/sqrt(sqrt(evalue[0]));
522 <                ra[1] = 1.0/sqrt(sqrt(evalue[1]));
521 >                ra[0] = sqrt(sqrt(4.0/evalue[0]));
522 >                ra[1] = sqrt(sqrt(4.0/evalue[1]));
523                  slope1 = evalue[1];
524          } else {
525 <                ra[0] = 1.0/sqrt(sqrt(evalue[1]));
526 <                ra[1] = 1.0/sqrt(sqrt(evalue[0]));
525 >                ra[0] = sqrt(sqrt(4.0/evalue[1]));
526 >                ra[1] = sqrt(sqrt(4.0/evalue[0]));
527                  slope1 = evalue[0];
528          }
529                                          /* compute unit eigenvectors */
# Line 352 | Line 544 | static void
544   ambHessian(                             /* anisotropic radii & pos. gradient */
545          AMBHEMI *hp,
546          FVECT   uv[2],                  /* returned */
547 <        float   ra[2],                  /* returned */
548 <        float   pg[2]                   /* returned */
547 >        float   ra[2],                  /* returned (optional) */
548 >        float   pg[2]                   /* returned (optional) */
549   )
550   {
551          static char     memerrmsg[] = "out of memory in ambHessian()";
# Line 368 | Line 560 | ambHessian(                            /* anisotropic radii & pos. gradient */
560          VCOPY(uv[1], hp->uy);
561                          /* clock-wise vertex traversal from sample POV */
562          if (ra != NULL) {               /* initialize Hessian row buffer */
563 <                hessrow = (FVECT (*)[3])malloc(sizeof(FVECT)*3*hp->ns);
563 >                hessrow = (FVECT (*)[3])malloc(sizeof(FVECT)*3*(hp->ns-1));
564                  if (hessrow == NULL)
565                          error(SYSTEM, memerrmsg);
566                  memset(hessian, 0, sizeof(hessian));
567          } else if (pg == NULL)          /* bogus call? */
568                  return;
569          if (pg != NULL) {               /* initialize form factor row buffer */
570 <                gradrow = (FVECT *)malloc(sizeof(FVECT)*hp->ns);
570 >                gradrow = (FVECT *)malloc(sizeof(FVECT)*(hp->ns-1));
571                  if (gradrow == NULL)
572                          error(SYSTEM, memerrmsg);
573                  memset(gradient, 0, sizeof(gradient));
574          }
575                                          /* compute first row of edges */
576          for (j = 0; j < hp->ns-1; j++) {
577 <                comp_fftri(&fftr, ambsamp(hp,0,j).p,
386 <                                ambsamp(hp,0,j+1).p, hp->rp->rop);
577 >                comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,0,j), AI(hp,0,j+1));
578                  if (hessrow != NULL)
579 <                        comp_hessian(hessrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
579 >                        comp_hessian(hessrow[j], &fftr, hp->onrm);
580                  if (gradrow != NULL)
581 <                        comp_gradient(gradrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
581 >                        comp_gradient(gradrow[j], &fftr, hp->onrm);
582          }
583                                          /* sum each row of triangles */
584          for (i = 0; i < hp->ns-1; i++) {
585              FVECT       hesscol[3];     /* compute first vertical edge */
586              FVECT       gradcol;
587 <            comp_fftri(&fftr, ambsamp(hp,i,0).p,
397 <                        ambsamp(hp,i+1,0).p, hp->rp->rop);
587 >            comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,i,0), AI(hp,i+1,0));
588              if (hessrow != NULL)
589 <                comp_hessian(hesscol, &fftr, hp->rp->ron);
589 >                comp_hessian(hesscol, &fftr, hp->onrm);
590              if (gradrow != NULL)
591 <                comp_gradient(gradcol, &fftr, hp->rp->ron);
591 >                comp_gradient(gradcol, &fftr, hp->onrm);
592              for (j = 0; j < hp->ns-1; j++) {
593                  FVECT   hessdia[3];     /* compute triangle contributions */
594                  FVECT   graddia;
595 <                COLORV  backg;
596 <                backg = back_ambval(&ambsamp(hp,i,j), &ambsamp(hp,i,j+1),
597 <                                        &ambsamp(hp,i+1,j), hp->rp->rop);
595 >                double  backg;
596 >                backg = back_ambval(hp, AI(hp,i,j),
597 >                                        AI(hp,i,j+1), AI(hp,i+1,j));
598                                          /* diagonal (inner) edge */
599 <                comp_fftri(&fftr, ambsamp(hp,i,j+1).p,
410 <                                ambsamp(hp,i+1,j).p, hp->rp->rop);
599 >                comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,i,j+1), AI(hp,i+1,j));
600                  if (hessrow != NULL) {
601 <                    comp_hessian(hessdia, &fftr, hp->rp->ron);
601 >                    comp_hessian(hessdia, &fftr, hp->onrm);
602                      rev_hessian(hesscol);
603                      add2hessian(hessian, hessrow[j], hessdia, hesscol, backg);
604                  }
605 <                if (gradient != NULL) {
606 <                    comp_gradient(graddia, &fftr, hp->rp->ron);
605 >                if (gradrow != NULL) {
606 >                    comp_gradient(graddia, &fftr, hp->onrm);
607                      rev_gradient(gradcol);
608                      add2gradient(gradient, gradrow[j], graddia, gradcol, backg);
609                  }
610                                          /* initialize edge in next row */
611 <                comp_fftri(&fftr, ambsamp(hp,i+1,j+1).p,
423 <                                ambsamp(hp,i+1,j).p, hp->rp->rop);
611 >                comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,i+1,j+1), AI(hp,i+1,j));
612                  if (hessrow != NULL)
613 <                    comp_hessian(hessrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
613 >                    comp_hessian(hessrow[j], &fftr, hp->onrm);
614                  if (gradrow != NULL)
615 <                    comp_gradient(gradrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
615 >                    comp_gradient(gradrow[j], &fftr, hp->onrm);
616                                          /* new column edge & paired triangle */
617 <                backg = back_ambval(&ambsamp(hp,i,j+1), &ambsamp(hp,i+1,j+1),
618 <                                        &ambsamp(hp,i+1,j), hp->rp->rop);
619 <                comp_fftri(&fftr, ambsamp(hp,i,j+1).p, ambsamp(hp,i+1,j+1).p,
432 <                                hp->rp->rop);
617 >                backg = back_ambval(hp, AI(hp,i+1,j+1),
618 >                                        AI(hp,i+1,j), AI(hp,i,j+1));
619 >                comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,i,j+1), AI(hp,i+1,j+1));
620                  if (hessrow != NULL) {
621 <                    comp_hessian(hesscol, &fftr, hp->rp->ron);
621 >                    comp_hessian(hesscol, &fftr, hp->onrm);
622                      rev_hessian(hessdia);
623                      add2hessian(hessian, hessrow[j], hessdia, hesscol, backg);
624                      if (i < hp->ns-2)
625                          rev_hessian(hessrow[j]);
626                  }
627                  if (gradrow != NULL) {
628 <                    comp_gradient(gradcol, &fftr, hp->rp->ron);
628 >                    comp_gradient(gradcol, &fftr, hp->onrm);
629                      rev_gradient(graddia);
630                      add2gradient(gradient, gradrow[j], graddia, gradcol, backg);
631                      if (i < hp->ns-2)
# Line 452 | Line 639 | ambHessian(                            /* anisotropic radii & pos. gradient */
639          
640          if (ra != NULL)                 /* extract eigenvectors & radii */
641                  eigenvectors(uv, ra, hessian);
642 <        if (pg != NULL) {               /* project position gradient */
642 >        if (pg != NULL) {               /* tangential position gradient */
643                  pg[0] = DOT(gradient, uv[0]);
644                  pg[1] = DOT(gradient, uv[1]);
645          }
# Line 463 | Line 650 | ambHessian(                            /* anisotropic radii & pos. gradient */
650   static void
651   ambdirgrad(AMBHEMI *hp, FVECT uv[2], float dg[2])
652   {
653 <        struct s_ambsamp        *ap;
654 <        int                     n;
653 >        AMBSAMP *ap;
654 >        double  dgsum[2];
655 >        int     n;
656 >        FVECT   vd;
657 >        double  gfact;
658  
659 <        dg[0] = dg[1] = 0;
659 >        dgsum[0] = dgsum[1] = 0.0;      /* sum values times -tan(theta) */
660          for (ap = hp->sa, n = hp->ns*hp->ns; n--; ap++) {
471 –                FVECT   vd;
472 –                double  gfact;
661                                          /* use vector for azimuth + 90deg */
662                  VSUB(vd, ap->p, hp->rp->rop);
663 <                                        /* brightness with tangent factor */
664 <                gfact = ap->v[CIEY] / DOT(hp->rp->ron, vd);
663 >                                        /* brightness over cosine factor */
664 >                gfact = ap->v[0] / DOT(hp->onrm, vd);
665                                          /* sine = proj_radius/vd_length */
666 <                dg[0] -= DOT(uv[1], vd) * gfact ;
667 <                dg[1] += DOT(uv[0], vd) * gfact;
666 >                dgsum[0] -= DOT(uv[1], vd) * gfact;
667 >                dgsum[1] += DOT(uv[0], vd) * gfact;
668          }
669 +        dg[0] = dgsum[0] / (hp->ns*hp->ns);
670 +        dg[1] = dgsum[1] / (hp->ns*hp->ns);
671   }
672  
673  
674 + /* Compute potential light leak direction flags for cache value */
675 + static uint32
676 + ambcorral(AMBHEMI *hp, FVECT uv[2], const double r0, const double r1)
677 + {
678 +        const double    max_d = 1.0/(minarad*ambacc + 0.001);
679 +        const double    ang_res = 0.5*PI/hp->ns;
680 +        const double    ang_step = ang_res/((int)(16/PI*ang_res) + 1.01);
681 +        double          avg_d = 0;
682 +        uint32          flgs = 0;
683 +        FVECT           vec;
684 +        double          u, v;
685 +        double          ang, a1;
686 +        int             i, j;
687 +                                        /* don't bother for a few samples */
688 +        if (hp->ns < 8)
689 +                return(0);
690 +                                        /* check distances overhead */
691 +        for (i = hp->ns*3/4; i-- > hp->ns>>2; )
692 +            for (j = hp->ns*3/4; j-- > hp->ns>>2; )
693 +                avg_d += ambsam(hp,i,j).d;
694 +        avg_d *= 4.0/(hp->ns*hp->ns);
695 +        if (avg_d*r0 >= 1.0)            /* ceiling too low for corral? */
696 +                return(0);
697 +        if (avg_d >= max_d)             /* insurance */
698 +                return(0);
699 +                                        /* else circle around perimeter */
700 +        for (i = 0; i < hp->ns; i++)
701 +            for (j = 0; j < hp->ns; j += !i|(i==hp->ns-1) ? 1 : hp->ns-1) {
702 +                AMBSAMP *ap = &ambsam(hp,i,j);
703 +                if ((ap->d <= FTINY) | (ap->d >= max_d))
704 +                        continue;       /* too far or too near */
705 +                VSUB(vec, ap->p, hp->rp->rop);
706 +                u = DOT(vec, uv[0]);
707 +                v = DOT(vec, uv[1]);
708 +                if ((r0*r0*u*u + r1*r1*v*v) * ap->d*ap->d <= u*u + v*v)
709 +                        continue;       /* occluder outside ellipse */
710 +                ang = atan2a(v, u);     /* else set direction flags */
711 +                for (a1 = ang-ang_res; a1 <= ang+ang_res; a1 += ang_step)
712 +                        flgs |= 1L<<(int)(16/PI*(a1 + 2.*PI*(a1 < 0)));
713 +            }
714 +        return(flgs);
715 + }
716 +
717 +
718   int
719   doambient(                              /* compute ambient component */
720 <        COLOR   rcol,                   /* input/output color */
720 >        SCOLOR  rcol,                   /* input/output color */
721          RAY     *r,
722 <        double  wt,
722 >        double  wt,                     /* negative for back side */
723          FVECT   uv[2],                  /* returned (optional) */
724          float   ra[2],                  /* returned (optional) */
725          float   pg[2],                  /* returned (optional) */
726 <        float   dg[2]                   /* returned (optional) */
726 >        float   dg[2],                  /* returned (optional) */
727 >        uint32  *crlp                   /* returned (optional) */
728   )
729   {
730 <        int                     cnt = 0;
731 <        FVECT                   my_uv[2];
732 <        AMBHEMI                 *hp;
733 <        double                  d, acol[3];
734 <        struct s_ambsamp        *ap;
735 <        int                     i, j;
501 <                                        /* initialize */
502 <        if ((hp = inithemi(rcol, r, wt)) == NULL)
503 <                return(0);
730 >        AMBHEMI *hp = samp_hemi(rcol, r, wt);
731 >        FVECT   my_uv[2];
732 >        double  d, K;
733 >        AMBSAMP *ap;
734 >        int     i;
735 >                                        /* clear return values */
736          if (uv != NULL)
737                  memset(uv, 0, sizeof(FVECT)*2);
738          if (ra != NULL)
# Line 509 | Line 741 | doambient(                             /* compute ambient component */
741                  pg[0] = pg[1] = 0.0;
742          if (dg != NULL)
743                  dg[0] = dg[1] = 0.0;
744 <                                        /* sample the hemisphere */
745 <        acol[0] = acol[1] = acol[2] = 0.0;
746 <        for (i = hp->ns; i--; )
747 <                for (j = hp->ns; j--; )
748 <                        if (ambsample(hp, i, j)) {
749 <                                ap = &ambsamp(hp,i,j);
750 <                                addcolor(acol, ap->v);
751 <                                ++cnt;
752 <                        }
521 <        if (!cnt) {
522 <                setcolor(rcol, 0.0, 0.0, 0.0);
523 <                free(hp);
524 <                return(0);              /* no valid samples */
744 >        if (crlp != NULL)
745 >                *crlp = 0;
746 >        if (hp == NULL)                 /* sampling falure? */
747 >                return(0);
748 >
749 >        if ((ra == NULL) & (pg == NULL) & (dg == NULL) ||
750 >                        (hp->sampOK < 0) | (hp->ns < MINADIV)) {
751 >                free(hp);               /* Hessian not requested/possible */
752 >                return(-1);             /* value-only return value */
753          }
754 <        d = 1.0 / cnt;                  /* final indirect irradiance/PI */
755 <        acol[0] *= d; acol[1] *= d; acol[2] *= d;
756 <        copycolor(rcol, acol);
757 <        if (cnt < hp->ns*hp->ns ||      /* incomplete sampling? */
758 <                        (ra == NULL) & (pg == NULL) & (dg == NULL)) {
759 <                free(hp);
760 <                return(-1);             /* no radius or gradient calc. */
754 >        if ((d = scolor_mean(rcol)) > FTINY) {
755 >                d = 0.99*(hp->ns*hp->ns)/d;     /* normalize avg. values */
756 >                K = 0.01;
757 >        } else {                        /* or fall back on geometric Hessian */
758 >                K = 1.0;
759 >                pg = NULL;
760 >                dg = NULL;
761 >                crlp = NULL;
762          }
763 <        d = 0.01 * bright(rcol);        /* add in 1% before Hessian comp. */
535 <        if (d < FTINY) d = FTINY;
536 <        ap = hp->sa;                    /* using Y channel from here on... */
763 >        ap = hp->sa;                    /* single channel from here on... */
764          for (i = hp->ns*hp->ns; i--; ap++)
765 <                colval(ap->v,CIEY) = bright(ap->v) + d;
765 >                ap->v[0] = scolor_mean(ap->v)*d + K;
766  
767          if (uv == NULL)                 /* make sure we have axis pointers */
768                  uv = my_uv;
769                                          /* compute radii & pos. gradient */
770          ambHessian(hp, uv, ra, pg);
771 +
772          if (dg != NULL)                 /* compute direction gradient */
773                  ambdirgrad(hp, uv, dg);
546 –        if (ra != NULL) {               /* adjust/clamp radii */
547 –                d = sqrt(sqrt((4.0/PI)*bright(rcol)/wt));
548 –                if ((ra[0] *= d) > maxarad)
549 –                        ra[0] = maxarad;
550 –                if ((ra[1] *= d) > 2.0*ra[0])
551 –                        ra[1] = 2.0*ra[0];
552 –        }
553 –        free(hp);                       /* clean up and return */
554 –        return(1);
555 – }
774  
775 <
776 < #else /* ! NEWAMB */
777 <
778 <
779 < void
780 < inithemi(                       /* initialize sampling hemisphere */
781 <        AMBHEMI  *hp,
782 <        COLOR ac,
565 <        RAY  *r,
566 <        double  wt
567 < )
568 < {
569 <        double  d;
570 <        int  i;
571 <                                        /* set number of divisions */
572 <        if (ambacc <= FTINY &&
573 <                        wt > (d = 0.8*intens(ac)*r->rweight/(ambdiv*minweight)))
574 <                wt = d;                 /* avoid ray termination */
575 <        hp->nt = sqrt(ambdiv * wt / PI) + 0.5;
576 <        i = ambacc > FTINY ? 3 : 1;     /* minimum number of samples */
577 <        if (hp->nt < i)
578 <                hp->nt = i;
579 <        hp->np = PI * hp->nt + 0.5;
580 <                                        /* set number of super-samples */
581 <        hp->ns = ambssamp * wt + 0.5;
582 <                                        /* assign coefficient */
583 <        copycolor(hp->acoef, ac);
584 <        d = 1.0/(hp->nt*hp->np);
585 <        scalecolor(hp->acoef, d);
586 <                                        /* make axes */
587 <        VCOPY(hp->uz, r->ron);
588 <        hp->uy[0] = hp->uy[1] = hp->uy[2] = 0.0;
589 <        for (i = 0; i < 3; i++)
590 <                if (hp->uz[i] < 0.6 && hp->uz[i] > -0.6)
591 <                        break;
592 <        if (i >= 3)
593 <                error(CONSISTENCY, "bad ray direction in inithemi");
594 <        hp->uy[i] = 1.0;
595 <        fcross(hp->ux, hp->uy, hp->uz);
596 <        normalize(hp->ux);
597 <        fcross(hp->uy, hp->uz, hp->ux);
598 < }
599 <
600 <
601 < int
602 < divsample(                              /* sample a division */
603 <        AMBSAMP  *dp,
604 <        AMBHEMI  *h,
605 <        RAY  *r
606 < )
607 < {
608 <        RAY  ar;
609 <        int  hlist[3];
610 <        double  spt[2];
611 <        double  xd, yd, zd;
612 <        double  b2;
613 <        double  phi;
614 <        int  i;
615 <                                        /* ambient coefficient for weight */
616 <        if (ambacc > FTINY)
617 <                setcolor(ar.rcoef, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
618 <        else
619 <                copycolor(ar.rcoef, h->acoef);
620 <        if (rayorigin(&ar, AMBIENT, r, ar.rcoef) < 0)
621 <                return(-1);
622 <        if (ambacc > FTINY) {
623 <                multcolor(ar.rcoef, h->acoef);
624 <                scalecolor(ar.rcoef, 1./AVGREFL);
625 <        }
626 <        hlist[0] = r->rno;
627 <        hlist[1] = dp->t;
628 <        hlist[2] = dp->p;
629 <        multisamp(spt, 2, urand(ilhash(hlist,3)+dp->n));
630 <        zd = sqrt((dp->t + spt[0])/h->nt);
631 <        phi = 2.0*PI * (dp->p + spt[1])/h->np;
632 <        xd = tcos(phi) * zd;
633 <        yd = tsin(phi) * zd;
634 <        zd = sqrt(1.0 - zd*zd);
635 <        for (i = 0; i < 3; i++)
636 <                ar.rdir[i] =    xd*h->ux[i] +
637 <                                yd*h->uy[i] +
638 <                                zd*h->uz[i];
639 <        checknorm(ar.rdir);
640 <        dimlist[ndims++] = dp->t*h->np + dp->p + 90171;
641 <        rayvalue(&ar);
642 <        ndims--;
643 <        multcolor(ar.rcol, ar.rcoef);   /* apply coefficient */
644 <        addcolor(dp->v, ar.rcol);
645 <                                        /* use rt to improve gradient calc */
646 <        if (ar.rt > FTINY && ar.rt < FHUGE)
647 <                dp->r += 1.0/ar.rt;
648 <                                        /* (re)initialize error */
649 <        if (dp->n++) {
650 <                b2 = bright(dp->v)/dp->n - bright(ar.rcol);
651 <                b2 = b2*b2 + dp->k*((dp->n-1)*(dp->n-1));
652 <                dp->k = b2/(dp->n*dp->n);
653 <        } else
654 <                dp->k = 0.0;
655 <        return(0);
656 < }
657 <
658 <
659 < static int
660 < ambcmp(                                 /* decreasing order */
661 <        const void *p1,
662 <        const void *p2
663 < )
664 < {
665 <        const AMBSAMP   *d1 = (const AMBSAMP *)p1;
666 <        const AMBSAMP   *d2 = (const AMBSAMP *)p2;
667 <
668 <        if (d1->k < d2->k)
669 <                return(1);
670 <        if (d1->k > d2->k)
671 <                return(-1);
672 <        return(0);
673 < }
674 <
675 <
676 < static int
677 < ambnorm(                                /* standard order */
678 <        const void *p1,
679 <        const void *p2
680 < )
681 < {
682 <        const AMBSAMP   *d1 = (const AMBSAMP *)p1;
683 <        const AMBSAMP   *d2 = (const AMBSAMP *)p2;
684 <        int     c;
685 <
686 <        if ( (c = d1->t - d2->t) )
687 <                return(c);
688 <        return(d1->p - d2->p);
689 < }
690 <
691 <
692 < double
693 < doambient(                              /* compute ambient component */
694 <        COLOR  rcol,
695 <        RAY  *r,
696 <        double  wt,
697 <        FVECT  pg,
698 <        FVECT  dg
699 < )
700 < {
701 <        double  b, d=0;
702 <        AMBHEMI  hemi;
703 <        AMBSAMP  *div;
704 <        AMBSAMP  dnew;
705 <        double  acol[3];
706 <        AMBSAMP  *dp;
707 <        double  arad;
708 <        int  divcnt;
709 <        int  i, j;
710 <                                        /* initialize hemisphere */
711 <        inithemi(&hemi, rcol, r, wt);
712 <        divcnt = hemi.nt * hemi.np;
713 <                                        /* initialize */
714 <        if (pg != NULL)
715 <                pg[0] = pg[1] = pg[2] = 0.0;
716 <        if (dg != NULL)
717 <                dg[0] = dg[1] = dg[2] = 0.0;
718 <        setcolor(rcol, 0.0, 0.0, 0.0);
719 <        if (divcnt == 0)
720 <                return(0.0);
721 <                                        /* allocate super-samples */
722 <        if (hemi.ns > 0 || pg != NULL || dg != NULL) {
723 <                div = (AMBSAMP *)malloc(divcnt*sizeof(AMBSAMP));
724 <                if (div == NULL)
725 <                        error(SYSTEM, "out of memory in doambient");
726 <        } else
727 <                div = NULL;
728 <                                        /* sample the divisions */
729 <        arad = 0.0;
730 <        acol[0] = acol[1] = acol[2] = 0.0;
731 <        if ((dp = div) == NULL)
732 <                dp = &dnew;
733 <        divcnt = 0;
734 <        for (i = 0; i < hemi.nt; i++)
735 <                for (j = 0; j < hemi.np; j++) {
736 <                        dp->t = i; dp->p = j;
737 <                        setcolor(dp->v, 0.0, 0.0, 0.0);
738 <                        dp->r = 0.0;
739 <                        dp->n = 0;
740 <                        if (divsample(dp, &hemi, r) < 0) {
741 <                                if (div != NULL)
742 <                                        dp++;
743 <                                continue;
744 <                        }
745 <                        arad += dp->r;
746 <                        divcnt++;
747 <                        if (div != NULL)
748 <                                dp++;
749 <                        else
750 <                                addcolor(acol, dp->v);
775 >        if (ra != NULL) {               /* scale/clamp radii */
776 >                if (pg != NULL) {
777 >                        if (ra[0]*(d = fabs(pg[0])) > 1.0)
778 >                                ra[0] = 1.0/d;
779 >                        if (ra[1]*(d = fabs(pg[1])) > 1.0)
780 >                                ra[1] = 1.0/d;
781 >                        if (ra[0] > ra[1])
782 >                                ra[0] = ra[1];
783                  }
784 <        if (!divcnt) {
785 <                if (div != NULL)
786 <                        free((void *)div);
787 <                return(0.0);            /* no samples taken */
756 <        }
757 <        if (divcnt < hemi.nt*hemi.np) {
758 <                pg = dg = NULL;         /* incomplete sampling */
759 <                hemi.ns = 0;
760 <        } else if (arad > FTINY && divcnt/arad < minarad) {
761 <                hemi.ns = 0;            /* close enough */
762 <        } else if (hemi.ns > 0) {       /* else perform super-sampling? */
763 <                comperrs(div, &hemi);                   /* compute errors */
764 <                qsort(div, divcnt, sizeof(AMBSAMP), ambcmp);    /* sort divs */
765 <                                                /* super-sample */
766 <                for (i = hemi.ns; i > 0; i--) {
767 <                        dnew = *div;
768 <                        if (divsample(&dnew, &hemi, r) < 0) {
769 <                                dp++;
770 <                                continue;
771 <                        }
772 <                        dp = div;               /* reinsert */
773 <                        j = divcnt < i ? divcnt : i;
774 <                        while (--j > 0 && dnew.k < dp[1].k) {
775 <                                *dp = *(dp+1);
776 <                                dp++;
777 <                        }
778 <                        *dp = dnew;
784 >                if (ra[0] < minarad) {
785 >                        ra[0] = minarad;
786 >                        if (ra[1] < minarad)
787 >                                ra[1] = minarad;
788                  }
789 <                if (pg != NULL || dg != NULL)   /* restore order */
790 <                        qsort(div, divcnt, sizeof(AMBSAMP), ambnorm);
791 <        }
792 <                                        /* compute returned values */
793 <        if (div != NULL) {
794 <                arad = 0.0;             /* note: divcnt may be < nt*np */
795 <                for (i = hemi.nt*hemi.np, dp = div; i-- > 0; dp++) {
787 <                        arad += dp->r;
788 <                        if (dp->n > 1) {
789 <                                b = 1.0/dp->n;
790 <                                scalecolor(dp->v, b);
791 <                                dp->r *= b;
792 <                                dp->n = 1;
793 <                        }
794 <                        addcolor(acol, dp->v);
789 >                ra[0] *= d = 1.0/sqrt(fabs(wt));
790 >                if ((ra[1] *= d) > 2.0*ra[0])
791 >                        ra[1] = 2.0*ra[0];
792 >                if (ra[1] > maxarad) {
793 >                        ra[1] = maxarad;
794 >                        if (ra[0] > maxarad)
795 >                                ra[0] = maxarad;
796                  }
797 <                b = bright(acol);
798 <                if (b > FTINY) {
799 <                        b = 1.0/b;      /* compute & normalize gradient(s) */
800 <                        if (pg != NULL) {
801 <                                posgradient(pg, div, &hemi);
802 <                                for (i = 0; i < 3; i++)
803 <                                        pg[i] *= b;
797 >                                        /* flag encroached directions */
798 >                if (crlp != NULL)       /* XXX doesn't update with changes to ambacc */
799 >                        *crlp = ambcorral(hp, uv, ra[0]*ambacc, ra[1]*ambacc);
800 >                if (pg != NULL) {       /* cap gradient if necessary */
801 >                        d = pg[0]*pg[0]*ra[0]*ra[0] + pg[1]*pg[1]*ra[1]*ra[1];
802 >                        if (d > 1.0) {
803 >                                d = 1.0/sqrt(d);
804 >                                pg[0] *= d;
805 >                                pg[1] *= d;
806                          }
804 –                        if (dg != NULL) {
805 –                                dirgradient(dg, div, &hemi);
806 –                                for (i = 0; i < 3; i++)
807 –                                        dg[i] *= b;
808 –                        }
807                  }
810 –                free((void *)div);
808          }
809 <        copycolor(rcol, acol);
810 <        if (arad <= FTINY)
814 <                arad = maxarad;
815 <        else
816 <                arad = (divcnt+hemi.ns)/arad;
817 <        if (pg != NULL) {               /* reduce radius if gradient large */
818 <                d = DOT(pg,pg);
819 <                if (d*arad*arad > 1.0)
820 <                        arad = 1.0/sqrt(d);
821 <        }
822 <        if (arad < minarad) {
823 <                arad = minarad;
824 <                if (pg != NULL && d*arad*arad > 1.0) {  /* cap gradient */
825 <                        d = 1.0/arad/sqrt(d);
826 <                        for (i = 0; i < 3; i++)
827 <                                pg[i] *= d;
828 <                }
829 <        }
830 <        if ((arad /= sqrt(wt)) > maxarad)
831 <                arad = maxarad;
832 <        return(arad);
809 >        free(hp);                       /* clean up and return */
810 >        return(1);
811   }
834 –
835 –
836 – void
837 – comperrs(                       /* compute initial error estimates */
838 –        AMBSAMP  *da,   /* assumes standard ordering */
839 –        AMBHEMI  *hp
840 – )
841 – {
842 –        double  b, b2;
843 –        int  i, j;
844 –        AMBSAMP  *dp;
845 –                                /* sum differences from neighbors */
846 –        dp = da;
847 –        for (i = 0; i < hp->nt; i++)
848 –                for (j = 0; j < hp->np; j++) {
849 – #ifdef  DEBUG
850 –                        if (dp->t != i || dp->p != j)
851 –                                error(CONSISTENCY,
852 –                                        "division order in comperrs");
853 – #endif
854 –                        b = bright(dp[0].v);
855 –                        if (i > 0) {            /* from above */
856 –                                b2 = bright(dp[-hp->np].v) - b;
857 –                                b2 *= b2 * 0.25;
858 –                                dp[0].k += b2;
859 –                                dp[-hp->np].k += b2;
860 –                        }
861 –                        if (j > 0) {            /* from behind */
862 –                                b2 = bright(dp[-1].v) - b;
863 –                                b2 *= b2 * 0.25;
864 –                                dp[0].k += b2;
865 –                                dp[-1].k += b2;
866 –                        } else {                /* around */
867 –                                b2 = bright(dp[hp->np-1].v) - b;
868 –                                b2 *= b2 * 0.25;
869 –                                dp[0].k += b2;
870 –                                dp[hp->np-1].k += b2;
871 –                        }
872 –                        dp++;
873 –                }
874 –                                /* divide by number of neighbors */
875 –        dp = da;
876 –        for (j = 0; j < hp->np; j++)            /* top row */
877 –                (dp++)->k *= 1.0/3.0;
878 –        if (hp->nt < 2)
879 –                return;
880 –        for (i = 1; i < hp->nt-1; i++)          /* central region */
881 –                for (j = 0; j < hp->np; j++)
882 –                        (dp++)->k *= 0.25;
883 –        for (j = 0; j < hp->np; j++)            /* bottom row */
884 –                (dp++)->k *= 1.0/3.0;
885 – }
886 –
887 –
888 – void
889 – posgradient(                                    /* compute position gradient */
890 –        FVECT  gv,
891 –        AMBSAMP  *da,                   /* assumes standard ordering */
892 –        AMBHEMI  *hp
893 – )
894 – {
895 –        int  i, j;
896 –        double  nextsine, lastsine, b, d;
897 –        double  mag0, mag1;
898 –        double  phi, cosp, sinp, xd, yd;
899 –        AMBSAMP  *dp;
900 –
901 –        xd = yd = 0.0;
902 –        for (j = 0; j < hp->np; j++) {
903 –                dp = da + j;
904 –                mag0 = mag1 = 0.0;
905 –                lastsine = 0.0;
906 –                for (i = 0; i < hp->nt; i++) {
907 – #ifdef  DEBUG
908 –                        if (dp->t != i || dp->p != j)
909 –                                error(CONSISTENCY,
910 –                                        "division order in posgradient");
911 – #endif
912 –                        b = bright(dp->v);
913 –                        if (i > 0) {
914 –                                d = dp[-hp->np].r;
915 –                                if (dp[0].r > d) d = dp[0].r;
916 –                                                        /* sin(t)*cos(t)^2 */
917 –                                d *= lastsine * (1.0 - (double)i/hp->nt);
918 –                                mag0 += d*(b - bright(dp[-hp->np].v));
919 –                        }
920 –                        nextsine = sqrt((double)(i+1)/hp->nt);
921 –                        if (j > 0) {
922 –                                d = dp[-1].r;
923 –                                if (dp[0].r > d) d = dp[0].r;
924 –                                mag1 += d * (nextsine - lastsine) *
925 –                                                (b - bright(dp[-1].v));
926 –                        } else {
927 –                                d = dp[hp->np-1].r;
928 –                                if (dp[0].r > d) d = dp[0].r;
929 –                                mag1 += d * (nextsine - lastsine) *
930 –                                                (b - bright(dp[hp->np-1].v));
931 –                        }
932 –                        dp += hp->np;
933 –                        lastsine = nextsine;
934 –                }
935 –                mag0 *= 2.0*PI / hp->np;
936 –                phi = 2.0*PI * (double)j/hp->np;
937 –                cosp = tcos(phi); sinp = tsin(phi);
938 –                xd += mag0*cosp - mag1*sinp;
939 –                yd += mag0*sinp + mag1*cosp;
940 –        }
941 –        for (i = 0; i < 3; i++)
942 –                gv[i] = (xd*hp->ux[i] + yd*hp->uy[i])*(hp->nt*hp->np)/PI;
943 – }
944 –
945 –
946 – void
947 – dirgradient(                                    /* compute direction gradient */
948 –        FVECT  gv,
949 –        AMBSAMP  *da,                   /* assumes standard ordering */
950 –        AMBHEMI  *hp
951 – )
952 – {
953 –        int  i, j;
954 –        double  mag;
955 –        double  phi, xd, yd;
956 –        AMBSAMP  *dp;
957 –
958 –        xd = yd = 0.0;
959 –        for (j = 0; j < hp->np; j++) {
960 –                dp = da + j;
961 –                mag = 0.0;
962 –                for (i = 0; i < hp->nt; i++) {
963 – #ifdef  DEBUG
964 –                        if (dp->t != i || dp->p != j)
965 –                                error(CONSISTENCY,
966 –                                        "division order in dirgradient");
967 – #endif
968 –                                                        /* tan(t) */
969 –                        mag += bright(dp->v)/sqrt(hp->nt/(i+.5) - 1.0);
970 –                        dp += hp->np;
971 –                }
972 –                phi = 2.0*PI * (j+.5)/hp->np + PI/2.0;
973 –                xd += mag * tcos(phi);
974 –                yd += mag * tsin(phi);
975 –        }
976 –        for (i = 0; i < 3; i++)
977 –                gv[i] = xd*hp->ux[i] + yd*hp->uy[i];
978 – }
979 –
980 – #endif  /* ! NEWAMB */

Diff Legend

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