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

Comparing ray/src/rt/ambcomp.c (file contents):
Revision 2.4 by greg, Fri Oct 2 16:14:38 1992 UTC vs.
Revision 2.47 by greg, Sat May 3 05:46:19 2014 UTC

# Line 1 | Line 1
1 – /* Copyright (c) 1991 Regents of the University of California */
2 –
1   #ifndef lint
2 < static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
2 > static const char       RCSid[] = "$Id$";
3   #endif
6 –
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 + *  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  
18 < #include  "ray.h"
18 > #include "copyright.h"
19  
20 + #include  "ray.h"
21   #include  "ambient.h"
14 –
22   #include  "random.h"
23  
24 + #ifdef NEWAMB
25 +
26 + /* #define HEM_MULT     4.0     /* hem multiplier (bigger => sparser cache) */
27 +
28 + extern void             SDsquare2disk(double ds[2], double seedx, double seedy);
29 +
30 +                                /* vertex direction bit positions */
31 + #define VDB_xy  0
32 + #define VDB_y   01
33 + #define VDB_x   02
34 + #define VDB_Xy  03
35 + #define VDB_xY  04
36 + #define VDB_X   05
37 + #define VDB_Y   06
38 + #define VDB_XY  07
39 +                                /* get opposite vertex direction bit */
40 + #define VDB_OPP(f)      (~(f) & 07)
41 +                                /* adjacent triangle vertex flags */
42 + static const int  adjacent_trifl[8] = {
43 +                        0,                      /* forbidden diagonal */
44 +                        1<<VDB_x|1<<VDB_y|1<<VDB_Xy,
45 +                        1<<VDB_y|1<<VDB_x|1<<VDB_xY,
46 +                        1<<VDB_y|1<<VDB_Xy|1<<VDB_X,
47 +                        1<<VDB_x|1<<VDB_xY|1<<VDB_Y,
48 +                        1<<VDB_Xy|1<<VDB_X|1<<VDB_Y,
49 +                        1<<VDB_xY|1<<VDB_Y|1<<VDB_X,
50 +                        0,                      /* forbidden diagonal */
51 +                };
52 +
53   typedef struct {
54 <        short  t, p;            /* theta, phi indices */
55 <        COLOR  v;               /* value sum */
56 <        float  r;               /* 1/distance sum */
57 <        float  k;               /* variance for this division */
22 <        int  n;                 /* number of subsamples */
23 < }  AMBSAMP;             /* ambient sample division */
54 >        COLOR   v;              /* hemisphere sample value */
55 >        float   d;              /* reciprocal distance (1/rt) */
56 >        FVECT   p;              /* intersection point */
57 > } AMBSAMP;              /* sample value */
58  
59   typedef struct {
60 <        FVECT  ux, uy, uz;      /* x, y and z axis directions */
61 <        short  nt, np;          /* number of theta and phi directions */
60 >        RAY     *rp;            /* originating ray sample */
61 >        FVECT   ux, uy;         /* tangent axis unit vectors */
62 >        int     ns;             /* number of samples per axis */
63 >        COLOR   acoef;          /* division contribution coefficient */
64 >        AMBSAMP sa[1];          /* sample array (extends struct) */
65   }  AMBHEMI;             /* ambient sample hemisphere */
66  
67 + #define ambndx(h,i,j)   ((i)*(h)->ns + (j))
68 + #define ambsam(h,i,j)   (h)->sa[ambndx(h,i,j)]
69  
70 + typedef struct {
71 +        FVECT   r_i, r_i1, e_i, rcp, rI2_eJ2;
72 +        double  I1, I2;
73 +        int     valid;
74 + } FFTRI;                /* vectors and coefficients for Hessian calculation */
75 +
76 +
77 + /* Get index for adjacent vertex */
78   static int
79 < ambcmp(d1, d2)                          /* decreasing order */
33 < AMBSAMP  *d1, *d2;
79 > adjacent_verti(AMBHEMI *hp, int i, int j, int dbit)
80   {
81 <        if (d1->k < d2->k)
82 <                return(1);
83 <        if (d1->k > d2->k)
84 <                return(-1);
85 <        return(0);
81 >        int     i0 = i*hp->ns + j;
82 >
83 >        switch (dbit) {
84 >        case VDB_y:     return(i0 - hp->ns);
85 >        case VDB_x:     return(i0 - 1);
86 >        case VDB_Xy:    return(i0 - hp->ns + 1);
87 >        case VDB_xY:    return(i0 + hp->ns - 1);
88 >        case VDB_X:     return(i0 + 1);
89 >        case VDB_Y:     return(i0 + hp->ns);
90 >                                /* the following should never occur */
91 >        case VDB_xy:    return(i0 - hp->ns - 1);
92 >        case VDB_XY:    return(i0 + hp->ns + 1);
93 >        }
94 >        return(-1);
95   }
96  
97  
98 + /* Get vertex direction bit for the opposite edge to complete triangle */
99   static int
100 < ambnorm(d1, d2)                         /* standard order */
45 < AMBSAMP  *d1, *d2;
100 > vdb_edge(int db1, int db2)
101   {
102 <        register int  c;
102 >        switch (db1) {
103 >        case VDB_x:     return(db2==VDB_y ? VDB_Xy : VDB_Y);
104 >        case VDB_y:     return(db2==VDB_x ? VDB_xY : VDB_X);
105 >        case VDB_X:     return(db2==VDB_Xy ? VDB_y : VDB_xY);
106 >        case VDB_Y:     return(db2==VDB_xY ? VDB_x : VDB_Xy);
107 >        case VDB_xY:    return(db2==VDB_x ? VDB_y : VDB_X);
108 >        case VDB_Xy:    return(db2==VDB_y ? VDB_x : VDB_Y);
109 >        }
110 >        error(INTERNAL, "forbidden diagonal in vdb_edge()");
111 >        return(-1);
112 > }
113  
114 <        if (c = d1->t - d2->t)
115 <                return(c);
116 <        return(d1->p - d2->p);
114 >
115 > static AMBHEMI *
116 > inithemi(                       /* initialize sampling hemisphere */
117 >        COLOR   ac,
118 >        RAY     *r,
119 >        double  wt
120 > )
121 > {
122 >        AMBHEMI *hp;
123 >        double  d;
124 >        int     n, i;
125 >                                        /* set number of divisions */
126 >        if (ambacc <= FTINY &&
127 >                        wt > (d = 0.8*intens(ac)*r->rweight/(ambdiv*minweight)))
128 >                wt = d;                 /* avoid ray termination */
129 >        n = sqrt(ambdiv * wt) + 0.5;
130 >        i = 1 + 5*(ambacc > FTINY);     /* minimum number of samples */
131 >        if (n < i)
132 >                n = i;
133 >                                        /* allocate sampling array */
134 >        hp = (AMBHEMI *)malloc(sizeof(AMBHEMI) + sizeof(AMBSAMP)*(n*n - 1));
135 >        if (hp == NULL)
136 >                return(NULL);
137 >        hp->rp = r;
138 >        hp->ns = n;
139 >                                        /* assign coefficient */
140 >        copycolor(hp->acoef, ac);
141 >        d = 1.0/(n*n);
142 >        scalecolor(hp->acoef, d);
143 >                                        /* make tangent plane axes */
144 >        hp->uy[0] = 0.5 - frandom();
145 >        hp->uy[1] = 0.5 - frandom();
146 >        hp->uy[2] = 0.5 - frandom();
147 >        for (i = 3; i--; )
148 >                if ((-0.6 < r->ron[i]) & (r->ron[i] < 0.6))
149 >                        break;
150 >        if (i < 0)
151 >                error(CONSISTENCY, "bad ray direction in inithemi");
152 >        hp->uy[i] = 1.0;
153 >        VCROSS(hp->ux, hp->uy, r->ron);
154 >        normalize(hp->ux);
155 >        VCROSS(hp->uy, r->ron, hp->ux);
156 >                                        /* we're ready to sample */
157 >        return(hp);
158   }
159  
160  
161 < divsample(dp, h, r)                     /* sample a division */
162 < register AMBSAMP  *dp;
163 < AMBHEMI  *h;
58 < RAY  *r;
161 > /* Sample ambient division and apply weighting coefficient */
162 > static int
163 > getambsamp(RAY *arp, AMBHEMI *hp, int i, int j, int n)
164   {
165 +        int     hlist[3], ii;
166 +        double  spt[2], zd;
167 +                                        /* ambient coefficient for weight */
168 +        if (ambacc > FTINY)
169 +                setcolor(arp->rcoef, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
170 +        else
171 +                copycolor(arp->rcoef, hp->acoef);
172 +        if (rayorigin(arp, AMBIENT, hp->rp, arp->rcoef) < 0)
173 +                return(0);
174 +        if (ambacc > FTINY) {
175 +                multcolor(arp->rcoef, hp->acoef);
176 +                scalecolor(arp->rcoef, 1./AVGREFL);
177 +        }
178 +        hlist[0] = hp->rp->rno;
179 +        hlist[1] = j;
180 +        hlist[2] = i;
181 +        multisamp(spt, 2, urand(ilhash(hlist,3)+n));
182 +        if (!n) {                       /* avoid border samples for n==0 */
183 +                if ((spt[0] < 0.1) | (spt[0] >= 0.9))
184 +                        spt[0] = 0.1 + 0.8*frandom();
185 +                if ((spt[1] < 0.1) | (spt[1] >= 0.9))
186 +                        spt[1] = 0.1 + 0.8*frandom();
187 +        }
188 +        SDsquare2disk(spt, (j+spt[1])/hp->ns, (i+spt[0])/hp->ns);
189 +        zd = sqrt(1. - spt[0]*spt[0] - spt[1]*spt[1]);
190 +        for (ii = 3; ii--; )
191 +                arp->rdir[ii] = spt[0]*hp->ux[ii] +
192 +                                spt[1]*hp->uy[ii] +
193 +                                zd*hp->rp->ron[ii];
194 +        checknorm(arp->rdir);
195 +        dimlist[ndims++] = ambndx(hp,i,j) + 90171;
196 +        rayvalue(arp);                  /* evaluate ray */
197 +        ndims--;                        /* apply coefficient */
198 +        multcolor(arp->rcol, arp->rcoef);
199 +        return(1);
200 + }
201 +
202 +
203 + static AMBSAMP *
204 + ambsample(                              /* initial ambient division sample */
205 +        AMBHEMI *hp,
206 +        int     i,
207 +        int     j
208 + )
209 + {
210 +        AMBSAMP *ap = &ambsam(hp,i,j);
211 +        RAY     ar;
212 +                                        /* generate hemispherical sample */
213 +        if (!getambsamp(&ar, hp, i, j, 0) || ar.rt <= FTINY) {
214 +                memset(ap, 0, sizeof(AMBSAMP));
215 +                return(NULL);
216 +        }
217 +        ap->d = 1.0/ar.rt;              /* limit vertex distance */
218 +        if (ar.rt > 10.0*thescene.cusize)
219 +                ar.rt = 10.0*thescene.cusize;
220 +        VSUM(ap->p, ar.rorg, ar.rdir, ar.rt);
221 +        copycolor(ap->v, ar.rcol);
222 +        return(ap);
223 + }
224 +
225 +
226 + /* Estimate errors based on ambient division differences */
227 + static float *
228 + getambdiffs(AMBHEMI *hp)
229 + {
230 +        float   *earr = (float *)calloc(hp->ns*hp->ns, sizeof(float));
231 +        float   *ep;
232 +        AMBSAMP *ap;
233 +        double  b, d2;
234 +        int     i, j;
235 +
236 +        if (earr == NULL)               /* out of memory? */
237 +                return(NULL);
238 +                                        /* compute squared neighbor diffs */
239 +        for (ap = hp->sa, ep = earr, i = 0; i < hp->ns; i++)
240 +            for (j = 0; j < hp->ns; j++, ap++, ep++) {
241 +                b = bright(ap[0].v);
242 +                if (i) {                /* from above */
243 +                        d2 = b - bright(ap[-hp->ns].v);
244 +                        d2 *= d2;
245 +                        ep[0] += d2;
246 +                        ep[-hp->ns] += d2;
247 +                }
248 +                if (j) {                /* from behind */
249 +                        d2 = b - bright(ap[-1].v);
250 +                        d2 *= d2;
251 +                        ep[0] += d2;
252 +                        ep[-1] += d2;
253 +                }
254 +            }
255 +                                        /* correct for number of neighbors */
256 +        earr[0] *= 2.f;
257 +        earr[hp->ns-1] *= 2.f;
258 +        earr[(hp->ns-1)*hp->ns] *= 2.f;
259 +        earr[(hp->ns-1)*hp->ns + hp->ns-1] *= 2.f;
260 +        for (i = 1; i < hp->ns-1; i++) {
261 +                earr[i*hp->ns] *= 4./3.;
262 +                earr[i*hp->ns + hp->ns-1] *= 4./3.;
263 +        }
264 +        for (j = 1; j < hp->ns-1; j++) {
265 +                earr[j] *= 4./3.;
266 +                earr[(hp->ns-1)*hp->ns + j] *= 4./3.;
267 +        }
268 +        return(earr);
269 + }
270 +
271 +
272 + /* Perform super-sampling on hemisphere (introduces bias) */
273 + static void
274 + ambsupersamp(double acol[3], AMBHEMI *hp, int cnt)
275 + {
276 +        float   *earr = getambdiffs(hp);
277 +        double  e2sum = 0;
278 +        AMBSAMP *ap;
279 +        RAY     ar;
280 +        COLOR   asum;
281 +        float   *ep;
282 +        int     i, j, n;
283 +
284 +        if (earr == NULL)               /* just skip calc. if no memory */
285 +                return;
286 +                                        /* add up estimated variances */
287 +        for (ep = earr + hp->ns*hp->ns; ep-- > earr; )
288 +                e2sum += *ep;
289 +        ep = earr;                      /* perform super-sampling */
290 +        for (ap = hp->sa, i = 0; i < hp->ns; i++)
291 +            for (j = 0; j < hp->ns; j++, ap++) {
292 +                int     nss = *ep/e2sum*cnt + frandom();
293 +                setcolor(asum, 0., 0., 0.);
294 +                for (n = 1; n <= nss; n++) {
295 +                        if (!getambsamp(&ar, hp, i, j, n)) {
296 +                                nss = n-1;
297 +                                break;
298 +                        }
299 +                        addcolor(asum, ar.rcol);
300 +                }
301 +                if (nss) {              /* update returned ambient value */
302 +                        const double    ssf = 1./(nss + 1);
303 +                        for (n = 3; n--; )
304 +                                acol[n] += ssf*colval(asum,n) +
305 +                                                (ssf - 1.)*colval(ap->v,n);
306 +                }
307 +                e2sum -= *ep++;         /* update remainders */
308 +                cnt -= nss;
309 +        }
310 +        free(earr);
311 + }
312 +
313 +
314 + /* Compute vertex flags, indicating farthest in each direction */
315 + static uby8 *
316 + vertex_flags(AMBHEMI *hp)
317 + {
318 +        uby8    *vflags = (uby8 *)calloc(hp->ns*hp->ns, sizeof(uby8));
319 +        uby8    *vf;
320 +        AMBSAMP *ap;
321 +        int     i, j;
322 +
323 +        if (vflags == NULL)
324 +                error(SYSTEM, "out of memory in vertex_flags()");
325 +        vf = vflags;
326 +        ap = hp->sa;            /* compute farthest along first row */
327 +        for (j = 0; j < hp->ns-1; j++, vf++, ap++)
328 +                if (ap[0].d <= ap[1].d)
329 +                        vf[0] |= 1<<VDB_X;
330 +                else
331 +                        vf[1] |= 1<<VDB_x;
332 +        ++vf; ++ap;
333 +                                /* flag subsequent rows */
334 +        for (i = 1; i < hp->ns; i++) {
335 +            for (j = 0; j < hp->ns-1; j++, vf++, ap++) {
336 +                if (ap[0].d <= ap[-hp->ns].d)   /* row before */
337 +                        vf[0] |= 1<<VDB_y;
338 +                else
339 +                        vf[-hp->ns] |= 1<<VDB_Y;
340 +                if (ap[0].d <= ap[1-hp->ns].d)  /* diagonal we care about */
341 +                        vf[0] |= 1<<VDB_Xy;
342 +                else
343 +                        vf[1-hp->ns] |= 1<<VDB_xY;
344 +                if (ap[0].d <= ap[1].d)         /* column after */
345 +                        vf[0] |= 1<<VDB_X;
346 +                else
347 +                        vf[1] |= 1<<VDB_x;
348 +            }
349 +            if (ap[0].d <= ap[-hp->ns].d)       /* final column edge */
350 +                vf[0] |= 1<<VDB_y;
351 +            else
352 +                vf[-hp->ns] |= 1<<VDB_Y;
353 +            ++vf; ++ap;
354 +        }
355 +        return(vflags);
356 + }
357 +
358 +
359 + /* Return brightness of farthest ambient sample */
360 + static double
361 + back_ambval(AMBHEMI *hp, int i, int j, int dbit1, int dbit2, const uby8 *vflags)
362 + {
363 +        const int       v0 = ambndx(hp,i,j);
364 +        const int       tflags = (1<<dbit1 | 1<<dbit2);
365 +        int             v1, v2;
366 +
367 +        if ((vflags[v0] & tflags) == tflags)    /* is v0 the farthest? */
368 +                return(colval(hp->sa[v0].v,CIEY));
369 +        v1 = adjacent_verti(hp, i, j, dbit1);
370 +        if (vflags[v0] & 1<<dbit2)              /* v1 farthest if v0>v2 */
371 +                return(colval(hp->sa[v1].v,CIEY));
372 +        v2 = adjacent_verti(hp, i, j, dbit2);
373 +        if (vflags[v0] & 1<<dbit1)              /* v2 farthest if v0>v1 */
374 +                return(colval(hp->sa[v2].v,CIEY));
375 +                                                /* else check if v1>v2 */
376 +        if (vflags[v1] & 1<<vdb_edge(dbit1,dbit2))
377 +                return(colval(hp->sa[v1].v,CIEY));
378 +        return(colval(hp->sa[v2].v,CIEY));
379 + }
380 +
381 +
382 + /* Compute vectors and coefficients for Hessian/gradient calcs */
383 + static void
384 + comp_fftri(FFTRI *ftp, AMBHEMI *hp, int i, int j, int dbit, const uby8 *vflags)
385 + {
386 +        const int       i0 = ambndx(hp,i,j);
387 +        double          rdot_cp, dot_e, dot_er, rdot_r, rdot_r1, J2;
388 +        int             i1, ii;
389 +
390 +        ftp->valid = 0;                 /* check if we can skip this edge */
391 +        ii = adjacent_trifl[dbit];
392 +        if ((vflags[i0] & ii) == ii)    /* cancels if vertex used as value */
393 +                return;
394 +        i1 = adjacent_verti(hp, i, j, dbit);
395 +        ii = adjacent_trifl[VDB_OPP(dbit)];
396 +        if ((vflags[i1] & ii) == ii)    /* on either end (for both triangles) */
397 +                return;
398 +                                        /* else go ahead with calculation */
399 +        VSUB(ftp->r_i, hp->sa[i0].p, hp->rp->rop);
400 +        VSUB(ftp->r_i1, hp->sa[i1].p, hp->rp->rop);
401 +        VSUB(ftp->e_i, hp->sa[i1].p, hp->sa[i0].p);
402 +        VCROSS(ftp->rcp, ftp->r_i, ftp->r_i1);
403 +        rdot_cp = 1.0/DOT(ftp->rcp,ftp->rcp);
404 +        dot_e = DOT(ftp->e_i,ftp->e_i);
405 +        dot_er = DOT(ftp->e_i, ftp->r_i);
406 +        rdot_r = 1.0/DOT(ftp->r_i,ftp->r_i);
407 +        rdot_r1 = 1.0/DOT(ftp->r_i1,ftp->r_i1);
408 +        ftp->I1 = acos( DOT(ftp->r_i, ftp->r_i1) * sqrt(rdot_r*rdot_r1) ) *
409 +                        sqrt( rdot_cp );
410 +        ftp->I2 = ( DOT(ftp->e_i, ftp->r_i1)*rdot_r1 - dot_er*rdot_r +
411 +                        dot_e*ftp->I1 )*0.5*rdot_cp;
412 +        J2 =  ( 0.5*(rdot_r - rdot_r1) - dot_er*ftp->I2 ) / dot_e;
413 +        for (ii = 3; ii--; )
414 +                ftp->rI2_eJ2[ii] = ftp->I2*ftp->r_i[ii] + J2*ftp->e_i[ii];
415 +        ftp->valid++;
416 + }
417 +
418 +
419 + /* Compose 3x3 matrix from two vectors */
420 + static void
421 + compose_matrix(FVECT mat[3], FVECT va, FVECT vb)
422 + {
423 +        mat[0][0] = 2.0*va[0]*vb[0];
424 +        mat[1][1] = 2.0*va[1]*vb[1];
425 +        mat[2][2] = 2.0*va[2]*vb[2];
426 +        mat[0][1] = mat[1][0] = va[0]*vb[1] + va[1]*vb[0];
427 +        mat[0][2] = mat[2][0] = va[0]*vb[2] + va[2]*vb[0];
428 +        mat[1][2] = mat[2][1] = va[1]*vb[2] + va[2]*vb[1];
429 + }
430 +
431 +
432 + /* Compute partial 3x3 Hessian matrix for edge */
433 + static void
434 + comp_hessian(FVECT hess[3], FFTRI *ftp, FVECT nrm)
435 + {
436 +        FVECT   ncp;
437 +        FVECT   m1[3], m2[3], m3[3], m4[3];
438 +        double  d1, d2, d3, d4;
439 +        double  I3, J3, K3;
440 +        int     i, j;
441 +
442 +        if (!ftp->valid) {              /* preemptive test */
443 +                memset(hess, 0, sizeof(FVECT)*3);
444 +                return;
445 +        }
446 +                                        /* compute intermediate coefficients */
447 +        d1 = 1.0/DOT(ftp->r_i,ftp->r_i);
448 +        d2 = 1.0/DOT(ftp->r_i1,ftp->r_i1);
449 +        d3 = 1.0/DOT(ftp->e_i,ftp->e_i);
450 +        d4 = DOT(ftp->e_i, ftp->r_i);
451 +        I3 = ( DOT(ftp->e_i, ftp->r_i1)*d2*d2 - d4*d1*d1 + 3.0/d3*ftp->I2 )
452 +                        / ( 4.0*DOT(ftp->rcp,ftp->rcp) );
453 +        J3 = 0.25*d3*(d1*d1 - d2*d2) - d4*d3*I3;
454 +        K3 = d3*(ftp->I2 - I3/d1 - 2.0*d4*J3);
455 +                                        /* intermediate matrices */
456 +        VCROSS(ncp, nrm, ftp->e_i);
457 +        compose_matrix(m1, ncp, ftp->rI2_eJ2);
458 +        compose_matrix(m2, ftp->r_i, ftp->r_i);
459 +        compose_matrix(m3, ftp->e_i, ftp->e_i);
460 +        compose_matrix(m4, ftp->r_i, ftp->e_i);
461 +        d1 = DOT(nrm, ftp->rcp);
462 +        d2 = -d1*ftp->I2;
463 +        d1 *= 2.0;
464 +        for (i = 3; i--; )              /* final matrix sum */
465 +            for (j = 3; j--; ) {
466 +                hess[i][j] = m1[i][j] + d1*( I3*m2[i][j] + K3*m3[i][j] +
467 +                                                2.0*J3*m4[i][j] );
468 +                hess[i][j] += d2*(i==j);
469 +                hess[i][j] *= -1.0/PI;
470 +            }
471 + }
472 +
473 +
474 + /* Reverse hessian calculation result for edge in other direction */
475 + static void
476 + rev_hessian(FVECT hess[3])
477 + {
478 +        int     i;
479 +
480 +        for (i = 3; i--; ) {
481 +                hess[i][0] = -hess[i][0];
482 +                hess[i][1] = -hess[i][1];
483 +                hess[i][2] = -hess[i][2];
484 +        }
485 + }
486 +
487 +
488 + /* Add to radiometric Hessian from the given triangle */
489 + static void
490 + add2hessian(FVECT hess[3], FVECT ehess1[3],
491 +                FVECT ehess2[3], FVECT ehess3[3], double v)
492 + {
493 +        int     i, j;
494 +
495 +        for (i = 3; i--; )
496 +            for (j = 3; j--; )
497 +                hess[i][j] += v*( ehess1[i][j] + ehess2[i][j] + ehess3[i][j] );
498 + }
499 +
500 +
501 + /* Compute partial displacement form factor gradient for edge */
502 + static void
503 + comp_gradient(FVECT grad, FFTRI *ftp, FVECT nrm)
504 + {
505 +        FVECT   ncp;
506 +        double  f1;
507 +        int     i;
508 +
509 +        if (!ftp->valid) {              /* preemptive test */
510 +                memset(grad, 0, sizeof(FVECT));
511 +                return;
512 +        }
513 +        f1 = 2.0*DOT(nrm, ftp->rcp);
514 +        VCROSS(ncp, nrm, ftp->e_i);
515 +        for (i = 3; i--; )
516 +                grad[i] = (0.5/PI)*( ftp->I1*ncp[i] + f1*ftp->rI2_eJ2[i] );
517 + }
518 +
519 +
520 + /* Reverse gradient calculation result for edge in other direction */
521 + static void
522 + rev_gradient(FVECT grad)
523 + {
524 +        grad[0] = -grad[0];
525 +        grad[1] = -grad[1];
526 +        grad[2] = -grad[2];
527 + }
528 +
529 +
530 + /* Add to displacement gradient from the given triangle */
531 + static void
532 + add2gradient(FVECT grad, FVECT egrad1, FVECT egrad2, FVECT egrad3, double v)
533 + {
534 +        int     i;
535 +
536 +        for (i = 3; i--; )
537 +                grad[i] += v*( egrad1[i] + egrad2[i] + egrad3[i] );
538 + }
539 +
540 +
541 + /* Compute anisotropic radii and eigenvector directions */
542 + static int
543 + eigenvectors(FVECT uv[2], float ra[2], FVECT hessian[3])
544 + {
545 +        double  hess2[2][2];
546 +        FVECT   a, b;
547 +        double  evalue[2], slope1, xmag1;
548 +        int     i;
549 +                                        /* project Hessian to sample plane */
550 +        for (i = 3; i--; ) {
551 +                a[i] = DOT(hessian[i], uv[0]);
552 +                b[i] = DOT(hessian[i], uv[1]);
553 +        }
554 +        hess2[0][0] = DOT(uv[0], a);
555 +        hess2[0][1] = DOT(uv[0], b);
556 +        hess2[1][0] = DOT(uv[1], a);
557 +        hess2[1][1] = DOT(uv[1], b);
558 +                                        /* compute eigenvalue(s) */
559 +        i = quadratic(evalue, 1.0, -hess2[0][0]-hess2[1][1],
560 +                        hess2[0][0]*hess2[1][1]-hess2[0][1]*hess2[1][0]);
561 +        if (i == 1)                     /* double-root (circle) */
562 +                evalue[1] = evalue[0];
563 +        if (!i || ((evalue[0] = fabs(evalue[0])) <= FTINY*FTINY) |
564 +                        ((evalue[1] = fabs(evalue[1])) <= FTINY*FTINY) )
565 +                error(INTERNAL, "bad eigenvalue calculation");
566 +
567 +        if (evalue[0] > evalue[1]) {
568 +                ra[0] = sqrt(sqrt(4.0/evalue[0]));
569 +                ra[1] = sqrt(sqrt(4.0/evalue[1]));
570 +                slope1 = evalue[1];
571 +        } else {
572 +                ra[0] = sqrt(sqrt(4.0/evalue[1]));
573 +                ra[1] = sqrt(sqrt(4.0/evalue[0]));
574 +                slope1 = evalue[0];
575 +        }
576 +                                        /* compute unit eigenvectors */
577 +        if (fabs(hess2[0][1]) <= FTINY)
578 +                return;                 /* uv OK as is */
579 +        slope1 = (slope1 - hess2[0][0]) / hess2[0][1];
580 +        xmag1 = sqrt(1.0/(1.0 + slope1*slope1));
581 +        for (i = 3; i--; ) {
582 +                b[i] = xmag1*uv[0][i] + slope1*xmag1*uv[1][i];
583 +                a[i] = slope1*xmag1*uv[0][i] - xmag1*uv[1][i];
584 +        }
585 +        VCOPY(uv[0], a);
586 +        VCOPY(uv[1], b);
587 + }
588 +
589 +
590 + static void
591 + ambHessian(                             /* anisotropic radii & pos. gradient */
592 +        AMBHEMI *hp,
593 +        FVECT   uv[2],                  /* returned */
594 +        float   ra[2],                  /* returned (optional) */
595 +        float   pg[2]                   /* returned (optional) */
596 + )
597 + {
598 +        static char     memerrmsg[] = "out of memory in ambHessian()";
599 +        FVECT           (*hessrow)[3] = NULL;
600 +        FVECT           *gradrow = NULL;
601 +        uby8            *vflags;
602 +        FVECT           hessian[3];
603 +        FVECT           gradient;
604 +        FFTRI           fftr;
605 +        int             i, j;
606 +                                        /* be sure to assign unit vectors */
607 +        VCOPY(uv[0], hp->ux);
608 +        VCOPY(uv[1], hp->uy);
609 +                        /* clock-wise vertex traversal from sample POV */
610 +        if (ra != NULL) {               /* initialize Hessian row buffer */
611 +                hessrow = (FVECT (*)[3])malloc(sizeof(FVECT)*3*(hp->ns-1));
612 +                if (hessrow == NULL)
613 +                        error(SYSTEM, memerrmsg);
614 +                memset(hessian, 0, sizeof(hessian));
615 +        } else if (pg == NULL)          /* bogus call? */
616 +                return;
617 +        if (pg != NULL) {               /* initialize form factor row buffer */
618 +                gradrow = (FVECT *)malloc(sizeof(FVECT)*(hp->ns-1));
619 +                if (gradrow == NULL)
620 +                        error(SYSTEM, memerrmsg);
621 +                memset(gradient, 0, sizeof(gradient));
622 +        }
623 +                                        /* get vertex position flags */
624 +        vflags = vertex_flags(hp);
625 +                                        /* compute first row of edges */
626 +        for (j = 0; j < hp->ns-1; j++) {
627 +                comp_fftri(&fftr, hp, 0, j, VDB_X, vflags);
628 +                if (hessrow != NULL)
629 +                        comp_hessian(hessrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
630 +                if (gradrow != NULL)
631 +                        comp_gradient(gradrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
632 +        }
633 +                                        /* sum each row of triangles */
634 +        for (i = 0; i < hp->ns-1; i++) {
635 +            FVECT       hesscol[3];     /* compute first vertical edge */
636 +            FVECT       gradcol;
637 +            comp_fftri(&fftr, hp, i, 0, VDB_Y, vflags);
638 +            if (hessrow != NULL)
639 +                comp_hessian(hesscol, &fftr, hp->rp->ron);
640 +            if (gradrow != NULL)
641 +                comp_gradient(gradcol, &fftr, hp->rp->ron);
642 +            for (j = 0; j < hp->ns-1; j++) {
643 +                FVECT   hessdia[3];     /* compute triangle contributions */
644 +                FVECT   graddia;
645 +                double  backg;
646 +                backg = back_ambval(hp, i, j, VDB_X, VDB_Y, vflags);
647 +                                        /* diagonal (inner) edge */
648 +                comp_fftri(&fftr, hp, i, j+1, VDB_xY, vflags);
649 +                if (hessrow != NULL) {
650 +                    comp_hessian(hessdia, &fftr, hp->rp->ron);
651 +                    rev_hessian(hesscol);
652 +                    add2hessian(hessian, hessrow[j], hessdia, hesscol, backg);
653 +                }
654 +                if (gradrow != NULL) {
655 +                    comp_gradient(graddia, &fftr, hp->rp->ron);
656 +                    rev_gradient(gradcol);
657 +                    add2gradient(gradient, gradrow[j], graddia, gradcol, backg);
658 +                }
659 +                                        /* initialize edge in next row */
660 +                comp_fftri(&fftr, hp, i+1, j+1, VDB_x, vflags);
661 +                if (hessrow != NULL)
662 +                    comp_hessian(hessrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
663 +                if (gradrow != NULL)
664 +                    comp_gradient(gradrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
665 +                                        /* new column edge & paired triangle */
666 +                backg = back_ambval(hp, i+1, j+1, VDB_x, VDB_y, vflags);
667 +                comp_fftri(&fftr, hp, i, j+1, VDB_Y, vflags);
668 +                if (hessrow != NULL) {
669 +                    comp_hessian(hesscol, &fftr, hp->rp->ron);
670 +                    rev_hessian(hessdia);
671 +                    add2hessian(hessian, hessrow[j], hessdia, hesscol, backg);
672 +                    if (i < hp->ns-2)
673 +                        rev_hessian(hessrow[j]);
674 +                }
675 +                if (gradrow != NULL) {
676 +                    comp_gradient(gradcol, &fftr, hp->rp->ron);
677 +                    rev_gradient(graddia);
678 +                    add2gradient(gradient, gradrow[j], graddia, gradcol, backg);
679 +                    if (i < hp->ns-2)
680 +                        rev_gradient(gradrow[j]);
681 +                }
682 +            }
683 +        }
684 +                                        /* release row buffers */
685 +        if (hessrow != NULL) free(hessrow);
686 +        if (gradrow != NULL) free(gradrow);
687 +        free(vflags);
688 +        
689 +        if (ra != NULL)                 /* extract eigenvectors & radii */
690 +                eigenvectors(uv, ra, hessian);
691 +        if (pg != NULL) {               /* tangential position gradient */
692 +                pg[0] = DOT(gradient, uv[0]);
693 +                pg[1] = DOT(gradient, uv[1]);
694 +        }
695 + }
696 +
697 +
698 + /* Compute direction gradient from a hemispherical sampling */
699 + static void
700 + ambdirgrad(AMBHEMI *hp, FVECT uv[2], float dg[2])
701 + {
702 +        AMBSAMP *ap;
703 +        double  dgsum[2];
704 +        int     n;
705 +        FVECT   vd;
706 +        double  gfact;
707 +
708 +        dgsum[0] = dgsum[1] = 0.0;      /* sum values times -tan(theta) */
709 +        for (ap = hp->sa, n = hp->ns*hp->ns; n--; ap++) {
710 +                                        /* use vector for azimuth + 90deg */
711 +                VSUB(vd, ap->p, hp->rp->rop);
712 +                                        /* brightness over cosine factor */
713 +                gfact = colval(ap->v,CIEY) / DOT(hp->rp->ron, vd);
714 +                                        /* sine = proj_radius/vd_length */
715 +                dgsum[0] -= DOT(uv[1], vd) * gfact;
716 +                dgsum[1] += DOT(uv[0], vd) * gfact;
717 +        }
718 +        dg[0] = dgsum[0] / (hp->ns*hp->ns);
719 +        dg[1] = dgsum[1] / (hp->ns*hp->ns);
720 + }
721 +
722 +
723 + /* Make sure radii don't extend beyond what we see in our periphery */
724 + static void
725 + hem_radii(AMBHEMI *hp, FVECT uv[2], float ra[2])
726 + {
727 + #ifdef HEM_MULT
728 +        double          udsum = 0, vdsum = 0;
729 +        double          uwsum = 0, vwsum = 0;
730 +        int             i, j;
731 +                                        /* circle around perimeter */
732 +        for (i = 0; i < hp->ns; i++)
733 +            for (j = 0; j < hp->ns; j += !i|(i==hp->ns-1) ? 1 : hp->ns-1) {
734 +                AMBSAMP *ap = &ambsam(hp,i,j);
735 +                FVECT   vec;
736 +                double  us2, vs2;
737 +                VSUB(vec, ap->p, hp->rp->rop);
738 +                us2 = DOT(vec, uv[0]) * ap->d;
739 +                us2 *= us2;
740 +                vs2 = DOT(vec, uv[1]) * ap->d;
741 +                vs2 *= vs2;
742 +                udsum += us2 * ap->d;
743 +                uwsum += us2;
744 +                vdsum += vs2 * ap->d;
745 +                vwsum += vs2;
746 +            }
747 +        uwsum *= HEM_MULT;              /* adjust effective hem size */
748 +        vwsum *= HEM_MULT;
749 +                                        /* cap radii (recall d=1/rt) */
750 +        if (ra[0]*udsum > uwsum)
751 +                ra[0] = uwsum/udsum;
752 +        if (ra[1]*vdsum > vwsum)
753 +                ra[1] = vwsum/vdsum;
754 + #endif
755 + }
756 +
757 +
758 + int
759 + doambient(                              /* compute ambient component */
760 +        COLOR   rcol,                   /* input/output color */
761 +        RAY     *r,
762 +        double  wt,
763 +        FVECT   uv[2],                  /* returned (optional) */
764 +        float   ra[2],                  /* returned (optional) */
765 +        float   pg[2],                  /* returned (optional) */
766 +        float   dg[2]                   /* returned (optional) */
767 + )
768 + {
769 +        AMBHEMI *hp = inithemi(rcol, r, wt);
770 +        int     cnt;
771 +        FVECT   my_uv[2];
772 +        double  d, K, acol[3];
773 +        AMBSAMP *ap;
774 +        int     i, j;
775 +                                        /* check/initialize */
776 +        if (hp == NULL)
777 +                return(0);
778 +        if (uv != NULL)
779 +                memset(uv, 0, sizeof(FVECT)*2);
780 +        if (ra != NULL)
781 +                ra[0] = ra[1] = 0.0;
782 +        if (pg != NULL)
783 +                pg[0] = pg[1] = 0.0;
784 +        if (dg != NULL)
785 +                dg[0] = dg[1] = 0.0;
786 +                                        /* sample the hemisphere */
787 +        acol[0] = acol[1] = acol[2] = 0.0;
788 +        cnt = 0;
789 +        for (i = hp->ns; i--; )
790 +                for (j = hp->ns; j--; )
791 +                        if ((ap = ambsample(hp, i, j)) != NULL) {
792 +                                addcolor(acol, ap->v);
793 +                                ++cnt;
794 +                        }
795 +        if (!cnt) {
796 +                setcolor(rcol, 0.0, 0.0, 0.0);
797 +                free(hp);
798 +                return(0);              /* no valid samples */
799 +        }
800 +        if (cnt < hp->ns*hp->ns) {      /* incomplete sampling? */
801 +                copycolor(rcol, acol);
802 +                free(hp);
803 +                return(-1);             /* return value w/o Hessian */
804 +        }
805 +        cnt = ambssamp*wt + 0.5;        /* perform super-sampling? */
806 +        if (cnt > 0)
807 +                ambsupersamp(acol, hp, cnt);
808 +        copycolor(rcol, acol);          /* final indirect irradiance/PI */
809 +        if ((ra == NULL) & (pg == NULL) & (dg == NULL)) {
810 +                free(hp);
811 +                return(-1);             /* no radius or gradient calc. */
812 +        }
813 +        if ((d = bright(acol)) > FTINY) {       /* normalize Y values */
814 +                d = 0.99*(hp->ns*hp->ns)/d;
815 +                K = 0.01;
816 +        } else {                        /* or fall back on geometric Hessian */
817 +                K = 1.0;
818 +                pg = NULL;
819 +                dg = NULL;
820 +        }
821 +        ap = hp->sa;                    /* relative Y channel from here on... */
822 +        for (i = hp->ns*hp->ns; i--; ap++)
823 +                colval(ap->v,CIEY) = bright(ap->v)*d + K;
824 +
825 +        if (uv == NULL)                 /* make sure we have axis pointers */
826 +                uv = my_uv;
827 +                                        /* compute radii & pos. gradient */
828 +        ambHessian(hp, uv, ra, pg);
829 +
830 +        if (dg != NULL)                 /* compute direction gradient */
831 +                ambdirgrad(hp, uv, dg);
832 +
833 +        if (ra != NULL) {               /* scale/clamp radii */
834 +                if (pg != NULL) {
835 +                        if (ra[0]*(d = fabs(pg[0])) > 1.0)
836 +                                ra[0] = 1.0/d;
837 +                        if (ra[1]*(d = fabs(pg[1])) > 1.0)
838 +                                ra[1] = 1.0/d;
839 +                }
840 +                hem_radii(hp, uv, ra);
841 +                if (ra[0] > ra[1])
842 +                        ra[0] = ra[1];
843 +                if (ra[0] < minarad) {
844 +                        ra[0] = minarad;
845 +                        if (ra[1] < minarad)
846 +                                ra[1] = minarad;
847 +                }
848 +                ra[0] *= d = 1.0/sqrt(sqrt(wt));
849 +                if ((ra[1] *= d) > 2.0*ra[0])
850 +                        ra[1] = 2.0*ra[0];
851 +                if (ra[1] > maxarad) {
852 +                        ra[1] = maxarad;
853 +                        if (ra[0] > maxarad)
854 +                                ra[0] = maxarad;
855 +                }
856 +                if (pg != NULL) {       /* cap gradient if necessary */
857 +                        d = pg[0]*pg[0]*ra[0]*ra[0] + pg[1]*pg[1]*ra[1]*ra[1];
858 +                        if (d > 1.0) {
859 +                                d = 1.0/sqrt(d);
860 +                                pg[0] *= d;
861 +                                pg[1] *= d;
862 +                        }
863 +                }
864 +        }
865 +        free(hp);                       /* clean up and return */
866 +        return(1);
867 + }
868 +
869 +
870 + #else /* ! NEWAMB */
871 +
872 +
873 + void
874 + inithemi(                       /* initialize sampling hemisphere */
875 +        AMBHEMI  *hp,
876 +        COLOR ac,
877 +        RAY  *r,
878 +        double  wt
879 + )
880 + {
881 +        double  d;
882 +        int  i;
883 +                                        /* set number of divisions */
884 +        if (ambacc <= FTINY &&
885 +                        wt > (d = 0.8*intens(ac)*r->rweight/(ambdiv*minweight)))
886 +                wt = d;                 /* avoid ray termination */
887 +        hp->nt = sqrt(ambdiv * wt / PI) + 0.5;
888 +        i = ambacc > FTINY ? 3 : 1;     /* minimum number of samples */
889 +        if (hp->nt < i)
890 +                hp->nt = i;
891 +        hp->np = PI * hp->nt + 0.5;
892 +                                        /* set number of super-samples */
893 +        hp->ns = ambssamp * wt + 0.5;
894 +                                        /* assign coefficient */
895 +        copycolor(hp->acoef, ac);
896 +        d = 1.0/(hp->nt*hp->np);
897 +        scalecolor(hp->acoef, d);
898 +                                        /* make axes */
899 +        VCOPY(hp->uz, r->ron);
900 +        hp->uy[0] = hp->uy[1] = hp->uy[2] = 0.0;
901 +        for (i = 0; i < 3; i++)
902 +                if (hp->uz[i] < 0.6 && hp->uz[i] > -0.6)
903 +                        break;
904 +        if (i >= 3)
905 +                error(CONSISTENCY, "bad ray direction in inithemi");
906 +        hp->uy[i] = 1.0;
907 +        fcross(hp->ux, hp->uy, hp->uz);
908 +        normalize(hp->ux);
909 +        fcross(hp->uy, hp->uz, hp->ux);
910 + }
911 +
912 +
913 + int
914 + divsample(                              /* sample a division */
915 +        AMBSAMP  *dp,
916 +        AMBHEMI  *h,
917 +        RAY  *r
918 + )
919 + {
920          RAY  ar;
921          int  hlist[3];
922          double  spt[2];
923          double  xd, yd, zd;
924          double  b2;
925          double  phi;
926 <        register int  i;
927 <
928 <        if (rayorigin(&ar, r, AMBIENT, AVGREFL) < 0)
926 >        int  i;
927 >                                        /* ambient coefficient for weight */
928 >        if (ambacc > FTINY)
929 >                setcolor(ar.rcoef, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
930 >        else
931 >                copycolor(ar.rcoef, h->acoef);
932 >        if (rayorigin(&ar, AMBIENT, r, ar.rcoef) < 0)
933                  return(-1);
934 +        if (ambacc > FTINY) {
935 +                multcolor(ar.rcoef, h->acoef);
936 +                scalecolor(ar.rcoef, 1./AVGREFL);
937 +        }
938          hlist[0] = r->rno;
939          hlist[1] = dp->t;
940          hlist[2] = dp->p;
941          multisamp(spt, 2, urand(ilhash(hlist,3)+dp->n));
942          zd = sqrt((dp->t + spt[0])/h->nt);
943          phi = 2.0*PI * (dp->p + spt[1])/h->np;
944 <        xd = cos(phi) * zd;
945 <        yd = sin(phi) * zd;
944 >        xd = tcos(phi) * zd;
945 >        yd = tsin(phi) * zd;
946          zd = sqrt(1.0 - zd*zd);
947          for (i = 0; i < 3; i++)
948                  ar.rdir[i] =    xd*h->ux[i] +
949                                  yd*h->uy[i] +
950                                  zd*h->uz[i];
951 +        checknorm(ar.rdir);
952          dimlist[ndims++] = dp->t*h->np + dp->p + 90171;
953          rayvalue(&ar);
954          ndims--;
955 +        multcolor(ar.rcol, ar.rcoef);   /* apply coefficient */
956          addcolor(dp->v, ar.rcol);
957 +                                        /* use rt to improve gradient calc */
958          if (ar.rt > FTINY && ar.rt < FHUGE)
959                  dp->r += 1.0/ar.rt;
960                                          /* (re)initialize error */
# Line 97 | Line 968 | RAY  *r;
968   }
969  
970  
971 + static int
972 + ambcmp(                                 /* decreasing order */
973 +        const void *p1,
974 +        const void *p2
975 + )
976 + {
977 +        const AMBSAMP   *d1 = (const AMBSAMP *)p1;
978 +        const AMBSAMP   *d2 = (const AMBSAMP *)p2;
979 +
980 +        if (d1->k < d2->k)
981 +                return(1);
982 +        if (d1->k > d2->k)
983 +                return(-1);
984 +        return(0);
985 + }
986 +
987 +
988 + static int
989 + ambnorm(                                /* standard order */
990 +        const void *p1,
991 +        const void *p2
992 + )
993 + {
994 +        const AMBSAMP   *d1 = (const AMBSAMP *)p1;
995 +        const AMBSAMP   *d2 = (const AMBSAMP *)p2;
996 +        int     c;
997 +
998 +        if ( (c = d1->t - d2->t) )
999 +                return(c);
1000 +        return(d1->p - d2->p);
1001 + }
1002 +
1003 +
1004   double
1005 < doambient(acol, r, wt, pg, dg)          /* compute ambient component */
1006 < COLOR  acol;
1007 < RAY  *r;
1008 < double  wt;
1009 < FVECT  pg, dg;
1005 > doambient(                              /* compute ambient component */
1006 >        COLOR  rcol,
1007 >        RAY  *r,
1008 >        double  wt,
1009 >        FVECT  pg,
1010 >        FVECT  dg
1011 > )
1012   {
1013 <        double  b, d;
1013 >        double  b, d=0;
1014          AMBHEMI  hemi;
1015          AMBSAMP  *div;
1016          AMBSAMP  dnew;
1017 <        register AMBSAMP  *dp;
1017 >        double  acol[3];
1018 >        AMBSAMP  *dp;
1019          double  arad;
1020 <        int  ndivs, ns;
1021 <        register int  i, j;
115 <                                        /* initialize color */
116 <        setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
1020 >        int  divcnt;
1021 >        int  i, j;
1022                                          /* initialize hemisphere */
1023 <        inithemi(&hemi, r, wt);
1024 <        ndivs = hemi.nt * hemi.np;
1025 <        if (ndivs == 0)
1023 >        inithemi(&hemi, rcol, r, wt);
1024 >        divcnt = hemi.nt * hemi.np;
1025 >                                        /* initialize */
1026 >        if (pg != NULL)
1027 >                pg[0] = pg[1] = pg[2] = 0.0;
1028 >        if (dg != NULL)
1029 >                dg[0] = dg[1] = dg[2] = 0.0;
1030 >        setcolor(rcol, 0.0, 0.0, 0.0);
1031 >        if (divcnt == 0)
1032                  return(0.0);
1033 <                                        /* set number of super-samples */
1034 <        ns = ambssamp * wt + 0.5;
1035 <        if (ns > 0 || pg != NULL || dg != NULL) {
125 <                div = (AMBSAMP *)malloc(ndivs*sizeof(AMBSAMP));
1033 >                                        /* allocate super-samples */
1034 >        if (hemi.ns > 0 || pg != NULL || dg != NULL) {
1035 >                div = (AMBSAMP *)malloc(divcnt*sizeof(AMBSAMP));
1036                  if (div == NULL)
1037                          error(SYSTEM, "out of memory in doambient");
1038          } else
1039                  div = NULL;
1040                                          /* sample the divisions */
1041          arad = 0.0;
1042 +        acol[0] = acol[1] = acol[2] = 0.0;
1043          if ((dp = div) == NULL)
1044                  dp = &dnew;
1045 +        divcnt = 0;
1046          for (i = 0; i < hemi.nt; i++)
1047                  for (j = 0; j < hemi.np; j++) {
1048                          dp->t = i; dp->p = j;
1049                          setcolor(dp->v, 0.0, 0.0, 0.0);
1050                          dp->r = 0.0;
1051                          dp->n = 0;
1052 <                        if (divsample(dp, &hemi, r) < 0)
1053 <                                goto oopsy;
1052 >                        if (divsample(dp, &hemi, r) < 0) {
1053 >                                if (div != NULL)
1054 >                                        dp++;
1055 >                                continue;
1056 >                        }
1057 >                        arad += dp->r;
1058 >                        divcnt++;
1059                          if (div != NULL)
1060                                  dp++;
1061 <                        else {
1061 >                        else
1062                                  addcolor(acol, dp->v);
146 –                                arad += dp->r;
147 –                        }
1063                  }
1064 <        if (ns > 0) {                   /* perform super-sampling */
1064 >        if (!divcnt) {
1065 >                if (div != NULL)
1066 >                        free((void *)div);
1067 >                return(0.0);            /* no samples taken */
1068 >        }
1069 >        if (divcnt < hemi.nt*hemi.np) {
1070 >                pg = dg = NULL;         /* incomplete sampling */
1071 >                hemi.ns = 0;
1072 >        } else if (arad > FTINY && divcnt/arad < minarad) {
1073 >                hemi.ns = 0;            /* close enough */
1074 >        } else if (hemi.ns > 0) {       /* else perform super-sampling? */
1075                  comperrs(div, &hemi);                   /* compute errors */
1076 <                qsort(div, ndivs, sizeof(AMBSAMP), ambcmp);     /* sort divs */
1076 >                qsort(div, divcnt, sizeof(AMBSAMP), ambcmp);    /* sort divs */
1077                                                  /* super-sample */
1078 <                for (i = ns; i > 0; i--) {
1079 <                        copystruct(&dnew, div);
1080 <                        if (divsample(&dnew, &hemi, r) < 0)
1081 <                                goto oopsy;
1082 <                                                        /* reinsert */
1083 <                        dp = div;
1084 <                        j = ndivs < i ? ndivs : i;
1078 >                for (i = hemi.ns; i > 0; i--) {
1079 >                        dnew = *div;
1080 >                        if (divsample(&dnew, &hemi, r) < 0) {
1081 >                                dp++;
1082 >                                continue;
1083 >                        }
1084 >                        dp = div;               /* reinsert */
1085 >                        j = divcnt < i ? divcnt : i;
1086                          while (--j > 0 && dnew.k < dp[1].k) {
1087 <                                copystruct(dp, dp+1);
1087 >                                *dp = *(dp+1);
1088                                  dp++;
1089                          }
1090 <                        copystruct(dp, &dnew);
1090 >                        *dp = dnew;
1091                  }
1092                  if (pg != NULL || dg != NULL)   /* restore order */
1093 <                        qsort(div, ndivs, sizeof(AMBSAMP), ambnorm);
1093 >                        qsort(div, divcnt, sizeof(AMBSAMP), ambnorm);
1094          }
1095                                          /* compute returned values */
1096          if (div != NULL) {
1097 <                for (i = ndivs, dp = div; i-- > 0; dp++) {
1097 >                arad = 0.0;             /* note: divcnt may be < nt*np */
1098 >                for (i = hemi.nt*hemi.np, dp = div; i-- > 0; dp++) {
1099                          arad += dp->r;
1100                          if (dp->n > 1) {
1101                                  b = 1.0/dp->n;
# Line 180 | Line 1107 | FVECT  pg, dg;
1107                  }
1108                  b = bright(acol);
1109                  if (b > FTINY) {
1110 <                        b = ndivs/b;
1110 >                        b = 1.0/b;      /* compute & normalize gradient(s) */
1111                          if (pg != NULL) {
1112                                  posgradient(pg, div, &hemi);
1113                                  for (i = 0; i < 3; i++)
# Line 191 | Line 1118 | FVECT  pg, dg;
1118                                  for (i = 0; i < 3; i++)
1119                                          dg[i] *= b;
1120                          }
194 –                } else {
195 –                        if (pg != NULL)
196 –                                for (i = 0; i < 3; i++)
197 –                                        pg[i] = 0.0;
198 –                        if (dg != NULL)
199 –                                for (i = 0; i < 3; i++)
200 –                                        dg[i] = 0.0;
1121                  }
1122 <                free((char *)div);
1122 >                free((void *)div);
1123          }
1124 <        b = 1.0/ndivs;
205 <        scalecolor(acol, b);
1124 >        copycolor(rcol, acol);
1125          if (arad <= FTINY)
1126                  arad = maxarad;
1127          else
1128 <                arad = (ndivs+ns)/arad;
1128 >                arad = (divcnt+hemi.ns)/arad;
1129          if (pg != NULL) {               /* reduce radius if gradient large */
1130                  d = DOT(pg,pg);
1131                  if (d*arad*arad > 1.0)
# Line 223 | Line 1142 | FVECT  pg, dg;
1142          if ((arad /= sqrt(wt)) > maxarad)
1143                  arad = maxarad;
1144          return(arad);
226 – oopsy:
227 –        if (div != NULL)
228 –                free((char *)div);
229 –        return(0.0);
1145   }
1146  
1147  
1148 < inithemi(hp, r, wt)             /* initialize sampling hemisphere */
1149 < register AMBHEMI  *hp;
1150 < RAY  *r;
1151 < double  wt;
1148 > void
1149 > comperrs(                       /* compute initial error estimates */
1150 >        AMBSAMP  *da,   /* assumes standard ordering */
1151 >        AMBHEMI  *hp
1152 > )
1153   {
238 –        register int  i;
239 –                                        /* set number of divisions */
240 –        if (wt < (.25*PI)/ambdiv+FTINY) {
241 –                hp->nt = hp->np = 0;
242 –                return;                 /* zero samples */
243 –        }
244 –        hp->nt = sqrt(ambdiv * wt / PI) + 0.5;
245 –        hp->np = PI * hp->nt + 0.5;
246 –                                        /* make axes */
247 –        VCOPY(hp->uz, r->ron);
248 –        hp->uy[0] = hp->uy[1] = hp->uy[2] = 0.0;
249 –        for (i = 0; i < 3; i++)
250 –                if (hp->uz[i] < 0.6 && hp->uz[i] > -0.6)
251 –                        break;
252 –        if (i >= 3)
253 –                error(CONSISTENCY, "bad ray direction in inithemi");
254 –        hp->uy[i] = 1.0;
255 –        fcross(hp->ux, hp->uy, hp->uz);
256 –        normalize(hp->ux);
257 –        fcross(hp->uy, hp->uz, hp->ux);
258 – }
259 –
260 –
261 – comperrs(da, hp)                /* compute initial error estimates */
262 – AMBSAMP  *da;           /* assumes standard ordering */
263 – register AMBHEMI  *hp;
264 – {
1154          double  b, b2;
1155          int  i, j;
1156 <        register AMBSAMP  *dp;
1156 >        AMBSAMP  *dp;
1157                                  /* sum differences from neighbors */
1158          dp = da;
1159          for (i = 0; i < hp->nt; i++)
# Line 308 | Line 1197 | register AMBHEMI  *hp;
1197   }
1198  
1199  
1200 < posgradient(gv, da, hp)                         /* compute position gradient */
1201 < FVECT  gv;
1202 < AMBSAMP  *da;                   /* assumes standard ordering */
1203 < register AMBHEMI  *hp;
1200 > void
1201 > posgradient(                                    /* compute position gradient */
1202 >        FVECT  gv,
1203 >        AMBSAMP  *da,                   /* assumes standard ordering */
1204 >        AMBHEMI  *hp
1205 > )
1206   {
1207 <        register int  i, j;
1207 >        int  i, j;
1208          double  nextsine, lastsine, b, d;
1209          double  mag0, mag1;
1210          double  phi, cosp, sinp, xd, yd;
1211 <        register AMBSAMP  *dp;
1211 >        AMBSAMP  *dp;
1212  
1213          xd = yd = 0.0;
1214          for (j = 0; j < hp->np; j++) {
# Line 355 | Line 1246 | register AMBHEMI  *hp;
1246                  }
1247                  mag0 *= 2.0*PI / hp->np;
1248                  phi = 2.0*PI * (double)j/hp->np;
1249 <                cosp = cos(phi); sinp = sin(phi);
1249 >                cosp = tcos(phi); sinp = tsin(phi);
1250                  xd += mag0*cosp - mag1*sinp;
1251                  yd += mag0*sinp + mag1*cosp;
1252          }
1253          for (i = 0; i < 3; i++)
1254 <                gv[i] = (xd*hp->ux[i] + yd*hp->uy[i])/PI;
1254 >                gv[i] = (xd*hp->ux[i] + yd*hp->uy[i])*(hp->nt*hp->np)/PI;
1255   }
1256  
1257  
1258 < dirgradient(gv, da, hp)                         /* compute direction gradient */
1259 < FVECT  gv;
1260 < AMBSAMP  *da;                   /* assumes standard ordering */
1261 < register AMBHEMI  *hp;
1258 > void
1259 > dirgradient(                                    /* compute direction gradient */
1260 >        FVECT  gv,
1261 >        AMBSAMP  *da,                   /* assumes standard ordering */
1262 >        AMBHEMI  *hp
1263 > )
1264   {
1265 <        register int  i, j;
1265 >        int  i, j;
1266          double  mag;
1267          double  phi, xd, yd;
1268 <        register AMBSAMP  *dp;
1268 >        AMBSAMP  *dp;
1269  
1270          xd = yd = 0.0;
1271          for (j = 0; j < hp->np; j++) {
# Line 389 | Line 1282 | register AMBHEMI  *hp;
1282                          dp += hp->np;
1283                  }
1284                  phi = 2.0*PI * (j+.5)/hp->np + PI/2.0;
1285 <                xd += mag * cos(phi);
1286 <                yd += mag * sin(phi);
1285 >                xd += mag * tcos(phi);
1286 >                yd += mag * tsin(phi);
1287          }
1288          for (i = 0; i < 3; i++)
1289 <                gv[i] = (xd*hp->ux[i] + yd*hp->uy[i])/(hp->nt*hp->np);
1289 >                gv[i] = xd*hp->ux[i] + yd*hp->uy[i];
1290   }
1291 +
1292 + #endif  /* ! NEWAMB */

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