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 2.41 by greg, Wed Apr 30 23:38:58 2014 UTC vs.
Revision 2.100 by greg, Mon Apr 28 19:30:01 2025 UTC

# Line 8 | Line 8 | static const char      RCSid[] = "$Id$";
8   *      for Irradiance Caching" by Schwarzhaupt, Wann Jensen, & Jarosz
9   *      from ACM SIGGRAPH Asia 2012 conference proceedings.
10   *
11 + *  Added book-keeping optimization to avoid calculations that would
12 + *      cancel due to traversal both directions on edges that are adjacent
13 + *      to same-valued triangles.  This cuts about half of Hessian math.
14 + *
15   *  Declarations of external symbols in ambient.h
16   */
17  
# Line 17 | Line 21 | static const char      RCSid[] = "$Id$";
21   #include  "ambient.h"
22   #include  "random.h"
23  
24 < #ifdef NEWAMB
24 > #ifndef MINADIV
25 > #define MINADIV         7       /* minimum # divisions in each dimension */
26 > #endif
27 > #ifndef MINSDIST
28 > #define MINSDIST        0.25    /* def. min. spacing = 1/4th division */
29 > #endif
30  
31 < extern void             SDsquare2disk(double ds[2], double seedx, double seedy);
31 > typedef struct {
32 >        FVECT   p;              /* intersection point */
33 >        float   d;              /* reciprocal distance */
34 >        SCOLOR  v;              /* hemisphere sample value */
35 > } AMBSAMP;              /* sample value */
36  
37   typedef struct {
38          RAY     *rp;            /* originating ray sample */
26 –        FVECT   ux, uy;         /* tangent axis unit vectors */
39          int     ns;             /* number of samples per axis */
40 <        COLOR   acoef;          /* division contribution coefficient */
41 <        struct s_ambsamp {
42 <                COLOR   v;              /* hemisphere sample value */
43 <                FVECT   p;              /* intersection point */
44 <        } sa[1];                /* sample array (extends struct) */
40 >        int     sampOK;         /* acquired full sample set? */
41 >        int     atyp;           /* RAMBIENT or TAMBIENT */
42 >        SCOLOR  acoef;          /* division contribution coefficient */
43 >        SCOLOR  acol;           /* accumulated color */
44 >        FVECT   onrm;           /* oriented unperturbed surface normal */
45 >        FVECT   ux, uy;         /* tangent axis unit vectors */
46 >        AMBSAMP sa[1];          /* sample array (extends struct) */
47   }  AMBHEMI;             /* ambient sample hemisphere */
48  
49 < typedef struct s_ambsamp        AMBSAMP;
49 > #define AI(h,i,j)       ((i)*(h)->ns + (j))
50 > #define ambsam(h,i,j)   (h)->sa[AI(h,i,j)]
51  
37 – #define ambsamp(h,i,j)  (h)->sa[(i)*(h)->ns + (j)]
38 –
52   typedef struct {
53          FVECT   r_i, r_i1, e_i, rcp, rI2_eJ2;
54          double  I1, I2;
55   } FFTRI;                /* vectors and coefficients for Hessian calculation */
56  
57  
58 < static AMBHEMI *
59 < inithemi(                       /* initialize sampling hemisphere */
60 <        COLOR   ac,
61 <        RAY     *r,
62 <        double  wt
58 > static int
59 > ambcollision(                           /* proposed direciton collides? */
60 >        AMBHEMI *hp,
61 >        int     i,
62 >        int     j,
63 >        FVECT   dv
64   )
65   {
66 <        AMBHEMI *hp;
67 <        double  d;
68 <        int     n, i;
69 <                                        /* set number of divisions */
70 <        if (ambacc <= FTINY &&
71 <                        wt > (d = 0.8*intens(ac)*r->rweight/(ambdiv*minweight)))
72 <                wt = d;                 /* avoid ray termination */
73 <        n = sqrt(ambdiv * wt) + 0.5;
74 <        i = 1 + 5*(ambacc > FTINY);     /* minimum number of samples */
75 <        if (n < i)
76 <                n = i;
77 <                                        /* allocate sampling array */
78 <        hp = (AMBHEMI *)malloc(sizeof(AMBHEMI) + sizeof(AMBSAMP)*(n*n - 1));
79 <        if (hp == NULL)
80 <                return(NULL);
81 <        hp->rp = r;
82 <        hp->ns = n;
83 <                                        /* assign coefficient */
84 <        copycolor(hp->acoef, ac);
85 <        d = 1.0/(n*n);
86 <        scalecolor(hp->acoef, d);
87 <                                        /* make tangent plane axes */
88 <        hp->uy[0] = 0.5 - frandom();
89 <        hp->uy[1] = 0.5 - frandom();
90 <        hp->uy[2] = 0.5 - frandom();
91 <        for (i = 3; i--; )
78 <                if ((-0.6 < r->ron[i]) & (r->ron[i] < 0.6))
79 <                        break;
80 <        if (i < 0)
81 <                error(CONSISTENCY, "bad ray direction in inithemi");
82 <        hp->uy[i] = 1.0;
83 <        VCROSS(hp->ux, hp->uy, r->ron);
84 <        normalize(hp->ux);
85 <        VCROSS(hp->uy, r->ron, hp->ux);
86 <                                        /* we're ready to sample */
87 <        return(hp);
66 >        double  cos_thresh;
67 >        int     ii, jj;
68 >
69 >        cos_thresh = (PI*MINSDIST)/(double)hp->ns;
70 >        cos_thresh = 1. - .5*cos_thresh*cos_thresh;
71 >                                        /* check existing neighbors */
72 >        for (ii = i-1; ii <= i+1; ii++) {
73 >                if (ii < 0) continue;
74 >                if (ii >= hp->ns) break;
75 >                for (jj = j-1; jj <= j+1; jj++) {
76 >                        AMBSAMP *ap;
77 >                        FVECT   avec;
78 >                        double  dprod;
79 >                        if (jj < 0) continue;
80 >                        if (jj >= hp->ns) break;
81 >                        if ((ii==i) & (jj==j)) continue;
82 >                        ap = &ambsam(hp,ii,jj);
83 >                        if (ap->d <= .5/FHUGE)
84 >                                continue;       /* no one home */
85 >                        VSUB(avec, ap->p, hp->rp->rop);
86 >                        dprod = DOT(avec, dv);
87 >                        if (dprod >= cos_thresh*VLEN(avec))
88 >                                return(1);      /* collision */
89 >                }
90 >        }
91 >        return(0);                      /* nothing to worry about */
92   }
93  
94  
95 < /* Prepare ambient division sample */
95 > #define XLOTSIZ         251             /* size of used car lot */
96 > #define CFIRST          0               /* first corner */
97 > #define COTHER          (CFIRST+4)      /* non-corner sample */
98 > #define CMAXTARGET      (int)(XLOTSIZ*MINSDIST/(1-MINSDIST))
99 > #define CXCOPY(d,s)     (excharr[d][0]=excharr[s][0], excharr[d][1]=excharr[s][1])
100 >
101   static int
102 < prepambsamp(RAY *arp, AMBHEMI *hp, int i, int j, int n)
102 > psample_class(double ss[2])             /* classify patch sample */
103   {
104 <        int     hlist[3], ii;
105 <        double  spt[2], zd;
106 <                                        /* ambient coefficient for weight */
107 <        if (ambacc > FTINY)
108 <                setcolor(arp->rcoef, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
109 <        else
110 <                copycolor(arp->rcoef, hp->acoef);
111 <        if (rayorigin(arp, AMBIENT, hp->rp, arp->rcoef) < 0)
112 <                return(0);
113 <        if (ambacc > FTINY) {
105 <                multcolor(arp->rcoef, hp->acoef);
106 <                scalecolor(arp->rcoef, 1./AVGREFL);
104 >        if (ss[0] < MINSDIST) {
105 >                if (ss[1] < MINSDIST)
106 >                        return(CFIRST);
107 >                if (ss[1] > 1.-MINSDIST)
108 >                        return(CFIRST+2);
109 >        } else if (ss[0] > 1.-MINSDIST) {
110 >                if (ss[1] < MINSDIST)
111 >                        return(CFIRST+1);
112 >                if (ss[1] > 1.-MINSDIST)
113 >                        return(CFIRST+3);
114          }
115 <        hlist[0] = hp->rp->rno;
116 <        hlist[1] = i;
117 <        hlist[2] = j;
118 <        multisamp(spt, 2, urand(ilhash(hlist,3)+n));
119 <        if (!n) {                       /* avoid border samples for n==0 */
120 <                if ((spt[0] < 0.1) | (spt[0] > 0.9))
121 <                        spt[0] = 0.1 + 0.8*frandom();
122 <                if ((spt[1] < 0.1) | (spt[1] > 0.9))
123 <                        spt[1] = 0.1 + 0.8*frandom();
115 >        return(COTHER);                 /* not in a corner */
116 > }
117 >
118 > static void
119 > trade_patchsamp(double ss[2])           /* trade in problem patch position */
120 > {
121 >        static float    excharr[XLOTSIZ][2];
122 >        static short    gterm[COTHER+1];
123 >        double          srep[2];
124 >        int             sclass, rclass;
125 >        int             x;
126 >                                        /* reset on corner overload */
127 >        if (gterm[COTHER-1] >= (CMAXTARGET+XLOTSIZ)/2)
128 >                memset(gterm, 0, sizeof(gterm));
129 >                                        /* (re-)initialize? */
130 >        while (gterm[COTHER] < XLOTSIZ) {
131 >                excharr[gterm[COTHER]][0] = frandom();
132 >                excharr[gterm[COTHER]][1] = frandom();
133 >                ++gterm[COTHER];
134 >        }                               /* get trade-in candidate... */
135 >        sclass = psample_class(ss);     /* submitted corner or not? */
136 >        switch (sclass) {
137 >        case COTHER:                    /* trade mid-edge with corner/any */
138 >                x = irandom( gterm[COTHER-1] > CMAXTARGET
139 >                                ? gterm[COTHER-1] : XLOTSIZ );
140 >                break;
141 >        case CFIRST:                    /* kick out of first corner */
142 >                x = gterm[CFIRST] + irandom(XLOTSIZ - gterm[CFIRST]);
143 >                break;
144 >        default:                        /* kick out of 2nd-4th corner */
145 >                x = irandom(XLOTSIZ - (gterm[sclass] - gterm[sclass-1]));
146 >                x += (x >= gterm[sclass-1])*(gterm[sclass] - gterm[sclass-1]);
147 >                break;
148          }
149 <        SDsquare2disk(spt, (i+spt[0])/hp->ns, (j+spt[1])/hp->ns);
150 <        zd = sqrt(1. - spt[0]*spt[0] - spt[1]*spt[1]);
151 <        for (ii = 3; ii--; )
152 <                arp->rdir[ii] = spt[0]*hp->ux[ii] +
153 <                                spt[1]*hp->uy[ii] +
154 <                                zd*hp->rp->ron[ii];
155 <        checknorm(arp->rdir);
156 <        return(1);
149 >        srep[0] = excharr[x][0];        /* save selected replacement (result) */
150 >        srep[1] = excharr[x][1];
151 >                                        /* identify replacement class */
152 >        for (rclass = CFIRST; rclass < COTHER; rclass++)
153 >                if (x < gterm[rclass])
154 >                        break;          /* repark to keep classes grouped */
155 >        while (rclass > sclass) {       /* replacement group after submitted? */
156 >                CXCOPY(x, gterm[rclass-1]);
157 >                x = gterm[--rclass]++;
158 >        }
159 >        while (rclass < sclass) {       /* replacement group before submitted? */
160 >                --gterm[rclass];
161 >                CXCOPY(x, gterm[rclass]);
162 >                x = gterm[rclass++];
163 >        }
164 >        excharr[x][0] = ss[0];          /* complete the trade-in */
165 >        excharr[x][1] = ss[1];
166 >        ss[0] = srep[0];
167 >        ss[1] = srep[1];
168   }
169  
170 + #undef CXCOPY
171 + #undef XLOTSIZ
172 + #undef COTHER
173 + #undef CFIRST
174  
175 < static AMBSAMP *
176 < ambsample(                              /* sample an ambient direction */
175 >
176 > static int
177 > ambsample(                              /* initial ambient division sample */
178          AMBHEMI *hp,
179          int     i,
180 <        int     j
180 >        int     j,
181 >        int     n
182   )
183   {
184 <        AMBSAMP *ap = &ambsamp(hp,i,j);
184 >        AMBSAMP *ap = &ambsam(hp,i,j);
185          RAY     ar;
186 +        int     hlist[3], ii;
187 +        double  ss[2];
188 +        RREAL   spt[2];
189 +        double  zd;
190                                          /* generate hemispherical sample */
191 <        if (!prepambsamp(&ar, hp, i, j, 0))
192 <                goto badsample;
193 <        dimlist[ndims++] = i*hp->ns + j + 90171;
191 >                                        /* ambient coefficient for weight */
192 >        if (ambacc > FTINY)
193 >                setscolor(ar.rcoef, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
194 >        else
195 >                copyscolor(ar.rcoef, hp->acoef);
196 >        if (rayorigin(&ar, hp->atyp, hp->rp, ar.rcoef) < 0)
197 >                return(0);
198 >        if (ambacc > FTINY) {
199 >                smultscolor(ar.rcoef, hp->acoef);
200 >                scalescolor(ar.rcoef, 1./AVGREFL);
201 >        }
202 >        hlist[0] = hp->rp->rno;
203 >        hlist[1] = AI(hp,i,j);
204 >        hlist[2] = samplendx;
205 >        multisamp(ss, 2, urand(ilhash(hlist,3)+n));
206 > patch_redo:
207 >        square2disk(spt, (j+ss[1])/hp->ns, (i+ss[0])/hp->ns);
208 >        zd = sqrt(1. - spt[0]*spt[0] - spt[1]*spt[1]);
209 >        for (ii = 3; ii--; )
210 >                ar.rdir[ii] =   spt[0]*hp->ux[ii] +
211 >                                spt[1]*hp->uy[ii] +
212 >                                zd*hp->onrm[ii];
213 >        checknorm(ar.rdir);
214 >                                        /* avoid coincident samples */
215 >        if (!n & (hp->ns >= 4) && ambcollision(hp, i, j, ar.rdir)) {
216 >                trade_patchsamp(ss);
217 >                goto patch_redo;
218 >        }
219 >        dimlist[ndims++] = AI(hp,i,j) + 90171;
220          rayvalue(&ar);                  /* evaluate ray */
221          ndims--;
222 <                                        /* limit vertex distance */
223 <        if (ar.rt > 10.0*thescene.cusize)
224 <                ar.rt = 10.0*thescene.cusize;
225 <        else if (ar.rt <= FTINY)        /* should never happen! */
226 <                goto badsample;
227 <        VSUM(ap->p, ar.rorg, ar.rdir, ar.rt);
228 <        multcolor(ar.rcol, ar.rcoef);   /* apply coefficient */
229 <        copycolor(ap->v, ar.rcol);
230 <        return(ap);
231 < badsample:
232 <        setcolor(ap->v, 0., 0., 0.);
233 <        VCOPY(ap->p, hp->rp->rop);
234 <        return(NULL);
222 >        zd = raydistance(&ar);
223 >        if (zd <= FTINY)
224 >                return(0);              /* should never happen */
225 >        smultscolor(ar.rcol, ar.rcoef); /* apply coefficient */
226 >        if (zd*ap->d < 1.0)             /* new/closer distance? */
227 >                ap->d = 1.0/zd;
228 >        if (!n) {                       /* record first vertex & value */
229 >                if (zd > 10.0*thescene.cusize + 1000.)
230 >                        zd = 10.0*thescene.cusize + 1000.;
231 >                VSUM(ap->p, ar.rorg, ar.rdir, zd);
232 >                copyscolor(ap->v, ar.rcol);
233 >        } else {                        /* else update recorded value */
234 >                sopscolor(hp->acol, -=, ap->v);
235 >                zd = 1.0/(double)(n+1);
236 >                scalescolor(ar.rcol, zd);
237 >                zd *= (double)n;
238 >                scalescolor(ap->v, zd);
239 >                saddscolor(ap->v, ar.rcol);
240 >        }
241 >        saddscolor(hp->acol, ap->v);    /* add to our sum */
242 >        return(1);
243   }
244  
245  
246 < /* Estimate errors based on ambient division differences */
246 > /* Estimate variance based on ambient division differences */
247   static float *
248   getambdiffs(AMBHEMI *hp)
249   {
250 <        float   *earr = calloc(hp->ns*hp->ns, sizeof(float));
250 >        const double    normf = 1./(pbright(hp->acoef) + FTINY);
251 >        float   *earr = (float *)calloc(2*hp->ns*hp->ns, sizeof(float));
252          float   *ep;
253 <        double  b, d2;
253 >        AMBSAMP *ap;
254 >        double  b, b1, d2;
255          int     i, j;
256  
257          if (earr == NULL)               /* out of memory? */
258                  return(NULL);
259 <                                        /* compute squared neighbor diffs */
260 <        for (ep = earr, i = 0; i < hp->ns; i++)
261 <            for (j = 0; j < hp->ns; j++, ep++) {
262 <                b = bright(ambsamp(hp,i,j).v);
259 >                                        /* sum squared neighbor diffs */
260 >        ap = hp->sa;
261 >        ep = earr + hp->ns*hp->ns;      /* original estimates to scratch */
262 >        for (i = 0; i < hp->ns; i++)
263 >            for (j = 0; j < hp->ns; j++, ap++, ep++) {
264 >                b = pbright(ap[0].v);
265                  if (i) {                /* from above */
266 <                        d2 = b - bright(ambsamp(hp,i-1,j).v);
267 <                        d2 *= d2;
266 >                        b1 = pbright(ap[-hp->ns].v);
267 >                        d2 = b - b1;
268 >                        d2 *= d2*normf/(b + b1 + FTINY);
269                          ep[0] += d2;
270                          ep[-hp->ns] += d2;
271                  }
272 <                if (j) {                /* from behind */
273 <                        d2 = b - bright(ambsamp(hp,i,j-1).v);
274 <                        d2 *= d2;
275 <                        ep[0] += d2;
276 <                        ep[-1] += d2;
277 <                }
272 >                if (!j) continue;
273 >                                        /* from behind */
274 >                b1 = pbright(ap[-1].v);
275 >                d2 = b - b1;
276 >                d2 *= d2*normf/(b + b1 + FTINY);
277 >                ep[0] += d2;
278 >                ep[-1] += d2;
279 >                if (!i) continue;
280 >                                        /* diagonal */
281 >                b1 = pbright(ap[-hp->ns-1].v);
282 >                d2 = b - b1;
283 >                d2 *= d2*normf/(b + b1 + FTINY);
284 >                ep[0] += d2;
285 >                ep[-hp->ns-1] += d2;
286              }
287                                          /* correct for number of neighbors */
288 <        earr[0] *= 2.f;
289 <        earr[hp->ns-1] *= 2.f;
290 <        earr[(hp->ns-1)*hp->ns] *= 2.f;
291 <        earr[(hp->ns-1)*hp->ns + hp->ns-1] *= 2.f;
288 >        ep = earr + hp->ns*hp->ns;
289 >        ep[0] *= 6./3.;
290 >        ep[hp->ns-1] *= 6./3.;
291 >        ep[(hp->ns-1)*hp->ns] *= 6./3.;
292 >        ep[(hp->ns-1)*hp->ns + hp->ns-1] *= 6./3.;
293          for (i = 1; i < hp->ns-1; i++) {
294 <                earr[i*hp->ns] *= 4./3.;
295 <                earr[i*hp->ns + hp->ns-1] *= 4./3.;
294 >                ep[i*hp->ns] *= 6./5.;
295 >                ep[i*hp->ns + hp->ns-1] *= 6./5.;
296          }
297          for (j = 1; j < hp->ns-1; j++) {
298 <                earr[j] *= 4./3.;
299 <                earr[(hp->ns-1)*hp->ns + j] *= 4./3.;
298 >                ep[j] *= 6./5.;
299 >                ep[(hp->ns-1)*hp->ns + j] *= 6./5.;
300          }
301 +                                        /* blur final map to reduce bias */
302 +        for (i = 0; i < hp->ns-1; i++) {
303 +            float  *ep2;
304 +            ep = earr + i*hp->ns;
305 +            ep2 = ep + hp->ns*hp->ns;
306 +            for (j = 0; j < hp->ns-1; j++, ep++, ep2++) {
307 +                ep[0] += .5*ep2[0] + .125*(ep2[1] + ep2[hp->ns]);
308 +                ep[1] += .125*ep2[0];
309 +                ep[hp->ns] += .125*ep2[0];
310 +            }
311 +        }
312          return(earr);
313   }
314  
315  
316 < /* Perform super-sampling on hemisphere */
316 > /* Perform super-sampling on hemisphere (introduces bias) */
317   static void
318 < ambsupersamp(double acol[3], AMBHEMI *hp, int cnt)
318 > ambsupersamp(AMBHEMI *hp, int cnt)
319   {
320          float   *earr = getambdiffs(hp);
321 <        double  e2sum = 0;
211 <        AMBSAMP *ap;
212 <        RAY     ar;
213 <        COLOR   asum;
321 >        double  e2rem = 0;
322          float   *ep;
323 <        int     i, j, n;
323 >        int     i, j, n, nss;
324  
325          if (earr == NULL)               /* just skip calc. if no memory */
326                  return;
327 <                                        /* add up estimated variances */
328 <        for (ep = earr + hp->ns*hp->ns; ep-- > earr; )
329 <                e2sum += *ep;
327 >                                        /* accumulate estimated variances */
328 >        for (ep = earr + hp->ns*hp->ns; ep > earr; )
329 >                e2rem += *--ep;
330          ep = earr;                      /* perform super-sampling */
331 <        for (ap = hp->sa, i = 0; i < hp->ns; i++)
332 <            for (j = 0; j < hp->ns; j++, ap++) {
333 <                int     nss = *ep/e2sum*cnt + frandom();
334 <                setcolor(asum, 0., 0., 0.);
335 <                for (n = 1; n <= nss; n++) {
336 <                        if (!prepambsamp(&ar, hp, i, j, n)) {
337 <                                nss = n-1;
338 <                                break;
231 <                        }
232 <                        dimlist[ndims++] = i*hp->ns + j + 90171;
233 <                        rayvalue(&ar);  /* evaluate super-sample */
234 <                        ndims--;
235 <                        multcolor(ar.rcol, ar.rcoef);
236 <                        addcolor(asum, ar.rcol);
237 <                }
238 <                if (nss) {              /* update returned ambient value */
239 <                        const double    ssf = 1./(nss + 1);
240 <                        for (n = 3; n--; )
241 <                                acol[n] += ssf*colval(asum,n) +
242 <                                                (ssf - 1.)*colval(ap->v,n);
243 <                }
244 <                e2sum -= *ep++;         /* update remainders */
245 <                cnt -= nss;
331 >        for (i = 0; i < hp->ns; i++)
332 >            for (j = 0; j < hp->ns; j++) {
333 >                if (e2rem <= FTINY)
334 >                        goto done;      /* nothing left to do */
335 >                nss = *ep/e2rem*cnt + frandom();
336 >                for (n = 1; n <= nss && ambsample(hp,i,j,n); n++)
337 >                        if (!--cnt) goto done;
338 >                e2rem -= *ep++;         /* update remainder */
339          }
340 + done:
341          free(earr);
342   }
343  
344  
345 + static AMBHEMI *
346 + samp_hemi(                              /* sample indirect hemisphere */
347 +        SCOLOR  rcol,
348 +        RAY     *r,
349 +        double  wt
350 + )
351 + {
352 +        int     backside = (wt < 0);
353 +        AMBHEMI *hp;
354 +        double  d;
355 +        int     n, i, j;
356 +                                        /* insignificance check */
357 +        d = sintens(rcol);
358 +        if (d <= FTINY)
359 +                return(NULL);
360 +                                        /* set number of divisions */
361 +        if (backside) wt = -wt;
362 +        if (ambacc <= FTINY &&
363 +                        wt > (d *= 0.8*r->rweight/(ambdiv*minweight + 1e-20)))
364 +                wt = d;                 /* avoid ray termination */
365 +        n = sqrt(ambdiv * wt) + 0.5;
366 +        i = 1 + (MINADIV-1)*(ambacc > FTINY);
367 +        if (n < i)                      /* use minimum number of samples? */
368 +                n = i;
369 +                                        /* allocate sampling array */
370 +        hp = (AMBHEMI *)malloc(sizeof(AMBHEMI) + sizeof(AMBSAMP)*(n*n - 1));
371 +        if (hp == NULL)
372 +                error(SYSTEM, "out of memory in samp_hemi");
373 +
374 +        if (backside) {
375 +                hp->atyp = TAMBIENT;
376 +                hp->onrm[0] = -r->ron[0];
377 +                hp->onrm[1] = -r->ron[1];
378 +                hp->onrm[2] = -r->ron[2];
379 +        } else {
380 +                hp->atyp = RAMBIENT;
381 +                VCOPY(hp->onrm, r->ron);
382 +        }
383 +        hp->rp = r;
384 +        hp->ns = n;
385 +        scolorblack(hp->acol);
386 +        memset(hp->sa, 0, sizeof(AMBSAMP)*n*n);
387 +        hp->sampOK = 0;
388 +                                        /* assign coefficient */
389 +        copyscolor(hp->acoef, rcol);
390 +        d = 1.0/(n*n);
391 +        scalescolor(hp->acoef, d);
392 +                                        /* make tangent plane axes */
393 +        if (!getperpendicular(hp->ux, hp->onrm, 1))
394 +                error(CONSISTENCY, "bad ray direction in samp_hemi");
395 +        VCROSS(hp->uy, hp->onrm, hp->ux);
396 +                                        /* sample divisions */
397 +        for (i = hp->ns; i--; )
398 +            for (j = hp->ns; j--; )
399 +                hp->sampOK += ambsample(hp, i, j, 0);
400 +        copyscolor(rcol, hp->acol);
401 +        if (!hp->sampOK) {              /* utter failure? */
402 +                free(hp);
403 +                return(NULL);
404 +        }
405 +        if (hp->sampOK < hp->ns*hp->ns) {
406 +                hp->sampOK *= -1;       /* soft failure */
407 +                return(hp);
408 +        }
409 +        if (hp->sampOK <= MINADIV*MINADIV)
410 +                return(hp);             /* don't bother super-sampling */
411 +        n = ambssamp*wt + 0.5;
412 +        if (n >= 4*hp->ns) {            /* perform super-sampling? */
413 +                ambsupersamp(hp, n);
414 +                copyscolor(rcol, hp->acol);
415 +        }
416 +        return(hp);                     /* all is well */
417 + }
418 +
419 +
420 + /* Return brightness of farthest ambient sample */
421 + static double
422 + back_ambval(AMBHEMI *hp, const int n1, const int n2, const int n3)
423 + {
424 +        if (hp->sa[n1].d <= hp->sa[n2].d) {
425 +                if (hp->sa[n1].d <= hp->sa[n3].d)
426 +                        return(hp->sa[n1].v[0]);
427 +                return(hp->sa[n3].v[0]);
428 +        }
429 +        if (hp->sa[n2].d <= hp->sa[n3].d)
430 +                return(hp->sa[n2].v[0]);
431 +        return(hp->sa[n3].v[0]);
432 + }
433 +
434 +
435   /* Compute vectors and coefficients for Hessian/gradient calcs */
436   static void
437 < comp_fftri(FFTRI *ftp, FVECT ap0, FVECT ap1, FVECT rop)
437 > comp_fftri(FFTRI *ftp, AMBHEMI *hp, const int n0, const int n1)
438   {
439          double  rdot_cp, dot_e, dot_er, rdot_r, rdot_r1, J2;
440 <        int     i;
440 >        int     ii;
441  
442 <        VSUB(ftp->r_i, ap0, rop);
443 <        VSUB(ftp->r_i1, ap1, rop);
444 <        VSUB(ftp->e_i, ap1, ap0);
442 >        VSUB(ftp->r_i, hp->sa[n0].p, hp->rp->rop);
443 >        VSUB(ftp->r_i1, hp->sa[n1].p, hp->rp->rop);
444 >        VSUB(ftp->e_i, hp->sa[n1].p, hp->sa[n0].p);
445          VCROSS(ftp->rcp, ftp->r_i, ftp->r_i1);
446          rdot_cp = 1.0/DOT(ftp->rcp,ftp->rcp);
447          dot_e = DOT(ftp->e_i,ftp->e_i);
# Line 269 | Line 453 | comp_fftri(FFTRI *ftp, FVECT ap0, FVECT ap1, FVECT rop
453          ftp->I2 = ( DOT(ftp->e_i, ftp->r_i1)*rdot_r1 - dot_er*rdot_r +
454                          dot_e*ftp->I1 )*0.5*rdot_cp;
455          J2 =  ( 0.5*(rdot_r - rdot_r1) - dot_er*ftp->I2 ) / dot_e;
456 <        for (i = 3; i--; )
457 <                ftp->rI2_eJ2[i] = ftp->I2*ftp->r_i[i] + J2*ftp->e_i[i];
456 >        for (ii = 3; ii--; )
457 >                ftp->rI2_eJ2[ii] = ftp->I2*ftp->r_i[ii] + J2*ftp->e_i[ii];
458   }
459  
460  
# Line 319 | Line 503 | comp_hessian(FVECT hess[3], FFTRI *ftp, FVECT nrm)
503                  hess[i][j] = m1[i][j] + d1*( I3*m2[i][j] + K3*m3[i][j] +
504                                                  2.0*J3*m4[i][j] );
505                  hess[i][j] += d2*(i==j);
506 <                hess[i][j] *= 1.0/PI;
506 >                hess[i][j] *= -1.0/PI;
507              }
508   }
509  
# Line 341 | Line 525 | rev_hessian(FVECT hess[3])
525   /* Add to radiometric Hessian from the given triangle */
526   static void
527   add2hessian(FVECT hess[3], FVECT ehess1[3],
528 <                FVECT ehess2[3], FVECT ehess3[3], COLORV v)
528 >                FVECT ehess2[3], FVECT ehess3[3], double v)
529   {
530          int     i, j;
531  
# Line 362 | Line 546 | comp_gradient(FVECT grad, FFTRI *ftp, FVECT nrm)
546          f1 = 2.0*DOT(nrm, ftp->rcp);
547          VCROSS(ncp, nrm, ftp->e_i);
548          for (i = 3; i--; )
549 <                grad[i] = (-0.5/PI)*( ftp->I1*ncp[i] + f1*ftp->rI2_eJ2[i] );
549 >                grad[i] = (0.5/PI)*( ftp->I1*ncp[i] + f1*ftp->rI2_eJ2[i] );
550   }
551  
552  
# Line 378 | Line 562 | rev_gradient(FVECT grad)
562  
563   /* Add to displacement gradient from the given triangle */
564   static void
565 < add2gradient(FVECT grad, FVECT egrad1, FVECT egrad2, FVECT egrad3, COLORV v)
565 > add2gradient(FVECT grad, FVECT egrad1, FVECT egrad2, FVECT egrad3, double v)
566   {
567          int     i;
568  
# Line 387 | Line 571 | add2gradient(FVECT grad, FVECT egrad1, FVECT egrad2, F
571   }
572  
573  
390 – /* Return brightness of furthest ambient sample */
391 – static COLORV
392 – back_ambval(AMBSAMP *ap1, AMBSAMP *ap2, AMBSAMP *ap3, FVECT orig)
393 – {
394 –        COLORV  vback;
395 –        FVECT   vec;
396 –        double  d2, d2best;
397 –
398 –        VSUB(vec, ap1->p, orig);
399 –        d2best = DOT(vec,vec);
400 –        vback = colval(ap1->v,CIEY);
401 –        VSUB(vec, ap2->p, orig);
402 –        d2 = DOT(vec,vec);
403 –        if (d2 > d2best) {
404 –                d2best = d2;
405 –                vback = colval(ap2->v,CIEY);
406 –        }
407 –        VSUB(vec, ap3->p, orig);
408 –        d2 = DOT(vec,vec);
409 –        if (d2 > d2best)
410 –                return(colval(ap3->v,CIEY));
411 –        return(vback);
412 – }
413 –
414 –
574   /* Compute anisotropic radii and eigenvector directions */
575 < static int
575 > static void
576   eigenvectors(FVECT uv[2], float ra[2], FVECT hessian[3])
577   {
578          double  hess2[2][2];
# Line 435 | Line 594 | eigenvectors(FVECT uv[2], float ra[2], FVECT hessian[3
594          if (i == 1)                     /* double-root (circle) */
595                  evalue[1] = evalue[0];
596          if (!i || ((evalue[0] = fabs(evalue[0])) <= FTINY*FTINY) |
597 <                        ((evalue[1] = fabs(evalue[1])) <= FTINY*FTINY) )
598 <                error(INTERNAL, "bad eigenvalue calculation");
599 <
597 >                        ((evalue[1] = fabs(evalue[1])) <= FTINY*FTINY) ) {
598 >                ra[0] = ra[1] = maxarad;
599 >                return;
600 >        }
601          if (evalue[0] > evalue[1]) {
602                  ra[0] = sqrt(sqrt(4.0/evalue[0]));
603                  ra[1] = sqrt(sqrt(4.0/evalue[1]));
# Line 495 | Line 655 | ambHessian(                            /* anisotropic radii & pos. gradient */
655          }
656                                          /* compute first row of edges */
657          for (j = 0; j < hp->ns-1; j++) {
658 <                comp_fftri(&fftr, ambsamp(hp,0,j).p,
499 <                                ambsamp(hp,0,j+1).p, hp->rp->rop);
658 >                comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,0,j), AI(hp,0,j+1));
659                  if (hessrow != NULL)
660 <                        comp_hessian(hessrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
660 >                        comp_hessian(hessrow[j], &fftr, hp->onrm);
661                  if (gradrow != NULL)
662 <                        comp_gradient(gradrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
662 >                        comp_gradient(gradrow[j], &fftr, hp->onrm);
663          }
664                                          /* sum each row of triangles */
665          for (i = 0; i < hp->ns-1; i++) {
666              FVECT       hesscol[3];     /* compute first vertical edge */
667              FVECT       gradcol;
668 <            comp_fftri(&fftr, ambsamp(hp,i,0).p,
510 <                        ambsamp(hp,i+1,0).p, hp->rp->rop);
668 >            comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,i,0), AI(hp,i+1,0));
669              if (hessrow != NULL)
670 <                comp_hessian(hesscol, &fftr, hp->rp->ron);
670 >                comp_hessian(hesscol, &fftr, hp->onrm);
671              if (gradrow != NULL)
672 <                comp_gradient(gradcol, &fftr, hp->rp->ron);
672 >                comp_gradient(gradcol, &fftr, hp->onrm);
673              for (j = 0; j < hp->ns-1; j++) {
674                  FVECT   hessdia[3];     /* compute triangle contributions */
675                  FVECT   graddia;
676 <                COLORV  backg;
677 <                backg = back_ambval(&ambsamp(hp,i,j), &ambsamp(hp,i,j+1),
678 <                                        &ambsamp(hp,i+1,j), hp->rp->rop);
676 >                double  backg;
677 >                backg = back_ambval(hp, AI(hp,i,j),
678 >                                        AI(hp,i,j+1), AI(hp,i+1,j));
679                                          /* diagonal (inner) edge */
680 <                comp_fftri(&fftr, ambsamp(hp,i,j+1).p,
523 <                                ambsamp(hp,i+1,j).p, hp->rp->rop);
680 >                comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,i,j+1), AI(hp,i+1,j));
681                  if (hessrow != NULL) {
682 <                    comp_hessian(hessdia, &fftr, hp->rp->ron);
682 >                    comp_hessian(hessdia, &fftr, hp->onrm);
683                      rev_hessian(hesscol);
684                      add2hessian(hessian, hessrow[j], hessdia, hesscol, backg);
685                  }
686                  if (gradrow != NULL) {
687 <                    comp_gradient(graddia, &fftr, hp->rp->ron);
687 >                    comp_gradient(graddia, &fftr, hp->onrm);
688                      rev_gradient(gradcol);
689                      add2gradient(gradient, gradrow[j], graddia, gradcol, backg);
690                  }
691                                          /* initialize edge in next row */
692 <                comp_fftri(&fftr, ambsamp(hp,i+1,j+1).p,
536 <                                ambsamp(hp,i+1,j).p, hp->rp->rop);
692 >                comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,i+1,j+1), AI(hp,i+1,j));
693                  if (hessrow != NULL)
694 <                    comp_hessian(hessrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
694 >                    comp_hessian(hessrow[j], &fftr, hp->onrm);
695                  if (gradrow != NULL)
696 <                    comp_gradient(gradrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
696 >                    comp_gradient(gradrow[j], &fftr, hp->onrm);
697                                          /* new column edge & paired triangle */
698 <                backg = back_ambval(&ambsamp(hp,i,j+1), &ambsamp(hp,i+1,j+1),
699 <                                        &ambsamp(hp,i+1,j), hp->rp->rop);
700 <                comp_fftri(&fftr, ambsamp(hp,i,j+1).p, ambsamp(hp,i+1,j+1).p,
545 <                                hp->rp->rop);
698 >                backg = back_ambval(hp, AI(hp,i+1,j+1),
699 >                                        AI(hp,i+1,j), AI(hp,i,j+1));
700 >                comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,i,j+1), AI(hp,i+1,j+1));
701                  if (hessrow != NULL) {
702 <                    comp_hessian(hesscol, &fftr, hp->rp->ron);
702 >                    comp_hessian(hesscol, &fftr, hp->onrm);
703                      rev_hessian(hessdia);
704                      add2hessian(hessian, hessrow[j], hessdia, hesscol, backg);
705                      if (i < hp->ns-2)
706                          rev_hessian(hessrow[j]);
707                  }
708                  if (gradrow != NULL) {
709 <                    comp_gradient(gradcol, &fftr, hp->rp->ron);
709 >                    comp_gradient(gradcol, &fftr, hp->onrm);
710                      rev_gradient(graddia);
711                      add2gradient(gradient, gradrow[j], graddia, gradcol, backg);
712                      if (i < hp->ns-2)
# Line 587 | Line 742 | ambdirgrad(AMBHEMI *hp, FVECT uv[2], float dg[2])
742                                          /* use vector for azimuth + 90deg */
743                  VSUB(vd, ap->p, hp->rp->rop);
744                                          /* brightness over cosine factor */
745 <                gfact = colval(ap->v,CIEY) / DOT(hp->rp->ron, vd);
745 >                gfact = ap->v[0] / DOT(hp->onrm, vd);
746                                          /* sine = proj_radius/vd_length */
747                  dgsum[0] -= DOT(uv[1], vd) * gfact;
748                  dgsum[1] += DOT(uv[0], vd) * gfact;
# Line 597 | Line 752 | ambdirgrad(AMBHEMI *hp, FVECT uv[2], float dg[2])
752   }
753  
754  
755 + /* Compute potential light leak direction flags for cache value */
756 + static uint32
757 + ambcorral(AMBHEMI *hp, FVECT uv[2], const double r0, const double r1)
758 + {
759 +        const double    max_d = 1.0/(minarad*ambacc + 0.001);
760 +        const double    ang_res = 0.5*PI/hp->ns;
761 +        const double    ang_step = ang_res/((int)(16/PI*ang_res) + 1.01);
762 +        double          avg_d = 0;
763 +        uint32          flgs = 0;
764 +        FVECT           vec;
765 +        double          u, v;
766 +        double          ang, a1;
767 +        int             i, j;
768 +                                        /* don't bother for a few samples */
769 +        if (hp->ns < 8)
770 +                return(0);
771 +                                        /* check distances overhead */
772 +        for (i = hp->ns*3/4; i-- > hp->ns>>2; )
773 +            for (j = hp->ns*3/4; j-- > hp->ns>>2; )
774 +                avg_d += ambsam(hp,i,j).d;
775 +        avg_d *= 4.0/(hp->ns*hp->ns);
776 +        if (avg_d*r0 >= 1.0)            /* ceiling too low for corral? */
777 +                return(0);
778 +        if (avg_d >= max_d)             /* insurance */
779 +                return(0);
780 +                                        /* else circle around perimeter */
781 +        for (i = 0; i < hp->ns; i++)
782 +            for (j = 0; j < hp->ns; j += !i|(i==hp->ns-1) ? 1 : hp->ns-1) {
783 +                AMBSAMP *ap = &ambsam(hp,i,j);
784 +                if ((ap->d <= FTINY) | (ap->d >= max_d))
785 +                        continue;       /* too far or too near */
786 +                VSUB(vec, ap->p, hp->rp->rop);
787 +                u = DOT(vec, uv[0]);
788 +                v = DOT(vec, uv[1]);
789 +                if ((r0*r0*u*u + r1*r1*v*v) * ap->d*ap->d <= u*u + v*v)
790 +                        continue;       /* occluder outside ellipse */
791 +                ang = atan2a(v, u);     /* else set direction flags */
792 +                for (a1 = ang-ang_res; a1 <= ang+ang_res; a1 += ang_step)
793 +                        flgs |= 1L<<(int)(16/PI*(a1 + 2.*PI*(a1 < 0)));
794 +            }
795 +        return(flgs);
796 + }
797 +
798 +
799   int
800   doambient(                              /* compute ambient component */
801 <        COLOR   rcol,                   /* input/output color */
801 >        SCOLOR  rcol,                   /* input/output color */
802          RAY     *r,
803 <        double  wt,
803 >        double  wt,                     /* negative for back side */
804          FVECT   uv[2],                  /* returned (optional) */
805          float   ra[2],                  /* returned (optional) */
806          float   pg[2],                  /* returned (optional) */
807 <        float   dg[2]                   /* returned (optional) */
807 >        float   dg[2],                  /* returned (optional) */
808 >        uint32  *crlp                   /* returned (optional) */
809   )
810   {
811 <        AMBHEMI *hp = inithemi(rcol, r, wt);
612 <        int     cnt = 0;
811 >        AMBHEMI *hp = samp_hemi(rcol, r, wt);
812          FVECT   my_uv[2];
813 <        double  d, K, acol[3];
813 >        double  d, K;
814          AMBSAMP *ap;
815 <        int     i, j;
816 <                                        /* check/initialize */
618 <        if (hp == NULL)
619 <                return(0);
815 >        int     i;
816 >                                        /* clear return values */
817          if (uv != NULL)
818                  memset(uv, 0, sizeof(FVECT)*2);
819          if (ra != NULL)
# Line 625 | Line 822 | doambient(                             /* compute ambient component */
822                  pg[0] = pg[1] = 0.0;
823          if (dg != NULL)
824                  dg[0] = dg[1] = 0.0;
825 <                                        /* sample the hemisphere */
826 <        acol[0] = acol[1] = acol[2] = 0.0;
827 <        for (i = hp->ns; i--; )
828 <                for (j = hp->ns; j--; )
829 <                        if ((ap = ambsample(hp, i, j)) != NULL) {
830 <                                addcolor(acol, ap->v);
831 <                                ++cnt;
832 <                        }
833 <        if (!cnt) {
637 <                setcolor(rcol, 0.0, 0.0, 0.0);
638 <                free(hp);
639 <                return(0);              /* no valid samples */
825 >        if (crlp != NULL)
826 >                *crlp = 0;
827 >        if (hp == NULL)                 /* sampling falure? */
828 >                return(0);
829 >
830 >        if ((ra == NULL) & (pg == NULL) & (dg == NULL) ||
831 >                        (hp->sampOK < 0) | (hp->ns < MINADIV)) {
832 >                free(hp);               /* Hessian not requested/possible */
833 >                return(-1);             /* value-only return value */
834          }
835 <        if (cnt < hp->ns*hp->ns) {      /* incomplete sampling? */
836 <                copycolor(rcol, acol);
643 <                free(hp);
644 <                return(-1);             /* return value w/o Hessian */
645 <        }
646 <        cnt = ambssamp*wt + 0.5;        /* perform super-sampling? */
647 <        if (cnt > 0)
648 <                ambsupersamp(acol, hp, cnt);
649 <        copycolor(rcol, acol);          /* final indirect irradiance/PI */
650 <        if ((ra == NULL) & (pg == NULL) & (dg == NULL)) {
651 <                free(hp);
652 <                return(-1);             /* no radius or gradient calc. */
653 <        }
654 <        if (bright(acol) > FTINY) {     /* normalize Y values */
655 <                d = 0.99*cnt/bright(acol);
835 >        if ((d = scolor_mean(rcol)) > FTINY) {
836 >                d = 0.99*(hp->ns*hp->ns)/d;     /* normalize avg. values */
837                  K = 0.01;
838 <        } else {                        /* geometric Hessian fall-back */
658 <                d = 0.0;
838 >        } else {                        /* or fall back on geometric Hessian */
839                  K = 1.0;
840                  pg = NULL;
841                  dg = NULL;
842 +                crlp = NULL;
843          }
844 <        ap = hp->sa;                    /* relative Y channel from here on... */
844 >        ap = hp->sa;                    /* single channel from here on... */
845          for (i = hp->ns*hp->ns; i--; ap++)
846 <                colval(ap->v,CIEY) = bright(ap->v)*d + K;
846 >                ap->v[0] = scolor_mean(ap->v)*d + K;
847  
848          if (uv == NULL)                 /* make sure we have axis pointers */
849                  uv = my_uv;
# Line 686 | Line 867 | doambient(                             /* compute ambient component */
867                          if (ra[1] < minarad)
868                                  ra[1] = minarad;
869                  }
870 <                ra[0] *= d = 1.0/sqrt(sqrt(wt));
870 >                ra[0] *= d = 1.0/sqrt(fabs(wt));
871                  if ((ra[1] *= d) > 2.0*ra[0])
872                          ra[1] = 2.0*ra[0];
873                  if (ra[1] > maxarad) {
# Line 694 | Line 875 | doambient(                             /* compute ambient component */
875                          if (ra[0] > maxarad)
876                                  ra[0] = maxarad;
877                  }
878 +                                        /* flag encroached directions */
879 +                if (crlp != NULL)       /* XXX doesn't update with changes to ambacc */
880 +                        *crlp = ambcorral(hp, uv, ra[0]*ambacc, ra[1]*ambacc);
881                  if (pg != NULL) {       /* cap gradient if necessary */
882                          d = pg[0]*pg[0]*ra[0]*ra[0] + pg[1]*pg[1]*ra[1]*ra[1];
883                          if (d > 1.0) {
# Line 706 | Line 890 | doambient(                             /* compute ambient component */
890          free(hp);                       /* clean up and return */
891          return(1);
892   }
709 –
710 –
711 – #else /* ! NEWAMB */
712 –
713 –
714 – void
715 – inithemi(                       /* initialize sampling hemisphere */
716 –        AMBHEMI  *hp,
717 –        COLOR ac,
718 –        RAY  *r,
719 –        double  wt
720 – )
721 – {
722 –        double  d;
723 –        int  i;
724 –                                        /* set number of divisions */
725 –        if (ambacc <= FTINY &&
726 –                        wt > (d = 0.8*intens(ac)*r->rweight/(ambdiv*minweight)))
727 –                wt = d;                 /* avoid ray termination */
728 –        hp->nt = sqrt(ambdiv * wt / PI) + 0.5;
729 –        i = ambacc > FTINY ? 3 : 1;     /* minimum number of samples */
730 –        if (hp->nt < i)
731 –                hp->nt = i;
732 –        hp->np = PI * hp->nt + 0.5;
733 –                                        /* set number of super-samples */
734 –        hp->ns = ambssamp * wt + 0.5;
735 –                                        /* assign coefficient */
736 –        copycolor(hp->acoef, ac);
737 –        d = 1.0/(hp->nt*hp->np);
738 –        scalecolor(hp->acoef, d);
739 –                                        /* make axes */
740 –        VCOPY(hp->uz, r->ron);
741 –        hp->uy[0] = hp->uy[1] = hp->uy[2] = 0.0;
742 –        for (i = 0; i < 3; i++)
743 –                if (hp->uz[i] < 0.6 && hp->uz[i] > -0.6)
744 –                        break;
745 –        if (i >= 3)
746 –                error(CONSISTENCY, "bad ray direction in inithemi");
747 –        hp->uy[i] = 1.0;
748 –        fcross(hp->ux, hp->uy, hp->uz);
749 –        normalize(hp->ux);
750 –        fcross(hp->uy, hp->uz, hp->ux);
751 – }
752 –
753 –
754 – int
755 – divsample(                              /* sample a division */
756 –        AMBSAMP  *dp,
757 –        AMBHEMI  *h,
758 –        RAY  *r
759 – )
760 – {
761 –        RAY  ar;
762 –        int  hlist[3];
763 –        double  spt[2];
764 –        double  xd, yd, zd;
765 –        double  b2;
766 –        double  phi;
767 –        int  i;
768 –                                        /* ambient coefficient for weight */
769 –        if (ambacc > FTINY)
770 –                setcolor(ar.rcoef, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
771 –        else
772 –                copycolor(ar.rcoef, h->acoef);
773 –        if (rayorigin(&ar, AMBIENT, r, ar.rcoef) < 0)
774 –                return(-1);
775 –        if (ambacc > FTINY) {
776 –                multcolor(ar.rcoef, h->acoef);
777 –                scalecolor(ar.rcoef, 1./AVGREFL);
778 –        }
779 –        hlist[0] = r->rno;
780 –        hlist[1] = dp->t;
781 –        hlist[2] = dp->p;
782 –        multisamp(spt, 2, urand(ilhash(hlist,3)+dp->n));
783 –        zd = sqrt((dp->t + spt[0])/h->nt);
784 –        phi = 2.0*PI * (dp->p + spt[1])/h->np;
785 –        xd = tcos(phi) * zd;
786 –        yd = tsin(phi) * zd;
787 –        zd = sqrt(1.0 - zd*zd);
788 –        for (i = 0; i < 3; i++)
789 –                ar.rdir[i] =    xd*h->ux[i] +
790 –                                yd*h->uy[i] +
791 –                                zd*h->uz[i];
792 –        checknorm(ar.rdir);
793 –        dimlist[ndims++] = dp->t*h->np + dp->p + 90171;
794 –        rayvalue(&ar);
795 –        ndims--;
796 –        multcolor(ar.rcol, ar.rcoef);   /* apply coefficient */
797 –        addcolor(dp->v, ar.rcol);
798 –                                        /* use rt to improve gradient calc */
799 –        if (ar.rt > FTINY && ar.rt < FHUGE)
800 –                dp->r += 1.0/ar.rt;
801 –                                        /* (re)initialize error */
802 –        if (dp->n++) {
803 –                b2 = bright(dp->v)/dp->n - bright(ar.rcol);
804 –                b2 = b2*b2 + dp->k*((dp->n-1)*(dp->n-1));
805 –                dp->k = b2/(dp->n*dp->n);
806 –        } else
807 –                dp->k = 0.0;
808 –        return(0);
809 – }
810 –
811 –
812 – static int
813 – ambcmp(                                 /* decreasing order */
814 –        const void *p1,
815 –        const void *p2
816 – )
817 – {
818 –        const AMBSAMP   *d1 = (const AMBSAMP *)p1;
819 –        const AMBSAMP   *d2 = (const AMBSAMP *)p2;
820 –
821 –        if (d1->k < d2->k)
822 –                return(1);
823 –        if (d1->k > d2->k)
824 –                return(-1);
825 –        return(0);
826 – }
827 –
828 –
829 – static int
830 – ambnorm(                                /* standard order */
831 –        const void *p1,
832 –        const void *p2
833 – )
834 – {
835 –        const AMBSAMP   *d1 = (const AMBSAMP *)p1;
836 –        const AMBSAMP   *d2 = (const AMBSAMP *)p2;
837 –        int     c;
838 –
839 –        if ( (c = d1->t - d2->t) )
840 –                return(c);
841 –        return(d1->p - d2->p);
842 – }
843 –
844 –
845 – double
846 – doambient(                              /* compute ambient component */
847 –        COLOR  rcol,
848 –        RAY  *r,
849 –        double  wt,
850 –        FVECT  pg,
851 –        FVECT  dg
852 – )
853 – {
854 –        double  b, d=0;
855 –        AMBHEMI  hemi;
856 –        AMBSAMP  *div;
857 –        AMBSAMP  dnew;
858 –        double  acol[3];
859 –        AMBSAMP  *dp;
860 –        double  arad;
861 –        int  divcnt;
862 –        int  i, j;
863 –                                        /* initialize hemisphere */
864 –        inithemi(&hemi, rcol, r, wt);
865 –        divcnt = hemi.nt * hemi.np;
866 –                                        /* initialize */
867 –        if (pg != NULL)
868 –                pg[0] = pg[1] = pg[2] = 0.0;
869 –        if (dg != NULL)
870 –                dg[0] = dg[1] = dg[2] = 0.0;
871 –        setcolor(rcol, 0.0, 0.0, 0.0);
872 –        if (divcnt == 0)
873 –                return(0.0);
874 –                                        /* allocate super-samples */
875 –        if (hemi.ns > 0 || pg != NULL || dg != NULL) {
876 –                div = (AMBSAMP *)malloc(divcnt*sizeof(AMBSAMP));
877 –                if (div == NULL)
878 –                        error(SYSTEM, "out of memory in doambient");
879 –        } else
880 –                div = NULL;
881 –                                        /* sample the divisions */
882 –        arad = 0.0;
883 –        acol[0] = acol[1] = acol[2] = 0.0;
884 –        if ((dp = div) == NULL)
885 –                dp = &dnew;
886 –        divcnt = 0;
887 –        for (i = 0; i < hemi.nt; i++)
888 –                for (j = 0; j < hemi.np; j++) {
889 –                        dp->t = i; dp->p = j;
890 –                        setcolor(dp->v, 0.0, 0.0, 0.0);
891 –                        dp->r = 0.0;
892 –                        dp->n = 0;
893 –                        if (divsample(dp, &hemi, r) < 0) {
894 –                                if (div != NULL)
895 –                                        dp++;
896 –                                continue;
897 –                        }
898 –                        arad += dp->r;
899 –                        divcnt++;
900 –                        if (div != NULL)
901 –                                dp++;
902 –                        else
903 –                                addcolor(acol, dp->v);
904 –                }
905 –        if (!divcnt) {
906 –                if (div != NULL)
907 –                        free((void *)div);
908 –                return(0.0);            /* no samples taken */
909 –        }
910 –        if (divcnt < hemi.nt*hemi.np) {
911 –                pg = dg = NULL;         /* incomplete sampling */
912 –                hemi.ns = 0;
913 –        } else if (arad > FTINY && divcnt/arad < minarad) {
914 –                hemi.ns = 0;            /* close enough */
915 –        } else if (hemi.ns > 0) {       /* else perform super-sampling? */
916 –                comperrs(div, &hemi);                   /* compute errors */
917 –                qsort(div, divcnt, sizeof(AMBSAMP), ambcmp);    /* sort divs */
918 –                                                /* super-sample */
919 –                for (i = hemi.ns; i > 0; i--) {
920 –                        dnew = *div;
921 –                        if (divsample(&dnew, &hemi, r) < 0) {
922 –                                dp++;
923 –                                continue;
924 –                        }
925 –                        dp = div;               /* reinsert */
926 –                        j = divcnt < i ? divcnt : i;
927 –                        while (--j > 0 && dnew.k < dp[1].k) {
928 –                                *dp = *(dp+1);
929 –                                dp++;
930 –                        }
931 –                        *dp = dnew;
932 –                }
933 –                if (pg != NULL || dg != NULL)   /* restore order */
934 –                        qsort(div, divcnt, sizeof(AMBSAMP), ambnorm);
935 –        }
936 –                                        /* compute returned values */
937 –        if (div != NULL) {
938 –                arad = 0.0;             /* note: divcnt may be < nt*np */
939 –                for (i = hemi.nt*hemi.np, dp = div; i-- > 0; dp++) {
940 –                        arad += dp->r;
941 –                        if (dp->n > 1) {
942 –                                b = 1.0/dp->n;
943 –                                scalecolor(dp->v, b);
944 –                                dp->r *= b;
945 –                                dp->n = 1;
946 –                        }
947 –                        addcolor(acol, dp->v);
948 –                }
949 –                b = bright(acol);
950 –                if (b > FTINY) {
951 –                        b = 1.0/b;      /* compute & normalize gradient(s) */
952 –                        if (pg != NULL) {
953 –                                posgradient(pg, div, &hemi);
954 –                                for (i = 0; i < 3; i++)
955 –                                        pg[i] *= b;
956 –                        }
957 –                        if (dg != NULL) {
958 –                                dirgradient(dg, div, &hemi);
959 –                                for (i = 0; i < 3; i++)
960 –                                        dg[i] *= b;
961 –                        }
962 –                }
963 –                free((void *)div);
964 –        }
965 –        copycolor(rcol, acol);
966 –        if (arad <= FTINY)
967 –                arad = maxarad;
968 –        else
969 –                arad = (divcnt+hemi.ns)/arad;
970 –        if (pg != NULL) {               /* reduce radius if gradient large */
971 –                d = DOT(pg,pg);
972 –                if (d*arad*arad > 1.0)
973 –                        arad = 1.0/sqrt(d);
974 –        }
975 –        if (arad < minarad) {
976 –                arad = minarad;
977 –                if (pg != NULL && d*arad*arad > 1.0) {  /* cap gradient */
978 –                        d = 1.0/arad/sqrt(d);
979 –                        for (i = 0; i < 3; i++)
980 –                                pg[i] *= d;
981 –                }
982 –        }
983 –        if ((arad /= sqrt(wt)) > maxarad)
984 –                arad = maxarad;
985 –        return(arad);
986 – }
987 –
988 –
989 – void
990 – comperrs(                       /* compute initial error estimates */
991 –        AMBSAMP  *da,   /* assumes standard ordering */
992 –        AMBHEMI  *hp
993 – )
994 – {
995 –        double  b, b2;
996 –        int  i, j;
997 –        AMBSAMP  *dp;
998 –                                /* sum differences from neighbors */
999 –        dp = da;
1000 –        for (i = 0; i < hp->nt; i++)
1001 –                for (j = 0; j < hp->np; j++) {
1002 – #ifdef  DEBUG
1003 –                        if (dp->t != i || dp->p != j)
1004 –                                error(CONSISTENCY,
1005 –                                        "division order in comperrs");
1006 – #endif
1007 –                        b = bright(dp[0].v);
1008 –                        if (i > 0) {            /* from above */
1009 –                                b2 = bright(dp[-hp->np].v) - b;
1010 –                                b2 *= b2 * 0.25;
1011 –                                dp[0].k += b2;
1012 –                                dp[-hp->np].k += b2;
1013 –                        }
1014 –                        if (j > 0) {            /* from behind */
1015 –                                b2 = bright(dp[-1].v) - b;
1016 –                                b2 *= b2 * 0.25;
1017 –                                dp[0].k += b2;
1018 –                                dp[-1].k += b2;
1019 –                        } else {                /* around */
1020 –                                b2 = bright(dp[hp->np-1].v) - b;
1021 –                                b2 *= b2 * 0.25;
1022 –                                dp[0].k += b2;
1023 –                                dp[hp->np-1].k += b2;
1024 –                        }
1025 –                        dp++;
1026 –                }
1027 –                                /* divide by number of neighbors */
1028 –        dp = da;
1029 –        for (j = 0; j < hp->np; j++)            /* top row */
1030 –                (dp++)->k *= 1.0/3.0;
1031 –        if (hp->nt < 2)
1032 –                return;
1033 –        for (i = 1; i < hp->nt-1; i++)          /* central region */
1034 –                for (j = 0; j < hp->np; j++)
1035 –                        (dp++)->k *= 0.25;
1036 –        for (j = 0; j < hp->np; j++)            /* bottom row */
1037 –                (dp++)->k *= 1.0/3.0;
1038 – }
1039 –
1040 –
1041 – void
1042 – posgradient(                                    /* compute position gradient */
1043 –        FVECT  gv,
1044 –        AMBSAMP  *da,                   /* assumes standard ordering */
1045 –        AMBHEMI  *hp
1046 – )
1047 – {
1048 –        int  i, j;
1049 –        double  nextsine, lastsine, b, d;
1050 –        double  mag0, mag1;
1051 –        double  phi, cosp, sinp, xd, yd;
1052 –        AMBSAMP  *dp;
1053 –
1054 –        xd = yd = 0.0;
1055 –        for (j = 0; j < hp->np; j++) {
1056 –                dp = da + j;
1057 –                mag0 = mag1 = 0.0;
1058 –                lastsine = 0.0;
1059 –                for (i = 0; i < hp->nt; i++) {
1060 – #ifdef  DEBUG
1061 –                        if (dp->t != i || dp->p != j)
1062 –                                error(CONSISTENCY,
1063 –                                        "division order in posgradient");
1064 – #endif
1065 –                        b = bright(dp->v);
1066 –                        if (i > 0) {
1067 –                                d = dp[-hp->np].r;
1068 –                                if (dp[0].r > d) d = dp[0].r;
1069 –                                                        /* sin(t)*cos(t)^2 */
1070 –                                d *= lastsine * (1.0 - (double)i/hp->nt);
1071 –                                mag0 += d*(b - bright(dp[-hp->np].v));
1072 –                        }
1073 –                        nextsine = sqrt((double)(i+1)/hp->nt);
1074 –                        if (j > 0) {
1075 –                                d = dp[-1].r;
1076 –                                if (dp[0].r > d) d = dp[0].r;
1077 –                                mag1 += d * (nextsine - lastsine) *
1078 –                                                (b - bright(dp[-1].v));
1079 –                        } else {
1080 –                                d = dp[hp->np-1].r;
1081 –                                if (dp[0].r > d) d = dp[0].r;
1082 –                                mag1 += d * (nextsine - lastsine) *
1083 –                                                (b - bright(dp[hp->np-1].v));
1084 –                        }
1085 –                        dp += hp->np;
1086 –                        lastsine = nextsine;
1087 –                }
1088 –                mag0 *= 2.0*PI / hp->np;
1089 –                phi = 2.0*PI * (double)j/hp->np;
1090 –                cosp = tcos(phi); sinp = tsin(phi);
1091 –                xd += mag0*cosp - mag1*sinp;
1092 –                yd += mag0*sinp + mag1*cosp;
1093 –        }
1094 –        for (i = 0; i < 3; i++)
1095 –                gv[i] = (xd*hp->ux[i] + yd*hp->uy[i])*(hp->nt*hp->np)/PI;
1096 – }
1097 –
1098 –
1099 – void
1100 – dirgradient(                                    /* compute direction gradient */
1101 –        FVECT  gv,
1102 –        AMBSAMP  *da,                   /* assumes standard ordering */
1103 –        AMBHEMI  *hp
1104 – )
1105 – {
1106 –        int  i, j;
1107 –        double  mag;
1108 –        double  phi, xd, yd;
1109 –        AMBSAMP  *dp;
1110 –
1111 –        xd = yd = 0.0;
1112 –        for (j = 0; j < hp->np; j++) {
1113 –                dp = da + j;
1114 –                mag = 0.0;
1115 –                for (i = 0; i < hp->nt; i++) {
1116 – #ifdef  DEBUG
1117 –                        if (dp->t != i || dp->p != j)
1118 –                                error(CONSISTENCY,
1119 –                                        "division order in dirgradient");
1120 – #endif
1121 –                                                        /* tan(t) */
1122 –                        mag += bright(dp->v)/sqrt(hp->nt/(i+.5) - 1.0);
1123 –                        dp += hp->np;
1124 –                }
1125 –                phi = 2.0*PI * (j+.5)/hp->np + PI/2.0;
1126 –                xd += mag * tcos(phi);
1127 –                yd += mag * tsin(phi);
1128 –        }
1129 –        for (i = 0; i < 3; i++)
1130 –                gv[i] = xd*hp->ux[i] + yd*hp->uy[i];
1131 – }
1132 –
1133 – #endif  /* ! NEWAMB */

Diff Legend

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