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 2.37 by greg, Sat Apr 26 05:09:54 2014 UTC vs.
Revision 2.45 by greg, Thu May 1 22:34:25 2014 UTC

# Line 22 | Line 22 | static const char      RCSid[] = "$Id$";
22   extern void             SDsquare2disk(double ds[2], double seedx, double seedy);
23  
24   typedef struct {
25 +        COLOR   v;              /* hemisphere sample value */
26 +        FVECT   p;              /* intersection point */
27 + } AMBSAMP;              /* sample value */
28 +
29 + typedef struct {
30          RAY     *rp;            /* originating ray sample */
31          FVECT   ux, uy;         /* tangent axis unit vectors */
32          int     ns;             /* number of samples per axis */
33          COLOR   acoef;          /* division contribution coefficient */
34 <        struct s_ambsamp {
30 <                COLOR   v;              /* hemisphere sample value */
31 <                FVECT   p;              /* intersection point */
32 <        } sa[1];                /* sample array (extends struct) */
34 >        AMBSAMP sa[1];          /* sample array (extends struct) */
35   }  AMBHEMI;             /* ambient sample hemisphere */
36  
37 < #define ambsamp(h,i,j)  (h)->sa[(i)*(h)->ns + (j)]
37 > #define ambsam(h,i,j)   (h)->sa[(i)*(h)->ns + (j)]
38  
39   typedef struct {
40          FVECT   r_i, r_i1, e_i, rcp, rI2_eJ2;
# Line 59 | Line 61 | inithemi(                      /* initialize sampling hemisphere */
61          if (n < i)
62                  n = i;
63                                          /* allocate sampling array */
64 <        hp = (AMBHEMI *)malloc(sizeof(AMBHEMI) +
63 <                                sizeof(struct s_ambsamp)*(n*n - 1));
64 >        hp = (AMBHEMI *)malloc(sizeof(AMBHEMI) + sizeof(AMBSAMP)*(n*n - 1));
65          if (hp == NULL)
66                  return(NULL);
67          hp->rp = r;
# Line 70 | Line 71 | inithemi(                      /* initialize sampling hemisphere */
71          d = 1.0/(n*n);
72          scalecolor(hp->acoef, d);
73                                          /* make tangent plane axes */
74 <        hp->uy[0] = hp->uy[1] = hp->uy[2] = 0.0;
74 >        hp->uy[0] = 0.5 - frandom();
75 >        hp->uy[1] = 0.5 - frandom();
76 >        hp->uy[2] = 0.5 - frandom();
77          for (i = 3; i--; )
78                  if ((-0.6 < r->ron[i]) & (r->ron[i] < 0.6))
79                          break;
# Line 85 | Line 88 | inithemi(                      /* initialize sampling hemisphere */
88   }
89  
90  
91 < static struct s_ambsamp *
92 < ambsample(                              /* sample an ambient direction */
93 <        AMBHEMI *hp,
91 <        int     i,
92 <        int     j
93 < )
91 > /* Sample ambient division and apply weighting coefficient */
92 > static int
93 > getambsamp(RAY *arp, AMBHEMI *hp, int i, int j, int n)
94   {
95 <        struct s_ambsamp        *ap = &ambsamp(hp,i,j);
96 <        RAY                     ar;
97 <        double                  spt[2], zd;
98 <        int                     ii;
95 >        int     hlist[3], ii;
96 >        double  spt[2], zd;
97                                          /* ambient coefficient for weight */
98          if (ambacc > FTINY)
99 <                setcolor(ar.rcoef, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
99 >                setcolor(arp->rcoef, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
100          else
101 <                copycolor(ar.rcoef, hp->acoef);
102 <        if (rayorigin(&ar, AMBIENT, hp->rp, ar.rcoef) < 0)
103 <                goto badsample;
101 >                copycolor(arp->rcoef, hp->acoef);
102 >        if (rayorigin(arp, AMBIENT, hp->rp, arp->rcoef) < 0)
103 >                return(0);
104          if (ambacc > FTINY) {
105 <                multcolor(ar.rcoef, hp->acoef);
106 <                scalecolor(ar.rcoef, 1./AVGREFL);
105 >                multcolor(arp->rcoef, hp->acoef);
106 >                scalecolor(arp->rcoef, 1./AVGREFL);
107          }
108 <                                        /* generate hemispherical sample */
109 <        SDsquare2disk(spt,      (i+.1+.8*frandom())/hp->ns,
110 <                                (j+.1+.8*frandom())/hp->ns );
108 >        hlist[0] = hp->rp->rno;
109 >        hlist[1] = i;
110 >        hlist[2] = j;
111 >        multisamp(spt, 2, urand(ilhash(hlist,3)+n));
112 >        if (!n) {                       /* avoid border samples for n==0 */
113 >                if ((spt[0] < 0.1) | (spt[0] > 0.9))
114 >                        spt[0] = 0.1 + 0.8*frandom();
115 >                if ((spt[1] < 0.1) | (spt[1] > 0.9))
116 >                        spt[1] = 0.1 + 0.8*frandom();
117 >        }
118 >        SDsquare2disk(spt, (i+spt[0])/hp->ns, (j+spt[1])/hp->ns);
119          zd = sqrt(1. - spt[0]*spt[0] - spt[1]*spt[1]);
120          for (ii = 3; ii--; )
121 <                ar.rdir[ii] =   spt[0]*hp->ux[ii] +
121 >                arp->rdir[ii] = spt[0]*hp->ux[ii] +
122                                  spt[1]*hp->uy[ii] +
123                                  zd*hp->rp->ron[ii];
124 <        checknorm(ar.rdir);
124 >        checknorm(arp->rdir);
125          dimlist[ndims++] = i*hp->ns + j + 90171;
126 <        rayvalue(&ar);                  /* evaluate ray */
127 <        ndims--;
126 >        rayvalue(arp);                  /* evaluate ray */
127 >        ndims--;                        /* apply coefficient */
128 >        multcolor(arp->rcol, arp->rcoef);
129 >        return(1);
130 > }
131 >
132 >
133 > static AMBSAMP *
134 > ambsample(                              /* initial ambient division sample */
135 >        AMBHEMI *hp,
136 >        int     i,
137 >        int     j
138 > )
139 > {
140 >        AMBSAMP *ap = &ambsam(hp,i,j);
141 >        RAY     ar;
142 >                                        /* generate hemispherical sample */
143 >        if (!getambsamp(&ar, hp, i, j, 0))
144 >                goto badsample;
145                                          /* limit vertex distance */
146          if (ar.rt > 10.0*thescene.cusize)
147                  ar.rt = 10.0*thescene.cusize;
148          else if (ar.rt <= FTINY)        /* should never happen! */
149                  goto badsample;
150          VSUM(ap->p, ar.rorg, ar.rdir, ar.rt);
128 –        multcolor(ar.rcol, ar.rcoef);   /* apply coefficient */
151          copycolor(ap->v, ar.rcol);
152          return(ap);
153   badsample:
# Line 135 | Line 157 | badsample:
157   }
158  
159  
160 + /* Estimate errors based on ambient division differences */
161 + static float *
162 + getambdiffs(AMBHEMI *hp)
163 + {
164 +        float   *earr = (float *)calloc(hp->ns*hp->ns, sizeof(float));
165 +        float   *ep;
166 +        AMBSAMP *ap;
167 +        double  b, d2;
168 +        int     i, j;
169 +
170 +        if (earr == NULL)               /* out of memory? */
171 +                return(NULL);
172 +                                        /* compute squared neighbor diffs */
173 +        for (ap = hp->sa, ep = earr, i = 0; i < hp->ns; i++)
174 +            for (j = 0; j < hp->ns; j++, ap++, ep++) {
175 +                b = bright(ap[0].v);
176 +                if (i) {                /* from above */
177 +                        d2 = b - bright(ap[-hp->ns].v);
178 +                        d2 *= d2;
179 +                        ep[0] += d2;
180 +                        ep[-hp->ns] += d2;
181 +                }
182 +                if (j) {                /* from behind */
183 +                        d2 = b - bright(ap[-1].v);
184 +                        d2 *= d2;
185 +                        ep[0] += d2;
186 +                        ep[-1] += d2;
187 +                }
188 +            }
189 +                                        /* correct for number of neighbors */
190 +        earr[0] *= 2.f;
191 +        earr[hp->ns-1] *= 2.f;
192 +        earr[(hp->ns-1)*hp->ns] *= 2.f;
193 +        earr[(hp->ns-1)*hp->ns + hp->ns-1] *= 2.f;
194 +        for (i = 1; i < hp->ns-1; i++) {
195 +                earr[i*hp->ns] *= 4./3.;
196 +                earr[i*hp->ns + hp->ns-1] *= 4./3.;
197 +        }
198 +        for (j = 1; j < hp->ns-1; j++) {
199 +                earr[j] *= 4./3.;
200 +                earr[(hp->ns-1)*hp->ns + j] *= 4./3.;
201 +        }
202 +        return(earr);
203 + }
204 +
205 +
206 + /* Perform super-sampling on hemisphere (introduces bias) */
207 + static void
208 + ambsupersamp(double acol[3], AMBHEMI *hp, int cnt)
209 + {
210 +        float   *earr = getambdiffs(hp);
211 +        double  e2sum = 0;
212 +        AMBSAMP *ap;
213 +        RAY     ar;
214 +        COLOR   asum;
215 +        float   *ep;
216 +        int     i, j, n;
217 +
218 +        if (earr == NULL)               /* just skip calc. if no memory */
219 +                return;
220 +                                        /* add up estimated variances */
221 +        for (ep = earr + hp->ns*hp->ns; ep-- > earr; )
222 +                e2sum += *ep;
223 +        ep = earr;                      /* perform super-sampling */
224 +        for (ap = hp->sa, i = 0; i < hp->ns; i++)
225 +            for (j = 0; j < hp->ns; j++, ap++) {
226 +                int     nss = *ep/e2sum*cnt + frandom();
227 +                setcolor(asum, 0., 0., 0.);
228 +                for (n = 1; n <= nss; n++) {
229 +                        if (!getambsamp(&ar, hp, i, j, n)) {
230 +                                nss = n-1;
231 +                                break;
232 +                        }
233 +                        addcolor(asum, ar.rcol);
234 +                }
235 +                if (nss) {              /* update returned ambient value */
236 +                        const double    ssf = 1./(nss + 1);
237 +                        for (n = 3; n--; )
238 +                                acol[n] += ssf*colval(asum,n) +
239 +                                                (ssf - 1.)*colval(ap->v,n);
240 +                }
241 +                e2sum -= *ep++;         /* update remainders */
242 +                cnt -= nss;
243 +        }
244 +        free(earr);
245 + }
246 +
247 +
248   /* Compute vectors and coefficients for Hessian/gradient calcs */
249   static void
250   comp_fftri(FFTRI *ftp, FVECT ap0, FVECT ap1, FVECT rop)
# Line 276 | Line 386 | add2gradient(FVECT grad, FVECT egrad1, FVECT egrad2, F
386  
387   /* Return brightness of furthest ambient sample */
388   static COLORV
389 < back_ambval(struct s_ambsamp *ap1, struct s_ambsamp *ap2,
280 <                struct s_ambsamp *ap3, FVECT orig)
389 > back_ambval(AMBSAMP *ap1, AMBSAMP *ap2, AMBSAMP *ap3, FVECT orig)
390   {
391          COLORV  vback;
392          FVECT   vec;
# Line 317 | Line 426 | eigenvectors(FVECT uv[2], float ra[2], FVECT hessian[3
426          hess2[0][1] = DOT(uv[0], b);
427          hess2[1][0] = DOT(uv[1], a);
428          hess2[1][1] = DOT(uv[1], b);
429 <                                        /* compute eigenvalues */
430 <        if ( quadratic(evalue, 1.0, -hess2[0][0]-hess2[1][1],
431 <                        hess2[0][0]*hess2[1][1]-hess2[0][1]*hess2[1][0]) != 2 ||
432 <                        ((evalue[0] = fabs(evalue[0])) <= FTINY*FTINY) |
429 >                                        /* compute eigenvalue(s) */
430 >        i = quadratic(evalue, 1.0, -hess2[0][0]-hess2[1][1],
431 >                        hess2[0][0]*hess2[1][1]-hess2[0][1]*hess2[1][0]);
432 >        if (i == 1)                     /* double-root (circle) */
433 >                evalue[1] = evalue[0];
434 >        if (!i || ((evalue[0] = fabs(evalue[0])) <= FTINY*FTINY) |
435                          ((evalue[1] = fabs(evalue[1])) <= FTINY*FTINY) )
436                  error(INTERNAL, "bad eigenvalue calculation");
437  
# Line 381 | Line 492 | ambHessian(                            /* anisotropic radii & pos. gradient */
492          }
493                                          /* compute first row of edges */
494          for (j = 0; j < hp->ns-1; j++) {
495 <                comp_fftri(&fftr, ambsamp(hp,0,j).p,
496 <                                ambsamp(hp,0,j+1).p, hp->rp->rop);
495 >                comp_fftri(&fftr, ambsam(hp,0,j).p,
496 >                                ambsam(hp,0,j+1).p, hp->rp->rop);
497                  if (hessrow != NULL)
498                          comp_hessian(hessrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
499                  if (gradrow != NULL)
# Line 392 | Line 503 | ambHessian(                            /* anisotropic radii & pos. gradient */
503          for (i = 0; i < hp->ns-1; i++) {
504              FVECT       hesscol[3];     /* compute first vertical edge */
505              FVECT       gradcol;
506 <            comp_fftri(&fftr, ambsamp(hp,i,0).p,
507 <                        ambsamp(hp,i+1,0).p, hp->rp->rop);
506 >            comp_fftri(&fftr, ambsam(hp,i,0).p,
507 >                        ambsam(hp,i+1,0).p, hp->rp->rop);
508              if (hessrow != NULL)
509                  comp_hessian(hesscol, &fftr, hp->rp->ron);
510              if (gradrow != NULL)
# Line 402 | Line 513 | ambHessian(                            /* anisotropic radii & pos. gradient */
513                  FVECT   hessdia[3];     /* compute triangle contributions */
514                  FVECT   graddia;
515                  COLORV  backg;
516 <                backg = back_ambval(&ambsamp(hp,i,j), &ambsamp(hp,i,j+1),
517 <                                        &ambsamp(hp,i+1,j), hp->rp->rop);
516 >                backg = back_ambval(&ambsam(hp,i,j), &ambsam(hp,i,j+1),
517 >                                        &ambsam(hp,i+1,j), hp->rp->rop);
518                                          /* diagonal (inner) edge */
519 <                comp_fftri(&fftr, ambsamp(hp,i,j+1).p,
520 <                                ambsamp(hp,i+1,j).p, hp->rp->rop);
519 >                comp_fftri(&fftr, ambsam(hp,i,j+1).p,
520 >                                ambsam(hp,i+1,j).p, hp->rp->rop);
521                  if (hessrow != NULL) {
522                      comp_hessian(hessdia, &fftr, hp->rp->ron);
523                      rev_hessian(hesscol);
524                      add2hessian(hessian, hessrow[j], hessdia, hesscol, backg);
525                  }
526 <                if (gradient != NULL) {
526 >                if (gradrow != NULL) {
527                      comp_gradient(graddia, &fftr, hp->rp->ron);
528                      rev_gradient(gradcol);
529                      add2gradient(gradient, gradrow[j], graddia, gradcol, backg);
530                  }
531                                          /* initialize edge in next row */
532 <                comp_fftri(&fftr, ambsamp(hp,i+1,j+1).p,
533 <                                ambsamp(hp,i+1,j).p, hp->rp->rop);
532 >                comp_fftri(&fftr, ambsam(hp,i+1,j+1).p,
533 >                                ambsam(hp,i+1,j).p, hp->rp->rop);
534                  if (hessrow != NULL)
535                      comp_hessian(hessrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
536                  if (gradrow != NULL)
537                      comp_gradient(gradrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
538                                          /* new column edge & paired triangle */
539 <                backg = back_ambval(&ambsamp(hp,i,j+1), &ambsamp(hp,i+1,j+1),
540 <                                        &ambsamp(hp,i+1,j), hp->rp->rop);
541 <                comp_fftri(&fftr, ambsamp(hp,i,j+1).p, ambsamp(hp,i+1,j+1).p,
539 >                backg = back_ambval(&ambsam(hp,i,j+1), &ambsam(hp,i+1,j+1),
540 >                                        &ambsam(hp,i+1,j), hp->rp->rop);
541 >                comp_fftri(&fftr, ambsam(hp,i,j+1).p, ambsam(hp,i+1,j+1).p,
542                                  hp->rp->rop);
543                  if (hessrow != NULL) {
544                      comp_hessian(hesscol, &fftr, hp->rp->ron);
# Line 462 | Line 573 | ambHessian(                            /* anisotropic radii & pos. gradient */
573   static void
574   ambdirgrad(AMBHEMI *hp, FVECT uv[2], float dg[2])
575   {
576 <        struct s_ambsamp        *ap;
577 <        double                  dgsum[2];
578 <        int                     n;
579 <        FVECT                   vd;
580 <        double                  gfact;
576 >        AMBSAMP *ap;
577 >        double  dgsum[2];
578 >        int     n;
579 >        FVECT   vd;
580 >        double  gfact;
581  
582          dgsum[0] = dgsum[1] = 0.0;      /* sum values times -tan(theta) */
583          for (ap = hp->sa, n = hp->ns*hp->ns; n--; ap++) {
# Line 474 | Line 585 | ambdirgrad(AMBHEMI *hp, FVECT uv[2], float dg[2])
585                  VSUB(vd, ap->p, hp->rp->rop);
586                                          /* brightness over cosine factor */
587                  gfact = colval(ap->v,CIEY) / DOT(hp->rp->ron, vd);
588 <                                        /* -sine = -proj_radius/vd_length */
589 <                dgsum[0] += DOT(uv[1], vd) * gfact;
590 <                dgsum[1] -= DOT(uv[0], vd) * gfact;
588 >                                        /* sine = proj_radius/vd_length */
589 >                dgsum[0] -= DOT(uv[1], vd) * gfact;
590 >                dgsum[1] += DOT(uv[0], vd) * gfact;
591          }
592          dg[0] = dgsum[0] / (hp->ns*hp->ns);
593          dg[1] = dgsum[1] / (hp->ns*hp->ns);
# Line 494 | Line 605 | doambient(                             /* compute ambient component */
605          float   dg[2]                   /* returned (optional) */
606   )
607   {
608 <        AMBHEMI                 *hp = inithemi(rcol, r, wt);
609 <        int                     cnt = 0;
610 <        FVECT                   my_uv[2];
611 <        double                  d, acol[3];
612 <        struct s_ambsamp        *ap;
613 <        int                     i, j;
608 >        AMBHEMI *hp = inithemi(rcol, r, wt);
609 >        int     cnt;
610 >        FVECT   my_uv[2];
611 >        double  d, K, acol[3];
612 >        AMBSAMP *ap;
613 >        int     i, j;
614                                          /* check/initialize */
615          if (hp == NULL)
616                  return(0);
# Line 513 | Line 624 | doambient(                             /* compute ambient component */
624                  dg[0] = dg[1] = 0.0;
625                                          /* sample the hemisphere */
626          acol[0] = acol[1] = acol[2] = 0.0;
627 +        cnt = 0;
628          for (i = hp->ns; i--; )
629                  for (j = hp->ns; j--; )
630                          if ((ap = ambsample(hp, i, j)) != NULL) {
# Line 524 | Line 636 | doambient(                             /* compute ambient component */
636                  free(hp);
637                  return(0);              /* no valid samples */
638          }
639 +        if (cnt < hp->ns*hp->ns) {      /* incomplete sampling? */
640 +                copycolor(rcol, acol);
641 +                free(hp);
642 +                return(-1);             /* return value w/o Hessian */
643 +        }
644 +        cnt = ambssamp*wt + 0.5;        /* perform super-sampling? */
645 +        if (cnt > 0)
646 +                ambsupersamp(acol, hp, cnt);
647          copycolor(rcol, acol);          /* final indirect irradiance/PI */
648 <        if (cnt < hp->ns*hp->ns ||      /* incomplete sampling? */
529 <                        (ra == NULL) & (pg == NULL) & (dg == NULL)) {
648 >        if ((ra == NULL) & (pg == NULL) & (dg == NULL)) {
649                  free(hp);
650                  return(-1);             /* no radius or gradient calc. */
651          }
652 <        if (bright(acol) > FTINY)       /* normalize Y values */
653 <                d = cnt/bright(acol);
654 <        else
655 <                d = 0.0;
652 >        if ((d = bright(acol)) > FTINY) {       /* normalize Y values */
653 >                d = 0.99*(hp->ns*hp->ns)/d;
654 >                K = 0.01;
655 >        } else {                        /* or fall back on geometric Hessian */
656 >                K = 1.0;
657 >                pg = NULL;
658 >                dg = NULL;
659 >        }
660          ap = hp->sa;                    /* relative Y channel from here on... */
661          for (i = hp->ns*hp->ns; i--; ap++)
662 <                colval(ap->v,CIEY) = bright(ap->v)*d + 0.01;
662 >                colval(ap->v,CIEY) = bright(ap->v)*d + K;
663  
664          if (uv == NULL)                 /* make sure we have axis pointers */
665                  uv = my_uv;

Diff Legend

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