[ViewVC] Diff of: radiance/ray/src/rt/ambcomp.c

Comparing ray/src/rt/ambcomp.c (file contents):
Revision 2.25 by greg, Fri Apr 11 20:31:37 2014 UTC vs.
Revision 2.51 by greg, Wed May 7 20:20:24 2014 UTC

+/*
+ * Routines to compute "ambient" values using Monte Carlo
-+
+ *  Hessian calculations based on "Practical Hessian-Based Error Control
-+
+ *      for Irradiance Caching" by Schwarzhaupt, Wann Jensen, & Jarosz
-+
+ *      from ACM SIGGRAPH Asia 2012 conference proceedings.
-+
+ *
-+
+ *  Added book-keeping optimization to avoid calculations that would
-+
+ *      cancel due to traversal both directions on edges that are adjacent
-+
+ *      to same-valued triangles.  This cuts about half of Hessian math.
-+
+ *
+ *  Declarations of external symbols in ambient.h
+ */
+#include  "random.h"
+#ifdef NEWAMB
-+
-+
+extern void             SDsquare2disk(double ds[2], double seedx, double seedy);
-+
-+
+                                /* vertex direction bit positions */
-+
+#define VDB_xy  0
-+
+#define VDB_y   01
-+
+#define VDB_x   02
-+
+#define VDB_Xy  03
-+
+#define VDB_xY  04
-+
+#define VDB_X   05
-+
+#define VDB_Y   06
-+
+#define VDB_XY  07
-+
+                                /* get opposite vertex direction bit */
-+
+#define VDB_OPP(f)      (~(f) & 07)
-+
+                                /* adjacent triangle vertex flags */
-+
+static const int  adjacent_trifl[8] = {
-+
+,                      /* forbidden diagonal */
-+
+<<VDB_x|1<<VDB_y|1<<VDB_Xy,
-+
+<<VDB_y|1<<VDB_x|1<<VDB_xY,
-+
+<<VDB_y|1<<VDB_Xy|1<<VDB_X,
-+
+<<VDB_x|1<<VDB_xY|1<<VDB_Y,
-+
+<<VDB_Xy|1<<VDB_X|1<<VDB_Y,
-+
+<<VDB_xY|1<<VDB_Y|1<<VDB_X,
-+
+,                      /* forbidden diagonal */
-+
+                };
-+
-+
+typedef struct {
-+
+        COLOR   v;              /* hemisphere sample value */
-+
+        float   d;              /* reciprocal distance (1/rt) */
-+
+        FVECT   p;              /* intersection point */
-+
+} AMBSAMP;              /* sample value */
-+
-+
+typedef struct {
-+
+        RAY     *rp;            /* originating ray sample */
-+
+        FVECT   ux, uy;         /* tangent axis unit vectors */
-+
+        int     ns;             /* number of samples per axis */
-+
+        COLOR   acoef;          /* division contribution coefficient */
-+
+        AMBSAMP sa[1];          /* sample array (extends struct) */
-+
+}  AMBHEMI;             /* ambient sample hemisphere */
-+
-+
+#define ambndx(h,i,j)   ((i)*(h)->ns + (j))
-+
+#define ambsam(h,i,j)   (h)->sa[ambndx(h,i,j)]
-+
-+
+typedef struct {
-+
+        FVECT   r_i, r_i1, e_i, rcp, rI2_eJ2;
-+
+        double  I1, I2;
-+
+        int     valid;
-+
+} FFTRI;                /* vectors and coefficients for Hessian calculation */
-+
-+
-+
+/* Get index for adjacent vertex */
-+
+static int
-+
+adjacent_verti(AMBHEMI *hp, int i, int j, int dbit)
-+
+{
-+
+        int     i0 = i*hp->ns + j;
-+
-+
+        switch (dbit) {
-+
+        case VDB_y:     return(i0 - hp->ns);
-+
+        case VDB_x:     return(i0 - 1);
-+
+        case VDB_Xy:    return(i0 - hp->ns + 1);
-+
+        case VDB_xY:    return(i0 + hp->ns - 1);
-+
+        case VDB_X:     return(i0 + 1);
-+
+        case VDB_Y:     return(i0 + hp->ns);
-+
+                                /* the following should never occur */
-+
+        case VDB_xy:    return(i0 - hp->ns - 1);
-+
+        case VDB_XY:    return(i0 + hp->ns + 1);
-+
+        }
-+
+        return(-1);
-+
+}
-+
-+
-+
+/* Get vertex direction bit for the opposite edge to complete triangle */
-+
+static int
-+
+vdb_edge(int db1, int db2)
-+
+{
-+
+        switch (db1) {
-+
+        case VDB_x:     return(db2==VDB_y ? VDB_Xy : VDB_Y);
-+
+        case VDB_y:     return(db2==VDB_x ? VDB_xY : VDB_X);
-+
+        case VDB_X:     return(db2==VDB_Xy ? VDB_y : VDB_xY);
-+
+        case VDB_Y:     return(db2==VDB_xY ? VDB_x : VDB_Xy);
-+
+        case VDB_xY:    return(db2==VDB_x ? VDB_y : VDB_X);
-+
+        case VDB_Xy:    return(db2==VDB_y ? VDB_x : VDB_Y);
-+
+        }
-+
+        error(INTERNAL, "forbidden diagonal in vdb_edge()");
-+
+        return(-1);
-+
+}
-+
-+
-+
+static AMBHEMI *
-+
+inithemi(                       /* initialize sampling hemisphere */
-+
+        COLOR   ac,
-+
+        RAY     *r,
-+
+        double  wt
-+
+)
-+
+{
-+
+        AMBHEMI *hp;
-+
+        double  d;
-+
+        int     n, i;
-+
+                                        /* set number of divisions */
-+
+        if (ambacc <= FTINY &&
-+
+                        wt > (d = 0.8*intens(ac)*r->rweight/(ambdiv*minweight)))
-+
+                wt = d;                 /* avoid ray termination */
-+
+        n = sqrt(ambdiv * wt) + 0.5;
-+
+        i = 1 + 5*(ambacc > FTINY);     /* minimum number of samples */
-+
+        if (n < i)
-+
+                n = i;
-+
+                                        /* allocate sampling array */
-+
+        hp = (AMBHEMI *)malloc(sizeof(AMBHEMI) + sizeof(AMBSAMP)*(n*n - 1));
-+
+        if (hp == NULL)
-+
+                return(NULL);
-+
+        hp->rp = r;
-+
+        hp->ns = n;
-+
+                                        /* assign coefficient */
-+
+        copycolor(hp->acoef, ac);
-+
+        d = 1.0/(n*n);
-+
+        scalecolor(hp->acoef, d);
-+
+                                        /* make tangent plane axes */
-+
+        hp->uy[0] = 0.5 - frandom();
-+
+        hp->uy[1] = 0.5 - frandom();
-+
+        hp->uy[2] = 0.5 - frandom();
-+
+        for (i = 3; i--; )
-+
+                if ((-0.6 < r->ron[i]) & (r->ron[i] < 0.6))
-+
+                        break;
-+
+        if (i < 0)
-+
+                error(CONSISTENCY, "bad ray direction in inithemi");
-+
+        hp->uy[i] = 1.0;
-+
+        VCROSS(hp->ux, hp->uy, r->ron);
-+
+        normalize(hp->ux);
-+
+        VCROSS(hp->uy, r->ron, hp->ux);
-+
+                                        /* we're ready to sample */
-+
+        return(hp);
-+
+}
-+
-+
-+
+/* Sample ambient division and apply weighting coefficient */
-+
+static int
-+
+getambsamp(RAY *arp, AMBHEMI *hp, int i, int j, int n)
-+
+{
-+
+        int     hlist[3], ii;
-+
+        double  spt[2], zd;
-+
+                                        /* ambient coefficient for weight */
-+
+        if (ambacc > FTINY)
-+
+                setcolor(arp->rcoef, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
-+
+        else
-+
+                copycolor(arp->rcoef, hp->acoef);
-+
+        if (rayorigin(arp, AMBIENT, hp->rp, arp->rcoef) < 0)
-+
+                return(0);
-+
+        if (ambacc > FTINY) {
-+
+                multcolor(arp->rcoef, hp->acoef);
-+
+                scalecolor(arp->rcoef, 1./AVGREFL);
-+
+        }
-+
+        hlist[0] = hp->rp->rno;
-+
+        hlist[1] = j;
-+
+        hlist[2] = i;
-+
+        multisamp(spt, 2, urand(ilhash(hlist,3)+n));
-+
+        if (!n) {                       /* avoid border samples for n==0 */
-+
+                if ((spt[0] < 0.1) | (spt[0] >= 0.9))
-+
+                        spt[0] = 0.1 + 0.8*frandom();
-+
+                if ((spt[1] < 0.1) | (spt[1] >= 0.9))
-+
+                        spt[1] = 0.1 + 0.8*frandom();
-+
+        }
-+
+        SDsquare2disk(spt, (j+spt[1])/hp->ns, (i+spt[0])/hp->ns);
-+
+        zd = sqrt(1. - spt[0]*spt[0] - spt[1]*spt[1]);
-+
+        for (ii = 3; ii--; )
-+
+                arp->rdir[ii] = spt[0]*hp->ux[ii] +
-+
+                                spt[1]*hp->uy[ii] +
-+
+                                zd*hp->rp->ron[ii];
-+
+        checknorm(arp->rdir);
-+
+        dimlist[ndims++] = ambndx(hp,i,j) + 90171;
-+
+        rayvalue(arp);                  /* evaluate ray */
-+
+        ndims--;                        /* apply coefficient */
-+
+        multcolor(arp->rcol, arp->rcoef);
-+
+        return(1);
-+
+}
-+
-+
-+
+static AMBSAMP *
-+
+ambsample(                              /* initial ambient division sample */
-+
+        AMBHEMI *hp,
-+
+        int     i,
-+
+        int     j
-+
+)
-+
+{
-+
+        AMBSAMP *ap = &ambsam(hp,i,j);
-+
+        RAY     ar;
-+
+                                        /* generate hemispherical sample */
-+
+        if (!getambsamp(&ar, hp, i, j, 0) || ar.rt <= FTINY) {
-+
+                memset(ap, 0, sizeof(AMBSAMP));
-+
+                return(NULL);
-+
+        }
-+
+        ap->d = 1.0/ar.rt;              /* limit vertex distance */
-+
+        if (ar.rt > 10.0*thescene.cusize)
-+
+                ar.rt = 10.0*thescene.cusize;
-+
+        VSUM(ap->p, ar.rorg, ar.rdir, ar.rt);
-+
+        copycolor(ap->v, ar.rcol);
-+
+        return(ap);
-+
+}
-+
-+
-+
+/* Estimate errors based on ambient division differences */
-+
+static float *
-+
+getambdiffs(AMBHEMI *hp)
-+
+{
-+
+        float   *earr = (float *)calloc(hp->ns*hp->ns, sizeof(float));
-+
+        float   *ep;
-+
+        AMBSAMP *ap;
-+
+        double  b, d2;
-+
+        int     i, j;
-+
-+
+        if (earr == NULL)               /* out of memory? */
-+
+                return(NULL);
-+
+                                        /* compute squared neighbor diffs */
-+
+        for (ap = hp->sa, ep = earr, i = 0; i < hp->ns; i++)
-+
+            for (j = 0; j < hp->ns; j++, ap++, ep++) {
-+
+                b = bright(ap[0].v);
-+
+                if (i) {                /* from above */
-+
+                        d2 = b - bright(ap[-hp->ns].v);
-+
+                        d2 *= d2;
-+
+                        ep[0] += d2;
-+
+                        ep[-hp->ns] += d2;
-+
+                }
-+
+                if (j) {                /* from behind */
-+
+                        d2 = b - bright(ap[-1].v);
-+
+                        d2 *= d2;
-+
+                        ep[0] += d2;
-+
+                        ep[-1] += d2;
-+
+                }
-+
+            }
-+
+                                        /* correct for number of neighbors */
-+
+        earr[0] *= 2.f;
-+
+        earr[hp->ns-1] *= 2.f;
-+
+        earr[(hp->ns-1)*hp->ns] *= 2.f;
-+
+        earr[(hp->ns-1)*hp->ns + hp->ns-1] *= 2.f;
-+
+        for (i = 1; i < hp->ns-1; i++) {
-+
+                earr[i*hp->ns] *= 4./3.;
-+
+                earr[i*hp->ns + hp->ns-1] *= 4./3.;
-+
+        }
-+
+        for (j = 1; j < hp->ns-1; j++) {
-+
+                earr[j] *= 4./3.;
-+
+                earr[(hp->ns-1)*hp->ns + j] *= 4./3.;
-+
+        }
-+
+        return(earr);
-+
+}
-+
-+
-+
+/* Perform super-sampling on hemisphere (introduces bias) */
-+
+static void
-+
+ambsupersamp(double acol[3], AMBHEMI *hp, int cnt)
-+
+{
-+
+        float   *earr = getambdiffs(hp);
-+
+        double  e2sum = 0.0;
-+
+        AMBSAMP *ap;
-+
+        RAY     ar;
-+
+        double  asum[3];
-+
+        float   *ep;
-+
+        int     i, j, n;
-+
-+
+        if (earr == NULL)               /* just skip calc. if no memory */
-+
+                return;
-+
+                                        /* add up estimated variances */
-+
+        for (ep = earr + hp->ns*hp->ns; ep-- > earr; )
-+
+                e2sum += *ep;
-+
+        ep = earr;                      /* perform super-sampling */
-+
+        for (ap = hp->sa, i = 0; i < hp->ns; i++)
-+
+            for (j = 0; j < hp->ns; j++, ap++) {
-+
+                int     nss = *ep/e2sum*cnt + frandom();
-+
+                asum[0] = asum[1] = asum[2] = 0.0;
-+
+                for (n = 1; n <= nss; n++) {
-+
+                        if (!getambsamp(&ar, hp, i, j, n)) {
-+
+                                nss = n-1;
-+
+                                break;
-+
+                        }
-+
+                        addcolor(asum, ar.rcol);
-+
+                }
-+
+                if (nss) {              /* update returned ambient value */
-+
+                        const double    ssf = 1./(nss + 1);
-+
+                        for (n = 3; n--; )
-+
+                                acol[n] += ssf*asum[n] +
-+
+                                                (ssf - 1.)*colval(ap->v,n);
-+
+                }
-+
+                e2sum -= *ep++;         /* update remainders */
-+
+                cnt -= nss;
-+
+        }
-+
+        free(earr);
-+
+}
-+
-+
-+
+/* Compute vertex flags, indicating farthest in each direction */
-+
+static uby8 *
-+
+vertex_flags(AMBHEMI *hp)
-+
+{
-+
+        uby8    *vflags = (uby8 *)calloc(hp->ns*hp->ns, sizeof(uby8));
-+
+        uby8    *vf;
-+
+        AMBSAMP *ap;
-+
+        int     i, j;
-+
-+
+        if (vflags == NULL)
-+
+                error(SYSTEM, "out of memory in vertex_flags()");
-+
+        vf = vflags;
-+
+        ap = hp->sa;            /* compute farthest along first row */
-+
+        for (j = 0; j < hp->ns-1; j++, vf++, ap++)
-+
+                if (ap[0].d <= ap[1].d)
-+
+                        vf[0] |= 1<<VDB_X;
-+
+                else
-+
+                        vf[1] |= 1<<VDB_x;
-+
+        ++vf; ++ap;
-+
+                                /* flag subsequent rows */
-+
+        for (i = 1; i < hp->ns; i++) {
-+
+            for (j = 0; j < hp->ns-1; j++, vf++, ap++) {
-+
+                if (ap[0].d <= ap[-hp->ns].d)   /* row before */
-+
+                        vf[0] |= 1<<VDB_y;
-+
+                else
-+
+                        vf[-hp->ns] |= 1<<VDB_Y;
-+
+                if (ap[0].d <= ap[1-hp->ns].d)  /* diagonal we care about */
-+
+                        vf[0] |= 1<<VDB_Xy;
-+
+                else
-+
+                        vf[1-hp->ns] |= 1<<VDB_xY;
-+
+                if (ap[0].d <= ap[1].d)         /* column after */
-+
+                        vf[0] |= 1<<VDB_X;
-+
+                else
-+
+                        vf[1] |= 1<<VDB_x;
-+
+            }
-+
+            if (ap[0].d <= ap[-hp->ns].d)       /* final column edge */
-+
+                vf[0] |= 1<<VDB_y;
-+
+            else
-+
+                vf[-hp->ns] |= 1<<VDB_Y;
-+
+            ++vf; ++ap;
-+
+        }
-+
+        return(vflags);
-+
+}
-+
-+
-+
+/* Return brightness of farthest ambient sample */
-+
+static double
-+
+back_ambval(AMBHEMI *hp, int i, int j, int dbit1, int dbit2, const uby8 *vflags)
-+
+{
-+
+        const int       v0 = ambndx(hp,i,j);
-+
+        const int       tflags = (1<<dbit1 | 1<<dbit2);
-+
+        int             v1, v2;
-+
-+
+        if ((vflags[v0] & tflags) == tflags)    /* is v0 the farthest? */
-+
+                return(colval(hp->sa[v0].v,CIEY));
-+
+        v1 = adjacent_verti(hp, i, j, dbit1);
-+
+        if (vflags[v0] & 1<<dbit2)              /* v1 farthest if v0>v2 */
-+
+                return(colval(hp->sa[v1].v,CIEY));
-+
+        v2 = adjacent_verti(hp, i, j, dbit2);
-+
+        if (vflags[v0] & 1<<dbit1)              /* v2 farthest if v0>v1 */
-+
+                return(colval(hp->sa[v2].v,CIEY));
-+
+                                                /* else check if v1>v2 */
-+
+        if (vflags[v1] & 1<<vdb_edge(dbit1,dbit2))
-+
+                return(colval(hp->sa[v1].v,CIEY));
-+
+        return(colval(hp->sa[v2].v,CIEY));
-+
+}
-+
-+
-+
+/* Compute vectors and coefficients for Hessian/gradient calcs */
-+
+static void
-+
+comp_fftri(FFTRI *ftp, AMBHEMI *hp, int i, int j, int dbit, const uby8 *vflags)
-+
+{
-+
+        const int       i0 = ambndx(hp,i,j);
-+
+        double          rdot_cp, dot_e, dot_er, rdot_r, rdot_r1, J2;
-+
+        int             i1, ii;
-+
-+
+        ftp->valid = 0;                 /* check if we can skip this edge */
-+
+        ii = adjacent_trifl[dbit];
-+
+        if ((vflags[i0] & ii) == ii)    /* cancels if vertex used as value */
-+
+                return;
-+
+        i1 = adjacent_verti(hp, i, j, dbit);
-+
+        ii = adjacent_trifl[VDB_OPP(dbit)];
-+
+        if ((vflags[i1] & ii) == ii)    /* on either end (for both triangles) */
-+
+                return;
-+
+                                        /* else go ahead with calculation */
-+
+        VSUB(ftp->r_i, hp->sa[i0].p, hp->rp->rop);
-+
+        VSUB(ftp->r_i1, hp->sa[i1].p, hp->rp->rop);
-+
+        VSUB(ftp->e_i, hp->sa[i1].p, hp->sa[i0].p);
-+
+        VCROSS(ftp->rcp, ftp->r_i, ftp->r_i1);
-+
+        rdot_cp = 1.0/DOT(ftp->rcp,ftp->rcp);
-+
+        dot_e = DOT(ftp->e_i,ftp->e_i);
-+
+        dot_er = DOT(ftp->e_i, ftp->r_i);
-+
+        rdot_r = 1.0/DOT(ftp->r_i,ftp->r_i);
-+
+        rdot_r1 = 1.0/DOT(ftp->r_i1,ftp->r_i1);
-+
+        ftp->I1 = acos( DOT(ftp->r_i, ftp->r_i1) * sqrt(rdot_r*rdot_r1) ) *
-+
+                        sqrt( rdot_cp );
-+
+        ftp->I2 = ( DOT(ftp->e_i, ftp->r_i1)*rdot_r1 - dot_er*rdot_r +
-+
+                        dot_e*ftp->I1 )*0.5*rdot_cp;
-+
+        J2 =  ( 0.5*(rdot_r - rdot_r1) - dot_er*ftp->I2 ) / dot_e;
-+
+        for (ii = 3; ii--; )
-+
+                ftp->rI2_eJ2[ii] = ftp->I2*ftp->r_i[ii] + J2*ftp->e_i[ii];
-+
+        ftp->valid++;
-+
+}
-+
-+
-+
+/* Compose 3x3 matrix from two vectors */
-+
+static void
-+
+compose_matrix(FVECT mat[3], FVECT va, FVECT vb)
-+
+{
-+
+        mat[0][0] = 2.0*va[0]*vb[0];
-+
+        mat[1][1] = 2.0*va[1]*vb[1];
-+
+        mat[2][2] = 2.0*va[2]*vb[2];
-+
+        mat[0][1] = mat[1][0] = va[0]*vb[1] + va[1]*vb[0];
-+
+        mat[0][2] = mat[2][0] = va[0]*vb[2] + va[2]*vb[0];
-+
+        mat[1][2] = mat[2][1] = va[1]*vb[2] + va[2]*vb[1];
-+
+}
-+
-+
-+
+/* Compute partial 3x3 Hessian matrix for edge */
-+
+static void
-+
+comp_hessian(FVECT hess[3], FFTRI *ftp, FVECT nrm)
-+
+{
-+
+        FVECT   ncp;
-+
+        FVECT   m1[3], m2[3], m3[3], m4[3];
-+
+        double  d1, d2, d3, d4;
-+
+        double  I3, J3, K3;
-+
+        int     i, j;
-+
-+
+        if (!ftp->valid) {              /* preemptive test */
-+
+                memset(hess, 0, sizeof(FVECT)*3);
-+
+                return;
-+
+        }
-+
+                                        /* compute intermediate coefficients */
-+
+        d1 = 1.0/DOT(ftp->r_i,ftp->r_i);
-+
+        d2 = 1.0/DOT(ftp->r_i1,ftp->r_i1);
-+
+        d3 = 1.0/DOT(ftp->e_i,ftp->e_i);
-+
+        d4 = DOT(ftp->e_i, ftp->r_i);
-+
+        I3 = ( DOT(ftp->e_i, ftp->r_i1)*d2*d2 - d4*d1*d1 + 3.0/d3*ftp->I2 )
-+
+                        / ( 4.0*DOT(ftp->rcp,ftp->rcp) );
-+
+        J3 = 0.25*d3*(d1*d1 - d2*d2) - d4*d3*I3;
-+
+        K3 = d3*(ftp->I2 - I3/d1 - 2.0*d4*J3);
-+
+                                        /* intermediate matrices */
-+
+        VCROSS(ncp, nrm, ftp->e_i);
-+
+        compose_matrix(m1, ncp, ftp->rI2_eJ2);
-+
+        compose_matrix(m2, ftp->r_i, ftp->r_i);
-+
+        compose_matrix(m3, ftp->e_i, ftp->e_i);
-+
+        compose_matrix(m4, ftp->r_i, ftp->e_i);
-+
+        d1 = DOT(nrm, ftp->rcp);
-+
+        d2 = -d1*ftp->I2;
-+
+        d1 *= 2.0;
-+
+        for (i = 3; i--; )              /* final matrix sum */
-+
+            for (j = 3; j--; ) {
-+
+                hess[i][j] = m1[i][j] + d1*( I3*m2[i][j] + K3*m3[i][j] +
-+
+.0*J3*m4[i][j] );
-+
+                hess[i][j] += d2*(i==j);
-+
+                hess[i][j] *= -1.0/PI;
-+
+            }
-+
+}
-+
-+
-+
+/* Reverse hessian calculation result for edge in other direction */
-+
+static void
-+
+rev_hessian(FVECT hess[3])
-+
+{
-+
+        int     i;
-+
-+
+        for (i = 3; i--; ) {
-+
+                hess[i][0] = -hess[i][0];
-+
+                hess[i][1] = -hess[i][1];
-+
+                hess[i][2] = -hess[i][2];
-+
+        }
-+
+}
-+
-+
-+
+/* Add to radiometric Hessian from the given triangle */
-+
+static void
-+
+add2hessian(FVECT hess[3], FVECT ehess1[3],
-+
+                FVECT ehess2[3], FVECT ehess3[3], double v)
-+
+{
-+
+        int     i, j;
-+
-+
+        for (i = 3; i--; )
-+
+            for (j = 3; j--; )
-+
+                hess[i][j] += v*( ehess1[i][j] + ehess2[i][j] + ehess3[i][j] );
-+
+}
-+
-+
-+
+/* Compute partial displacement form factor gradient for edge */
-+
+static void
-+
+comp_gradient(FVECT grad, FFTRI *ftp, FVECT nrm)
-+
+{
-+
+        FVECT   ncp;
-+
+        double  f1;
-+
+        int     i;
-+
-+
+        if (!ftp->valid) {              /* preemptive test */
-+
+                memset(grad, 0, sizeof(FVECT));
-+
+                return;
-+
+        }
-+
+        f1 = 2.0*DOT(nrm, ftp->rcp);
-+
+        VCROSS(ncp, nrm, ftp->e_i);
-+
+        for (i = 3; i--; )
-+
+                grad[i] = (0.5/PI)*( ftp->I1*ncp[i] + f1*ftp->rI2_eJ2[i] );
-+
+}
-+
-+
-+
+/* Reverse gradient calculation result for edge in other direction */
-+
+static void
-+
+rev_gradient(FVECT grad)
-+
+{
-+
+        grad[0] = -grad[0];
-+
+        grad[1] = -grad[1];
-+
+        grad[2] = -grad[2];
-+
+}
-+
-+
-+
+/* Add to displacement gradient from the given triangle */
-+
+static void
-+
+add2gradient(FVECT grad, FVECT egrad1, FVECT egrad2, FVECT egrad3, double v)
-+
+{
-+
+        int     i;
-+
-+
+        for (i = 3; i--; )
-+
+                grad[i] += v*( egrad1[i] + egrad2[i] + egrad3[i] );
-+
+}
-+
-+
-+
+/* Compute anisotropic radii and eigenvector directions */
-+
+static int
-+
+eigenvectors(FVECT uv[2], float ra[2], FVECT hessian[3])
-+
+{
-+
+        double  hess2[2][2];
-+
+        FVECT   a, b;
-+
+        double  evalue[2], slope1, xmag1;
-+
+        int     i;
-+
+                                        /* project Hessian to sample plane */
-+
+        for (i = 3; i--; ) {
-+
+                a[i] = DOT(hessian[i], uv[0]);
-+
+                b[i] = DOT(hessian[i], uv[1]);
-+
+        }
-+
+        hess2[0][0] = DOT(uv[0], a);
-+
+        hess2[0][1] = DOT(uv[0], b);
-+
+        hess2[1][0] = DOT(uv[1], a);
-+
+        hess2[1][1] = DOT(uv[1], b);
-+
+                                        /* compute eigenvalue(s) */
-+
+        i = quadratic(evalue, 1.0, -hess2[0][0]-hess2[1][1],
-+
+                        hess2[0][0]*hess2[1][1]-hess2[0][1]*hess2[1][0]);
-+
+        if (i == 1)                     /* double-root (circle) */
-+
+                evalue[1] = evalue[0];
-+
+        if (!i || ((evalue[0] = fabs(evalue[0])) <= FTINY*FTINY) |
-+
+                        ((evalue[1] = fabs(evalue[1])) <= FTINY*FTINY) )
-+
+                error(INTERNAL, "bad eigenvalue calculation");
-+
-+
+        if (evalue[0] > evalue[1]) {
-+
+                ra[0] = sqrt(sqrt(4.0/evalue[0]));
-+
+                ra[1] = sqrt(sqrt(4.0/evalue[1]));
-+
+                slope1 = evalue[1];
-+
+        } else {
-+
+                ra[0] = sqrt(sqrt(4.0/evalue[1]));
-+
+                ra[1] = sqrt(sqrt(4.0/evalue[0]));
-+
+                slope1 = evalue[0];
-+
+        }
-+
+                                        /* compute unit eigenvectors */
-+
+        if (fabs(hess2[0][1]) <= FTINY)
-+
+                return;                 /* uv OK as is */
-+
+        slope1 = (slope1 - hess2[0][0]) / hess2[0][1];
-+
+        xmag1 = sqrt(1.0/(1.0 + slope1*slope1));
-+
+        for (i = 3; i--; ) {
-+
+                b[i] = xmag1*uv[0][i] + slope1*xmag1*uv[1][i];
-+
+                a[i] = slope1*xmag1*uv[0][i] - xmag1*uv[1][i];
-+
+        }
-+
+        VCOPY(uv[0], a);
-+
+        VCOPY(uv[1], b);
-+
+}
-+
-+
-+
+static void
-+
+ambHessian(                             /* anisotropic radii & pos. gradient */
-+
+        AMBHEMI *hp,
-+
+        FVECT   uv[2],                  /* returned */
-+
+        float   ra[2],                  /* returned (optional) */
-+
+        float   pg[2]                   /* returned (optional) */
-+
+)
-+
+{
-+
+        static char     memerrmsg[] = "out of memory in ambHessian()";
-+
+        FVECT           (*hessrow)[3] = NULL;
-+
+        FVECT           *gradrow = NULL;
-+
+        uby8            *vflags;
-+
+        FVECT           hessian[3];
-+
+        FVECT           gradient;
-+
+        FFTRI           fftr;
-+
+        int             i, j;
-+
+                                        /* be sure to assign unit vectors */
-+
+        VCOPY(uv[0], hp->ux);
-+
+        VCOPY(uv[1], hp->uy);
-+
+                        /* clock-wise vertex traversal from sample POV */
-+
+        if (ra != NULL) {               /* initialize Hessian row buffer */
-+
+                hessrow = (FVECT (*)[3])malloc(sizeof(FVECT)*3*(hp->ns-1));
-+
+                if (hessrow == NULL)
-+
+                        error(SYSTEM, memerrmsg);
-+
+                memset(hessian, 0, sizeof(hessian));
-+
+        } else if (pg == NULL)          /* bogus call? */
-+
+                return;
-+
+        if (pg != NULL) {               /* initialize form factor row buffer */
-+
+                gradrow = (FVECT *)malloc(sizeof(FVECT)*(hp->ns-1));
-+
+                if (gradrow == NULL)
-+
+                        error(SYSTEM, memerrmsg);
-+
+                memset(gradient, 0, sizeof(gradient));
-+
+        }
-+
+                                        /* get vertex position flags */
-+
+        vflags = vertex_flags(hp);
-+
+                                        /* compute first row of edges */
-+
+        for (j = 0; j < hp->ns-1; j++) {
-+
+                comp_fftri(&fftr, hp, 0, j, VDB_X, vflags);
-+
+                if (hessrow != NULL)
-+
+                        comp_hessian(hessrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
-+
+                if (gradrow != NULL)
-+
+                        comp_gradient(gradrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
-+
+        }
-+
+                                        /* sum each row of triangles */
-+
+        for (i = 0; i < hp->ns-1; i++) {
-+
+            FVECT       hesscol[3];     /* compute first vertical edge */
-+
+            FVECT       gradcol;
-+
+            comp_fftri(&fftr, hp, i, 0, VDB_Y, vflags);
-+
+            if (hessrow != NULL)
-+
+                comp_hessian(hesscol, &fftr, hp->rp->ron);
-+
+            if (gradrow != NULL)
-+
+                comp_gradient(gradcol, &fftr, hp->rp->ron);
-+
+            for (j = 0; j < hp->ns-1; j++) {
-+
+                FVECT   hessdia[3];     /* compute triangle contributions */
-+
+                FVECT   graddia;
-+
+                double  backg;
-+
+                backg = back_ambval(hp, i, j, VDB_X, VDB_Y, vflags);
-+
+                                        /* diagonal (inner) edge */
-+
+                comp_fftri(&fftr, hp, i, j+1, VDB_xY, vflags);
-+
+                if (hessrow != NULL) {
-+
+                    comp_hessian(hessdia, &fftr, hp->rp->ron);
-+
+                    rev_hessian(hesscol);
-+
+                    add2hessian(hessian, hessrow[j], hessdia, hesscol, backg);
-+
+                }
-+
+                if (gradrow != NULL) {
-+
+                    comp_gradient(graddia, &fftr, hp->rp->ron);
-+
+                    rev_gradient(gradcol);
-+
+                    add2gradient(gradient, gradrow[j], graddia, gradcol, backg);
-+
+                }
-+
+                                        /* initialize edge in next row */
-+
+                comp_fftri(&fftr, hp, i+1, j+1, VDB_x, vflags);
-+
+                if (hessrow != NULL)
-+
+                    comp_hessian(hessrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
-+
+                if (gradrow != NULL)
-+
+                    comp_gradient(gradrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
-+
+                                        /* new column edge & paired triangle */
-+
+                backg = back_ambval(hp, i+1, j+1, VDB_x, VDB_y, vflags);
-+
+                comp_fftri(&fftr, hp, i, j+1, VDB_Y, vflags);
-+
+                if (hessrow != NULL) {
-+
+                    comp_hessian(hesscol, &fftr, hp->rp->ron);
-+
+                    rev_hessian(hessdia);
-+
+                    add2hessian(hessian, hessrow[j], hessdia, hesscol, backg);
-+
+                    if (i < hp->ns-2)
-+
+                        rev_hessian(hessrow[j]);
-+
+                }
-+
+                if (gradrow != NULL) {
-+
+                    comp_gradient(gradcol, &fftr, hp->rp->ron);
-+
+                    rev_gradient(graddia);
-+
+                    add2gradient(gradient, gradrow[j], graddia, gradcol, backg);
-+
+                    if (i < hp->ns-2)
-+
+                        rev_gradient(gradrow[j]);
-+
+                }
-+
+            }
-+
+        }
-+
+                                        /* release row buffers */
-+
+        if (hessrow != NULL) free(hessrow);
-+
+        if (gradrow != NULL) free(gradrow);
-+
+        free(vflags);
-+
-+
+        if (ra != NULL)                 /* extract eigenvectors & radii */
-+
+                eigenvectors(uv, ra, hessian);
-+
+        if (pg != NULL) {               /* tangential position gradient */
-+
+                pg[0] = DOT(gradient, uv[0]);
-+
+                pg[1] = DOT(gradient, uv[1]);
-+
+        }
-+
+}
-+
-+
-+
+/* Compute direction gradient from a hemispherical sampling */
-+
+static void
-+
+ambdirgrad(AMBHEMI *hp, FVECT uv[2], float dg[2])
-+
+{
-+
+        AMBSAMP *ap;
-+
+        double  dgsum[2];
-+
+        int     n;
-+
+        FVECT   vd;
-+
+        double  gfact;
-+
-+
+        dgsum[0] = dgsum[1] = 0.0;      /* sum values times -tan(theta) */
-+
+        for (ap = hp->sa, n = hp->ns*hp->ns; n--; ap++) {
-+
+                                        /* use vector for azimuth + 90deg */
-+
+                VSUB(vd, ap->p, hp->rp->rop);
-+
+                                        /* brightness over cosine factor */
-+
+                gfact = colval(ap->v,CIEY) / DOT(hp->rp->ron, vd);
-+
+                                        /* sine = proj_radius/vd_length */
-+
+                dgsum[0] -= DOT(uv[1], vd) * gfact;
-+
+                dgsum[1] += DOT(uv[0], vd) * gfact;
-+
+        }
-+
+        dg[0] = dgsum[0] / (hp->ns*hp->ns);
-+
+        dg[1] = dgsum[1] / (hp->ns*hp->ns);
-+
+}
-+
-+
-+
+/* Compute potential light leak direction flags for cache value */
-+
+static uint32
-+
+ambcorral(AMBHEMI *hp, FVECT uv[2], const double r0, const double r1)
-+
+{
-+
+        const double    max_d = 1.0/(minarad*ambacc + 0.001);
-+
+        const double    ang_res = 0.5*PI/(hp->ns-1);
-+
+        const double    ang_step = ang_res/((int)(16/PI*ang_res) + (1+FTINY));
-+
+        double          avg_d = 0;
-+
+        uint32          flgs = 0;
-+
+        int             i, j;
-+
+                                        /* check distances above us */
-+
+        for (i = hp->ns*3/4; i-- > hp->ns>>2; )
-+
+            for (j = hp->ns*3/4; j-- > hp->ns>>2; )
-+
+                avg_d += ambsam(hp,i,j).d;
-+
+        avg_d *= 4.0/(hp->ns*hp->ns);
-+
+        if (avg_d >= max_d)             /* too close to corral? */
-+
+                return(0);
-+
+                                        /* else circle around perimeter */
-+
+        for (i = 0; i < hp->ns; i++)
-+
+            for (j = 0; j < hp->ns; j += !i|(i==hp->ns-1) ? 1 : hp->ns-1) {
-+
+                AMBSAMP *ap = &ambsam(hp,i,j);
-+
+                FVECT   vec;
-+
+                double  u, v;
-+
+                double  ang, a1;
-+
+                int     abp;
-+
+                if ((ap->d <= FTINY) | (ap->d >= max_d))
-+
+                        continue;       /* too far or too near */
-+
+                VSUB(vec, ap->p, hp->rp->rop);
-+
+                u = DOT(vec, uv[0]) * ap->d;
-+
+                v = DOT(vec, uv[1]) * ap->d;
-+
+                if ((r0*r0*u*u + r1*r1*v*v) * ap->d*ap->d <= 1.0)
-+
+                        continue;       /* occluder outside ellipse */
-+
+                ang = atan2a(v, u);     /* else set direction flags */
-+
+                for (a1 = ang-.5*ang_res; a1 <= ang+.5*ang_res; a1 += ang_step)
-+
+                        flgs |= 1L<<(int)(16/PI*(a1 + 2.*PI*(a1 < 0)));
-+
+            }
-+
+        return(flgs);
-+
+}
-+
-+
-+
+int
-+
+doambient(                              /* compute ambient component */
-+
+        COLOR   rcol,                   /* input/output color */
-+
+        RAY     *r,
-+
+        double  wt,
-+
+        FVECT   uv[2],                  /* returned (optional) */
-+
+        float   ra[2],                  /* returned (optional) */
-+
+        float   pg[2],                  /* returned (optional) */
-+
+        float   dg[2],                  /* returned (optional) */
-+
+        uint32  *crlp                   /* returned (optional) */
-+
+)
-+
+{
-+
+        AMBHEMI *hp = inithemi(rcol, r, wt);
-+
+        int     cnt;
-+
+        FVECT   my_uv[2];
-+
+        double  d, K, acol[3];
-+
+        AMBSAMP *ap;
-+
+        int     i, j;
-+
+                                        /* check/initialize */
-+
+        if (hp == NULL)
-+
+                return(0);
-+
+        if (uv != NULL)
-+
+                memset(uv, 0, sizeof(FVECT)*2);
-+
+        if (ra != NULL)
-+
+                ra[0] = ra[1] = 0.0;
-+
+        if (pg != NULL)
-+
+                pg[0] = pg[1] = 0.0;
-+
+        if (dg != NULL)
-+
+                dg[0] = dg[1] = 0.0;
-+
+        if (crlp != NULL)
-+
+                *crlp = 0;
-+
+                                        /* sample the hemisphere */
-+
+        acol[0] = acol[1] = acol[2] = 0.0;
-+
+        cnt = 0;
-+
+        for (i = hp->ns; i--; )
-+
+                for (j = hp->ns; j--; )
-+
+                        if ((ap = ambsample(hp, i, j)) != NULL) {
-+
+                                addcolor(acol, ap->v);
-+
+                                ++cnt;
-+
+                        }
-+
+        if (!cnt) {
-+
+                setcolor(rcol, 0.0, 0.0, 0.0);
-+
+                free(hp);
-+
+                return(0);              /* no valid samples */
-+
+        }
-+
+        if (cnt < hp->ns*hp->ns) {      /* incomplete sampling? */
-+
+                copycolor(rcol, acol);
-+
+                free(hp);
-+
+                return(-1);             /* return value w/o Hessian */
-+
+        }
-+
+        cnt = ambssamp*wt + 0.5;        /* perform super-sampling? */
-+
+        if (cnt > 8)
-+
+                ambsupersamp(acol, hp, cnt);
-+
+        copycolor(rcol, acol);          /* final indirect irradiance/PI */
-+
+        if ((ra == NULL) & (pg == NULL) & (dg == NULL)) {
-+
+                free(hp);
-+
+                return(-1);             /* no radius or gradient calc. */
-+
+        }
-+
+        if ((d = bright(acol)) > FTINY) {       /* normalize Y values */
-+
+                d = 0.99*(hp->ns*hp->ns)/d;
-+
+                K = 0.01;
-+
+        } else {                        /* or fall back on geometric Hessian */
-+
+                K = 1.0;
-+
+                pg = NULL;
-+
+                dg = NULL;
-+
+        }
-+
+        ap = hp->sa;                    /* relative Y channel from here on... */
-+
+        for (i = hp->ns*hp->ns; i--; ap++)
-+
+                colval(ap->v,CIEY) = bright(ap->v)*d + K;
-+
-+
+        if (uv == NULL)                 /* make sure we have axis pointers */
-+
+                uv = my_uv;
-+
+                                        /* compute radii & pos. gradient */
-+
+        ambHessian(hp, uv, ra, pg);
-+
-+
+        if (dg != NULL)                 /* compute direction gradient */
-+
+                ambdirgrad(hp, uv, dg);
-+
-+
+        if (ra != NULL) {               /* scale/clamp radii */
-+
+                if (pg != NULL) {
-+
+                        if (ra[0]*(d = fabs(pg[0])) > 1.0)
-+
+                                ra[0] = 1.0/d;
-+
+                        if (ra[1]*(d = fabs(pg[1])) > 1.0)
-+
+                                ra[1] = 1.0/d;
-+
+                        if (ra[0] > ra[1])
-+
+                                ra[0] = ra[1];
-+
+                }
-+
+                if (ra[0] < minarad) {
-+
+                        ra[0] = minarad;
-+
+                        if (ra[1] < minarad)
-+
+                                ra[1] = minarad;
-+
+                }
-+
+                ra[0] *= d = 1.0/sqrt(sqrt(wt));
-+
+                if ((ra[1] *= d) > 2.0*ra[0])
-+
+                        ra[1] = 2.0*ra[0];
-+
+                if (ra[1] > maxarad) {
-+
+                        ra[1] = maxarad;
-+
+                        if (ra[0] > maxarad)
-+
+                                ra[0] = maxarad;
-+
+                }
-+
+                if (crlp != NULL)       /* flag encroached directions */
-+
+                        *crlp = ambcorral(hp, uv, ra[0]*ambacc, ra[1]*ambacc);
-+
+                if (pg != NULL) {       /* cap gradient if necessary */
-+
+                        d = pg[0]*pg[0]*ra[0]*ra[0] + pg[1]*pg[1]*ra[1]*ra[1];
-+
+                        if (d > 1.0) {
-+
+                                d = 1.0/sqrt(d);
-+
+                                pg[0] *= d;
-+
+                                pg[1] *= d;
-+
+                        }
-+
+                }
-+
+        }
-+
+        free(hp);                       /* clean up and return */
-+
+        return(1);
-+
+}
-+
+#else /* ! NEWAMB */

Diff Legend

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

Comparing ray/src/rt/ambcomp.c (file contents): Revision 2.25 by greg, Fri Apr 11 20:31:37 2014 UTC vs. Revision 2.51 by greg, Wed May 7 20:20:24 2014 UTC

Diff Legend

Comparing ray/src/rt/ambcomp.c (file contents):
Revision 2.25 by greg, Fri Apr 11 20:31:37 2014 UTC vs.
Revision 2.51 by greg, Wed May 7 20:20:24 2014 UTC