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

Comparing ray/src/rt/ambcomp.c (file contents):
Revision 2.4 by greg, Fri Oct 2 16:14:38 1992 UTC vs.
Revision 2.55 by greg, Fri May 9 16:05:09 2014 UTC

# Line 1 | Line 1
1 – /* Copyright (c) 1991 Regents of the University of California */
2 –
1   #ifndef lint
2 < static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
2 > static const char       RCSid[] = "$Id$";
3   #endif
6 –
4   /*
5   * Routines to compute "ambient" values using Monte Carlo
6 + *
7 + *  Hessian calculations based on "Practical Hessian-Based Error Control
8 + *      for Irradiance Caching" by Schwarzhaupt, Wann Jensen, & Jarosz
9 + *      from ACM SIGGRAPH Asia 2012 conference proceedings.
10 + *
11 + *  Added book-keeping optimization to avoid calculations that would
12 + *      cancel due to traversal both directions on edges that are adjacent
13 + *      to same-valued triangles.  This cuts about half of Hessian math.
14 + *
15 + *  Declarations of external symbols in ambient.h
16   */
17  
18 < #include  "ray.h"
18 > #include "copyright.h"
19  
20 + #include  "ray.h"
21   #include  "ambient.h"
14 –
22   #include  "random.h"
23  
24 + #ifdef NEWAMB
25 +
26 + extern void             SDsquare2disk(double ds[2], double seedx, double seedy);
27 +
28 +                                /* vertex direction bit positions */
29 + #define VDB_xy  0
30 + #define VDB_y   01
31 + #define VDB_x   02
32 + #define VDB_Xy  03
33 + #define VDB_xY  04
34 + #define VDB_X   05
35 + #define VDB_Y   06
36 + #define VDB_XY  07
37 +                                /* get opposite vertex direction bit */
38 + #define VDB_OPP(f)      (~(f) & 07)
39 +                                /* adjacent triangle vertex flags */
40 + static const int  adjacent_trifl[8] = {
41 +                        0,                      /* forbidden diagonal */
42 +                        1<<VDB_x|1<<VDB_y|1<<VDB_Xy,
43 +                        1<<VDB_y|1<<VDB_x|1<<VDB_xY,
44 +                        1<<VDB_y|1<<VDB_Xy|1<<VDB_X,
45 +                        1<<VDB_x|1<<VDB_xY|1<<VDB_Y,
46 +                        1<<VDB_Xy|1<<VDB_X|1<<VDB_Y,
47 +                        1<<VDB_xY|1<<VDB_Y|1<<VDB_X,
48 +                        0,                      /* forbidden diagonal */
49 +                };
50 +
51   typedef struct {
52 <        short  t, p;            /* theta, phi indices */
53 <        COLOR  v;               /* value sum */
54 <        float  r;               /* 1/distance sum */
55 <        float  k;               /* variance for this division */
22 <        int  n;                 /* number of subsamples */
23 < }  AMBSAMP;             /* ambient sample division */
52 >        COLOR   v;              /* hemisphere sample value */
53 >        float   d;              /* reciprocal distance (1/rt) */
54 >        FVECT   p;              /* intersection point */
55 > } AMBSAMP;              /* sample value */
56  
57   typedef struct {
58 <        FVECT  ux, uy, uz;      /* x, y and z axis directions */
59 <        short  nt, np;          /* number of theta and phi directions */
58 >        RAY     *rp;            /* originating ray sample */
59 >        FVECT   ux, uy;         /* tangent axis unit vectors */
60 >        int     ns;             /* number of samples per axis */
61 >        COLOR   acoef;          /* division contribution coefficient */
62 >        AMBSAMP sa[1];          /* sample array (extends struct) */
63   }  AMBHEMI;             /* ambient sample hemisphere */
64  
65 + #define ambndx(h,i,j)   ((i)*(h)->ns + (j))
66 + #define ambsam(h,i,j)   (h)->sa[ambndx(h,i,j)]
67  
68 + typedef struct {
69 +        FVECT   r_i, r_i1, e_i, rcp, rI2_eJ2;
70 +        double  I1, I2;
71 +        int     valid;
72 + } FFTRI;                /* vectors and coefficients for Hessian calculation */
73 +
74 +
75 + /* Get index for adjacent vertex */
76   static int
77 < ambcmp(d1, d2)                          /* decreasing order */
33 < AMBSAMP  *d1, *d2;
77 > adjacent_verti(AMBHEMI *hp, int i, int j, int dbit)
78   {
79 <        if (d1->k < d2->k)
80 <                return(1);
81 <        if (d1->k > d2->k)
82 <                return(-1);
83 <        return(0);
79 >        int     i0 = i*hp->ns + j;
80 >
81 >        switch (dbit) {
82 >        case VDB_y:     return(i0 - hp->ns);
83 >        case VDB_x:     return(i0 - 1);
84 >        case VDB_Xy:    return(i0 - hp->ns + 1);
85 >        case VDB_xY:    return(i0 + hp->ns - 1);
86 >        case VDB_X:     return(i0 + 1);
87 >        case VDB_Y:     return(i0 + hp->ns);
88 >                                /* the following should never occur */
89 >        case VDB_xy:    return(i0 - hp->ns - 1);
90 >        case VDB_XY:    return(i0 + hp->ns + 1);
91 >        }
92 >        return(-1);
93   }
94  
95  
96 + /* Get vertex direction bit for the opposite edge to complete triangle */
97   static int
98 < ambnorm(d1, d2)                         /* standard order */
45 < AMBSAMP  *d1, *d2;
98 > vdb_edge(int db1, int db2)
99   {
100 <        register int  c;
100 >        switch (db1) {
101 >        case VDB_x:     return(db2==VDB_y ? VDB_Xy : VDB_Y);
102 >        case VDB_y:     return(db2==VDB_x ? VDB_xY : VDB_X);
103 >        case VDB_X:     return(db2==VDB_Xy ? VDB_y : VDB_xY);
104 >        case VDB_Y:     return(db2==VDB_xY ? VDB_x : VDB_Xy);
105 >        case VDB_xY:    return(db2==VDB_x ? VDB_y : VDB_X);
106 >        case VDB_Xy:    return(db2==VDB_y ? VDB_x : VDB_Y);
107 >        }
108 >        error(CONSISTENCY, "forbidden diagonal in vdb_edge()");
109 >        return(-1);
110 > }
111  
112 <        if (c = d1->t - d2->t)
113 <                return(c);
114 <        return(d1->p - d2->p);
112 >
113 > static AMBHEMI *
114 > inithemi(                       /* initialize sampling hemisphere */
115 >        COLOR   ac,
116 >        RAY     *r,
117 >        double  wt
118 > )
119 > {
120 >        AMBHEMI *hp;
121 >        double  d;
122 >        int     n, i;
123 >                                        /* set number of divisions */
124 >        if (ambacc <= FTINY &&
125 >                        wt > (d = 0.8*intens(ac)*r->rweight/(ambdiv*minweight)))
126 >                wt = d;                 /* avoid ray termination */
127 >        n = sqrt(ambdiv * wt) + 0.5;
128 >        i = 1 + 5*(ambacc > FTINY);     /* minimum number of samples */
129 >        if (n < i)
130 >                n = i;
131 >                                        /* allocate sampling array */
132 >        hp = (AMBHEMI *)malloc(sizeof(AMBHEMI) + sizeof(AMBSAMP)*(n*n - 1));
133 >        if (hp == NULL)
134 >                return(NULL);
135 >        hp->rp = r;
136 >        hp->ns = n;
137 >                                        /* assign coefficient */
138 >        copycolor(hp->acoef, ac);
139 >        d = 1.0/(n*n);
140 >        scalecolor(hp->acoef, d);
141 >                                        /* make tangent plane axes */
142 >        hp->uy[0] = 0.5 - frandom();
143 >        hp->uy[1] = 0.5 - frandom();
144 >        hp->uy[2] = 0.5 - frandom();
145 >        for (i = 3; i--; )
146 >                if ((-0.6 < r->ron[i]) & (r->ron[i] < 0.6))
147 >                        break;
148 >        if (i < 0)
149 >                error(CONSISTENCY, "bad ray direction in inithemi");
150 >        hp->uy[i] = 1.0;
151 >        VCROSS(hp->ux, hp->uy, r->ron);
152 >        normalize(hp->ux);
153 >        VCROSS(hp->uy, r->ron, hp->ux);
154 >                                        /* we're ready to sample */
155 >        return(hp);
156   }
157  
158  
159 < divsample(dp, h, r)                     /* sample a division */
160 < register AMBSAMP  *dp;
161 < AMBHEMI  *h;
58 < RAY  *r;
159 > /* Sample ambient division and apply weighting coefficient */
160 > static int
161 > getambsamp(RAY *arp, AMBHEMI *hp, int i, int j, int n)
162   {
163 +        int     hlist[3], ii;
164 +        double  spt[2], zd;
165 +                                        /* ambient coefficient for weight */
166 +        if (ambacc > FTINY)
167 +                setcolor(arp->rcoef, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
168 +        else
169 +                copycolor(arp->rcoef, hp->acoef);
170 +        if (rayorigin(arp, AMBIENT, hp->rp, arp->rcoef) < 0)
171 +                return(0);
172 +        if (ambacc > FTINY) {
173 +                multcolor(arp->rcoef, hp->acoef);
174 +                scalecolor(arp->rcoef, 1./AVGREFL);
175 +        }
176 +        hlist[0] = hp->rp->rno;
177 +        hlist[1] = j;
178 +        hlist[2] = i;
179 +        multisamp(spt, 2, urand(ilhash(hlist,3)+n));
180 +        if (!n) {                       /* avoid border samples for n==0 */
181 +                if ((spt[0] < 0.1) | (spt[0] >= 0.9))
182 +                        spt[0] = 0.1 + 0.8*frandom();
183 +                if ((spt[1] < 0.1) | (spt[1] >= 0.9))
184 +                        spt[1] = 0.1 + 0.8*frandom();
185 +        }
186 +        SDsquare2disk(spt, (j+spt[1])/hp->ns, (i+spt[0])/hp->ns);
187 +        zd = sqrt(1. - spt[0]*spt[0] - spt[1]*spt[1]);
188 +        for (ii = 3; ii--; )
189 +                arp->rdir[ii] = spt[0]*hp->ux[ii] +
190 +                                spt[1]*hp->uy[ii] +
191 +                                zd*hp->rp->ron[ii];
192 +        checknorm(arp->rdir);
193 +        dimlist[ndims++] = ambndx(hp,i,j) + 90171;
194 +        rayvalue(arp);                  /* evaluate ray */
195 +        ndims--;                        /* apply coefficient */
196 +        multcolor(arp->rcol, arp->rcoef);
197 +        return(1);
198 + }
199 +
200 +
201 + static AMBSAMP *
202 + ambsample(                              /* initial ambient division sample */
203 +        AMBHEMI *hp,
204 +        int     i,
205 +        int     j
206 + )
207 + {
208 +        AMBSAMP *ap = &ambsam(hp,i,j);
209 +        RAY     ar;
210 +                                        /* generate hemispherical sample */
211 +        if (!getambsamp(&ar, hp, i, j, 0) || ar.rt <= FTINY) {
212 +                memset(ap, 0, sizeof(AMBSAMP));
213 +                return(NULL);
214 +        }
215 +        ap->d = 1.0/ar.rt;              /* limit vertex distance */
216 +        if (ar.rt > 10.0*thescene.cusize)
217 +                ar.rt = 10.0*thescene.cusize;
218 +        VSUM(ap->p, ar.rorg, ar.rdir, ar.rt);
219 +        copycolor(ap->v, ar.rcol);
220 +        return(ap);
221 + }
222 +
223 +
224 + /* Estimate errors based on ambient division differences */
225 + static float *
226 + getambdiffs(AMBHEMI *hp)
227 + {
228 +        float   *earr = (float *)calloc(hp->ns*hp->ns, sizeof(float));
229 +        float   *ep;
230 +        AMBSAMP *ap;
231 +        double  b, d2;
232 +        int     i, j;
233 +
234 +        if (earr == NULL)               /* out of memory? */
235 +                return(NULL);
236 +                                        /* compute squared neighbor diffs */
237 +        for (ap = hp->sa, ep = earr, i = 0; i < hp->ns; i++)
238 +            for (j = 0; j < hp->ns; j++, ap++, ep++) {
239 +                b = bright(ap[0].v);
240 +                if (i) {                /* from above */
241 +                        d2 = b - bright(ap[-hp->ns].v);
242 +                        d2 *= d2;
243 +                        ep[0] += d2;
244 +                        ep[-hp->ns] += d2;
245 +                }
246 +                if (!j) continue;
247 +                                        /* from behind */
248 +                d2 = b - bright(ap[-1].v);
249 +                d2 *= d2;
250 +                ep[0] += d2;
251 +                ep[-1] += d2;
252 +                if (!i) continue;
253 +                                        /* diagonal */
254 +                d2 = b - bright(ap[-hp->ns-1].v);
255 +                d2 *= d2;
256 +                ep[0] += d2;
257 +                ep[-hp->ns-1] += d2;
258 +            }
259 +                                        /* correct for number of neighbors */
260 +        earr[0] *= 8./3.;
261 +        earr[hp->ns-1] *= 8./3.;
262 +        earr[(hp->ns-1)*hp->ns] *= 8./3.;
263 +        earr[(hp->ns-1)*hp->ns + hp->ns-1] *= 8./3.;
264 +        for (i = 1; i < hp->ns-1; i++) {
265 +                earr[i*hp->ns] *= 8./5.;
266 +                earr[i*hp->ns + hp->ns-1] *= 8./5.;
267 +        }
268 +        for (j = 1; j < hp->ns-1; j++) {
269 +                earr[j] *= 8./5.;
270 +                earr[(hp->ns-1)*hp->ns + j] *= 8./5.;
271 +        }
272 +        return(earr);
273 + }
274 +
275 +
276 + /* Perform super-sampling on hemisphere (introduces bias) */
277 + static void
278 + ambsupersamp(double acol[3], AMBHEMI *hp, int cnt)
279 + {
280 +        float   *earr = getambdiffs(hp);
281 +        double  e2rem = 0;
282 +        AMBSAMP *ap;
283 +        RAY     ar;
284 +        double  asum[3];
285 +        float   *ep;
286 +        int     i, j, n, nss;
287 +
288 +        if (earr == NULL)               /* just skip calc. if no memory */
289 +                return;
290 +                                        /* accumulate estimated variances */
291 +        for (ep = earr + hp->ns*hp->ns; ep > earr; )
292 +                e2rem += *--ep;
293 +        ep = earr;                      /* perform super-sampling */
294 +        for (ap = hp->sa, i = 0; i < hp->ns; i++)
295 +            for (j = 0; j < hp->ns; j++, ap++) {
296 +                if (e2rem <= FTINY)
297 +                        goto done;      /* nothing left to do */
298 +                nss = *ep/e2rem*cnt + frandom();
299 +                asum[0] = asum[1] = asum[2] = 0.0;
300 +                for (n = 1; n <= nss; n++) {
301 +                        if (!getambsamp(&ar, hp, i, j, n)) {
302 +                                nss = n-1;
303 +                                break;
304 +                        }
305 +                        addcolor(asum, ar.rcol);
306 +                }
307 +                if (nss) {              /* update returned ambient value */
308 +                        const double    ssf = 1./(nss + 1.);
309 +                        for (n = 3; n--; )
310 +                                acol[n] += ssf*asum[n] +
311 +                                                (ssf - 1.)*colval(ap->v,n);
312 +                }
313 +                e2rem -= *ep++;         /* update remainders */
314 +                cnt -= nss;
315 +        }
316 + done:
317 +        free(earr);
318 + }
319 +
320 +
321 + /* Compute vertex flags, indicating farthest in each direction */
322 + static uby8 *
323 + vertex_flags(AMBHEMI *hp)
324 + {
325 +        uby8    *vflags = (uby8 *)calloc(hp->ns*hp->ns, sizeof(uby8));
326 +        uby8    *vf;
327 +        AMBSAMP *ap;
328 +        int     i, j;
329 +
330 +        if (vflags == NULL)
331 +                error(SYSTEM, "out of memory in vertex_flags()");
332 +        vf = vflags;
333 +        ap = hp->sa;            /* compute farthest along first row */
334 +        for (j = 0; j < hp->ns-1; j++, vf++, ap++)
335 +                if (ap[0].d <= ap[1].d)
336 +                        vf[0] |= 1<<VDB_X;
337 +                else
338 +                        vf[1] |= 1<<VDB_x;
339 +        ++vf; ++ap;
340 +                                /* flag subsequent rows */
341 +        for (i = 1; i < hp->ns; i++) {
342 +            for (j = 0; j < hp->ns-1; j++, vf++, ap++) {
343 +                if (ap[0].d <= ap[-hp->ns].d)   /* row before */
344 +                        vf[0] |= 1<<VDB_y;
345 +                else
346 +                        vf[-hp->ns] |= 1<<VDB_Y;
347 +                if (ap[0].d <= ap[1-hp->ns].d)  /* diagonal we care about */
348 +                        vf[0] |= 1<<VDB_Xy;
349 +                else
350 +                        vf[1-hp->ns] |= 1<<VDB_xY;
351 +                if (ap[0].d <= ap[1].d)         /* column after */
352 +                        vf[0] |= 1<<VDB_X;
353 +                else
354 +                        vf[1] |= 1<<VDB_x;
355 +            }
356 +            if (ap[0].d <= ap[-hp->ns].d)       /* final column edge */
357 +                vf[0] |= 1<<VDB_y;
358 +            else
359 +                vf[-hp->ns] |= 1<<VDB_Y;
360 +            ++vf; ++ap;
361 +        }
362 +        return(vflags);
363 + }
364 +
365 +
366 + /* Return brightness of farthest ambient sample */
367 + static double
368 + back_ambval(AMBHEMI *hp, int i, int j, int dbit1, int dbit2, const uby8 *vflags)
369 + {
370 +        const int       v0 = ambndx(hp,i,j);
371 +        const int       tflags = (1<<dbit1 | 1<<dbit2);
372 +        int             v1, v2;
373 +
374 +        if ((vflags[v0] & tflags) == tflags)    /* is v0 the farthest? */
375 +                return(colval(hp->sa[v0].v,CIEY));
376 +        v1 = adjacent_verti(hp, i, j, dbit1);
377 +        if (vflags[v0] & 1<<dbit2)              /* v1 farthest if v0>v2 */
378 +                return(colval(hp->sa[v1].v,CIEY));
379 +        v2 = adjacent_verti(hp, i, j, dbit2);
380 +        if (vflags[v0] & 1<<dbit1)              /* v2 farthest if v0>v1 */
381 +                return(colval(hp->sa[v2].v,CIEY));
382 +                                                /* else check if v1>v2 */
383 +        if (vflags[v1] & 1<<vdb_edge(dbit1,dbit2))
384 +                return(colval(hp->sa[v1].v,CIEY));
385 +        return(colval(hp->sa[v2].v,CIEY));
386 + }
387 +
388 +
389 + /* Compute vectors and coefficients for Hessian/gradient calcs */
390 + static void
391 + comp_fftri(FFTRI *ftp, AMBHEMI *hp, int i, int j, int dbit, const uby8 *vflags)
392 + {
393 +        const int       i0 = ambndx(hp,i,j);
394 +        double          rdot_cp, dot_e, dot_er, rdot_r, rdot_r1, J2;
395 +        int             i1, ii;
396 +
397 +        ftp->valid = 0;                 /* check if we can skip this edge */
398 +        ii = adjacent_trifl[dbit];
399 +        if ((vflags[i0] & ii) == ii)    /* cancels if vertex used as value */
400 +                return;
401 +        i1 = adjacent_verti(hp, i, j, dbit);
402 +        ii = adjacent_trifl[VDB_OPP(dbit)];
403 +        if ((vflags[i1] & ii) == ii)    /* on either end (for both triangles) */
404 +                return;
405 +                                        /* else go ahead with calculation */
406 +        VSUB(ftp->r_i, hp->sa[i0].p, hp->rp->rop);
407 +        VSUB(ftp->r_i1, hp->sa[i1].p, hp->rp->rop);
408 +        VSUB(ftp->e_i, hp->sa[i1].p, hp->sa[i0].p);
409 +        VCROSS(ftp->rcp, ftp->r_i, ftp->r_i1);
410 +        rdot_cp = 1.0/DOT(ftp->rcp,ftp->rcp);
411 +        dot_e = DOT(ftp->e_i,ftp->e_i);
412 +        dot_er = DOT(ftp->e_i, ftp->r_i);
413 +        rdot_r = 1.0/DOT(ftp->r_i,ftp->r_i);
414 +        rdot_r1 = 1.0/DOT(ftp->r_i1,ftp->r_i1);
415 +        ftp->I1 = acos( DOT(ftp->r_i, ftp->r_i1) * sqrt(rdot_r*rdot_r1) ) *
416 +                        sqrt( rdot_cp );
417 +        ftp->I2 = ( DOT(ftp->e_i, ftp->r_i1)*rdot_r1 - dot_er*rdot_r +
418 +                        dot_e*ftp->I1 )*0.5*rdot_cp;
419 +        J2 =  ( 0.5*(rdot_r - rdot_r1) - dot_er*ftp->I2 ) / dot_e;
420 +        for (ii = 3; ii--; )
421 +                ftp->rI2_eJ2[ii] = ftp->I2*ftp->r_i[ii] + J2*ftp->e_i[ii];
422 +        ftp->valid++;
423 + }
424 +
425 +
426 + /* Compose 3x3 matrix from two vectors */
427 + static void
428 + compose_matrix(FVECT mat[3], FVECT va, FVECT vb)
429 + {
430 +        mat[0][0] = 2.0*va[0]*vb[0];
431 +        mat[1][1] = 2.0*va[1]*vb[1];
432 +        mat[2][2] = 2.0*va[2]*vb[2];
433 +        mat[0][1] = mat[1][0] = va[0]*vb[1] + va[1]*vb[0];
434 +        mat[0][2] = mat[2][0] = va[0]*vb[2] + va[2]*vb[0];
435 +        mat[1][2] = mat[2][1] = va[1]*vb[2] + va[2]*vb[1];
436 + }
437 +
438 +
439 + /* Compute partial 3x3 Hessian matrix for edge */
440 + static void
441 + comp_hessian(FVECT hess[3], FFTRI *ftp, FVECT nrm)
442 + {
443 +        FVECT   ncp;
444 +        FVECT   m1[3], m2[3], m3[3], m4[3];
445 +        double  d1, d2, d3, d4;
446 +        double  I3, J3, K3;
447 +        int     i, j;
448 +
449 +        if (!ftp->valid) {              /* preemptive test */
450 +                memset(hess, 0, sizeof(FVECT)*3);
451 +                return;
452 +        }
453 +                                        /* compute intermediate coefficients */
454 +        d1 = 1.0/DOT(ftp->r_i,ftp->r_i);
455 +        d2 = 1.0/DOT(ftp->r_i1,ftp->r_i1);
456 +        d3 = 1.0/DOT(ftp->e_i,ftp->e_i);
457 +        d4 = DOT(ftp->e_i, ftp->r_i);
458 +        I3 = ( DOT(ftp->e_i, ftp->r_i1)*d2*d2 - d4*d1*d1 + 3.0/d3*ftp->I2 )
459 +                        / ( 4.0*DOT(ftp->rcp,ftp->rcp) );
460 +        J3 = 0.25*d3*(d1*d1 - d2*d2) - d4*d3*I3;
461 +        K3 = d3*(ftp->I2 - I3/d1 - 2.0*d4*J3);
462 +                                        /* intermediate matrices */
463 +        VCROSS(ncp, nrm, ftp->e_i);
464 +        compose_matrix(m1, ncp, ftp->rI2_eJ2);
465 +        compose_matrix(m2, ftp->r_i, ftp->r_i);
466 +        compose_matrix(m3, ftp->e_i, ftp->e_i);
467 +        compose_matrix(m4, ftp->r_i, ftp->e_i);
468 +        d1 = DOT(nrm, ftp->rcp);
469 +        d2 = -d1*ftp->I2;
470 +        d1 *= 2.0;
471 +        for (i = 3; i--; )              /* final matrix sum */
472 +            for (j = 3; j--; ) {
473 +                hess[i][j] = m1[i][j] + d1*( I3*m2[i][j] + K3*m3[i][j] +
474 +                                                2.0*J3*m4[i][j] );
475 +                hess[i][j] += d2*(i==j);
476 +                hess[i][j] *= -1.0/PI;
477 +            }
478 + }
479 +
480 +
481 + /* Reverse hessian calculation result for edge in other direction */
482 + static void
483 + rev_hessian(FVECT hess[3])
484 + {
485 +        int     i;
486 +
487 +        for (i = 3; i--; ) {
488 +                hess[i][0] = -hess[i][0];
489 +                hess[i][1] = -hess[i][1];
490 +                hess[i][2] = -hess[i][2];
491 +        }
492 + }
493 +
494 +
495 + /* Add to radiometric Hessian from the given triangle */
496 + static void
497 + add2hessian(FVECT hess[3], FVECT ehess1[3],
498 +                FVECT ehess2[3], FVECT ehess3[3], double v)
499 + {
500 +        int     i, j;
501 +
502 +        for (i = 3; i--; )
503 +            for (j = 3; j--; )
504 +                hess[i][j] += v*( ehess1[i][j] + ehess2[i][j] + ehess3[i][j] );
505 + }
506 +
507 +
508 + /* Compute partial displacement form factor gradient for edge */
509 + static void
510 + comp_gradient(FVECT grad, FFTRI *ftp, FVECT nrm)
511 + {
512 +        FVECT   ncp;
513 +        double  f1;
514 +        int     i;
515 +
516 +        if (!ftp->valid) {              /* preemptive test */
517 +                memset(grad, 0, sizeof(FVECT));
518 +                return;
519 +        }
520 +        f1 = 2.0*DOT(nrm, ftp->rcp);
521 +        VCROSS(ncp, nrm, ftp->e_i);
522 +        for (i = 3; i--; )
523 +                grad[i] = (0.5/PI)*( ftp->I1*ncp[i] + f1*ftp->rI2_eJ2[i] );
524 + }
525 +
526 +
527 + /* Reverse gradient calculation result for edge in other direction */
528 + static void
529 + rev_gradient(FVECT grad)
530 + {
531 +        grad[0] = -grad[0];
532 +        grad[1] = -grad[1];
533 +        grad[2] = -grad[2];
534 + }
535 +
536 +
537 + /* Add to displacement gradient from the given triangle */
538 + static void
539 + add2gradient(FVECT grad, FVECT egrad1, FVECT egrad2, FVECT egrad3, double v)
540 + {
541 +        int     i;
542 +
543 +        for (i = 3; i--; )
544 +                grad[i] += v*( egrad1[i] + egrad2[i] + egrad3[i] );
545 + }
546 +
547 +
548 + /* Compute anisotropic radii and eigenvector directions */
549 + static void
550 + eigenvectors(FVECT uv[2], float ra[2], FVECT hessian[3])
551 + {
552 +        double  hess2[2][2];
553 +        FVECT   a, b;
554 +        double  evalue[2], slope1, xmag1;
555 +        int     i;
556 +                                        /* project Hessian to sample plane */
557 +        for (i = 3; i--; ) {
558 +                a[i] = DOT(hessian[i], uv[0]);
559 +                b[i] = DOT(hessian[i], uv[1]);
560 +        }
561 +        hess2[0][0] = DOT(uv[0], a);
562 +        hess2[0][1] = DOT(uv[0], b);
563 +        hess2[1][0] = DOT(uv[1], a);
564 +        hess2[1][1] = DOT(uv[1], b);
565 +                                        /* compute eigenvalue(s) */
566 +        i = quadratic(evalue, 1.0, -hess2[0][0]-hess2[1][1],
567 +                        hess2[0][0]*hess2[1][1]-hess2[0][1]*hess2[1][0]);
568 +        if (i == 1)                     /* double-root (circle) */
569 +                evalue[1] = evalue[0];
570 +        if (!i || ((evalue[0] = fabs(evalue[0])) <= FTINY*FTINY) |
571 +                        ((evalue[1] = fabs(evalue[1])) <= FTINY*FTINY) ) {
572 +                ra[0] = ra[1] = maxarad;
573 +                return;
574 +        }
575 +        if (evalue[0] > evalue[1]) {
576 +                ra[0] = sqrt(sqrt(4.0/evalue[0]));
577 +                ra[1] = sqrt(sqrt(4.0/evalue[1]));
578 +                slope1 = evalue[1];
579 +        } else {
580 +                ra[0] = sqrt(sqrt(4.0/evalue[1]));
581 +                ra[1] = sqrt(sqrt(4.0/evalue[0]));
582 +                slope1 = evalue[0];
583 +        }
584 +                                        /* compute unit eigenvectors */
585 +        if (fabs(hess2[0][1]) <= FTINY)
586 +                return;                 /* uv OK as is */
587 +        slope1 = (slope1 - hess2[0][0]) / hess2[0][1];
588 +        xmag1 = sqrt(1.0/(1.0 + slope1*slope1));
589 +        for (i = 3; i--; ) {
590 +                b[i] = xmag1*uv[0][i] + slope1*xmag1*uv[1][i];
591 +                a[i] = slope1*xmag1*uv[0][i] - xmag1*uv[1][i];
592 +        }
593 +        VCOPY(uv[0], a);
594 +        VCOPY(uv[1], b);
595 + }
596 +
597 +
598 + static void
599 + ambHessian(                             /* anisotropic radii & pos. gradient */
600 +        AMBHEMI *hp,
601 +        FVECT   uv[2],                  /* returned */
602 +        float   ra[2],                  /* returned (optional) */
603 +        float   pg[2]                   /* returned (optional) */
604 + )
605 + {
606 +        static char     memerrmsg[] = "out of memory in ambHessian()";
607 +        FVECT           (*hessrow)[3] = NULL;
608 +        FVECT           *gradrow = NULL;
609 +        uby8            *vflags;
610 +        FVECT           hessian[3];
611 +        FVECT           gradient;
612 +        FFTRI           fftr;
613 +        int             i, j;
614 +                                        /* be sure to assign unit vectors */
615 +        VCOPY(uv[0], hp->ux);
616 +        VCOPY(uv[1], hp->uy);
617 +                        /* clock-wise vertex traversal from sample POV */
618 +        if (ra != NULL) {               /* initialize Hessian row buffer */
619 +                hessrow = (FVECT (*)[3])malloc(sizeof(FVECT)*3*(hp->ns-1));
620 +                if (hessrow == NULL)
621 +                        error(SYSTEM, memerrmsg);
622 +                memset(hessian, 0, sizeof(hessian));
623 +        } else if (pg == NULL)          /* bogus call? */
624 +                return;
625 +        if (pg != NULL) {               /* initialize form factor row buffer */
626 +                gradrow = (FVECT *)malloc(sizeof(FVECT)*(hp->ns-1));
627 +                if (gradrow == NULL)
628 +                        error(SYSTEM, memerrmsg);
629 +                memset(gradient, 0, sizeof(gradient));
630 +        }
631 +                                        /* get vertex position flags */
632 +        vflags = vertex_flags(hp);
633 +                                        /* compute first row of edges */
634 +        for (j = 0; j < hp->ns-1; j++) {
635 +                comp_fftri(&fftr, hp, 0, j, VDB_X, vflags);
636 +                if (hessrow != NULL)
637 +                        comp_hessian(hessrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
638 +                if (gradrow != NULL)
639 +                        comp_gradient(gradrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
640 +        }
641 +                                        /* sum each row of triangles */
642 +        for (i = 0; i < hp->ns-1; i++) {
643 +            FVECT       hesscol[3];     /* compute first vertical edge */
644 +            FVECT       gradcol;
645 +            comp_fftri(&fftr, hp, i, 0, VDB_Y, vflags);
646 +            if (hessrow != NULL)
647 +                comp_hessian(hesscol, &fftr, hp->rp->ron);
648 +            if (gradrow != NULL)
649 +                comp_gradient(gradcol, &fftr, hp->rp->ron);
650 +            for (j = 0; j < hp->ns-1; j++) {
651 +                FVECT   hessdia[3];     /* compute triangle contributions */
652 +                FVECT   graddia;
653 +                double  backg;
654 +                backg = back_ambval(hp, i, j, VDB_X, VDB_Y, vflags);
655 +                                        /* diagonal (inner) edge */
656 +                comp_fftri(&fftr, hp, i, j+1, VDB_xY, vflags);
657 +                if (hessrow != NULL) {
658 +                    comp_hessian(hessdia, &fftr, hp->rp->ron);
659 +                    rev_hessian(hesscol);
660 +                    add2hessian(hessian, hessrow[j], hessdia, hesscol, backg);
661 +                }
662 +                if (gradrow != NULL) {
663 +                    comp_gradient(graddia, &fftr, hp->rp->ron);
664 +                    rev_gradient(gradcol);
665 +                    add2gradient(gradient, gradrow[j], graddia, gradcol, backg);
666 +                }
667 +                                        /* initialize edge in next row */
668 +                comp_fftri(&fftr, hp, i+1, j+1, VDB_x, vflags);
669 +                if (hessrow != NULL)
670 +                    comp_hessian(hessrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
671 +                if (gradrow != NULL)
672 +                    comp_gradient(gradrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
673 +                                        /* new column edge & paired triangle */
674 +                backg = back_ambval(hp, i+1, j+1, VDB_x, VDB_y, vflags);
675 +                comp_fftri(&fftr, hp, i, j+1, VDB_Y, vflags);
676 +                if (hessrow != NULL) {
677 +                    comp_hessian(hesscol, &fftr, hp->rp->ron);
678 +                    rev_hessian(hessdia);
679 +                    add2hessian(hessian, hessrow[j], hessdia, hesscol, backg);
680 +                    if (i < hp->ns-2)
681 +                        rev_hessian(hessrow[j]);
682 +                }
683 +                if (gradrow != NULL) {
684 +                    comp_gradient(gradcol, &fftr, hp->rp->ron);
685 +                    rev_gradient(graddia);
686 +                    add2gradient(gradient, gradrow[j], graddia, gradcol, backg);
687 +                    if (i < hp->ns-2)
688 +                        rev_gradient(gradrow[j]);
689 +                }
690 +            }
691 +        }
692 +                                        /* release row buffers */
693 +        if (hessrow != NULL) free(hessrow);
694 +        if (gradrow != NULL) free(gradrow);
695 +        free(vflags);
696 +        
697 +        if (ra != NULL)                 /* extract eigenvectors & radii */
698 +                eigenvectors(uv, ra, hessian);
699 +        if (pg != NULL) {               /* tangential position gradient */
700 +                pg[0] = DOT(gradient, uv[0]);
701 +                pg[1] = DOT(gradient, uv[1]);
702 +        }
703 + }
704 +
705 +
706 + /* Compute direction gradient from a hemispherical sampling */
707 + static void
708 + ambdirgrad(AMBHEMI *hp, FVECT uv[2], float dg[2])
709 + {
710 +        AMBSAMP *ap;
711 +        double  dgsum[2];
712 +        int     n;
713 +        FVECT   vd;
714 +        double  gfact;
715 +
716 +        dgsum[0] = dgsum[1] = 0.0;      /* sum values times -tan(theta) */
717 +        for (ap = hp->sa, n = hp->ns*hp->ns; n--; ap++) {
718 +                                        /* use vector for azimuth + 90deg */
719 +                VSUB(vd, ap->p, hp->rp->rop);
720 +                                        /* brightness over cosine factor */
721 +                gfact = colval(ap->v,CIEY) / DOT(hp->rp->ron, vd);
722 +                                        /* sine = proj_radius/vd_length */
723 +                dgsum[0] -= DOT(uv[1], vd) * gfact;
724 +                dgsum[1] += DOT(uv[0], vd) * gfact;
725 +        }
726 +        dg[0] = dgsum[0] / (hp->ns*hp->ns);
727 +        dg[1] = dgsum[1] / (hp->ns*hp->ns);
728 + }
729 +
730 +
731 + /* Compute potential light leak direction flags for cache value */
732 + static uint32
733 + ambcorral(AMBHEMI *hp, FVECT uv[2], const double r0, const double r1)
734 + {
735 +        const double    max_d = 1.0/(minarad*ambacc + 0.001);
736 +        const double    ang_res = 0.5*PI/(hp->ns-1);
737 +        const double    ang_step = ang_res/((int)(16/PI*ang_res) + (1+FTINY));
738 +        double          avg_d = 0;
739 +        uint32          flgs = 0;
740 +        int             i, j;
741 +                                        /* don't bother for a few samples */
742 +        if (hp->ns < 12)
743 +                return(0);
744 +                                        /* check distances overhead */
745 +        for (i = hp->ns*3/4; i-- > hp->ns>>2; )
746 +            for (j = hp->ns*3/4; j-- > hp->ns>>2; )
747 +                avg_d += ambsam(hp,i,j).d;
748 +        avg_d *= 4.0/(hp->ns*hp->ns);
749 +        if (avg_d*r0 >= 1.0)            /* ceiling too low for corral? */
750 +                return(0);
751 +        if (avg_d >= max_d)             /* insurance */
752 +                return(0);
753 +                                        /* else circle around perimeter */
754 +        for (i = 0; i < hp->ns; i++)
755 +            for (j = 0; j < hp->ns; j += !i|(i==hp->ns-1) ? 1 : hp->ns-1) {
756 +                AMBSAMP *ap = &ambsam(hp,i,j);
757 +                FVECT   vec;
758 +                double  u, v;
759 +                double  ang, a1;
760 +                int     abp;
761 +                if ((ap->d <= FTINY) | (ap->d >= max_d))
762 +                        continue;       /* too far or too near */
763 +                VSUB(vec, ap->p, hp->rp->rop);
764 +                u = DOT(vec, uv[0]) * ap->d;
765 +                v = DOT(vec, uv[1]) * ap->d;
766 +                if ((r0*r0*u*u + r1*r1*v*v) * ap->d*ap->d <= 1.0)
767 +                        continue;       /* occluder outside ellipse */
768 +                ang = atan2a(v, u);     /* else set direction flags */
769 +                for (a1 = ang-.5*ang_res; a1 <= ang+.5*ang_res; a1 += ang_step)
770 +                        flgs |= 1L<<(int)(16/PI*(a1 + 2.*PI*(a1 < 0)));
771 +            }
772 +        return(flgs);
773 + }
774 +
775 +
776 + int
777 + doambient(                              /* compute ambient component */
778 +        COLOR   rcol,                   /* input/output color */
779 +        RAY     *r,
780 +        double  wt,
781 +        FVECT   uv[2],                  /* returned (optional) */
782 +        float   ra[2],                  /* returned (optional) */
783 +        float   pg[2],                  /* returned (optional) */
784 +        float   dg[2],                  /* returned (optional) */
785 +        uint32  *crlp                   /* returned (optional) */
786 + )
787 + {
788 +        AMBHEMI *hp = inithemi(rcol, r, wt);
789 +        int     cnt;
790 +        FVECT   my_uv[2];
791 +        double  d, K, acol[3];
792 +        AMBSAMP *ap;
793 +        int     i, j;
794 +                                        /* check/initialize */
795 +        if (hp == NULL)
796 +                return(0);
797 +        if (uv != NULL)
798 +                memset(uv, 0, sizeof(FVECT)*2);
799 +        if (ra != NULL)
800 +                ra[0] = ra[1] = 0.0;
801 +        if (pg != NULL)
802 +                pg[0] = pg[1] = 0.0;
803 +        if (dg != NULL)
804 +                dg[0] = dg[1] = 0.0;
805 +        if (crlp != NULL)
806 +                *crlp = 0;
807 +                                        /* sample the hemisphere */
808 +        acol[0] = acol[1] = acol[2] = 0.0;
809 +        cnt = 0;
810 +        for (i = hp->ns; i--; )
811 +                for (j = hp->ns; j--; )
812 +                        if ((ap = ambsample(hp, i, j)) != NULL) {
813 +                                addcolor(acol, ap->v);
814 +                                ++cnt;
815 +                        }
816 +        if (!cnt) {
817 +                setcolor(rcol, 0.0, 0.0, 0.0);
818 +                free(hp);
819 +                return(0);              /* no valid samples */
820 +        }
821 +        if (cnt < hp->ns*hp->ns) {      /* incomplete sampling? */
822 +                copycolor(rcol, acol);
823 +                free(hp);
824 +                return(-1);             /* return value w/o Hessian */
825 +        }
826 +        cnt = ambssamp*wt + 0.5;        /* perform super-sampling? */
827 +        if (cnt > 8)
828 +                ambsupersamp(acol, hp, cnt);
829 +        copycolor(rcol, acol);          /* final indirect irradiance/PI */
830 +        if ((ra == NULL) & (pg == NULL) & (dg == NULL)) {
831 +                free(hp);
832 +                return(-1);             /* no radius or gradient calc. */
833 +        }
834 +        if ((d = bright(acol)) > FTINY) {       /* normalize Y values */
835 +                d = 0.99*(hp->ns*hp->ns)/d;
836 +                K = 0.01;
837 +        } else {                        /* or fall back on geometric Hessian */
838 +                K = 1.0;
839 +                pg = NULL;
840 +                dg = NULL;
841 +                crlp = NULL;
842 +        }
843 +        ap = hp->sa;                    /* relative Y channel from here on... */
844 +        for (i = hp->ns*hp->ns; i--; ap++)
845 +                colval(ap->v,CIEY) = bright(ap->v)*d + K;
846 +
847 +        if (uv == NULL)                 /* make sure we have axis pointers */
848 +                uv = my_uv;
849 +                                        /* compute radii & pos. gradient */
850 +        ambHessian(hp, uv, ra, pg);
851 +
852 +        if (dg != NULL)                 /* compute direction gradient */
853 +                ambdirgrad(hp, uv, dg);
854 +
855 +        if (ra != NULL) {               /* scale/clamp radii */
856 +                if (pg != NULL) {
857 +                        if (ra[0]*(d = fabs(pg[0])) > 1.0)
858 +                                ra[0] = 1.0/d;
859 +                        if (ra[1]*(d = fabs(pg[1])) > 1.0)
860 +                                ra[1] = 1.0/d;
861 +                        if (ra[0] > ra[1])
862 +                                ra[0] = ra[1];
863 +                }
864 +                if (ra[0] < minarad) {
865 +                        ra[0] = minarad;
866 +                        if (ra[1] < minarad)
867 +                                ra[1] = minarad;
868 +                }
869 +                ra[0] *= d = 1.0/sqrt(sqrt(wt));
870 +                if ((ra[1] *= d) > 2.0*ra[0])
871 +                        ra[1] = 2.0*ra[0];
872 +                if (ra[1] > maxarad) {
873 +                        ra[1] = maxarad;
874 +                        if (ra[0] > maxarad)
875 +                                ra[0] = maxarad;
876 +                }
877 +                                        /* flag encroached directions */
878 +                if ((wt >= 0.5-FTINY) & (crlp != NULL))
879 +                        *crlp = ambcorral(hp, uv, ra[0]*ambacc, ra[1]*ambacc);
880 +                if (pg != NULL) {       /* cap gradient if necessary */
881 +                        d = pg[0]*pg[0]*ra[0]*ra[0] + pg[1]*pg[1]*ra[1]*ra[1];
882 +                        if (d > 1.0) {
883 +                                d = 1.0/sqrt(d);
884 +                                pg[0] *= d;
885 +                                pg[1] *= d;
886 +                        }
887 +                }
888 +        }
889 +        free(hp);                       /* clean up and return */
890 +        return(1);
891 + }
892 +
893 +
894 + #else /* ! NEWAMB */
895 +
896 +
897 + void
898 + inithemi(                       /* initialize sampling hemisphere */
899 +        AMBHEMI  *hp,
900 +        COLOR ac,
901 +        RAY  *r,
902 +        double  wt
903 + )
904 + {
905 +        double  d;
906 +        int  i;
907 +                                        /* set number of divisions */
908 +        if (ambacc <= FTINY &&
909 +                        wt > (d = 0.8*intens(ac)*r->rweight/(ambdiv*minweight)))
910 +                wt = d;                 /* avoid ray termination */
911 +        hp->nt = sqrt(ambdiv * wt / PI) + 0.5;
912 +        i = ambacc > FTINY ? 3 : 1;     /* minimum number of samples */
913 +        if (hp->nt < i)
914 +                hp->nt = i;
915 +        hp->np = PI * hp->nt + 0.5;
916 +                                        /* set number of super-samples */
917 +        hp->ns = ambssamp * wt + 0.5;
918 +                                        /* assign coefficient */
919 +        copycolor(hp->acoef, ac);
920 +        d = 1.0/(hp->nt*hp->np);
921 +        scalecolor(hp->acoef, d);
922 +                                        /* make axes */
923 +        VCOPY(hp->uz, r->ron);
924 +        hp->uy[0] = hp->uy[1] = hp->uy[2] = 0.0;
925 +        for (i = 0; i < 3; i++)
926 +                if (hp->uz[i] < 0.6 && hp->uz[i] > -0.6)
927 +                        break;
928 +        if (i >= 3)
929 +                error(CONSISTENCY, "bad ray direction in inithemi");
930 +        hp->uy[i] = 1.0;
931 +        fcross(hp->ux, hp->uy, hp->uz);
932 +        normalize(hp->ux);
933 +        fcross(hp->uy, hp->uz, hp->ux);
934 + }
935 +
936 +
937 + int
938 + divsample(                              /* sample a division */
939 +        AMBSAMP  *dp,
940 +        AMBHEMI  *h,
941 +        RAY  *r
942 + )
943 + {
944          RAY  ar;
945          int  hlist[3];
946          double  spt[2];
947          double  xd, yd, zd;
948          double  b2;
949          double  phi;
950 <        register int  i;
951 <
952 <        if (rayorigin(&ar, r, AMBIENT, AVGREFL) < 0)
950 >        int  i;
951 >                                        /* ambient coefficient for weight */
952 >        if (ambacc > FTINY)
953 >                setcolor(ar.rcoef, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
954 >        else
955 >                copycolor(ar.rcoef, h->acoef);
956 >        if (rayorigin(&ar, AMBIENT, r, ar.rcoef) < 0)
957                  return(-1);
958 +        if (ambacc > FTINY) {
959 +                multcolor(ar.rcoef, h->acoef);
960 +                scalecolor(ar.rcoef, 1./AVGREFL);
961 +        }
962          hlist[0] = r->rno;
963          hlist[1] = dp->t;
964          hlist[2] = dp->p;
965          multisamp(spt, 2, urand(ilhash(hlist,3)+dp->n));
966          zd = sqrt((dp->t + spt[0])/h->nt);
967          phi = 2.0*PI * (dp->p + spt[1])/h->np;
968 <        xd = cos(phi) * zd;
969 <        yd = sin(phi) * zd;
968 >        xd = tcos(phi) * zd;
969 >        yd = tsin(phi) * zd;
970          zd = sqrt(1.0 - zd*zd);
971          for (i = 0; i < 3; i++)
972                  ar.rdir[i] =    xd*h->ux[i] +
973                                  yd*h->uy[i] +
974                                  zd*h->uz[i];
975 +        checknorm(ar.rdir);
976          dimlist[ndims++] = dp->t*h->np + dp->p + 90171;
977          rayvalue(&ar);
978          ndims--;
979 +        multcolor(ar.rcol, ar.rcoef);   /* apply coefficient */
980          addcolor(dp->v, ar.rcol);
981 +                                        /* use rt to improve gradient calc */
982          if (ar.rt > FTINY && ar.rt < FHUGE)
983                  dp->r += 1.0/ar.rt;
984                                          /* (re)initialize error */
# Line 97 | Line 992 | RAY  *r;
992   }
993  
994  
995 + static int
996 + ambcmp(                                 /* decreasing order */
997 +        const void *p1,
998 +        const void *p2
999 + )
1000 + {
1001 +        const AMBSAMP   *d1 = (const AMBSAMP *)p1;
1002 +        const AMBSAMP   *d2 = (const AMBSAMP *)p2;
1003 +
1004 +        if (d1->k < d2->k)
1005 +                return(1);
1006 +        if (d1->k > d2->k)
1007 +                return(-1);
1008 +        return(0);
1009 + }
1010 +
1011 +
1012 + static int
1013 + ambnorm(                                /* standard order */
1014 +        const void *p1,
1015 +        const void *p2
1016 + )
1017 + {
1018 +        const AMBSAMP   *d1 = (const AMBSAMP *)p1;
1019 +        const AMBSAMP   *d2 = (const AMBSAMP *)p2;
1020 +        int     c;
1021 +
1022 +        if ( (c = d1->t - d2->t) )
1023 +                return(c);
1024 +        return(d1->p - d2->p);
1025 + }
1026 +
1027 +
1028   double
1029 < doambient(acol, r, wt, pg, dg)          /* compute ambient component */
1030 < COLOR  acol;
1031 < RAY  *r;
1032 < double  wt;
1033 < FVECT  pg, dg;
1029 > doambient(                              /* compute ambient component */
1030 >        COLOR  rcol,
1031 >        RAY  *r,
1032 >        double  wt,
1033 >        FVECT  pg,
1034 >        FVECT  dg
1035 > )
1036   {
1037 <        double  b, d;
1037 >        double  b, d=0;
1038          AMBHEMI  hemi;
1039          AMBSAMP  *div;
1040          AMBSAMP  dnew;
1041 <        register AMBSAMP  *dp;
1041 >        double  acol[3];
1042 >        AMBSAMP  *dp;
1043          double  arad;
1044 <        int  ndivs, ns;
1045 <        register int  i, j;
115 <                                        /* initialize color */
116 <        setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
1044 >        int  divcnt;
1045 >        int  i, j;
1046                                          /* initialize hemisphere */
1047 <        inithemi(&hemi, r, wt);
1048 <        ndivs = hemi.nt * hemi.np;
1049 <        if (ndivs == 0)
1047 >        inithemi(&hemi, rcol, r, wt);
1048 >        divcnt = hemi.nt * hemi.np;
1049 >                                        /* initialize */
1050 >        if (pg != NULL)
1051 >                pg[0] = pg[1] = pg[2] = 0.0;
1052 >        if (dg != NULL)
1053 >                dg[0] = dg[1] = dg[2] = 0.0;
1054 >        setcolor(rcol, 0.0, 0.0, 0.0);
1055 >        if (divcnt == 0)
1056                  return(0.0);
1057 <                                        /* set number of super-samples */
1058 <        ns = ambssamp * wt + 0.5;
1059 <        if (ns > 0 || pg != NULL || dg != NULL) {
125 <                div = (AMBSAMP *)malloc(ndivs*sizeof(AMBSAMP));
1057 >                                        /* allocate super-samples */
1058 >        if (hemi.ns > 0 || pg != NULL || dg != NULL) {
1059 >                div = (AMBSAMP *)malloc(divcnt*sizeof(AMBSAMP));
1060                  if (div == NULL)
1061                          error(SYSTEM, "out of memory in doambient");
1062          } else
1063                  div = NULL;
1064                                          /* sample the divisions */
1065          arad = 0.0;
1066 +        acol[0] = acol[1] = acol[2] = 0.0;
1067          if ((dp = div) == NULL)
1068                  dp = &dnew;
1069 +        divcnt = 0;
1070          for (i = 0; i < hemi.nt; i++)
1071                  for (j = 0; j < hemi.np; j++) {
1072                          dp->t = i; dp->p = j;
1073                          setcolor(dp->v, 0.0, 0.0, 0.0);
1074                          dp->r = 0.0;
1075                          dp->n = 0;
1076 <                        if (divsample(dp, &hemi, r) < 0)
1077 <                                goto oopsy;
1076 >                        if (divsample(dp, &hemi, r) < 0) {
1077 >                                if (div != NULL)
1078 >                                        dp++;
1079 >                                continue;
1080 >                        }
1081 >                        arad += dp->r;
1082 >                        divcnt++;
1083                          if (div != NULL)
1084                                  dp++;
1085 <                        else {
1085 >                        else
1086                                  addcolor(acol, dp->v);
146 –                                arad += dp->r;
147 –                        }
1087                  }
1088 <        if (ns > 0) {                   /* perform super-sampling */
1088 >        if (!divcnt) {
1089 >                if (div != NULL)
1090 >                        free((void *)div);
1091 >                return(0.0);            /* no samples taken */
1092 >        }
1093 >        if (divcnt < hemi.nt*hemi.np) {
1094 >                pg = dg = NULL;         /* incomplete sampling */
1095 >                hemi.ns = 0;
1096 >        } else if (arad > FTINY && divcnt/arad < minarad) {
1097 >                hemi.ns = 0;            /* close enough */
1098 >        } else if (hemi.ns > 0) {       /* else perform super-sampling? */
1099                  comperrs(div, &hemi);                   /* compute errors */
1100 <                qsort(div, ndivs, sizeof(AMBSAMP), ambcmp);     /* sort divs */
1100 >                qsort(div, divcnt, sizeof(AMBSAMP), ambcmp);    /* sort divs */
1101                                                  /* super-sample */
1102 <                for (i = ns; i > 0; i--) {
1103 <                        copystruct(&dnew, div);
1104 <                        if (divsample(&dnew, &hemi, r) < 0)
1105 <                                goto oopsy;
1106 <                                                        /* reinsert */
1107 <                        dp = div;
1108 <                        j = ndivs < i ? ndivs : i;
1102 >                for (i = hemi.ns; i > 0; i--) {
1103 >                        dnew = *div;
1104 >                        if (divsample(&dnew, &hemi, r) < 0) {
1105 >                                dp++;
1106 >                                continue;
1107 >                        }
1108 >                        dp = div;               /* reinsert */
1109 >                        j = divcnt < i ? divcnt : i;
1110                          while (--j > 0 && dnew.k < dp[1].k) {
1111 <                                copystruct(dp, dp+1);
1111 >                                *dp = *(dp+1);
1112                                  dp++;
1113                          }
1114 <                        copystruct(dp, &dnew);
1114 >                        *dp = dnew;
1115                  }
1116                  if (pg != NULL || dg != NULL)   /* restore order */
1117 <                        qsort(div, ndivs, sizeof(AMBSAMP), ambnorm);
1117 >                        qsort(div, divcnt, sizeof(AMBSAMP), ambnorm);
1118          }
1119                                          /* compute returned values */
1120          if (div != NULL) {
1121 <                for (i = ndivs, dp = div; i-- > 0; dp++) {
1121 >                arad = 0.0;             /* note: divcnt may be < nt*np */
1122 >                for (i = hemi.nt*hemi.np, dp = div; i-- > 0; dp++) {
1123                          arad += dp->r;
1124                          if (dp->n > 1) {
1125                                  b = 1.0/dp->n;
# Line 180 | Line 1131 | FVECT  pg, dg;
1131                  }
1132                  b = bright(acol);
1133                  if (b > FTINY) {
1134 <                        b = ndivs/b;
1134 >                        b = 1.0/b;      /* compute & normalize gradient(s) */
1135                          if (pg != NULL) {
1136                                  posgradient(pg, div, &hemi);
1137                                  for (i = 0; i < 3; i++)
# Line 191 | Line 1142 | FVECT  pg, dg;
1142                                  for (i = 0; i < 3; i++)
1143                                          dg[i] *= b;
1144                          }
194 –                } else {
195 –                        if (pg != NULL)
196 –                                for (i = 0; i < 3; i++)
197 –                                        pg[i] = 0.0;
198 –                        if (dg != NULL)
199 –                                for (i = 0; i < 3; i++)
200 –                                        dg[i] = 0.0;
1145                  }
1146 <                free((char *)div);
1146 >                free((void *)div);
1147          }
1148 <        b = 1.0/ndivs;
205 <        scalecolor(acol, b);
1148 >        copycolor(rcol, acol);
1149          if (arad <= FTINY)
1150                  arad = maxarad;
1151          else
1152 <                arad = (ndivs+ns)/arad;
1152 >                arad = (divcnt+hemi.ns)/arad;
1153          if (pg != NULL) {               /* reduce radius if gradient large */
1154                  d = DOT(pg,pg);
1155                  if (d*arad*arad > 1.0)
# Line 223 | Line 1166 | FVECT  pg, dg;
1166          if ((arad /= sqrt(wt)) > maxarad)
1167                  arad = maxarad;
1168          return(arad);
226 – oopsy:
227 –        if (div != NULL)
228 –                free((char *)div);
229 –        return(0.0);
1169   }
1170  
1171  
1172 < inithemi(hp, r, wt)             /* initialize sampling hemisphere */
1173 < register AMBHEMI  *hp;
1174 < RAY  *r;
1175 < double  wt;
1172 > void
1173 > comperrs(                       /* compute initial error estimates */
1174 >        AMBSAMP  *da,   /* assumes standard ordering */
1175 >        AMBHEMI  *hp
1176 > )
1177   {
238 –        register int  i;
239 –                                        /* set number of divisions */
240 –        if (wt < (.25*PI)/ambdiv+FTINY) {
241 –                hp->nt = hp->np = 0;
242 –                return;                 /* zero samples */
243 –        }
244 –        hp->nt = sqrt(ambdiv * wt / PI) + 0.5;
245 –        hp->np = PI * hp->nt + 0.5;
246 –                                        /* make axes */
247 –        VCOPY(hp->uz, r->ron);
248 –        hp->uy[0] = hp->uy[1] = hp->uy[2] = 0.0;
249 –        for (i = 0; i < 3; i++)
250 –                if (hp->uz[i] < 0.6 && hp->uz[i] > -0.6)
251 –                        break;
252 –        if (i >= 3)
253 –                error(CONSISTENCY, "bad ray direction in inithemi");
254 –        hp->uy[i] = 1.0;
255 –        fcross(hp->ux, hp->uy, hp->uz);
256 –        normalize(hp->ux);
257 –        fcross(hp->uy, hp->uz, hp->ux);
258 – }
259 –
260 –
261 – comperrs(da, hp)                /* compute initial error estimates */
262 – AMBSAMP  *da;           /* assumes standard ordering */
263 – register AMBHEMI  *hp;
264 – {
1178          double  b, b2;
1179          int  i, j;
1180 <        register AMBSAMP  *dp;
1180 >        AMBSAMP  *dp;
1181                                  /* sum differences from neighbors */
1182          dp = da;
1183          for (i = 0; i < hp->nt; i++)
# Line 308 | Line 1221 | register AMBHEMI  *hp;
1221   }
1222  
1223  
1224 < posgradient(gv, da, hp)                         /* compute position gradient */
1225 < FVECT  gv;
1226 < AMBSAMP  *da;                   /* assumes standard ordering */
1227 < register AMBHEMI  *hp;
1224 > void
1225 > posgradient(                                    /* compute position gradient */
1226 >        FVECT  gv,
1227 >        AMBSAMP  *da,                   /* assumes standard ordering */
1228 >        AMBHEMI  *hp
1229 > )
1230   {
1231 <        register int  i, j;
1231 >        int  i, j;
1232          double  nextsine, lastsine, b, d;
1233          double  mag0, mag1;
1234          double  phi, cosp, sinp, xd, yd;
1235 <        register AMBSAMP  *dp;
1235 >        AMBSAMP  *dp;
1236  
1237          xd = yd = 0.0;
1238          for (j = 0; j < hp->np; j++) {
# Line 355 | Line 1270 | register AMBHEMI  *hp;
1270                  }
1271                  mag0 *= 2.0*PI / hp->np;
1272                  phi = 2.0*PI * (double)j/hp->np;
1273 <                cosp = cos(phi); sinp = sin(phi);
1273 >                cosp = tcos(phi); sinp = tsin(phi);
1274                  xd += mag0*cosp - mag1*sinp;
1275                  yd += mag0*sinp + mag1*cosp;
1276          }
1277          for (i = 0; i < 3; i++)
1278 <                gv[i] = (xd*hp->ux[i] + yd*hp->uy[i])/PI;
1278 >                gv[i] = (xd*hp->ux[i] + yd*hp->uy[i])*(hp->nt*hp->np)/PI;
1279   }
1280  
1281  
1282 < dirgradient(gv, da, hp)                         /* compute direction gradient */
1283 < FVECT  gv;
1284 < AMBSAMP  *da;                   /* assumes standard ordering */
1285 < register AMBHEMI  *hp;
1282 > void
1283 > dirgradient(                                    /* compute direction gradient */
1284 >        FVECT  gv,
1285 >        AMBSAMP  *da,                   /* assumes standard ordering */
1286 >        AMBHEMI  *hp
1287 > )
1288   {
1289 <        register int  i, j;
1289 >        int  i, j;
1290          double  mag;
1291          double  phi, xd, yd;
1292 <        register AMBSAMP  *dp;
1292 >        AMBSAMP  *dp;
1293  
1294          xd = yd = 0.0;
1295          for (j = 0; j < hp->np; j++) {
# Line 389 | Line 1306 | register AMBHEMI  *hp;
1306                          dp += hp->np;
1307                  }
1308                  phi = 2.0*PI * (j+.5)/hp->np + PI/2.0;
1309 <                xd += mag * cos(phi);
1310 <                yd += mag * sin(phi);
1309 >                xd += mag * tcos(phi);
1310 >                yd += mag * tsin(phi);
1311          }
1312          for (i = 0; i < 3; i++)
1313 <                gv[i] = (xd*hp->ux[i] + yd*hp->uy[i])/(hp->nt*hp->np);
1313 >                gv[i] = xd*hp->ux[i] + yd*hp->uy[i];
1314   }
1315 +
1316 + #endif  /* ! NEWAMB */

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