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

Comparing ray/src/rt/ambcomp.c (file contents):
Revision 2.31 by greg, Thu Apr 24 06:03:15 2014 UTC vs.
Revision 2.65 by greg, Thu Aug 21 10:33:49 2014 UTC

# Line 8 | Line 8 | static const char      RCSid[] = "$Id$";
8   *      for Irradiance Caching" by Schwarzhaupt, Wann Jensen, & Jarosz
9   *      from ACM SIGGRAPH Asia 2012 conference proceedings.
10   *
11 + *  Added book-keeping optimization to avoid calculations that would
12 + *      cancel due to traversal both directions on edges that are adjacent
13 + *      to same-valued triangles.  This cuts about half of Hessian math.
14 + *
15   *  Declarations of external symbols in ambient.h
16   */
17  
# Line 17 | Line 21 | static const char      RCSid[] = "$Id$";
21   #include  "ambient.h"
22   #include  "random.h"
23  
24 < #ifdef NEWAMB
24 > #ifndef OLDAMB
25  
26   extern void             SDsquare2disk(double ds[2], double seedx, double seedy);
27  
28   typedef struct {
29 +        COLOR   v;              /* hemisphere sample value */
30 +        float   d;              /* reciprocal distance (1/rt) */
31 +        FVECT   p;              /* intersection point */
32 + } AMBSAMP;              /* sample value */
33 +
34 + typedef struct {
35          RAY     *rp;            /* originating ray sample */
26 –        FVECT   ux, uy;         /* tangent axis unit vectors */
36          int     ns;             /* number of samples per axis */
37 +        int     sampOK;         /* acquired full sample set? */
38          COLOR   acoef;          /* division contribution coefficient */
39 <        struct s_ambsamp {
40 <                COLOR   v;              /* hemisphere sample value */
41 <                FVECT   p;              /* intersection point */
32 <        } sa[1];                /* sample array (extends struct) */
39 >        double  acol[3];        /* accumulated color */
40 >        FVECT   ux, uy;         /* tangent axis unit vectors */
41 >        AMBSAMP sa[1];          /* sample array (extends struct) */
42   }  AMBHEMI;             /* ambient sample hemisphere */
43  
44 < #define ambsamp(h,i,j)  (h)->sa[(i)*(h)->ns + (j)]
44 > #define AI(h,i,j)       ((i)*(h)->ns + (j))
45 > #define ambsam(h,i,j)   (h)->sa[AI(h,i,j)]
46  
47   typedef struct {
48 <        FVECT   r_i, r_i1, e_i, rI2_eJ2;
49 <        double  nf, I1, I2;
48 >        FVECT   r_i, r_i1, e_i, rcp, rI2_eJ2;
49 >        double  I1, I2;
50   } FFTRI;                /* vectors and coefficients for Hessian calculation */
51  
52  
53 + static int
54 + ambsample(                              /* initial ambient division sample */
55 +        AMBHEMI *hp,
56 +        int     i,
57 +        int     j,
58 +        int     n
59 + )
60 + {
61 +        AMBSAMP *ap = &ambsam(hp,i,j);
62 +        RAY     ar;
63 +        int     hlist[3], ii;
64 +        double  spt[2], zd;
65 +                                        /* generate hemispherical sample */
66 +                                        /* ambient coefficient for weight */
67 +        if (ambacc > FTINY)
68 +                setcolor(ar.rcoef, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
69 +        else
70 +                copycolor(ar.rcoef, hp->acoef);
71 +        if (rayorigin(&ar, AMBIENT, hp->rp, ar.rcoef) < 0)
72 +                return(0);
73 +        if (ambacc > FTINY) {
74 +                multcolor(ar.rcoef, hp->acoef);
75 +                scalecolor(ar.rcoef, 1./AVGREFL);
76 +        }
77 +        hlist[0] = hp->rp->rno;
78 +        hlist[1] = j;
79 +        hlist[2] = i;
80 +        multisamp(spt, 2, urand(ilhash(hlist,3)+n));
81 +                                        /* avoid coincident samples */
82 +        if (!n && (0 < i) & (i < hp->ns-1) &&
83 +                        (0 < j) & (j < hp->ns-1)) {
84 +                if ((spt[0] < 0.1) | (spt[0] >= 0.9))
85 +                        spt[0] = 0.1 + 0.8*frandom();
86 +                if ((spt[1] < 0.1) | (spt[1] >= 0.9))
87 +                        spt[1] = 0.1 + 0.8*frandom();
88 +        }
89 +        SDsquare2disk(spt, (j+spt[1])/hp->ns, (i+spt[0])/hp->ns);
90 +        zd = sqrt(1. - spt[0]*spt[0] - spt[1]*spt[1]);
91 +        for (ii = 3; ii--; )
92 +                ar.rdir[ii] =   spt[0]*hp->ux[ii] +
93 +                                spt[1]*hp->uy[ii] +
94 +                                zd*hp->rp->ron[ii];
95 +        checknorm(ar.rdir);
96 +        dimlist[ndims++] = AI(hp,i,j) + 90171;
97 +        rayvalue(&ar);                  /* evaluate ray */
98 +        ndims--;
99 +        if (ar.rt <= FTINY)
100 +                return(0);              /* should never happen */
101 +        multcolor(ar.rcol, ar.rcoef);   /* apply coefficient */
102 +        if (ar.rt*ap->d < 1.0)          /* new/closer distance? */
103 +                ap->d = 1.0/ar.rt;
104 +        if (!n) {                       /* record first vertex & value */
105 +                if (ar.rt > 10.0*thescene.cusize)
106 +                        ar.rt = 10.0*thescene.cusize;
107 +                VSUM(ap->p, ar.rorg, ar.rdir, ar.rt);
108 +                copycolor(ap->v, ar.rcol);
109 +        } else {                        /* else update recorded value */
110 +                hp->acol[RED] -= colval(ap->v,RED);
111 +                hp->acol[GRN] -= colval(ap->v,GRN);
112 +                hp->acol[BLU] -= colval(ap->v,BLU);
113 +                zd = 1.0/(double)(n+1);
114 +                scalecolor(ar.rcol, zd);
115 +                zd *= (double)n;
116 +                scalecolor(ap->v, zd);
117 +                addcolor(ap->v, ar.rcol);
118 +        }
119 +        addcolor(hp->acol, ap->v);      /* add to our sum */
120 +        return(1);
121 + }
122 +
123 +
124 + /* Estimate errors based on ambient division differences */
125 + static float *
126 + getambdiffs(AMBHEMI *hp)
127 + {
128 +        float   *earr = (float *)calloc(hp->ns*hp->ns, sizeof(float));
129 +        float   *ep;
130 +        AMBSAMP *ap;
131 +        double  b, d2;
132 +        int     i, j;
133 +
134 +        if (earr == NULL)               /* out of memory? */
135 +                return(NULL);
136 +                                        /* compute squared neighbor diffs */
137 +        for (ap = hp->sa, ep = earr, i = 0; i < hp->ns; i++)
138 +            for (j = 0; j < hp->ns; j++, ap++, ep++) {
139 +                b = bright(ap[0].v);
140 +                if (i) {                /* from above */
141 +                        d2 = b - bright(ap[-hp->ns].v);
142 +                        d2 *= d2;
143 +                        ep[0] += d2;
144 +                        ep[-hp->ns] += d2;
145 +                }
146 +                if (!j) continue;
147 +                                        /* from behind */
148 +                d2 = b - bright(ap[-1].v);
149 +                d2 *= d2;
150 +                ep[0] += d2;
151 +                ep[-1] += d2;
152 +                if (!i) continue;
153 +                                        /* diagonal */
154 +                d2 = b - bright(ap[-hp->ns-1].v);
155 +                d2 *= d2;
156 +                ep[0] += d2;
157 +                ep[-hp->ns-1] += d2;
158 +            }
159 +                                        /* correct for number of neighbors */
160 +        earr[0] *= 8./3.;
161 +        earr[hp->ns-1] *= 8./3.;
162 +        earr[(hp->ns-1)*hp->ns] *= 8./3.;
163 +        earr[(hp->ns-1)*hp->ns + hp->ns-1] *= 8./3.;
164 +        for (i = 1; i < hp->ns-1; i++) {
165 +                earr[i*hp->ns] *= 8./5.;
166 +                earr[i*hp->ns + hp->ns-1] *= 8./5.;
167 +        }
168 +        for (j = 1; j < hp->ns-1; j++) {
169 +                earr[j] *= 8./5.;
170 +                earr[(hp->ns-1)*hp->ns + j] *= 8./5.;
171 +        }
172 +        return(earr);
173 + }
174 +
175 +
176 + /* Perform super-sampling on hemisphere (introduces bias) */
177 + static void
178 + ambsupersamp(AMBHEMI *hp, int cnt)
179 + {
180 +        float   *earr = getambdiffs(hp);
181 +        double  e2rem = 0;
182 +        AMBSAMP *ap;
183 +        RAY     ar;
184 +        float   *ep;
185 +        int     i, j, n, nss;
186 +
187 +        if (earr == NULL)               /* just skip calc. if no memory */
188 +                return;
189 +                                        /* accumulate estimated variances */
190 +        for (ep = earr + hp->ns*hp->ns; ep > earr; )
191 +                e2rem += *--ep;
192 +        ep = earr;                      /* perform super-sampling */
193 +        for (ap = hp->sa, i = 0; i < hp->ns; i++)
194 +            for (j = 0; j < hp->ns; j++, ap++) {
195 +                if (e2rem <= FTINY)
196 +                        goto done;      /* nothing left to do */
197 +                nss = *ep/e2rem*cnt + frandom();
198 +                for (n = 1; n <= nss && ambsample(hp,i,j,n); n++)
199 +                        --cnt;
200 +                e2rem -= *ep++;         /* update remainder */
201 +        }
202 + done:
203 +        free(earr);
204 + }
205 +
206 +
207   static AMBHEMI *
208 < inithemi(                       /* initialize sampling hemisphere */
209 <        COLOR   ac,
208 > samp_hemi(                              /* sample indirect hemisphere */
209 >        COLOR   rcol,
210          RAY     *r,
211          double  wt
212   )
213   {
214          AMBHEMI *hp;
215          double  d;
216 <        int     n, i;
216 >        int     n, i, j;
217                                          /* set number of divisions */
218          if (ambacc <= FTINY &&
219 <                        wt > (d = 0.8*intens(ac)*r->rweight/(ambdiv*minweight)))
219 >                        wt > (d = 0.8*intens(rcol)*r->rweight/(ambdiv*minweight)))
220                  wt = d;                 /* avoid ray termination */
221          n = sqrt(ambdiv * wt) + 0.5;
222 <        i = 1 + 5*(ambacc > FTINY);     /* minimum number of samples */
222 >        i = 1 + 8*(ambacc > FTINY);     /* minimum number of samples */
223          if (n < i)
224                  n = i;
225                                          /* allocate sampling array */
226 <        hp = (AMBHEMI *)malloc(sizeof(AMBHEMI) +
63 <                                sizeof(struct s_ambsamp)*(n*n - 1));
226 >        hp = (AMBHEMI *)malloc(sizeof(AMBHEMI) + sizeof(AMBSAMP)*(n*n - 1));
227          if (hp == NULL)
228 <                return(NULL);
228 >                error(SYSTEM, "out of memory in samp_hemi");
229          hp->rp = r;
230          hp->ns = n;
231 +        hp->acol[RED] = hp->acol[GRN] = hp->acol[BLU] = 0.0;
232 +        memset(hp->sa, 0, sizeof(AMBSAMP)*n*n);
233 +        hp->sampOK = 0;
234                                          /* assign coefficient */
235 <        copycolor(hp->acoef, ac);
235 >        copycolor(hp->acoef, rcol);
236          d = 1.0/(n*n);
237          scalecolor(hp->acoef, d);
238                                          /* make tangent plane axes */
239 <        hp->uy[0] = 0.1 - 0.2*frandom();
240 <        hp->uy[1] = 0.1 - 0.2*frandom();
241 <        hp->uy[2] = 0.1 - 0.2*frandom();
242 <        for (i = 0; i < 3; i++)
243 <                if (r->ron[i] < 0.6 && r->ron[i] > -0.6)
239 >        hp->uy[0] = 0.5 - frandom();
240 >        hp->uy[1] = 0.5 - frandom();
241 >        hp->uy[2] = 0.5 - frandom();
242 >        for (i = 3; i--; )
243 >                if ((-0.6 < r->ron[i]) & (r->ron[i] < 0.6))
244                          break;
245 <        if (i >= 3)
246 <                error(CONSISTENCY, "bad ray direction in inithemi()");
245 >        if (i < 0)
246 >                error(CONSISTENCY, "bad ray direction in samp_hemi");
247          hp->uy[i] = 1.0;
248          VCROSS(hp->ux, hp->uy, r->ron);
249          normalize(hp->ux);
250          VCROSS(hp->uy, r->ron, hp->ux);
251 <                                        /* we're ready to sample */
252 <        return(hp);
251 >                                        /* sample divisions */
252 >        for (i = hp->ns; i--; )
253 >            for (j = hp->ns; j--; )
254 >                hp->sampOK += ambsample(hp, i, j, 0);
255 >        copycolor(rcol, hp->acol);
256 >        if (!hp->sampOK) {              /* utter failure? */
257 >                free(hp);
258 >                return(NULL);
259 >        }
260 >        if (hp->sampOK < hp->ns*hp->ns) {
261 >                hp->sampOK *= -1;       /* soft failure */
262 >                return(hp);
263 >        }
264 >        n = ambssamp*wt + 0.5;
265 >        if (n > 8) {                    /* perform super-sampling? */
266 >                ambsupersamp(hp, n);
267 >                copycolor(rcol, hp->acol);
268 >        }
269 >        return(hp);                     /* all is well */
270   }
271  
272  
273 < static struct s_ambsamp *
274 < ambsample(                              /* sample an ambient direction */
275 <        AMBHEMI *hp,
93 <        int     i,
94 <        int     j
95 < )
273 > /* Return brightness of farthest ambient sample */
274 > static double
275 > back_ambval(AMBHEMI *hp, const int n1, const int n2, const int n3)
276   {
277 <        struct s_ambsamp        *ap = &ambsamp(hp,i,j);
278 <        RAY                     ar;
279 <        double                  spt[2], zd;
280 <        int                     ii;
101 <                                        /* ambient coefficient for weight */
102 <        if (ambacc > FTINY)
103 <                setcolor(ar.rcoef, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
104 <        else
105 <                copycolor(ar.rcoef, hp->acoef);
106 <        if (rayorigin(&ar, AMBIENT, hp->rp, ar.rcoef) < 0)
107 <                goto badsample;
108 <        if (ambacc > FTINY) {
109 <                multcolor(ar.rcoef, hp->acoef);
110 <                scalecolor(ar.rcoef, 1./AVGREFL);
277 >        if (hp->sa[n1].d <= hp->sa[n2].d) {
278 >                if (hp->sa[n1].d <= hp->sa[n3].d)
279 >                        return(colval(hp->sa[n1].v,CIEY));
280 >                return(colval(hp->sa[n3].v,CIEY));
281          }
282 <                                        /* generate hemispherical sample */
283 <        SDsquare2disk(spt,      (i+.1+.8*frandom())/hp->ns,
284 <                                (j+.1+.8*frandom())/hp->ns );
115 <        zd = sqrt(1. - spt[0]*spt[0] - spt[1]*spt[1]);
116 <        for (ii = 3; ii--; )
117 <                ar.rdir[ii] =   spt[0]*hp->ux[ii] +
118 <                                spt[1]*hp->uy[ii] +
119 <                                zd*hp->rp->ron[ii];
120 <        checknorm(ar.rdir);
121 <        dimlist[ndims++] = i*hp->ns + j + 90171;
122 <        rayvalue(&ar);                  /* evaluate ray */
123 <        ndims--;
124 <        if (ar.rt > 20.0*maxarad)       /* limit vertex distance */
125 <                ar.rt = 20.0*maxarad;
126 <        else if (ar.rt <= FTINY)        /* should never happen! */
127 <                goto badsample;
128 <        VSUM(ap->p, ar.rorg, ar.rdir, ar.rt);
129 <        multcolor(ar.rcol, ar.rcoef);   /* apply coefficient */
130 <        copycolor(ap->v, ar.rcol);
131 <        return(ap);
132 < badsample:
133 <        setcolor(ap->v, 0., 0., 0.);
134 <        VCOPY(ap->p, hp->rp->rop);
135 <        return(NULL);
282 >        if (hp->sa[n2].d <= hp->sa[n3].d)
283 >                return(colval(hp->sa[n2].v,CIEY));
284 >        return(colval(hp->sa[n3].v,CIEY));
285   }
286  
287  
288   /* Compute vectors and coefficients for Hessian/gradient calcs */
289   static void
290 < comp_fftri(FFTRI *ftp, FVECT ap0, FVECT ap1, FVECT rop)
290 > comp_fftri(FFTRI *ftp, AMBHEMI *hp, const int n0, const int n1)
291   {
292 <        FVECT   vcp;
293 <        double  dot_e, dot_er, dot_r, dot_r1, J2;
145 <        int     i;
292 >        double  rdot_cp, dot_e, dot_er, rdot_r, rdot_r1, J2;
293 >        int     ii;
294  
295 <        VSUB(ftp->r_i, ap0, rop);
296 <        VSUB(ftp->r_i1, ap1, rop);
297 <        VSUB(ftp->e_i, ap1, ap0);
298 <        VCROSS(vcp, ftp->e_i, ftp->r_i);
299 <        ftp->nf = 1.0/DOT(vcp,vcp);
295 >        VSUB(ftp->r_i, hp->sa[n0].p, hp->rp->rop);
296 >        VSUB(ftp->r_i1, hp->sa[n1].p, hp->rp->rop);
297 >        VSUB(ftp->e_i, hp->sa[n1].p, hp->sa[n0].p);
298 >        VCROSS(ftp->rcp, ftp->r_i, ftp->r_i1);
299 >        rdot_cp = 1.0/DOT(ftp->rcp,ftp->rcp);
300          dot_e = DOT(ftp->e_i,ftp->e_i);
301          dot_er = DOT(ftp->e_i, ftp->r_i);
302 <        dot_r = DOT(ftp->r_i,ftp->r_i);
303 <        dot_r1 = DOT(ftp->r_i1,ftp->r_i1);
304 <        ftp->I1 = acos( DOT(ftp->r_i, ftp->r_i1) / sqrt(dot_r*dot_r1) ) *
305 <                        sqrt( ftp->nf );
306 <        ftp->I2 = ( DOT(ftp->e_i, ftp->r_i1)/dot_r1 - dot_er/dot_r +
307 <                        dot_e*ftp->I1 )*0.5*ftp->nf;
308 <        J2 =  0.5/dot_e*( 1.0/dot_r - 1.0/dot_r1 ) - dot_er/dot_e*ftp->I2;
309 <        for (i = 3; i--; )
310 <                ftp->rI2_eJ2[i] = ftp->I2*ftp->r_i[i] + J2*ftp->e_i[i];
302 >        rdot_r = 1.0/DOT(ftp->r_i,ftp->r_i);
303 >        rdot_r1 = 1.0/DOT(ftp->r_i1,ftp->r_i1);
304 >        ftp->I1 = acos( DOT(ftp->r_i, ftp->r_i1) * sqrt(rdot_r*rdot_r1) ) *
305 >                        sqrt( rdot_cp );
306 >        ftp->I2 = ( DOT(ftp->e_i, ftp->r_i1)*rdot_r1 - dot_er*rdot_r +
307 >                        dot_e*ftp->I1 )*0.5*rdot_cp;
308 >        J2 =  ( 0.5*(rdot_r - rdot_r1) - dot_er*ftp->I2 ) / dot_e;
309 >        for (ii = 3; ii--; )
310 >                ftp->rI2_eJ2[ii] = ftp->I2*ftp->r_i[ii] + J2*ftp->e_i[ii];
311   }
312  
313  
# Line 180 | Line 328 | compose_matrix(FVECT mat[3], FVECT va, FVECT vb)
328   static void
329   comp_hessian(FVECT hess[3], FFTRI *ftp, FVECT nrm)
330   {
331 <        FVECT   vcp;
331 >        FVECT   ncp;
332          FVECT   m1[3], m2[3], m3[3], m4[3];
333          double  d1, d2, d3, d4;
334          double  I3, J3, K3;
# Line 190 | Line 338 | comp_hessian(FVECT hess[3], FFTRI *ftp, FVECT nrm)
338          d2 = 1.0/DOT(ftp->r_i1,ftp->r_i1);
339          d3 = 1.0/DOT(ftp->e_i,ftp->e_i);
340          d4 = DOT(ftp->e_i, ftp->r_i);
341 <        I3 = 0.25*ftp->nf*( DOT(ftp->e_i, ftp->r_i1)*d2*d2 - d4*d1*d1 +
342 <                                3.0/d3*ftp->I2 );
341 >        I3 = ( DOT(ftp->e_i, ftp->r_i1)*d2*d2 - d4*d1*d1 + 3.0/d3*ftp->I2 )
342 >                        / ( 4.0*DOT(ftp->rcp,ftp->rcp) );
343          J3 = 0.25*d3*(d1*d1 - d2*d2) - d4*d3*I3;
344          K3 = d3*(ftp->I2 - I3/d1 - 2.0*d4*J3);
345                                          /* intermediate matrices */
346 <        VCROSS(vcp, nrm, ftp->e_i);
347 <        compose_matrix(m1, vcp, ftp->rI2_eJ2);
346 >        VCROSS(ncp, nrm, ftp->e_i);
347 >        compose_matrix(m1, ncp, ftp->rI2_eJ2);
348          compose_matrix(m2, ftp->r_i, ftp->r_i);
349          compose_matrix(m3, ftp->e_i, ftp->e_i);
350          compose_matrix(m4, ftp->r_i, ftp->e_i);
351 <        VCROSS(vcp, ftp->r_i, ftp->e_i);
204 <        d1 = DOT(nrm, vcp);
351 >        d1 = DOT(nrm, ftp->rcp);
352          d2 = -d1*ftp->I2;
353          d1 *= 2.0;
354          for (i = 3; i--; )              /* final matrix sum */
# Line 231 | Line 378 | rev_hessian(FVECT hess[3])
378   /* Add to radiometric Hessian from the given triangle */
379   static void
380   add2hessian(FVECT hess[3], FVECT ehess1[3],
381 <                FVECT ehess2[3], FVECT ehess3[3], COLORV v)
381 >                FVECT ehess2[3], FVECT ehess3[3], double v)
382   {
383          int     i, j;
384  
# Line 245 | Line 392 | add2hessian(FVECT hess[3], FVECT ehess1[3],
392   static void
393   comp_gradient(FVECT grad, FFTRI *ftp, FVECT nrm)
394   {
395 <        FVECT   vcp;
395 >        FVECT   ncp;
396          double  f1;
397          int     i;
398  
399 <        VCROSS(vcp, ftp->r_i, ftp->r_i1);
400 <        f1 = 2.0*DOT(nrm, vcp);
254 <        VCROSS(vcp, nrm, ftp->e_i);
399 >        f1 = 2.0*DOT(nrm, ftp->rcp);
400 >        VCROSS(ncp, nrm, ftp->e_i);
401          for (i = 3; i--; )
402 <                grad[i] = (0.5/PI)*( ftp->I1*vcp[i] + f1*ftp->rI2_eJ2[i] );
402 >                grad[i] = (0.5/PI)*( ftp->I1*ncp[i] + f1*ftp->rI2_eJ2[i] );
403   }
404  
405  
# Line 269 | Line 415 | rev_gradient(FVECT grad)
415  
416   /* Add to displacement gradient from the given triangle */
417   static void
418 < add2gradient(FVECT grad, FVECT egrad1, FVECT egrad2, FVECT egrad3, COLORV v)
418 > add2gradient(FVECT grad, FVECT egrad1, FVECT egrad2, FVECT egrad3, double v)
419   {
420          int     i;
421  
# Line 278 | Line 424 | add2gradient(FVECT grad, FVECT egrad1, FVECT egrad2, F
424   }
425  
426  
281 – /* Return brightness of furthest ambient sample */
282 – static COLORV
283 – back_ambval(struct s_ambsamp *ap1, struct s_ambsamp *ap2,
284 –                struct s_ambsamp *ap3, FVECT orig)
285 – {
286 –        COLORV  vback;
287 –        FVECT   vec;
288 –        double  d2, d2best;
289 –
290 –        VSUB(vec, ap1->p, orig);
291 –        d2best = DOT(vec,vec);
292 –        vback = colval(ap1->v,CIEY);
293 –        VSUB(vec, ap2->p, orig);
294 –        d2 = DOT(vec,vec);
295 –        if (d2 > d2best) {
296 –                d2best = d2;
297 –                vback = colval(ap2->v,CIEY);
298 –        }
299 –        VSUB(vec, ap3->p, orig);
300 –        d2 = DOT(vec,vec);
301 –        if (d2 > d2best)
302 –                return(colval(ap3->v,CIEY));
303 –        return(vback);
304 – }
305 –
306 –
427   /* Compute anisotropic radii and eigenvector directions */
428 < static int
428 > static void
429   eigenvectors(FVECT uv[2], float ra[2], FVECT hessian[3])
430   {
431          double  hess2[2][2];
# Line 321 | Line 441 | eigenvectors(FVECT uv[2], float ra[2], FVECT hessian[3
441          hess2[0][1] = DOT(uv[0], b);
442          hess2[1][0] = DOT(uv[1], a);
443          hess2[1][1] = DOT(uv[1], b);
444 <                                        /* compute eigenvalues */
445 <        if ( quadratic(evalue, 1.0, -hess2[0][0]-hess2[1][1],
446 <                        hess2[0][0]*hess2[1][1]-hess2[0][1]*hess2[1][0]) != 2 ||
447 <                        (evalue[0] = fabs(evalue[0])) <= FTINY*FTINY ||
448 <                        (evalue[1] = fabs(evalue[1])) <= FTINY*FTINY )
449 <                error(INTERNAL, "bad eigenvalue calculation");
450 <
444 >                                        /* compute eigenvalue(s) */
445 >        i = quadratic(evalue, 1.0, -hess2[0][0]-hess2[1][1],
446 >                        hess2[0][0]*hess2[1][1]-hess2[0][1]*hess2[1][0]);
447 >        if (i == 1)                     /* double-root (circle) */
448 >                evalue[1] = evalue[0];
449 >        if (!i || ((evalue[0] = fabs(evalue[0])) <= FTINY*FTINY) |
450 >                        ((evalue[1] = fabs(evalue[1])) <= FTINY*FTINY) ) {
451 >                ra[0] = ra[1] = maxarad;
452 >                return;
453 >        }
454          if (evalue[0] > evalue[1]) {
455                  ra[0] = sqrt(sqrt(4.0/evalue[0]));
456                  ra[1] = sqrt(sqrt(4.0/evalue[1]));
# Line 385 | Line 508 | ambHessian(                            /* anisotropic radii & pos. gradient */
508          }
509                                          /* compute first row of edges */
510          for (j = 0; j < hp->ns-1; j++) {
511 <                comp_fftri(&fftr, ambsamp(hp,0,j).p,
389 <                                ambsamp(hp,0,j+1).p, hp->rp->rop);
511 >                comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,0,j), AI(hp,0,j+1));
512                  if (hessrow != NULL)
513                          comp_hessian(hessrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
514                  if (gradrow != NULL)
# Line 396 | Line 518 | ambHessian(                            /* anisotropic radii & pos. gradient */
518          for (i = 0; i < hp->ns-1; i++) {
519              FVECT       hesscol[3];     /* compute first vertical edge */
520              FVECT       gradcol;
521 <            comp_fftri(&fftr, ambsamp(hp,i,0).p,
400 <                        ambsamp(hp,i+1,0).p, hp->rp->rop);
521 >            comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,i,0), AI(hp,i+1,0));
522              if (hessrow != NULL)
523                  comp_hessian(hesscol, &fftr, hp->rp->ron);
524              if (gradrow != NULL)
# Line 405 | Line 526 | ambHessian(                            /* anisotropic radii & pos. gradient */
526              for (j = 0; j < hp->ns-1; j++) {
527                  FVECT   hessdia[3];     /* compute triangle contributions */
528                  FVECT   graddia;
529 <                COLORV  backg;
530 <                backg = back_ambval(&ambsamp(hp,i,j), &ambsamp(hp,i,j+1),
531 <                                        &ambsamp(hp,i+1,j), hp->rp->rop);
529 >                double  backg;
530 >                backg = back_ambval(hp, AI(hp,i,j),
531 >                                        AI(hp,i,j+1), AI(hp,i+1,j));
532                                          /* diagonal (inner) edge */
533 <                comp_fftri(&fftr, ambsamp(hp,i,j+1).p,
413 <                                ambsamp(hp,i+1,j).p, hp->rp->rop);
533 >                comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,i,j+1), AI(hp,i+1,j));
534                  if (hessrow != NULL) {
535                      comp_hessian(hessdia, &fftr, hp->rp->ron);
536                      rev_hessian(hesscol);
537                      add2hessian(hessian, hessrow[j], hessdia, hesscol, backg);
538                  }
539 <                if (gradient != NULL) {
539 >                if (gradrow != NULL) {
540                      comp_gradient(graddia, &fftr, hp->rp->ron);
541                      rev_gradient(gradcol);
542                      add2gradient(gradient, gradrow[j], graddia, gradcol, backg);
543                  }
544                                          /* initialize edge in next row */
545 <                comp_fftri(&fftr, ambsamp(hp,i+1,j+1).p,
426 <                                ambsamp(hp,i+1,j).p, hp->rp->rop);
545 >                comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,i+1,j+1), AI(hp,i+1,j));
546                  if (hessrow != NULL)
547                      comp_hessian(hessrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
548                  if (gradrow != NULL)
549                      comp_gradient(gradrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
550                                          /* new column edge & paired triangle */
551 <                backg = back_ambval(&ambsamp(hp,i,j+1), &ambsamp(hp,i+1,j+1),
552 <                                        &ambsamp(hp,i+1,j), hp->rp->rop);
553 <                comp_fftri(&fftr, ambsamp(hp,i,j+1).p, ambsamp(hp,i+1,j+1).p,
435 <                                hp->rp->rop);
551 >                backg = back_ambval(hp, AI(hp,i+1,j+1),
552 >                                        AI(hp,i+1,j), AI(hp,i,j+1));
553 >                comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,i,j+1), AI(hp,i+1,j+1));
554                  if (hessrow != NULL) {
555                      comp_hessian(hesscol, &fftr, hp->rp->ron);
556                      rev_hessian(hessdia);
# Line 455 | Line 573 | ambHessian(                            /* anisotropic radii & pos. gradient */
573          
574          if (ra != NULL)                 /* extract eigenvectors & radii */
575                  eigenvectors(uv, ra, hessian);
576 <        if (pg != NULL) {               /* tangential position gradient/PI */
577 <                pg[0] = DOT(gradient, uv[0]) / PI;
578 <                pg[1] = DOT(gradient, uv[1]) / PI;
576 >        if (pg != NULL) {               /* tangential position gradient */
577 >                pg[0] = DOT(gradient, uv[0]);
578 >                pg[1] = DOT(gradient, uv[1]);
579          }
580   }
581  
# Line 466 | Line 584 | ambHessian(                            /* anisotropic radii & pos. gradient */
584   static void
585   ambdirgrad(AMBHEMI *hp, FVECT uv[2], float dg[2])
586   {
587 <        struct s_ambsamp        *ap;
588 <        double                  dgsum[2];
589 <        int                     n;
590 <        FVECT                   vd;
591 <        double                  gfact;
587 >        AMBSAMP *ap;
588 >        double  dgsum[2];
589 >        int     n;
590 >        FVECT   vd;
591 >        double  gfact;
592  
593          dgsum[0] = dgsum[1] = 0.0;      /* sum values times -tan(theta) */
594          for (ap = hp->sa, n = hp->ns*hp->ns; n--; ap++) {
# Line 478 | Line 596 | ambdirgrad(AMBHEMI *hp, FVECT uv[2], float dg[2])
596                  VSUB(vd, ap->p, hp->rp->rop);
597                                          /* brightness over cosine factor */
598                  gfact = colval(ap->v,CIEY) / DOT(hp->rp->ron, vd);
599 <                                        /* -sine = -proj_radius/vd_length */
600 <                dgsum[0] += DOT(uv[1], vd) * gfact;
601 <                dgsum[1] -= DOT(uv[0], vd) * gfact;
599 >                                        /* sine = proj_radius/vd_length */
600 >                dgsum[0] -= DOT(uv[1], vd) * gfact;
601 >                dgsum[1] += DOT(uv[0], vd) * gfact;
602          }
603          dg[0] = dgsum[0] / (hp->ns*hp->ns);
604          dg[1] = dgsum[1] / (hp->ns*hp->ns);
605   }
606  
607  
608 + /* Compute potential light leak direction flags for cache value */
609 + static uint32
610 + ambcorral(AMBHEMI *hp, FVECT uv[2], const double r0, const double r1)
611 + {
612 +        const double    max_d = 1.0/(minarad*ambacc + 0.001);
613 +        const double    ang_res = 0.5*PI/(hp->ns-1);
614 +        const double    ang_step = ang_res/((int)(16/PI*ang_res) + (1+FTINY));
615 +        double          avg_d = 0;
616 +        uint32          flgs = 0;
617 +        FVECT           vec;
618 +        double          u, v;
619 +        double          ang, a1;
620 +        int             i, j;
621 +                                        /* don't bother for a few samples */
622 +        if (hp->ns < 12)
623 +                return(0);
624 +                                        /* check distances overhead */
625 +        for (i = hp->ns*3/4; i-- > hp->ns>>2; )
626 +            for (j = hp->ns*3/4; j-- > hp->ns>>2; )
627 +                avg_d += ambsam(hp,i,j).d;
628 +        avg_d *= 4.0/(hp->ns*hp->ns);
629 +        if (avg_d*r0 >= 1.0)            /* ceiling too low for corral? */
630 +                return(0);
631 +        if (avg_d >= max_d)             /* insurance */
632 +                return(0);
633 +                                        /* else circle around perimeter */
634 +        for (i = 0; i < hp->ns; i++)
635 +            for (j = 0; j < hp->ns; j += !i|(i==hp->ns-1) ? 1 : hp->ns-1) {
636 +                AMBSAMP *ap = &ambsam(hp,i,j);
637 +                if ((ap->d <= FTINY) | (ap->d >= max_d))
638 +                        continue;       /* too far or too near */
639 +                VSUB(vec, ap->p, hp->rp->rop);
640 +                u = DOT(vec, uv[0]);
641 +                v = DOT(vec, uv[1]);
642 +                if ((r0*r0*u*u + r1*r1*v*v) * ap->d*ap->d <= u*u + v*v)
643 +                        continue;       /* occluder outside ellipse */
644 +                ang = atan2a(v, u);     /* else set direction flags */
645 +                for (a1 = ang-.5*ang_res; a1 <= ang+.5*ang_res; a1 += ang_step)
646 +                        flgs |= 1L<<(int)(16/PI*(a1 + 2.*PI*(a1 < 0)));
647 +            }
648 +                                        /* add low-angle incident (< 20deg) */
649 +        if (fabs(hp->rp->rod) <= 0.342) {
650 +                u = -DOT(hp->rp->rdir, uv[0]);
651 +                v = -DOT(hp->rp->rdir, uv[1]);
652 +                if ((r0*r0*u*u + r1*r1*v*v) > hp->rp->rot*hp->rp->rot) {
653 +                        ang = atan2a(v, u);
654 +                        ang += 2.*PI*(ang < 0);
655 +                        ang *= 16/PI;
656 +                        if ((ang < .5) | (ang >= 31.5))
657 +                                flgs |= 0x80000001;
658 +                        else
659 +                                flgs |= 3L<<(int)(ang-.5);
660 +                }
661 +        }
662 +        return(flgs);
663 + }
664 +
665 +
666   int
667   doambient(                              /* compute ambient component */
668          COLOR   rcol,                   /* input/output color */
# Line 495 | Line 671 | doambient(                             /* compute ambient component */
671          FVECT   uv[2],                  /* returned (optional) */
672          float   ra[2],                  /* returned (optional) */
673          float   pg[2],                  /* returned (optional) */
674 <        float   dg[2]                   /* returned (optional) */
674 >        float   dg[2],                  /* returned (optional) */
675 >        uint32  *crlp                   /* returned (optional) */
676   )
677   {
678 <        AMBHEMI                 *hp = inithemi(rcol, r, wt);
679 <        int                     cnt = 0;
680 <        FVECT                   my_uv[2];
681 <        double                  d, acol[3];
682 <        struct s_ambsamp        *ap;
683 <        int                     i, j;
507 <                                        /* check/initialize */
508 <        if (hp == NULL)
509 <                return(0);
678 >        AMBHEMI *hp = samp_hemi(rcol, r, wt);
679 >        FVECT   my_uv[2];
680 >        double  d, K;
681 >        AMBSAMP *ap;
682 >        int     i;
683 >                                        /* clear return values */
684          if (uv != NULL)
685                  memset(uv, 0, sizeof(FVECT)*2);
686          if (ra != NULL)
# Line 515 | Line 689 | doambient(                             /* compute ambient component */
689                  pg[0] = pg[1] = 0.0;
690          if (dg != NULL)
691                  dg[0] = dg[1] = 0.0;
692 <                                        /* sample the hemisphere */
693 <        acol[0] = acol[1] = acol[2] = 0.0;
694 <        for (i = hp->ns; i--; )
695 <                for (j = hp->ns; j--; )
696 <                        if ((ap = ambsample(hp, i, j)) != NULL) {
697 <                                addcolor(acol, ap->v);
698 <                                ++cnt;
699 <                        }
700 <        if (!cnt) {
527 <                setcolor(rcol, 0.0, 0.0, 0.0);
528 <                free(hp);
529 <                return(0);              /* no valid samples */
692 >        if (crlp != NULL)
693 >                *crlp = 0;
694 >        if (hp == NULL)                 /* sampling falure? */
695 >                return(0);
696 >
697 >        if ((ra == NULL) & (pg == NULL) & (dg == NULL) ||
698 >                        (hp->sampOK < 0) | (hp->ns < 9)) {
699 >                free(hp);               /* Hessian not requested/possible */
700 >                return(-1);             /* value-only return value */
701          }
702 <        copycolor(rcol, acol);          /* final indirect irradiance/PI */
703 <        if (cnt < hp->ns*hp->ns ||      /* incomplete sampling? */
704 <                        (ra == NULL) & (pg == NULL) & (dg == NULL)) {
705 <                free(hp);
706 <                return(-1);             /* no radius or gradient calc. */
702 >        if ((d = bright(rcol)) > FTINY) {       /* normalize Y values */
703 >                d = 0.99*(hp->ns*hp->ns)/d;
704 >                K = 0.01;
705 >        } else {                        /* or fall back on geometric Hessian */
706 >                K = 1.0;
707 >                pg = NULL;
708 >                dg = NULL;
709 >                crlp = NULL;
710          }
537 –        multcolor(acol, hp->acoef);     /* normalize Y values */
538 –        if ((d = bright(acol)) > FTINY)
539 –                d = 1.0/d;
540 –        else
541 –                d = 0.0;
711          ap = hp->sa;                    /* relative Y channel from here on... */
712          for (i = hp->ns*hp->ns; i--; ap++)
713 <                colval(ap->v,CIEY) = bright(ap->v)*d + 0.0314;
713 >                colval(ap->v,CIEY) = bright(ap->v)*d + K;
714  
715          if (uv == NULL)                 /* make sure we have axis pointers */
716                  uv = my_uv;
# Line 552 | Line 721 | doambient(                             /* compute ambient component */
721                  ambdirgrad(hp, uv, dg);
722  
723          if (ra != NULL) {               /* scale/clamp radii */
724 +                if (pg != NULL) {
725 +                        if (ra[0]*(d = fabs(pg[0])) > 1.0)
726 +                                ra[0] = 1.0/d;
727 +                        if (ra[1]*(d = fabs(pg[1])) > 1.0)
728 +                                ra[1] = 1.0/d;
729 +                        if (ra[0] > ra[1])
730 +                                ra[0] = ra[1];
731 +                }
732                  if (ra[0] < minarad) {
733                          ra[0] = minarad;
734                          if (ra[1] < minarad)
735                                  ra[1] = minarad;
736                  }
737 <                ra[0] *= d = 1.0/sqrt(sqrt(wt));
737 >                ra[0] *= d = 1.0/sqrt(wt);
738                  if ((ra[1] *= d) > 2.0*ra[0])
739                          ra[1] = 2.0*ra[0];
740                  if (ra[1] > maxarad) {
741                          ra[1] = maxarad;
742                          if (ra[0] > maxarad)
743                                  ra[0] = maxarad;
744 +                }
745 +                                        /* flag encroached directions */
746 +                if ((wt >= 0.89*AVGREFL) & (crlp != NULL))
747 +                        *crlp = ambcorral(hp, uv, ra[0]*ambacc, ra[1]*ambacc);
748 +                if (pg != NULL) {       /* cap gradient if necessary */
749 +                        d = pg[0]*pg[0]*ra[0]*ra[0] + pg[1]*pg[1]*ra[1]*ra[1];
750 +                        if (d > 1.0) {
751 +                                d = 1.0/sqrt(d);
752 +                                pg[0] *= d;
753 +                                pg[1] *= d;
754 +                        }
755                  }
756          }
757          free(hp);                       /* clean up and return */

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