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

Comparing ray/src/rt/ambcomp.c (file contents):
Revision 2.35 by greg, Fri Apr 25 18:39:22 2014 UTC vs.
Revision 2.72 by greg, Wed Mar 16 15:43:04 2016 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, rcp, rI2_eJ2;
# Line 40 | Line 50 | typedef struct {
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 +        float   *ep;
184 +        int     i, j, n, nss;
185 +
186 +        if (earr == NULL)               /* just skip calc. if no memory */
187 +                return;
188 +                                        /* accumulate estimated variances */
189 +        for (ep = earr + hp->ns*hp->ns; ep > earr; )
190 +                e2rem += *--ep;
191 +        ep = earr;                      /* perform super-sampling */
192 +        for (ap = hp->sa, i = 0; i < hp->ns; i++)
193 +            for (j = 0; j < hp->ns; j++, ap++) {
194 +                if (e2rem <= FTINY)
195 +                        goto done;      /* nothing left to do */
196 +                nss = *ep/e2rem*cnt + frandom();
197 +                for (n = 1; n <= nss && ambsample(hp,i,j,n); n++)
198 +                        --cnt;
199 +                e2rem -= *ep++;         /* update remainder */
200 +        }
201 + done:
202 +        free(earr);
203 + }
204 +
205 +
206   static AMBHEMI *
207 < inithemi(                       /* initialize sampling hemisphere */
208 <        COLOR   ac,
207 > samp_hemi(                              /* sample indirect hemisphere */
208 >        COLOR   rcol,
209          RAY     *r,
210          double  wt
211   )
212   {
213          AMBHEMI *hp;
214          double  d;
215 <        int     n, i;
215 >        int     n, i, j;
216                                          /* set number of divisions */
217          if (ambacc <= FTINY &&
218 <                        wt > (d = 0.8*intens(ac)*r->rweight/(ambdiv*minweight)))
218 >                        wt > (d = 0.8*intens(rcol)*r->rweight/(ambdiv*minweight)))
219                  wt = d;                 /* avoid ray termination */
220          n = sqrt(ambdiv * wt) + 0.5;
221          i = 1 + 5*(ambacc > FTINY);     /* minimum number of samples */
222          if (n < i)
223                  n = i;
224                                          /* allocate sampling array */
225 <        hp = (AMBHEMI *)malloc(sizeof(AMBHEMI) +
63 <                                sizeof(struct s_ambsamp)*(n*n - 1));
225 >        hp = (AMBHEMI *)malloc(sizeof(AMBHEMI) + sizeof(AMBSAMP)*(n*n - 1));
226          if (hp == NULL)
227 <                return(NULL);
227 >                error(SYSTEM, "out of memory in samp_hemi");
228          hp->rp = r;
229          hp->ns = n;
230 +        hp->acol[RED] = hp->acol[GRN] = hp->acol[BLU] = 0.0;
231 +        memset(hp->sa, 0, sizeof(AMBSAMP)*n*n);
232 +        hp->sampOK = 0;
233                                          /* assign coefficient */
234 <        copycolor(hp->acoef, ac);
234 >        copycolor(hp->acoef, rcol);
235          d = 1.0/(n*n);
236          scalecolor(hp->acoef, d);
237                                          /* make tangent plane axes */
238 <        hp->uy[0] = 0.1 - 0.2*frandom();
239 <        hp->uy[1] = 0.1 - 0.2*frandom();
75 <        hp->uy[2] = 0.1 - 0.2*frandom();
76 <        for (i = 0; i < 3; i++)
77 <                if (r->ron[i] < 0.6 && r->ron[i] > -0.6)
78 <                        break;
79 <        if (i >= 3)
80 <                error(CONSISTENCY, "bad ray direction in inithemi()");
81 <        hp->uy[i] = 1.0;
82 <        VCROSS(hp->ux, hp->uy, r->ron);
83 <        normalize(hp->ux);
238 >        if (!getperpendicular(hp->ux, r->ron, 1))
239 >                error(CONSISTENCY, "bad ray direction in samp_hemi");
240          VCROSS(hp->uy, r->ron, hp->ux);
241 <                                        /* we're ready to sample */
242 <        return(hp);
241 >                                        /* sample divisions */
242 >        for (i = hp->ns; i--; )
243 >            for (j = hp->ns; j--; )
244 >                hp->sampOK += ambsample(hp, i, j, 0);
245 >        copycolor(rcol, hp->acol);
246 >        if (!hp->sampOK) {              /* utter failure? */
247 >                free(hp);
248 >                return(NULL);
249 >        }
250 >        if (hp->sampOK < hp->ns*hp->ns) {
251 >                hp->sampOK *= -1;       /* soft failure */
252 >                return(hp);
253 >        }
254 >        n = ambssamp*wt + 0.5;
255 >        if (n > 8) {                    /* perform super-sampling? */
256 >                ambsupersamp(hp, n);
257 >                copycolor(rcol, hp->acol);
258 >        }
259 >        return(hp);                     /* all is well */
260   }
261  
262  
263 < static struct s_ambsamp *
264 < ambsample(                              /* sample an ambient direction */
265 <        AMBHEMI *hp,
93 <        int     i,
94 <        int     j
95 < )
263 > /* Return brightness of farthest ambient sample */
264 > static double
265 > back_ambval(AMBHEMI *hp, const int n1, const int n2, const int n3)
266   {
267 <        struct s_ambsamp        *ap = &ambsamp(hp,i,j);
268 <        RAY                     ar;
269 <        double                  spt[2], zd;
270 <        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);
267 >        if (hp->sa[n1].d <= hp->sa[n2].d) {
268 >                if (hp->sa[n1].d <= hp->sa[n3].d)
269 >                        return(colval(hp->sa[n1].v,CIEY));
270 >                return(colval(hp->sa[n3].v,CIEY));
271          }
272 <                                        /* generate hemispherical sample */
273 <        SDsquare2disk(spt,      (i+.1+.8*frandom())/hp->ns,
274 <                                (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 <                                        /* limit vertex distance */
125 <        if (ar.rt > 10.0*thescene.cusize)
126 <                ar.rt = 10.0*thescene.cusize;
127 <        else if (ar.rt <= FTINY)        /* should never happen! */
128 <                goto badsample;
129 <        VSUM(ap->p, ar.rorg, ar.rdir, ar.rt);
130 <        multcolor(ar.rcol, ar.rcoef);   /* apply coefficient */
131 <        copycolor(ap->v, ar.rcol);
132 <        return(ap);
133 < badsample:
134 <        setcolor(ap->v, 0., 0., 0.);
135 <        VCOPY(ap->p, hp->rp->rop);
136 <        return(NULL);
272 >        if (hp->sa[n2].d <= hp->sa[n3].d)
273 >                return(colval(hp->sa[n2].v,CIEY));
274 >        return(colval(hp->sa[n3].v,CIEY));
275   }
276  
277  
278   /* Compute vectors and coefficients for Hessian/gradient calcs */
279   static void
280 < comp_fftri(FFTRI *ftp, FVECT ap0, FVECT ap1, FVECT rop)
280 > comp_fftri(FFTRI *ftp, AMBHEMI *hp, const int n0, const int n1)
281   {
282          double  rdot_cp, dot_e, dot_er, rdot_r, rdot_r1, J2;
283 <        int     i;
283 >        int     ii;
284  
285 <        VSUB(ftp->r_i, ap0, rop);
286 <        VSUB(ftp->r_i1, ap1, rop);
287 <        VSUB(ftp->e_i, ap1, ap0);
285 >        VSUB(ftp->r_i, hp->sa[n0].p, hp->rp->rop);
286 >        VSUB(ftp->r_i1, hp->sa[n1].p, hp->rp->rop);
287 >        VSUB(ftp->e_i, hp->sa[n1].p, hp->sa[n0].p);
288          VCROSS(ftp->rcp, ftp->r_i, ftp->r_i1);
289          rdot_cp = 1.0/DOT(ftp->rcp,ftp->rcp);
290          dot_e = DOT(ftp->e_i,ftp->e_i);
# Line 158 | Line 296 | comp_fftri(FFTRI *ftp, FVECT ap0, FVECT ap1, FVECT rop
296          ftp->I2 = ( DOT(ftp->e_i, ftp->r_i1)*rdot_r1 - dot_er*rdot_r +
297                          dot_e*ftp->I1 )*0.5*rdot_cp;
298          J2 =  ( 0.5*(rdot_r - rdot_r1) - dot_er*ftp->I2 ) / dot_e;
299 <        for (i = 3; i--; )
300 <                ftp->rI2_eJ2[i] = ftp->I2*ftp->r_i[i] + J2*ftp->e_i[i];
299 >        for (ii = 3; ii--; )
300 >                ftp->rI2_eJ2[ii] = ftp->I2*ftp->r_i[ii] + J2*ftp->e_i[ii];
301   }
302  
303  
# Line 208 | Line 346 | comp_hessian(FVECT hess[3], FFTRI *ftp, FVECT nrm)
346                  hess[i][j] = m1[i][j] + d1*( I3*m2[i][j] + K3*m3[i][j] +
347                                                  2.0*J3*m4[i][j] );
348                  hess[i][j] += d2*(i==j);
349 <                hess[i][j] *= 1.0/PI;
349 >                hess[i][j] *= -1.0/PI;
350              }
351   }
352  
# Line 230 | Line 368 | rev_hessian(FVECT hess[3])
368   /* Add to radiometric Hessian from the given triangle */
369   static void
370   add2hessian(FVECT hess[3], FVECT ehess1[3],
371 <                FVECT ehess2[3], FVECT ehess3[3], COLORV v)
371 >                FVECT ehess2[3], FVECT ehess3[3], double v)
372   {
373          int     i, j;
374  
# Line 251 | Line 389 | comp_gradient(FVECT grad, FFTRI *ftp, FVECT nrm)
389          f1 = 2.0*DOT(nrm, ftp->rcp);
390          VCROSS(ncp, nrm, ftp->e_i);
391          for (i = 3; i--; )
392 <                grad[i] = (-0.5/PI)*( ftp->I1*ncp[i] + f1*ftp->rI2_eJ2[i] );
392 >                grad[i] = (0.5/PI)*( ftp->I1*ncp[i] + f1*ftp->rI2_eJ2[i] );
393   }
394  
395  
# Line 267 | Line 405 | rev_gradient(FVECT grad)
405  
406   /* Add to displacement gradient from the given triangle */
407   static void
408 < add2gradient(FVECT grad, FVECT egrad1, FVECT egrad2, FVECT egrad3, COLORV v)
408 > add2gradient(FVECT grad, FVECT egrad1, FVECT egrad2, FVECT egrad3, double v)
409   {
410          int     i;
411  
# Line 276 | Line 414 | add2gradient(FVECT grad, FVECT egrad1, FVECT egrad2, F
414   }
415  
416  
279 – /* Return brightness of furthest ambient sample */
280 – static COLORV
281 – back_ambval(struct s_ambsamp *ap1, struct s_ambsamp *ap2,
282 –                struct s_ambsamp *ap3, FVECT orig)
283 – {
284 –        COLORV  vback;
285 –        FVECT   vec;
286 –        double  d2, d2best;
287 –
288 –        VSUB(vec, ap1->p, orig);
289 –        d2best = DOT(vec,vec);
290 –        vback = colval(ap1->v,CIEY);
291 –        VSUB(vec, ap2->p, orig);
292 –        d2 = DOT(vec,vec);
293 –        if (d2 > d2best) {
294 –                d2best = d2;
295 –                vback = colval(ap2->v,CIEY);
296 –        }
297 –        VSUB(vec, ap3->p, orig);
298 –        d2 = DOT(vec,vec);
299 –        if (d2 > d2best)
300 –                return(colval(ap3->v,CIEY));
301 –        return(vback);
302 – }
303 –
304 –
417   /* Compute anisotropic radii and eigenvector directions */
418 < static int
418 > static void
419   eigenvectors(FVECT uv[2], float ra[2], FVECT hessian[3])
420   {
421          double  hess2[2][2];
# Line 319 | Line 431 | eigenvectors(FVECT uv[2], float ra[2], FVECT hessian[3
431          hess2[0][1] = DOT(uv[0], b);
432          hess2[1][0] = DOT(uv[1], a);
433          hess2[1][1] = DOT(uv[1], b);
434 <                                        /* compute eigenvalues */
435 <        if ( quadratic(evalue, 1.0, -hess2[0][0]-hess2[1][1],
436 <                        hess2[0][0]*hess2[1][1]-hess2[0][1]*hess2[1][0]) != 2 ||
437 <                        ((evalue[0] = fabs(evalue[0])) <= FTINY*FTINY) |
438 <                        ((evalue[1] = fabs(evalue[1])) <= FTINY*FTINY) )
439 <                error(INTERNAL, "bad eigenvalue calculation");
440 <
434 >                                        /* compute eigenvalue(s) */
435 >        i = quadratic(evalue, 1.0, -hess2[0][0]-hess2[1][1],
436 >                        hess2[0][0]*hess2[1][1]-hess2[0][1]*hess2[1][0]);
437 >        if (i == 1)                     /* double-root (circle) */
438 >                evalue[1] = evalue[0];
439 >        if (!i || ((evalue[0] = fabs(evalue[0])) <= FTINY*FTINY) |
440 >                        ((evalue[1] = fabs(evalue[1])) <= FTINY*FTINY) ) {
441 >                ra[0] = ra[1] = maxarad;
442 >                return;
443 >        }
444          if (evalue[0] > evalue[1]) {
445                  ra[0] = sqrt(sqrt(4.0/evalue[0]));
446                  ra[1] = sqrt(sqrt(4.0/evalue[1]));
# Line 383 | Line 498 | ambHessian(                            /* anisotropic radii & pos. gradient */
498          }
499                                          /* compute first row of edges */
500          for (j = 0; j < hp->ns-1; j++) {
501 <                comp_fftri(&fftr, ambsamp(hp,0,j).p,
387 <                                ambsamp(hp,0,j+1).p, hp->rp->rop);
501 >                comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,0,j), AI(hp,0,j+1));
502                  if (hessrow != NULL)
503                          comp_hessian(hessrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
504                  if (gradrow != NULL)
# Line 394 | Line 508 | ambHessian(                            /* anisotropic radii & pos. gradient */
508          for (i = 0; i < hp->ns-1; i++) {
509              FVECT       hesscol[3];     /* compute first vertical edge */
510              FVECT       gradcol;
511 <            comp_fftri(&fftr, ambsamp(hp,i,0).p,
398 <                        ambsamp(hp,i+1,0).p, hp->rp->rop);
511 >            comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,i,0), AI(hp,i+1,0));
512              if (hessrow != NULL)
513                  comp_hessian(hesscol, &fftr, hp->rp->ron);
514              if (gradrow != NULL)
# Line 403 | Line 516 | ambHessian(                            /* anisotropic radii & pos. gradient */
516              for (j = 0; j < hp->ns-1; j++) {
517                  FVECT   hessdia[3];     /* compute triangle contributions */
518                  FVECT   graddia;
519 <                COLORV  backg;
520 <                backg = back_ambval(&ambsamp(hp,i,j), &ambsamp(hp,i,j+1),
521 <                                        &ambsamp(hp,i+1,j), hp->rp->rop);
519 >                double  backg;
520 >                backg = back_ambval(hp, AI(hp,i,j),
521 >                                        AI(hp,i,j+1), AI(hp,i+1,j));
522                                          /* diagonal (inner) edge */
523 <                comp_fftri(&fftr, ambsamp(hp,i,j+1).p,
411 <                                ambsamp(hp,i+1,j).p, hp->rp->rop);
523 >                comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,i,j+1), AI(hp,i+1,j));
524                  if (hessrow != NULL) {
525                      comp_hessian(hessdia, &fftr, hp->rp->ron);
526                      rev_hessian(hesscol);
527                      add2hessian(hessian, hessrow[j], hessdia, hesscol, backg);
528                  }
529 <                if (gradient != NULL) {
529 >                if (gradrow != NULL) {
530                      comp_gradient(graddia, &fftr, hp->rp->ron);
531                      rev_gradient(gradcol);
532                      add2gradient(gradient, gradrow[j], graddia, gradcol, backg);
533                  }
534                                          /* initialize edge in next row */
535 <                comp_fftri(&fftr, ambsamp(hp,i+1,j+1).p,
424 <                                ambsamp(hp,i+1,j).p, hp->rp->rop);
535 >                comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,i+1,j+1), AI(hp,i+1,j));
536                  if (hessrow != NULL)
537                      comp_hessian(hessrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
538                  if (gradrow != NULL)
539                      comp_gradient(gradrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
540                                          /* new column edge & paired triangle */
541 <                backg = back_ambval(&ambsamp(hp,i,j+1), &ambsamp(hp,i+1,j+1),
542 <                                        &ambsamp(hp,i+1,j), hp->rp->rop);
543 <                comp_fftri(&fftr, ambsamp(hp,i,j+1).p, ambsamp(hp,i+1,j+1).p,
433 <                                hp->rp->rop);
541 >                backg = back_ambval(hp, AI(hp,i+1,j+1),
542 >                                        AI(hp,i+1,j), AI(hp,i,j+1));
543 >                comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,i,j+1), AI(hp,i+1,j+1));
544                  if (hessrow != NULL) {
545                      comp_hessian(hesscol, &fftr, hp->rp->ron);
546                      rev_hessian(hessdia);
# Line 464 | Line 574 | ambHessian(                            /* anisotropic radii & pos. gradient */
574   static void
575   ambdirgrad(AMBHEMI *hp, FVECT uv[2], float dg[2])
576   {
577 <        struct s_ambsamp        *ap;
578 <        double                  dgsum[2];
579 <        int                     n;
580 <        FVECT                   vd;
581 <        double                  gfact;
577 >        AMBSAMP *ap;
578 >        double  dgsum[2];
579 >        int     n;
580 >        FVECT   vd;
581 >        double  gfact;
582  
583          dgsum[0] = dgsum[1] = 0.0;      /* sum values times -tan(theta) */
584          for (ap = hp->sa, n = hp->ns*hp->ns; n--; ap++) {
# Line 476 | Line 586 | ambdirgrad(AMBHEMI *hp, FVECT uv[2], float dg[2])
586                  VSUB(vd, ap->p, hp->rp->rop);
587                                          /* brightness over cosine factor */
588                  gfact = colval(ap->v,CIEY) / DOT(hp->rp->ron, vd);
589 <                                        /* -sine = -proj_radius/vd_length */
590 <                dgsum[0] += DOT(uv[1], vd) * gfact;
591 <                dgsum[1] -= DOT(uv[0], vd) * gfact;
589 >                                        /* sine = proj_radius/vd_length */
590 >                dgsum[0] -= DOT(uv[1], vd) * gfact;
591 >                dgsum[1] += DOT(uv[0], vd) * gfact;
592          }
593          dg[0] = dgsum[0] / (hp->ns*hp->ns);
594          dg[1] = dgsum[1] / (hp->ns*hp->ns);
595   }
596  
597  
598 + /* Compute potential light leak direction flags for cache value */
599 + static uint32
600 + ambcorral(AMBHEMI *hp, FVECT uv[2], const double r0, const double r1)
601 + {
602 +        const double    max_d = 1.0/(minarad*ambacc + 0.001);
603 +        const double    ang_res = 0.5*PI/hp->ns;
604 +        const double    ang_step = ang_res/((int)(16/PI*ang_res) + 1.01);
605 +        double          avg_d = 0;
606 +        uint32          flgs = 0;
607 +        FVECT           vec;
608 +        double          u, v;
609 +        double          ang, a1;
610 +        int             i, j;
611 +                                        /* don't bother for a few samples */
612 +        if (hp->ns < 8)
613 +                return(0);
614 +                                        /* check distances overhead */
615 +        for (i = hp->ns*3/4; i-- > hp->ns>>2; )
616 +            for (j = hp->ns*3/4; j-- > hp->ns>>2; )
617 +                avg_d += ambsam(hp,i,j).d;
618 +        avg_d *= 4.0/(hp->ns*hp->ns);
619 +        if (avg_d*r0 >= 1.0)            /* ceiling too low for corral? */
620 +                return(0);
621 +        if (avg_d >= max_d)             /* insurance */
622 +                return(0);
623 +                                        /* else circle around perimeter */
624 +        for (i = 0; i < hp->ns; i++)
625 +            for (j = 0; j < hp->ns; j += !i|(i==hp->ns-1) ? 1 : hp->ns-1) {
626 +                AMBSAMP *ap = &ambsam(hp,i,j);
627 +                if ((ap->d <= FTINY) | (ap->d >= max_d))
628 +                        continue;       /* too far or too near */
629 +                VSUB(vec, ap->p, hp->rp->rop);
630 +                u = DOT(vec, uv[0]);
631 +                v = DOT(vec, uv[1]);
632 +                if ((r0*r0*u*u + r1*r1*v*v) * ap->d*ap->d <= u*u + v*v)
633 +                        continue;       /* occluder outside ellipse */
634 +                ang = atan2a(v, u);     /* else set direction flags */
635 +                for (a1 = ang-ang_res; a1 <= ang+ang_res; a1 += ang_step)
636 +                        flgs |= 1L<<(int)(16/PI*(a1 + 2.*PI*(a1 < 0)));
637 +            }
638 +                                        /* add low-angle incident (< 20deg) */
639 +        if (fabs(hp->rp->rod) <= 0.342) {
640 +                u = -DOT(hp->rp->rdir, uv[0]);
641 +                v = -DOT(hp->rp->rdir, uv[1]);
642 +                if ((r0*r0*u*u + r1*r1*v*v) > hp->rp->rot*hp->rp->rot) {
643 +                        ang = atan2a(v, u);
644 +                        ang += 2.*PI*(ang < 0);
645 +                        ang *= 16/PI;
646 +                        if ((ang < .5) | (ang >= 31.5))
647 +                                flgs |= 0x80000001;
648 +                        else
649 +                                flgs |= 3L<<(int)(ang-.5);
650 +                }
651 +        }
652 +        return(flgs);
653 + }
654 +
655 +
656   int
657   doambient(                              /* compute ambient component */
658          COLOR   rcol,                   /* input/output color */
# Line 493 | Line 661 | doambient(                             /* compute ambient component */
661          FVECT   uv[2],                  /* returned (optional) */
662          float   ra[2],                  /* returned (optional) */
663          float   pg[2],                  /* returned (optional) */
664 <        float   dg[2]                   /* returned (optional) */
664 >        float   dg[2],                  /* returned (optional) */
665 >        uint32  *crlp                   /* returned (optional) */
666   )
667   {
668 <        AMBHEMI                 *hp = inithemi(rcol, r, wt);
669 <        int                     cnt = 0;
670 <        FVECT                   my_uv[2];
671 <        double                  d, acol[3];
672 <        struct s_ambsamp        *ap;
673 <        int                     i, j;
505 <                                        /* check/initialize */
506 <        if (hp == NULL)
507 <                return(0);
668 >        AMBHEMI *hp = samp_hemi(rcol, r, wt);
669 >        FVECT   my_uv[2];
670 >        double  d, K;
671 >        AMBSAMP *ap;
672 >        int     i;
673 >                                        /* clear return values */
674          if (uv != NULL)
675                  memset(uv, 0, sizeof(FVECT)*2);
676          if (ra != NULL)
# Line 513 | Line 679 | doambient(                             /* compute ambient component */
679                  pg[0] = pg[1] = 0.0;
680          if (dg != NULL)
681                  dg[0] = dg[1] = 0.0;
682 <                                        /* sample the hemisphere */
683 <        acol[0] = acol[1] = acol[2] = 0.0;
684 <        for (i = hp->ns; i--; )
685 <                for (j = hp->ns; j--; )
686 <                        if ((ap = ambsample(hp, i, j)) != NULL) {
687 <                                addcolor(acol, ap->v);
688 <                                ++cnt;
689 <                        }
690 <        if (!cnt) {
525 <                setcolor(rcol, 0.0, 0.0, 0.0);
526 <                free(hp);
527 <                return(0);              /* no valid samples */
682 >        if (crlp != NULL)
683 >                *crlp = 0;
684 >        if (hp == NULL)                 /* sampling falure? */
685 >                return(0);
686 >
687 >        if ((ra == NULL) & (pg == NULL) & (dg == NULL) ||
688 >                        (hp->sampOK < 0) | (hp->ns < 6)) {
689 >                free(hp);               /* Hessian not requested/possible */
690 >                return(-1);             /* value-only return value */
691          }
692 <        copycolor(rcol, acol);          /* final indirect irradiance/PI */
693 <        if (cnt < hp->ns*hp->ns ||      /* incomplete sampling? */
694 <                        (ra == NULL) & (pg == NULL) & (dg == NULL)) {
695 <                free(hp);
696 <                return(-1);             /* no radius or gradient calc. */
692 >        if ((d = bright(rcol)) > FTINY) {       /* normalize Y values */
693 >                d = 0.99*(hp->ns*hp->ns)/d;
694 >                K = 0.01;
695 >        } else {                        /* or fall back on geometric Hessian */
696 >                K = 1.0;
697 >                pg = NULL;
698 >                dg = NULL;
699 >                crlp = NULL;
700          }
535 –        if (bright(acol) > FTINY)       /* normalize Y values */
536 –                d = cnt/bright(acol);
537 –        else
538 –                d = 0.0;
701          ap = hp->sa;                    /* relative Y channel from here on... */
702          for (i = hp->ns*hp->ns; i--; ap++)
703 <                colval(ap->v,CIEY) = bright(ap->v)*d + 0.01;
703 >                colval(ap->v,CIEY) = bright(ap->v)*d + K;
704  
705          if (uv == NULL)                 /* make sure we have axis pointers */
706                  uv = my_uv;
# Line 562 | Line 724 | doambient(                             /* compute ambient component */
724                          if (ra[1] < minarad)
725                                  ra[1] = minarad;
726                  }
727 <                ra[0] *= d = 1.0/sqrt(sqrt(wt));
727 >                ra[0] *= d = 1.0/sqrt(wt);
728                  if ((ra[1] *= d) > 2.0*ra[0])
729                          ra[1] = 2.0*ra[0];
730                  if (ra[1] > maxarad) {
# Line 570 | Line 732 | doambient(                             /* compute ambient component */
732                          if (ra[0] > maxarad)
733                                  ra[0] = maxarad;
734                  }
735 +                                        /* flag encroached directions */
736 +                if (crlp != NULL)
737 +                        *crlp = ambcorral(hp, uv, ra[0]*ambacc, ra[1]*ambacc);
738                  if (pg != NULL) {       /* cap gradient if necessary */
739                          d = pg[0]*pg[0]*ra[0]*ra[0] + pg[1]*pg[1]*ra[1]*ra[1];
740                          if (d > 1.0) {

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