ViewVC Help
View File | Revision Log | Show Annotations | Download File | Root Listing
root/radiance/ray/src/rt/ambcomp.c
(Generate patch)

Comparing ray/src/rt/ambcomp.c (file contents):
Revision 2.79 by greg, Tue Jan 9 00:52:35 2018 UTC vs.
Revision 2.93 by greg, Tue Apr 16 23:32:20 2024 UTC

# Line 21 | Line 21 | static const char      RCSid[] = "$Id$";
21   #include  "ambient.h"
22   #include  "random.h"
23  
24 < #ifndef OLDAMB
24 > #ifndef MINADIV
25 > #define MINADIV         7       /* minimum # divisions in each dimension */
26 > #endif
27  
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) */
29          FVECT   p;              /* intersection point */
30 +        float   d;              /* reciprocal distance */
31 +        SCOLOR  v;              /* hemisphere sample value */
32   } AMBSAMP;              /* sample value */
33  
34   typedef struct {
35          RAY     *rp;            /* originating ray sample */
36          int     ns;             /* number of samples per axis */
37          int     sampOK;         /* acquired full sample set? */
38 <        COLOR   acoef;          /* division contribution coefficient */
39 <        double  acol[3];        /* accumulated color */
38 >        int     atyp;           /* RAMBIENT or TAMBIENT */
39 >        SCOLOR  acoef;          /* division contribution coefficient */
40 >        SCOLOR  acol;           /* accumulated color */
41 >        FVECT   onrm;           /* oriented unperturbed surface normal */
42          FVECT   ux, uy;         /* tangent axis unit vectors */
43          AMBSAMP sa[1];          /* sample array (extends struct) */
44   }  AMBHEMI;             /* ambient sample hemisphere */
# Line 98 | Line 100 | ambsample(                             /* initial ambient division sample */
100          AMBSAMP *ap = &ambsam(hp,i,j);
101          RAY     ar;
102          int     hlist[3], ii;
103 <        double  spt[2], zd;
103 >        RREAL   spt[2];
104 >        double  zd;
105                                          /* generate hemispherical sample */
106                                          /* ambient coefficient for weight */
107          if (ambacc > FTINY)
108 <                setcolor(ar.rcoef, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
108 >                setscolor(ar.rcoef, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
109          else
110 <                copycolor(ar.rcoef, hp->acoef);
111 <        if (rayorigin(&ar, AMBIENT, hp->rp, ar.rcoef) < 0)
110 >                copyscolor(ar.rcoef, hp->acoef);
111 >        if (rayorigin(&ar, hp->atyp, hp->rp, ar.rcoef) < 0)
112                  return(0);
113          if (ambacc > FTINY) {
114 <                multcolor(ar.rcoef, hp->acoef);
115 <                scalecolor(ar.rcoef, 1./AVGREFL);
114 >                smultscolor(ar.rcoef, hp->acoef);
115 >                scalescolor(ar.rcoef, 1./AVGREFL);
116          }
117          hlist[0] = hp->rp->rno;
118          hlist[1] = j;
119          hlist[2] = i;
120          multisamp(spt, 2, urand(ilhash(hlist,3)+n));
121   resample:
122 <        SDsquare2disk(spt, (j+spt[1])/hp->ns, (i+spt[0])/hp->ns);
122 >        square2disk(spt, (j+spt[1])/hp->ns, (i+spt[0])/hp->ns);
123          zd = sqrt(1. - spt[0]*spt[0] - spt[1]*spt[1]);
124          for (ii = 3; ii--; )
125                  ar.rdir[ii] =   spt[0]*hp->ux[ii] +
126                                  spt[1]*hp->uy[ii] +
127 <                                zd*hp->rp->ron[ii];
127 >                                zd*hp->onrm[ii];
128          checknorm(ar.rdir);
129                                          /* avoid coincident samples */
130          if (!n && ambcollision(hp, i, j, ar.rdir)) {
# Line 131 | Line 134 | resample:
134          dimlist[ndims++] = AI(hp,i,j) + 90171;
135          rayvalue(&ar);                  /* evaluate ray */
136          ndims--;
137 <        if (ar.rt <= FTINY)
137 >        zd = raydistance(&ar);
138 >        if (zd <= FTINY)
139                  return(0);              /* should never happen */
140 <        multcolor(ar.rcol, ar.rcoef);   /* apply coefficient */
141 <        if (ar.rt*ap->d < 1.0)          /* new/closer distance? */
142 <                ap->d = 1.0/ar.rt;
140 >        smultscolor(ar.rcol, ar.rcoef); /* apply coefficient */
141 >        if (zd*ap->d < 1.0)             /* new/closer distance? */
142 >                ap->d = 1.0/zd;
143          if (!n) {                       /* record first vertex & value */
144 <                if (ar.rt > 10.0*thescene.cusize + 1000.)
145 <                        ar.rt = 10.0*thescene.cusize + 1000.;
146 <                VSUM(ap->p, ar.rorg, ar.rdir, ar.rt);
147 <                copycolor(ap->v, ar.rcol);
144 >                if (zd > 10.0*thescene.cusize + 1000.)
145 >                        zd = 10.0*thescene.cusize + 1000.;
146 >                VSUM(ap->p, ar.rorg, ar.rdir, zd);
147 >                copyscolor(ap->v, ar.rcol);
148          } else {                        /* else update recorded value */
149 <                hp->acol[RED] -= colval(ap->v,RED);
146 <                hp->acol[GRN] -= colval(ap->v,GRN);
147 <                hp->acol[BLU] -= colval(ap->v,BLU);
149 >                sopscolor(hp->acol, -=, ap->v);
150                  zd = 1.0/(double)(n+1);
151 <                scalecolor(ar.rcol, zd);
151 >                scalescolor(ar.rcol, zd);
152                  zd *= (double)n;
153 <                scalecolor(ap->v, zd);
154 <                addcolor(ap->v, ar.rcol);
153 >                scalescolor(ap->v, zd);
154 >                saddscolor(ap->v, ar.rcol);
155          }
156 <        addcolor(hp->acol, ap->v);      /* add to our sum */
156 >        saddscolor(hp->acol, ap->v);    /* add to our sum */
157          return(1);
158   }
159  
160  
161 < /* Estimate errors based on ambient division differences */
161 > /* Estimate variance based on ambient division differences */
162   static float *
163   getambdiffs(AMBHEMI *hp)
164   {
165 <        const double    normf = 1./bright(hp->acoef);
165 >        const double    normf = 1./(pbright(hp->acoef) + FTINY);
166          float   *earr = (float *)calloc(hp->ns*hp->ns, sizeof(float));
167 <        float   *ep;
167 >        float   *ep, *earr2;
168          AMBSAMP *ap;
169 <        double  b, d2;
169 >        double  b, b1, d2;
170          int     i, j;
171  
172          if (earr == NULL)               /* out of memory? */
173                  return(NULL);
174 <                                        /* compute squared neighbor diffs */
174 >                                        /* sum squared neighbor diffs */
175          for (ap = hp->sa, ep = earr, i = 0; i < hp->ns; i++)
176              for (j = 0; j < hp->ns; j++, ap++, ep++) {
177 <                b = bright(ap[0].v);
177 >                b = pbright(ap[0].v);
178                  if (i) {                /* from above */
179 <                        d2 = normf*(b - bright(ap[-hp->ns].v));
180 <                        d2 *= d2;
179 >                        b1 = pbright(ap[-hp->ns].v);
180 >                        d2 = b - b1;
181 >                        d2 *= d2*normf/(b + b1 + FTINY);
182                          ep[0] += d2;
183                          ep[-hp->ns] += d2;
184                  }
185                  if (!j) continue;
186                                          /* from behind */
187 <                d2 = normf*(b - bright(ap[-1].v));
188 <                d2 *= d2;
187 >                b1 = pbright(ap[-1].v);
188 >                d2 = b - b1;
189 >                d2 *= d2*normf/(b + b1 + FTINY);
190                  ep[0] += d2;
191                  ep[-1] += d2;
192                  if (!i) continue;
193                                          /* diagonal */
194 <                d2 = normf*(b - bright(ap[-hp->ns-1].v));
195 <                d2 *= d2;
194 >                b1 = pbright(ap[-hp->ns-1].v);
195 >                d2 = b - b1;
196 >                d2 *= d2*normf/(b + b1 + FTINY);
197                  ep[0] += d2;
198                  ep[-hp->ns-1] += d2;
199              }
200                                          /* correct for number of neighbors */
201 <        earr[0] *= 8./3.;
202 <        earr[hp->ns-1] *= 8./3.;
203 <        earr[(hp->ns-1)*hp->ns] *= 8./3.;
204 <        earr[(hp->ns-1)*hp->ns + hp->ns-1] *= 8./3.;
201 >        earr[0] *= 6./3.;
202 >        earr[hp->ns-1] *= 6./3.;
203 >        earr[(hp->ns-1)*hp->ns] *= 6./3.;
204 >        earr[(hp->ns-1)*hp->ns + hp->ns-1] *= 6./3.;
205          for (i = 1; i < hp->ns-1; i++) {
206 <                earr[i*hp->ns] *= 8./5.;
207 <                earr[i*hp->ns + hp->ns-1] *= 8./5.;
206 >                earr[i*hp->ns] *= 6./5.;
207 >                earr[i*hp->ns + hp->ns-1] *= 6./5.;
208          }
209          for (j = 1; j < hp->ns-1; j++) {
210 <                earr[j] *= 8./5.;
211 <                earr[(hp->ns-1)*hp->ns + j] *= 8./5.;
210 >                earr[j] *= 6./5.;
211 >                earr[(hp->ns-1)*hp->ns + j] *= 6./5.;
212          }
213 +                                        /* preen map to avoid cliffs */
214 +        earr2 = (float *)malloc(hp->ns*hp->ns*sizeof(float));
215 +        if (earr2 == NULL)
216 +                return(earr);
217 +        memcpy(earr2, earr, hp->ns*hp->ns*sizeof(float));
218 +        for (i = 0; i < hp->ns-1; i++) {
219 +            float  *ep2 = earr2 + i*hp->ns;
220 +            ep = earr + i*hp->ns;
221 +            for (j = 0; j < hp->ns-1; j++, ep2++, ep++) {
222 +                if (ep2[1] < .5*ep2[0]) {
223 +                        ep[0] -= .125*ep2[0];
224 +                        ep[1] += .125*ep2[0];
225 +                } else if (ep2[1] > 2.*ep2[0]) {
226 +                        ep[1] -= .125*ep2[1];
227 +                        ep[0] += .125*ep2[1];
228 +                }
229 +                if (ep2[hp->ns] < .5*ep2[0]) {
230 +                        ep[0] -= .125*ep2[0];
231 +                        ep[hp->ns] += .125*ep2[0];
232 +                } else if (ep2[hp->ns] > 2.*ep2[0]) {
233 +                        ep[hp->ns] -= .125*ep2[hp->ns];
234 +                        ep[0] += .125*ep2[hp->ns];
235 +                }
236 +            }
237 +        }
238 +        free(earr2);
239          return(earr);
240   }
241  
# Line 215 | Line 246 | ambsupersamp(AMBHEMI *hp, int cnt)
246   {
247          float   *earr = getambdiffs(hp);
248          double  e2rem = 0;
218 –        AMBSAMP *ap;
249          float   *ep;
250          int     i, j, n, nss;
251  
# Line 225 | Line 255 | ambsupersamp(AMBHEMI *hp, int cnt)
255          for (ep = earr + hp->ns*hp->ns; ep > earr; )
256                  e2rem += *--ep;
257          ep = earr;                      /* perform super-sampling */
258 <        for (ap = hp->sa, i = 0; i < hp->ns; i++)
259 <            for (j = 0; j < hp->ns; j++, ap++) {
258 >        for (i = 0; i < hp->ns; i++)
259 >            for (j = 0; j < hp->ns; j++) {
260                  if (e2rem <= FTINY)
261                          goto done;      /* nothing left to do */
262                  nss = *ep/e2rem*cnt + frandom();
# Line 241 | Line 271 | done:
271  
272   static AMBHEMI *
273   samp_hemi(                              /* sample indirect hemisphere */
274 <        COLOR   rcol,
274 >        SCOLOR  rcol,
275          RAY     *r,
276          double  wt
277   )
278   {
279 +        int     backside = (wt < 0);
280          AMBHEMI *hp;
281          double  d;
282          int     n, i, j;
283                                          /* insignificance check */
284 <        if (bright(rcol) <= FTINY)
284 >        d = sintens(rcol);
285 >        if (d <= FTINY)
286                  return(NULL);
287                                          /* set number of divisions */
288 +        if (backside) wt = -wt;
289          if (ambacc <= FTINY &&
290 <                        wt > (d = 0.8*intens(rcol)*r->rweight/(ambdiv*minweight)))
290 >                        wt > (d *= 0.8*r->rweight/(ambdiv*minweight)))
291                  wt = d;                 /* avoid ray termination */
292          n = sqrt(ambdiv * wt) + 0.5;
293 <        i = 1 + 5*(ambacc > FTINY);     /* minimum number of samples */
294 <        if (n < i)
293 >        i = 1 + (MINADIV-1)*(ambacc > FTINY);
294 >        if (n < i)                      /* use minimum number of samples? */
295                  n = i;
296                                          /* allocate sampling array */
297          hp = (AMBHEMI *)malloc(sizeof(AMBHEMI) + sizeof(AMBSAMP)*(n*n - 1));
298          if (hp == NULL)
299                  error(SYSTEM, "out of memory in samp_hemi");
300 +
301 +        if (backside) {
302 +                hp->atyp = TAMBIENT;
303 +                hp->onrm[0] = -r->ron[0];
304 +                hp->onrm[1] = -r->ron[1];
305 +                hp->onrm[2] = -r->ron[2];
306 +        } else {
307 +                hp->atyp = RAMBIENT;
308 +                VCOPY(hp->onrm, r->ron);
309 +        }
310          hp->rp = r;
311          hp->ns = n;
312 <        hp->acol[RED] = hp->acol[GRN] = hp->acol[BLU] = 0.0;
312 >        scolorblack(hp->acol);
313          memset(hp->sa, 0, sizeof(AMBSAMP)*n*n);
314          hp->sampOK = 0;
315                                          /* assign coefficient */
316 <        copycolor(hp->acoef, rcol);
316 >        copyscolor(hp->acoef, rcol);
317          d = 1.0/(n*n);
318 <        scalecolor(hp->acoef, d);
318 >        scalescolor(hp->acoef, d);
319                                          /* make tangent plane axes */
320 <        if (!getperpendicular(hp->ux, r->ron, 1))
320 >        if (!getperpendicular(hp->ux, hp->onrm, 1))
321                  error(CONSISTENCY, "bad ray direction in samp_hemi");
322 <        VCROSS(hp->uy, r->ron, hp->ux);
322 >        VCROSS(hp->uy, hp->onrm, hp->ux);
323                                          /* sample divisions */
324          for (i = hp->ns; i--; )
325              for (j = hp->ns; j--; )
326                  hp->sampOK += ambsample(hp, i, j, 0);
327 <        copycolor(rcol, hp->acol);
327 >        copyscolor(rcol, hp->acol);
328          if (!hp->sampOK) {              /* utter failure? */
329                  free(hp);
330                  return(NULL);
# Line 290 | Line 333 | samp_hemi(                             /* sample indirect hemisphere */
333                  hp->sampOK *= -1;       /* soft failure */
334                  return(hp);
335          }
336 +        if (hp->sampOK <= MINADIV*MINADIV)
337 +                return(hp);             /* don't bother super-sampling */
338          n = ambssamp*wt + 0.5;
339          if (n > 8) {                    /* perform super-sampling? */
340                  ambsupersamp(hp, n);
341 <                copycolor(rcol, hp->acol);
341 >                copyscolor(rcol, hp->acol);
342          }
343          return(hp);                     /* all is well */
344   }
# Line 305 | Line 350 | back_ambval(AMBHEMI *hp, const int n1, const int n2, c
350   {
351          if (hp->sa[n1].d <= hp->sa[n2].d) {
352                  if (hp->sa[n1].d <= hp->sa[n3].d)
353 <                        return(colval(hp->sa[n1].v,CIEY));
354 <                return(colval(hp->sa[n3].v,CIEY));
353 >                        return(hp->sa[n1].v[0]);
354 >                return(hp->sa[n3].v[0]);
355          }
356          if (hp->sa[n2].d <= hp->sa[n3].d)
357 <                return(colval(hp->sa[n2].v,CIEY));
358 <        return(colval(hp->sa[n3].v,CIEY));
357 >                return(hp->sa[n2].v[0]);
358 >        return(hp->sa[n3].v[0]);
359   }
360  
361  
# Line 539 | Line 584 | ambHessian(                            /* anisotropic radii & pos. gradient */
584          for (j = 0; j < hp->ns-1; j++) {
585                  comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,0,j), AI(hp,0,j+1));
586                  if (hessrow != NULL)
587 <                        comp_hessian(hessrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
587 >                        comp_hessian(hessrow[j], &fftr, hp->onrm);
588                  if (gradrow != NULL)
589 <                        comp_gradient(gradrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
589 >                        comp_gradient(gradrow[j], &fftr, hp->onrm);
590          }
591                                          /* sum each row of triangles */
592          for (i = 0; i < hp->ns-1; i++) {
# Line 549 | Line 594 | ambHessian(                            /* anisotropic radii & pos. gradient */
594              FVECT       gradcol;
595              comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,i,0), AI(hp,i+1,0));
596              if (hessrow != NULL)
597 <                comp_hessian(hesscol, &fftr, hp->rp->ron);
597 >                comp_hessian(hesscol, &fftr, hp->onrm);
598              if (gradrow != NULL)
599 <                comp_gradient(gradcol, &fftr, hp->rp->ron);
599 >                comp_gradient(gradcol, &fftr, hp->onrm);
600              for (j = 0; j < hp->ns-1; j++) {
601                  FVECT   hessdia[3];     /* compute triangle contributions */
602                  FVECT   graddia;
# Line 561 | Line 606 | ambHessian(                            /* anisotropic radii & pos. gradient */
606                                          /* diagonal (inner) edge */
607                  comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,i,j+1), AI(hp,i+1,j));
608                  if (hessrow != NULL) {
609 <                    comp_hessian(hessdia, &fftr, hp->rp->ron);
609 >                    comp_hessian(hessdia, &fftr, hp->onrm);
610                      rev_hessian(hesscol);
611                      add2hessian(hessian, hessrow[j], hessdia, hesscol, backg);
612                  }
613                  if (gradrow != NULL) {
614 <                    comp_gradient(graddia, &fftr, hp->rp->ron);
614 >                    comp_gradient(graddia, &fftr, hp->onrm);
615                      rev_gradient(gradcol);
616                      add2gradient(gradient, gradrow[j], graddia, gradcol, backg);
617                  }
618                                          /* initialize edge in next row */
619                  comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,i+1,j+1), AI(hp,i+1,j));
620                  if (hessrow != NULL)
621 <                    comp_hessian(hessrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
621 >                    comp_hessian(hessrow[j], &fftr, hp->onrm);
622                  if (gradrow != NULL)
623 <                    comp_gradient(gradrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
623 >                    comp_gradient(gradrow[j], &fftr, hp->onrm);
624                                          /* new column edge & paired triangle */
625                  backg = back_ambval(hp, AI(hp,i+1,j+1),
626                                          AI(hp,i+1,j), AI(hp,i,j+1));
627                  comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,i,j+1), AI(hp,i+1,j+1));
628                  if (hessrow != NULL) {
629 <                    comp_hessian(hesscol, &fftr, hp->rp->ron);
629 >                    comp_hessian(hesscol, &fftr, hp->onrm);
630                      rev_hessian(hessdia);
631                      add2hessian(hessian, hessrow[j], hessdia, hesscol, backg);
632                      if (i < hp->ns-2)
633                          rev_hessian(hessrow[j]);
634                  }
635                  if (gradrow != NULL) {
636 <                    comp_gradient(gradcol, &fftr, hp->rp->ron);
636 >                    comp_gradient(gradcol, &fftr, hp->onrm);
637                      rev_gradient(graddia);
638                      add2gradient(gradient, gradrow[j], graddia, gradcol, backg);
639                      if (i < hp->ns-2)
# Line 624 | Line 669 | ambdirgrad(AMBHEMI *hp, FVECT uv[2], float dg[2])
669                                          /* use vector for azimuth + 90deg */
670                  VSUB(vd, ap->p, hp->rp->rop);
671                                          /* brightness over cosine factor */
672 <                gfact = colval(ap->v,CIEY) / DOT(hp->rp->ron, vd);
672 >                gfact = ap->v[0] / DOT(hp->onrm, vd);
673                                          /* sine = proj_radius/vd_length */
674                  dgsum[0] -= DOT(uv[1], vd) * gfact;
675                  dgsum[1] += DOT(uv[0], vd) * gfact;
# Line 646 | Line 691 | ambcorral(AMBHEMI *hp, FVECT uv[2], const double r0, c
691          FVECT           vec;
692          double          u, v;
693          double          ang, a1;
649 –        OBJREC          *m;
694          int             i, j;
695                                          /* don't bother for a few samples */
696          if (hp->ns < 8)
# Line 681 | Line 725 | ambcorral(AMBHEMI *hp, FVECT uv[2], const double r0, c
725  
726   int
727   doambient(                              /* compute ambient component */
728 <        COLOR   rcol,                   /* input/output color */
728 >        SCOLOR  rcol,                   /* input/output color */
729          RAY     *r,
730 <        double  wt,
730 >        double  wt,                     /* negative for back side */
731          FVECT   uv[2],                  /* returned (optional) */
732          float   ra[2],                  /* returned (optional) */
733          float   pg[2],                  /* returned (optional) */
# Line 711 | Line 755 | doambient(                             /* compute ambient component */
755                  return(0);
756  
757          if ((ra == NULL) & (pg == NULL) & (dg == NULL) ||
758 <                        (hp->sampOK < 0) | (hp->ns < 6)) {
758 >                        (hp->sampOK < 0) | (hp->ns < MINADIV)) {
759                  free(hp);               /* Hessian not requested/possible */
760                  return(-1);             /* value-only return value */
761          }
762 <        if ((d = bright(rcol)) > FTINY) {       /* normalize Y values */
763 <                d = 0.99*(hp->ns*hp->ns)/d;
762 >        if ((d = scolor_mean(rcol)) > FTINY) {
763 >                d = 0.99*(hp->ns*hp->ns)/d;     /* normalize avg. values */
764                  K = 0.01;
765          } else {                        /* or fall back on geometric Hessian */
766                  K = 1.0;
# Line 724 | Line 768 | doambient(                             /* compute ambient component */
768                  dg = NULL;
769                  crlp = NULL;
770          }
771 <        ap = hp->sa;                    /* relative Y channel from here on... */
771 >        ap = hp->sa;                    /* single channel from here on... */
772          for (i = hp->ns*hp->ns; i--; ap++)
773 <                colval(ap->v,CIEY) = bright(ap->v)*d + K;
773 >                ap->v[0] = scolor_mean(ap->v)*d + K;
774  
775          if (uv == NULL)                 /* make sure we have axis pointers */
776                  uv = my_uv;
# Line 750 | Line 794 | doambient(                             /* compute ambient component */
794                          if (ra[1] < minarad)
795                                  ra[1] = minarad;
796                  }
797 <                ra[0] *= d = 1.0/sqrt(wt);
797 >                ra[0] *= d = 1.0/sqrt(fabs(wt));
798                  if ((ra[1] *= d) > 2.0*ra[0])
799                          ra[1] = 2.0*ra[0];
800                  if (ra[1] > maxarad) {
# Line 759 | Line 803 | doambient(                             /* compute ambient component */
803                                  ra[0] = maxarad;
804                  }
805                                          /* flag encroached directions */
806 <                if (crlp != NULL)
806 >                if (crlp != NULL)       /* XXX doesn't update with changes to ambacc */
807                          *crlp = ambcorral(hp, uv, ra[0]*ambacc, ra[1]*ambacc);
808                  if (pg != NULL) {       /* cap gradient if necessary */
809                          d = pg[0]*pg[0]*ra[0]*ra[0] + pg[1]*pg[1]*ra[1]*ra[1];
# Line 773 | Line 817 | doambient(                             /* compute ambient component */
817          free(hp);                       /* clean up and return */
818          return(1);
819   }
776 –
777 –
778 – #else /* ! NEWAMB */
779 –
780 –
781 – void
782 – inithemi(                       /* initialize sampling hemisphere */
783 –        AMBHEMI  *hp,
784 –        COLOR ac,
785 –        RAY  *r,
786 –        double  wt
787 – )
788 – {
789 –        double  d;
790 –        int  i;
791 –                                        /* set number of divisions */
792 –        if (ambacc <= FTINY &&
793 –                        wt > (d = 0.8*intens(ac)*r->rweight/(ambdiv*minweight)))
794 –                wt = d;                 /* avoid ray termination */
795 –        hp->nt = sqrt(ambdiv * wt / PI) + 0.5;
796 –        i = ambacc > FTINY ? 3 : 1;     /* minimum number of samples */
797 –        if (hp->nt < i)
798 –                hp->nt = i;
799 –        hp->np = PI * hp->nt + 0.5;
800 –                                        /* set number of super-samples */
801 –        hp->ns = ambssamp * wt + 0.5;
802 –                                        /* assign coefficient */
803 –        copycolor(hp->acoef, ac);
804 –        d = 1.0/(hp->nt*hp->np);
805 –        scalecolor(hp->acoef, d);
806 –                                        /* make axes */
807 –        VCOPY(hp->uz, r->ron);
808 –        hp->uy[0] = hp->uy[1] = hp->uy[2] = 0.0;
809 –        for (i = 0; i < 3; i++)
810 –                if (hp->uz[i] < 0.6 && hp->uz[i] > -0.6)
811 –                        break;
812 –        if (i >= 3)
813 –                error(CONSISTENCY, "bad ray direction in inithemi");
814 –        hp->uy[i] = 1.0;
815 –        fcross(hp->ux, hp->uy, hp->uz);
816 –        normalize(hp->ux);
817 –        fcross(hp->uy, hp->uz, hp->ux);
818 – }
819 –
820 –
821 – int
822 – divsample(                              /* sample a division */
823 –        AMBSAMP  *dp,
824 –        AMBHEMI  *h,
825 –        RAY  *r
826 – )
827 – {
828 –        RAY  ar;
829 –        int  hlist[3];
830 –        double  spt[2];
831 –        double  xd, yd, zd;
832 –        double  b2;
833 –        double  phi;
834 –        int  i;
835 –                                        /* ambient coefficient for weight */
836 –        if (ambacc > FTINY)
837 –                setcolor(ar.rcoef, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
838 –        else
839 –                copycolor(ar.rcoef, h->acoef);
840 –        if (rayorigin(&ar, AMBIENT, r, ar.rcoef) < 0)
841 –                return(-1);
842 –        if (ambacc > FTINY) {
843 –                multcolor(ar.rcoef, h->acoef);
844 –                scalecolor(ar.rcoef, 1./AVGREFL);
845 –        }
846 –        hlist[0] = r->rno;
847 –        hlist[1] = dp->t;
848 –        hlist[2] = dp->p;
849 –        multisamp(spt, 2, urand(ilhash(hlist,3)+dp->n));
850 –        zd = sqrt((dp->t + spt[0])/h->nt);
851 –        phi = 2.0*PI * (dp->p + spt[1])/h->np;
852 –        xd = tcos(phi) * zd;
853 –        yd = tsin(phi) * zd;
854 –        zd = sqrt(1.0 - zd*zd);
855 –        for (i = 0; i < 3; i++)
856 –                ar.rdir[i] =    xd*h->ux[i] +
857 –                                yd*h->uy[i] +
858 –                                zd*h->uz[i];
859 –        checknorm(ar.rdir);
860 –        dimlist[ndims++] = dp->t*h->np + dp->p + 90171;
861 –        rayvalue(&ar);
862 –        ndims--;
863 –        multcolor(ar.rcol, ar.rcoef);   /* apply coefficient */
864 –        addcolor(dp->v, ar.rcol);
865 –                                        /* use rt to improve gradient calc */
866 –        if (ar.rt > FTINY && ar.rt < FHUGE)
867 –                dp->r += 1.0/ar.rt;
868 –                                        /* (re)initialize error */
869 –        if (dp->n++) {
870 –                b2 = bright(dp->v)/dp->n - bright(ar.rcol);
871 –                b2 = b2*b2 + dp->k*((dp->n-1)*(dp->n-1));
872 –                dp->k = b2/(dp->n*dp->n);
873 –        } else
874 –                dp->k = 0.0;
875 –        return(0);
876 – }
877 –
878 –
879 – static int
880 – ambcmp(                                 /* decreasing order */
881 –        const void *p1,
882 –        const void *p2
883 – )
884 – {
885 –        const AMBSAMP   *d1 = (const AMBSAMP *)p1;
886 –        const AMBSAMP   *d2 = (const AMBSAMP *)p2;
887 –
888 –        if (d1->k < d2->k)
889 –                return(1);
890 –        if (d1->k > d2->k)
891 –                return(-1);
892 –        return(0);
893 – }
894 –
895 –
896 – static int
897 – ambnorm(                                /* standard order */
898 –        const void *p1,
899 –        const void *p2
900 – )
901 – {
902 –        const AMBSAMP   *d1 = (const AMBSAMP *)p1;
903 –        const AMBSAMP   *d2 = (const AMBSAMP *)p2;
904 –        int     c;
905 –
906 –        if ( (c = d1->t - d2->t) )
907 –                return(c);
908 –        return(d1->p - d2->p);
909 – }
910 –
911 –
912 – double
913 – doambient(                              /* compute ambient component */
914 –        COLOR  rcol,
915 –        RAY  *r,
916 –        double  wt,
917 –        FVECT  pg,
918 –        FVECT  dg
919 – )
920 – {
921 –        double  b, d=0;
922 –        AMBHEMI  hemi;
923 –        AMBSAMP  *div;
924 –        AMBSAMP  dnew;
925 –        double  acol[3];
926 –        AMBSAMP  *dp;
927 –        double  arad;
928 –        int  divcnt;
929 –        int  i, j;
930 –                                        /* initialize hemisphere */
931 –        inithemi(&hemi, rcol, r, wt);
932 –        divcnt = hemi.nt * hemi.np;
933 –                                        /* initialize */
934 –        if (pg != NULL)
935 –                pg[0] = pg[1] = pg[2] = 0.0;
936 –        if (dg != NULL)
937 –                dg[0] = dg[1] = dg[2] = 0.0;
938 –        setcolor(rcol, 0.0, 0.0, 0.0);
939 –        if (divcnt == 0)
940 –                return(0.0);
941 –                                        /* allocate super-samples */
942 –        if (hemi.ns > 0 || pg != NULL || dg != NULL) {
943 –                div = (AMBSAMP *)malloc(divcnt*sizeof(AMBSAMP));
944 –                if (div == NULL)
945 –                        error(SYSTEM, "out of memory in doambient");
946 –        } else
947 –                div = NULL;
948 –                                        /* sample the divisions */
949 –        arad = 0.0;
950 –        acol[0] = acol[1] = acol[2] = 0.0;
951 –        if ((dp = div) == NULL)
952 –                dp = &dnew;
953 –        divcnt = 0;
954 –        for (i = 0; i < hemi.nt; i++)
955 –                for (j = 0; j < hemi.np; j++) {
956 –                        dp->t = i; dp->p = j;
957 –                        setcolor(dp->v, 0.0, 0.0, 0.0);
958 –                        dp->r = 0.0;
959 –                        dp->n = 0;
960 –                        if (divsample(dp, &hemi, r) < 0) {
961 –                                if (div != NULL)
962 –                                        dp++;
963 –                                continue;
964 –                        }
965 –                        arad += dp->r;
966 –                        divcnt++;
967 –                        if (div != NULL)
968 –                                dp++;
969 –                        else
970 –                                addcolor(acol, dp->v);
971 –                }
972 –        if (!divcnt) {
973 –                if (div != NULL)
974 –                        free((void *)div);
975 –                return(0.0);            /* no samples taken */
976 –        }
977 –        if (divcnt < hemi.nt*hemi.np) {
978 –                pg = dg = NULL;         /* incomplete sampling */
979 –                hemi.ns = 0;
980 –        } else if (arad > FTINY && divcnt/arad < minarad) {
981 –                hemi.ns = 0;            /* close enough */
982 –        } else if (hemi.ns > 0) {       /* else perform super-sampling? */
983 –                comperrs(div, &hemi);                   /* compute errors */
984 –                qsort(div, divcnt, sizeof(AMBSAMP), ambcmp);    /* sort divs */
985 –                                                /* super-sample */
986 –                for (i = hemi.ns; i > 0; i--) {
987 –                        dnew = *div;
988 –                        if (divsample(&dnew, &hemi, r) < 0) {
989 –                                dp++;
990 –                                continue;
991 –                        }
992 –                        dp = div;               /* reinsert */
993 –                        j = divcnt < i ? divcnt : i;
994 –                        while (--j > 0 && dnew.k < dp[1].k) {
995 –                                *dp = *(dp+1);
996 –                                dp++;
997 –                        }
998 –                        *dp = dnew;
999 –                }
1000 –                if (pg != NULL || dg != NULL)   /* restore order */
1001 –                        qsort(div, divcnt, sizeof(AMBSAMP), ambnorm);
1002 –        }
1003 –                                        /* compute returned values */
1004 –        if (div != NULL) {
1005 –                arad = 0.0;             /* note: divcnt may be < nt*np */
1006 –                for (i = hemi.nt*hemi.np, dp = div; i-- > 0; dp++) {
1007 –                        arad += dp->r;
1008 –                        if (dp->n > 1) {
1009 –                                b = 1.0/dp->n;
1010 –                                scalecolor(dp->v, b);
1011 –                                dp->r *= b;
1012 –                                dp->n = 1;
1013 –                        }
1014 –                        addcolor(acol, dp->v);
1015 –                }
1016 –                b = bright(acol);
1017 –                if (b > FTINY) {
1018 –                        b = 1.0/b;      /* compute & normalize gradient(s) */
1019 –                        if (pg != NULL) {
1020 –                                posgradient(pg, div, &hemi);
1021 –                                for (i = 0; i < 3; i++)
1022 –                                        pg[i] *= b;
1023 –                        }
1024 –                        if (dg != NULL) {
1025 –                                dirgradient(dg, div, &hemi);
1026 –                                for (i = 0; i < 3; i++)
1027 –                                        dg[i] *= b;
1028 –                        }
1029 –                }
1030 –                free((void *)div);
1031 –        }
1032 –        copycolor(rcol, acol);
1033 –        if (arad <= FTINY)
1034 –                arad = maxarad;
1035 –        else
1036 –                arad = (divcnt+hemi.ns)/arad;
1037 –        if (pg != NULL) {               /* reduce radius if gradient large */
1038 –                d = DOT(pg,pg);
1039 –                if (d*arad*arad > 1.0)
1040 –                        arad = 1.0/sqrt(d);
1041 –        }
1042 –        if (arad < minarad) {
1043 –                arad = minarad;
1044 –                if (pg != NULL && d*arad*arad > 1.0) {  /* cap gradient */
1045 –                        d = 1.0/arad/sqrt(d);
1046 –                        for (i = 0; i < 3; i++)
1047 –                                pg[i] *= d;
1048 –                }
1049 –        }
1050 –        if ((arad /= sqrt(wt)) > maxarad)
1051 –                arad = maxarad;
1052 –        return(arad);
1053 – }
1054 –
1055 –
1056 – void
1057 – comperrs(                       /* compute initial error estimates */
1058 –        AMBSAMP  *da,   /* assumes standard ordering */
1059 –        AMBHEMI  *hp
1060 – )
1061 – {
1062 –        double  b, b2;
1063 –        int  i, j;
1064 –        AMBSAMP  *dp;
1065 –                                /* sum differences from neighbors */
1066 –        dp = da;
1067 –        for (i = 0; i < hp->nt; i++)
1068 –                for (j = 0; j < hp->np; j++) {
1069 – #ifdef  DEBUG
1070 –                        if (dp->t != i || dp->p != j)
1071 –                                error(CONSISTENCY,
1072 –                                        "division order in comperrs");
1073 – #endif
1074 –                        b = bright(dp[0].v);
1075 –                        if (i > 0) {            /* from above */
1076 –                                b2 = bright(dp[-hp->np].v) - b;
1077 –                                b2 *= b2 * 0.25;
1078 –                                dp[0].k += b2;
1079 –                                dp[-hp->np].k += b2;
1080 –                        }
1081 –                        if (j > 0) {            /* from behind */
1082 –                                b2 = bright(dp[-1].v) - b;
1083 –                                b2 *= b2 * 0.25;
1084 –                                dp[0].k += b2;
1085 –                                dp[-1].k += b2;
1086 –                        } else {                /* around */
1087 –                                b2 = bright(dp[hp->np-1].v) - b;
1088 –                                b2 *= b2 * 0.25;
1089 –                                dp[0].k += b2;
1090 –                                dp[hp->np-1].k += b2;
1091 –                        }
1092 –                        dp++;
1093 –                }
1094 –                                /* divide by number of neighbors */
1095 –        dp = da;
1096 –        for (j = 0; j < hp->np; j++)            /* top row */
1097 –                (dp++)->k *= 1.0/3.0;
1098 –        if (hp->nt < 2)
1099 –                return;
1100 –        for (i = 1; i < hp->nt-1; i++)          /* central region */
1101 –                for (j = 0; j < hp->np; j++)
1102 –                        (dp++)->k *= 0.25;
1103 –        for (j = 0; j < hp->np; j++)            /* bottom row */
1104 –                (dp++)->k *= 1.0/3.0;
1105 – }
1106 –
1107 –
1108 – void
1109 – posgradient(                                    /* compute position gradient */
1110 –        FVECT  gv,
1111 –        AMBSAMP  *da,                   /* assumes standard ordering */
1112 –        AMBHEMI  *hp
1113 – )
1114 – {
1115 –        int  i, j;
1116 –        double  nextsine, lastsine, b, d;
1117 –        double  mag0, mag1;
1118 –        double  phi, cosp, sinp, xd, yd;
1119 –        AMBSAMP  *dp;
1120 –
1121 –        xd = yd = 0.0;
1122 –        for (j = 0; j < hp->np; j++) {
1123 –                dp = da + j;
1124 –                mag0 = mag1 = 0.0;
1125 –                lastsine = 0.0;
1126 –                for (i = 0; i < hp->nt; i++) {
1127 – #ifdef  DEBUG
1128 –                        if (dp->t != i || dp->p != j)
1129 –                                error(CONSISTENCY,
1130 –                                        "division order in posgradient");
1131 – #endif
1132 –                        b = bright(dp->v);
1133 –                        if (i > 0) {
1134 –                                d = dp[-hp->np].r;
1135 –                                if (dp[0].r > d) d = dp[0].r;
1136 –                                                        /* sin(t)*cos(t)^2 */
1137 –                                d *= lastsine * (1.0 - (double)i/hp->nt);
1138 –                                mag0 += d*(b - bright(dp[-hp->np].v));
1139 –                        }
1140 –                        nextsine = sqrt((double)(i+1)/hp->nt);
1141 –                        if (j > 0) {
1142 –                                d = dp[-1].r;
1143 –                                if (dp[0].r > d) d = dp[0].r;
1144 –                                mag1 += d * (nextsine - lastsine) *
1145 –                                                (b - bright(dp[-1].v));
1146 –                        } else {
1147 –                                d = dp[hp->np-1].r;
1148 –                                if (dp[0].r > d) d = dp[0].r;
1149 –                                mag1 += d * (nextsine - lastsine) *
1150 –                                                (b - bright(dp[hp->np-1].v));
1151 –                        }
1152 –                        dp += hp->np;
1153 –                        lastsine = nextsine;
1154 –                }
1155 –                mag0 *= 2.0*PI / hp->np;
1156 –                phi = 2.0*PI * (double)j/hp->np;
1157 –                cosp = tcos(phi); sinp = tsin(phi);
1158 –                xd += mag0*cosp - mag1*sinp;
1159 –                yd += mag0*sinp + mag1*cosp;
1160 –        }
1161 –        for (i = 0; i < 3; i++)
1162 –                gv[i] = (xd*hp->ux[i] + yd*hp->uy[i])*(hp->nt*hp->np)/PI;
1163 – }
1164 –
1165 –
1166 – void
1167 – dirgradient(                                    /* compute direction gradient */
1168 –        FVECT  gv,
1169 –        AMBSAMP  *da,                   /* assumes standard ordering */
1170 –        AMBHEMI  *hp
1171 – )
1172 – {
1173 –        int  i, j;
1174 –        double  mag;
1175 –        double  phi, xd, yd;
1176 –        AMBSAMP  *dp;
1177 –
1178 –        xd = yd = 0.0;
1179 –        for (j = 0; j < hp->np; j++) {
1180 –                dp = da + j;
1181 –                mag = 0.0;
1182 –                for (i = 0; i < hp->nt; i++) {
1183 – #ifdef  DEBUG
1184 –                        if (dp->t != i || dp->p != j)
1185 –                                error(CONSISTENCY,
1186 –                                        "division order in dirgradient");
1187 – #endif
1188 –                                                        /* tan(t) */
1189 –                        mag += bright(dp->v)/sqrt(hp->nt/(i+.5) - 1.0);
1190 –                        dp += hp->np;
1191 –                }
1192 –                phi = 2.0*PI * (j+.5)/hp->np + PI/2.0;
1193 –                xd += mag * tcos(phi);
1194 –                yd += mag * tsin(phi);
1195 –        }
1196 –        for (i = 0; i < 3; i++)
1197 –                gv[i] = xd*hp->ux[i] + yd*hp->uy[i];
1198 – }
1199 –
1200 – #endif  /* ! NEWAMB */

Diff Legend

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