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 2.80 by greg, Wed Apr 11 17:05:59 2018 UTC vs.
Revision 2.88 by greg, Wed Dec 15 01:38:50 2021 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) */
30 >        float   d;              /* reciprocal distance */
31          FVECT   p;              /* intersection point */
32   } AMBSAMP;              /* sample value */
33  
# Line 98 | Line 98 | ambsample(                             /* initial ambient division sample */
98          AMBSAMP *ap = &ambsam(hp,i,j);
99          RAY     ar;
100          int     hlist[3], ii;
101 <        double  spt[2], zd;
101 >        RREAL   spt[2];
102 >        double  zd;
103                                          /* generate hemispherical sample */
104                                          /* ambient coefficient for weight */
105          if (ambacc > FTINY)
# Line 116 | Line 117 | ambsample(                             /* initial ambient division sample */
117          hlist[2] = i;
118          multisamp(spt, 2, urand(ilhash(hlist,3)+n));
119   resample:
120 <        SDsquare2disk(spt, (j+spt[1])/hp->ns, (i+spt[0])/hp->ns);
120 >        square2disk(spt, (j+spt[1])/hp->ns, (i+spt[0])/hp->ns);
121          zd = sqrt(1. - spt[0]*spt[0] - spt[1]*spt[1]);
122          for (ii = 3; ii--; )
123                  ar.rdir[ii] =   spt[0]*hp->ux[ii] +
# Line 131 | Line 132 | resample:
132          dimlist[ndims++] = AI(hp,i,j) + 90171;
133          rayvalue(&ar);                  /* evaluate ray */
134          ndims--;
135 <        if (ar.rt <= FTINY)
135 >        zd = raydistance(&ar);
136 >        if (zd <= FTINY)
137                  return(0);              /* should never happen */
138          multcolor(ar.rcol, ar.rcoef);   /* apply coefficient */
139 <        if (ar.rt*ap->d < 1.0)          /* new/closer distance? */
140 <                ap->d = 1.0/ar.rt;
139 >        if (zd*ap->d < 1.0)             /* new/closer distance? */
140 >                ap->d = 1.0/zd;
141          if (!n) {                       /* record first vertex & value */
142 <                if (ar.rt > 10.0*thescene.cusize + 1000.)
143 <                        ar.rt = 10.0*thescene.cusize + 1000.;
144 <                VSUM(ap->p, ar.rorg, ar.rdir, ar.rt);
142 >                if (zd > 10.0*thescene.cusize + 1000.)
143 >                        zd = 10.0*thescene.cusize + 1000.;
144 >                VSUM(ap->p, ar.rorg, ar.rdir, zd);
145                  copycolor(ap->v, ar.rcol);
146          } else {                        /* else update recorded value */
147                  hp->acol[RED] -= colval(ap->v,RED);
# Line 156 | Line 158 | resample:
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   {
# Line 164 | Line 166 | getambdiffs(AMBHEMI *hp)
166          float   *earr = (float *)calloc(hp->ns*hp->ns, sizeof(float));
167          float   *ep;
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);
178                  if (i) {                /* from above */
179 <                        d2 = normf*(b - bright(ap[-hp->ns].v));
180 <                        d2 *= d2;
179 >                        b1 = bright(ap[-hp->ns].v);
180 >                        d2 = b - b1;
181 >                        d2 *= d2*normf/(b + b1);
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 = bright(ap[-1].v);
188 >                d2 = b - b1;
189 >                d2 *= d2*normf/(b + b1);
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 = bright(ap[-hp->ns-1].v);
195 >                d2 = b - b1;
196 >                d2 *= d2*normf/(b + b1);
197                  ep[0] += d2;
198                  ep[-hp->ns-1] += d2;
199              }
# Line 215 | Line 220 | ambsupersamp(AMBHEMI *hp, int cnt)
220   {
221          float   *earr = getambdiffs(hp);
222          double  e2rem = 0;
218        AMBSAMP *ap;
223          float   *ep;
224          int     i, j, n, nss;
225  
# Line 225 | Line 229 | ambsupersamp(AMBHEMI *hp, int cnt)
229          for (ep = earr + hp->ns*hp->ns; ep > earr; )
230                  e2rem += *--ep;
231          ep = earr;                      /* perform super-sampling */
232 <        for (ap = hp->sa, i = 0; i < hp->ns; i++)
233 <            for (j = 0; j < hp->ns; j++, ap++) {
232 >        for (i = 0; i < hp->ns; i++)
233 >            for (j = 0; j < hp->ns; j++) {
234                  if (e2rem <= FTINY)
235                          goto done;      /* nothing left to do */
236                  nss = *ep/e2rem*cnt + frandom();
# Line 257 | Line 261 | samp_hemi(                             /* sample indirect hemisphere */
261                          wt > (d = 0.8*intens(rcol)*r->rweight/(ambdiv*minweight)))
262                  wt = d;                 /* avoid ray termination */
263          n = sqrt(ambdiv * wt) + 0.5;
264 <        i = 1 + 5*(ambacc > FTINY);     /* minimum number of samples */
265 <        if (n < i)
264 >        i = 1 + (MINADIV-1)*(ambacc > FTINY);
265 >        if (n < i)                      /* use minimum number of samples? */
266                  n = i;
267                                          /* allocate sampling array */
268          hp = (AMBHEMI *)malloc(sizeof(AMBHEMI) + sizeof(AMBSAMP)*(n*n - 1));
# Line 290 | Line 294 | samp_hemi(                             /* sample indirect hemisphere */
294                  hp->sampOK *= -1;       /* soft failure */
295                  return(hp);
296          }
297 +        if (hp->sampOK <= MINADIV*MINADIV)
298 +                return(hp);             /* don't bother super-sampling */
299          n = ambssamp*wt + 0.5;
300          if (n > 8) {                    /* perform super-sampling? */
301                  ambsupersamp(hp, n);
# Line 710 | Line 716 | doambient(                             /* compute ambient component */
716                  return(0);
717  
718          if ((ra == NULL) & (pg == NULL) & (dg == NULL) ||
719 <                        (hp->sampOK < 0) | (hp->ns < 6)) {
719 >                        (hp->sampOK < 0) | (hp->ns < MINADIV)) {
720                  free(hp);               /* Hessian not requested/possible */
721                  return(-1);             /* value-only return value */
722          }
# Line 758 | Line 764 | doambient(                             /* compute ambient component */
764                                  ra[0] = maxarad;
765                  }
766                                          /* flag encroached directions */
767 <                if (crlp != NULL)
767 >                if (crlp != NULL)       /* XXX doesn't update with changes to ambacc */
768                          *crlp = ambcorral(hp, uv, ra[0]*ambacc, ra[1]*ambacc);
769                  if (pg != NULL) {       /* cap gradient if necessary */
770                          d = pg[0]*pg[0]*ra[0]*ra[0] + pg[1]*pg[1]*ra[1]*ra[1];
# Line 772 | Line 778 | doambient(                             /* compute ambient component */
778          free(hp);                       /* clean up and return */
779          return(1);
780   }
775
776
777 #else /* ! NEWAMB */
778
779
780 void
781 inithemi(                       /* initialize sampling hemisphere */
782        AMBHEMI  *hp,
783        COLOR ac,
784        RAY  *r,
785        double  wt
786 )
787 {
788        double  d;
789        int  i;
790                                        /* set number of divisions */
791        if (ambacc <= FTINY &&
792                        wt > (d = 0.8*intens(ac)*r->rweight/(ambdiv*minweight)))
793                wt = d;                 /* avoid ray termination */
794        hp->nt = sqrt(ambdiv * wt / PI) + 0.5;
795        i = ambacc > FTINY ? 3 : 1;     /* minimum number of samples */
796        if (hp->nt < i)
797                hp->nt = i;
798        hp->np = PI * hp->nt + 0.5;
799                                        /* set number of super-samples */
800        hp->ns = ambssamp * wt + 0.5;
801                                        /* assign coefficient */
802        copycolor(hp->acoef, ac);
803        d = 1.0/(hp->nt*hp->np);
804        scalecolor(hp->acoef, d);
805                                        /* make axes */
806        VCOPY(hp->uz, r->ron);
807        hp->uy[0] = hp->uy[1] = hp->uy[2] = 0.0;
808        for (i = 0; i < 3; i++)
809                if (hp->uz[i] < 0.6 && hp->uz[i] > -0.6)
810                        break;
811        if (i >= 3)
812                error(CONSISTENCY, "bad ray direction in inithemi");
813        hp->uy[i] = 1.0;
814        fcross(hp->ux, hp->uy, hp->uz);
815        normalize(hp->ux);
816        fcross(hp->uy, hp->uz, hp->ux);
817 }
818
819
820 int
821 divsample(                              /* sample a division */
822        AMBSAMP  *dp,
823        AMBHEMI  *h,
824        RAY  *r
825 )
826 {
827        RAY  ar;
828        int  hlist[3];
829        double  spt[2];
830        double  xd, yd, zd;
831        double  b2;
832        double  phi;
833        int  i;
834                                        /* ambient coefficient for weight */
835        if (ambacc > FTINY)
836                setcolor(ar.rcoef, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
837        else
838                copycolor(ar.rcoef, h->acoef);
839        if (rayorigin(&ar, AMBIENT, r, ar.rcoef) < 0)
840                return(-1);
841        if (ambacc > FTINY) {
842                multcolor(ar.rcoef, h->acoef);
843                scalecolor(ar.rcoef, 1./AVGREFL);
844        }
845        hlist[0] = r->rno;
846        hlist[1] = dp->t;
847        hlist[2] = dp->p;
848        multisamp(spt, 2, urand(ilhash(hlist,3)+dp->n));
849        zd = sqrt((dp->t + spt[0])/h->nt);
850        phi = 2.0*PI * (dp->p + spt[1])/h->np;
851        xd = tcos(phi) * zd;
852        yd = tsin(phi) * zd;
853        zd = sqrt(1.0 - zd*zd);
854        for (i = 0; i < 3; i++)
855                ar.rdir[i] =    xd*h->ux[i] +
856                                yd*h->uy[i] +
857                                zd*h->uz[i];
858        checknorm(ar.rdir);
859        dimlist[ndims++] = dp->t*h->np + dp->p + 90171;
860        rayvalue(&ar);
861        ndims--;
862        multcolor(ar.rcol, ar.rcoef);   /* apply coefficient */
863        addcolor(dp->v, ar.rcol);
864                                        /* use rt to improve gradient calc */
865        if (ar.rt > FTINY && ar.rt < FHUGE)
866                dp->r += 1.0/ar.rt;
867                                        /* (re)initialize error */
868        if (dp->n++) {
869                b2 = bright(dp->v)/dp->n - bright(ar.rcol);
870                b2 = b2*b2 + dp->k*((dp->n-1)*(dp->n-1));
871                dp->k = b2/(dp->n*dp->n);
872        } else
873                dp->k = 0.0;
874        return(0);
875 }
876
877
878 static int
879 ambcmp(                                 /* decreasing order */
880        const void *p1,
881        const void *p2
882 )
883 {
884        const AMBSAMP   *d1 = (const AMBSAMP *)p1;
885        const AMBSAMP   *d2 = (const AMBSAMP *)p2;
886
887        if (d1->k < d2->k)
888                return(1);
889        if (d1->k > d2->k)
890                return(-1);
891        return(0);
892 }
893
894
895 static int
896 ambnorm(                                /* standard order */
897        const void *p1,
898        const void *p2
899 )
900 {
901        const AMBSAMP   *d1 = (const AMBSAMP *)p1;
902        const AMBSAMP   *d2 = (const AMBSAMP *)p2;
903        int     c;
904
905        if ( (c = d1->t - d2->t) )
906                return(c);
907        return(d1->p - d2->p);
908 }
909
910
911 double
912 doambient(                              /* compute ambient component */
913        COLOR  rcol,
914        RAY  *r,
915        double  wt,
916        FVECT  pg,
917        FVECT  dg
918 )
919 {
920        double  b, d=0;
921        AMBHEMI  hemi;
922        AMBSAMP  *div;
923        AMBSAMP  dnew;
924        double  acol[3];
925        AMBSAMP  *dp;
926        double  arad;
927        int  divcnt;
928        int  i, j;
929                                        /* initialize hemisphere */
930        inithemi(&hemi, rcol, r, wt);
931        divcnt = hemi.nt * hemi.np;
932                                        /* initialize */
933        if (pg != NULL)
934                pg[0] = pg[1] = pg[2] = 0.0;
935        if (dg != NULL)
936                dg[0] = dg[1] = dg[2] = 0.0;
937        setcolor(rcol, 0.0, 0.0, 0.0);
938        if (divcnt == 0)
939                return(0.0);
940                                        /* allocate super-samples */
941        if (hemi.ns > 0 || pg != NULL || dg != NULL) {
942                div = (AMBSAMP *)malloc(divcnt*sizeof(AMBSAMP));
943                if (div == NULL)
944                        error(SYSTEM, "out of memory in doambient");
945        } else
946                div = NULL;
947                                        /* sample the divisions */
948        arad = 0.0;
949        acol[0] = acol[1] = acol[2] = 0.0;
950        if ((dp = div) == NULL)
951                dp = &dnew;
952        divcnt = 0;
953        for (i = 0; i < hemi.nt; i++)
954                for (j = 0; j < hemi.np; j++) {
955                        dp->t = i; dp->p = j;
956                        setcolor(dp->v, 0.0, 0.0, 0.0);
957                        dp->r = 0.0;
958                        dp->n = 0;
959                        if (divsample(dp, &hemi, r) < 0) {
960                                if (div != NULL)
961                                        dp++;
962                                continue;
963                        }
964                        arad += dp->r;
965                        divcnt++;
966                        if (div != NULL)
967                                dp++;
968                        else
969                                addcolor(acol, dp->v);
970                }
971        if (!divcnt) {
972                if (div != NULL)
973                        free((void *)div);
974                return(0.0);            /* no samples taken */
975        }
976        if (divcnt < hemi.nt*hemi.np) {
977                pg = dg = NULL;         /* incomplete sampling */
978                hemi.ns = 0;
979        } else if (arad > FTINY && divcnt/arad < minarad) {
980                hemi.ns = 0;            /* close enough */
981        } else if (hemi.ns > 0) {       /* else perform super-sampling? */
982                comperrs(div, &hemi);                   /* compute errors */
983                qsort(div, divcnt, sizeof(AMBSAMP), ambcmp);    /* sort divs */
984                                                /* super-sample */
985                for (i = hemi.ns; i > 0; i--) {
986                        dnew = *div;
987                        if (divsample(&dnew, &hemi, r) < 0) {
988                                dp++;
989                                continue;
990                        }
991                        dp = div;               /* reinsert */
992                        j = divcnt < i ? divcnt : i;
993                        while (--j > 0 && dnew.k < dp[1].k) {
994                                *dp = *(dp+1);
995                                dp++;
996                        }
997                        *dp = dnew;
998                }
999                if (pg != NULL || dg != NULL)   /* restore order */
1000                        qsort(div, divcnt, sizeof(AMBSAMP), ambnorm);
1001        }
1002                                        /* compute returned values */
1003        if (div != NULL) {
1004                arad = 0.0;             /* note: divcnt may be < nt*np */
1005                for (i = hemi.nt*hemi.np, dp = div; i-- > 0; dp++) {
1006                        arad += dp->r;
1007                        if (dp->n > 1) {
1008                                b = 1.0/dp->n;
1009                                scalecolor(dp->v, b);
1010                                dp->r *= b;
1011                                dp->n = 1;
1012                        }
1013                        addcolor(acol, dp->v);
1014                }
1015                b = bright(acol);
1016                if (b > FTINY) {
1017                        b = 1.0/b;      /* compute & normalize gradient(s) */
1018                        if (pg != NULL) {
1019                                posgradient(pg, div, &hemi);
1020                                for (i = 0; i < 3; i++)
1021                                        pg[i] *= b;
1022                        }
1023                        if (dg != NULL) {
1024                                dirgradient(dg, div, &hemi);
1025                                for (i = 0; i < 3; i++)
1026                                        dg[i] *= b;
1027                        }
1028                }
1029                free((void *)div);
1030        }
1031        copycolor(rcol, acol);
1032        if (arad <= FTINY)
1033                arad = maxarad;
1034        else
1035                arad = (divcnt+hemi.ns)/arad;
1036        if (pg != NULL) {               /* reduce radius if gradient large */
1037                d = DOT(pg,pg);
1038                if (d*arad*arad > 1.0)
1039                        arad = 1.0/sqrt(d);
1040        }
1041        if (arad < minarad) {
1042                arad = minarad;
1043                if (pg != NULL && d*arad*arad > 1.0) {  /* cap gradient */
1044                        d = 1.0/arad/sqrt(d);
1045                        for (i = 0; i < 3; i++)
1046                                pg[i] *= d;
1047                }
1048        }
1049        if ((arad /= sqrt(wt)) > maxarad)
1050                arad = maxarad;
1051        return(arad);
1052 }
1053
1054
1055 void
1056 comperrs(                       /* compute initial error estimates */
1057        AMBSAMP  *da,   /* assumes standard ordering */
1058        AMBHEMI  *hp
1059 )
1060 {
1061        double  b, b2;
1062        int  i, j;
1063        AMBSAMP  *dp;
1064                                /* sum differences from neighbors */
1065        dp = da;
1066        for (i = 0; i < hp->nt; i++)
1067                for (j = 0; j < hp->np; j++) {
1068 #ifdef  DEBUG
1069                        if (dp->t != i || dp->p != j)
1070                                error(CONSISTENCY,
1071                                        "division order in comperrs");
1072 #endif
1073                        b = bright(dp[0].v);
1074                        if (i > 0) {            /* from above */
1075                                b2 = bright(dp[-hp->np].v) - b;
1076                                b2 *= b2 * 0.25;
1077                                dp[0].k += b2;
1078                                dp[-hp->np].k += b2;
1079                        }
1080                        if (j > 0) {            /* from behind */
1081                                b2 = bright(dp[-1].v) - b;
1082                                b2 *= b2 * 0.25;
1083                                dp[0].k += b2;
1084                                dp[-1].k += b2;
1085                        } else {                /* around */
1086                                b2 = bright(dp[hp->np-1].v) - b;
1087                                b2 *= b2 * 0.25;
1088                                dp[0].k += b2;
1089                                dp[hp->np-1].k += b2;
1090                        }
1091                        dp++;
1092                }
1093                                /* divide by number of neighbors */
1094        dp = da;
1095        for (j = 0; j < hp->np; j++)            /* top row */
1096                (dp++)->k *= 1.0/3.0;
1097        if (hp->nt < 2)
1098                return;
1099        for (i = 1; i < hp->nt-1; i++)          /* central region */
1100                for (j = 0; j < hp->np; j++)
1101                        (dp++)->k *= 0.25;
1102        for (j = 0; j < hp->np; j++)            /* bottom row */
1103                (dp++)->k *= 1.0/3.0;
1104 }
1105
1106
1107 void
1108 posgradient(                                    /* compute position gradient */
1109        FVECT  gv,
1110        AMBSAMP  *da,                   /* assumes standard ordering */
1111        AMBHEMI  *hp
1112 )
1113 {
1114        int  i, j;
1115        double  nextsine, lastsine, b, d;
1116        double  mag0, mag1;
1117        double  phi, cosp, sinp, xd, yd;
1118        AMBSAMP  *dp;
1119
1120        xd = yd = 0.0;
1121        for (j = 0; j < hp->np; j++) {
1122                dp = da + j;
1123                mag0 = mag1 = 0.0;
1124                lastsine = 0.0;
1125                for (i = 0; i < hp->nt; i++) {
1126 #ifdef  DEBUG
1127                        if (dp->t != i || dp->p != j)
1128                                error(CONSISTENCY,
1129                                        "division order in posgradient");
1130 #endif
1131                        b = bright(dp->v);
1132                        if (i > 0) {
1133                                d = dp[-hp->np].r;
1134                                if (dp[0].r > d) d = dp[0].r;
1135                                                        /* sin(t)*cos(t)^2 */
1136                                d *= lastsine * (1.0 - (double)i/hp->nt);
1137                                mag0 += d*(b - bright(dp[-hp->np].v));
1138                        }
1139                        nextsine = sqrt((double)(i+1)/hp->nt);
1140                        if (j > 0) {
1141                                d = dp[-1].r;
1142                                if (dp[0].r > d) d = dp[0].r;
1143                                mag1 += d * (nextsine - lastsine) *
1144                                                (b - bright(dp[-1].v));
1145                        } else {
1146                                d = dp[hp->np-1].r;
1147                                if (dp[0].r > d) d = dp[0].r;
1148                                mag1 += d * (nextsine - lastsine) *
1149                                                (b - bright(dp[hp->np-1].v));
1150                        }
1151                        dp += hp->np;
1152                        lastsine = nextsine;
1153                }
1154                mag0 *= 2.0*PI / hp->np;
1155                phi = 2.0*PI * (double)j/hp->np;
1156                cosp = tcos(phi); sinp = tsin(phi);
1157                xd += mag0*cosp - mag1*sinp;
1158                yd += mag0*sinp + mag1*cosp;
1159        }
1160        for (i = 0; i < 3; i++)
1161                gv[i] = (xd*hp->ux[i] + yd*hp->uy[i])*(hp->nt*hp->np)/PI;
1162 }
1163
1164
1165 void
1166 dirgradient(                                    /* compute direction gradient */
1167        FVECT  gv,
1168        AMBSAMP  *da,                   /* assumes standard ordering */
1169        AMBHEMI  *hp
1170 )
1171 {
1172        int  i, j;
1173        double  mag;
1174        double  phi, xd, yd;
1175        AMBSAMP  *dp;
1176
1177        xd = yd = 0.0;
1178        for (j = 0; j < hp->np; j++) {
1179                dp = da + j;
1180                mag = 0.0;
1181                for (i = 0; i < hp->nt; i++) {
1182 #ifdef  DEBUG
1183                        if (dp->t != i || dp->p != j)
1184                                error(CONSISTENCY,
1185                                        "division order in dirgradient");
1186 #endif
1187                                                        /* tan(t) */
1188                        mag += bright(dp->v)/sqrt(hp->nt/(i+.5) - 1.0);
1189                        dp += hp->np;
1190                }
1191                phi = 2.0*PI * (j+.5)/hp->np + PI/2.0;
1192                xd += mag * tcos(phi);
1193                yd += mag * tsin(phi);
1194        }
1195        for (i = 0; i < 3; i++)
1196                gv[i] = xd*hp->ux[i] + yd*hp->uy[i];
1197 }
1198
1199 #endif  /* ! NEWAMB */

Diff Legend

Removed lines
+ Added lines
< Changed lines
> Changed lines