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

Comparing ray/src/rt/ambcomp.c (file contents):
Revision 2.81 by greg, Thu Apr 12 18:02:45 2018 UTC vs.
Revision 2.105 by greg, Thu Aug 21 20:38:41 2025 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 > #ifndef MINSDIST
28 > #define MINSDIST        0.2     /* def. min. spacing = 1/5th division */
29 > #endif
30  
26 extern void             SDsquare2disk(double ds[2], double seedx, double seedy);
27
31   typedef struct {
29        COLOR   v;              /* hemisphere sample value */
30        float   d;              /* reciprocal distance (1/rt) */
32          FVECT   p;              /* intersection point */
33 +        float   d;              /* reciprocal distance */
34 +        SCOLOR  v;              /* hemisphere sample value */
35   } AMBSAMP;              /* sample value */
36  
37   typedef struct {
38          RAY     *rp;            /* originating ray sample */
39          int     ns;             /* number of samples per axis */
40          int     sampOK;         /* acquired full sample set? */
41 <        COLOR   acoef;          /* division contribution coefficient */
42 <        double  acol[3];        /* accumulated color */
41 >        int     atyp;           /* RAMBIENT or TAMBIENT */
42 >        SCOLOR  acoef;          /* division contribution coefficient */
43 >        SCOLOR  acol;           /* accumulated color */
44 >        FVECT   onrm;           /* oriented unperturbed surface normal */
45          FVECT   ux, uy;         /* tangent axis unit vectors */
46          AMBSAMP sa[1];          /* sample array (extends struct) */
47   }  AMBHEMI;             /* ambient sample hemisphere */
# Line 50 | Line 55 | typedef struct {
55   } FFTRI;                /* vectors and coefficients for Hessian calculation */
56  
57  
58 + #define XLOTSIZ         512             /* size of used car lot */
59 + #define CFIRST          0               /* first corner */
60 + #define COTHER          (CFIRST+4)      /* non-corner sample */
61 + #define CMAXTARGET      (int)(XLOTSIZ*MINSDIST/(1-MINSDIST))
62 +
63   static int
64 < ambcollision(                           /* proposed direciton collides? */
64 > psample_class(double ss[2])             /* classify patch sample */
65 > {
66 >        if (ss[0] < MINSDIST) {
67 >                if (ss[1] < MINSDIST)
68 >                        return(CFIRST);
69 >                if (ss[1] > 1.-MINSDIST)
70 >                        return(CFIRST+2);
71 >        } else if (ss[0] > 1.-MINSDIST) {
72 >                if (ss[1] < MINSDIST)
73 >                        return(CFIRST+1);
74 >                if (ss[1] > 1.-MINSDIST)
75 >                        return(CFIRST+3);
76 >        }
77 >        return(COTHER);                 /* not in a corner */
78 > }
79 >
80 > static void
81 > trade_patchsamp(double ss[2])           /* trade in problem patch position */
82 > {
83 >        static float    tradelot[XLOTSIZ][2];
84 >        static int      gterm[COTHER+1];
85 >        double          repl[2];
86 >        int             sclass, rclass;
87 >        int             x;
88 > re_initialize:                          /* initialize lot? */
89 >        while (gterm[COTHER] < XLOTSIZ) {
90 >                tradelot[gterm[COTHER]][0] = frandom();
91 >                tradelot[gterm[COTHER]][1] = frandom();
92 >                ++gterm[COTHER];
93 >        }
94 >                                        /* get trade-in candidate... */
95 >        sclass = psample_class(ss);     /* submitted corner or not? */
96 >        switch (sclass) {
97 >        case COTHER:                    /* trade mid-edge with corner/any */
98 >                x = irandom( gterm[COTHER-1] > CMAXTARGET
99 >                                ? gterm[COTHER-1] : XLOTSIZ );
100 >                break;
101 >        case CFIRST:                    /* kick out of first corner */
102 >                x = gterm[CFIRST] + irandom(XLOTSIZ - gterm[CFIRST]);
103 >                break;
104 >        default:                        /* kick out of 2nd-4th corner */
105 >                x = irandom(XLOTSIZ - (gterm[sclass] - gterm[sclass-1]));
106 >                x += (x >= gterm[sclass-1])*(gterm[sclass] - gterm[sclass-1]);
107 >                break;
108 >        }
109 >        if (x >= XLOTSIZ) {             /* uh-oh... trapped in a corner! */
110 >                memset(gterm, 0, sizeof(gterm));
111 >                goto re_initialize;
112 >        }
113 >        repl[0] = tradelot[x][0];       /* save selected replacement (result) */
114 >        repl[1] = tradelot[x][1];
115 >                                        /* identify replacement class */
116 >        for (rclass = CFIRST; rclass < COTHER; rclass++)
117 >                if (x < gterm[rclass])
118 >                        break;          /* repark to keep classes grouped */
119 >        while (rclass > sclass) {       /* replacement group after submitted? */
120 >                tradelot[x][0] = tradelot[gterm[rclass-1]][0];
121 >                tradelot[x][1] = tradelot[gterm[rclass-1]][1];
122 >                x = gterm[--rclass]++;
123 >        }
124 >        while (rclass < sclass) {       /* replacement group before submitted? */
125 >                tradelot[x][0] = tradelot[--gterm[rclass]][0];
126 >                tradelot[x][1] = tradelot[gterm[rclass]][1];
127 >                x = gterm[rclass++];
128 >        }
129 >        tradelot[x][0] = ss[0];         /* complete the trade-in */
130 >        tradelot[x][1] = ss[1];
131 >        ss[0] = repl[0];
132 >        ss[1] = repl[1];
133 > }
134 >
135 > #undef XLOTSIZ
136 > #undef COTHER
137 > #undef CFIRST
138 >
139 >
140 > static int
141 > ambcollision(                           /* proposed direction collides? */
142          AMBHEMI *hp,
143          int     i,
144          int     j,
145 <        FVECT   dv
145 >        RREAL   spt[2]
146   )
147   {
61        double  cos_thresh;
148          int     ii, jj;
63                                        /* min. spacing = 1/4th division */
64        cos_thresh = (PI/4.)/(double)hp->ns;
65        cos_thresh = 1. - .5*cos_thresh*cos_thresh;
149                                          /* check existing neighbors */
150          for (ii = i-1; ii <= i+1; ii++) {
151                  if (ii < 0) continue;
# Line 70 | Line 153 | ambcollision(                          /* proposed direciton collides? */
153                  for (jj = j-1; jj <= j+1; jj++) {
154                          AMBSAMP *ap;
155                          FVECT   avec;
156 <                        double  dprod;
156 >                        double  dx, dy;
157                          if (jj < 0) continue;
158                          if (jj >= hp->ns) break;
159                          if ((ii==i) & (jj==j)) continue;
# Line 78 | Line 161 | ambcollision(                          /* proposed direciton collides? */
161                          if (ap->d <= .5/FHUGE)
162                                  continue;       /* no one home */
163                          VSUB(avec, ap->p, hp->rp->rop);
164 <                        dprod = DOT(avec, dv);
165 <                        if (dprod >= cos_thresh*VLEN(avec))
166 <                                return(1);      /* collision */
164 >                        normalize(avec);        /* use diskworld distance */
165 >                        dx = DOT(avec, hp->ux) - spt[0];
166 >                        dy = DOT(avec, hp->uy) - spt[1];
167 >                        if ((dx*dx + dy*dy)*(hp->ns*hp->ns) <
168 >                                        PI*MINSDIST*MINSDIST)
169 >                                return(1);      /* too close */
170                  }
171          }
172          return(0);                      /* nothing to worry about */
# Line 95 | Line 181 | ambsample(                             /* initial ambient division sample */
181          int     n
182   )
183   {
184 +        int     trade_ok = (!n & (hp->ns >= 4))*21;
185          AMBSAMP *ap = &ambsam(hp,i,j);
186          RAY     ar;
187          int     hlist[3], ii;
188 <        double  spt[2], zd;
188 >        double  ss[2];
189 >        RREAL   spt[2];
190 >        double  zd;
191                                          /* generate hemispherical sample */
192                                          /* ambient coefficient for weight */
193          if (ambacc > FTINY)
194 <                setcolor(ar.rcoef, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
194 >                setscolor(ar.rcoef, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
195          else
196 <                copycolor(ar.rcoef, hp->acoef);
197 <        if (rayorigin(&ar, AMBIENT, hp->rp, ar.rcoef) < 0)
196 >                copyscolor(ar.rcoef, hp->acoef);
197 >        if (rayorigin(&ar, hp->atyp, hp->rp, ar.rcoef) < 0)
198                  return(0);
199          if (ambacc > FTINY) {
200 <                multcolor(ar.rcoef, hp->acoef);
201 <                scalecolor(ar.rcoef, 1./AVGREFL);
200 >                smultscolor(ar.rcoef, hp->acoef);
201 >                scalescolor(ar.rcoef, 1./AVGREFL);
202          }
203          hlist[0] = hp->rp->rno;
204 <        hlist[1] = j;
205 <        hlist[2] = i;
206 <        multisamp(spt, 2, urand(ilhash(hlist,3)+n));
207 < resample:
208 <        SDsquare2disk(spt, (j+spt[1])/hp->ns, (i+spt[0])/hp->ns);
204 >        hlist[1] = AI(hp,i,j);
205 >        hlist[2] = samplendx;
206 >        multisamp(ss, 2, urand(ilhash(hlist,3)+n));
207 >        square2disk(spt, (j+ss[1])/hp->ns, (i+ss[0])/hp->ns);
208 >                                        /* avoid coincident samples? */
209 >        while (trade_ok-- && ambcollision(hp, i, j, spt)) {
210 >                if (trade_ok) {
211 >                        trade_patchsamp(ss);
212 >                } else {                /* punting... */
213 >                        ss[0] = MINSDIST + (1-2*MINSDIST)*frandom();
214 >                        ss[1] = MINSDIST + (1-2*MINSDIST)*frandom();
215 >                }
216 >                square2disk(spt, (j+ss[1])/hp->ns, (i+ss[0])/hp->ns);
217 >        }
218          zd = sqrt(1. - spt[0]*spt[0] - spt[1]*spt[1]);
219          for (ii = 3; ii--; )
220                  ar.rdir[ii] =   spt[0]*hp->ux[ii] +
221                                  spt[1]*hp->uy[ii] +
222 <                                zd*hp->rp->ron[ii];
222 >                                zd*hp->onrm[ii];
223          checknorm(ar.rdir);
224 <                                        /* avoid coincident samples */
127 <        if (!n && ambcollision(hp, i, j, ar.rdir)) {
128 <                spt[0] = frandom(); spt[1] = frandom();
129 <                goto resample;          /* reject this sample */
130 <        }
131 <        dimlist[ndims++] = AI(hp,i,j) + 90171;
224 >        dimlist[ndims_inc()] = AI(hp,i,j) + 90171;
225          rayvalue(&ar);                  /* evaluate ray */
226 <        ndims--;
227 <        if (ar.rt <= FTINY)
226 >        dec_ndims();
227 >        zd = raydistance(&ar);
228 >        if (zd <= FTINY)
229                  return(0);              /* should never happen */
230 <        multcolor(ar.rcol, ar.rcoef);   /* apply coefficient */
231 <        if (ar.rt*ap->d < 1.0)          /* new/closer distance? */
232 <                ap->d = 1.0/ar.rt;
230 >        smultscolor(ar.rcol, ar.rcoef); /* apply coefficient */
231 >        if (zd*ap->d < 1.0)             /* new/closer distance? */
232 >                ap->d = 1.0/zd;
233          if (!n) {                       /* record first vertex & value */
234 <                if (ar.rt > 10.0*thescene.cusize + 1000.)
235 <                        ar.rt = 10.0*thescene.cusize + 1000.;
236 <                VSUM(ap->p, ar.rorg, ar.rdir, ar.rt);
237 <                copycolor(ap->v, ar.rcol);
234 >                if (zd > 10.0*thescene.cusize + 1000.)
235 >                        zd = 10.0*thescene.cusize + 1000.;
236 >                VSUM(ap->p, ar.rorg, ar.rdir, zd);
237 >                copyscolor(ap->v, ar.rcol);
238          } else {                        /* else update recorded value */
239 <                hp->acol[RED] -= colval(ap->v,RED);
146 <                hp->acol[GRN] -= colval(ap->v,GRN);
147 <                hp->acol[BLU] -= colval(ap->v,BLU);
239 >                sopscolor(hp->acol, -=, ap->v);
240                  zd = 1.0/(double)(n+1);
241 <                scalecolor(ar.rcol, zd);
241 >                scalescolor(ar.rcol, zd);
242                  zd *= (double)n;
243 <                scalecolor(ap->v, zd);
244 <                addcolor(ap->v, ar.rcol);
243 >                scalescolor(ap->v, zd);
244 >                saddscolor(ap->v, ar.rcol);
245          }
246 <        addcolor(hp->acol, ap->v);      /* add to our sum */
246 >        saddscolor(hp->acol, ap->v);    /* add to our sum */
247          return(1);
248   }
249  
250  
251 < /* Estimate variance based on relative ambient division differences */
251 > /* Estimate variance based on ambient division differences */
252   static float *
253   getambdiffs(AMBHEMI *hp)
254   {
255 <        const double    normf = 1./bright(hp->acoef);
256 <        float   *earr = (float *)calloc(hp->ns*hp->ns, sizeof(float));
255 >        const double    normf = 1./(pbright(hp->acoef) + FTINY);
256 >        float   *earr = (float *)calloc(2*hp->ns*hp->ns, sizeof(float));
257          float   *ep;
258          AMBSAMP *ap;
259          double  b, b1, d2;
# Line 170 | Line 262 | getambdiffs(AMBHEMI *hp)
262          if (earr == NULL)               /* out of memory? */
263                  return(NULL);
264                                          /* sum squared neighbor diffs */
265 <        for (ap = hp->sa, ep = earr, i = 0; i < hp->ns; i++)
265 >        ap = hp->sa;
266 >        ep = earr + hp->ns*hp->ns;      /* original estimates to scratch */
267 >        for (i = 0; i < hp->ns; i++)
268              for (j = 0; j < hp->ns; j++, ap++, ep++) {
269 <                b = bright(ap[0].v);
269 >                b = pbright(ap[0].v);
270                  if (i) {                /* from above */
271 <                        b1 = bright(ap[-hp->ns].v);
272 <                        d2 = (b - b1)/(b + b1);
273 <                        d2 *= d2*normf;
271 >                        b1 = pbright(ap[-hp->ns].v);
272 >                        d2 = b - b1;
273 >                        d2 *= d2*normf/(b + b1 + FTINY);
274                          ep[0] += d2;
275                          ep[-hp->ns] += d2;
276                  }
277                  if (!j) continue;
278                                          /* from behind */
279 <                b1 = bright(ap[-1].v);
280 <                d2 = (b - b1)/(b + b1);
281 <                d2 *= d2*normf;
279 >                b1 = pbright(ap[-1].v);
280 >                d2 = b - b1;
281 >                d2 *= d2*normf/(b + b1 + FTINY);
282                  ep[0] += d2;
283                  ep[-1] += d2;
284                  if (!i) continue;
285                                          /* diagonal */
286 <                b1 = bright(ap[-hp->ns-1].v);
287 <                d2 = (b - b1)/(b + b1);
288 <                d2 *= d2*normf;
286 >                b1 = pbright(ap[-hp->ns-1].v);
287 >                d2 = b - b1;
288 >                d2 *= d2*normf/(b + b1 + FTINY);
289                  ep[0] += d2;
290                  ep[-hp->ns-1] += d2;
291              }
292                                          /* correct for number of neighbors */
293 <        earr[0] *= 8./3.;
294 <        earr[hp->ns-1] *= 8./3.;
295 <        earr[(hp->ns-1)*hp->ns] *= 8./3.;
296 <        earr[(hp->ns-1)*hp->ns + hp->ns-1] *= 8./3.;
293 >        ep = earr + hp->ns*hp->ns;
294 >        ep[0] *= 6./3.;
295 >        ep[hp->ns-1] *= 6./3.;
296 >        ep[(hp->ns-1)*hp->ns] *= 6./3.;
297 >        ep[(hp->ns-1)*hp->ns + hp->ns-1] *= 6./3.;
298          for (i = 1; i < hp->ns-1; i++) {
299 <                earr[i*hp->ns] *= 8./5.;
300 <                earr[i*hp->ns + hp->ns-1] *= 8./5.;
299 >                ep[i*hp->ns] *= 6./5.;
300 >                ep[i*hp->ns + hp->ns-1] *= 6./5.;
301          }
302          for (j = 1; j < hp->ns-1; j++) {
303 <                earr[j] *= 8./5.;
304 <                earr[(hp->ns-1)*hp->ns + j] *= 8./5.;
303 >                ep[j] *= 6./5.;
304 >                ep[(hp->ns-1)*hp->ns + j] *= 6./5.;
305          }
306 +                                        /* blur final map to reduce bias */
307 +        for (i = 0; i < hp->ns-1; i++) {
308 +            float  *ep2;
309 +            ep = earr + i*hp->ns;
310 +            ep2 = ep + hp->ns*hp->ns;
311 +            for (j = 0; j < hp->ns-1; j++, ep++, ep2++) {
312 +                ep[0] += .5*ep2[0] + .125*(ep2[1] + ep2[hp->ns]);
313 +                ep[1] += .125*ep2[0];
314 +                ep[hp->ns] += .125*ep2[0];
315 +            }
316 +        }
317          return(earr);
318   }
319  
# Line 243 | Line 349 | done:
349  
350   static AMBHEMI *
351   samp_hemi(                              /* sample indirect hemisphere */
352 <        COLOR   rcol,
352 >        SCOLOR  rcol,
353          RAY     *r,
354          double  wt
355   )
356   {
357 +        int     backside = (wt < 0);
358          AMBHEMI *hp;
359          double  d;
360          int     n, i, j;
361                                          /* insignificance check */
362 <        if (bright(rcol) <= FTINY)
362 >        d = sintens(rcol);
363 >        if (d <= FTINY)
364                  return(NULL);
365                                          /* set number of divisions */
366 +        if (backside) wt = -wt;
367          if (ambacc <= FTINY &&
368 <                        wt > (d = 0.8*intens(rcol)*r->rweight/(ambdiv*minweight)))
368 >                        wt > (d *= 0.8*r->rweight/(ambdiv*minweight + 1e-20)))
369                  wt = d;                 /* avoid ray termination */
370          n = sqrt(ambdiv * wt) + 0.5;
371 <        i = 1 + 5*(ambacc > FTINY);     /* minimum number of samples */
372 <        if (n < i)
371 >        i = 1 + (MINADIV-1)*(ambacc > FTINY);
372 >        if (n < i)                      /* use minimum number of samples? */
373                  n = i;
374                                          /* allocate sampling array */
375          hp = (AMBHEMI *)malloc(sizeof(AMBHEMI) + sizeof(AMBSAMP)*(n*n - 1));
376          if (hp == NULL)
377                  error(SYSTEM, "out of memory in samp_hemi");
378 +
379 +        if (backside) {
380 +                hp->atyp = TAMBIENT;
381 +                hp->onrm[0] = -r->ron[0];
382 +                hp->onrm[1] = -r->ron[1];
383 +                hp->onrm[2] = -r->ron[2];
384 +        } else {
385 +                hp->atyp = RAMBIENT;
386 +                VCOPY(hp->onrm, r->ron);
387 +        }
388          hp->rp = r;
389          hp->ns = n;
390 <        hp->acol[RED] = hp->acol[GRN] = hp->acol[BLU] = 0.0;
390 >        scolorblack(hp->acol);
391          memset(hp->sa, 0, sizeof(AMBSAMP)*n*n);
392          hp->sampOK = 0;
393                                          /* assign coefficient */
394 <        copycolor(hp->acoef, rcol);
394 >        copyscolor(hp->acoef, rcol);
395          d = 1.0/(n*n);
396 <        scalecolor(hp->acoef, d);
396 >        scalescolor(hp->acoef, d);
397                                          /* make tangent plane axes */
398 <        if (!getperpendicular(hp->ux, r->ron, 1))
398 >        if (!getperpendicular(hp->ux, hp->onrm, 1))
399                  error(CONSISTENCY, "bad ray direction in samp_hemi");
400 <        VCROSS(hp->uy, r->ron, hp->ux);
400 >        VCROSS(hp->uy, hp->onrm, hp->ux);
401                                          /* sample divisions */
402          for (i = hp->ns; i--; )
403              for (j = hp->ns; j--; )
404                  hp->sampOK += ambsample(hp, i, j, 0);
405 <        copycolor(rcol, hp->acol);
405 >        copyscolor(rcol, hp->acol);
406          if (!hp->sampOK) {              /* utter failure? */
407                  free(hp);
408                  return(NULL);
# Line 292 | Line 411 | samp_hemi(                             /* sample indirect hemisphere */
411                  hp->sampOK *= -1;       /* soft failure */
412                  return(hp);
413          }
414 +        if (hp->sampOK <= MINADIV*MINADIV)
415 +                return(hp);             /* don't bother super-sampling */
416          n = ambssamp*wt + 0.5;
417 <        if (n > 8) {                    /* perform super-sampling? */
417 >        if (n >= 4*hp->ns) {            /* perform super-sampling? */
418                  ambsupersamp(hp, n);
419 <                copycolor(rcol, hp->acol);
419 >                copyscolor(rcol, hp->acol);
420          }
421          return(hp);                     /* all is well */
422   }
# Line 307 | Line 428 | back_ambval(AMBHEMI *hp, const int n1, const int n2, c
428   {
429          if (hp->sa[n1].d <= hp->sa[n2].d) {
430                  if (hp->sa[n1].d <= hp->sa[n3].d)
431 <                        return(colval(hp->sa[n1].v,CIEY));
432 <                return(colval(hp->sa[n3].v,CIEY));
431 >                        return(hp->sa[n1].v[0]);
432 >                return(hp->sa[n3].v[0]);
433          }
434          if (hp->sa[n2].d <= hp->sa[n3].d)
435 <                return(colval(hp->sa[n2].v,CIEY));
436 <        return(colval(hp->sa[n3].v,CIEY));
435 >                return(hp->sa[n2].v[0]);
436 >        return(hp->sa[n3].v[0]);
437   }
438  
439  
# Line 541 | Line 662 | ambHessian(                            /* anisotropic radii & pos. gradient */
662          for (j = 0; j < hp->ns-1; j++) {
663                  comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,0,j), AI(hp,0,j+1));
664                  if (hessrow != NULL)
665 <                        comp_hessian(hessrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
665 >                        comp_hessian(hessrow[j], &fftr, hp->onrm);
666                  if (gradrow != NULL)
667 <                        comp_gradient(gradrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
667 >                        comp_gradient(gradrow[j], &fftr, hp->onrm);
668          }
669                                          /* sum each row of triangles */
670          for (i = 0; i < hp->ns-1; i++) {
# Line 551 | Line 672 | ambHessian(                            /* anisotropic radii & pos. gradient */
672              FVECT       gradcol;
673              comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,i,0), AI(hp,i+1,0));
674              if (hessrow != NULL)
675 <                comp_hessian(hesscol, &fftr, hp->rp->ron);
675 >                comp_hessian(hesscol, &fftr, hp->onrm);
676              if (gradrow != NULL)
677 <                comp_gradient(gradcol, &fftr, hp->rp->ron);
677 >                comp_gradient(gradcol, &fftr, hp->onrm);
678              for (j = 0; j < hp->ns-1; j++) {
679                  FVECT   hessdia[3];     /* compute triangle contributions */
680                  FVECT   graddia;
# Line 563 | Line 684 | ambHessian(                            /* anisotropic radii & pos. gradient */
684                                          /* diagonal (inner) edge */
685                  comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,i,j+1), AI(hp,i+1,j));
686                  if (hessrow != NULL) {
687 <                    comp_hessian(hessdia, &fftr, hp->rp->ron);
687 >                    comp_hessian(hessdia, &fftr, hp->onrm);
688                      rev_hessian(hesscol);
689                      add2hessian(hessian, hessrow[j], hessdia, hesscol, backg);
690                  }
691                  if (gradrow != NULL) {
692 <                    comp_gradient(graddia, &fftr, hp->rp->ron);
692 >                    comp_gradient(graddia, &fftr, hp->onrm);
693                      rev_gradient(gradcol);
694                      add2gradient(gradient, gradrow[j], graddia, gradcol, backg);
695                  }
696                                          /* initialize edge in next row */
697                  comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,i+1,j+1), AI(hp,i+1,j));
698                  if (hessrow != NULL)
699 <                    comp_hessian(hessrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
699 >                    comp_hessian(hessrow[j], &fftr, hp->onrm);
700                  if (gradrow != NULL)
701 <                    comp_gradient(gradrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
701 >                    comp_gradient(gradrow[j], &fftr, hp->onrm);
702                                          /* new column edge & paired triangle */
703                  backg = back_ambval(hp, AI(hp,i+1,j+1),
704                                          AI(hp,i+1,j), AI(hp,i,j+1));
705                  comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,i,j+1), AI(hp,i+1,j+1));
706                  if (hessrow != NULL) {
707 <                    comp_hessian(hesscol, &fftr, hp->rp->ron);
707 >                    comp_hessian(hesscol, &fftr, hp->onrm);
708                      rev_hessian(hessdia);
709                      add2hessian(hessian, hessrow[j], hessdia, hesscol, backg);
710                      if (i < hp->ns-2)
711                          rev_hessian(hessrow[j]);
712                  }
713                  if (gradrow != NULL) {
714 <                    comp_gradient(gradcol, &fftr, hp->rp->ron);
714 >                    comp_gradient(gradcol, &fftr, hp->onrm);
715                      rev_gradient(graddia);
716                      add2gradient(gradient, gradrow[j], graddia, gradcol, backg);
717                      if (i < hp->ns-2)
# Line 626 | Line 747 | ambdirgrad(AMBHEMI *hp, FVECT uv[2], float dg[2])
747                                          /* use vector for azimuth + 90deg */
748                  VSUB(vd, ap->p, hp->rp->rop);
749                                          /* brightness over cosine factor */
750 <                gfact = colval(ap->v,CIEY) / DOT(hp->rp->ron, vd);
750 >                gfact = ap->v[0] / DOT(hp->onrm, vd);
751                                          /* sine = proj_radius/vd_length */
752                  dgsum[0] -= DOT(uv[1], vd) * gfact;
753                  dgsum[1] += DOT(uv[0], vd) * gfact;
# Line 682 | Line 803 | ambcorral(AMBHEMI *hp, FVECT uv[2], const double r0, c
803  
804   int
805   doambient(                              /* compute ambient component */
806 <        COLOR   rcol,                   /* input/output color */
806 >        SCOLOR  rcol,                   /* input/output color */
807          RAY     *r,
808 <        double  wt,
808 >        double  wt,                     /* negative for back side */
809          FVECT   uv[2],                  /* returned (optional) */
810          float   ra[2],                  /* returned (optional) */
811          float   pg[2],                  /* returned (optional) */
# Line 712 | Line 833 | doambient(                             /* compute ambient component */
833                  return(0);
834  
835          if ((ra == NULL) & (pg == NULL) & (dg == NULL) ||
836 <                        (hp->sampOK < 0) | (hp->ns < 6)) {
836 >                        (hp->sampOK < 0) | (hp->ns < MINADIV)) {
837                  free(hp);               /* Hessian not requested/possible */
838                  return(-1);             /* value-only return value */
839          }
840 <        if ((d = bright(rcol)) > FTINY) {       /* normalize Y values */
841 <                d = 0.99*(hp->ns*hp->ns)/d;
840 >        if ((d = scolor_mean(rcol)) > FTINY) {
841 >                d = 0.99*(hp->ns*hp->ns)/d;     /* normalize avg. values */
842                  K = 0.01;
843          } else {                        /* or fall back on geometric Hessian */
844                  K = 1.0;
# Line 725 | Line 846 | doambient(                             /* compute ambient component */
846                  dg = NULL;
847                  crlp = NULL;
848          }
849 <        ap = hp->sa;                    /* relative Y channel from here on... */
849 >        ap = hp->sa;                    /* single channel from here on... */
850          for (i = hp->ns*hp->ns; i--; ap++)
851 <                colval(ap->v,CIEY) = bright(ap->v)*d + K;
851 >                ap->v[0] = scolor_mean(ap->v)*d + K;
852  
853          if (uv == NULL)                 /* make sure we have axis pointers */
854                  uv = my_uv;
# Line 751 | Line 872 | doambient(                             /* compute ambient component */
872                          if (ra[1] < minarad)
873                                  ra[1] = minarad;
874                  }
875 <                ra[0] *= d = 1.0/sqrt(wt);
875 >                ra[0] *= d = 1.0/sqrt(fabs(wt));
876                  if ((ra[1] *= d) > 2.0*ra[0])
877                          ra[1] = 2.0*ra[0];
878                  if (ra[1] > maxarad) {
# Line 760 | Line 881 | doambient(                             /* compute ambient component */
881                                  ra[0] = maxarad;
882                  }
883                                          /* flag encroached directions */
884 <                if (crlp != NULL)
884 >                if (crlp != NULL)       /* XXX doesn't update with changes to ambacc */
885                          *crlp = ambcorral(hp, uv, ra[0]*ambacc, ra[1]*ambacc);
886                  if (pg != NULL) {       /* cap gradient if necessary */
887                          d = pg[0]*pg[0]*ra[0]*ra[0] + pg[1]*pg[1]*ra[1]*ra[1];
# Line 774 | Line 895 | doambient(                             /* compute ambient component */
895          free(hp);                       /* clean up and return */
896          return(1);
897   }
777
778
779 #else /* ! NEWAMB */
780
781
782 void
783 inithemi(                       /* initialize sampling hemisphere */
784        AMBHEMI  *hp,
785        COLOR ac,
786        RAY  *r,
787        double  wt
788 )
789 {
790        double  d;
791        int  i;
792                                        /* set number of divisions */
793        if (ambacc <= FTINY &&
794                        wt > (d = 0.8*intens(ac)*r->rweight/(ambdiv*minweight)))
795                wt = d;                 /* avoid ray termination */
796        hp->nt = sqrt(ambdiv * wt / PI) + 0.5;
797        i = ambacc > FTINY ? 3 : 1;     /* minimum number of samples */
798        if (hp->nt < i)
799                hp->nt = i;
800        hp->np = PI * hp->nt + 0.5;
801                                        /* set number of super-samples */
802        hp->ns = ambssamp * wt + 0.5;
803                                        /* assign coefficient */
804        copycolor(hp->acoef, ac);
805        d = 1.0/(hp->nt*hp->np);
806        scalecolor(hp->acoef, d);
807                                        /* make axes */
808        VCOPY(hp->uz, r->ron);
809        hp->uy[0] = hp->uy[1] = hp->uy[2] = 0.0;
810        for (i = 0; i < 3; i++)
811                if (hp->uz[i] < 0.6 && hp->uz[i] > -0.6)
812                        break;
813        if (i >= 3)
814                error(CONSISTENCY, "bad ray direction in inithemi");
815        hp->uy[i] = 1.0;
816        fcross(hp->ux, hp->uy, hp->uz);
817        normalize(hp->ux);
818        fcross(hp->uy, hp->uz, hp->ux);
819 }
820
821
822 int
823 divsample(                              /* sample a division */
824        AMBSAMP  *dp,
825        AMBHEMI  *h,
826        RAY  *r
827 )
828 {
829        RAY  ar;
830        int  hlist[3];
831        double  spt[2];
832        double  xd, yd, zd;
833        double  b2;
834        double  phi;
835        int  i;
836                                        /* ambient coefficient for weight */
837        if (ambacc > FTINY)
838                setcolor(ar.rcoef, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
839        else
840                copycolor(ar.rcoef, h->acoef);
841        if (rayorigin(&ar, AMBIENT, r, ar.rcoef) < 0)
842                return(-1);
843        if (ambacc > FTINY) {
844                multcolor(ar.rcoef, h->acoef);
845                scalecolor(ar.rcoef, 1./AVGREFL);
846        }
847        hlist[0] = r->rno;
848        hlist[1] = dp->t;
849        hlist[2] = dp->p;
850        multisamp(spt, 2, urand(ilhash(hlist,3)+dp->n));
851        zd = sqrt((dp->t + spt[0])/h->nt);
852        phi = 2.0*PI * (dp->p + spt[1])/h->np;
853        xd = tcos(phi) * zd;
854        yd = tsin(phi) * zd;
855        zd = sqrt(1.0 - zd*zd);
856        for (i = 0; i < 3; i++)
857                ar.rdir[i] =    xd*h->ux[i] +
858                                yd*h->uy[i] +
859                                zd*h->uz[i];
860        checknorm(ar.rdir);
861        dimlist[ndims++] = dp->t*h->np + dp->p + 90171;
862        rayvalue(&ar);
863        ndims--;
864        multcolor(ar.rcol, ar.rcoef);   /* apply coefficient */
865        addcolor(dp->v, ar.rcol);
866                                        /* use rt to improve gradient calc */
867        if (ar.rt > FTINY && ar.rt < FHUGE)
868                dp->r += 1.0/ar.rt;
869                                        /* (re)initialize error */
870        if (dp->n++) {
871                b2 = bright(dp->v)/dp->n - bright(ar.rcol);
872                b2 = b2*b2 + dp->k*((dp->n-1)*(dp->n-1));
873                dp->k = b2/(dp->n*dp->n);
874        } else
875                dp->k = 0.0;
876        return(0);
877 }
878
879
880 static int
881 ambcmp(                                 /* decreasing order */
882        const void *p1,
883        const void *p2
884 )
885 {
886        const AMBSAMP   *d1 = (const AMBSAMP *)p1;
887        const AMBSAMP   *d2 = (const AMBSAMP *)p2;
888
889        if (d1->k < d2->k)
890                return(1);
891        if (d1->k > d2->k)
892                return(-1);
893        return(0);
894 }
895
896
897 static int
898 ambnorm(                                /* standard order */
899        const void *p1,
900        const void *p2
901 )
902 {
903        const AMBSAMP   *d1 = (const AMBSAMP *)p1;
904        const AMBSAMP   *d2 = (const AMBSAMP *)p2;
905        int     c;
906
907        if ( (c = d1->t - d2->t) )
908                return(c);
909        return(d1->p - d2->p);
910 }
911
912
913 double
914 doambient(                              /* compute ambient component */
915        COLOR  rcol,
916        RAY  *r,
917        double  wt,
918        FVECT  pg,
919        FVECT  dg
920 )
921 {
922        double  b, d=0;
923        AMBHEMI  hemi;
924        AMBSAMP  *div;
925        AMBSAMP  dnew;
926        double  acol[3];
927        AMBSAMP  *dp;
928        double  arad;
929        int  divcnt;
930        int  i, j;
931                                        /* initialize hemisphere */
932        inithemi(&hemi, rcol, r, wt);
933        divcnt = hemi.nt * hemi.np;
934                                        /* initialize */
935        if (pg != NULL)
936                pg[0] = pg[1] = pg[2] = 0.0;
937        if (dg != NULL)
938                dg[0] = dg[1] = dg[2] = 0.0;
939        setcolor(rcol, 0.0, 0.0, 0.0);
940        if (divcnt == 0)
941                return(0.0);
942                                        /* allocate super-samples */
943        if (hemi.ns > 0 || pg != NULL || dg != NULL) {
944                div = (AMBSAMP *)malloc(divcnt*sizeof(AMBSAMP));
945                if (div == NULL)
946                        error(SYSTEM, "out of memory in doambient");
947        } else
948                div = NULL;
949                                        /* sample the divisions */
950        arad = 0.0;
951        acol[0] = acol[1] = acol[2] = 0.0;
952        if ((dp = div) == NULL)
953                dp = &dnew;
954        divcnt = 0;
955        for (i = 0; i < hemi.nt; i++)
956                for (j = 0; j < hemi.np; j++) {
957                        dp->t = i; dp->p = j;
958                        setcolor(dp->v, 0.0, 0.0, 0.0);
959                        dp->r = 0.0;
960                        dp->n = 0;
961                        if (divsample(dp, &hemi, r) < 0) {
962                                if (div != NULL)
963                                        dp++;
964                                continue;
965                        }
966                        arad += dp->r;
967                        divcnt++;
968                        if (div != NULL)
969                                dp++;
970                        else
971                                addcolor(acol, dp->v);
972                }
973        if (!divcnt) {
974                if (div != NULL)
975                        free((void *)div);
976                return(0.0);            /* no samples taken */
977        }
978        if (divcnt < hemi.nt*hemi.np) {
979                pg = dg = NULL;         /* incomplete sampling */
980                hemi.ns = 0;
981        } else if (arad > FTINY && divcnt/arad < minarad) {
982                hemi.ns = 0;            /* close enough */
983        } else if (hemi.ns > 0) {       /* else perform super-sampling? */
984                comperrs(div, &hemi);                   /* compute errors */
985                qsort(div, divcnt, sizeof(AMBSAMP), ambcmp);    /* sort divs */
986                                                /* super-sample */
987                for (i = hemi.ns; i > 0; i--) {
988                        dnew = *div;
989                        if (divsample(&dnew, &hemi, r) < 0) {
990                                dp++;
991                                continue;
992                        }
993                        dp = div;               /* reinsert */
994                        j = divcnt < i ? divcnt : i;
995                        while (--j > 0 && dnew.k < dp[1].k) {
996                                *dp = *(dp+1);
997                                dp++;
998                        }
999                        *dp = dnew;
1000                }
1001                if (pg != NULL || dg != NULL)   /* restore order */
1002                        qsort(div, divcnt, sizeof(AMBSAMP), ambnorm);
1003        }
1004                                        /* compute returned values */
1005        if (div != NULL) {
1006                arad = 0.0;             /* note: divcnt may be < nt*np */
1007                for (i = hemi.nt*hemi.np, dp = div; i-- > 0; dp++) {
1008                        arad += dp->r;
1009                        if (dp->n > 1) {
1010                                b = 1.0/dp->n;
1011                                scalecolor(dp->v, b);
1012                                dp->r *= b;
1013                                dp->n = 1;
1014                        }
1015                        addcolor(acol, dp->v);
1016                }
1017                b = bright(acol);
1018                if (b > FTINY) {
1019                        b = 1.0/b;      /* compute & normalize gradient(s) */
1020                        if (pg != NULL) {
1021                                posgradient(pg, div, &hemi);
1022                                for (i = 0; i < 3; i++)
1023                                        pg[i] *= b;
1024                        }
1025                        if (dg != NULL) {
1026                                dirgradient(dg, div, &hemi);
1027                                for (i = 0; i < 3; i++)
1028                                        dg[i] *= b;
1029                        }
1030                }
1031                free((void *)div);
1032        }
1033        copycolor(rcol, acol);
1034        if (arad <= FTINY)
1035                arad = maxarad;
1036        else
1037                arad = (divcnt+hemi.ns)/arad;
1038        if (pg != NULL) {               /* reduce radius if gradient large */
1039                d = DOT(pg,pg);
1040                if (d*arad*arad > 1.0)
1041                        arad = 1.0/sqrt(d);
1042        }
1043        if (arad < minarad) {
1044                arad = minarad;
1045                if (pg != NULL && d*arad*arad > 1.0) {  /* cap gradient */
1046                        d = 1.0/arad/sqrt(d);
1047                        for (i = 0; i < 3; i++)
1048                                pg[i] *= d;
1049                }
1050        }
1051        if ((arad /= sqrt(wt)) > maxarad)
1052                arad = maxarad;
1053        return(arad);
1054 }
1055
1056
1057 void
1058 comperrs(                       /* compute initial error estimates */
1059        AMBSAMP  *da,   /* assumes standard ordering */
1060        AMBHEMI  *hp
1061 )
1062 {
1063        double  b, b2;
1064        int  i, j;
1065        AMBSAMP  *dp;
1066                                /* sum differences from neighbors */
1067        dp = da;
1068        for (i = 0; i < hp->nt; i++)
1069                for (j = 0; j < hp->np; j++) {
1070 #ifdef  DEBUG
1071                        if (dp->t != i || dp->p != j)
1072                                error(CONSISTENCY,
1073                                        "division order in comperrs");
1074 #endif
1075                        b = bright(dp[0].v);
1076                        if (i > 0) {            /* from above */
1077                                b2 = bright(dp[-hp->np].v) - b;
1078                                b2 *= b2 * 0.25;
1079                                dp[0].k += b2;
1080                                dp[-hp->np].k += b2;
1081                        }
1082                        if (j > 0) {            /* from behind */
1083                                b2 = bright(dp[-1].v) - b;
1084                                b2 *= b2 * 0.25;
1085                                dp[0].k += b2;
1086                                dp[-1].k += b2;
1087                        } else {                /* around */
1088                                b2 = bright(dp[hp->np-1].v) - b;
1089                                b2 *= b2 * 0.25;
1090                                dp[0].k += b2;
1091                                dp[hp->np-1].k += b2;
1092                        }
1093                        dp++;
1094                }
1095                                /* divide by number of neighbors */
1096        dp = da;
1097        for (j = 0; j < hp->np; j++)            /* top row */
1098                (dp++)->k *= 1.0/3.0;
1099        if (hp->nt < 2)
1100                return;
1101        for (i = 1; i < hp->nt-1; i++)          /* central region */
1102                for (j = 0; j < hp->np; j++)
1103                        (dp++)->k *= 0.25;
1104        for (j = 0; j < hp->np; j++)            /* bottom row */
1105                (dp++)->k *= 1.0/3.0;
1106 }
1107
1108
1109 void
1110 posgradient(                                    /* compute position gradient */
1111        FVECT  gv,
1112        AMBSAMP  *da,                   /* assumes standard ordering */
1113        AMBHEMI  *hp
1114 )
1115 {
1116        int  i, j;
1117        double  nextsine, lastsine, b, d;
1118        double  mag0, mag1;
1119        double  phi, cosp, sinp, xd, yd;
1120        AMBSAMP  *dp;
1121
1122        xd = yd = 0.0;
1123        for (j = 0; j < hp->np; j++) {
1124                dp = da + j;
1125                mag0 = mag1 = 0.0;
1126                lastsine = 0.0;
1127                for (i = 0; i < hp->nt; i++) {
1128 #ifdef  DEBUG
1129                        if (dp->t != i || dp->p != j)
1130                                error(CONSISTENCY,
1131                                        "division order in posgradient");
1132 #endif
1133                        b = bright(dp->v);
1134                        if (i > 0) {
1135                                d = dp[-hp->np].r;
1136                                if (dp[0].r > d) d = dp[0].r;
1137                                                        /* sin(t)*cos(t)^2 */
1138                                d *= lastsine * (1.0 - (double)i/hp->nt);
1139                                mag0 += d*(b - bright(dp[-hp->np].v));
1140                        }
1141                        nextsine = sqrt((double)(i+1)/hp->nt);
1142                        if (j > 0) {
1143                                d = dp[-1].r;
1144                                if (dp[0].r > d) d = dp[0].r;
1145                                mag1 += d * (nextsine - lastsine) *
1146                                                (b - bright(dp[-1].v));
1147                        } else {
1148                                d = dp[hp->np-1].r;
1149                                if (dp[0].r > d) d = dp[0].r;
1150                                mag1 += d * (nextsine - lastsine) *
1151                                                (b - bright(dp[hp->np-1].v));
1152                        }
1153                        dp += hp->np;
1154                        lastsine = nextsine;
1155                }
1156                mag0 *= 2.0*PI / hp->np;
1157                phi = 2.0*PI * (double)j/hp->np;
1158                cosp = tcos(phi); sinp = tsin(phi);
1159                xd += mag0*cosp - mag1*sinp;
1160                yd += mag0*sinp + mag1*cosp;
1161        }
1162        for (i = 0; i < 3; i++)
1163                gv[i] = (xd*hp->ux[i] + yd*hp->uy[i])*(hp->nt*hp->np)/PI;
1164 }
1165
1166
1167 void
1168 dirgradient(                                    /* compute direction gradient */
1169        FVECT  gv,
1170        AMBSAMP  *da,                   /* assumes standard ordering */
1171        AMBHEMI  *hp
1172 )
1173 {
1174        int  i, j;
1175        double  mag;
1176        double  phi, xd, yd;
1177        AMBSAMP  *dp;
1178
1179        xd = yd = 0.0;
1180        for (j = 0; j < hp->np; j++) {
1181                dp = da + j;
1182                mag = 0.0;
1183                for (i = 0; i < hp->nt; i++) {
1184 #ifdef  DEBUG
1185                        if (dp->t != i || dp->p != j)
1186                                error(CONSISTENCY,
1187                                        "division order in dirgradient");
1188 #endif
1189                                                        /* tan(t) */
1190                        mag += bright(dp->v)/sqrt(hp->nt/(i+.5) - 1.0);
1191                        dp += hp->np;
1192                }
1193                phi = 2.0*PI * (j+.5)/hp->np + PI/2.0;
1194                xd += mag * tcos(phi);
1195                yd += mag * tsin(phi);
1196        }
1197        for (i = 0; i < 3; i++)
1198                gv[i] = xd*hp->ux[i] + yd*hp->uy[i];
1199 }
1200
1201 #endif  /* ! NEWAMB */

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