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

Comparing ray/src/rt/ambcomp.c (file contents):
Revision 2.90 by greg, Wed Nov 15 18:02:52 2023 UTC vs.
Revision 2.99 by greg, Sun Apr 27 20:20:01 2025 UTC

# Line 24 | Line 24 | static const char      RCSid[] = "$Id$";
24   #ifndef MINADIV
25   #define MINADIV         7       /* minimum # divisions in each dimension */
26   #endif
27 + #ifndef MINSDIST
28 + #define MINSDIST        0.25    /* def. min. spacing = 1/4th division */
29 + #endif
30  
31   typedef struct {
32          FVECT   p;              /* intersection point */
# Line 35 | Line 38 | typedef struct {
38          RAY     *rp;            /* originating ray sample */
39          int     ns;             /* number of samples per axis */
40          int     sampOK;         /* acquired full sample set? */
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 60 | Line 65 | ambcollision(                          /* proposed direciton collides? */
65   {
66          double  cos_thresh;
67          int     ii, jj;
68 <                                        /* min. spacing = 1/4th division */
69 <        cos_thresh = (PI/4.)/(double)hp->ns;
68 >
69 >        cos_thresh = (PI*MINSDIST)/(double)hp->ns;
70          cos_thresh = 1. - .5*cos_thresh*cos_thresh;
71                                          /* check existing neighbors */
72          for (ii = i-1; ii <= i+1; ii++) {
# Line 87 | Line 92 | ambcollision(                          /* proposed direciton collides? */
92   }
93  
94  
95 + #define XLOTSIZ         251             /* size of used car lot */
96 + #define CFIRST          0               /* first corner */
97 + #define COTHER          (CFIRST+4)      /* non-corner sample */
98 + #define CMAXTARGET      (int)(XLOTSIZ*MINSDIST/(1-MINSDIST))
99 + #define CXCOPY(d,s)     (excharr[d][0]=excharr[s][0], excharr[d][1]=excharr[s][1])
100 +
101   static int
102 + psample_class(double ss[2])             /* classify patch sample */
103 + {
104 +        if (ss[0] < MINSDIST) {
105 +                if (ss[1] < MINSDIST)
106 +                        return(CFIRST);
107 +                if (ss[1] > 1.-MINSDIST)
108 +                        return(CFIRST+2);
109 +        } else if (ss[0] > 1.-MINSDIST) {
110 +                if (ss[1] < MINSDIST)
111 +                        return(CFIRST+1);
112 +                if (ss[1] > 1.-MINSDIST)
113 +                        return(CFIRST+3);
114 +        }
115 +        return(COTHER);                 /* not in a corner */
116 + }
117 +
118 + static void
119 + trade_patchsamp(double ss[2])           /* trade in problem patch position */
120 + {
121 +        static float    excharr[XLOTSIZ][2];
122 +        static short    gterm[COTHER+1];
123 +        double          srep[2];
124 +        int             sclass, rclass;
125 +        int             x;
126 +                                        /* reset on corner overload */
127 +        if (gterm[COTHER-1] >= (CMAXTARGET+XLOTSIZ)/2)
128 +                memset(gterm, 0, sizeof(gterm));
129 +                                        /* (re-)initialize? */
130 +        while (gterm[COTHER] < XLOTSIZ) {
131 +                excharr[gterm[COTHER]][0] = frandom();
132 +                excharr[gterm[COTHER]][1] = frandom();
133 +                ++gterm[COTHER];
134 +        }                               /* get trade-in candidate... */
135 +        sclass = psample_class(ss);     /* submitted corner or not? */
136 +        switch (sclass) {
137 +        case COTHER:                    /* trade mid-edge with corner/any */
138 +                x = irandom( gterm[COTHER-1] > CMAXTARGET
139 +                                ? gterm[COTHER-1] : XLOTSIZ );
140 +                break;
141 +        case CFIRST:                    /* kick out of first corner */
142 +                x = gterm[CFIRST] + irandom(XLOTSIZ - gterm[CFIRST]);
143 +                break;
144 +        default:                        /* kick out of 2nd-4th corner */
145 +                x = irandom(XLOTSIZ - (gterm[sclass] - gterm[sclass-1]));
146 +                x += (x >= gterm[sclass-1])*(gterm[sclass] - gterm[sclass-1]);
147 +                break;
148 +        }
149 +        srep[0] = excharr[x][0];        /* save selected trade output */
150 +        srep[1] = excharr[x][1];
151 +                                        /* adjust our lot groups */
152 +        for (rclass = CFIRST; rclass < COTHER; rclass++)
153 +                if (x < gterm[rclass])
154 +                        break;
155 +        if (sclass < rclass) {          /* submitted group before replacement? */
156 +                CXCOPY(x, gterm[rclass-1]);
157 +                while (--rclass > sclass) {
158 +                        CXCOPY(gterm[rclass], gterm[rclass-1]);
159 +                        ++gterm[rclass];
160 +                }
161 +                x = gterm[sclass]++;
162 +        } else if (sclass > rclass) {   /* submitted group after replacement? */
163 +                --gterm[rclass];
164 +                CXCOPY(x, gterm[rclass]);
165 +                while (++rclass < sclass) {
166 +                        --gterm[rclass];
167 +                        CXCOPY(gterm[rclass-1], gterm[rclass]);
168 +                }
169 +                x = gterm[sclass-1];
170 +        }
171 +        excharr[x][0] = ss[0];          /* complete the transaction */
172 +        excharr[x][1] = ss[1];
173 +        ss[0] = srep[0];
174 +        ss[1] = srep[1];
175 + }
176 +
177 + #undef CXCOPY
178 + #undef XLOTSIZ
179 + #undef COTHER
180 + #undef CFIRST
181 +
182 +
183 + static int
184   ambsample(                              /* initial ambient division sample */
185          AMBHEMI *hp,
186          int     i,
# Line 98 | Line 191 | ambsample(                             /* initial ambient division sample */
191          AMBSAMP *ap = &ambsam(hp,i,j);
192          RAY     ar;
193          int     hlist[3], ii;
194 +        double  ss[2];
195          RREAL   spt[2];
196          double  zd;
197                                          /* generate hemispherical sample */
# Line 106 | Line 200 | ambsample(                             /* initial ambient division sample */
200                  setscolor(ar.rcoef, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
201          else
202                  copyscolor(ar.rcoef, hp->acoef);
203 <        if (rayorigin(&ar, AMBIENT, hp->rp, ar.rcoef) < 0)
203 >        if (rayorigin(&ar, hp->atyp, hp->rp, ar.rcoef) < 0)
204                  return(0);
205          if (ambacc > FTINY) {
206                  smultscolor(ar.rcoef, hp->acoef);
207                  scalescolor(ar.rcoef, 1./AVGREFL);
208          }
209          hlist[0] = hp->rp->rno;
210 <        hlist[1] = j;
211 <        hlist[2] = i;
212 <        multisamp(spt, 2, urand(ilhash(hlist,3)+n));
213 < resample:
214 <        square2disk(spt, (j+spt[1])/hp->ns, (i+spt[0])/hp->ns);
210 >        hlist[1] = AI(hp,i,j);
211 >        hlist[2] = samplendx;
212 >        multisamp(ss, 2, urand(ilhash(hlist,3)+n));
213 > patch_redo:
214 >        square2disk(spt, (j+ss[1])/hp->ns, (i+ss[0])/hp->ns);
215          zd = sqrt(1. - spt[0]*spt[0] - spt[1]*spt[1]);
216          for (ii = 3; ii--; )
217                  ar.rdir[ii] =   spt[0]*hp->ux[ii] +
218                                  spt[1]*hp->uy[ii] +
219 <                                zd*hp->rp->ron[ii];
219 >                                zd*hp->onrm[ii];
220          checknorm(ar.rdir);
221                                          /* avoid coincident samples */
222 <        if (!n && ambcollision(hp, i, j, ar.rdir)) {
223 <                spt[0] = frandom(); spt[1] = frandom();
224 <                goto resample;          /* reject this sample */
222 >        if (!n & (hp->ns >= 4) && ambcollision(hp, i, j, ar.rdir)) {
223 >                trade_patchsamp(ss);
224 >                goto patch_redo;
225          }
226          dimlist[ndims++] = AI(hp,i,j) + 90171;
227          rayvalue(&ar);                  /* evaluate ray */
# Line 160 | Line 254 | resample:
254   static float *
255   getambdiffs(AMBHEMI *hp)
256   {
257 <        const double    normf = 1./bright(hp->acoef);
258 <        float   *earr = (float *)calloc(hp->ns*hp->ns, sizeof(float));
257 >        const double    normf = 1./(pbright(hp->acoef) + FTINY);
258 >        float   *earr = (float *)calloc(2*hp->ns*hp->ns, sizeof(float));
259          float   *ep;
260          AMBSAMP *ap;
261          double  b, b1, d2;
# Line 170 | Line 264 | getambdiffs(AMBHEMI *hp)
264          if (earr == NULL)               /* out of memory? */
265                  return(NULL);
266                                          /* sum squared neighbor diffs */
267 <        for (ap = hp->sa, ep = earr, i = 0; i < hp->ns; i++)
267 >        ap = hp->sa;
268 >        ep = earr + hp->ns*hp->ns;      /* original estimates to scratch */
269 >        for (i = 0; i < hp->ns; i++)
270              for (j = 0; j < hp->ns; j++, ap++, ep++) {
271                  b = pbright(ap[0].v);
272                  if (i) {                /* from above */
# Line 196 | Line 292 | getambdiffs(AMBHEMI *hp)
292                  ep[-hp->ns-1] += d2;
293              }
294                                          /* correct for number of neighbors */
295 <        earr[0] *= 8./3.;
296 <        earr[hp->ns-1] *= 8./3.;
297 <        earr[(hp->ns-1)*hp->ns] *= 8./3.;
298 <        earr[(hp->ns-1)*hp->ns + hp->ns-1] *= 8./3.;
295 >        ep = earr + hp->ns*hp->ns;
296 >        ep[0] *= 6./3.;
297 >        ep[hp->ns-1] *= 6./3.;
298 >        ep[(hp->ns-1)*hp->ns] *= 6./3.;
299 >        ep[(hp->ns-1)*hp->ns + hp->ns-1] *= 6./3.;
300          for (i = 1; i < hp->ns-1; i++) {
301 <                earr[i*hp->ns] *= 8./5.;
302 <                earr[i*hp->ns + hp->ns-1] *= 8./5.;
301 >                ep[i*hp->ns] *= 6./5.;
302 >                ep[i*hp->ns + hp->ns-1] *= 6./5.;
303          }
304          for (j = 1; j < hp->ns-1; j++) {
305 <                earr[j] *= 8./5.;
306 <                earr[(hp->ns-1)*hp->ns + j] *= 8./5.;
305 >                ep[j] *= 6./5.;
306 >                ep[(hp->ns-1)*hp->ns + j] *= 6./5.;
307          }
308 +                                        /* blur final map to reduce bias */
309 +        for (i = 0; i < hp->ns-1; i++) {
310 +            float  *ep2;
311 +            ep = earr + i*hp->ns;
312 +            ep2 = ep + hp->ns*hp->ns;
313 +            for (j = 0; j < hp->ns-1; j++, ep++, ep2++) {
314 +                ep[0] += .5*ep2[0] + .125*(ep2[1] + ep2[hp->ns]);
315 +                ep[1] += .125*ep2[0];
316 +                ep[hp->ns] += .125*ep2[0];
317 +            }
318 +        }
319          return(earr);
320   }
321  
# Line 248 | Line 356 | samp_hemi(                             /* sample indirect hemisphere */
356          double  wt
357   )
358   {
359 +        int     backside = (wt < 0);
360          AMBHEMI *hp;
361          double  d;
362          int     n, i, j;
# Line 256 | Line 365 | samp_hemi(                             /* sample indirect hemisphere */
365          if (d <= FTINY)
366                  return(NULL);
367                                          /* set number of divisions */
368 +        if (backside) wt = -wt;
369          if (ambacc <= FTINY &&
370 <                        wt > (d *= 0.8*r->rweight/(ambdiv*minweight)))
370 >                        wt > (d *= 0.8*r->rweight/(ambdiv*minweight + 1e-20)))
371                  wt = d;                 /* avoid ray termination */
372          n = sqrt(ambdiv * wt) + 0.5;
373          i = 1 + (MINADIV-1)*(ambacc > FTINY);
# Line 267 | Line 377 | samp_hemi(                             /* sample indirect hemisphere */
377          hp = (AMBHEMI *)malloc(sizeof(AMBHEMI) + sizeof(AMBSAMP)*(n*n - 1));
378          if (hp == NULL)
379                  error(SYSTEM, "out of memory in samp_hemi");
380 +
381 +        if (backside) {
382 +                hp->atyp = TAMBIENT;
383 +                hp->onrm[0] = -r->ron[0];
384 +                hp->onrm[1] = -r->ron[1];
385 +                hp->onrm[2] = -r->ron[2];
386 +        } else {
387 +                hp->atyp = RAMBIENT;
388 +                VCOPY(hp->onrm, r->ron);
389 +        }
390          hp->rp = r;
391          hp->ns = n;
392          scolorblack(hp->acol);
# Line 277 | Line 397 | samp_hemi(                             /* sample indirect hemisphere */
397          d = 1.0/(n*n);
398          scalescolor(hp->acoef, d);
399                                          /* make tangent plane axes */
400 <        if (!getperpendicular(hp->ux, r->ron, 1))
400 >        if (!getperpendicular(hp->ux, hp->onrm, 1))
401                  error(CONSISTENCY, "bad ray direction in samp_hemi");
402 <        VCROSS(hp->uy, r->ron, hp->ux);
402 >        VCROSS(hp->uy, hp->onrm, hp->ux);
403                                          /* sample divisions */
404          for (i = hp->ns; i--; )
405              for (j = hp->ns; j--; )
# Line 296 | Line 416 | samp_hemi(                             /* sample indirect hemisphere */
416          if (hp->sampOK <= MINADIV*MINADIV)
417                  return(hp);             /* don't bother super-sampling */
418          n = ambssamp*wt + 0.5;
419 <        if (n > 8) {                    /* perform super-sampling? */
419 >        if (n >= 4*hp->ns) {            /* perform super-sampling? */
420                  ambsupersamp(hp, n);
421                  copyscolor(rcol, hp->acol);
422          }
# Line 544 | Line 664 | ambHessian(                            /* anisotropic radii & pos. gradient */
664          for (j = 0; j < hp->ns-1; j++) {
665                  comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,0,j), AI(hp,0,j+1));
666                  if (hessrow != NULL)
667 <                        comp_hessian(hessrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
667 >                        comp_hessian(hessrow[j], &fftr, hp->onrm);
668                  if (gradrow != NULL)
669 <                        comp_gradient(gradrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
669 >                        comp_gradient(gradrow[j], &fftr, hp->onrm);
670          }
671                                          /* sum each row of triangles */
672          for (i = 0; i < hp->ns-1; i++) {
# Line 554 | Line 674 | ambHessian(                            /* anisotropic radii & pos. gradient */
674              FVECT       gradcol;
675              comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,i,0), AI(hp,i+1,0));
676              if (hessrow != NULL)
677 <                comp_hessian(hesscol, &fftr, hp->rp->ron);
677 >                comp_hessian(hesscol, &fftr, hp->onrm);
678              if (gradrow != NULL)
679 <                comp_gradient(gradcol, &fftr, hp->rp->ron);
679 >                comp_gradient(gradcol, &fftr, hp->onrm);
680              for (j = 0; j < hp->ns-1; j++) {
681                  FVECT   hessdia[3];     /* compute triangle contributions */
682                  FVECT   graddia;
# Line 566 | Line 686 | ambHessian(                            /* anisotropic radii & pos. gradient */
686                                          /* diagonal (inner) edge */
687                  comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,i,j+1), AI(hp,i+1,j));
688                  if (hessrow != NULL) {
689 <                    comp_hessian(hessdia, &fftr, hp->rp->ron);
689 >                    comp_hessian(hessdia, &fftr, hp->onrm);
690                      rev_hessian(hesscol);
691                      add2hessian(hessian, hessrow[j], hessdia, hesscol, backg);
692                  }
693                  if (gradrow != NULL) {
694 <                    comp_gradient(graddia, &fftr, hp->rp->ron);
694 >                    comp_gradient(graddia, &fftr, hp->onrm);
695                      rev_gradient(gradcol);
696                      add2gradient(gradient, gradrow[j], graddia, gradcol, backg);
697                  }
698                                          /* initialize edge in next row */
699                  comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,i+1,j+1), AI(hp,i+1,j));
700                  if (hessrow != NULL)
701 <                    comp_hessian(hessrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
701 >                    comp_hessian(hessrow[j], &fftr, hp->onrm);
702                  if (gradrow != NULL)
703 <                    comp_gradient(gradrow[j], &fftr, hp->rp->ron);
703 >                    comp_gradient(gradrow[j], &fftr, hp->onrm);
704                                          /* new column edge & paired triangle */
705                  backg = back_ambval(hp, AI(hp,i+1,j+1),
706                                          AI(hp,i+1,j), AI(hp,i,j+1));
707                  comp_fftri(&fftr, hp, AI(hp,i,j+1), AI(hp,i+1,j+1));
708                  if (hessrow != NULL) {
709 <                    comp_hessian(hesscol, &fftr, hp->rp->ron);
709 >                    comp_hessian(hesscol, &fftr, hp->onrm);
710                      rev_hessian(hessdia);
711                      add2hessian(hessian, hessrow[j], hessdia, hesscol, backg);
712                      if (i < hp->ns-2)
713                          rev_hessian(hessrow[j]);
714                  }
715                  if (gradrow != NULL) {
716 <                    comp_gradient(gradcol, &fftr, hp->rp->ron);
716 >                    comp_gradient(gradcol, &fftr, hp->onrm);
717                      rev_gradient(graddia);
718                      add2gradient(gradient, gradrow[j], graddia, gradcol, backg);
719                      if (i < hp->ns-2)
# Line 629 | Line 749 | ambdirgrad(AMBHEMI *hp, FVECT uv[2], float dg[2])
749                                          /* use vector for azimuth + 90deg */
750                  VSUB(vd, ap->p, hp->rp->rop);
751                                          /* brightness over cosine factor */
752 <                gfact = ap->v[0] / DOT(hp->rp->ron, vd);
752 >                gfact = ap->v[0] / DOT(hp->onrm, vd);
753                                          /* sine = proj_radius/vd_length */
754                  dgsum[0] -= DOT(uv[1], vd) * gfact;
755                  dgsum[1] += DOT(uv[0], vd) * gfact;
# Line 687 | Line 807 | int
807   doambient(                              /* compute ambient component */
808          SCOLOR  rcol,                   /* input/output color */
809          RAY     *r,
810 <        double  wt,
810 >        double  wt,                     /* negative for back side */
811          FVECT   uv[2],                  /* returned (optional) */
812          float   ra[2],                  /* returned (optional) */
813          float   pg[2],                  /* returned (optional) */
# Line 719 | Line 839 | doambient(                             /* compute ambient component */
839                  free(hp);               /* Hessian not requested/possible */
840                  return(-1);             /* value-only return value */
841          }
842 <        if ((d = scolor_photopic(rcol)) > FTINY) {
843 <                d = 0.99*(hp->ns*hp->ns)/d;     /* normalize Y values */
842 >        if ((d = scolor_mean(rcol)) > FTINY) {
843 >                d = 0.99*(hp->ns*hp->ns)/d;     /* normalize avg. values */
844                  K = 0.01;
845          } else {                        /* or fall back on geometric Hessian */
846                  K = 1.0;
# Line 754 | Line 874 | doambient(                             /* compute ambient component */
874                          if (ra[1] < minarad)
875                                  ra[1] = minarad;
876                  }
877 <                ra[0] *= d = 1.0/sqrt(wt);
877 >                ra[0] *= d = 1.0/sqrt(fabs(wt));
878                  if ((ra[1] *= d) > 2.0*ra[0])
879                          ra[1] = 2.0*ra[0];
880                  if (ra[1] > maxarad) {

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