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 1.1 by greg, Fri Jun 7 10:03:52 1991 UTC vs.
Revision 2.11 by schorsch, Mon Jul 21 22:30:19 2003 UTC

# Line 1 | Line 1
1 – /* Copyright (c) 1991 Regents of the University of California */
2 –
1   #ifndef lint
2 < static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
2 > static const char       RCSid[] = "$Id$";
3   #endif
6 –
4   /*
5   * Routines to compute "ambient" values using Monte Carlo
6 + *
7 + *  Declarations of external symbols in ambient.h
8   */
9  
10 + #include "copyright.h"
11 +
12   #include  "ray.h"
13  
14   #include  "ambient.h"
15  
16   #include  "random.h"
17  
17 – typedef struct {
18 –        short  t, p;            /* theta, phi indices */
19 –        COLOR  v;               /* value sum */
20 –        float  k;               /* error contribution for this division */
21 –        int  n;                 /* number of subsamples */
22 – }  AMBSAMP;             /* ambient division sample */
18  
24 – typedef struct {
25 –        FVECT  ux, uy, uz;      /* x, y and z axis directions */
26 –        short  nt, np;          /* number of theta and phi directions */
27 – }  AMBHEMI;             /* ambient sample hemisphere */
28 –
29 – extern double  sin(), cos(), sqrt();
30 –
31 –
19   static int
20   ambcmp(d1, d2)                          /* decreasing order */
21   AMBSAMP  *d1, *d2;
# Line 53 | Line 40 | AMBSAMP  *d1, *d2;
40   }
41  
42  
43 < static double
43 > int
44   divsample(dp, h, r)                     /* sample a division */
45   register AMBSAMP  *dp;
46   AMBHEMI  *h;
47   RAY  *r;
48   {
49          RAY  ar;
50 <        int  hlist[4];
50 >        int  hlist[3];
51 >        double  spt[2];
52          double  xd, yd, zd;
53          double  b2;
54          double  phi;
55 <        register int  k;
55 >        register int  i;
56  
57 <        if (rayorigin(&ar, r, AMBIENT, 0.5) < 0)
58 <                return(0.0);
57 >        if (rayorigin(&ar, r, AMBIENT, AVGREFL) < 0)
58 >                return(-1);
59          hlist[0] = r->rno;
60          hlist[1] = dp->t;
61          hlist[2] = dp->p;
62 <        hlist[3] = 0;
63 <        zd = sqrt((dp->t+urand(ilhash(hlist,4)+dp->n))/h->nt);
64 <        hlist[3] = 1;
65 <        phi = 2.0*PI * (dp->p+urand(ilhash(hlist,4)+dp->n))/h->np;
66 <        xd = cos(phi) * zd;
79 <        yd = sin(phi) * zd;
62 >        multisamp(spt, 2, urand(ilhash(hlist,3)+dp->n));
63 >        zd = sqrt((dp->t + spt[0])/h->nt);
64 >        phi = 2.0*PI * (dp->p + spt[1])/h->np;
65 >        xd = tcos(phi) * zd;
66 >        yd = tsin(phi) * zd;
67          zd = sqrt(1.0 - zd*zd);
68 <        for (k = 0; k < 3; k++)
69 <                ar.rdir[k] =    xd*h->ux[k] +
70 <                                yd*h->uy[k] +
71 <                                zd*h->uz[k];
72 <        dimlist[ndims++] = dp->t*h->np + dp->p + 38813;
68 >        for (i = 0; i < 3; i++)
69 >                ar.rdir[i] =    xd*h->ux[i] +
70 >                                yd*h->uy[i] +
71 >                                zd*h->uz[i];
72 >        dimlist[ndims++] = dp->t*h->np + dp->p + 90171;
73          rayvalue(&ar);
74          ndims--;
75          addcolor(dp->v, ar.rcol);
76 +                                        /* use rt to improve gradient calc */
77 +        if (ar.rt > FTINY && ar.rt < FHUGE)
78 +                dp->r += 1.0/ar.rt;
79                                          /* (re)initialize error */
80          if (dp->n++) {
81                  b2 = bright(dp->v)/dp->n - bright(ar.rcol);
# Line 93 | Line 83 | RAY  *r;
83                  dp->k = b2/(dp->n*dp->n);
84          } else
85                  dp->k = 0.0;
86 <        return(ar.rot);
86 >        return(0);
87   }
88  
89  
90   double
91 < doambient(acol, r, pg, dg)              /* compute ambient component */
91 > doambient(acol, r, wt, pg, dg)          /* compute ambient component */
92   COLOR  acol;
93   RAY  *r;
94 + double  wt;
95   FVECT  pg, dg;
96   {
97          double  b, d;
# Line 114 | Line 105 | FVECT  pg, dg;
105                                          /* initialize color */
106          setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
107                                          /* initialize hemisphere */
108 <        inithemi(&hemi, r);
108 >        inithemi(&hemi, r, wt);
109          ndivs = hemi.nt * hemi.np;
110          if (ndivs == 0)
111                  return(0.0);
112                                          /* set number of super-samples */
113 <        ns = ambssamp * r->rweight + 0.5;
113 >        ns = ambssamp * wt + 0.5;
114          if (ns > 0 || pg != NULL || dg != NULL) {
115                  div = (AMBSAMP *)malloc(ndivs*sizeof(AMBSAMP));
116                  if (div == NULL)
# Line 134 | Line 125 | FVECT  pg, dg;
125                  for (j = 0; j < hemi.np; j++) {
126                          dp->t = i; dp->p = j;
127                          setcolor(dp->v, 0.0, 0.0, 0.0);
128 +                        dp->r = 0.0;
129                          dp->n = 0;
130 <                        if ((d = divsample(dp, &hemi, r)) == 0.0)
130 >                        if (divsample(dp, &hemi, r) < 0)
131                                  goto oopsy;
132 <                        if (d < FHUGE)
141 <                                arad += 1.0 / d;
132 >                        arad += dp->r;
133                          if (div != NULL)
134                                  dp++;
135                          else
136                                  addcolor(acol, dp->v);
137                  }
138 <        if (ns > 0) {                   /* perform super-sampling */
139 <                comperrs(div, hemi);                    /* compute errors */
138 >        if (ns > 0 && arad > FTINY && ndivs/arad < minarad)
139 >                ns = 0;                 /* close enough */
140 >        else if (ns > 0) {              /* else perform super-sampling */
141 >                comperrs(div, &hemi);                   /* compute errors */
142                  qsort(div, ndivs, sizeof(AMBSAMP), ambcmp);     /* sort divs */
150 –                dp = div + ndivs;                       /* skim excess */
151 –                for (i = ndivs; i > ns; i--) {
152 –                        dp--;
153 –                        addcolor(acol, dp->v);
154 –                }
143                                                  /* super-sample */
144                  for (i = ns; i > 0; i--) {
145 <                        copystruct(&dnew, div);
146 <                        if ((d = divsample(&dnew, &hemi)) == 0.0)
145 >                        dnew = *div;
146 >                        if (divsample(&dnew, &hemi, r) < 0)
147                                  goto oopsy;
160 –                        if (d < FHUGE)
161 –                                arad += 1.0 / d;
148                                                          /* reinsert */
149                          dp = div;
150                          j = ndivs < i ? ndivs : i;
151                          while (--j > 0 && dnew.k < dp[1].k) {
152 <                                copystruct(dp, dp+1);
152 >                                *dp = *(dp+1);
153                                  dp++;
154                          }
155 <                        copystruct(dp, &dnew);
170 <                                                        /* extract darkest */
171 <                        if (i <= ndivs) {
172 <                                dp = div + i-1;
173 <                                if (dp->n > 1) {
174 <                                        b = 1.0/dp->n;
175 <                                        scalecolor(dp->v, b);
176 <                                        dp->n = 1;
177 <                                }
178 <                                addcolor(acol, dp->v);
179 <                        }
155 >                        *dp = dnew;
156                  }
157 <                if (pg != NULL || dg != NULL)   /* reorder */
157 >                if (pg != NULL || dg != NULL)   /* restore order */
158                          qsort(div, ndivs, sizeof(AMBSAMP), ambnorm);
159          }
160                                          /* compute returned values */
161 <        if (pg != NULL)
162 <                posgradient(pg, div, &hemi);
163 <        if (dg != NULL)
164 <                dirgradient(dg, div, &hemi);
165 <        if (div != NULL)
166 <                free((char *)div);
161 >        if (div != NULL) {
162 >                arad = 0.0;
163 >                for (i = ndivs, dp = div; i-- > 0; dp++) {
164 >                        arad += dp->r;
165 >                        if (dp->n > 1) {
166 >                                b = 1.0/dp->n;
167 >                                scalecolor(dp->v, b);
168 >                                dp->r *= b;
169 >                                dp->n = 1;
170 >                        }
171 >                        addcolor(acol, dp->v);
172 >                }
173 >                b = bright(acol);
174 >                if (b > FTINY) {
175 >                        b = ndivs/b;
176 >                        if (pg != NULL) {
177 >                                posgradient(pg, div, &hemi);
178 >                                for (i = 0; i < 3; i++)
179 >                                        pg[i] *= b;
180 >                        }
181 >                        if (dg != NULL) {
182 >                                dirgradient(dg, div, &hemi);
183 >                                for (i = 0; i < 3; i++)
184 >                                        dg[i] *= b;
185 >                        }
186 >                } else {
187 >                        if (pg != NULL)
188 >                                for (i = 0; i < 3; i++)
189 >                                        pg[i] = 0.0;
190 >                        if (dg != NULL)
191 >                                for (i = 0; i < 3; i++)
192 >                                        dg[i] = 0.0;
193 >                }
194 >                free((void *)div);
195 >        }
196          b = 1.0/ndivs;
197          scalecolor(acol, b);
198          if (arad <= FTINY)
199 <                arad = FHUGE;
199 >                arad = maxarad;
200          else
201                  arad = (ndivs+ns)/arad;
202 <        if (arad > maxarad)
203 <                arad = maxarad;
204 <        else if (arad < minarad)
202 >        if (pg != NULL) {               /* reduce radius if gradient large */
203 >                d = DOT(pg,pg);
204 >                if (d*arad*arad > 1.0)
205 >                        arad = 1.0/sqrt(d);
206 >        }
207 >        if (arad < minarad) {
208                  arad = minarad;
209 <        arad /= sqrt(r->rweight);
209 >                if (pg != NULL && d*arad*arad > 1.0) {  /* cap gradient */
210 >                        d = 1.0/arad/sqrt(d);
211 >                        for (i = 0; i < 3; i++)
212 >                                pg[i] *= d;
213 >                }
214 >        }
215 >        if ((arad /= sqrt(wt)) > maxarad)
216 >                arad = maxarad;
217          return(arad);
218   oopsy:
219          if (div != NULL)
220 <                free((char *)div);
220 >                free((void *)div);
221          return(0.0);
222   }
223  
224  
225 < inithemi(hp, r)                 /* initialize sampling hemisphere */
225 > void
226 > inithemi(hp, r, wt)             /* initialize sampling hemisphere */
227   register AMBHEMI  *hp;
228   RAY  *r;
229 + double  wt;
230   {
231 <        register int  k;
231 >        register int  i;
232                                          /* set number of divisions */
233 <        hp->nt = sqrt(ambdiv * r->rweight * 0.5) + 0.5;
234 <        hp->np = 2 * hp->nt;
233 >        if (wt < (.25*PI)/ambdiv+FTINY) {
234 >                hp->nt = hp->np = 0;
235 >                return;                 /* zero samples */
236 >        }
237 >        hp->nt = sqrt(ambdiv * wt / PI) + 0.5;
238 >        hp->np = PI * hp->nt + 0.5;
239                                          /* make axes */
240          VCOPY(hp->uz, r->ron);
241          hp->uy[0] = hp->uy[1] = hp->uy[2] = 0.0;
242 <        for (k = 0; k < 3; k++)
243 <                if (hp->uz[k] < 0.6 && hp->uz[k] > -0.6)
242 >        for (i = 0; i < 3; i++)
243 >                if (hp->uz[i] < 0.6 && hp->uz[i] > -0.6)
244                          break;
245 <        if (k >= 3)
245 >        if (i >= 3)
246                  error(CONSISTENCY, "bad ray direction in inithemi");
247 <        hp->uy[k] = 1.0;
248 <        fcross(hp->ux, hp->uz, hp->uy);
247 >        hp->uy[i] = 1.0;
248 >        fcross(hp->ux, hp->uy, hp->uz);
249          normalize(hp->ux);
250 <        fcross(hp->uy, hp->ux, hp->uz);
250 >        fcross(hp->uy, hp->uz, hp->ux);
251   }
252  
253  
254 + void
255   comperrs(da, hp)                /* compute initial error estimates */
256 < AMBSAMP  *da;
256 > AMBSAMP  *da;           /* assumes standard ordering */
257   register AMBHEMI  *hp;
258   {
259          double  b, b2;
# Line 241 | Line 263 | register AMBHEMI  *hp;
263          dp = da;
264          for (i = 0; i < hp->nt; i++)
265                  for (j = 0; j < hp->np; j++) {
266 + #ifdef  DEBUG
267 +                        if (dp->t != i || dp->p != j)
268 +                                error(CONSISTENCY,
269 +                                        "division order in comperrs");
270 + #endif
271                          b = bright(dp[0].v);
272                          if (i > 0) {            /* from above */
273                                  b2 = bright(dp[-hp->np].v) - b;
# Line 253 | Line 280 | register AMBHEMI  *hp;
280                                  b2 *= b2 * 0.25;
281                                  dp[0].k += b2;
282                                  dp[-1].k += b2;
283 <                        }
284 <                        if (j == hp->np-1) {    /* around */
258 <                                b2 = bright(dp[-(hp->np-1)].v) - b;
283 >                        } else {                /* around */
284 >                                b2 = bright(dp[hp->np-1].v) - b;
285                                  b2 *= b2 * 0.25;
286                                  dp[0].k += b2;
287 <                                dp[-(hp->np-1)].k += b2;
287 >                                dp[hp->np-1].k += b2;
288                          }
289                          dp++;
290                  }
# Line 276 | Line 302 | register AMBHEMI  *hp;
302   }
303  
304  
305 + void
306   posgradient(gv, da, hp)                         /* compute position gradient */
307   FVECT  gv;
308 < AMBSAMP  *da;
309 < AMBHEMI  *hp;
308 > AMBSAMP  *da;                   /* assumes standard ordering */
309 > register AMBHEMI  *hp;
310   {
311 <        gv[0] = 0.0; gv[1] = 0.0; gv[2] = 0.0;
311 >        register int  i, j;
312 >        double  nextsine, lastsine, b, d;
313 >        double  mag0, mag1;
314 >        double  phi, cosp, sinp, xd, yd;
315 >        register AMBSAMP  *dp;
316 >
317 >        xd = yd = 0.0;
318 >        for (j = 0; j < hp->np; j++) {
319 >                dp = da + j;
320 >                mag0 = mag1 = 0.0;
321 >                lastsine = 0.0;
322 >                for (i = 0; i < hp->nt; i++) {
323 > #ifdef  DEBUG
324 >                        if (dp->t != i || dp->p != j)
325 >                                error(CONSISTENCY,
326 >                                        "division order in posgradient");
327 > #endif
328 >                        b = bright(dp->v);
329 >                        if (i > 0) {
330 >                                d = dp[-hp->np].r;
331 >                                if (dp[0].r > d) d = dp[0].r;
332 >                                                        /* sin(t)*cos(t)^2 */
333 >                                d *= lastsine * (1.0 - (double)i/hp->nt);
334 >                                mag0 += d*(b - bright(dp[-hp->np].v));
335 >                        }
336 >                        nextsine = sqrt((double)(i+1)/hp->nt);
337 >                        if (j > 0) {
338 >                                d = dp[-1].r;
339 >                                if (dp[0].r > d) d = dp[0].r;
340 >                                mag1 += d * (nextsine - lastsine) *
341 >                                                (b - bright(dp[-1].v));
342 >                        } else {
343 >                                d = dp[hp->np-1].r;
344 >                                if (dp[0].r > d) d = dp[0].r;
345 >                                mag1 += d * (nextsine - lastsine) *
346 >                                                (b - bright(dp[hp->np-1].v));
347 >                        }
348 >                        dp += hp->np;
349 >                        lastsine = nextsine;
350 >                }
351 >                mag0 *= 2.0*PI / hp->np;
352 >                phi = 2.0*PI * (double)j/hp->np;
353 >                cosp = tcos(phi); sinp = tsin(phi);
354 >                xd += mag0*cosp - mag1*sinp;
355 >                yd += mag0*sinp + mag1*cosp;
356 >        }
357 >        for (i = 0; i < 3; i++)
358 >                gv[i] = (xd*hp->ux[i] + yd*hp->uy[i])/PI;
359   }
360  
361  
362 + void
363   dirgradient(gv, da, hp)                         /* compute direction gradient */
364   FVECT  gv;
365 < AMBSAMP  *da;
366 < AMBHEMI  *hp;
365 > AMBSAMP  *da;                   /* assumes standard ordering */
366 > register AMBHEMI  *hp;
367   {
368 <        gv[0] = 0.0; gv[1] = 0.0; gv[2] = 0.0;
368 >        register int  i, j;
369 >        double  mag;
370 >        double  phi, xd, yd;
371 >        register AMBSAMP  *dp;
372 >
373 >        xd = yd = 0.0;
374 >        for (j = 0; j < hp->np; j++) {
375 >                dp = da + j;
376 >                mag = 0.0;
377 >                for (i = 0; i < hp->nt; i++) {
378 > #ifdef  DEBUG
379 >                        if (dp->t != i || dp->p != j)
380 >                                error(CONSISTENCY,
381 >                                        "division order in dirgradient");
382 > #endif
383 >                                                        /* tan(t) */
384 >                        mag += bright(dp->v)/sqrt(hp->nt/(i+.5) - 1.0);
385 >                        dp += hp->np;
386 >                }
387 >                phi = 2.0*PI * (j+.5)/hp->np + PI/2.0;
388 >                xd += mag * tcos(phi);
389 >                yd += mag * tsin(phi);
390 >        }
391 >        for (i = 0; i < 3; i++)
392 >                gv[i] = (xd*hp->ux[i] + yd*hp->uy[i])/(hp->nt*hp->np);
393   }

Diff Legend

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