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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 2.9 by greg, Sat Feb 22 02:07:28 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 + /* ====================================================================
11 + * The Radiance Software License, Version 1.0
12 + *
13 + * Copyright (c) 1990 - 2002 The Regents of the University of California,
14 + * through Lawrence Berkeley National Laboratory.   All rights reserved.
15 + *
16 + * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
17 + * modification, are permitted provided that the following conditions
18 + * are met:
19 + *
20 + * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
21 + *         notice, this list of conditions and the following disclaimer.
22 + *
23 + * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
24 + *       notice, this list of conditions and the following disclaimer in
25 + *       the documentation and/or other materials provided with the
26 + *       distribution.
27 + *
28 + * 3. The end-user documentation included with the redistribution,
29 + *           if any, must include the following acknowledgment:
30 + *             "This product includes Radiance software
31 + *                 (http://radsite.lbl.gov/)
32 + *                 developed by the Lawrence Berkeley National Laboratory
33 + *               (http://www.lbl.gov/)."
34 + *       Alternately, this acknowledgment may appear in the software itself,
35 + *       if and wherever such third-party acknowledgments normally appear.
36 + *
37 + * 4. The names "Radiance," "Lawrence Berkeley National Laboratory"
38 + *       and "The Regents of the University of California" must
39 + *       not be used to endorse or promote products derived from this
40 + *       software without prior written permission. For written
41 + *       permission, please contact [email protected].
42 + *
43 + * 5. Products derived from this software may not be called "Radiance",
44 + *       nor may "Radiance" appear in their name, without prior written
45 + *       permission of Lawrence Berkeley National Laboratory.
46 + *
47 + * THIS SOFTWARE IS PROVIDED ``AS IS'' AND ANY EXPRESSED OR IMPLIED
48 + * WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
49 + * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE
50 + * DISCLAIMED.   IN NO EVENT SHALL Lawrence Berkeley National Laboratory OR
51 + * ITS CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
52 + * SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT
53 + * LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF
54 + * USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND
55 + * ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY,
56 + * OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT
57 + * OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
58 + * SUCH DAMAGE.
59 + * ====================================================================
60 + *
61 + * This software consists of voluntary contributions made by many
62 + * individuals on behalf of Lawrence Berkeley National Laboratory.   For more
63 + * information on Lawrence Berkeley National Laboratory, please see
64 + * <http://www.lbl.gov/>.
65 + */
66 +
67   #include  "ray.h"
68  
69   #include  "ambient.h"
70  
71   #include  "random.h"
72  
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 */
73  
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 –
74   static int
75   ambcmp(d1, d2)                          /* decreasing order */
76   AMBSAMP  *d1, *d2;
# Line 53 | Line 95 | AMBSAMP  *d1, *d2;
95   }
96  
97  
98 < static double
98 > int
99   divsample(dp, h, r)                     /* sample a division */
100   register AMBSAMP  *dp;
101   AMBHEMI  *h;
102   RAY  *r;
103   {
104          RAY  ar;
105 <        int  hlist[4];
105 >        int  hlist[3];
106 >        double  spt[2];
107          double  xd, yd, zd;
108          double  b2;
109          double  phi;
110 <        register int  k;
110 >        register int  i;
111  
112 <        if (rayorigin(&ar, r, AMBIENT, 0.5) < 0)
113 <                return(0.0);
112 >        if (rayorigin(&ar, r, AMBIENT, AVGREFL) < 0)
113 >                return(-1);
114          hlist[0] = r->rno;
115          hlist[1] = dp->t;
116          hlist[2] = dp->p;
117 <        hlist[3] = 0;
118 <        zd = sqrt((dp->t+urand(ilhash(hlist,4)+dp->n))/h->nt);
119 <        hlist[3] = 1;
120 <        phi = 2.0*PI * (dp->p+urand(ilhash(hlist,4)+dp->n))/h->np;
121 <        xd = cos(phi) * zd;
79 <        yd = sin(phi) * zd;
117 >        multisamp(spt, 2, urand(ilhash(hlist,3)+dp->n));
118 >        zd = sqrt((dp->t + spt[0])/h->nt);
119 >        phi = 2.0*PI * (dp->p + spt[1])/h->np;
120 >        xd = tcos(phi) * zd;
121 >        yd = tsin(phi) * zd;
122          zd = sqrt(1.0 - zd*zd);
123 <        for (k = 0; k < 3; k++)
124 <                ar.rdir[k] =    xd*h->ux[k] +
125 <                                yd*h->uy[k] +
126 <                                zd*h->uz[k];
127 <        dimlist[ndims++] = dp->t*h->np + dp->p + 38813;
123 >        for (i = 0; i < 3; i++)
124 >                ar.rdir[i] =    xd*h->ux[i] +
125 >                                yd*h->uy[i] +
126 >                                zd*h->uz[i];
127 >        dimlist[ndims++] = dp->t*h->np + dp->p + 90171;
128          rayvalue(&ar);
129          ndims--;
130          addcolor(dp->v, ar.rcol);
131 +                                        /* use rt to improve gradient calc */
132 +        if (ar.rt > FTINY && ar.rt < FHUGE)
133 +                dp->r += 1.0/ar.rt;
134                                          /* (re)initialize error */
135          if (dp->n++) {
136                  b2 = bright(dp->v)/dp->n - bright(ar.rcol);
# Line 93 | Line 138 | RAY  *r;
138                  dp->k = b2/(dp->n*dp->n);
139          } else
140                  dp->k = 0.0;
141 <        return(ar.rot);
141 >        return(0);
142   }
143  
144  
145   double
146 < doambient(acol, r, pg, dg)              /* compute ambient component */
146 > doambient(acol, r, wt, pg, dg)          /* compute ambient component */
147   COLOR  acol;
148   RAY  *r;
149 + double  wt;
150   FVECT  pg, dg;
151   {
152          double  b, d;
# Line 114 | Line 160 | FVECT  pg, dg;
160                                          /* initialize color */
161          setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
162                                          /* initialize hemisphere */
163 <        inithemi(&hemi, r);
163 >        inithemi(&hemi, r, wt);
164          ndivs = hemi.nt * hemi.np;
165          if (ndivs == 0)
166                  return(0.0);
167                                          /* set number of super-samples */
168 <        ns = ambssamp * r->rweight + 0.5;
168 >        ns = ambssamp * wt + 0.5;
169          if (ns > 0 || pg != NULL || dg != NULL) {
170                  div = (AMBSAMP *)malloc(ndivs*sizeof(AMBSAMP));
171                  if (div == NULL)
# Line 134 | Line 180 | FVECT  pg, dg;
180                  for (j = 0; j < hemi.np; j++) {
181                          dp->t = i; dp->p = j;
182                          setcolor(dp->v, 0.0, 0.0, 0.0);
183 +                        dp->r = 0.0;
184                          dp->n = 0;
185 <                        if ((d = divsample(dp, &hemi, r)) == 0.0)
185 >                        if (divsample(dp, &hemi, r) < 0)
186                                  goto oopsy;
187 <                        if (d < FHUGE)
141 <                                arad += 1.0 / d;
187 >                        arad += dp->r;
188                          if (div != NULL)
189                                  dp++;
190                          else
191                                  addcolor(acol, dp->v);
192                  }
193 <        if (ns > 0) {                   /* perform super-sampling */
194 <                comperrs(div, hemi);                    /* compute errors */
193 >        if (ns > 0 && arad > FTINY && ndivs/arad < minarad)
194 >                ns = 0;                 /* close enough */
195 >        else if (ns > 0) {              /* else perform super-sampling */
196 >                comperrs(div, &hemi);                   /* compute errors */
197                  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 –                }
198                                                  /* super-sample */
199                  for (i = ns; i > 0; i--) {
200                          copystruct(&dnew, div);
201 <                        if ((d = divsample(&dnew, &hemi)) == 0.0)
201 >                        if (divsample(&dnew, &hemi, r) < 0)
202                                  goto oopsy;
160 –                        if (d < FHUGE)
161 –                                arad += 1.0 / d;
203                                                          /* reinsert */
204                          dp = div;
205                          j = ndivs < i ? ndivs : i;
# Line 167 | Line 208 | FVECT  pg, dg;
208                                  dp++;
209                          }
210                          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 –                        }
211                  }
212 <                if (pg != NULL || dg != NULL)   /* reorder */
212 >                if (pg != NULL || dg != NULL)   /* restore order */
213                          qsort(div, ndivs, sizeof(AMBSAMP), ambnorm);
214          }
215                                          /* compute returned values */
216 <        if (pg != NULL)
217 <                posgradient(pg, div, &hemi);
218 <        if (dg != NULL)
219 <                dirgradient(dg, div, &hemi);
220 <        if (div != NULL)
221 <                free((char *)div);
216 >        if (div != NULL) {
217 >                arad = 0.0;
218 >                for (i = ndivs, dp = div; i-- > 0; dp++) {
219 >                        arad += dp->r;
220 >                        if (dp->n > 1) {
221 >                                b = 1.0/dp->n;
222 >                                scalecolor(dp->v, b);
223 >                                dp->r *= b;
224 >                                dp->n = 1;
225 >                        }
226 >                        addcolor(acol, dp->v);
227 >                }
228 >                b = bright(acol);
229 >                if (b > FTINY) {
230 >                        b = ndivs/b;
231 >                        if (pg != NULL) {
232 >                                posgradient(pg, div, &hemi);
233 >                                for (i = 0; i < 3; i++)
234 >                                        pg[i] *= b;
235 >                        }
236 >                        if (dg != NULL) {
237 >                                dirgradient(dg, div, &hemi);
238 >                                for (i = 0; i < 3; i++)
239 >                                        dg[i] *= b;
240 >                        }
241 >                } else {
242 >                        if (pg != NULL)
243 >                                for (i = 0; i < 3; i++)
244 >                                        pg[i] = 0.0;
245 >                        if (dg != NULL)
246 >                                for (i = 0; i < 3; i++)
247 >                                        dg[i] = 0.0;
248 >                }
249 >                free((void *)div);
250 >        }
251          b = 1.0/ndivs;
252          scalecolor(acol, b);
253          if (arad <= FTINY)
254 <                arad = FHUGE;
254 >                arad = maxarad;
255          else
256                  arad = (ndivs+ns)/arad;
257 <        if (arad > maxarad)
258 <                arad = maxarad;
259 <        else if (arad < minarad)
257 >        if (pg != NULL) {               /* reduce radius if gradient large */
258 >                d = DOT(pg,pg);
259 >                if (d*arad*arad > 1.0)
260 >                        arad = 1.0/sqrt(d);
261 >        }
262 >        if (arad < minarad) {
263                  arad = minarad;
264 <        arad /= sqrt(r->rweight);
264 >                if (pg != NULL && d*arad*arad > 1.0) {  /* cap gradient */
265 >                        d = 1.0/arad/sqrt(d);
266 >                        for (i = 0; i < 3; i++)
267 >                                pg[i] *= d;
268 >                }
269 >        }
270 >        if ((arad /= sqrt(wt)) > maxarad)
271 >                arad = maxarad;
272          return(arad);
273   oopsy:
274          if (div != NULL)
275 <                free((char *)div);
275 >                free((void *)div);
276          return(0.0);
277   }
278  
279  
280 < inithemi(hp, r)                 /* initialize sampling hemisphere */
280 > void
281 > inithemi(hp, r, wt)             /* initialize sampling hemisphere */
282   register AMBHEMI  *hp;
283   RAY  *r;
284 + double  wt;
285   {
286 <        register int  k;
286 >        register int  i;
287                                          /* set number of divisions */
288 <        hp->nt = sqrt(ambdiv * r->rweight * 0.5) + 0.5;
289 <        hp->np = 2 * hp->nt;
288 >        if (wt < (.25*PI)/ambdiv+FTINY) {
289 >                hp->nt = hp->np = 0;
290 >                return;                 /* zero samples */
291 >        }
292 >        hp->nt = sqrt(ambdiv * wt / PI) + 0.5;
293 >        hp->np = PI * hp->nt + 0.5;
294                                          /* make axes */
295          VCOPY(hp->uz, r->ron);
296          hp->uy[0] = hp->uy[1] = hp->uy[2] = 0.0;
297 <        for (k = 0; k < 3; k++)
298 <                if (hp->uz[k] < 0.6 && hp->uz[k] > -0.6)
297 >        for (i = 0; i < 3; i++)
298 >                if (hp->uz[i] < 0.6 && hp->uz[i] > -0.6)
299                          break;
300 <        if (k >= 3)
300 >        if (i >= 3)
301                  error(CONSISTENCY, "bad ray direction in inithemi");
302 <        hp->uy[k] = 1.0;
303 <        fcross(hp->ux, hp->uz, hp->uy);
302 >        hp->uy[i] = 1.0;
303 >        fcross(hp->ux, hp->uy, hp->uz);
304          normalize(hp->ux);
305 <        fcross(hp->uy, hp->ux, hp->uz);
305 >        fcross(hp->uy, hp->uz, hp->ux);
306   }
307  
308  
309 + void
310   comperrs(da, hp)                /* compute initial error estimates */
311 < AMBSAMP  *da;
311 > AMBSAMP  *da;           /* assumes standard ordering */
312   register AMBHEMI  *hp;
313   {
314          double  b, b2;
# Line 241 | Line 318 | register AMBHEMI  *hp;
318          dp = da;
319          for (i = 0; i < hp->nt; i++)
320                  for (j = 0; j < hp->np; j++) {
321 + #ifdef  DEBUG
322 +                        if (dp->t != i || dp->p != j)
323 +                                error(CONSISTENCY,
324 +                                        "division order in comperrs");
325 + #endif
326                          b = bright(dp[0].v);
327                          if (i > 0) {            /* from above */
328                                  b2 = bright(dp[-hp->np].v) - b;
# Line 253 | Line 335 | register AMBHEMI  *hp;
335                                  b2 *= b2 * 0.25;
336                                  dp[0].k += b2;
337                                  dp[-1].k += b2;
338 <                        }
339 <                        if (j == hp->np-1) {    /* around */
258 <                                b2 = bright(dp[-(hp->np-1)].v) - b;
338 >                        } else {                /* around */
339 >                                b2 = bright(dp[hp->np-1].v) - b;
340                                  b2 *= b2 * 0.25;
341                                  dp[0].k += b2;
342 <                                dp[-(hp->np-1)].k += b2;
342 >                                dp[hp->np-1].k += b2;
343                          }
344                          dp++;
345                  }
# Line 276 | Line 357 | register AMBHEMI  *hp;
357   }
358  
359  
360 + void
361   posgradient(gv, da, hp)                         /* compute position gradient */
362   FVECT  gv;
363 < AMBSAMP  *da;
364 < AMBHEMI  *hp;
363 > AMBSAMP  *da;                   /* assumes standard ordering */
364 > register AMBHEMI  *hp;
365   {
366 <        gv[0] = 0.0; gv[1] = 0.0; gv[2] = 0.0;
366 >        register int  i, j;
367 >        double  nextsine, lastsine, b, d;
368 >        double  mag0, mag1;
369 >        double  phi, cosp, sinp, xd, yd;
370 >        register AMBSAMP  *dp;
371 >
372 >        xd = yd = 0.0;
373 >        for (j = 0; j < hp->np; j++) {
374 >                dp = da + j;
375 >                mag0 = mag1 = 0.0;
376 >                lastsine = 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 posgradient");
382 > #endif
383 >                        b = bright(dp->v);
384 >                        if (i > 0) {
385 >                                d = dp[-hp->np].r;
386 >                                if (dp[0].r > d) d = dp[0].r;
387 >                                                        /* sin(t)*cos(t)^2 */
388 >                                d *= lastsine * (1.0 - (double)i/hp->nt);
389 >                                mag0 += d*(b - bright(dp[-hp->np].v));
390 >                        }
391 >                        nextsine = sqrt((double)(i+1)/hp->nt);
392 >                        if (j > 0) {
393 >                                d = dp[-1].r;
394 >                                if (dp[0].r > d) d = dp[0].r;
395 >                                mag1 += d * (nextsine - lastsine) *
396 >                                                (b - bright(dp[-1].v));
397 >                        } else {
398 >                                d = dp[hp->np-1].r;
399 >                                if (dp[0].r > d) d = dp[0].r;
400 >                                mag1 += d * (nextsine - lastsine) *
401 >                                                (b - bright(dp[hp->np-1].v));
402 >                        }
403 >                        dp += hp->np;
404 >                        lastsine = nextsine;
405 >                }
406 >                mag0 *= 2.0*PI / hp->np;
407 >                phi = 2.0*PI * (double)j/hp->np;
408 >                cosp = tcos(phi); sinp = tsin(phi);
409 >                xd += mag0*cosp - mag1*sinp;
410 >                yd += mag0*sinp + mag1*cosp;
411 >        }
412 >        for (i = 0; i < 3; i++)
413 >                gv[i] = (xd*hp->ux[i] + yd*hp->uy[i])/PI;
414   }
415  
416  
417 + void
418   dirgradient(gv, da, hp)                         /* compute direction gradient */
419   FVECT  gv;
420 < AMBSAMP  *da;
421 < AMBHEMI  *hp;
420 > AMBSAMP  *da;                   /* assumes standard ordering */
421 > register AMBHEMI  *hp;
422   {
423 <        gv[0] = 0.0; gv[1] = 0.0; gv[2] = 0.0;
423 >        register int  i, j;
424 >        double  mag;
425 >        double  phi, xd, yd;
426 >        register AMBSAMP  *dp;
427 >
428 >        xd = yd = 0.0;
429 >        for (j = 0; j < hp->np; j++) {
430 >                dp = da + j;
431 >                mag = 0.0;
432 >                for (i = 0; i < hp->nt; i++) {
433 > #ifdef  DEBUG
434 >                        if (dp->t != i || dp->p != j)
435 >                                error(CONSISTENCY,
436 >                                        "division order in dirgradient");
437 > #endif
438 >                                                        /* tan(t) */
439 >                        mag += bright(dp->v)/sqrt(hp->nt/(i+.5) - 1.0);
440 >                        dp += hp->np;
441 >                }
442 >                phi = 2.0*PI * (j+.5)/hp->np + PI/2.0;
443 >                xd += mag * tcos(phi);
444 >                yd += mag * tsin(phi);
445 >        }
446 >        for (i = 0; i < 3; i++)
447 >                gv[i] = (xd*hp->ux[i] + yd*hp->uy[i])/(hp->nt*hp->np);
448   }

Diff Legend

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