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

Comparing ray/src/rt/ambcomp.c (file contents):
Revision 1.8 by greg, Thu Jun 13 13:58:24 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  r;               /* 1/distance sum */
21 –        float  k;               /* variance for this division */
22 –        int  n;                 /* number of subsamples */
23 – }  AMBSAMP;             /* ambient sample division */
73  
25 – typedef struct {
26 –        FVECT  ux, uy, uz;      /* x, y and z axis directions */
27 –        short  nt, np;          /* number of theta and phi directions */
28 – }  AMBHEMI;             /* ambient sample hemisphere */
29 –
30 – extern double  sin(), cos(), sqrt();
31 –
32 –
74   static int
75   ambcmp(d1, d2)                          /* decreasing order */
76   AMBSAMP  *d1, *d2;
# Line 54 | Line 95 | AMBSAMP  *d1, *d2;
95   }
96  
97  
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  i;
111  
112 <        if (rayorigin(&ar, r, AMBIENT, 0.5) < 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 (i = 0; i < 3; i++)
124                  ar.rdir[i] =    xd*h->ux[i] +
# Line 86 | Line 128 | RAY  *r;
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 */
# Line 100 | Line 143 | RAY  *r;
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 116 | 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 140 | Line 184 | FVECT  pg, dg;
184                          dp->n = 0;
185                          if (divsample(dp, &hemi, r) < 0)
186                                  goto oopsy;
187 +                        arad += dp->r;
188                          if (div != NULL)
189                                  dp++;
190 <                        else {
190 >                        else
191                                  addcolor(acol, dp->v);
147 –                                arad += dp->r;
148 –                        }
192                  }
193 <        if (ns > 0) {                   /* perform super-sampling */
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 */
198                                                  /* super-sample */
# Line 169 | Line 214 | FVECT  pg, dg;
214          }
215                                          /* compute returned values */
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) {
# Line 200 | Line 246 | FVECT  pg, dg;
246                                  for (i = 0; i < 3; i++)
247                                          dg[i] = 0.0;
248                  }
249 <                free((char *)div);
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);
265 <        if (pg != NULL) {               /* clip pos. gradient if too large */
217 <                d = 4.0*DOT(pg,pg)*arad*arad;
218 <                if (d > 1.0) {
219 <                        d = 1.0/sqrt(d);
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  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;
# Line 252 | Line 306 | RAY  *r;
306   }
307  
308  
309 + void
310   comperrs(da, hp)                /* compute initial error estimates */
311   AMBSAMP  *da;           /* assumes standard ordering */
312   register AMBHEMI  *hp;
# Line 302 | Line 357 | register AMBHEMI  *hp;
357   }
358  
359  
360 + void
361   posgradient(gv, da, hp)                         /* compute position gradient */
362   FVECT  gv;
363   AMBSAMP  *da;                   /* assumes standard ordering */
364 < AMBHEMI  *hp;
364 > register AMBHEMI  *hp;
365   {
366          register int  i, j;
367 <        double  b, d;
367 >        double  nextsine, lastsine, b, d;
368          double  mag0, mag1;
369          double  phi, cosp, sinp, xd, yd;
370          register AMBSAMP  *dp;
# Line 317 | Line 373 | AMBHEMI  *hp;
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)
# Line 327 | Line 384 | AMBHEMI  *hp;
384                          if (i > 0) {
385                                  d = dp[-hp->np].r;
386                                  if (dp[0].r > d) d = dp[0].r;
387 <                                d *= 1.0 - sqrt((double)i/hp->nt);
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*(b - bright(dp[-1].v));
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*(b - bright(dp[hp->np-1].v));
400 >                                mag1 += d * (nextsine - lastsine) *
401 >                                                (b - bright(dp[hp->np-1].v));
402                          }
403                          dp += hp->np;
404 +                        lastsine = nextsine;
405                  }
406 <                if (hp->nt > 1) {
345 <                        mag0 /= (double)hp->np;
346 <                        mag1 /= (double)hp->nt;
347 <                }
406 >                mag0 *= 2.0*PI / hp->np;
407                  phi = 2.0*PI * (double)j/hp->np;
408 <                cosp = cos(phi); sinp = sin(phi);
408 >                cosp = tcos(phi); sinp = tsin(phi);
409                  xd += mag0*cosp - mag1*sinp;
410                  yd += mag0*sinp + mag1*cosp;
411          }
# Line 355 | Line 414 | AMBHEMI  *hp;
414   }
415  
416  
417 + void
418   dirgradient(gv, da, hp)                         /* compute direction gradient */
419   FVECT  gv;
420   AMBSAMP  *da;                   /* assumes standard ordering */
421 < AMBHEMI  *hp;
421 > register AMBHEMI  *hp;
422   {
423          register int  i, j;
424          double  mag;
# Line 375 | Line 435 | AMBHEMI  *hp;
435                                  error(CONSISTENCY,
436                                          "division order in dirgradient");
437   #endif
438 <                        mag += sqrt((i+.5)/hp->nt)*bright(dp->v);
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 * cos(phi);
444 <                yd += mag * sin(phi);
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])*PI/(hp->nt*hp->np);
447 >                gv[i] = (xd*hp->ux[i] + yd*hp->uy[i])/(hp->nt*hp->np);
448   }

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