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

Comparing ray/src/rt/ambient.c (file contents):
Revision 1.14 by greg, Fri Jun 7 10:04:29 1991 UTC vs.
Revision 2.24 by greg, Thu Mar 24 13:41:04 1994 UTC

# Line 1 | Line 1
1 < /* Copyright (c) 1991 Regents of the University of California */
1 > /* Copyright (c) 1993 Regents of the University of California */
2  
3   #ifndef lint
4   static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
# Line 6 | Line 6 | static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
6  
7   /*
8   *  ambient.c - routines dealing with ambient (inter-reflected) component.
9 – *
10 – *  The macro AMBFLUSH (if defined) is the number of ambient values
11 – *      to wait before flushing to the ambient file.
12 – *
13 – *     5/9/86
9   */
10  
11   #include  "ray.h"
# Line 23 | Line 18 | static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
18  
19   #include  "random.h"
20  
21 < #define  OCTSCALE       0.5     /* ceil((valid rad.)/(cube size)) */
21 > #define  OCTSCALE       0.5     /* ceil((valid rad.)/(cube size)) */
22  
23   typedef struct ambtree {
24 <        AMBVAL  *alist;         /* ambient value list */
25 <        struct ambtree  *kid;   /* 8 child nodes */
24 >        AMBVAL  *alist;         /* ambient value list */
25 >        struct ambtree  *kid;   /* 8 child nodes */
26   }  AMBTREE;                     /* ambient octree */
27  
28   extern CUBE  thescene;          /* contains space boundaries */
29  
30 < #define  MAXASET        511     /* maximum number of elements in ambient set */
31 < OBJECT  ambset[MAXASET+1]={0};  /* ambient include/exclude set */
30 > #define  MAXASET        511     /* maximum number of elements in ambient set */
31 > OBJECT  ambset[MAXASET+1]={0};  /* ambient include/exclude set */
32  
33 < double  maxarad;                /* maximum ambient radius */
34 < double  minarad;                /* minimum ambient radius */
33 > double  maxarad;                /* maximum ambient radius */
34 > double  minarad;                /* minimum ambient radius */
35  
36 < static AMBTREE  atrunk;         /* our ambient trunk node */
36 > static AMBTREE  atrunk;         /* our ambient trunk node */
37  
38   static FILE  *ambfp = NULL;     /* ambient file pointer */
39 + static int  nunflshed = 0;      /* number of unflushed ambient values */
40  
41 < #define  newambval()    (AMBVAL *)bmalloc(sizeof(AMBVAL))
41 > #define  AMBFLUSH       (BUFSIZ/AMBVALSIZ)
42  
43 < #define  newambtree()   (AMBTREE *)calloc(8, sizeof(AMBTREE))
43 > #define  newambval()    (AMBVAL *)bmalloc(sizeof(AMBVAL))
44  
45 + #define  newambtree()   (AMBTREE *)calloc(8, sizeof(AMBTREE))
46 + #define  freeambtree(t) free((char *)(t))
47  
48 < setambient(afile)                       /* initialize calculation */
49 < char  *afile;
48 > extern long  ftell(), lseek();
49 > static int  initambfile(), avsave(), avinsert(), loadatree();
50 > static AMBVAL  *avstore();
51 > #ifdef  F_SETLKW
52 > static  aflock();
53 > #endif
54 >
55 >
56 > setambres(ar)                           /* set ambient resolution */
57 > int  ar;
58   {
59 <        long  ftell();
60 <        AMBVAL  amb;
59 >        ambres = ar < 0 ? 0 : ar;               /* may be done already */
60 >                                                /* set min & max radii */
61 >        if (ar <= 0) {
62 >                minarad = 0.0;
63 >                maxarad = thescene.cusize / 2.0;
64 >        } else {
65 >                minarad = thescene.cusize / ar;
66 >                maxarad = 16.0 * minarad;               /* heuristic */
67 >                if (maxarad > thescene.cusize / 2.0)
68 >                        maxarad = thescene.cusize / 2.0;
69 >        }
70 >        if (maxarad <= FTINY)
71 >                maxarad = .001;
72 > }
73  
56 –        maxarad = thescene.cusize / 2.0;                /* maximum radius */
57 –                                                        /* minimum radius */
58 –        minarad = ambres > 0 ? thescene.cusize/ambres : 0.0;
74  
75 <                                        /* open ambient file */
76 <        if (afile != NULL)
77 <                if ((ambfp = fopen(afile, "r+")) != NULL) {
78 <                        while (fread((char *)&amb,sizeof(AMBVAL),1,ambfp) == 1)
79 <                                avinsert(&amb, &atrunk, thescene.cuorg,
80 <                                                thescene.cusize);
81 <                                                        /* align */
82 <                        fseek(ambfp, -(ftell(ambfp)%sizeof(AMBVAL)), 1);
83 <                } else if ((ambfp = fopen(afile, "w")) == NULL) {
84 <                        sprintf(errmsg, "cannot open ambient file \"%s\"",
85 <                                        afile);
86 <                        error(SYSTEM, errmsg);
87 <                }
75 > setambacc(newa)                         /* set ambient accuracy */
76 > double  newa;
77 > {
78 >        static double  oldambacc = -1.0;
79 >        AMBTREE  oldatrunk;
80 >
81 >        ambacc = newa < 0.0 ? 0.0 : newa;       /* may be done already */
82 >        if (oldambacc < -FTINY)
83 >                oldambacc = ambacc;     /* do nothing first call */
84 >        if (fabs(newa - oldambacc) < 0.01)
85 >                return;                 /* insignificant -- don't bother */
86 >        if (ambacc <= FTINY)
87 >                return;                 /* cannot build new tree */
88 >                                        /* else need to rebuild tree */
89 >        copystruct(&oldatrunk, &atrunk);
90 >        atrunk.alist = NULL;
91 >        atrunk.kid = NULL;
92 >        loadatree(&oldatrunk);
93 >        oldambacc = ambacc;             /* remeber setting for next call */
94   }
95  
96  
97 + setambient(afile)                       /* initialize calculation */
98 + char  *afile;
99 + {
100 +        long  headlen;
101 +        AMBVAL  amb;
102 +                                                /* init ambient limits */
103 +        setambres(ambres);
104 +        setambacc(ambacc);
105 +        if (afile == NULL)
106 +                return;
107 +        if (ambacc <= FTINY) {
108 +                sprintf(errmsg, "zero ambient accuracy so \"%s\" not opened",
109 +                                afile);
110 +                error(WARNING, errmsg);
111 +                return;
112 +        }
113 +                                                /* open ambient file */
114 +        if ((ambfp = fopen(afile, "r+")) != NULL) {
115 +                initambfile(0);
116 +                headlen = ftell(ambfp);
117 +                while (readambval(&amb, ambfp))
118 +                        avinsert(avstore(&amb));
119 +                                                /* align */
120 +                fseek(ambfp, -((ftell(ambfp)-headlen)%AMBVALSIZ), 1);
121 +        } else if ((ambfp = fopen(afile, "w+")) != NULL)
122 +                initambfile(1);
123 +        else {
124 +                sprintf(errmsg, "cannot open ambient file \"%s\"", afile);
125 +                error(SYSTEM, errmsg);
126 +        }
127 +        nunflshed++;    /* lie */
128 +        ambsync();
129 + }
130 +
131 +
132   ambnotify(obj)                  /* record new modifier */
133 < OBJECT  obj;
133 > OBJECT  obj;
134   {
135          static int  hitlimit = 0;
136 <        register OBJREC  *o = objptr(obj);
136 >        register OBJREC  *o = objptr(obj);
137          register char  **amblp;
138  
139          if (hitlimit || !ismodifier(o->otype))
# Line 100 | Line 156 | COLOR  acol;
156   register RAY  *r;
157   {
158          static int  rdepth = 0;                 /* ambient recursion */
159 <        double  wsum;
159 >        double  d;
160  
105 –        rdepth++;                               /* increment level */
106 –
161          if (ambdiv <= 0)                        /* no ambient calculation */
162                  goto dumbamb;
163                                                  /* check number of bounces */
164 <        if (rdepth > ambounce)
164 >        if (rdepth >= ambounce)
165                  goto dumbamb;
166                                                  /* check ambient list */
167          if (ambincl != -1 && r->ro != NULL &&
# Line 115 | Line 169 | register RAY  *r;
169                  goto dumbamb;
170  
171          if (ambacc <= FTINY) {                  /* no ambient storage */
172 <                if (doambient(acol, r, NULL, NULL) == 0.0)
172 >                rdepth++;
173 >                d = doambient(acol, r, r->rweight, NULL, NULL);
174 >                rdepth--;
175 >                if (d == 0.0)
176                          goto dumbamb;
177 <                goto done;
177 >                return;
178          }
179                                                  /* get ambient value */
180          setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
181 <        wsum = sumambient(acol, r, &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
182 <        if (wsum > FTINY)
183 <                scalecolor(acol, 1.0/wsum);
184 <        else if (makeambient(acol, r) == 0.0)
185 <                goto dumbamb;
186 <        goto done;
187 <
181 >        d = sumambient(acol, r, rdepth,
182 >                        &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
183 >        if (d > FTINY)
184 >                scalecolor(acol, 1.0/d);
185 >        else {
186 >                d = makeambient(acol, r, rdepth++);
187 >                rdepth--;
188 >        }
189 >        if (d > FTINY)
190 >                return;
191   dumbamb:                                        /* return global value */
192          copycolor(acol, ambval);
133 – done:                                           /* must finish here! */
134 –        rdepth--;
193   }
194  
195  
196   double
197 < sumambient(acol, r, at, c0, s)          /* get interpolated ambient value */
197 > sumambient(acol, r, al, at, c0, s)      /* get interpolated ambient value */
198   COLOR  acol;
199   register RAY  *r;
200 < AMBTREE  *at;
200 > int  al;
201 > AMBTREE  *at;
202   FVECT  c0;
203 < double  s;
203 > double  s;
204   {
205 <        extern double  sqrt();
147 <        double  d, e1, e2, wt, wsum;
205 >        double  d, e1, e2, wt, wsum;
206          COLOR  ct;
207          FVECT  ck0;
208          int  i;
209          register int  j;
210 <        register AMBVAL  *av;
210 >        register AMBVAL  *av;
211                                          /* do this node */
212          wsum = 0.0;
213          for (av = at->alist; av != NULL; av = av->next) {
214                  /*
215 <                 *  Ray strength test.
215 >                 *  Ambient level test.
216                   */
217 <                if (av->lvl > r->rlvl || av->weight < r->rweight-FTINY)
217 >                if (av->lvl > al)       /* list sorted, so this works */
218 >                        break;
219 >                if (av->weight < r->rweight-FTINY)
220                          continue;
221                  /*
222                   *  Ambient radius test.
# Line 183 | Line 243 | double  s;
243                  for (j = 0; j < 3; j++)
244                          d += (r->rop[j] - av->pos[j]) *
245                                          (av->dir[j] + r->ron[j]);
246 <                if (d*0.5 < -minarad*ambacc)
246 >                if (d*0.5 < -minarad*ambacc-.001)
247                          continue;
248                  /*
249                   *  Jittering final test reduces image artifacts.
250                   */
251                  wt = sqrt(e1) + sqrt(e2);
252 <                wt *= .9 + .2*frandom();
252 >                wt *= .9 + .2*urand(9015+samplendx);
253                  if (wt > ambacc)
254                          continue;
255                  if (wt <= 1e-3)
# Line 197 | Line 257 | double  s;
257                  else
258                          wt = 1.0 / wt;
259                  wsum += wt;
260 <                copycolor(ct, av->val);
260 >                extambient(ct, av, r->rop, r->ron);
261                  scalecolor(ct, wt);
262                  addcolor(acol, ct);
263          }
# Line 216 | Line 276 | double  s;
276                                  break;
277                  }
278                  if (j == 3)
279 <                        wsum += sumambient(acol, r, at->kid+i, ck0, s);
279 >                        wsum += sumambient(acol, r, al, at->kid+i, ck0, s);
280          }
281          return(wsum);
282   }
283  
284  
285   double
286 < makeambient(acol, r)            /* make a new ambient value */
286 > makeambient(acol, r, al)        /* make a new ambient value */
287   COLOR  acol;
288   register RAY  *r;
289 + int  al;
290   {
291 <        AMBVAL  amb;
291 >        AMBVAL  amb;
292          FVECT   gp, gd;
293 <
294 <        amb.rad = doambient(acol, r, gp, gd);   /* compute ambient */
293 >                                                /* compute weight */
294 >        amb.weight = pow(AVGREFL, (double)al);
295 >        if (r->rweight < 0.2*amb.weight)        /* heuristic */
296 >                amb.weight = r->rweight;
297 >                                                /* compute ambient */
298 >        amb.rad = doambient(acol, r, amb.weight, gp, gd);
299          if (amb.rad == 0.0)
300                  return(0.0);
301                                                  /* store it */
302          VCOPY(amb.pos, r->rop);
303          VCOPY(amb.dir, r->ron);
304 <        amb.lvl = r->rlvl;
240 <        amb.weight = r->rweight;
304 >        amb.lvl = al;
305          copycolor(amb.val, acol);
306          VCOPY(amb.gpos, gp);
307          VCOPY(amb.gdir, gd);
308                                                  /* insert into tree */
309 <        avinsert(&amb, &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
246 <        avsave(&amb);                           /* write to file */
309 >        avsave(&amb);                           /* and save to file */
310          return(amb.rad);
311   }
312  
313  
314 + extambient(cr, ap, pv, nv)              /* extrapolate value at pv, nv */
315 + COLOR  cr;
316 + register AMBVAL  *ap;
317 + FVECT  pv, nv;
318 + {
319 +        FVECT  v1, v2;
320 +        register int  i;
321 +        double  d;
322 +
323 +        d = 1.0;                        /* zeroeth order */
324 +                                        /* gradient due to translation */
325 +        for (i = 0; i < 3; i++)
326 +                d += ap->gpos[i]*(pv[i]-ap->pos[i]);
327 +                                        /* gradient due to rotation */
328 +        VCOPY(v1, ap->dir);
329 +        fcross(v2, v1, nv);
330 +        d += DOT(ap->gdir, v2);
331 +        if (d <= 0.0) {
332 +                setcolor(cr, 0.0, 0.0, 0.0);
333 +                return;
334 +        }
335 +        copycolor(cr, ap->val);
336 +        scalecolor(cr, d);
337 + }
338 +
339 +
340   static
341 < avsave(av)                              /* save an ambient value */
342 < AMBVAL  *av;
341 > initambfile(creat)              /* initialize ambient file */
342 > int  creat;
343   {
344 < #ifdef  AMBFLUSH
345 <        static int  nunflshed = 0;
344 >        extern char  *progname, *octname, VersionID[];
345 >
346 > #ifdef  F_SETLKW
347 >        aflock(creat ? F_WRLCK : F_RDLCK);
348   #endif
349 + #ifdef MSDOS
350 +        setmode(fileno(ambfp), O_BINARY);
351 + #endif
352 +        setbuf(ambfp, bmalloc(BUFSIZ+8));
353 +        if (creat) {                    /* new file */
354 +                newheader("RADIANCE", ambfp);
355 +                fprintf(ambfp, "%s -av %g %g %g -ab %d -aa %g ",
356 +                                progname, colval(ambval,RED),
357 +                                colval(ambval,GRN), colval(ambval,BLU),
358 +                                ambounce, ambacc);
359 +                fprintf(ambfp, "-ad %d -as %d -ar %d %s\n",
360 +                                ambdiv, ambssamp, ambres,
361 +                                octname==NULL ? "" : octname);
362 +                fprintf(ambfp, "SOFTWARE= %s\n", VersionID);
363 +                fputformat(AMBFMT, ambfp);
364 +                putc('\n', ambfp);
365 +                putambmagic(ambfp);
366 +        } else if (checkheader(ambfp, AMBFMT, NULL) < 0 || !hasambmagic(ambfp))
367 +                error(USER, "bad ambient file");
368 + }
369 +
370 +
371 + static
372 + avsave(av)                              /* insert and save an ambient value */
373 + AMBVAL  *av;
374 + {
375 +        avinsert(avstore(av));
376          if (ambfp == NULL)
377                  return;
378 <        if (fwrite((char *)av, sizeof(AMBVAL), 1, ambfp) != 1)
378 >        if (writambval(av, ambfp) < 0)
379                  goto writerr;
380 < #ifdef  AMBFLUSH
381 <        if (++nunflshed >= AMBFLUSH) {
264 <                if (fflush(ambfp) == EOF)
380 >        if (++nunflshed >= AMBFLUSH)
381 >                if (ambsync() == EOF)
382                          goto writerr;
266 –                nunflshed = 0;
267 –        }
268 – #endif
383          return;
384   writerr:
385          error(SYSTEM, "error writing ambient file");
386   }
387  
388  
389 + static AMBVAL *
390 + avstore(aval)                           /* allocate memory and store aval */
391 + register AMBVAL  *aval;
392 + {
393 +        register AMBVAL  *av;
394 +
395 +        if ((av = newambval()) == NULL)
396 +                error(SYSTEM, "out of memory in avstore");
397 +        copystruct(av, aval);
398 +        return(av);
399 + }
400 +
401 +
402   static
403 < avinsert(aval, at, c0, s)               /* insert ambient value in a tree */
404 < AMBVAL  *aval;
278 < register AMBTREE  *at;
279 < FVECT  c0;
280 < double  s;
403 > avinsert(av)                            /* insert ambient value in our tree */
404 > register AMBVAL  *av;
405   {
406 +        register AMBTREE  *at;
407 +        register AMBVAL  *ap;
408 +        AMBVAL  avh;
409          FVECT  ck0;
410 +        double  s;
411          int  branch;
284 –        register AMBVAL  *av;
412          register int  i;
413  
414 <        if ((av = newambval()) == NULL)
415 <                goto memerr;
416 <        copystruct(av, aval);
417 <        VCOPY(ck0, c0);
414 >        if (av->rad <= FTINY)
415 >                error(CONSISTENCY, "zero ambient radius in avinsert");
416 >        at = &atrunk;
417 >        VCOPY(ck0, thescene.cuorg);
418 >        s = thescene.cusize;
419          while (s*(OCTSCALE/2) > av->rad*ambacc) {
420                  if (at->kid == NULL)
421                          if ((at->kid = newambtree()) == NULL)
422 <                                goto memerr;
422 >                                error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
423                  s *= 0.5;
424                  branch = 0;
425                  for (i = 0; i < 3; i++)
# Line 301 | Line 429 | double  s;
429                          }
430                  at = at->kid + branch;
431          }
432 <        av->next = at->alist;
433 <        at->alist = av;
434 <        return;
435 < memerr:
436 <        error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
432 >        avh.next = at->alist;           /* order by increasing level */
433 >        for (ap = &avh; ap->next != NULL; ap = ap->next)
434 >                if (ap->next->lvl >= av->lvl)
435 >                        break;
436 >        av->next = ap->next;
437 >        ap->next = av;
438 >        at->alist = avh.next;
439   }
440 +
441 +
442 + static
443 + loadatree(at)                           /* move tree to main store */
444 + register AMBTREE  *at;
445 + {
446 +        register AMBVAL  *av;
447 +        register int  i;
448 +                                        /* transfer values at this node */
449 +        for (av = at->alist; av != NULL; av = at->alist) {
450 +                at->alist = av->next;
451 +                avinsert(av);
452 +        }
453 +        if (at->kid == NULL)
454 +                return;
455 +        for (i = 0; i < 8; i++)         /* transfer and free children */
456 +                loadatree(at->kid+i);
457 +        freeambtree(at->kid);
458 + }
459 +
460 +
461 + #ifdef  F_SETLKW
462 +
463 + static
464 + aflock(typ)                     /* lock/unlock ambient file */
465 + int  typ;
466 + {
467 +        static struct flock  fls;       /* static so initialized to zeroes */
468 +
469 +        fls.l_type = typ;
470 +        if (fcntl(fileno(ambfp), F_SETLKW, &fls) < 0)
471 +                error(SYSTEM, "cannot (un)lock ambient file");
472 + }
473 +
474 +
475 + int
476 + ambsync()                       /* synchronize ambient file */
477 + {
478 +        static FILE  *ambinp = NULL;
479 +        static long  lastpos = -1;
480 +        long  flen;
481 +        AMBVAL  avs;
482 +        register int  n;
483 +
484 +        if (nunflshed == 0)
485 +                return(0);
486 +        if (lastpos < 0)        /* initializing (locked in initambfile) */
487 +                goto syncend;
488 +                                /* gain exclusive access */
489 +        aflock(F_WRLCK);
490 +                                /* see if file has grown */
491 +        if ((flen = lseek(fileno(ambfp), 0L, 2)) < 0)
492 +                goto seekerr;
493 +        if (n = flen - lastpos) {               /* file has grown */
494 +                if (ambinp == NULL) {           /* use duplicate filedes */
495 +                        ambinp = fdopen(dup(fileno(ambfp)), "r");
496 +                        if (ambinp == NULL)
497 +                                error(SYSTEM, "fdopen failed in ambsync");
498 +                }
499 +                if (fseek(ambinp, lastpos, 0) < 0)
500 +                        goto seekerr;
501 +                while (n >= AMBVALSIZ) {        /* load contributed values */
502 +                        readambval(&avs, ambinp);
503 +                        avinsert(avstore(&avs));
504 +                        n -= AMBVALSIZ;
505 +                }
506 +                /*** seek always as safety measure
507 +                if (n) ***/                     /* alignment */
508 +                        if (lseek(fileno(ambfp), flen-n, 0) < 0)
509 +                                goto seekerr;
510 +        }
511 + #ifdef  DEBUG
512 +        if (ambfp->_ptr - ambfp->_base != nunflshed*AMBVALSIZ) {
513 +                sprintf(errmsg, "ambient file buffer at %d rather than %d",
514 +                                ambfp->_ptr - ambfp->_base,
515 +                                nunflshed*AMBVALSIZ);
516 +                error(CONSISTENCY, errmsg);
517 +        }
518 + #endif
519 + syncend:
520 +        n = fflush(ambfp);                      /* calls write() at last */
521 +        if ((lastpos = lseek(fileno(ambfp), 0L, 1)) < 0)
522 +                goto seekerr;
523 +        aflock(F_UNLCK);                        /* release file */
524 +        nunflshed = 0;
525 +        return(n);
526 + seekerr:
527 +        error(SYSTEM, "seek failed in ambsync");
528 + }
529 +
530 + #else
531 +
532 + int
533 + ambsync()                       /* flush ambient file */
534 + {
535 +        if (nunflshed == 0)
536 +                return(0);
537 +        nunflshed = 0;
538 +        return(fflush(ambfp));
539 + }
540 +
541 + #endif

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