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

Comparing ray/src/rt/ambient.c (file contents):
Revision 2.6 by greg, Thu Jul 16 12:09:08 1992 UTC vs.
Revision 2.130 by greg, Thu Jan 23 18:44:20 2025 UTC

# Line 1 | Line 1
1 < /* Copyright (c) 1991 Regents of the University of California */
2 <
3 < #ifndef lint
4 < static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
5 < #endif
6 <
1 > static const char       RCSid[] = "$Id$";
2   /*
3   *  ambient.c - routines dealing with ambient (inter-reflected) component.
4   *
5 < *  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
5 > *  Declarations of external symbols in ambient.h
6   */
7  
8 < #include  "ray.h"
8 > #include "copyright.h"
9  
10 < #include  "octree.h"
10 > #include <string.h>
11  
12 + #include  "platform.h"
13 + #include  "ray.h"
14   #include  "otypes.h"
15 <
15 > #include  "otspecial.h"
16 > #include  "resolu.h"
17   #include  "ambient.h"
23
18   #include  "random.h"
19 + #include  "pmapamb.h"
20  
21 < #define  OCTSCALE       0.5     /* ceil((valid rad.)/(cube size)) */
21 > #ifndef  OCTSCALE
22 > #define  OCTSCALE       1.0     /* ceil((valid rad.)/(cube size)) */
23 > #endif
24  
25 < typedef struct ambtree {
26 <        AMBVAL  *alist;         /* ambient value list */
27 <        struct ambtree  *kid;   /* 8 child nodes */
28 < }  AMBTREE;                     /* ambient octree */
25 > #ifndef  MAXASET
26 > #define  MAXASET        4095    /* maximum number of elements in ambient set */
27 > #endif
28 > OBJECT  ambset[MAXASET+1]={0};  /* ambient include/exclude set */
29  
30 < extern CUBE  thescene;          /* contains space boundaries */
30 > double  maxarad;                /* maximum ambient radius */
31 > double  minarad;                /* minimum ambient radius */
32  
33 < #define  MAXASET        511     /* maximum number of elements in ambient set */
36 < OBJECT  ambset[MAXASET+1]={0};  /* ambient include/exclude set */
33 > static AMBTREE  atrunk;         /* our ambient trunk node */
34  
35 < double  maxarad;                /* maximum ambient radius */
36 < double  minarad;                /* minimum ambient radius */
35 > static FILE  *ambfp = NULL;     /* ambient file pointer */
36 > static int  nunflshed;          /* number of unflushed ambient values */
37 > static FILE  *ambinp = NULL;    /* input pointer for ambient i/o */
38  
39 < static AMBTREE  atrunk;         /* our ambient trunk node */
39 > static double  avsum = 0.;              /* computed ambient value sum (log) */
40 > static unsigned int  navsum = 0;        /* number of values in avsum */
41 > static unsigned int  nambvals = 0;      /* total number of indirect values */
42 > static off_t  lastpos = -1;             /* last flush position */
43  
44 < static FILE  *ambfp = NULL;     /* ambient file pointer */
44 < static int  ambheadlen;         /* length of ambient file header */
44 > #define  AMBFLUSH       (BUFSIZ/AMBVALSIZ)
45  
46 < #define  AMBFLUSH       (BUFSIZ/AMBVALSIZ)
46 > #define  AVSIZE         (sizeof(AMBVAL)-sizeof(SCOLOR)+sizeof(COLORV)*NCSAMP)
47 > #define  newambval()    (AMBVAL *)malloc(AVSIZE)
48  
49 < #define  newambval()    (AMBVAL *)bmalloc(sizeof(AMBVAL))
49 > #define  tfunc(x0, x, x1)       (((x)-(x0))/((x1)-(x0)))
50  
51 < #define  newambtree()   (AMBTREE *)calloc(8, sizeof(AMBTREE))
51 > static void initambfile(int cre8);
52 > static void avsave(AMBVAL *av);
53 > static AMBVAL *avstore(AMBVAL  *aval);
54 > static AMBTREE *newambtree(void);
55 > static void freeambtree(AMBTREE  *atp);
56  
57 + typedef void unloadtf_t(AMBVAL *);
58 + static unloadtf_t avinsert;
59 + static unloadtf_t avfree;
60 + static void unloadatree(AMBTREE  *at, unloadtf_t *f);
61  
62 < setambres(ar)                           /* set ambient resolution */
63 < int  ar;
62 > static void sortambvals(void);
63 >
64 > static int      plugaleak(RAY *r, AMBVAL *ap, FVECT anorm, double ang);
65 > static double   sumambient(SCOLOR acol, RAY *r, FVECT rn, int al,
66 >                                AMBTREE *at, FVECT c0, double s);
67 > static int      makeambient(SCOLOR acol, RAY *r, FVECT rn, int al);
68 > static int      extambient(SCOLOR cr, AMBVAL *ap, FVECT pv, FVECT nv,
69 >                                FVECT uvw[3]);
70 >
71 >
72 > void
73 > setambres(                              /* set ambient resolution */
74 >        int  ar
75 > )
76   {
77 +        ambres = ar < 0 ? 0 : ar;               /* may be done already */
78                                                  /* set min & max radii */
79          if (ar <= 0) {
80 <                minarad = 0.0;
81 <                maxarad = thescene.cusize / 2.0;
80 >                minarad = 0;
81 >                maxarad = thescene.cusize*0.2;
82          } else {
83                  minarad = thescene.cusize / ar;
84 <                maxarad = 16.0 * minarad;               /* heuristic */
85 <                if (maxarad > thescene.cusize / 2.0)
86 <                        maxarad = thescene.cusize / 2.0;
84 >                maxarad = 64.0 * minarad;               /* heuristic */
85 >                if (maxarad > thescene.cusize*0.2)
86 >                        maxarad = thescene.cusize*0.2;
87          }
88 <        if (maxarad <= FTINY)
89 <                maxarad = .001;
88 >        if (minarad <= FTINY)
89 >                minarad = 10.0*FTINY;
90 >        if (maxarad <= minarad)
91 >                maxarad = 64.0 * minarad;
92   }
93  
94  
95 < setambient(afile)                       /* initialize calculation */
96 < char  *afile;
95 > void
96 > setambacc(                              /* set ambient accuracy */
97 >        double  newa
98 > )
99   {
100 <        extern long  ftell();
101 <        AMBVAL  amb;
100 >        static double   olda;           /* remember previous setting here */
101 >        
102 >        newa *= (newa > 0);
103 >        if (fabs(newa - olda) >= .05*(newa + olda)) {
104 >                ambacc = newa;
105 >                if (ambacc > FTINY && nambvals > 0)
106 >                        sortambvals();          /* rebuild tree */
107 >        }
108 > }
109 >
110 >
111 > void
112 > setambient(void)                                /* initialize calculation */
113 > {
114 >        int     exists;
115 >        off_t   flen;
116 >        AMBVAL  amb;
117 >                                                /* make sure we're fresh */
118 >        ambdone();
119                                                  /* init ambient limits */
120          setambres(ambres);
121 <                                                /* open ambient file */
122 <        if (afile != NULL)
123 <                if ((ambfp = fopen(afile, "r+")) != NULL) {
124 <                        initambfile(0);
125 <                        while (readambval(&amb, ambfp))
126 <                                avinsert(&amb, &atrunk, thescene.cuorg,
127 <                                                thescene.cusize);
128 <                                                        /* align */
129 <                        fseek(ambfp, -((ftell(ambfp)-ambheadlen)%AMBVALSIZ), 1);
130 <                } else if ((ambfp = fopen(afile, "w")) != NULL)
131 <                        initambfile(1);
132 <                else {
133 <                        sprintf(errmsg, "cannot open ambient file \"%s\"",
134 <                                        afile);
121 >        setambacc(ambacc);
122 >        if (ambfile == NULL || !ambfile[0])
123 >                return;
124 >        if (ambacc <= FTINY) {
125 >                sprintf(errmsg, "zero ambient accuracy so \"%s\" not opened",
126 >                                ambfile);
127 >                error(WARNING, errmsg);
128 >                return;
129 >        }
130 >        exists = access(ambfile, F_OK) == 0;    /* check existence, first */
131 >        ambfp = fopen(ambfile, "a+");           /* try read/append */
132 >        if (!exists & (ambfp == NULL)) {
133 >                sprintf(errmsg, "cannot create ambient file \"%s\"", ambfile);
134 >                error(SYSTEM, errmsg);
135 >        }
136 >        if (ambfp == NULL) {                    /* try opening read-only? */
137 >                if ((ambfp = fopen(ambfile, "r")) == NULL) {
138 >                        sprintf(errmsg,
139 >                        "cannot open ambient file \"%s\" for reading",
140 >                                        ambfile);
141                          error(SYSTEM, errmsg);
142                  }
143 +                exists = -1;                    /* flag read-only */
144 +        } else if (exists)
145 +                rewind(ambfp);  /* XXX not necessary? */
146 +
147 +        if (exists) {
148 +                initambfile(0);                 /* file already exists */
149 +                lastpos = ftell(ambfp);
150 +                while (readambval(&amb, ambfp))
151 +                        avstore(&amb);          /* load what we can */
152 +                if (exists < 0) {               /* read-only? */
153 +                        sprintf(errmsg,
154 +                                "loaded %u values from read-only ambient file",
155 +                                        nambvals);
156 +                        error(WARNING, errmsg);
157 +                        fclose(ambfp);          /* close file so no writes */
158 +                        ambfp = NULL;
159 +                        return;
160 +                }
161 +                                                /* align file pointer */
162 +                lastpos += (off_t)nambvals*AMBVALSIZ;
163 +                flen = lseek(fileno(ambfp), 0, SEEK_END);
164 +                if (flen != lastpos) {
165 +                        sprintf(errmsg,
166 +                        "ignoring last %lu values in ambient file (corrupted)",
167 +                                (unsigned long)((flen - lastpos)/AMBVALSIZ));
168 +                        error(WARNING, errmsg);
169 +                                                /* fseek() not needed? */
170 +                        fseeko(ambfp, lastpos, SEEK_SET);
171 +                        ftruncate(fileno(ambfp), lastpos);
172 +                }
173 +        } else {
174 +                initambfile(1);                 /* else start new file */
175 +                fflush(ambfp);
176 +                lastpos = ftell(ambfp);
177 +        }
178   }
179  
180  
181 < initambfile(creat)              /* initialize ambient file */
182 < int  creat;
181 > void
182 > ambdone(void)                   /* close ambient file and free memory */
183   {
184 <        extern char  *progname, *octname;
185 <
186 <        setbuf(ambfp, bmalloc(BUFSIZ));
187 <        if (creat) {                    /* new file */
188 <                fprintf(ambfp, "%s -av %g %g %g -ab %d -aa %g ",
189 <                                progname, colval(ambval,RED),
190 <                                colval(ambval,GRN), colval(ambval,BLU),
191 <                                ambounce, ambacc);
192 <                fprintf(ambfp, "-ad %d -as %d -ar %d %s\n",
193 <                                ambdiv, ambssamp, ambres,
194 <                                octname==NULL ? "" : octname);
195 <                fputformat(AMBFMT, ambfp);
196 <                putc('\n', ambfp);
197 <                putambmagic(ambfp);
198 <                fflush(ambfp);
115 <        } else if (checkheader(ambfp, AMBFMT, NULL) < 0 || !hasambmagic(ambfp))
116 <                error(USER, "ambient file format error");
117 <        ambheadlen = ftell(ambfp);
184 >        if (ambfp != NULL) {            /* close ambient file */
185 >                fclose(ambfp);          /* don't call ambsync() */
186 >                ambfp = NULL;
187 >                lastpos = -1;
188 >                if (ambinp != NULL) {
189 >                        fclose(ambinp);
190 >                        ambinp = NULL;
191 >                }
192 >        }
193 >                                        /* free ambient tree */
194 >        unloadatree(&atrunk, avfree);
195 >                                        /* reset state variables */
196 >        avsum = 0.;
197 >        navsum = 0;
198 >        nambvals = 0;
199   }
200  
201  
202 < ambnotify(obj)                  /* record new modifier */
203 < OBJECT  obj;
202 > void
203 > ambnotify(                      /* record new modifier */
204 >        OBJECT  obj
205 > )
206   {
207          static int  hitlimit = 0;
208 <        register OBJREC  *o = objptr(obj);
209 <        register char  **amblp;
208 >        OBJREC   *o;
209 >        char  **amblp;
210  
211 +        if (obj == OVOID) {             /* starting over */
212 +                ambset[0] = 0;
213 +                hitlimit = 0;
214 +                return;
215 +        }
216 +        o = objptr(obj);
217          if (hitlimit || !ismodifier(o->otype))
218                  return;
219          for (amblp = amblist; *amblp != NULL; amblp++)
# Line 140 | Line 229 | OBJECT  obj;
229   }
230  
231  
232 < ambient(acol, r)                /* compute ambient component for ray */
233 < COLOR  acol;
234 < register RAY  *r;
232 > void
233 > multambient(            /* compute ambient component & multiply by coef. */
234 >        SCOLOR  aval,
235 >        RAY  *r,
236 >        FVECT  nrm
237 > )
238   {
239 +        static double  logAvgAbsorp = 1;
240          static int  rdepth = 0;                 /* ambient recursion */
241 <        double  d;
241 >        SCOLOR  acol, caustic;
242 >        int     i, ok;
243 >        double  d, l;
244  
245 +        /* PMAP: Factor in ambient from photon map, if enabled and ray is
246 +         * ambient. Return as all ambient components accounted for, else
247 +         * continue. */
248 +        if (ambPmap(aval, r, rdepth))
249 +                return;
250 +
251 +        if (logAvgAbsorp > 0)                   /* exclude in -aw to avoid growth */
252 +                logAvgAbsorp = log(1.-AVGREFL);
253 +
254 +        /* PMAP: Factor in specular-diffuse ambient (caustics) from photon
255 +         * map, if enabled and ray is primary, else caustic is zero.  Continue
256 +         * with RADIANCE ambient calculation */
257 + {/* XXX TEMPORARY */
258 +        COLOR   pmc;
259 +        scolor_color(pmc, aval);
260 +        ambPmapCaustic(pmc, r, rdepth);
261 +        setscolor(caustic, colval(pmc,RED), colval(pmc,GRN), colval(pmc,BLU));
262 + }
263          if (ambdiv <= 0)                        /* no ambient calculation */
264                  goto dumbamb;
265                                                  /* check number of bounces */
# Line 157 | Line 270 | register RAY  *r;
270                          ambincl != inset(ambset, r->ro->omod))
271                  goto dumbamb;
272  
273 <        if (ambacc <= FTINY) {                  /* no ambient storage */
273 >        if (ambacc <= FTINY) {                  /* no ambient storage? */
274 >                double  rdot = DOT(nrm,r->ron);
275 >                int     sgn = 1 - 2*(rdot < 0);
276 >                float   dgrad[2], *dgp = NULL;
277 >                FVECT   uvd[2];
278 >
279 >                if (sgn*rdot < 0.9999)
280 >                        dgp = dgrad;            /* compute rotational grad. */
281 >                copyscolor(acol, aval);
282                  rdepth++;
283 <                d = doambient(acol, r, r->rweight, NULL, NULL);
283 >                ok = doambient(acol, r, r->rweight*sgn,
284 >                                uvd, NULL, NULL, dgp, NULL);
285                  rdepth--;
286 <                if (d == 0.0)
286 >                if (!ok)
287                          goto dumbamb;
288 +                if ((ok > 0) & (dgp != NULL)) { /* apply texture */
289 +                        FVECT   v1;
290 +                        VCROSS(v1, r->ron, nrm);
291 +                        d = 1.0;
292 +                        for (i = 3; i--; )
293 +                                d += sgn*v1[i] * (dgp[0]*uvd[0][i] + dgp[1]*uvd[1][i]);
294 +                        if (d >= 0.05)
295 +                                scalescolor(acol, d);
296 +                }
297 +                copyscolor(aval, acol);
298 +
299 +                /* PMAP: add in caustic */
300 +                saddscolor(aval, caustic);
301                  return;
302          }
303 <                                                /* get ambient value */
304 <        setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
305 <        d = sumambient(acol, r, rdepth,
303 >                                                /* interpolate ambient value */
304 >        scolorblack(acol);
305 >        d = sumambient(acol, r, nrm, rdepth,
306                          &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
307 <        if (d > FTINY)
308 <                scalecolor(acol, 1.0/d);
309 <        else {
310 <                d = makeambient(acol, r, rdepth++);
311 <                rdepth--;
307 >                        
308 >        if (d > FTINY) {
309 >                scalescolor(acol, 1.0/d);
310 >                smultscolor(aval, acol);
311 >
312 >                /* PMAP: add in caustic */
313 >                saddscolor(aval, caustic);
314 >                return;
315          }
316 <        if (d > FTINY)
316 >        
317 >        rdepth++;                               /* need to cache new value */
318 >        ok = makeambient(acol, r, nrm, rdepth-1);
319 >        rdepth--;
320 >        
321 >        if (ok) {
322 >                smultscolor(aval, acol);        /* computed new value */
323 >
324 >                /* PMAP: add in caustic */
325 >                saddscolor(aval, caustic);
326                  return;
327 +        }
328 +        
329   dumbamb:                                        /* return global value */
330 <        copycolor(acol, ambval);
330 >        if ((ambvwt <= 0) | (navsum == 0)) {
331 >                smultcolor(aval, ambval);
332 >                
333 >                /* PMAP: add in caustic */
334 >                saddscolor(aval, caustic);
335 >                return;
336 >        }
337 >        
338 >        l = bright(ambval);                     /* average in computations */  
339 >        if (l > FTINY) {
340 >                d = (log(l)*(double)ambvwt + avsum + logAvgAbsorp*navsum) /
341 >                                (double)(ambvwt + navsum);
342 >                d = exp(d) / l;
343 >                scalescolor(aval, d);
344 >                smultcolor(aval, ambval);       /* apply color of ambval */
345 >        } else {
346 >                d = exp( avsum/(double)navsum + logAvgAbsorp );
347 >                scalescolor(aval, d);           /* neutral color */
348 >        }
349   }
350  
351  
352 < double
353 < sumambient(acol, r, al, at, c0, s)      /* get interpolated ambient value */
354 < COLOR  acol;
188 < register RAY  *r;
189 < int  al;
190 < AMBTREE  *at;
191 < FVECT  c0;
192 < double  s;
352 > /* Plug a potential leak where ambient cache value is occluded */
353 > static int
354 > plugaleak(RAY *r, AMBVAL *ap, FVECT anorm, double ang)
355   {
356 <        extern double  sqrt();
357 <        double  d, e1, e2, wt, wsum;
358 <        COLOR  ct;
359 <        FVECT  ck0;
360 <        int  i;
361 <        register int  j;
362 <        register AMBVAL  *av;
363 <                                        /* do this node */
364 <        wsum = 0.0;
356 >        const double    cost70sq = 0.1169778;   /* cos(70deg)^2 */
357 >        RAY             rtst;
358 >        FVECT           vdif;
359 >        double          normdot, ndotd, nadotd;
360 >        double          a, b, c, t[2];
361 >
362 >        ang += 2.*PI*(ang < 0);                 /* check direction flags */
363 >        if ( !(ap->corral>>(int)(ang*(16./PI)) & 1) )
364 >                return(0);
365 >        /*
366 >         * Generate test ray, targeting 20 degrees above sample point plane
367 >         * along surface normal from cache position.  This should be high
368 >         * enough to miss local geometry we don't really care about.
369 >         */
370 >        VSUB(vdif, ap->pos, r->rop);
371 >        normdot = DOT(anorm, r->ron);
372 >        ndotd = DOT(vdif, r->ron);
373 >        nadotd = DOT(vdif, anorm);
374 >        a = normdot*normdot - cost70sq;
375 >        b = 2.0*(normdot*ndotd - nadotd*cost70sq);
376 >        c = ndotd*ndotd - DOT(vdif,vdif)*cost70sq;
377 >        if (quadratic(t, a, b, c) != 2)
378 >                return(1);                      /* should rarely happen */
379 >        if (t[1] <= FTINY)
380 >                return(0);                      /* should fail behind test */
381 >        rayorigin(&rtst, SHADOW, r, NULL);
382 >        VSUM(rtst.rdir, vdif, anorm, t[1]);     /* further dist. > plane */
383 >        rtst.rmax = normalize(rtst.rdir);       /* short ray test */
384 >        while (localhit(&rtst, &thescene)) {    /* check for occluder */
385 >                OBJREC  *m = findmaterial(rtst.ro);
386 >                if (m != NULL && !istransp(m) && !isBSDFproxy(m) &&
387 >                                (rtst.clipset == NULL ||
388 >                                        !inset(rtst.clipset, rtst.ro->omod)))
389 >                        return(1);              /* plug light leak */
390 >                VCOPY(rtst.rorg, rtst.rop);     /* skip invisible surface */
391 >                rtst.rmax -= rtst.rot;
392 >                rayclear(&rtst);
393 >        }
394 >        return(0);                              /* seems we're OK */
395 > }
396 >
397 >
398 > static double
399 > sumambient(             /* get interpolated ambient value */
400 >        SCOLOR  acol,
401 >        RAY  *r,
402 >        FVECT  rn,
403 >        int  al,
404 >        AMBTREE  *at,
405 >        FVECT  c0,
406 >        double  s
407 > )
408 > {                       /* initial limit is 10 degrees plus ambacc radians */
409 >        const double    minangle = 10.0 * PI/180.;
410 >        const int       sgn = 1 - 2*(DOT(r->ron,rn) < 0);
411 >        double          maxangle = minangle + ambacc;
412 >        double          wsum = 0.0;
413 >        FVECT           ck0;
414 >        int             i, j;
415 >        AMBVAL          *av;
416 >
417 >        if (at->kid != NULL) {          /* sum children first */                                
418 >                s *= 0.5;
419 >                for (i = 0; i < 8; i++) {
420 >                        for (j = 0; j < 3; j++) {
421 >                                ck0[j] = c0[j];
422 >                                if (1<<j & i)
423 >                                        ck0[j] += s;
424 >                                if (r->rop[j] < ck0[j] - OCTSCALE*s)
425 >                                        break;
426 >                                if (r->rop[j] > ck0[j] + (1.0+OCTSCALE)*s)
427 >                                        break;
428 >                        }
429 >                        if (j == 3)
430 >                                wsum += sumambient(acol, r, rn, al,
431 >                                                        at->kid+i, ck0, s);
432 >                }
433 >                                        /* good enough? */
434 >                if ((wsum >= 0.05) & (s*ambacc > minarad))
435 >                        return(wsum);
436 >        }
437 >                                        /* adjust maximum angle */
438 >        if (at->alist != NULL && (at->alist->lvl <= al) & (r->rweight < 0.6))
439 >                maxangle = (maxangle - PI/2.)*pow(r->rweight,0.13) + PI/2.;
440 >                                        /* sum this node */
441          for (av = at->alist; av != NULL; av = av->next) {
442 +                double  u, v, d, delta_r2, delta_t2;
443 +                SCOLOR  sct;
444 +                FVECT   uvw[3];
445                  /*
446 <                 *  Ambient level test.
446 >                 *  Ambient level test
447                   */
448 <                if (av->lvl > al || av->weight < r->rweight-FTINY)
448 >                if (av->lvl > al ||     /* list sorted, so this works */
449 >                                (av->lvl == al) & (av->weight < 0.9*r->rweight))
450 >                        break;
451 >                /*
452 >                 *  Direction test using unperturbed normal
453 >                 */
454 >                decodedir(uvw[2], av->ndir);
455 >                d = sgn * DOT(uvw[2], r->ron);
456 >                if (d <= 0.0)           /* >= 90 degrees */
457                          continue;
458 +                delta_r2 = 2.0 - 2.0*d; /* approx. radians^2 */
459 +                if (delta_r2 >= maxangle*maxangle)
460 +                        continue;
461                  /*
462 <                 *  Ambient radius test.
462 >                 *  Modified ray behind test
463                   */
464 <                e1 = 0.0;
465 <                for (j = 0; j < 3; j++) {
466 <                        d = av->pos[j] - r->rop[j];
215 <                        e1 += d * d;
216 <                }
217 <                e1 /= av->rad * av->rad;
218 <                if (e1 > ambacc*ambacc*1.21)
464 >                VSUB(ck0, r->rop, av->pos);
465 >                d = DOT(ck0, uvw[2]);
466 >                if (d < -minarad*ambacc)
467                          continue;
468 +                d /= av->rad[0];
469 +                delta_t2 = d*d;
470 +                if (delta_t2 >= ambacc*ambacc)
471 +                        continue;
472                  /*
473 <                 *  Normal direction test.
473 >                 *  Elliptical radii test based on Hessian
474                   */
475 <                e2 = (1.0 - DOT(av->dir, r->ron)) * r->rweight;
476 <                if (e2 < 0.0) e2 = 0.0;
477 <                if (e1 + e2 > ambacc*ambacc*1.21)
475 >                decodedir(uvw[0], av->udir);
476 >                VCROSS(uvw[1], uvw[2], uvw[0]);
477 >                d = (u = DOT(ck0, uvw[0])) / av->rad[0];
478 >                delta_t2 += d*d;
479 >                d = (v = DOT(ck0, uvw[1])) / av->rad[1];
480 >                delta_t2 += d*d;
481 >                if (delta_t2 >= ambacc*ambacc)
482                          continue;
483                  /*
484 <                 *  Ray behind test.
484 >                 *  Test for potential light leak
485                   */
486 <                d = 0.0;
231 <                for (j = 0; j < 3; j++)
232 <                        d += (r->rop[j] - av->pos[j]) *
233 <                                        (av->dir[j] + r->ron[j]);
234 <                if (d*0.5 < -minarad*ambacc-.001)
486 >                if (av->corral && plugaleak(r, av, uvw[2], atan2a(v,u)))
487                          continue;
488                  /*
489 <                 *  Jittering final test reduces image artifacts.
489 >                 *  Extrapolate value and compute final weight (hat function)
490                   */
491 <                wt = sqrt(e1) + sqrt(e2);
240 <                wt *= .9 + .2*urand(9015+samplendx);
241 <                if (wt > ambacc)
491 >                if (!extambient(sct, av, r->rop, rn, uvw))
492                          continue;
493 <                if (wt <= 1e-3)
494 <                        wt = 1e3;
495 <                else
496 <                        wt = 1.0 / wt;
497 <                wsum += wt;
248 <                extambient(ct, av, r->rop, r->ron);
249 <                scalecolor(ct, wt);
250 <                addcolor(acol, ct);
493 >                d = tfunc(maxangle, sqrt(delta_r2), 0.0) *
494 >                        tfunc(ambacc, sqrt(delta_t2), 0.0);
495 >                scalescolor(sct, d);
496 >                saddscolor(acol, sct);
497 >                wsum += d;
498          }
252        if (at->kid == NULL)
253                return(wsum);
254                                        /* do children */
255        s *= 0.5;
256        for (i = 0; i < 8; i++) {
257                for (j = 0; j < 3; j++) {
258                        ck0[j] = c0[j];
259                        if (1<<j & i)
260                                ck0[j] += s;
261                        if (r->rop[j] < ck0[j] - OCTSCALE*s)
262                                break;
263                        if (r->rop[j] > ck0[j] + (1.0+OCTSCALE)*s)
264                                break;
265                }
266                if (j == 3)
267                        wsum += sumambient(acol, r, al, at->kid+i, ck0, s);
268        }
499          return(wsum);
500   }
501  
502  
503 < double
504 < makeambient(acol, r, al)        /* make a new ambient value */
505 < COLOR  acol;
506 < register RAY  *r;
507 < int  al;
503 > static int
504 > makeambient(            /* make a new ambient value for storage */
505 >        SCOLOR  acol,
506 >        RAY  *r,
507 >        FVECT  rn,
508 >        int  al
509 > )
510   {
511 <        AMBVAL  amb;
512 <        FVECT   gp, gd;
513 <                                                /* compute weight */
514 <        amb.weight = pow(AVGREFL, (double)al);
515 <        if (r->rweight < 0.2*amb.weight)        /* heuristic */
516 <                amb.weight = r->rweight;
511 >        int     sgn = 1 - 2*(DOT(r->ron,rn) < 0);
512 >        AMBVAL  amb;
513 >        FVECT   uvw[3];
514 >        int     i;
515 >
516 >        amb.weight = 1.0;                       /* compute weight */
517 >        for (i = al; i-- > 0; )
518 >                amb.weight *= AVGREFL;
519 >        if (r->rweight < 0.1*amb.weight)        /* heuristic override */
520 >                amb.weight = 1.25*r->rweight;
521 >        setscolor(acol, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
522                                                  /* compute ambient */
523 <        amb.rad = doambient(acol, r, amb.weight, gp, gd);
524 <        if (amb.rad == 0.0)
525 <                return(0.0);
526 <                                                /* store it */
523 >        i = doambient(acol, r, amb.weight*sgn,
524 >                        uvw, amb.rad, amb.gpos, amb.gdir, &amb.corral);
525 >        scalescolor(acol, 1./AVGREFL);          /* undo assumed reflectance */
526 >        if (i <= 0 || amb.rad[0] <= FTINY)      /* no Hessian or zero radius */
527 >                return(i);
528 >        uvw[2][0] = sgn*r->ron[0];              /* orient unperturbed normal */
529 >        uvw[2][1] = sgn*r->ron[1];
530 >        uvw[2][2] = sgn*r->ron[2];
531 >                                                /* store value */
532          VCOPY(amb.pos, r->rop);
533 <        VCOPY(amb.dir, r->ron);
533 >        amb.ndir = encodedir(uvw[2]);
534 >        amb.udir = encodedir(uvw[0]);
535          amb.lvl = al;
536 <        copycolor(amb.val, acol);
537 <        VCOPY(amb.gpos, gp);
538 <        VCOPY(amb.gdir, gd);
539 <                                                /* insert into tree */
540 <        avinsert(&amb, &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
298 <        avsave(&amb);                           /* write to file */
299 <        return(amb.rad);
536 >        copyscolor(amb.val, acol);
537 >        avsave(&amb);                           /* insert and save to file */
538 >        if (DOT(uvw[2],rn) < 0.9999)            /* texture? */
539 >                extambient(acol, &amb, r->rop, rn, uvw);
540 >        return(1);
541   }
542  
543  
544 < extambient(cr, ap, pv, nv)              /* extrapolate value at pv, nv */
545 < COLOR  cr;
546 < register AMBVAL  *ap;
547 < FVECT  pv, nv;
544 > static int
545 > extambient(             /* extrapolate value at pv, nv */
546 >        SCOLOR  scr,
547 >        AMBVAL   *ap,
548 >        FVECT  pv,
549 >        FVECT  nv,
550 >        FVECT  uvw[3]
551 > )
552   {
553 <        FVECT  v1, v2;
554 <        register int  i;
555 <        double  d;
553 >        const double    min_d = 0.05;
554 >        const double    max_d = 20.;
555 >        static FVECT    my_uvw[3];
556 >        FVECT           v1;
557 >        int             i;
558 >        double          d = 1.0;        /* zeroeth order */
559  
560 <        d = 1.0;                        /* zeroeth order */
561 <                                        /* gradient due to translation */
562 <        for (i = 0; i < 3; i++)
563 <                d += ap->gpos[i]*(pv[i]-ap->pos[i]);
564 <                                        /* gradient due to rotation */
317 <        VCOPY(v1, ap->dir);
318 <        fcross(v2, v1, nv);
319 <        d += DOT(ap->gdir, v2);
320 <        if (d <= 0.0) {
321 <                setcolor(cr, 0.0, 0.0, 0.0);
322 <                return;
560 >        if (uvw == NULL) {              /* need local coordinates? */
561 >                decodedir(my_uvw[2], ap->ndir);
562 >                decodedir(my_uvw[0], ap->udir);
563 >                VCROSS(my_uvw[1], my_uvw[2], my_uvw[0]);
564 >                uvw = my_uvw;
565          }
566 <        copycolor(cr, ap->val);
567 <        scalecolor(cr, d);
568 < }
566 >        for (i = 3; i--; )              /* gradient due to translation */
567 >                d += (pv[i] - ap->pos[i]) *
568 >                        (ap->gpos[0]*uvw[0][i] + ap->gpos[1]*uvw[1][i]);
569  
570 <
571 < static
572 < avsave(av)                              /* save an ambient value */
573 < AMBVAL  *av;
574 < {
575 <        static int  nunflshed = 0;
576 <
577 <        if (ambfp == NULL)
578 <                return;
579 <        if (writambval(av, ambfp) < 0)
580 <                goto writerr;
339 <        if (++nunflshed >= AMBFLUSH) {
340 <                if (fflush(ambfp) == EOF)
341 <                        goto writerr;
342 <                nunflshed = 0;
343 <        }
344 <        return;
345 < writerr:
346 <        error(SYSTEM, "error writing ambient file");
570 >        VCROSS(v1, uvw[2], nv);         /* gradient due to rotation */
571 >        for (i = 3; i--; )
572 >                d += v1[i] * (ap->gdir[0]*uvw[0][i] + ap->gdir[1]*uvw[1][i]);
573 >        
574 >        if (d < min_d)                  /* clamp min/max scaling */
575 >                d = min_d;
576 >        else if (d > max_d)
577 >                d = max_d;
578 >        copyscolor(scr, ap->val);
579 >        scalescolor(scr, d);
580 >        return(d > min_d);
581   }
582  
583  
584 < static
585 < avinsert(aval, at, c0, s)               /* insert ambient value in a tree */
586 < AMBVAL  *aval;
587 < register AMBTREE  *at;
354 < FVECT  c0;
355 < double  s;
584 > static void
585 > avinsert(                               /* insert ambient value in our tree */
586 >        AMBVAL *av
587 > )
588   {
589 +        AMBTREE  *at;
590 +        AMBVAL  *ap;
591 +        AMBVAL  avh;
592          FVECT  ck0;
593 +        double  s;
594          int  branch;
595 <        register AMBVAL  *av;
360 <        register int  i;
595 >        int  i;
596  
597 <        if ((av = newambval()) == NULL)
598 <                goto memerr;
599 <        copystruct(av, aval);
600 <        VCOPY(ck0, c0);
601 <        while (s*(OCTSCALE/2) > av->rad*ambacc) {
597 >        if (av->rad[0] <= FTINY)
598 >                error(CONSISTENCY, "zero ambient radius in avinsert");
599 >        at = &atrunk;
600 >        VCOPY(ck0, thescene.cuorg);
601 >        s = thescene.cusize;
602 >        while (s*(OCTSCALE/2) > av->rad[1]*ambacc) {
603                  if (at->kid == NULL)
604                          if ((at->kid = newambtree()) == NULL)
605 <                                goto memerr;
605 >                                error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
606                  s *= 0.5;
607                  branch = 0;
608                  for (i = 0; i < 3; i++)
# Line 376 | Line 612 | double  s;
612                          }
613                  at = at->kid + branch;
614          }
615 <        av->next = at->alist;
616 <        at->alist = av;
615 >        avh.next = at->alist;           /* order by increasing level */
616 >        for (ap = &avh; ap->next != NULL; ap = ap->next)
617 >                if ( ap->next->lvl > av->lvl ||
618 >                                (ap->next->lvl == av->lvl) &
619 >                                (ap->next->weight <= av->weight) )
620 >                        break;
621 >        av->next = ap->next;
622 >        ap->next = (AMBVAL*)av;
623 >        at->alist = avh.next;
624 > }
625 >
626 >
627 > static void
628 > initambfile(            /* initialize ambient file */
629 >        int  cre8
630 > )
631 > {
632 >        extern char  *progname, *octname;
633 >        static char  *mybuf = NULL;
634 >        int  ntries = 3;
635 >
636 >        if (!AMBFLUSH)
637 >                error(INTERNAL, "BUFSIZ too small in initambfile");
638 >        SET_FILE_BINARY(ambfp);
639 >        if (mybuf == NULL)
640 >                mybuf = (char *)bmalloc(BUFSIZ);
641 >        setbuf(ambfp, mybuf);
642 >        nunflshed = 0;
643 > retry:
644 >        if (cre8) {                     /* new file */
645 >                newheader("RADIANCE", ambfp);
646 >                fprintf(ambfp, "%s -av %g %g %g -aw %d -ab %d -aa %g ",
647 >                                progname, colval(ambval,RED),
648 >                                colval(ambval,GRN), colval(ambval,BLU),
649 >                                ambvwt, ambounce, ambacc);
650 >                fprintf(ambfp, "-ad %d -as %d -ar %d ",
651 >                                ambdiv, ambssamp, ambres);
652 >                fprintf(ambfp, "-dr %d -ds %g -dt %g -dc %g ", directrelay,
653 >                                srcsizerat, shadthresh, shadcert);
654 >                fprintf(ambfp, "-ss %g -st %g -lr %d -lw %g ", specjitter,
655 >                                specthresh, maxdepth, minweight);
656 >                fprintf(ambfp, "-cw %g %g -cs %d ", WLPART[3], WLPART[0], NCSAMP);
657 >                if (octname != NULL)
658 >                        fputs(octname, ambfp);
659 >                fputc('\n', ambfp);     /* end of command line, not header! */
660 >                fprintf(ambfp, "SOFTWARE= %s\n", VersionID);
661 >                fputnow(ambfp);
662 >                AMB_CNDX = CNDX;        /* use current spectral sampling */
663 >                AMB_WLPART = WLPART;
664 >                fputwlsplit(WLPART, ambfp);
665 >                fputncomp(NCSAMP, ambfp);
666 >                fputformat(AMBFMT, ambfp);
667 >                fputc('\n', ambfp);
668 >                putambmagic(ambfp);
669 >        } else if (getheader(ambfp, amb_headline, NULL) < 0 || !hasambmagic(ambfp)) {
670 >                if (--ntries > 0 && ftell(ambfp) == 0) {
671 >                        clearerr(ambfp);
672 >                        sleep(2);
673 >                        goto retry;
674 >                }
675 >                error(USER, "bad/incompatible ambient file");
676 >        }
677 >        if ((AMB_CNDX != CNDX) | (AMB_WLPART != WLPART)) {
678 >                if (setspectrsamp(AMB_CNDX, AMB_WLPART) < 0)
679 >                        error(USER, "bad wavelength sampling in ambient file");
680 >                if (AMB_CNDX[3] == CNDX[3] && FABSEQ(AMB_WLPART[0],WLPART[0]) &&
681 >                                        FABSEQ(AMB_WLPART[3],WLPART[3])) {
682 >                        AMB_CNDX = CNDX;
683 >                        AMB_WLPART = WLPART;            /* just the same */
684 >                } else
685 >                        error(WARNING, "different ambient file wavelength sampling");
686 >        }
687 > }
688 >
689 >
690 > static void
691 > avsave(                         /* insert and save an ambient value */
692 >        AMBVAL  *av
693 > )
694 > {
695 >        avstore(av);
696 >        if (ambfp == NULL)
697 >                return;
698 >        if (writambval(av, ambfp) < 0)
699 >                goto writerr;
700 >        if (++nunflshed >= AMBFLUSH)
701 >                if (ambsync() == EOF)
702 >                        goto writerr;
703          return;
704 < memerr:
705 <        error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
704 > writerr:
705 >        error(SYSTEM, "error writing to ambient file");
706 > }
707 >
708 >
709 > static AMBVAL *
710 > avstore(                                /* allocate memory and save aval */
711 >        AMBVAL  *aval
712 > )
713 > {
714 >        AMBVAL  *av;
715 >        double  d;
716 >
717 >        if ((av = newambval()) == NULL)
718 >                error(SYSTEM, "out of memory in avstore");
719 >        memcpy(av, aval, AVSIZE);       /* AVSIZE <= sizeof(AMBVAL) */
720 >        av->next = NULL;
721 >        nambvals++;
722 >        d = pbright(av->val);
723 >        if (d > FTINY) {                /* add to log sum for averaging */
724 >                avsum += log(d);
725 >                navsum++;
726 >        }
727 >        avinsert(av);                   /* insert in our cache tree */
728 >        return(av);
729 > }
730 >
731 >
732 > #define ATALLOCSZ       512             /* #/8 trees to allocate at once */
733 >
734 > static AMBTREE  *atfreelist = NULL;     /* free ambient tree structures */
735 >
736 >
737 > static AMBTREE *
738 > newambtree(void)                                /* allocate 8 ambient tree structs */
739 > {
740 >        AMBTREE  *atp, *upperlim;
741 >
742 >        if (atfreelist == NULL) {       /* get more nodes */
743 >                atfreelist = (AMBTREE *)malloc(ATALLOCSZ*8*sizeof(AMBTREE));
744 >                if (atfreelist == NULL)
745 >                        return(NULL);
746 >                                        /* link new free list */
747 >                upperlim = atfreelist + 8*(ATALLOCSZ-1);
748 >                for (atp = atfreelist; atp < upperlim; atp += 8)
749 >                        atp->kid = atp + 8;
750 >                atp->kid = NULL;
751 >        }
752 >        atp = atfreelist;
753 >        atfreelist = atp->kid;
754 >        memset(atp, 0, 8*sizeof(AMBTREE));
755 >        return(atp);
756 > }
757 >
758 >
759 > static void
760 > freeambtree(                    /* free 8 ambient tree structs */
761 >        AMBTREE  *atp
762 > )
763 > {
764 >        atp->kid = atfreelist;
765 >        atfreelist = atp;
766 > }
767 >
768 >
769 > static void
770 > unloadatree(                    /* unload an ambient value tree */
771 >        AMBTREE  *at,
772 >        unloadtf_t *f
773 > )
774 > {
775 >        AMBVAL  *av;
776 >        int  i;
777 >                                        /* transfer values at this node */
778 >        for (av = at->alist; av != NULL; av = at->alist) {
779 >                at->alist = av->next;
780 >                av->next = NULL;
781 >                (*f)(av);
782 >        }
783 >        if (at->kid == NULL)
784 >                return;
785 >        for (i = 0; i < 8; i++)         /* transfer and free children */
786 >                unloadatree(at->kid+i, f);
787 >        freeambtree(at->kid);
788 >        at->kid = NULL;
789 > }
790 >
791 >
792 > static void
793 > avfree(AMBVAL *av)
794 > {
795 >        free(av);
796 > }
797 >
798 >
799 > static void
800 > sortambvals(void)                       /* resort ambient values */
801 > {
802 >        AMBTREE  oldatrunk = atrunk;
803 >
804 >        atrunk.alist = NULL;
805 >        atrunk.kid = NULL;
806 >        unloadatree(&oldatrunk, avinsert);
807 > }
808 >
809 >
810 > int
811 > ambsync(void)                   /* synchronize ambient file */
812 > {
813 >        off_t   newpos;
814 >        int     n;
815 >        AMBVAL  avs;
816 >
817 >        if (ambfp == NULL)      /* no ambient file? */
818 >                return(0);
819 >
820 >        if (nunflshed > 0) {    /* append new values? */
821 >                if (fflush(ambfp) < 0)
822 >                        return(EOF);
823 >                newpos = lseek(fileno(ambfp), 0, SEEK_CUR);
824 >        } else
825 >                newpos = lseek(fileno(ambfp), 0, SEEK_END);
826 >
827 >        if (newpos < 0)
828 >                goto seekerr;
829 >                                /* how many others added? */
830 >        n = (newpos - lastpos)/AMBVALSIZ - nunflshed;
831 >        nunflshed = 0;
832 >        if (n <= 0) {           /* no one helping this time? */
833 >                lastpos = newpos;
834 >                return(0);
835 >        }
836 >        if (ambinp == NULL) {   /* else need to open for input? */
837 >                ambinp = fopen(ambfile, "r");
838 >                if (ambinp == NULL) {
839 >                        sprintf(errmsg, "cannot reopen ambient file \"%s\"",
840 >                                        ambfile);
841 >                        error(SYSTEM, errmsg);
842 >                }
843 >                SET_FILE_BINARY(ambinp);
844 >        }
845 >                                /* read from last endpoint */
846 >        if (fseeko(ambinp, lastpos, SEEK_SET) < 0)
847 >                goto seekerr;
848 >        while (n-- > 0) {       /* load new contributed values */
849 >                if (!readambval(&avs, ambinp)) {
850 >                        sprintf(errmsg, "ambient file \"%s\" corrupted",
851 >                                        ambfile);
852 >                        error(WARNING, errmsg);
853 >                        break;
854 >                }
855 >                avstore(&avs);
856 >        }
857 >        lastpos = newpos;       /* update endpoint */
858 >        return(0);
859 > seekerr:
860 >        error(SYSTEM, "seek failed in ambsync");
861 >        return(EOF);    /* pro forma return */
862   }

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