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

Comparing ray/src/rt/ambient.c (file contents):
Revision 1.10 by greg, Tue Jun 26 09:00:07 1990 UTC vs.
Revision 2.38 by greg, Tue Jul 9 13:32:35 1996 UTC

# Line 1 | Line 1
1 < /* Copyright (c) 1986 Regents of the University of California */
1 > /* Copyright (c) 1996 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 19 | Line 14 | static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
14  
15   #include  "otypes.h"
16  
17 + #include  "ambient.h"
18 +
19   #include  "random.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 */
29 +
30   extern CUBE  thescene;          /* contains space boundaries */
31  
32 < extern COLOR  ambval;           /* global ambient component */
29 < extern double  ambacc;          /* ambient accuracy */
30 < extern int  ambres;             /* ambient resolution */
31 < extern int  ambdiv;             /* number of divisions for calculation */
32 < extern int  ambssamp;           /* number of super-samples */
33 < extern int  ambounce;           /* number of ambient bounces */
34 < extern char  *amblist[];        /* ambient include/exclude list */
35 < extern int  ambincl;            /* include == 1, exclude == 0 */
32 > extern char  *shm_boundary;     /* memory sharing boundary */
33  
34 < OBJECT  ambset[256]={0};        /* ambient include/exclude set */
34 > #define  MAXASET        511     /* maximum number of elements in ambient set */
35 > OBJECT  ambset[MAXASET+1]={0};  /* ambient include/exclude set */
36  
37 < double  maxarad;                /* maximum ambient radius */
38 < double  minarad;                /* minimum ambient radius */
37 > double  maxarad;                /* maximum ambient radius */
38 > double  minarad;                /* minimum ambient radius */
39  
40 < typedef struct ambval {
43 <        FVECT  pos;             /* position in space */
44 <        FVECT  dir;             /* normal direction */
45 <        int  lvl;               /* recursion level of parent ray */
46 <        float  weight;          /* weight of parent ray */
47 <        COLOR  val;             /* computed ambient value */
48 <        float  rad;             /* validity radius */
49 <        struct ambval  *next;   /* next in list */
50 < }  AMBVAL;                      /* ambient value */
40 > static AMBTREE  atrunk;         /* our ambient trunk node */
41  
42 < typedef struct ambtree {
43 <        AMBVAL  *alist;         /* ambient value list */
54 <        struct ambtree  *kid;   /* 8 child nodes */
55 < }  AMBTREE;                     /* ambient octree */
42 > static FILE  *ambfp = NULL;     /* ambient file pointer */
43 > static int  nunflshed = 0;      /* number of unflushed ambient values */
44  
45 < typedef struct {
46 <        float  k;               /* error contribution per sample */
47 <        COLOR  v;               /* ray sum */
48 <        int  n;                 /* number of samples */
49 <        short  t, p;            /* theta, phi indices */
50 < }  AMBSAMP;                     /* ambient sample */
45 > #ifndef SORT_THRESH
46 > #ifdef BIGMEM
47 > #define SORT_THRESH     ((9L<<20)/sizeof(AMBVAL))
48 > #else
49 > #define SORT_THRESH     ((3L<<20)/sizeof(AMBVAL))
50 > #endif
51 > #endif
52 > #ifndef SORT_INTVL
53 > #define SORT_INTVL      (SORT_THRESH*256)
54 > #endif
55 > #ifndef MAX_SORT_INTVL
56 > #define MAX_SORT_INTVL  (SORT_INTVL<<4)
57 > #endif
58  
59 < static AMBTREE  atrunk;         /* our ambient trunk node */
59 > static COLOR  avsum = BLKCOLOR;         /* computed ambient value sum */
60 > static unsigned int  nambvals = 0;      /* total number of indirect values */
61 > static unsigned int  nambshare = 0;     /* number of values from file */
62 > static unsigned long  ambclock = 0;     /* ambient access clock */
63 > static unsigned long  lastsort = 0;     /* time of last value sort */
64 > static long  sortintvl = SORT_INTVL;    /* time until next sort */
65  
66 < static FILE  *ambfp = NULL;     /* ambient file pointer */
66 > #define MAXACLOCK       (1L<<30)        /* clock turnover value */
67 >        /*
68 >         * Track access times unless we are sharing ambient values
69 >         * through memory on a multiprocessor, when we want to avoid
70 >         * claiming our own memory (copy on write).  Go ahead anyway
71 >         * if more than two thirds of our values are unshared.
72 >         */
73 > #define tracktime       (shm_boundary == NULL || nambvals > 3*nambshare)
74  
75 < #define  newambval()    (AMBVAL *)bmalloc(sizeof(AMBVAL))
75 > #define  AMBFLUSH       (BUFSIZ/AMBVALSIZ)
76  
77 < #define  newambtree()   (AMBTREE *)calloc(8, sizeof(AMBTREE))
77 > #define  newambval()    (AMBVAL *)bmalloc(sizeof(AMBVAL))
78  
79 < double  sumambient(), doambient(), makeambient();
79 > extern long  ftell(), lseek();
80 > static int  initambfile(), avsave(), avinsert(), sortambvals();
81 > static AMBVAL  *avstore();
82 > #ifdef  F_SETLKW
83 > static  aflock();
84 > #endif
85  
86  
87 < setambient(afile)                       /* initialize calculation */
88 < char  *afile;
87 > setambres(ar)                           /* set ambient resolution */
88 > int  ar;
89   {
90 <        long  ftell();
91 <        AMBVAL  amb;
90 >        ambres = ar < 0 ? 0 : ar;               /* may be done already */
91 >                                                /* set min & max radii */
92 >        if (ar <= 0) {
93 >                minarad = 0;
94 >                maxarad = thescene.cusize / 2.0;
95 >        } else {
96 >                minarad = thescene.cusize / ar;
97 >                maxarad = 64 * minarad;                 /* heuristic */
98 >                if (maxarad > thescene.cusize / 2.0)
99 >                        maxarad = thescene.cusize / 2.0;
100 >        }
101 >        if (minarad <= FTINY)
102 >                minarad = 10*FTINY;
103 >        if (maxarad <= minarad)
104 >                maxarad = 64 * minarad;
105 > }
106  
81 –        maxarad = thescene.cusize / 2.0;                /* maximum radius */
82 –                                                        /* minimum radius */
83 –        minarad = ambres > 0 ? thescene.cusize/ambres : 0.0;
107  
108 <                                        /* open ambient file */
109 <        if (afile != NULL)
110 <                if ((ambfp = fopen(afile, "r+")) != NULL) {
111 <                        while (fread((char *)&amb,sizeof(AMBVAL),1,ambfp) == 1)
112 <                                avinsert(&amb, &atrunk, thescene.cuorg,
113 <                                                thescene.cusize);
114 <                                                        /* align */
115 <                        fseek(ambfp, -(ftell(ambfp)%sizeof(AMBVAL)), 1);
116 <                } else if ((ambfp = fopen(afile, "w")) == NULL) {
117 <                        sprintf(errmsg, "cannot open ambient file \"%s\"",
118 <                                        afile);
119 <                        error(SYSTEM, errmsg);
108 > setambacc(newa)                         /* set ambient accuracy */
109 > double  newa;
110 > {
111 >        double  ambdiff;
112 >
113 >        if (newa < 0.0)
114 >                newa = 0.0;
115 >        ambdiff = fabs(newa - ambacc);
116 >        if (ambdiff >= .01 && (ambacc = newa) > FTINY && nambvals > 0)
117 >                sortambvals(1);                 /* rebuild tree */
118 > }
119 >
120 >
121 > setambient(afile)                       /* initialize calculation */
122 > char  *afile;
123 > {
124 >        long  pos, flen;
125 >        AMBVAL  amb;
126 >                                                /* init ambient limits */
127 >        setambres(ambres);
128 >        setambacc(ambacc);
129 >        if (afile == NULL)
130 >                return;
131 >        if (ambacc <= FTINY) {
132 >                sprintf(errmsg, "zero ambient accuracy so \"%s\" not opened",
133 >                                afile);
134 >                error(WARNING, errmsg);
135 >                return;
136 >        }
137 >                                                /* open ambient file */
138 >        if ((ambfp = fopen(afile, "r+")) != NULL) {
139 >                initambfile(0);
140 >                pos = ftell(ambfp);
141 >                while (readambval(&amb, ambfp))
142 >                        avinsert(avstore(&amb));
143 >                                                /* align */
144 >                pos += (long)nambvals*AMBVALSIZ;
145 >                flen = lseek(fileno(ambfp), 0L, 2);
146 >                if (flen != pos) {
147 >                        error(WARNING,
148 >                        "ignoring last %ld values in ambient file (corrupted)",
149 >                                        (flen - pos)/AMBVALSIZ);
150 >                        fseek(ambfp, pos, 0);
151 >                        ftruncate(fileno(ambfp), pos);
152                  }
153 +                nambshare = nambvals;
154 +        } else if ((ambfp = fopen(afile, "w+")) != NULL)
155 +                initambfile(1);
156 +        else {
157 +                sprintf(errmsg, "cannot open ambient file \"%s\"", afile);
158 +                error(SYSTEM, errmsg);
159 +        }
160 +        nunflshed++;    /* lie */
161 +        ambsync();
162   }
163  
164  
165   ambnotify(obj)                  /* record new modifier */
166 < OBJECT  obj;
166 > OBJECT  obj;
167   {
168 <        register OBJREC  *o = objptr(obj);
168 >        static int  hitlimit = 0;
169 >        register OBJREC  *o = objptr(obj);
170          register char  **amblp;
171  
172 <        if (!ismodifier(o->otype))
172 >        if (hitlimit || !ismodifier(o->otype))
173                  return;
174          for (amblp = amblist; *amblp != NULL; amblp++)
175                  if (!strcmp(o->oname, *amblp)) {
176 +                        if (ambset[0] >= MAXASET) {
177 +                                error(WARNING, "too many modifiers in ambient list");
178 +                                hitlimit++;
179 +                                return;         /* should this be fatal? */
180 +                        }
181                          insertelem(ambset, obj);
182                          return;
183                  }
184   }
185  
186  
187 < ambient(acol, r)                /* compute ambient component for ray */
187 > ambient(acol, r, nrm)           /* compute ambient component for ray */
188   COLOR  acol;
189   register RAY  *r;
190 + FVECT  nrm;
191   {
192          static int  rdepth = 0;                 /* ambient recursion */
193 <        double  wsum;
193 >        double  d;
194  
124 –        rdepth++;                               /* increment level */
125 –
195          if (ambdiv <= 0)                        /* no ambient calculation */
196                  goto dumbamb;
197                                                  /* check number of bounces */
198 <        if (rdepth > ambounce)
198 >        if (rdepth >= ambounce)
199                  goto dumbamb;
200                                                  /* check ambient list */
201          if (ambincl != -1 && r->ro != NULL &&
# Line 134 | Line 203 | register RAY  *r;
203                  goto dumbamb;
204  
205          if (ambacc <= FTINY) {                  /* no ambient storage */
206 <                if (doambient(acol, r) == 0.0)
206 >                rdepth++;
207 >                d = doambient(acol, r, r->rweight, NULL, NULL);
208 >                rdepth--;
209 >                if (d <= FTINY)
210                          goto dumbamb;
211 <                goto done;
211 >                return;
212          }
213 +                                                /* resort memory? */
214 +        sortambvals(0);
215                                                  /* get ambient value */
216          setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
217 <        wsum = sumambient(acol, r, &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
218 <        if (wsum > FTINY)
219 <                scalecolor(acol, 1.0/wsum);
220 <        else if (makeambient(acol, r) == 0.0)
221 <                goto dumbamb;
222 <        goto done;
223 <
217 >        d = sumambient(acol, r, nrm, rdepth,
218 >                        &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
219 >        if (d > FTINY) {
220 >                scalecolor(acol, 1.0/d);
221 >                return;
222 >        }
223 >        rdepth++;                               /* need to cache new value */
224 >        d = makeambient(acol, r, nrm, rdepth-1);
225 >        rdepth--;
226 >        if (d > FTINY)
227 >                return;
228   dumbamb:                                        /* return global value */
229          copycolor(acol, ambval);
230 < done:                                           /* must finish here! */
231 <        rdepth--;
230 >        if (ambvwt <= 0 | nambvals == 0)
231 >                return;
232 >        scalecolor(acol, (double)ambvwt);
233 >        addcolor(acol, avsum);                  /* average in computations */
234 >        d = 1.0/(ambvwt+nambvals);
235 >        scalecolor(acol, d);
236   }
237  
238  
239   double
240 < sumambient(acol, r, at, c0, s)          /* get interpolated ambient value */
240 > sumambient(acol, r, rn, al, at, c0, s)  /* get interpolated ambient value */
241   COLOR  acol;
242   register RAY  *r;
243 < AMBTREE  *at;
243 > FVECT  rn;
244 > int  al;
245 > AMBTREE  *at;
246   FVECT  c0;
247 < double  s;
247 > double  s;
248   {
249 <        extern double  sqrt();
166 <        double  d, e1, e2, wt, wsum;
249 >        double  d, e1, e2, wt, wsum;
250          COLOR  ct;
251          FVECT  ck0;
252          int  i;
253          register int  j;
254 <        register AMBVAL  *av;
255 <                                        /* do this node */
254 >        register AMBVAL  *av;
255 >
256          wsum = 0.0;
257 +                                        /* do this node */
258          for (av = at->alist; av != NULL; av = av->next) {
259 +                if (tracktime)
260 +                        av->latick = ambclock++;
261                  /*
262 <                 *  Ray strength test.
262 >                 *  Ambient level test.
263                   */
264 <                if (av->lvl > r->rlvl || av->weight < r->rweight-FTINY)
264 >                if (av->lvl > al)       /* list sorted, so this works */
265 >                        break;
266 >                if (av->weight < r->rweight-FTINY)
267                          continue;
268                  /*
269                   *  Ambient radius test.
270                   */
271 <                e1 = 0.0;
272 <                for (j = 0; j < 3; j++) {
273 <                        d = av->pos[j] - r->rop[j];
274 <                        e1 += d * d;
275 <                }
271 >                d = av->pos[0] - r->rop[0];
272 >                e1 = d * d;
273 >                d = av->pos[1] - r->rop[1];
274 >                e1 += d * d;
275 >                d = av->pos[2] - r->rop[2];
276 >                e1 += d * d;
277                  e1 /= av->rad * av->rad;
278                  if (e1 > ambacc*ambacc*1.21)
279                          continue;
# Line 202 | Line 291 | double  s;
291                  for (j = 0; j < 3; j++)
292                          d += (r->rop[j] - av->pos[j]) *
293                                          (av->dir[j] + r->ron[j]);
294 <                if (d < -minarad)
294 >                if (d*0.5 < -minarad*ambacc-.001)
295                          continue;
296                  /*
297                   *  Jittering final test reduces image artifacts.
298                   */
299                  wt = sqrt(e1) + sqrt(e2);
300 <                wt *= .9 + .2*frandom();
212 <                if (wt > ambacc)
300 >                if (wt > ambacc*(.9+.2*urand(9015+samplendx)))
301                          continue;
302                  if (wt <= 1e-3)
303                          wt = 1e3;
304                  else
305                          wt = 1.0 / wt;
306                  wsum += wt;
307 <                copycolor(ct, av->val);
307 >                extambient(ct, av, r->rop, rn);
308                  scalecolor(ct, wt);
309                  addcolor(acol, ct);
310          }
# Line 235 | Line 323 | double  s;
323                                  break;
324                  }
325                  if (j == 3)
326 <                        wsum += sumambient(acol, r, at->kid+i, ck0, s);
326 >                        wsum += sumambient(acol, r, rn, al, at->kid+i, ck0, s);
327          }
328          return(wsum);
329   }
330  
331  
332   double
333 < makeambient(acol, r)            /* make a new ambient value */
333 > makeambient(acol, r, rn, al)    /* make a new ambient value */
334   COLOR  acol;
335   register RAY  *r;
336 + FVECT  rn;
337 + int  al;
338   {
339 <        AMBVAL  amb;
340 <
341 <        amb.rad = doambient(acol, r);           /* compute ambient */
342 <        if (amb.rad == 0.0)
339 >        AMBVAL  amb;
340 >        FVECT   gp, gd;
341 >                                                /* compute weight */
342 >        amb.weight = pow(AVGREFL, (double)al);
343 >        if (r->rweight < 0.1*amb.weight)        /* heuristic */
344 >                amb.weight = r->rweight;
345 >                                                /* compute ambient */
346 >        amb.rad = doambient(acol, r, amb.weight, gp, gd);
347 >        if (amb.rad <= FTINY)
348                  return(0.0);
349                                                  /* store it */
350          VCOPY(amb.pos, r->rop);
351          VCOPY(amb.dir, r->ron);
352 <        amb.lvl = r->rlvl;
258 <        amb.weight = r->rweight;
352 >        amb.lvl = al;
353          copycolor(amb.val, acol);
354 +        VCOPY(amb.gpos, gp);
355 +        VCOPY(amb.gdir, gd);
356                                                  /* insert into tree */
357 <        avinsert(&amb, &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
358 <        avsave(&amb);                           /* write to file */
357 >        avsave(&amb);                           /* and save to file */
358 >        if (rn != r->ron)
359 >                extambient(acol, &amb, r->rop, rn);     /* texture */
360          return(amb.rad);
361   }
362  
363  
364 < double
365 < doambient(acol, r)                      /* compute ambient component */
366 < COLOR  acol;
367 < register RAY  *r;
364 > extambient(cr, ap, pv, nv)              /* extrapolate value at pv, nv */
365 > COLOR  cr;
366 > register AMBVAL  *ap;
367 > FVECT  pv, nv;
368   {
369 <        extern int  ambcmp();
370 <        extern double  sin(), cos(), sqrt();
371 <        double  phi, xd, yd, zd;
275 <        double  b, b2;
276 <        register AMBSAMP  *div;
277 <        AMBSAMP  dnew;
278 <        RAY  ar;
279 <        FVECT  ux, uy;
280 <        double  arad;
281 <        int  ndivs, nt, np, ns, ne, i, j;
282 <        register int  k;
369 >        FVECT  v1, v2;
370 >        register int  i;
371 >        double  d;
372  
373 <        setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
374 <                                        /* set number of divisions */
375 <        nt = sqrt(ambdiv * r->rweight * 0.5) + 0.5;
376 <        np = 2 * nt;
377 <        ndivs = nt * np;
378 <                                        /* check first */
379 <        if (ndivs == 0 || rayorigin(&ar, r, AMBIENT, 0.5) < 0)
380 <                return(0.0);
381 <                                        /* set number of super-samples */
382 <        ns = ambssamp * r->rweight + 0.5;
383 <        if (ns > 0) {
295 <                div = (AMBSAMP *)malloc(ndivs*sizeof(AMBSAMP));
296 <                if (div == NULL)
297 <                        error(SYSTEM, "out of memory in doambient");
373 >        d = 1.0;                        /* zeroeth order */
374 >                                        /* gradient due to translation */
375 >        for (i = 0; i < 3; i++)
376 >                d += ap->gpos[i]*(pv[i]-ap->pos[i]);
377 >                                        /* gradient due to rotation */
378 >        VCOPY(v1, ap->dir);
379 >        fcross(v2, v1, nv);
380 >        d += DOT(ap->gdir, v2);
381 >        if (d <= 0.0) {
382 >                setcolor(cr, 0.0, 0.0, 0.0);
383 >                return;
384          }
385 <                                        /* make axes */
386 <        uy[0] = uy[1] = uy[2] = 0.0;
301 <        for (k = 0; k < 3; k++)
302 <                if (r->ron[k] < 0.6 && r->ron[k] > -0.6)
303 <                        break;
304 <        uy[k] = 1.0;
305 <        fcross(ux, r->ron, uy);
306 <        normalize(ux);
307 <        fcross(uy, ux, r->ron);
308 <                                                /* sample divisions */
309 <        arad = 0.0;
310 <        ne = 0;
311 <        for (i = 0; i < nt; i++)
312 <                for (j = 0; j < np; j++) {
313 <                        rayorigin(&ar, r, AMBIENT, 0.5);        /* pretested */
314 <                        zd = sqrt((i+frandom())/nt);
315 <                        phi = 2.0*PI * (j+frandom())/np;
316 <                        xd = cos(phi) * zd;
317 <                        yd = sin(phi) * zd;
318 <                        zd = sqrt(1.0 - zd*zd);
319 <                        for (k = 0; k < 3; k++)
320 <                                ar.rdir[k] = xd*ux[k]+yd*uy[k]+zd*r->ron[k];
321 <                        rayvalue(&ar);
322 <                        if (ar.rot < FHUGE)
323 <                                arad += 1.0 / ar.rot;
324 <                        if (ns > 0) {                   /* save division */
325 <                                div[ne].k = 0.0;
326 <                                copycolor(div[ne].v, ar.rcol);
327 <                                div[ne].n = 0;
328 <                                div[ne].t = i; div[ne].p = j;
329 <                                                        /* sum errors */
330 <                                b = bright(ar.rcol);
331 <                                if (i > 0) {            /* from above */
332 <                                        b2 = bright(div[ne-np].v) - b;
333 <                                        b2 *= b2 * 0.25;
334 <                                        div[ne].k += b2;
335 <                                        div[ne].n++;
336 <                                        div[ne-np].k += b2;
337 <                                        div[ne-np].n++;
338 <                                }
339 <                                if (j > 0) {            /* from behind */
340 <                                        b2 = bright(div[ne-1].v) - b;
341 <                                        b2 *= b2 * 0.25;
342 <                                        div[ne].k += b2;
343 <                                        div[ne].n++;
344 <                                        div[ne-1].k += b2;
345 <                                        div[ne-1].n++;
346 <                                }
347 <                                if (j == np-1) {        /* around */
348 <                                        b2 = bright(div[ne-(np-1)].v) - b;
349 <                                        b2 *= b2 * 0.25;
350 <                                        div[ne].k += b2;
351 <                                        div[ne].n++;
352 <                                        div[ne-(np-1)].k += b2;
353 <                                        div[ne-(np-1)].n++;
354 <                                }
355 <                                ne++;
356 <                        } else
357 <                                addcolor(acol, ar.rcol);
358 <                }
359 <        for (k = 0; k < ne; k++) {              /* compute errors */
360 <                if (div[k].n > 1)
361 <                        div[k].k /= div[k].n;
362 <                div[k].n = 1;
363 <        }
364 <                                                /* sort the divisions */
365 <        qsort(div, ne, sizeof(AMBSAMP), ambcmp);
366 <                                                /* skim excess */
367 <        while (ne > ns) {
368 <                ne--;
369 <                addcolor(acol, div[ne].v);
370 <        }
371 <                                                /* super-sample */
372 <        for (i = ns; i > 0; i--) {
373 <                rayorigin(&ar, r, AMBIENT, 0.5);        /* pretested */
374 <                zd = sqrt((div[0].t+frandom())/nt);
375 <                phi = 2.0*PI * (div[0].p+frandom())/np;
376 <                xd = cos(phi) * zd;
377 <                yd = sin(phi) * zd;
378 <                zd = sqrt(1.0 - zd*zd);
379 <                for (k = 0; k < 3; k++)
380 <                        ar.rdir[k] = xd*ux[k]+yd*uy[k]+zd*r->ron[k];
381 <                rayvalue(&ar);
382 <                if (ar.rot < FHUGE)
383 <                        arad += 1.0 / ar.rot;
384 <                                                /* recompute error */
385 <                copycolor(dnew.v, div[0].v);
386 <                addcolor(dnew.v, ar.rcol);
387 <                dnew.n = div[0].n + 1;
388 <                dnew.t = div[0].t; dnew.p = div[0].p;
389 <                b2 = bright(dnew.v)/dnew.n - bright(ar.rcol);
390 <                b2 = b2*b2 + div[0].k*(div[0].n*div[0].n);
391 <                dnew.k = b2/(dnew.n*dnew.n);
392 <                                                /* reinsert */
393 <                for (k = 0; k < ne-1 && dnew.k < div[k+1].k; k++)
394 <                        copystruct(&div[k], &div[k+1]);
395 <                copystruct(&div[k], &dnew);
396 <
397 <                if (ne >= i) {          /* extract darkest division */
398 <                        ne--;
399 <                        if (div[ne].n > 1)
400 <                                scalecolor(div[ne].v, 1.0/div[ne].n);
401 <                        addcolor(acol, div[ne].v);
402 <                }
403 <        }
404 <        scalecolor(acol, 1.0/ndivs);
405 <        if (arad <= FTINY)
406 <                arad = FHUGE;
407 <        else
408 <                arad = (ndivs+ns) / arad / sqrt(r->rweight);
409 <        if (arad > maxarad)
410 <                arad = maxarad;
411 <        else if (arad < minarad)
412 <                arad = minarad;
413 <        if (ns > 0)
414 <                free((char *)div);
415 <        return(arad);
385 >        copycolor(cr, ap->val);
386 >        scalecolor(cr, d);
387   }
388  
389  
390 < static int
391 < ambcmp(d1, d2)                          /* decreasing order */
392 < AMBSAMP  *d1, *d2;
390 > static
391 > initambfile(creat)              /* initialize ambient file */
392 > int  creat;
393   {
394 <        if (d1->k < d2->k)
395 <                return(1);
396 <        if (d1->k > d2->k)
397 <                return(-1);
398 <        return(0);
394 >        extern char  *progname, *octname, VersionID[];
395 >
396 > #ifdef  F_SETLKW
397 >        aflock(creat ? F_WRLCK : F_RDLCK);
398 > #endif
399 > #ifdef MSDOS
400 >        setmode(fileno(ambfp), O_BINARY);
401 > #endif
402 >        setbuf(ambfp, bmalloc(BUFSIZ+8));
403 >        if (creat) {                    /* new file */
404 >                newheader("RADIANCE", ambfp);
405 >                fprintf(ambfp, "%s -av %g %g %g -ab %d -aa %g ",
406 >                                progname, colval(ambval,RED),
407 >                                colval(ambval,GRN), colval(ambval,BLU),
408 >                                ambounce, ambacc);
409 >                fprintf(ambfp, "-ad %d -as %d -ar %d %s\n",
410 >                                ambdiv, ambssamp, ambres,
411 >                                octname==NULL ? "" : octname);
412 >                fprintf(ambfp, "SOFTWARE= %s\n", VersionID);
413 >                fputformat(AMBFMT, ambfp);
414 >                putc('\n', ambfp);
415 >                putambmagic(ambfp);
416 >        } else if (checkheader(ambfp, AMBFMT, NULL) < 0 || !hasambmagic(ambfp))
417 >                error(USER, "bad ambient file");
418   }
419  
420  
421   static
422 < avsave(av)                              /* save an ambient value */
423 < AMBVAL  *av;
422 > avsave(av)                              /* insert and save an ambient value */
423 > AMBVAL  *av;
424   {
425 < #ifdef  AMBFLUSH
436 <        static int  nunflshed = 0;
437 < #endif
425 >        avinsert(avstore(av));
426          if (ambfp == NULL)
427                  return;
428 <        if (fwrite((char *)av, sizeof(AMBVAL), 1, ambfp) != 1)
428 >        if (writambval(av, ambfp) < 0)
429                  goto writerr;
430 < #ifdef  AMBFLUSH
431 <        if (++nunflshed >= AMBFLUSH) {
444 <                if (fflush(ambfp) == EOF)
430 >        if (++nunflshed >= AMBFLUSH)
431 >                if (ambsync() == EOF)
432                          goto writerr;
446 –                nunflshed = 0;
447 –        }
448 – #endif
433          return;
434   writerr:
435          error(SYSTEM, "error writing ambient file");
436   }
437  
438  
439 + static AMBVAL *
440 + avstore(aval)                           /* allocate memory and store aval */
441 + register AMBVAL  *aval;
442 + {
443 +        register AMBVAL  *av;
444 +
445 +        if ((av = newambval()) == NULL)
446 +                error(SYSTEM, "out of memory in avstore");
447 +        copystruct(av, aval);
448 +        av->latick = ambclock;
449 +        av->next = NULL;
450 +        addcolor(avsum, av->val);       /* add to sum for averaging */
451 +        nambvals++;
452 +        return(av);
453 + }
454 +
455 +
456 + #define ATALLOCSZ       512             /* #/8 trees to allocate at once */
457 +
458 + static AMBTREE  *atfreelist = NULL;     /* free ambient tree structures */
459 +
460 +
461   static
462 < avinsert(aval, at, c0, s)               /* insert ambient value in a tree */
463 < AMBVAL  *aval;
458 < register AMBTREE  *at;
459 < FVECT  c0;
460 < double  s;
462 > AMBTREE *
463 > newambtree()                            /* allocate 8 ambient tree structs */
464   {
465 +        register AMBTREE  *atp, *upperlim;
466 +
467 +        if (atfreelist == NULL) {       /* get more nodes */
468 +                atfreelist = (AMBTREE *)bmalloc(ATALLOCSZ*8*sizeof(AMBTREE));
469 +                if (atfreelist == NULL)
470 +                        return(NULL);
471 +                                        /* link new free list */
472 +                upperlim = atfreelist + 8*(ATALLOCSZ-1);
473 +                for (atp = atfreelist; atp < upperlim; atp += 8)
474 +                        atp->kid = atp + 8;
475 +                atp->kid = NULL;
476 +        }
477 +        atp = atfreelist;
478 +        atfreelist = atp->kid;
479 +        bzero((char *)atp, 8*sizeof(AMBTREE));
480 +        return(atp);
481 + }
482 +
483 +
484 + static
485 + freeambtree(atp)                        /* free 8 ambient tree structs */
486 + AMBTREE  *atp;
487 + {
488 +        atp->kid = atfreelist;
489 +        atfreelist = atp;
490 + }
491 +
492 +
493 + static
494 + avinsert(av)                            /* insert ambient value in our tree */
495 + register AMBVAL  *av;
496 + {
497 +        register AMBTREE  *at;
498 +        register AMBVAL  *ap;
499 +        AMBVAL  avh;
500          FVECT  ck0;
501 +        double  s;
502          int  branch;
464 –        register AMBVAL  *av;
503          register int  i;
504  
505 <        if ((av = newambval()) == NULL)
506 <                goto memerr;
507 <        copystruct(av, aval);
508 <        VCOPY(ck0, c0);
505 >        if (av->rad <= FTINY)
506 >                error(CONSISTENCY, "zero ambient radius in avinsert");
507 >        at = &atrunk;
508 >        VCOPY(ck0, thescene.cuorg);
509 >        s = thescene.cusize;
510          while (s*(OCTSCALE/2) > av->rad*ambacc) {
511                  if (at->kid == NULL)
512                          if ((at->kid = newambtree()) == NULL)
513 <                                goto memerr;
513 >                                error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
514                  s *= 0.5;
515                  branch = 0;
516                  for (i = 0; i < 3; i++)
# Line 481 | Line 520 | double  s;
520                          }
521                  at = at->kid + branch;
522          }
523 <        av->next = at->alist;
524 <        at->alist = av;
525 <        return;
526 < memerr:
527 <        error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
523 >        avh.next = at->alist;           /* order by increasing level */
524 >        for (ap = &avh; ap->next != NULL; ap = ap->next)
525 >                if (ap->next->lvl >= av->lvl)
526 >                        break;
527 >        av->next = ap->next;
528 >        ap->next = av;
529 >        at->alist = avh.next;
530   }
531 +
532 +
533 + static
534 + unloadatree(at, f)                      /* unload an ambient value tree */
535 + register AMBTREE  *at;
536 + int     (*f)();
537 + {
538 +        register AMBVAL  *av;
539 +        register int  i;
540 +                                        /* transfer values at this node */
541 +        for (av = at->alist; av != NULL; av = at->alist) {
542 +                at->alist = av->next;
543 +                (*f)(av);
544 +        }
545 +        if (at->kid == NULL)
546 +                return;
547 +        for (i = 0; i < 8; i++)         /* transfer and free children */
548 +                unloadatree(at->kid+i, f);
549 +        freeambtree(at->kid);
550 +        at->kid = NULL;
551 + }
552 +
553 +
554 + static AMBVAL   **avlist1, **avlist2;   /* ambient value lists for sorting */
555 + static int      i_avlist;               /* index for lists */
556 +
557 +
558 + static
559 + av2list(av)
560 + AMBVAL  *av;
561 + {
562 + #ifdef DEBUG
563 +        if (i_avlist >= nambvals)
564 +                error(CONSISTENCY, "too many ambient values in av2list1");
565 + #endif
566 +        avlist1[i_avlist] = avlist2[i_avlist] = av;
567 +        i_avlist++;
568 + }
569 +
570 +
571 + static int
572 + alatcmp(avp1, avp2)                     /* compare ambient values for MRA */
573 + AMBVAL  **avp1, **avp2;
574 + {
575 +        register long  lc = (**avp2).latick - (**avp1).latick;
576 +        return(lc<0 ? -1 : lc>0 ? 1 : 0);
577 + }
578 +
579 +
580 + static int
581 + aposcmp(avp1, avp2)                     /* compare ambient value positions */
582 + AMBVAL  **avp1, **avp2;
583 + {
584 +        return(*avp1 - *avp2);
585 + }
586 +
587 +
588 + #if  1
589 + static int
590 + avlmemi(avaddr)                         /* find list position from address */
591 + AMBVAL  *avaddr;
592 + {
593 +        register AMBVAL  **avlpp;
594 +
595 +        avlpp = (AMBVAL **)bsearch((char *)&avaddr, (char *)avlist2,
596 +                        nambvals, sizeof(AMBVAL *), aposcmp);
597 +        if (avlpp == NULL)
598 +                error(CONSISTENCY, "address not found in avlmemi");
599 +        return(avlpp - avlist2);
600 + }
601 + #else
602 + #define avlmemi(avaddr) ((AMBVAL **)bsearch((char *)&avaddr,(char *)avlist2, \
603 +                                nambvals,sizeof(AMBVAL *),aposcmp) - avlist2)
604 + #endif
605 +
606 +
607 + static
608 + sortambvals(always)                     /* resort ambient values */
609 + int     always;
610 + {
611 +        AMBTREE  oldatrunk;
612 +        AMBVAL  tav, *tap, *pnext;
613 +        register int    i, j;
614 +                                        /* see if it's time yet */
615 +        if (!always && (ambclock < lastsort+sortintvl ||
616 +                        nambvals < SORT_THRESH))
617 +                return;
618 +        /*
619 +         * The idea here is to minimize memory thrashing
620 +         * in VM systems by improving reference locality.
621 +         * We do this by periodically sorting our stored ambient
622 +         * values in memory in order of most recently to least
623 +         * recently accessed.  This ordering was chosen so that new
624 +         * ambient values (which tend to be less important) go into
625 +         * higher memory with the infrequently accessed values.
626 +         *      Since we expect our values to need sorting less
627 +         * frequently as the process continues, we double our
628 +         * waiting interval after each call.
629 +         *      This routine is also called by setambacc() with
630 +         * the "always" parameter set to 1 so that the ambient
631 +         * tree will be rebuilt with the new accuracy parameter.
632 +         */
633 +        if (tracktime) {                /* allocate pointer arrays to sort */
634 +                avlist1 = (AMBVAL **)malloc(nambvals*sizeof(AMBVAL *));
635 +                avlist2 = (AMBVAL **)malloc(nambvals*sizeof(AMBVAL *));
636 +        } else
637 +                avlist1 = avlist2 = NULL;
638 +        if (avlist2 == NULL) {          /* no time tracking -- rebuild tree? */
639 +                if (avlist1 != NULL)
640 +                        free((char *)avlist1);
641 +                if (always) {           /* rebuild without sorting */
642 +                        copystruct(&oldatrunk, &atrunk);
643 +                        atrunk.alist = NULL;
644 +                        atrunk.kid = NULL;
645 +                        unloadatree(&oldatrunk, avinsert);
646 +                }
647 +        } else {                        /* sort memory by last access time */
648 +                /*
649 +                 * Sorting memory is tricky because it isn't contiguous.
650 +                 * We have to sort an array of pointers by MRA and also
651 +                 * by memory position.  We then copy values in "loops"
652 +                 * to minimize memory hits.  Nevertheless, we will visit
653 +                 * everyone at least twice, and this is an expensive process
654 +                 * when we're thrashing, which is when we need to do it.
655 +                 */
656 + #ifdef DEBUG
657 +                sprintf(errmsg, "sorting %u ambient values at ambclock=%lu...",
658 +                                nambvals, ambclock);
659 +                eputs(errmsg);
660 + #endif
661 +                i_avlist = 0;
662 +                unloadatree(&atrunk, av2list);  /* empty current tree */
663 + #ifdef DEBUG
664 +                if (i_avlist < nambvals)
665 +                        error(CONSISTENCY, "missing ambient values in sortambvals");
666 + #endif
667 +                qsort((char *)avlist1, nambvals, sizeof(AMBVAL *), alatcmp);
668 +                qsort((char *)avlist2, nambvals, sizeof(AMBVAL *), aposcmp);
669 +                for (i = 0; i < nambvals; i++) {
670 +                        if (avlist1[i] == NULL)
671 +                                continue;
672 +                        tap = avlist2[i];
673 +                        copystruct(&tav, tap);
674 +                        for (j = i; (pnext = avlist1[j]) != tap;
675 +                                        j = avlmemi(pnext)) {
676 +                                copystruct(avlist2[j], pnext);
677 +                                avinsert(avlist2[j]);
678 +                                avlist1[j] = NULL;
679 +                        }
680 +                        copystruct(avlist2[j], &tav);
681 +                        avinsert(avlist2[j]);
682 +                        avlist1[j] = NULL;
683 +                }
684 +                free((char *)avlist1);
685 +                free((char *)avlist2);
686 +                                                /* compute new sort interval */
687 +                sortintvl = ambclock - lastsort;
688 +                if (sortintvl >= MAX_SORT_INTVL/2)
689 +                        sortintvl = MAX_SORT_INTVL;
690 +                else
691 +                        sortintvl <<= 1;        /* wait twice as long next */
692 + #ifdef DEBUG
693 +                eputs("done\n");
694 + #endif
695 +        }
696 +        if (ambclock >= MAXACLOCK)
697 +                ambclock = MAXACLOCK/2;
698 +        lastsort = ambclock;
699 + }
700 +
701 +
702 + #ifdef  F_SETLKW
703 +
704 + static
705 + aflock(typ)                     /* lock/unlock ambient file */
706 + int  typ;
707 + {
708 +        static struct flock  fls;       /* static so initialized to zeroes */
709 +
710 +        fls.l_type = typ;
711 +        if (fcntl(fileno(ambfp), F_SETLKW, &fls) < 0)
712 +                error(SYSTEM, "cannot (un)lock ambient file");
713 + }
714 +
715 +
716 + int
717 + ambsync()                       /* synchronize ambient file */
718 + {
719 +        static FILE  *ambinp = NULL;
720 +        static long  lastpos = -1;
721 +        long  flen;
722 +        AMBVAL  avs;
723 +        register int  n;
724 +
725 +        if (nunflshed == 0)
726 +                return(0);
727 +        if (lastpos < 0)        /* initializing (locked in initambfile) */
728 +                goto syncend;
729 +                                /* gain exclusive access */
730 +        aflock(F_WRLCK);
731 +                                /* see if file has grown */
732 +        if ((flen = lseek(fileno(ambfp), 0L, 2)) < 0)
733 +                goto seekerr;
734 +        if (n = flen - lastpos) {               /* file has grown */
735 +                if (ambinp == NULL) {           /* use duplicate filedes */
736 +                        ambinp = fdopen(dup(fileno(ambfp)), "r");
737 +                        if (ambinp == NULL)
738 +                                error(SYSTEM, "fdopen failed in ambsync");
739 +                }
740 +                if (fseek(ambinp, lastpos, 0) < 0)
741 +                        goto seekerr;
742 +                while (n >= AMBVALSIZ) {        /* load contributed values */
743 +                        if (!readambval(&avs, ambinp)) {
744 +                                sprintf(errmsg,
745 +                                "ambient file corrupted near character %ld",
746 +                                                flen - n);
747 +                                error(WARNING, errmsg);
748 +                                break;
749 +                        }
750 +                        avinsert(avstore(&avs));
751 +                        n -= AMBVALSIZ;
752 +                }
753 +                /*** seek always as safety measure
754 +                if (n) ***/                     /* alignment */
755 +                        if (lseek(fileno(ambfp), flen-n, 0) < 0)
756 +                                goto seekerr;
757 +        }
758 + #ifdef  DEBUG
759 +        if (ambfp->_ptr - ambfp->_base != nunflshed*AMBVALSIZ) {
760 +                sprintf(errmsg, "ambient file buffer at %d rather than %d",
761 +                                ambfp->_ptr - ambfp->_base,
762 +                                nunflshed*AMBVALSIZ);
763 +                error(CONSISTENCY, errmsg);
764 +        }
765 + #endif
766 + syncend:
767 +        n = fflush(ambfp);                      /* calls write() at last */
768 +        if ((lastpos = lseek(fileno(ambfp), 0L, 1)) < 0)
769 +                goto seekerr;
770 +        aflock(F_UNLCK);                        /* release file */
771 +        nunflshed = 0;
772 +        return(n);
773 + seekerr:
774 +        error(SYSTEM, "seek failed in ambsync");
775 + }
776 +
777 + #else
778 +
779 + int
780 + ambsync()                       /* flush ambient file */
781 + {
782 +        if (nunflshed == 0)
783 +                return(0);
784 +        nunflshed = 0;
785 +        return(fflush(ambfp));
786 + }
787 +
788 + #endif

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