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

Comparing ray/src/rt/ambient.c (file contents):
Revision 1.12 by greg, Wed May 22 12:44:39 1991 UTC vs.
Revision 2.45 by gwlarson, Wed Aug 12 18:16:07 1998 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 < #define  MAXASET        511     /* maximum number of elements in ambient set */
35 < OBJECT  ambset[MAXASET+1]={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 {
44 <        FVECT  pos;             /* position in space */
45 <        FVECT  dir;             /* normal direction */
46 <        int  lvl;               /* recursion level of parent ray */
47 <        float  weight;          /* weight of parent ray */
48 <        COLOR  val;             /* computed ambient value */
49 <        float  rad;             /* validity radius */
50 <        struct ambval  *next;   /* next in list */
51 < }  AMBVAL;                      /* ambient value */
40 > static AMBTREE  atrunk;         /* our ambient trunk node */
41  
42 < typedef struct ambtree {
43 <        AMBVAL  *alist;         /* ambient value list */
55 <        struct ambtree  *kid;   /* 8 child nodes */
56 < }  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<<1)
54 > #endif
55 > #ifndef MAX_SORT_INTVL
56 > #define MAX_SORT_INTVL  (SORT_INTVL<<6)
57 > #endif
58  
59 < static AMBTREE  atrunk;         /* our ambient trunk node */
59 > static double  avsum = 0.;              /* computed ambient value sum (log) */
60 > static unsigned int  navsum = 0;        /* number of values in avsum */
61 > static unsigned int  nambvals = 0;      /* total number of indirect values */
62 > static unsigned int  nambshare = 0;     /* number of values from file */
63 > static unsigned long  ambclock = 0;     /* ambient access clock */
64 > static unsigned long  lastsort = 0;     /* time of last value sort */
65 > static long  sortintvl = SORT_INTVL;    /* time until next sort */
66  
67 < static FILE  *ambfp = NULL;     /* ambient file pointer */
67 > #define MAXACLOCK       (1L<<30)        /* clock turnover value */
68 >        /*
69 >         * Track access times unless we are sharing ambient values
70 >         * through memory on a multiprocessor, when we want to avoid
71 >         * claiming our own memory (copy on write).  Go ahead anyway
72 >         * if more than two thirds of our values are unshared.
73 >         * Compile with -Dtracktime=0 to turn this code off.
74 >         */
75 > #ifndef tracktime
76 > #define tracktime       (shm_boundary == NULL || nambvals > 3*nambshare)
77 > #endif
78  
79 < #define  newambval()    (AMBVAL *)bmalloc(sizeof(AMBVAL))
79 > #define  AMBFLUSH       (BUFSIZ/AMBVALSIZ)
80  
81 < #define  newambtree()   (AMBTREE *)calloc(8, sizeof(AMBTREE))
81 > #define  newambval()    (AMBVAL *)bmalloc(sizeof(AMBVAL))
82  
83 < double  sumambient(), doambient(), makeambient();
83 > static int  initambfile(), avsave(), avinsert(), sortambvals(), avlmemi();
84 > static AMBVAL  *avstore();
85 > #ifdef  F_SETLKW
86 > static  aflock();
87 > #endif
88  
89  
90 < setambient(afile)                       /* initialize calculation */
91 < char  *afile;
90 > setambres(ar)                           /* set ambient resolution */
91 > int  ar;
92   {
93 <        long  ftell();
94 <        AMBVAL  amb;
93 >        ambres = ar < 0 ? 0 : ar;               /* may be done already */
94 >                                                /* set min & max radii */
95 >        if (ar <= 0) {
96 >                minarad = 0;
97 >                maxarad = thescene.cusize / 2.0;
98 >        } else {
99 >                minarad = thescene.cusize / ar;
100 >                maxarad = 64 * minarad;                 /* heuristic */
101 >                if (maxarad > thescene.cusize / 2.0)
102 >                        maxarad = thescene.cusize / 2.0;
103 >        }
104 >        if (minarad <= FTINY)
105 >                minarad = 10*FTINY;
106 >        if (maxarad <= minarad)
107 >                maxarad = 64 * minarad;
108 > }
109  
82 –        maxarad = thescene.cusize / 2.0;                /* maximum radius */
83 –                                                        /* minimum radius */
84 –        minarad = ambres > 0 ? thescene.cusize/ambres : 0.0;
110  
111 <                                        /* open ambient file */
112 <        if (afile != NULL)
113 <                if ((ambfp = fopen(afile, "r+")) != NULL) {
114 <                        while (fread((char *)&amb,sizeof(AMBVAL),1,ambfp) == 1)
115 <                                avinsert(&amb, &atrunk, thescene.cuorg,
116 <                                                thescene.cusize);
117 <                                                        /* align */
118 <                        fseek(ambfp, -(ftell(ambfp)%sizeof(AMBVAL)), 1);
119 <                } else if ((ambfp = fopen(afile, "w")) == NULL) {
120 <                        sprintf(errmsg, "cannot open ambient file \"%s\"",
121 <                                        afile);
122 <                        error(SYSTEM, errmsg);
111 > setambacc(newa)                         /* set ambient accuracy */
112 > double  newa;
113 > {
114 >        double  ambdiff;
115 >
116 >        if (newa < 0.0)
117 >                newa = 0.0;
118 >        ambdiff = fabs(newa - ambacc);
119 >        if (ambdiff >= .01 && (ambacc = newa) > FTINY && nambvals > 0)
120 >                sortambvals(1);                 /* rebuild tree */
121 > }
122 >
123 >
124 > setambient(afile)                       /* initialize calculation */
125 > char  *afile;
126 > {
127 >        long  pos, flen;
128 >        AMBVAL  amb;
129 >                                                /* init ambient limits */
130 >        setambres(ambres);
131 >        setambacc(ambacc);
132 >        if (afile == NULL)
133 >                return;
134 >        if (ambacc <= FTINY) {
135 >                sprintf(errmsg, "zero ambient accuracy so \"%s\" not opened",
136 >                                afile);
137 >                error(WARNING, errmsg);
138 >                return;
139 >        }
140 >                                                /* open ambient file */
141 >        if ((ambfp = fopen(afile, "r+")) != NULL) {
142 >                initambfile(0);
143 >                pos = ftell(ambfp);
144 >                while (readambval(&amb, ambfp))
145 >                        avinsert(avstore(&amb));
146 >                                                /* align */
147 >                pos += (long)nambvals*AMBVALSIZ;
148 >                flen = lseek(fileno(ambfp), 0L, 2);
149 >                if (flen != pos) {
150 >                        sprintf(errmsg,
151 >                        "ignoring last %ld values in ambient file (corrupted)",
152 >                                        (flen - pos)/AMBVALSIZ);
153 >                        error(WARNING, errmsg);
154 >                        fseek(ambfp, pos, 0);
155 >                        ftruncate(fileno(ambfp), pos);
156                  }
157 +                nambshare = nambvals;
158 +        } else if ((ambfp = fopen(afile, "w+")) != NULL)
159 +                initambfile(1);
160 +        else {
161 +                sprintf(errmsg, "cannot open ambient file \"%s\"", afile);
162 +                error(SYSTEM, errmsg);
163 +        }
164 +        nunflshed++;    /* lie */
165 +        ambsync();
166   }
167  
168  
169   ambnotify(obj)                  /* record new modifier */
170 < OBJECT  obj;
170 > OBJECT  obj;
171   {
172          static int  hitlimit = 0;
173 <        register OBJREC  *o = objptr(obj);
173 >        register OBJREC  *o = objptr(obj);
174          register char  **amblp;
175  
176          if (hitlimit || !ismodifier(o->otype))
# Line 121 | Line 188 | OBJECT  obj;
188   }
189  
190  
191 < ambient(acol, r)                /* compute ambient component for ray */
191 > ambient(acol, r, nrm)           /* compute ambient component for ray */
192   COLOR  acol;
193   register RAY  *r;
194 + FVECT  nrm;
195   {
196          static int  rdepth = 0;                 /* ambient recursion */
197 <        double  wsum;
197 >        double  d, l;
198  
131 –        rdepth++;                               /* increment level */
132 –
199          if (ambdiv <= 0)                        /* no ambient calculation */
200                  goto dumbamb;
201                                                  /* check number of bounces */
202 <        if (rdepth > ambounce)
202 >        if (rdepth >= ambounce)
203                  goto dumbamb;
204                                                  /* check ambient list */
205          if (ambincl != -1 && r->ro != NULL &&
# Line 141 | Line 207 | register RAY  *r;
207                  goto dumbamb;
208  
209          if (ambacc <= FTINY) {                  /* no ambient storage */
210 <                if (doambient(acol, r) == 0.0)
210 >                rdepth++;
211 >                d = doambient(acol, r, r->rweight, NULL, NULL);
212 >                rdepth--;
213 >                if (d <= FTINY)
214                          goto dumbamb;
215 <                goto done;
215 >                return;
216          }
217 +
218 +        if (tracktime)                          /* sort to minimize thrashing */
219 +                sortambvals(0);
220                                                  /* get ambient value */
221          setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
222 <        wsum = sumambient(acol, r, &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
223 <        if (wsum > FTINY)
224 <                scalecolor(acol, 1.0/wsum);
225 <        else if (makeambient(acol, r) == 0.0)
226 <                goto dumbamb;
227 <        goto done;
228 <
222 >        d = sumambient(acol, r, nrm, rdepth,
223 >                        &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
224 >        if (d > FTINY) {
225 >                scalecolor(acol, 1.0/d);
226 >                return;
227 >        }
228 >        rdepth++;                               /* need to cache new value */
229 >        d = makeambient(acol, r, nrm, rdepth-1);
230 >        rdepth--;
231 >        if (d > FTINY)
232 >                return;
233   dumbamb:                                        /* return global value */
234          copycolor(acol, ambval);
235 < done:                                           /* must finish here! */
236 <        rdepth--;
235 >        if (ambvwt <= 0 | navsum == 0)
236 >                return;
237 >        l = bright(ambval);                     /* average in computations */
238 >        if (l > FTINY) {
239 >                d = (log(l)*(double)ambvwt + avsum) /
240 >                                (double)(ambvwt + navsum);
241 >                d = exp(d) / l;
242 >                scalecolor(acol, d);            /* apply color of ambval */
243 >        } else {
244 >                d = exp( avsum / (double)navsum );
245 >                setcolor(acol, d, d, d);        /* neutral color */
246 >        }
247   }
248  
249  
250   double
251 < sumambient(acol, r, at, c0, s)          /* get interpolated ambient value */
251 > sumambient(acol, r, rn, al, at, c0, s)  /* get interpolated ambient value */
252   COLOR  acol;
253   register RAY  *r;
254 < AMBTREE  *at;
254 > FVECT  rn;
255 > int  al;
256 > AMBTREE  *at;
257   FVECT  c0;
258 < double  s;
258 > double  s;
259   {
260 <        extern double  sqrt();
173 <        double  d, e1, e2, wt, wsum;
260 >        double  d, e1, e2, wt, wsum;
261          COLOR  ct;
262          FVECT  ck0;
263          int  i;
264          register int  j;
265 <        register AMBVAL  *av;
266 <                                        /* do this node */
265 >        register AMBVAL  *av;
266 >
267          wsum = 0.0;
268 +                                        /* do this node */
269          for (av = at->alist; av != NULL; av = av->next) {
270 +                if (tracktime)
271 +                        av->latick = ambclock;
272                  /*
273 <                 *  Ray strength test.
273 >                 *  Ambient level test.
274                   */
275 <                if (av->lvl > r->rlvl || av->weight < r->rweight-FTINY)
275 >                if (av->lvl > al)       /* list sorted, so this works */
276 >                        break;
277 >                if (av->weight < r->rweight-FTINY)
278                          continue;
279                  /*
280                   *  Ambient radius test.
281                   */
282 <                e1 = 0.0;
283 <                for (j = 0; j < 3; j++) {
284 <                        d = av->pos[j] - r->rop[j];
285 <                        e1 += d * d;
286 <                }
282 >                d = av->pos[0] - r->rop[0];
283 >                e1 = d * d;
284 >                d = av->pos[1] - r->rop[1];
285 >                e1 += d * d;
286 >                d = av->pos[2] - r->rop[2];
287 >                e1 += d * d;
288                  e1 /= av->rad * av->rad;
289                  if (e1 > ambacc*ambacc*1.21)
290                          continue;
# Line 209 | Line 302 | double  s;
302                  for (j = 0; j < 3; j++)
303                          d += (r->rop[j] - av->pos[j]) *
304                                          (av->dir[j] + r->ron[j]);
305 <                if (d < -minarad)
305 >                if (d*0.5 < -minarad*ambacc-.001)
306                          continue;
307                  /*
308                   *  Jittering final test reduces image artifacts.
309                   */
310                  wt = sqrt(e1) + sqrt(e2);
311 <                wt *= .9 + .2*frandom();
219 <                if (wt > ambacc)
311 >                if (wt > ambacc*(.9+.2*urand(9015+samplendx)))
312                          continue;
313                  if (wt <= 1e-3)
314                          wt = 1e3;
315                  else
316                          wt = 1.0 / wt;
317                  wsum += wt;
318 <                copycolor(ct, av->val);
318 >                extambient(ct, av, r->rop, rn);
319                  scalecolor(ct, wt);
320                  addcolor(acol, ct);
321          }
# Line 242 | Line 334 | double  s;
334                                  break;
335                  }
336                  if (j == 3)
337 <                        wsum += sumambient(acol, r, at->kid+i, ck0, s);
337 >                        wsum += sumambient(acol, r, rn, al, at->kid+i, ck0, s);
338          }
339          return(wsum);
340   }
341  
342  
343   double
344 < makeambient(acol, r)            /* make a new ambient value */
344 > makeambient(acol, r, rn, al)    /* make a new ambient value */
345   COLOR  acol;
346   register RAY  *r;
347 + FVECT  rn;
348 + int  al;
349   {
350 <        AMBVAL  amb;
351 <
352 <        amb.rad = doambient(acol, r);           /* compute ambient */
353 <        if (amb.rad == 0.0)
350 >        AMBVAL  amb;
351 >        FVECT   gp, gd;
352 >                                                /* compute weight */
353 >        amb.weight = pow(AVGREFL, (double)al);
354 >        if (r->rweight < 0.1*amb.weight)        /* heuristic */
355 >                amb.weight = r->rweight;
356 >                                                /* compute ambient */
357 >        amb.rad = doambient(acol, r, amb.weight, gp, gd);
358 >        if (amb.rad <= FTINY)
359                  return(0.0);
360                                                  /* store it */
361          VCOPY(amb.pos, r->rop);
362          VCOPY(amb.dir, r->ron);
363 <        amb.lvl = r->rlvl;
265 <        amb.weight = r->rweight;
363 >        amb.lvl = al;
364          copycolor(amb.val, acol);
365 +        VCOPY(amb.gpos, gp);
366 +        VCOPY(amb.gdir, gd);
367                                                  /* insert into tree */
368 <        avinsert(&amb, &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
369 <        avsave(&amb);                           /* write to file */
368 >        avsave(&amb);                           /* and save to file */
369 >        if (rn != r->ron)
370 >                extambient(acol, &amb, r->rop, rn);     /* texture */
371          return(amb.rad);
372   }
373  
374  
375 < double
376 < doambient(acol, r)                      /* compute ambient component */
377 < COLOR  acol;
378 < register RAY  *r;
375 > extambient(cr, ap, pv, nv)              /* extrapolate value at pv, nv */
376 > COLOR  cr;
377 > register AMBVAL  *ap;
378 > FVECT  pv, nv;
379   {
380 <        extern int  ambcmp();
381 <        extern double  sin(), cos(), sqrt();
382 <        int  hlist[4];
282 <        double  phi, xd, yd, zd;
283 <        double  b, b2;
284 <        register AMBSAMP  *div;
285 <        AMBSAMP  dnew;
286 <        RAY  ar;
287 <        FVECT  ux, uy;
288 <        double  arad;
289 <        int  ndivs, nt, np, ns, ne, i, j;
290 <        register int  k;
380 >        FVECT  v1;
381 >        register int  i;
382 >        double  d;
383  
384 <        setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
385 <                                        /* set number of divisions */
386 <        nt = sqrt(ambdiv * r->rweight * 0.5) + 0.5;
387 <        np = 2 * nt;
388 <        ndivs = nt * np;
389 <                                        /* check first */
390 <        if (ndivs == 0 || rayorigin(&ar, r, AMBIENT, 0.5) < 0)
391 <                return(0.0);
392 <                                        /* set number of super-samples */
393 <        ns = ambssamp * r->rweight + 0.5;
302 <        if (ns > 0) {
303 <                div = (AMBSAMP *)malloc(ndivs*sizeof(AMBSAMP));
304 <                if (div == NULL)
305 <                        error(SYSTEM, "out of memory in doambient");
384 >        d = 1.0;                        /* zeroeth order */
385 >                                        /* gradient due to translation */
386 >        for (i = 0; i < 3; i++)
387 >                d += ap->gpos[i]*(pv[i]-ap->pos[i]);
388 >                                        /* gradient due to rotation */
389 >        VCROSS(v1, ap->dir, nv);
390 >        d += DOT(ap->gdir, v1);
391 >        if (d <= 0.0) {
392 >                setcolor(cr, 0.0, 0.0, 0.0);
393 >                return;
394          }
395 <                                        /* make axes */
396 <        uy[0] = uy[1] = uy[2] = 0.0;
309 <        for (k = 0; k < 3; k++)
310 <                if (r->ron[k] < 0.6 && r->ron[k] > -0.6)
311 <                        break;
312 <        uy[k] = 1.0;
313 <        fcross(ux, r->ron, uy);
314 <        normalize(ux);
315 <        fcross(uy, ux, r->ron);
316 <                                        /* set up urand */
317 <        hlist[0] = r->rno;
318 <                                                /* sample divisions */
319 <        arad = 0.0;
320 <        ne = 0;
321 <        for (i = 0; i < nt; i++) {
322 <                hlist[1] = i;
323 <                for (j = 0; j < np; j++) {
324 <                        rayorigin(&ar, r, AMBIENT, 0.5);        /* pretested */
325 <                        hlist[2] = j;
326 <                        hlist[3] = 0;
327 <                        zd = sqrt((i+urand(ilhash(hlist,4)))/nt);
328 <                        hlist[3] = 1;
329 <                        phi = 2.0*PI * (j+urand(ilhash(hlist,4)))/np;
330 <                        xd = cos(phi) * zd;
331 <                        yd = sin(phi) * zd;
332 <                        zd = sqrt(1.0 - zd*zd);
333 <                        for (k = 0; k < 3; k++)
334 <                                ar.rdir[k] = xd*ux[k]+yd*uy[k]+zd*r->ron[k];
335 <                        dimlist[ndims++] = i*np + j + 38813;
336 <                        rayvalue(&ar);
337 <                        ndims--;
338 <                        if (ar.rot < FHUGE)
339 <                                arad += 1.0 / ar.rot;
340 <                        if (ns > 0) {                   /* save division */
341 <                                div[ne].k = 0.0;
342 <                                copycolor(div[ne].v, ar.rcol);
343 <                                div[ne].n = 0;
344 <                                div[ne].t = i; div[ne].p = j;
345 <                                                        /* sum errors */
346 <                                b = bright(ar.rcol);
347 <                                if (i > 0) {            /* from above */
348 <                                        b2 = bright(div[ne-np].v) - b;
349 <                                        b2 *= b2 * 0.25;
350 <                                        div[ne].k += b2;
351 <                                        div[ne].n++;
352 <                                        div[ne-np].k += b2;
353 <                                        div[ne-np].n++;
354 <                                }
355 <                                if (j > 0) {            /* from behind */
356 <                                        b2 = bright(div[ne-1].v) - b;
357 <                                        b2 *= b2 * 0.25;
358 <                                        div[ne].k += b2;
359 <                                        div[ne].n++;
360 <                                        div[ne-1].k += b2;
361 <                                        div[ne-1].n++;
362 <                                }
363 <                                if (j == np-1) {        /* around */
364 <                                        b2 = bright(div[ne-(np-1)].v) - b;
365 <                                        b2 *= b2 * 0.25;
366 <                                        div[ne].k += b2;
367 <                                        div[ne].n++;
368 <                                        div[ne-(np-1)].k += b2;
369 <                                        div[ne-(np-1)].n++;
370 <                                }
371 <                                ne++;
372 <                        } else
373 <                                addcolor(acol, ar.rcol);
374 <                }
375 <        }
376 <        for (k = 0; k < ne; k++) {              /* compute errors */
377 <                if (div[k].n > 1)
378 <                        div[k].k /= div[k].n;
379 <                div[k].n = 1;
380 <        }
381 <                                                /* sort the divisions */
382 <        qsort(div, ne, sizeof(AMBSAMP), ambcmp);
383 <                                                /* skim excess */
384 <        while (ne > ns) {
385 <                ne--;
386 <                addcolor(acol, div[ne].v);
387 <        }
388 <                                                /* super-sample */
389 <        for (i = ns; i > 0; i--) {
390 <                rayorigin(&ar, r, AMBIENT, 0.5);        /* pretested */
391 <                hlist[1] = div[0].t;
392 <                hlist[2] = div[0].p;
393 <                hlist[3] = 0;
394 <                zd = sqrt((div[0].t+urand(ilhash(hlist,4)+div[0].n))/nt);
395 <                hlist[3] = 1;
396 <                phi = 2.0*PI * (div[0].p+urand(ilhash(hlist,4)+div[0].n))/np;
397 <                xd = cos(phi) * zd;
398 <                yd = sin(phi) * zd;
399 <                zd = sqrt(1.0 - zd*zd);
400 <                for (k = 0; k < 3; k++)
401 <                        ar.rdir[k] = xd*ux[k]+yd*uy[k]+zd*r->ron[k];
402 <                dimlist[ndims++] = div[0].t*np + div[0].p + 38813;
403 <                rayvalue(&ar);
404 <                ndims--;
405 <                rayvalue(&ar);
406 <                if (ar.rot < FHUGE)
407 <                        arad += 1.0 / ar.rot;
408 <                                                /* recompute error */
409 <                copycolor(dnew.v, div[0].v);
410 <                addcolor(dnew.v, ar.rcol);
411 <                dnew.n = div[0].n + 1;
412 <                dnew.t = div[0].t; dnew.p = div[0].p;
413 <                b2 = bright(dnew.v)/dnew.n - bright(ar.rcol);
414 <                b2 = b2*b2 + div[0].k*(div[0].n*div[0].n);
415 <                dnew.k = b2/(dnew.n*dnew.n);
416 <                                                /* reinsert */
417 <                for (k = 0; k < ne-1 && dnew.k < div[k+1].k; k++)
418 <                        copystruct(&div[k], &div[k+1]);
419 <                copystruct(&div[k], &dnew);
420 <
421 <                if (ne >= i) {          /* extract darkest division */
422 <                        ne--;
423 <                        if (div[ne].n > 1)
424 <                                scalecolor(div[ne].v, 1.0/div[ne].n);
425 <                        addcolor(acol, div[ne].v);
426 <                }
427 <        }
428 <        scalecolor(acol, 1.0/ndivs);
429 <        if (arad <= FTINY)
430 <                arad = FHUGE;
431 <        else
432 <                arad = (ndivs+ns) / arad / sqrt(r->rweight);
433 <        if (arad > maxarad)
434 <                arad = maxarad;
435 <        else if (arad < minarad)
436 <                arad = minarad;
437 <        if (ns > 0)
438 <                free((char *)div);
439 <        return(arad);
395 >        copycolor(cr, ap->val);
396 >        scalecolor(cr, d);
397   }
398  
399  
400 < static int
401 < ambcmp(d1, d2)                          /* decreasing order */
402 < AMBSAMP  *d1, *d2;
400 > static
401 > initambfile(creat)              /* initialize ambient file */
402 > int  creat;
403   {
404 <        if (d1->k < d2->k)
405 <                return(1);
406 <        if (d1->k > d2->k)
407 <                return(-1);
408 <        return(0);
404 >        extern char  *progname, *octname, VersionID[];
405 >
406 > #ifdef  F_SETLKW
407 >        aflock(creat ? F_WRLCK : F_RDLCK);
408 > #endif
409 > #ifdef MSDOS
410 >        setmode(fileno(ambfp), O_BINARY);
411 > #endif
412 >        setbuf(ambfp, bmalloc(BUFSIZ+8));
413 >        if (creat) {                    /* new file */
414 >                newheader("RADIANCE", ambfp);
415 >                fprintf(ambfp, "%s -av %g %g %g -aw %d -ab %d -aa %g ",
416 >                                progname, colval(ambval,RED),
417 >                                colval(ambval,GRN), colval(ambval,BLU),
418 >                                ambvwt, ambounce, ambacc);
419 >                fprintf(ambfp, "-ad %d -as %d -ar %d %s\n",
420 >                                ambdiv, ambssamp, ambres,
421 >                                octname==NULL ? "" : octname);
422 >                fprintf(ambfp, "SOFTWARE= %s\n", VersionID);
423 >                fputformat(AMBFMT, ambfp);
424 >                putc('\n', ambfp);
425 >                putambmagic(ambfp);
426 >        } else if (checkheader(ambfp, AMBFMT, NULL) < 0 || !hasambmagic(ambfp))
427 >                error(USER, "bad ambient file");
428   }
429  
430  
431   static
432 < avsave(av)                              /* save an ambient value */
433 < AMBVAL  *av;
432 > avsave(av)                              /* insert and save an ambient value */
433 > AMBVAL  *av;
434   {
435 < #ifdef  AMBFLUSH
460 <        static int  nunflshed = 0;
461 < #endif
435 >        avinsert(avstore(av));
436          if (ambfp == NULL)
437                  return;
438 <        if (fwrite((char *)av, sizeof(AMBVAL), 1, ambfp) != 1)
438 >        if (writambval(av, ambfp) < 0)
439                  goto writerr;
440 < #ifdef  AMBFLUSH
441 <        if (++nunflshed >= AMBFLUSH) {
468 <                if (fflush(ambfp) == EOF)
440 >        if (++nunflshed >= AMBFLUSH)
441 >                if (ambsync() == EOF)
442                          goto writerr;
470 –                nunflshed = 0;
471 –        }
472 – #endif
443          return;
444   writerr:
445          error(SYSTEM, "error writing ambient file");
446   }
447  
448  
449 + static AMBVAL *
450 + avstore(aval)                           /* allocate memory and store aval */
451 + register AMBVAL  *aval;
452 + {
453 +        register AMBVAL  *av;
454 +        double  d;
455 +
456 +        if ((av = newambval()) == NULL)
457 +                error(SYSTEM, "out of memory in avstore");
458 +        copystruct(av, aval);
459 +        av->latick = ambclock;
460 +        av->next = NULL;
461 +        nambvals++;
462 +        d = bright(av->val);
463 +        if (d > FTINY) {                /* add to log sum for averaging */
464 +                avsum += log(d);
465 +                navsum++;
466 +        }
467 +        return(av);
468 + }
469 +
470 +
471 + #define ATALLOCSZ       512             /* #/8 trees to allocate at once */
472 +
473 + static AMBTREE  *atfreelist = NULL;     /* free ambient tree structures */
474 +
475 +
476   static
477 < avinsert(aval, at, c0, s)               /* insert ambient value in a tree */
478 < AMBVAL  *aval;
482 < register AMBTREE  *at;
483 < FVECT  c0;
484 < double  s;
477 > AMBTREE *
478 > newambtree()                            /* allocate 8 ambient tree structs */
479   {
480 +        register AMBTREE  *atp, *upperlim;
481 +
482 +        if (atfreelist == NULL) {       /* get more nodes */
483 +                atfreelist = (AMBTREE *)bmalloc(ATALLOCSZ*8*sizeof(AMBTREE));
484 +                if (atfreelist == NULL)
485 +                        return(NULL);
486 +                                        /* link new free list */
487 +                upperlim = atfreelist + 8*(ATALLOCSZ-1);
488 +                for (atp = atfreelist; atp < upperlim; atp += 8)
489 +                        atp->kid = atp + 8;
490 +                atp->kid = NULL;
491 +        }
492 +        atp = atfreelist;
493 +        atfreelist = atp->kid;
494 +        bzero((char *)atp, 8*sizeof(AMBTREE));
495 +        return(atp);
496 + }
497 +
498 +
499 + static
500 + freeambtree(atp)                        /* free 8 ambient tree structs */
501 + AMBTREE  *atp;
502 + {
503 +        atp->kid = atfreelist;
504 +        atfreelist = atp;
505 + }
506 +
507 +
508 + static
509 + avinsert(av)                            /* insert ambient value in our tree */
510 + register AMBVAL  *av;
511 + {
512 +        register AMBTREE  *at;
513 +        register AMBVAL  *ap;
514 +        AMBVAL  avh;
515          FVECT  ck0;
516 +        double  s;
517          int  branch;
488 –        register AMBVAL  *av;
518          register int  i;
519  
520 <        if ((av = newambval()) == NULL)
521 <                goto memerr;
522 <        copystruct(av, aval);
523 <        VCOPY(ck0, c0);
520 >        if (av->rad <= FTINY)
521 >                error(CONSISTENCY, "zero ambient radius in avinsert");
522 >        at = &atrunk;
523 >        VCOPY(ck0, thescene.cuorg);
524 >        s = thescene.cusize;
525          while (s*(OCTSCALE/2) > av->rad*ambacc) {
526                  if (at->kid == NULL)
527                          if ((at->kid = newambtree()) == NULL)
528 <                                goto memerr;
528 >                                error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
529                  s *= 0.5;
530                  branch = 0;
531                  for (i = 0; i < 3; i++)
# Line 505 | Line 535 | double  s;
535                          }
536                  at = at->kid + branch;
537          }
538 <        av->next = at->alist;
539 <        at->alist = av;
540 <        return;
541 < memerr:
542 <        error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
538 >        avh.next = at->alist;           /* order by increasing level */
539 >        for (ap = &avh; ap->next != NULL; ap = ap->next)
540 >                if (ap->next->lvl >= av->lvl)
541 >                        break;
542 >        av->next = ap->next;
543 >        ap->next = av;
544 >        at->alist = avh.next;
545   }
546 +
547 +
548 + static
549 + unloadatree(at, f)                      /* unload an ambient value tree */
550 + register AMBTREE  *at;
551 + int     (*f)();
552 + {
553 +        register AMBVAL  *av;
554 +        register int  i;
555 +                                        /* transfer values at this node */
556 +        for (av = at->alist; av != NULL; av = at->alist) {
557 +                at->alist = av->next;
558 +                (*f)(av);
559 +        }
560 +        if (at->kid == NULL)
561 +                return;
562 +        for (i = 0; i < 8; i++)         /* transfer and free children */
563 +                unloadatree(at->kid+i, f);
564 +        freeambtree(at->kid);
565 +        at->kid = NULL;
566 + }
567 +
568 +
569 + static struct avl {
570 +        AMBVAL  *p;
571 +        unsigned long   t;
572 + }       *avlist1;                       /* ambient value list with ticks */
573 + static AMBVAL   **avlist2;              /* memory positions for sorting */
574 + static int      i_avlist;               /* index for lists */
575 +
576 +
577 + static
578 + av2list(av)
579 + register AMBVAL *av;
580 + {
581 + #ifdef DEBUG
582 +        if (i_avlist >= nambvals)
583 +                error(CONSISTENCY, "too many ambient values in av2list1");
584 + #endif
585 +        avlist1[i_avlist].p = avlist2[i_avlist] = av;
586 +        avlist1[i_avlist++].t = av->latick;
587 + }
588 +
589 +
590 + static int
591 + alatcmp(av1, av2)                       /* compare ambient values for MRA */
592 + struct avl      *av1, *av2;
593 + {
594 +        register long  lc = av2->t - av1->t;
595 +        return(lc<0 ? -1 : lc>0 ? 1 : 0);
596 + }
597 +
598 +
599 + static int
600 + aposcmp(avp1, avp2)                     /* compare ambient value positions */
601 + AMBVAL  **avp1, **avp2;
602 + {
603 +        return(*avp1 - *avp2);
604 + }
605 +
606 +
607 + #if 1
608 + static int
609 + avlmemi(avaddr)                         /* find list position from address */
610 + AMBVAL  *avaddr;
611 + {
612 +        register AMBVAL  **avlpp;
613 +
614 +        avlpp = (AMBVAL **)bsearch((char *)&avaddr, (char *)avlist2,
615 +                        nambvals, sizeof(AMBVAL *), aposcmp);
616 +        if (avlpp == NULL)
617 +                error(CONSISTENCY, "address not found in avlmemi");
618 +        return(avlpp - avlist2);
619 + }
620 + #else
621 + #define avlmemi(avaddr) ((AMBVAL **)bsearch((char *)&avaddr,(char *)avlist2, \
622 +                                nambvals,sizeof(AMBVAL *),aposcmp) - avlist2)
623 + #endif
624 +
625 +
626 + static
627 + sortambvals(always)                     /* resort ambient values */
628 + int     always;
629 + {
630 +        AMBTREE  oldatrunk;
631 +        AMBVAL  tav, *tap, *pnext;
632 +        register int    i, j;
633 +                                        /* see if it's time yet */
634 +        if (!always && (ambclock++ < lastsort+sortintvl ||
635 +                        nambvals < SORT_THRESH))
636 +                return;
637 +        /*
638 +         * The idea here is to minimize memory thrashing
639 +         * in VM systems by improving reference locality.
640 +         * We do this by periodically sorting our stored ambient
641 +         * values in memory in order of most recently to least
642 +         * recently accessed.  This ordering was chosen so that new
643 +         * ambient values (which tend to be less important) go into
644 +         * higher memory with the infrequently accessed values.
645 +         *      Since we expect our values to need sorting less
646 +         * frequently as the process continues, we double our
647 +         * waiting interval after each call.
648 +         *      This routine is also called by setambacc() with
649 +         * the "always" parameter set to 1 so that the ambient
650 +         * tree will be rebuilt with the new accuracy parameter.
651 +         */
652 +        if (tracktime) {                /* allocate pointer arrays to sort */
653 +                avlist2 = (AMBVAL **)malloc(nambvals*sizeof(AMBVAL *));
654 +                avlist1 = (struct avl *)malloc(nambvals*sizeof(struct avl));
655 +        } else {
656 +                avlist2 = NULL;
657 +                avlist1 = NULL;
658 +        }
659 +        if (avlist1 == NULL) {          /* no time tracking -- rebuild tree? */
660 +                if (avlist2 != NULL)
661 +                        free((char *)avlist2);
662 +                if (always) {           /* rebuild without sorting */
663 +                        copystruct(&oldatrunk, &atrunk);
664 +                        atrunk.alist = NULL;
665 +                        atrunk.kid = NULL;
666 +                        unloadatree(&oldatrunk, avinsert);
667 +                }
668 +        } else {                        /* sort memory by last access time */
669 +                /*
670 +                 * Sorting memory is tricky because it isn't contiguous.
671 +                 * We have to sort an array of pointers by MRA and also
672 +                 * by memory position.  We then copy values in "loops"
673 +                 * to minimize memory hits.  Nevertheless, we will visit
674 +                 * everyone at least twice, and this is an expensive process
675 +                 * when we're thrashing, which is when we need to do it.
676 +                 */
677 + #ifdef DEBUG
678 +                sprintf(errmsg, "sorting %u ambient values at ambclock=%lu...",
679 +                                nambvals, ambclock);
680 +                eputs(errmsg);
681 + #endif
682 +                i_avlist = 0;
683 +                unloadatree(&atrunk, av2list);  /* empty current tree */
684 + #ifdef DEBUG
685 +                if (i_avlist < nambvals)
686 +                        error(CONSISTENCY, "missing ambient values in sortambvals");
687 + #endif
688 +                qsort((char *)avlist1, nambvals, sizeof(struct avl), alatcmp);
689 +                qsort((char *)avlist2, nambvals, sizeof(AMBVAL *), aposcmp);
690 +                for (i = 0; i < nambvals; i++) {
691 +                        if (avlist1[i].p == NULL)
692 +                                continue;
693 +                        tap = avlist2[i];
694 +                        copystruct(&tav, tap);
695 +                        for (j = i; (pnext = avlist1[j].p) != tap;
696 +                                        j = avlmemi(pnext)) {
697 +                                copystruct(avlist2[j], pnext);
698 +                                avinsert(avlist2[j]);
699 +                                avlist1[j].p = NULL;
700 +                        }
701 +                        copystruct(avlist2[j], &tav);
702 +                        avinsert(avlist2[j]);
703 +                        avlist1[j].p = NULL;
704 +                }
705 +                free((char *)avlist1);
706 +                free((char *)avlist2);
707 +                                                /* compute new sort interval */
708 +                sortintvl = ambclock - lastsort;
709 +                if (sortintvl >= MAX_SORT_INTVL/2)
710 +                        sortintvl = MAX_SORT_INTVL;
711 +                else
712 +                        sortintvl <<= 1;        /* wait twice as long next */
713 + #ifdef DEBUG
714 +                eputs("done\n");
715 + #endif
716 +        }
717 +        if (ambclock >= MAXACLOCK)
718 +                ambclock = MAXACLOCK/2;
719 +        lastsort = ambclock;
720 + }
721 +
722 +
723 + #ifdef  F_SETLKW
724 +
725 + static
726 + aflock(typ)                     /* lock/unlock ambient file */
727 + int  typ;
728 + {
729 +        static struct flock  fls;       /* static so initialized to zeroes */
730 +
731 +        fls.l_type = typ;
732 +        if (fcntl(fileno(ambfp), F_SETLKW, &fls) < 0)
733 +                error(SYSTEM, "cannot (un)lock ambient file");
734 + }
735 +
736 +
737 + int
738 + ambsync()                       /* synchronize ambient file */
739 + {
740 +        static FILE  *ambinp = NULL;
741 +        static long  lastpos = -1;
742 +        long  flen;
743 +        AMBVAL  avs;
744 +        register int  n;
745 +
746 +        if (nunflshed == 0)
747 +                return(0);
748 +        if (lastpos < 0)        /* initializing (locked in initambfile) */
749 +                goto syncend;
750 +                                /* gain exclusive access */
751 +        aflock(F_WRLCK);
752 +                                /* see if file has grown */
753 +        if ((flen = lseek(fileno(ambfp), 0L, 2)) < 0)
754 +                goto seekerr;
755 +        if (n = flen - lastpos) {               /* file has grown */
756 +                if (ambinp == NULL) {           /* use duplicate filedes */
757 +                        ambinp = fdopen(dup(fileno(ambfp)), "r");
758 +                        if (ambinp == NULL)
759 +                                error(SYSTEM, "fdopen failed in ambsync");
760 +                }
761 +                if (fseek(ambinp, lastpos, 0) < 0)
762 +                        goto seekerr;
763 +                while (n >= AMBVALSIZ) {        /* load contributed values */
764 +                        if (!readambval(&avs, ambinp)) {
765 +                                sprintf(errmsg,
766 +                                "ambient file corrupted near character %ld",
767 +                                                flen - n);
768 +                                error(WARNING, errmsg);
769 +                                break;
770 +                        }
771 +                        avinsert(avstore(&avs));
772 +                        n -= AMBVALSIZ;
773 +                }
774 +                /*** seek always as safety measure
775 +                if (n) ***/                     /* alignment */
776 +                        if (lseek(fileno(ambfp), flen-n, 0) < 0)
777 +                                goto seekerr;
778 +        }
779 + #ifdef  DEBUG
780 +        if (ambfp->_ptr - ambfp->_base != nunflshed*AMBVALSIZ) {
781 +                sprintf(errmsg, "ambient file buffer at %d rather than %d",
782 +                                ambfp->_ptr - ambfp->_base,
783 +                                nunflshed*AMBVALSIZ);
784 +                error(CONSISTENCY, errmsg);
785 +        }
786 + #endif
787 + syncend:
788 +        n = fflush(ambfp);                      /* calls write() at last */
789 +        if ((lastpos = lseek(fileno(ambfp), 0L, 1)) < 0)
790 +                goto seekerr;
791 +        aflock(F_UNLCK);                        /* release file */
792 +        nunflshed = 0;
793 +        return(n);
794 + seekerr:
795 +        error(SYSTEM, "seek failed in ambsync");
796 + }
797 +
798 + #else
799 +
800 + int
801 + ambsync()                       /* flush ambient file */
802 + {
803 +        if (nunflshed == 0)
804 +                return(0);
805 +        nunflshed = 0;
806 +        return(fflush(ambfp));
807 + }
808 +
809 + #endif

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