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

Comparing ray/src/rt/ambient.c (file contents):
Revision 1.9 by greg, Fri Jan 19 00:00:05 1990 UTC vs.
Revision 2.43 by gregl, Sat Aug 30 10:17:01 1997 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<<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 > extern long  ftell(), lseek();
84 > static int  initambfile(), avsave(), avinsert(), sortambvals(), avlmemi();
85 > static AMBVAL  *avstore();
86 > #ifdef  F_SETLKW
87 > static  aflock();
88 > #endif
89  
90  
91 < setambient(afile)                       /* initialize calculation */
92 < char  *afile;
91 > setambres(ar)                           /* set ambient resolution */
92 > int  ar;
93   {
94 <        long  ftell();
95 <        OBJECT  obj;
96 <        AMBVAL  amb;
94 >        ambres = ar < 0 ? 0 : ar;               /* may be done already */
95 >                                                /* set min & max radii */
96 >        if (ar <= 0) {
97 >                minarad = 0;
98 >                maxarad = thescene.cusize / 2.0;
99 >        } else {
100 >                minarad = thescene.cusize / ar;
101 >                maxarad = 64 * minarad;                 /* heuristic */
102 >                if (maxarad > thescene.cusize / 2.0)
103 >                        maxarad = thescene.cusize / 2.0;
104 >        }
105 >        if (minarad <= FTINY)
106 >                minarad = 10*FTINY;
107 >        if (maxarad <= minarad)
108 >                maxarad = 64 * minarad;
109 > }
110  
82 –        maxarad = thescene.cusize / 2.0;                /* maximum radius */
83 –                                                        /* minimum radius */
84 –        minarad = ambres > 0 ? thescene.cusize/ambres : 0.0;
111  
112 <                                        /* open ambient file */
113 <        if (afile != NULL)
114 <                if ((ambfp = fopen(afile, "r+")) != NULL) {
115 <                        while (fread((char *)&amb,sizeof(AMBVAL),1,ambfp) == 1)
116 <                                avinsert(&amb, &atrunk, thescene.cuorg,
117 <                                                thescene.cusize);
118 <                                                        /* align */
119 <                        fseek(ambfp, -(ftell(ambfp)%sizeof(AMBVAL)), 1);
120 <                } else if ((ambfp = fopen(afile, "w")) == NULL) {
121 <                        sprintf(errmsg, "cannot open ambient file \"%s\"",
122 <                                        afile);
123 <                        error(SYSTEM, errmsg);
112 > setambacc(newa)                         /* set ambient accuracy */
113 > double  newa;
114 > {
115 >        double  ambdiff;
116 >
117 >        if (newa < 0.0)
118 >                newa = 0.0;
119 >        ambdiff = fabs(newa - ambacc);
120 >        if (ambdiff >= .01 && (ambacc = newa) > FTINY && nambvals > 0)
121 >                sortambvals(1);                 /* rebuild tree */
122 > }
123 >
124 >
125 > setambient(afile)                       /* initialize calculation */
126 > char  *afile;
127 > {
128 >        long  pos, flen;
129 >        AMBVAL  amb;
130 >                                                /* init ambient limits */
131 >        setambres(ambres);
132 >        setambacc(ambacc);
133 >        if (afile == NULL)
134 >                return;
135 >        if (ambacc <= FTINY) {
136 >                sprintf(errmsg, "zero ambient accuracy so \"%s\" not opened",
137 >                                afile);
138 >                error(WARNING, errmsg);
139 >                return;
140 >        }
141 >                                                /* open ambient file */
142 >        if ((ambfp = fopen(afile, "r+")) != NULL) {
143 >                initambfile(0);
144 >                pos = ftell(ambfp);
145 >                while (readambval(&amb, ambfp))
146 >                        avinsert(avstore(&amb));
147 >                                                /* align */
148 >                pos += (long)nambvals*AMBVALSIZ;
149 >                flen = lseek(fileno(ambfp), 0L, 2);
150 >                if (flen != pos) {
151 >                        sprintf(errmsg,
152 >                        "ignoring last %ld values in ambient file (corrupted)",
153 >                                        (flen - pos)/AMBVALSIZ);
154 >                        error(WARNING, errmsg);
155 >                        fseek(ambfp, pos, 0);
156 >                        ftruncate(fileno(ambfp), pos);
157                  }
158 +                nambshare = nambvals;
159 +        } else if ((ambfp = fopen(afile, "w+")) != NULL)
160 +                initambfile(1);
161 +        else {
162 +                sprintf(errmsg, "cannot open ambient file \"%s\"", afile);
163 +                error(SYSTEM, errmsg);
164 +        }
165 +        nunflshed++;    /* lie */
166 +        ambsync();
167   }
168  
169  
170   ambnotify(obj)                  /* record new modifier */
171 < OBJECT  obj;
171 > OBJECT  obj;
172   {
173 <        register OBJREC  *o = objptr(obj);
173 >        static int  hitlimit = 0;
174 >        register OBJREC  *o = objptr(obj);
175          register char  **amblp;
176  
177 <        if (!ismodifier(o->otype))
177 >        if (hitlimit || !ismodifier(o->otype))
178                  return;
179          for (amblp = amblist; *amblp != NULL; amblp++)
180                  if (!strcmp(o->oname, *amblp)) {
181 +                        if (ambset[0] >= MAXASET) {
182 +                                error(WARNING, "too many modifiers in ambient list");
183 +                                hitlimit++;
184 +                                return;         /* should this be fatal? */
185 +                        }
186                          insertelem(ambset, obj);
187                          return;
188                  }
189   }
190  
191  
192 < ambient(acol, r)                /* compute ambient component for ray */
192 > ambient(acol, r, nrm)           /* compute ambient component for ray */
193   COLOR  acol;
194   register RAY  *r;
195 + FVECT  nrm;
196   {
197          static int  rdepth = 0;                 /* ambient recursion */
198 <        double  wsum;
198 >        double  d, l;
199  
125 –        rdepth++;                               /* increment level */
126 –
200          if (ambdiv <= 0)                        /* no ambient calculation */
201                  goto dumbamb;
202                                                  /* check number of bounces */
203 <        if (rdepth > ambounce)
203 >        if (rdepth >= ambounce)
204                  goto dumbamb;
205                                                  /* check ambient list */
206          if (ambincl != -1 && r->ro != NULL &&
# Line 135 | Line 208 | register RAY  *r;
208                  goto dumbamb;
209  
210          if (ambacc <= FTINY) {                  /* no ambient storage */
211 <                if (doambient(acol, r) == 0.0)
211 >                rdepth++;
212 >                d = doambient(acol, r, r->rweight, NULL, NULL);
213 >                rdepth--;
214 >                if (d <= FTINY)
215                          goto dumbamb;
216 <                goto done;
216 >                return;
217          }
218 +
219 +        if (tracktime)                          /* sort to minimize thrashing */
220 +                sortambvals(0);
221                                                  /* get ambient value */
222          setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
223 <        wsum = sumambient(acol, r, &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
224 <        if (wsum > FTINY)
225 <                scalecolor(acol, 1.0/wsum);
226 <        else if (makeambient(acol, r) == 0.0)
227 <                goto dumbamb;
228 <        goto done;
229 <
223 >        d = sumambient(acol, r, nrm, rdepth,
224 >                        &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
225 >        if (d > FTINY) {
226 >                scalecolor(acol, 1.0/d);
227 >                return;
228 >        }
229 >        rdepth++;                               /* need to cache new value */
230 >        d = makeambient(acol, r, nrm, rdepth-1);
231 >        rdepth--;
232 >        if (d > FTINY)
233 >                return;
234   dumbamb:                                        /* return global value */
235          copycolor(acol, ambval);
236 < done:                                           /* must finish here! */
237 <        rdepth--;
236 >        if (ambvwt <= 0 | navsum == 0)
237 >                return;
238 >        l = bright(ambval);                     /* average in computations */
239 >        if (l > FTINY) {
240 >                d = (log(l)*(double)ambvwt + avsum) /
241 >                                (double)(ambvwt + navsum);
242 >                d = exp(d) / l;
243 >                scalecolor(acol, d);            /* apply color of ambval */
244 >        } else {
245 >                d = exp( avsum / (double)navsum );
246 >                setcolor(acol, d, d, d);        /* neutral color */
247 >        }
248   }
249  
250  
251   double
252 < sumambient(acol, r, at, c0, s)          /* get interpolated ambient value */
252 > sumambient(acol, r, rn, al, at, c0, s)  /* get interpolated ambient value */
253   COLOR  acol;
254   register RAY  *r;
255 < AMBTREE  *at;
255 > FVECT  rn;
256 > int  al;
257 > AMBTREE  *at;
258   FVECT  c0;
259 < double  s;
259 > double  s;
260   {
261 <        extern double  sqrt();
167 <        double  d, e1, e2, wt, wsum;
261 >        double  d, e1, e2, wt, wsum;
262          COLOR  ct;
263          FVECT  ck0;
264          int  i;
265          register int  j;
266 <        register AMBVAL  *av;
267 <                                        /* do this node */
266 >        register AMBVAL  *av;
267 >
268          wsum = 0.0;
269 +                                        /* do this node */
270          for (av = at->alist; av != NULL; av = av->next) {
271 +                if (tracktime)
272 +                        av->latick = ambclock;
273                  /*
274 <                 *  Ray strength test.
274 >                 *  Ambient level test.
275                   */
276 <                if (av->lvl > r->rlvl || av->weight < r->rweight-FTINY)
276 >                if (av->lvl > al)       /* list sorted, so this works */
277 >                        break;
278 >                if (av->weight < r->rweight-FTINY)
279                          continue;
280                  /*
281                   *  Ambient radius test.
282                   */
283 <                e1 = 0.0;
284 <                for (j = 0; j < 3; j++) {
285 <                        d = av->pos[j] - r->rop[j];
286 <                        e1 += d * d;
287 <                }
283 >                d = av->pos[0] - r->rop[0];
284 >                e1 = d * d;
285 >                d = av->pos[1] - r->rop[1];
286 >                e1 += d * d;
287 >                d = av->pos[2] - r->rop[2];
288 >                e1 += d * d;
289                  e1 /= av->rad * av->rad;
290                  if (e1 > ambacc*ambacc*1.21)
291                          continue;
# Line 203 | Line 303 | double  s;
303                  for (j = 0; j < 3; j++)
304                          d += (r->rop[j] - av->pos[j]) *
305                                          (av->dir[j] + r->ron[j]);
306 <                if (d < -minarad)
306 >                if (d*0.5 < -minarad*ambacc-.001)
307                          continue;
308                  /*
309                   *  Jittering final test reduces image artifacts.
310                   */
311                  wt = sqrt(e1) + sqrt(e2);
312 <                wt *= .9 + .2*frandom();
213 <                if (wt > ambacc)
312 >                if (wt > ambacc*(.9+.2*urand(9015+samplendx)))
313                          continue;
314                  if (wt <= 1e-3)
315                          wt = 1e3;
316                  else
317                          wt = 1.0 / wt;
318                  wsum += wt;
319 <                copycolor(ct, av->val);
319 >                extambient(ct, av, r->rop, rn);
320                  scalecolor(ct, wt);
321                  addcolor(acol, ct);
322          }
# Line 236 | Line 335 | double  s;
335                                  break;
336                  }
337                  if (j == 3)
338 <                        wsum += sumambient(acol, r, at->kid+i, ck0, s);
338 >                        wsum += sumambient(acol, r, rn, al, at->kid+i, ck0, s);
339          }
340          return(wsum);
341   }
342  
343  
344   double
345 < makeambient(acol, r)            /* make a new ambient value */
345 > makeambient(acol, r, rn, al)    /* make a new ambient value */
346   COLOR  acol;
347   register RAY  *r;
348 + FVECT  rn;
349 + int  al;
350   {
351 <        AMBVAL  amb;
352 <
353 <        amb.rad = doambient(acol, r);           /* compute ambient */
354 <        if (amb.rad == 0.0)
351 >        AMBVAL  amb;
352 >        FVECT   gp, gd;
353 >                                                /* compute weight */
354 >        amb.weight = pow(AVGREFL, (double)al);
355 >        if (r->rweight < 0.1*amb.weight)        /* heuristic */
356 >                amb.weight = r->rweight;
357 >                                                /* compute ambient */
358 >        amb.rad = doambient(acol, r, amb.weight, gp, gd);
359 >        if (amb.rad <= FTINY)
360                  return(0.0);
361                                                  /* store it */
362          VCOPY(amb.pos, r->rop);
363          VCOPY(amb.dir, r->ron);
364 <        amb.lvl = r->rlvl;
259 <        amb.weight = r->rweight;
364 >        amb.lvl = al;
365          copycolor(amb.val, acol);
366 +        VCOPY(amb.gpos, gp);
367 +        VCOPY(amb.gdir, gd);
368                                                  /* insert into tree */
369 <        avinsert(&amb, &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
370 <        avsave(&amb);                           /* write to file */
369 >        avsave(&amb);                           /* and save to file */
370 >        if (rn != r->ron)
371 >                extambient(acol, &amb, r->rop, rn);     /* texture */
372          return(amb.rad);
373   }
374  
375  
376 < double
377 < doambient(acol, r)                      /* compute ambient component */
378 < COLOR  acol;
379 < register RAY  *r;
376 > extambient(cr, ap, pv, nv)              /* extrapolate value at pv, nv */
377 > COLOR  cr;
378 > register AMBVAL  *ap;
379 > FVECT  pv, nv;
380   {
381 <        extern int  ambcmp();
382 <        extern double  sin(), cos(), sqrt();
383 <        double  phi, xd, yd, zd;
276 <        double  b, b2;
277 <        register AMBSAMP  *div;
278 <        AMBSAMP  dnew;
279 <        RAY  ar;
280 <        FVECT  ux, uy;
281 <        double  arad;
282 <        int  ndivs, nt, np, ns, ne, i, j;
283 <        register int  k;
381 >        FVECT  v1, v2;
382 >        register int  i;
383 >        double  d;
384  
385 <        setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
386 <                                        /* set number of divisions */
387 <        nt = sqrt(ambdiv * r->rweight * 0.5) + 0.5;
388 <        np = 2 * nt;
389 <        ndivs = nt * np;
390 <                                        /* check first */
391 <        if (ndivs == 0 || rayorigin(&ar, r, AMBIENT, 0.5) < 0)
392 <                return(0.0);
393 <                                        /* set number of super-samples */
394 <        ns = ambssamp * r->rweight + 0.5;
395 <        if (ns > 0) {
296 <                div = (AMBSAMP *)malloc(ndivs*sizeof(AMBSAMP));
297 <                if (div == NULL)
298 <                        error(SYSTEM, "out of memory in doambient");
385 >        d = 1.0;                        /* zeroeth order */
386 >                                        /* gradient due to translation */
387 >        for (i = 0; i < 3; i++)
388 >                d += ap->gpos[i]*(pv[i]-ap->pos[i]);
389 >                                        /* gradient due to rotation */
390 >        VCOPY(v1, ap->dir);
391 >        fcross(v2, v1, nv);
392 >        d += DOT(ap->gdir, v2);
393 >        if (d <= 0.0) {
394 >                setcolor(cr, 0.0, 0.0, 0.0);
395 >                return;
396          }
397 <                                        /* make axes */
398 <        uy[0] = uy[1] = uy[2] = 0.0;
302 <        for (k = 0; k < 3; k++)
303 <                if (r->ron[k] < 0.6 && r->ron[k] > -0.6)
304 <                        break;
305 <        uy[k] = 1.0;
306 <        fcross(ux, r->ron, uy);
307 <        normalize(ux);
308 <        fcross(uy, ux, r->ron);
309 <                                                /* sample divisions */
310 <        arad = 0.0;
311 <        ne = 0;
312 <        for (i = 0; i < nt; i++)
313 <                for (j = 0; j < np; j++) {
314 <                        rayorigin(&ar, r, AMBIENT, 0.5);        /* pretested */
315 <                        zd = sqrt((i+frandom())/nt);
316 <                        phi = 2.0*PI * (j+frandom())/np;
317 <                        xd = cos(phi) * zd;
318 <                        yd = sin(phi) * zd;
319 <                        zd = sqrt(1.0 - zd*zd);
320 <                        for (k = 0; k < 3; k++)
321 <                                ar.rdir[k] = xd*ux[k]+yd*uy[k]+zd*r->ron[k];
322 <                        rayvalue(&ar);
323 <                        if (ar.rot < FHUGE)
324 <                                arad += 1.0 / ar.rot;
325 <                        if (ns > 0) {                   /* save division */
326 <                                div[ne].k = 0.0;
327 <                                copycolor(div[ne].v, ar.rcol);
328 <                                div[ne].n = 0;
329 <                                div[ne].t = i; div[ne].p = j;
330 <                                                        /* sum errors */
331 <                                b = bright(ar.rcol);
332 <                                if (i > 0) {            /* from above */
333 <                                        b2 = bright(div[ne-np].v) - b;
334 <                                        b2 *= b2 * 0.25;
335 <                                        div[ne].k += b2;
336 <                                        div[ne].n++;
337 <                                        div[ne-np].k += b2;
338 <                                        div[ne-np].n++;
339 <                                }
340 <                                if (j > 0) {            /* from behind */
341 <                                        b2 = bright(div[ne-1].v) - b;
342 <                                        b2 *= b2 * 0.25;
343 <                                        div[ne].k += b2;
344 <                                        div[ne].n++;
345 <                                        div[ne-1].k += b2;
346 <                                        div[ne-1].n++;
347 <                                }
348 <                                if (j == np-1) {        /* around */
349 <                                        b2 = bright(div[ne-(np-1)].v) - b;
350 <                                        b2 *= b2 * 0.25;
351 <                                        div[ne].k += b2;
352 <                                        div[ne].n++;
353 <                                        div[ne-(np-1)].k += b2;
354 <                                        div[ne-(np-1)].n++;
355 <                                }
356 <                                ne++;
357 <                        } else
358 <                                addcolor(acol, ar.rcol);
359 <                }
360 <        for (k = 0; k < ne; k++) {              /* compute errors */
361 <                if (div[k].n > 1)
362 <                        div[k].k /= div[k].n;
363 <                div[k].n = 1;
364 <        }
365 <                                                /* sort the divisions */
366 <        qsort(div, ne, sizeof(AMBSAMP), ambcmp);
367 <                                                /* skim excess */
368 <        while (ne > ns) {
369 <                ne--;
370 <                addcolor(acol, div[ne].v);
371 <        }
372 <                                                /* super-sample */
373 <        for (i = ns; i > 0; i--) {
374 <                rayorigin(&ar, r, AMBIENT, 0.5);        /* pretested */
375 <                zd = sqrt((div[0].t+frandom())/nt);
376 <                phi = 2.0*PI * (div[0].p+frandom())/np;
377 <                xd = cos(phi) * zd;
378 <                yd = sin(phi) * zd;
379 <                zd = sqrt(1.0 - zd*zd);
380 <                for (k = 0; k < 3; k++)
381 <                        ar.rdir[k] = xd*ux[k]+yd*uy[k]+zd*r->ron[k];
382 <                rayvalue(&ar);
383 <                if (ar.rot < FHUGE)
384 <                        arad += 1.0 / ar.rot;
385 <                                                /* recompute error */
386 <                copycolor(dnew.v, div[0].v);
387 <                addcolor(dnew.v, ar.rcol);
388 <                dnew.n = div[0].n + 1;
389 <                dnew.t = div[0].t; dnew.p = div[0].p;
390 <                b2 = bright(dnew.v)/dnew.n - bright(ar.rcol);
391 <                b2 = b2*b2 + div[0].k*(div[0].n*div[0].n);
392 <                dnew.k = b2/(dnew.n*dnew.n);
393 <                                                /* reinsert */
394 <                for (k = 0; k < ne-1 && dnew.k < div[k+1].k; k++)
395 <                        copystruct(&div[k], &div[k+1]);
396 <                copystruct(&div[k], &dnew);
397 <
398 <                if (ne >= i) {          /* extract darkest division */
399 <                        ne--;
400 <                        if (div[ne].n > 1)
401 <                                scalecolor(div[ne].v, 1.0/div[ne].n);
402 <                        addcolor(acol, div[ne].v);
403 <                }
404 <        }
405 <        scalecolor(acol, 1.0/ndivs);
406 <        if (arad <= FTINY)
407 <                arad = FHUGE;
408 <        else
409 <                arad = (ndivs+ns) / arad / sqrt(r->rweight);
410 <        if (arad > maxarad)
411 <                arad = maxarad;
412 <        else if (arad < minarad)
413 <                arad = minarad;
414 <        if (ns > 0)
415 <                free((char *)div);
416 <        return(arad);
397 >        copycolor(cr, ap->val);
398 >        scalecolor(cr, d);
399   }
400  
401  
402 < static int
403 < ambcmp(d1, d2)                          /* decreasing order */
404 < AMBSAMP  *d1, *d2;
402 > static
403 > initambfile(creat)              /* initialize ambient file */
404 > int  creat;
405   {
406 <        if (d1->k < d2->k)
407 <                return(1);
408 <        if (d1->k > d2->k)
409 <                return(-1);
410 <        return(0);
406 >        extern char  *progname, *octname, VersionID[];
407 >
408 > #ifdef  F_SETLKW
409 >        aflock(creat ? F_WRLCK : F_RDLCK);
410 > #endif
411 > #ifdef MSDOS
412 >        setmode(fileno(ambfp), O_BINARY);
413 > #endif
414 >        setbuf(ambfp, bmalloc(BUFSIZ+8));
415 >        if (creat) {                    /* new file */
416 >                newheader("RADIANCE", ambfp);
417 >                fprintf(ambfp, "%s -av %g %g %g -aw %d -ab %d -aa %g ",
418 >                                progname, colval(ambval,RED),
419 >                                colval(ambval,GRN), colval(ambval,BLU),
420 >                                ambvwt, ambounce, ambacc);
421 >                fprintf(ambfp, "-ad %d -as %d -ar %d %s\n",
422 >                                ambdiv, ambssamp, ambres,
423 >                                octname==NULL ? "" : octname);
424 >                fprintf(ambfp, "SOFTWARE= %s\n", VersionID);
425 >                fputformat(AMBFMT, ambfp);
426 >                putc('\n', ambfp);
427 >                putambmagic(ambfp);
428 >        } else if (checkheader(ambfp, AMBFMT, NULL) < 0 || !hasambmagic(ambfp))
429 >                error(USER, "bad ambient file");
430   }
431  
432  
433   static
434 < avsave(av)                              /* save an ambient value */
435 < AMBVAL  *av;
434 > avsave(av)                              /* insert and save an ambient value */
435 > AMBVAL  *av;
436   {
437 < #ifdef  AMBFLUSH
437 <        static int  nunflshed = 0;
438 < #endif
437 >        avinsert(avstore(av));
438          if (ambfp == NULL)
439                  return;
440 <        if (fwrite((char *)av, sizeof(AMBVAL), 1, ambfp) != 1)
440 >        if (writambval(av, ambfp) < 0)
441                  goto writerr;
442 < #ifdef  AMBFLUSH
443 <        if (++nunflshed >= AMBFLUSH) {
445 <                if (fflush(ambfp) == EOF)
442 >        if (++nunflshed >= AMBFLUSH)
443 >                if (ambsync() == EOF)
444                          goto writerr;
447 –                nunflshed = 0;
448 –        }
449 – #endif
445          return;
446   writerr:
447          error(SYSTEM, "error writing ambient file");
448   }
449  
450  
451 + static AMBVAL *
452 + avstore(aval)                           /* allocate memory and store aval */
453 + register AMBVAL  *aval;
454 + {
455 +        register AMBVAL  *av;
456 +        double  d;
457 +
458 +        if ((av = newambval()) == NULL)
459 +                error(SYSTEM, "out of memory in avstore");
460 +        copystruct(av, aval);
461 +        av->latick = ambclock;
462 +        av->next = NULL;
463 +        nambvals++;
464 +        d = bright(av->val);
465 +        if (d > FTINY) {                /* add to log sum for averaging */
466 +                avsum += log(d);
467 +                navsum++;
468 +        }
469 +        return(av);
470 + }
471 +
472 +
473 + #define ATALLOCSZ       512             /* #/8 trees to allocate at once */
474 +
475 + static AMBTREE  *atfreelist = NULL;     /* free ambient tree structures */
476 +
477 +
478   static
479 < avinsert(aval, at, c0, s)               /* insert ambient value in a tree */
480 < AMBVAL  *aval;
459 < register AMBTREE  *at;
460 < FVECT  c0;
461 < double  s;
479 > AMBTREE *
480 > newambtree()                            /* allocate 8 ambient tree structs */
481   {
482 +        register AMBTREE  *atp, *upperlim;
483 +
484 +        if (atfreelist == NULL) {       /* get more nodes */
485 +                atfreelist = (AMBTREE *)bmalloc(ATALLOCSZ*8*sizeof(AMBTREE));
486 +                if (atfreelist == NULL)
487 +                        return(NULL);
488 +                                        /* link new free list */
489 +                upperlim = atfreelist + 8*(ATALLOCSZ-1);
490 +                for (atp = atfreelist; atp < upperlim; atp += 8)
491 +                        atp->kid = atp + 8;
492 +                atp->kid = NULL;
493 +        }
494 +        atp = atfreelist;
495 +        atfreelist = atp->kid;
496 +        bzero((char *)atp, 8*sizeof(AMBTREE));
497 +        return(atp);
498 + }
499 +
500 +
501 + static
502 + freeambtree(atp)                        /* free 8 ambient tree structs */
503 + AMBTREE  *atp;
504 + {
505 +        atp->kid = atfreelist;
506 +        atfreelist = atp;
507 + }
508 +
509 +
510 + static
511 + avinsert(av)                            /* insert ambient value in our tree */
512 + register AMBVAL  *av;
513 + {
514 +        register AMBTREE  *at;
515 +        register AMBVAL  *ap;
516 +        AMBVAL  avh;
517          FVECT  ck0;
518 +        double  s;
519          int  branch;
465 –        register AMBVAL  *av;
520          register int  i;
521  
522 <        if ((av = newambval()) == NULL)
523 <                goto memerr;
524 <        copystruct(av, aval);
525 <        VCOPY(ck0, c0);
522 >        if (av->rad <= FTINY)
523 >                error(CONSISTENCY, "zero ambient radius in avinsert");
524 >        at = &atrunk;
525 >        VCOPY(ck0, thescene.cuorg);
526 >        s = thescene.cusize;
527          while (s*(OCTSCALE/2) > av->rad*ambacc) {
528                  if (at->kid == NULL)
529                          if ((at->kid = newambtree()) == NULL)
530 <                                goto memerr;
530 >                                error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
531                  s *= 0.5;
532                  branch = 0;
533                  for (i = 0; i < 3; i++)
# Line 482 | Line 537 | double  s;
537                          }
538                  at = at->kid + branch;
539          }
540 <        av->next = at->alist;
541 <        at->alist = av;
542 <        return;
543 < memerr:
544 <        error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
540 >        avh.next = at->alist;           /* order by increasing level */
541 >        for (ap = &avh; ap->next != NULL; ap = ap->next)
542 >                if (ap->next->lvl >= av->lvl)
543 >                        break;
544 >        av->next = ap->next;
545 >        ap->next = av;
546 >        at->alist = avh.next;
547   }
548 +
549 +
550 + static
551 + unloadatree(at, f)                      /* unload an ambient value tree */
552 + register AMBTREE  *at;
553 + int     (*f)();
554 + {
555 +        register AMBVAL  *av;
556 +        register int  i;
557 +                                        /* transfer values at this node */
558 +        for (av = at->alist; av != NULL; av = at->alist) {
559 +                at->alist = av->next;
560 +                (*f)(av);
561 +        }
562 +        if (at->kid == NULL)
563 +                return;
564 +        for (i = 0; i < 8; i++)         /* transfer and free children */
565 +                unloadatree(at->kid+i, f);
566 +        freeambtree(at->kid);
567 +        at->kid = NULL;
568 + }
569 +
570 +
571 + static struct avl {
572 +        AMBVAL  *p;
573 +        unsigned long   t;
574 + }       *avlist1;                       /* ambient value list with ticks */
575 + static AMBVAL   **avlist2;              /* memory positions for sorting */
576 + static int      i_avlist;               /* index for lists */
577 +
578 +
579 + static
580 + av2list(av)
581 + register AMBVAL *av;
582 + {
583 + #ifdef DEBUG
584 +        if (i_avlist >= nambvals)
585 +                error(CONSISTENCY, "too many ambient values in av2list1");
586 + #endif
587 +        avlist1[i_avlist].p = avlist2[i_avlist] = av;
588 +        avlist1[i_avlist++].t = av->latick;
589 + }
590 +
591 +
592 + static int
593 + alatcmp(av1, av2)                       /* compare ambient values for MRA */
594 + struct avl      *av1, *av2;
595 + {
596 +        register long  lc = av2->t - av1->t;
597 +        return(lc<0 ? -1 : lc>0 ? 1 : 0);
598 + }
599 +
600 +
601 + static int
602 + aposcmp(avp1, avp2)                     /* compare ambient value positions */
603 + AMBVAL  **avp1, **avp2;
604 + {
605 +        return(*avp1 - *avp2);
606 + }
607 +
608 +
609 + #if 1
610 + static int
611 + avlmemi(avaddr)                         /* find list position from address */
612 + AMBVAL  *avaddr;
613 + {
614 +        register AMBVAL  **avlpp;
615 +
616 +        avlpp = (AMBVAL **)bsearch((char *)&avaddr, (char *)avlist2,
617 +                        nambvals, sizeof(AMBVAL *), aposcmp);
618 +        if (avlpp == NULL)
619 +                error(CONSISTENCY, "address not found in avlmemi");
620 +        return(avlpp - avlist2);
621 + }
622 + #else
623 + #define avlmemi(avaddr) ((AMBVAL **)bsearch((char *)&avaddr,(char *)avlist2, \
624 +                                nambvals,sizeof(AMBVAL *),aposcmp) - avlist2)
625 + #endif
626 +
627 +
628 + static
629 + sortambvals(always)                     /* resort ambient values */
630 + int     always;
631 + {
632 +        AMBTREE  oldatrunk;
633 +        AMBVAL  tav, *tap, *pnext;
634 +        register int    i, j;
635 +                                        /* see if it's time yet */
636 +        if (!always && (ambclock++ < lastsort+sortintvl ||
637 +                        nambvals < SORT_THRESH))
638 +                return;
639 +        /*
640 +         * The idea here is to minimize memory thrashing
641 +         * in VM systems by improving reference locality.
642 +         * We do this by periodically sorting our stored ambient
643 +         * values in memory in order of most recently to least
644 +         * recently accessed.  This ordering was chosen so that new
645 +         * ambient values (which tend to be less important) go into
646 +         * higher memory with the infrequently accessed values.
647 +         *      Since we expect our values to need sorting less
648 +         * frequently as the process continues, we double our
649 +         * waiting interval after each call.
650 +         *      This routine is also called by setambacc() with
651 +         * the "always" parameter set to 1 so that the ambient
652 +         * tree will be rebuilt with the new accuracy parameter.
653 +         */
654 +        if (tracktime) {                /* allocate pointer arrays to sort */
655 +                avlist2 = (AMBVAL **)malloc(nambvals*sizeof(AMBVAL *));
656 +                avlist1 = (struct avl *)malloc(nambvals*sizeof(struct avl));
657 +        } else {
658 +                avlist2 = NULL;
659 +                avlist1 = NULL;
660 +        }
661 +        if (avlist1 == NULL) {          /* no time tracking -- rebuild tree? */
662 +                if (avlist2 != NULL)
663 +                        free((char *)avlist2);
664 +                if (always) {           /* rebuild without sorting */
665 +                        copystruct(&oldatrunk, &atrunk);
666 +                        atrunk.alist = NULL;
667 +                        atrunk.kid = NULL;
668 +                        unloadatree(&oldatrunk, avinsert);
669 +                }
670 +        } else {                        /* sort memory by last access time */
671 +                /*
672 +                 * Sorting memory is tricky because it isn't contiguous.
673 +                 * We have to sort an array of pointers by MRA and also
674 +                 * by memory position.  We then copy values in "loops"
675 +                 * to minimize memory hits.  Nevertheless, we will visit
676 +                 * everyone at least twice, and this is an expensive process
677 +                 * when we're thrashing, which is when we need to do it.
678 +                 */
679 + #ifdef DEBUG
680 +                sprintf(errmsg, "sorting %u ambient values at ambclock=%lu...",
681 +                                nambvals, ambclock);
682 +                eputs(errmsg);
683 + #endif
684 +                i_avlist = 0;
685 +                unloadatree(&atrunk, av2list);  /* empty current tree */
686 + #ifdef DEBUG
687 +                if (i_avlist < nambvals)
688 +                        error(CONSISTENCY, "missing ambient values in sortambvals");
689 + #endif
690 +                qsort((char *)avlist1, nambvals, sizeof(struct avl), alatcmp);
691 +                qsort((char *)avlist2, nambvals, sizeof(AMBVAL *), aposcmp);
692 +                for (i = 0; i < nambvals; i++) {
693 +                        if (avlist1[i].p == NULL)
694 +                                continue;
695 +                        tap = avlist2[i];
696 +                        copystruct(&tav, tap);
697 +                        for (j = i; (pnext = avlist1[j].p) != tap;
698 +                                        j = avlmemi(pnext)) {
699 +                                copystruct(avlist2[j], pnext);
700 +                                avinsert(avlist2[j]);
701 +                                avlist1[j].p = NULL;
702 +                        }
703 +                        copystruct(avlist2[j], &tav);
704 +                        avinsert(avlist2[j]);
705 +                        avlist1[j].p = NULL;
706 +                }
707 +                free((char *)avlist1);
708 +                free((char *)avlist2);
709 +                                                /* compute new sort interval */
710 +                sortintvl = ambclock - lastsort;
711 +                if (sortintvl >= MAX_SORT_INTVL/2)
712 +                        sortintvl = MAX_SORT_INTVL;
713 +                else
714 +                        sortintvl <<= 1;        /* wait twice as long next */
715 + #ifdef DEBUG
716 +                eputs("done\n");
717 + #endif
718 +        }
719 +        if (ambclock >= MAXACLOCK)
720 +                ambclock = MAXACLOCK/2;
721 +        lastsort = ambclock;
722 + }
723 +
724 +
725 + #ifdef  F_SETLKW
726 +
727 + static
728 + aflock(typ)                     /* lock/unlock ambient file */
729 + int  typ;
730 + {
731 +        static struct flock  fls;       /* static so initialized to zeroes */
732 +
733 +        fls.l_type = typ;
734 +        if (fcntl(fileno(ambfp), F_SETLKW, &fls) < 0)
735 +                error(SYSTEM, "cannot (un)lock ambient file");
736 + }
737 +
738 +
739 + int
740 + ambsync()                       /* synchronize ambient file */
741 + {
742 +        static FILE  *ambinp = NULL;
743 +        static long  lastpos = -1;
744 +        long  flen;
745 +        AMBVAL  avs;
746 +        register int  n;
747 +
748 +        if (nunflshed == 0)
749 +                return(0);
750 +        if (lastpos < 0)        /* initializing (locked in initambfile) */
751 +                goto syncend;
752 +                                /* gain exclusive access */
753 +        aflock(F_WRLCK);
754 +                                /* see if file has grown */
755 +        if ((flen = lseek(fileno(ambfp), 0L, 2)) < 0)
756 +                goto seekerr;
757 +        if (n = flen - lastpos) {               /* file has grown */
758 +                if (ambinp == NULL) {           /* use duplicate filedes */
759 +                        ambinp = fdopen(dup(fileno(ambfp)), "r");
760 +                        if (ambinp == NULL)
761 +                                error(SYSTEM, "fdopen failed in ambsync");
762 +                }
763 +                if (fseek(ambinp, lastpos, 0) < 0)
764 +                        goto seekerr;
765 +                while (n >= AMBVALSIZ) {        /* load contributed values */
766 +                        if (!readambval(&avs, ambinp)) {
767 +                                sprintf(errmsg,
768 +                                "ambient file corrupted near character %ld",
769 +                                                flen - n);
770 +                                error(WARNING, errmsg);
771 +                                break;
772 +                        }
773 +                        avinsert(avstore(&avs));
774 +                        n -= AMBVALSIZ;
775 +                }
776 +                /*** seek always as safety measure
777 +                if (n) ***/                     /* alignment */
778 +                        if (lseek(fileno(ambfp), flen-n, 0) < 0)
779 +                                goto seekerr;
780 +        }
781 + #ifdef  DEBUG
782 +        if (ambfp->_ptr - ambfp->_base != nunflshed*AMBVALSIZ) {
783 +                sprintf(errmsg, "ambient file buffer at %d rather than %d",
784 +                                ambfp->_ptr - ambfp->_base,
785 +                                nunflshed*AMBVALSIZ);
786 +                error(CONSISTENCY, errmsg);
787 +        }
788 + #endif
789 + syncend:
790 +        n = fflush(ambfp);                      /* calls write() at last */
791 +        if ((lastpos = lseek(fileno(ambfp), 0L, 1)) < 0)
792 +                goto seekerr;
793 +        aflock(F_UNLCK);                        /* release file */
794 +        nunflshed = 0;
795 +        return(n);
796 + seekerr:
797 +        error(SYSTEM, "seek failed in ambsync");
798 + }
799 +
800 + #else
801 +
802 + int
803 + ambsync()                       /* flush ambient file */
804 + {
805 +        if (nunflshed == 0)
806 +                return(0);
807 +        nunflshed = 0;
808 +        return(fflush(ambfp));
809 + }
810 +
811 + #endif

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