ViewVC Help
View File | Revision Log | Show Annotations | Download File | Root Listing
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 2.97 by greg, Fri Aug 21 18:21:05 2015 UTC

# Line 1 | Line 1
1 < /* Copyright (c) 1986 Regents of the University of California */
2 <
3 < #ifndef lint
4 < static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
5 < #endif
6 <
1 > static const char       RCSid[] = "$Id$";
2   /*
3   *  ambient.c - routines dealing with ambient (inter-reflected) component.
4   *
5 < *  The macro AMBFLUSH (if defined) is the number of ambient values
11 < *      to wait before flushing to the ambient file.
12 < *
13 < *     5/9/86
5 > *  Declarations of external symbols in ambient.h
6   */
7  
8 < #include  "ray.h"
8 > #include "copyright.h"
9  
10 < #include  "octree.h"
10 > #include <string.h>
11  
12 + #include  "platform.h"
13 + #include  "ray.h"
14   #include  "otypes.h"
15 <
15 > #include  "resolu.h"
16 > #include  "ambient.h"
17   #include  "random.h"
18 + #include  "pmapamb.h"
19  
20 < #define  OCTSCALE       0.5     /* ceil((valid rad.)/(cube size)) */
20 > #ifndef  OCTSCALE
21 > #define  OCTSCALE       1.0     /* ceil((valid rad.)/(cube size)) */
22 > #endif
23  
24 < extern CUBE  thescene;          /* contains space boundaries */
24 > extern char  *shm_boundary;     /* memory sharing boundary */
25  
26 < extern COLOR  ambval;           /* global ambient component */
27 < extern double  ambacc;          /* ambient accuracy */
28 < extern int  ambres;             /* ambient resolution */
29 < 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 */
26 > #ifndef  MAXASET
27 > #define  MAXASET        4095    /* maximum number of elements in ambient set */
28 > #endif
29 > OBJECT  ambset[MAXASET+1]={0};  /* ambient include/exclude set */
30  
31 < OBJECT  ambset[256]={0};        /* ambient include/exclude set */
31 > double  maxarad;                /* maximum ambient radius */
32 > double  minarad;                /* minimum ambient radius */
33  
34 < double  maxarad;                /* maximum ambient radius */
40 < double  minarad;                /* minimum ambient radius */
34 > static AMBTREE  atrunk;         /* our ambient trunk node */
35  
36 < typedef struct ambval {
37 <        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 */
36 > static FILE  *ambfp = NULL;     /* ambient file pointer */
37 > static int  nunflshed = 0;      /* number of unflushed ambient values */
38  
39 < typedef struct ambtree {
40 <        AMBVAL  *alist;         /* ambient value list */
41 <        struct ambtree  *kid;   /* 8 child nodes */
42 < }  AMBTREE;                     /* ambient octree */
39 > #ifndef SORT_THRESH
40 > #ifdef SMLMEM
41 > #define SORT_THRESH     ((16L<<20)/sizeof(AMBVAL))
42 > #else
43 > #define SORT_THRESH     ((64L<<20)/sizeof(AMBVAL))
44 > #endif
45 > #endif
46 > #ifndef SORT_INTVL
47 > #define SORT_INTVL      (SORT_THRESH<<1)
48 > #endif
49 > #ifndef MAX_SORT_INTVL
50 > #define MAX_SORT_INTVL  (SORT_INTVL<<6)
51 > #endif
52  
57 typedef struct {
58        float  k;               /* error contribution per sample */
59        COLOR  v;               /* ray sum */
60        int  n;                 /* number of samples */
61        short  t, p;            /* theta, phi indices */
62 }  AMBSAMP;                     /* ambient sample */
53  
54 < static AMBTREE  atrunk;         /* our ambient trunk node */
54 > static double  avsum = 0.;              /* computed ambient value sum (log) */
55 > static unsigned int  navsum = 0;        /* number of values in avsum */
56 > static unsigned int  nambvals = 0;      /* total number of indirect values */
57 > static unsigned int  nambshare = 0;     /* number of values from file */
58 > static unsigned long  ambclock = 0;     /* ambient access clock */
59 > static unsigned long  lastsort = 0;     /* time of last value sort */
60 > static long  sortintvl = SORT_INTVL;    /* time until next sort */
61 > static FILE  *ambinp = NULL;            /* auxiliary file for input */
62 > static long  lastpos = -1;              /* last flush position */
63  
64 < static FILE  *ambfp = NULL;     /* ambient file pointer */
64 > #define MAXACLOCK       (1L<<30)        /* clock turnover value */
65 >        /*
66 >         * Track access times unless we are sharing ambient values
67 >         * through memory on a multiprocessor, when we want to avoid
68 >         * claiming our own memory (copy on write).  Go ahead anyway
69 >         * if more than two thirds of our values are unshared.
70 >         * Compile with -Dtracktime=0 to turn this code off.
71 >         */
72 > #ifndef tracktime
73 > #define tracktime       (shm_boundary == NULL || nambvals > 3*nambshare)
74 > #endif
75  
76 < #define  newambval()    (AMBVAL *)bmalloc(sizeof(AMBVAL))
76 > #define  AMBFLUSH       (BUFSIZ/AMBVALSIZ)
77  
78 < #define  newambtree()   (AMBTREE *)calloc(8, sizeof(AMBTREE))
78 > #define  newambval()    (AMBVAL *)malloc(sizeof(AMBVAL))
79 > #define  freeav(av)     free((void *)av);
80  
81 < double  sumambient(), doambient(), makeambient();
81 > static void initambfile(int creat);
82 > static void avsave(AMBVAL *av);
83 > static AMBVAL *avstore(AMBVAL  *aval);
84 > static AMBTREE *newambtree(void);
85 > static void freeambtree(AMBTREE  *atp);
86  
87 + typedef void unloadtf_t(AMBVAL *);
88 + static unloadtf_t avinsert;
89 + static unloadtf_t av2list;
90 + static unloadtf_t avfree;
91 + static void unloadatree(AMBTREE  *at, unloadtf_t *f);
92  
93 < setambient(afile)                       /* initialize calculation */
94 < char  *afile;
93 > static int aposcmp(const void *avp1, const void *avp2);
94 > static int avlmemi(AMBVAL *avaddr);
95 > static void sortambvals(int always);
96 >
97 > #ifdef  F_SETLKW
98 > static void aflock(int  typ);
99 > #endif
100 >
101 >
102 > void
103 > setambres(                              /* set ambient resolution */
104 >        int  ar
105 > )
106   {
107 <        long  ftell();
108 <        OBJECT  obj;
109 <        AMBVAL  amb;
107 >        ambres = ar < 0 ? 0 : ar;               /* may be done already */
108 >                                                /* set min & max radii */
109 >        if (ar <= 0) {
110 >                minarad = 0;
111 >                maxarad = thescene.cusize*0.2;
112 >        } else {
113 >                minarad = thescene.cusize / ar;
114 >                maxarad = 64.0 * minarad;               /* heuristic */
115 >                if (maxarad > thescene.cusize*0.2)
116 >                        maxarad = thescene.cusize*0.2;
117 >        }
118 >        if (minarad <= FTINY)
119 >                minarad = 10.0*FTINY;
120 >        if (maxarad <= minarad)
121 >                maxarad = 64.0 * minarad;
122 > }
123  
82        maxarad = thescene.cusize / 2.0;                /* maximum radius */
83                                                        /* minimum radius */
84        minarad = ambres > 0 ? thescene.cusize/ambres : 0.0;
124  
125 <                                        /* open ambient file */
126 <        if (afile != NULL)
127 <                if ((ambfp = fopen(afile, "r+")) != NULL) {
128 <                        while (fread((char *)&amb,sizeof(AMBVAL),1,ambfp) == 1)
129 <                                avinsert(&amb, &atrunk, thescene.cuorg,
130 <                                                thescene.cusize);
131 <                                                        /* align */
132 <                        fseek(ambfp, -(ftell(ambfp)%sizeof(AMBVAL)), 1);
133 <                } else if ((ambfp = fopen(afile, "w")) == NULL) {
134 <                        sprintf(errmsg, "cannot open ambient file \"%s\"",
135 <                                        afile);
136 <                        error(SYSTEM, errmsg);
125 > void
126 > setambacc(                              /* set ambient accuracy */
127 >        double  newa
128 > )
129 > {
130 >        static double   olda;           /* remember previous setting here */
131 >        
132 >        newa *= (newa > 0);
133 >        if (fabs(newa - olda) >= .05*(newa + olda)) {
134 >                ambacc = newa;
135 >                if (nambvals > 0)
136 >                        sortambvals(1);         /* rebuild tree */
137 >        }
138 > }
139 >
140 >
141 > void
142 > setambient(void)                                /* initialize calculation */
143 > {
144 >        int     readonly = 0;
145 >        long    flen;
146 >        AMBVAL  amb;
147 >                                                /* make sure we're fresh */
148 >        ambdone();
149 >                                                /* init ambient limits */
150 >        setambres(ambres);
151 >        setambacc(ambacc);
152 >        if (ambfile == NULL || !ambfile[0])
153 >                return;
154 >        if (ambacc <= FTINY) {
155 >                sprintf(errmsg, "zero ambient accuracy so \"%s\" not opened",
156 >                                ambfile);
157 >                error(WARNING, errmsg);
158 >                return;
159 >        }
160 >                                                /* open ambient file */
161 >        if ((ambfp = fopen(ambfile, "r+")) == NULL)
162 >                readonly = (ambfp = fopen(ambfile, "r")) != NULL;
163 >        if (ambfp != NULL) {
164 >                initambfile(0);                 /* file exists */
165 >                lastpos = ftell(ambfp);
166 >                while (readambval(&amb, ambfp))
167 >                        avstore(&amb);
168 >                nambshare = nambvals;           /* share loaded values */
169 >                if (readonly) {
170 >                        sprintf(errmsg,
171 >                                "loaded %u values from read-only ambient file",
172 >                                        nambvals);
173 >                        error(WARNING, errmsg);
174 >                        fclose(ambfp);          /* close file so no writes */
175 >                        ambfp = NULL;
176 >                        return;                 /* avoid ambsync() */
177                  }
178 +                                                /* align file pointer */
179 +                lastpos += (long)nambvals*AMBVALSIZ;
180 +                flen = lseek(fileno(ambfp), (off_t)0, SEEK_END);
181 +                if (flen != lastpos) {
182 +                        sprintf(errmsg,
183 +                        "ignoring last %ld values in ambient file (corrupted)",
184 +                                        (flen - lastpos)/AMBVALSIZ);
185 +                        error(WARNING, errmsg);
186 +                        fseek(ambfp, lastpos, SEEK_SET);
187 + #ifndef _WIN32 /* XXX we need a replacement for that one */
188 +                        ftruncate(fileno(ambfp), (off_t)lastpos);
189 + #endif
190 +                }
191 +        } else if ((ambfp = fopen(ambfile, "w+")) != NULL) {
192 +                initambfile(1);                 /* else create new file */
193 +                fflush(ambfp);
194 +                lastpos = ftell(ambfp);
195 +        } else {
196 +                sprintf(errmsg, "cannot open ambient file \"%s\"", ambfile);
197 +                error(SYSTEM, errmsg);
198 +        }
199 + #if 0
200 +        flockfile(ambfp);                       /* application-level lock */
201 + #endif
202 + #ifdef  F_SETLKW
203 +        aflock(F_UNLCK);                        /* release file */
204 + #endif
205   }
206  
207  
208 < ambnotify(obj)                  /* record new modifier */
209 < OBJECT  obj;
208 > void
209 > ambdone(void)                   /* close ambient file and free memory */
210   {
211 <        register OBJREC  *o = objptr(obj);
212 <        register char  **amblp;
211 >        if (ambfp != NULL) {            /* close ambient file */
212 >                ambsync();
213 >                fclose(ambfp);
214 >                ambfp = NULL;
215 >                if (ambinp != NULL) {  
216 >                        fclose(ambinp);
217 >                        ambinp = NULL;
218 >                }
219 >                lastpos = -1;
220 >        }
221 >                                        /* free ambient tree */
222 >        unloadatree(&atrunk, &avfree);
223 >                                        /* reset state variables */
224 >        avsum = 0.;
225 >        navsum = 0;
226 >        nambvals = 0;
227 >        nambshare = 0;
228 >        ambclock = 0;
229 >        lastsort = 0;
230 >        sortintvl = SORT_INTVL;
231 > }
232  
233 <        if (!ismodifier(o->otype))
233 >
234 > void
235 > ambnotify(                      /* record new modifier */
236 >        OBJECT  obj
237 > )
238 > {
239 >        static int  hitlimit = 0;
240 >        OBJREC   *o;
241 >        char  **amblp;
242 >
243 >        if (obj == OVOID) {             /* starting over */
244 >                ambset[0] = 0;
245 >                hitlimit = 0;
246                  return;
247 +        }
248 +        o = objptr(obj);
249 +        if (hitlimit || !ismodifier(o->otype))
250 +                return;
251          for (amblp = amblist; *amblp != NULL; amblp++)
252                  if (!strcmp(o->oname, *amblp)) {
253 +                        if (ambset[0] >= MAXASET) {
254 +                                error(WARNING, "too many modifiers in ambient list");
255 +                                hitlimit++;
256 +                                return;         /* should this be fatal? */
257 +                        }
258                          insertelem(ambset, obj);
259                          return;
260                  }
261   }
262  
263 + /************ THE FOLLOWING ROUTINES DIFFER BETWEEN NEW & OLD ***************/
264  
265 < ambient(acol, r)                /* compute ambient component for ray */
266 < COLOR  acol;
267 < register RAY  *r;
265 > #ifndef OLDAMB
266 >
267 > #define tfunc(lwr, x, upr)      (((x)-(lwr))/((upr)-(lwr)))
268 >
269 > static int      plugaleak(RAY *r, AMBVAL *ap, FVECT anorm, double ang);
270 > static double   sumambient(COLOR acol, RAY *r, FVECT rn, int al,
271 >                                AMBTREE *at, FVECT c0, double s);
272 > static int      makeambient(COLOR acol, RAY *r, FVECT rn, int al);
273 > static int      extambient(COLOR cr, AMBVAL *ap, FVECT pv, FVECT nv,
274 >                                FVECT uvw[3]);
275 >
276 > void
277 > multambient(            /* compute ambient component & multiply by coef. */
278 >        COLOR  aval,
279 >        RAY  *r,
280 >        FVECT  nrm
281 > )
282   {
283          static int  rdepth = 0;                 /* ambient recursion */
284 <        double  wsum;
284 >        COLOR   acol, caustic;
285 >        int     ok;
286 >        double  d, l;
287  
288 <        rdepth++;                               /* increment level */
288 >        /* PMAP: Factor in ambient from photon map, if enabled and ray is
289 >         * ambient. Return as all ambient components accounted for, else
290 >         * continue. */
291 >        if (ambPmap(aval, r, rdepth))
292 >                return;
293  
294 +        /* PMAP: Factor in specular-diffuse ambient (caustics) from photon
295 +         * map, if enabled and ray is primary, else caustic is zero.  Continue
296 +         * with RADIANCE ambient calculation */
297 +        copycolor(caustic, aval);
298 +        ambPmapCaustic(caustic, r, rdepth);
299 +        
300          if (ambdiv <= 0)                        /* no ambient calculation */
301                  goto dumbamb;
302                                                  /* check number of bounces */
303 <        if (rdepth > ambounce)
303 >        if (rdepth >= ambounce)
304                  goto dumbamb;
305                                                  /* check ambient list */
306          if (ambincl != -1 && r->ro != NULL &&
# Line 135 | Line 308 | register RAY  *r;
308                  goto dumbamb;
309  
310          if (ambacc <= FTINY) {                  /* no ambient storage */
311 <                if (doambient(acol, r) == 0.0)
311 >                copycolor(acol, aval);
312 >                rdepth++;
313 >                ok = doambient(acol, r, r->rweight,
314 >                                NULL, NULL, NULL, NULL, NULL);
315 >                rdepth--;
316 >                if (!ok)
317                          goto dumbamb;
318 <                goto done;
318 >                copycolor(aval, acol);
319 >
320 >                /* PMAP: add in caustic */
321 >                addcolor(aval, caustic);
322 >                return;
323          }
324 <                                                /* get ambient value */
324 >
325 >        if (tracktime)                          /* sort to minimize thrashing */
326 >                sortambvals(0);
327 >                                                /* interpolate ambient value */
328          setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
329 <        wsum = sumambient(acol, r, &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
330 <        if (wsum > FTINY)
331 <                scalecolor(acol, 1.0/wsum);
332 <        else if (makeambient(acol, r) == 0.0)
333 <                goto dumbamb;
334 <        goto done;
329 >        d = sumambient(acol, r, nrm, rdepth,
330 >                        &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
331 >                        
332 >        if (d > FTINY) {
333 >                d = 1.0/d;
334 >                scalecolor(acol, d);
335 >                multcolor(aval, acol);
336  
337 +                /* PMAP: add in caustic */
338 +                addcolor(aval, caustic);
339 +                return;
340 +        }
341 +        
342 +        rdepth++;                               /* need to cache new value */
343 +        ok = makeambient(acol, r, nrm, rdepth-1);
344 +        rdepth--;
345 +        
346 +        if (ok) {
347 +                multcolor(aval, acol);          /* computed new value */
348 +
349 +                /* PMAP: add in caustic */
350 +                addcolor(aval, caustic);
351 +                return;
352 +        }
353 +        
354   dumbamb:                                        /* return global value */
355 <        copycolor(acol, ambval);
356 < done:                                           /* must finish here! */
355 >        if ((ambvwt <= 0) | (navsum == 0)) {
356 >                multcolor(aval, ambval);
357 >                
358 >                /* PMAP: add in caustic */
359 >                addcolor(aval, caustic);
360 >                return;
361 >        }
362 >        
363 >        l = bright(ambval);                     /* average in computations */  
364 >        if (l > FTINY) {
365 >                d = (log(l)*(double)ambvwt + avsum) /
366 >                                (double)(ambvwt + navsum);
367 >                d = exp(d) / l;
368 >                scalecolor(aval, d);
369 >                multcolor(aval, ambval);        /* apply color of ambval */
370 >        } else {
371 >                d = exp( avsum / (double)navsum );
372 >                scalecolor(aval, d);            /* neutral color */
373 >        }
374 > }
375 >
376 >
377 > /* Plug a potential leak where ambient cache value is occluded */
378 > static int
379 > plugaleak(RAY *r, AMBVAL *ap, FVECT anorm, double ang)
380 > {
381 >        const double    cost70sq = 0.1169778;   /* cos(70deg)^2 */
382 >        RAY             rtst;
383 >        FVECT           vdif;
384 >        double          normdot, ndotd, nadotd;
385 >        double          a, b, c, t[2];
386 >
387 >        ang += 2.*PI*(ang < 0);                 /* check direction flags */
388 >        if ( !(ap->corral>>(int)(ang*(16./PI)) & 1) )
389 >                return(0);
390 >        /*
391 >         * Generate test ray, targeting 20 degrees above sample point plane
392 >         * along surface normal from cache position.  This should be high
393 >         * enough to miss local geometry we don't really care about.
394 >         */
395 >        VSUB(vdif, ap->pos, r->rop);
396 >        normdot = DOT(anorm, r->ron);
397 >        ndotd = DOT(vdif, r->ron);
398 >        nadotd = DOT(vdif, anorm);
399 >        a = normdot*normdot - cost70sq;
400 >        b = 2.0*(normdot*ndotd - nadotd*cost70sq);
401 >        c = ndotd*ndotd - DOT(vdif,vdif)*cost70sq;
402 >        if (quadratic(t, a, b, c) != 2)
403 >                return(1);                      /* should rarely happen */
404 >        if (t[1] <= FTINY)
405 >                return(0);                      /* should fail behind test */
406 >        rayorigin(&rtst, SHADOW, r, NULL);
407 >        VSUM(rtst.rdir, vdif, anorm, t[1]);     /* further dist. > plane */
408 >        rtst.rmax = normalize(rtst.rdir);       /* short ray test */
409 >        while (localhit(&rtst, &thescene)) {    /* check for occluder */
410 >                if (rtst.ro->omod != OVOID &&
411 >                                (rtst.clipset == NULL ||
412 >                                        !inset(rtst.clipset, rtst.ro->omod)))
413 >                        return(1);              /* plug light leak */
414 >                VCOPY(rtst.rorg, rtst.rop);     /* skip invisible surface */
415 >                rtst.rmax -= rtst.rot;
416 >                rayclear(&rtst);
417 >        }
418 >        return(0);                              /* seems we're OK */
419 > }
420 >
421 >
422 > static double
423 > sumambient(             /* get interpolated ambient value */
424 >        COLOR  acol,
425 >        RAY  *r,
426 >        FVECT  rn,
427 >        int  al,
428 >        AMBTREE  *at,
429 >        FVECT  c0,
430 >        double  s
431 > )
432 > {                       /* initial limit is 10 degrees plus ambacc radians */
433 >        const double    minangle = 10.0 * PI/180.;
434 >        double          maxangle = minangle + ambacc;
435 >        double          wsum = 0.0;
436 >        FVECT           ck0;
437 >        int             i, j;
438 >        AMBVAL          *av;
439 >
440 >        if (at->kid != NULL) {          /* sum children first */                                
441 >                s *= 0.5;
442 >                for (i = 0; i < 8; i++) {
443 >                        for (j = 0; j < 3; j++) {
444 >                                ck0[j] = c0[j];
445 >                                if (1<<j & i)
446 >                                        ck0[j] += s;
447 >                                if (r->rop[j] < ck0[j] - OCTSCALE*s)
448 >                                        break;
449 >                                if (r->rop[j] > ck0[j] + (1.0+OCTSCALE)*s)
450 >                                        break;
451 >                        }
452 >                        if (j == 3)
453 >                                wsum += sumambient(acol, r, rn, al,
454 >                                                        at->kid+i, ck0, s);
455 >                }
456 >                                        /* good enough? */
457 >                if (wsum >= 0.05 && s > minarad*10.0)
458 >                        return(wsum);
459 >        }
460 >                                        /* adjust maximum angle */
461 >        if (at->alist != NULL && (at->alist->lvl <= al) & (r->rweight < 0.6))
462 >                maxangle = (maxangle - PI/2.)*pow(r->rweight,0.13) + PI/2.;
463 >                                        /* sum this node */
464 >        for (av = at->alist; av != NULL; av = av->next) {
465 >                double  u, v, d, delta_r2, delta_t2;
466 >                COLOR   ct;
467 >                FVECT   uvw[3];
468 >                                        /* record access */
469 >                if (tracktime)
470 >                        av->latick = ambclock;
471 >                /*
472 >                 *  Ambient level test
473 >                 */
474 >                if (av->lvl > al ||     /* list sorted, so this works */
475 >                                (av->lvl == al) & (av->weight < 0.9*r->rweight))
476 >                        break;
477 >                /*
478 >                 *  Direction test using unperturbed normal
479 >                 */
480 >                decodedir(uvw[2], av->ndir);
481 >                d = DOT(uvw[2], r->ron);
482 >                if (d <= 0.0)           /* >= 90 degrees */
483 >                        continue;
484 >                delta_r2 = 2.0 - 2.0*d; /* approx. radians^2 */
485 >                if (delta_r2 >= maxangle*maxangle)
486 >                        continue;
487 >                /*
488 >                 *  Modified ray behind test
489 >                 */
490 >                VSUB(ck0, r->rop, av->pos);
491 >                d = DOT(ck0, uvw[2]);
492 >                if (d < -minarad*ambacc-.001)
493 >                        continue;
494 >                d /= av->rad[0];
495 >                delta_t2 = d*d;
496 >                if (delta_t2 >= ambacc*ambacc)
497 >                        continue;
498 >                /*
499 >                 *  Elliptical radii test based on Hessian
500 >                 */
501 >                decodedir(uvw[0], av->udir);
502 >                VCROSS(uvw[1], uvw[2], uvw[0]);
503 >                d = (u = DOT(ck0, uvw[0])) / av->rad[0];
504 >                delta_t2 += d*d;
505 >                d = (v = DOT(ck0, uvw[1])) / av->rad[1];
506 >                delta_t2 += d*d;
507 >                if (delta_t2 >= ambacc*ambacc)
508 >                        continue;
509 >                /*
510 >                 *  Test for potential light leak
511 >                 */
512 >                if (av->corral && plugaleak(r, av, uvw[2], atan2a(v,u)))
513 >                        continue;
514 >                /*
515 >                 *  Extrapolate value and compute final weight (hat function)
516 >                 */
517 >                if (!extambient(ct, av, r->rop, rn, uvw))
518 >                        continue;
519 >                d = tfunc(maxangle, sqrt(delta_r2), 0.0) *
520 >                        tfunc(ambacc, sqrt(delta_t2), 0.0);
521 >                scalecolor(ct, d);
522 >                addcolor(acol, ct);
523 >                wsum += d;
524 >        }
525 >        return(wsum);
526 > }
527 >
528 >
529 > static int
530 > makeambient(            /* make a new ambient value for storage */
531 >        COLOR  acol,
532 >        RAY  *r,
533 >        FVECT  rn,
534 >        int  al
535 > )
536 > {
537 >        AMBVAL  amb;
538 >        FVECT   uvw[3];
539 >        int     i;
540 >
541 >        amb.weight = 1.0;                       /* compute weight */
542 >        for (i = al; i-- > 0; )
543 >                amb.weight *= AVGREFL;
544 >        if (r->rweight < 0.1*amb.weight)        /* heuristic override */
545 >                amb.weight = 1.25*r->rweight;
546 >        setcolor(acol, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
547 >                                                /* compute ambient */
548 >        i = doambient(acol, r, amb.weight,
549 >                        uvw, amb.rad, amb.gpos, amb.gdir, &amb.corral);
550 >        scalecolor(acol, 1./AVGREFL);           /* undo assumed reflectance */
551 >        if (i <= 0 || amb.rad[0] <= FTINY)      /* no Hessian or zero radius */
552 >                return(i);
553 >                                                /* store value */
554 >        VCOPY(amb.pos, r->rop);
555 >        amb.ndir = encodedir(r->ron);
556 >        amb.udir = encodedir(uvw[0]);
557 >        amb.lvl = al;
558 >        copycolor(amb.val, acol);
559 >                                                /* insert into tree */
560 >        avsave(&amb);                           /* and save to file */
561 >        if (rn != r->ron) {                     /* texture */
562 >                VCOPY(uvw[2], r->ron);
563 >                extambient(acol, &amb, r->rop, rn, uvw);
564 >        }
565 >        return(1);
566 > }
567 >
568 >
569 > static int
570 > extambient(             /* extrapolate value at pv, nv */
571 >        COLOR  cr,
572 >        AMBVAL   *ap,
573 >        FVECT  pv,
574 >        FVECT  nv,
575 >        FVECT  uvw[3]
576 > )
577 > {
578 >        const double    min_d = 0.05;
579 >        static FVECT    my_uvw[3];
580 >        FVECT           v1;
581 >        int             i;
582 >        double          d = 1.0;        /* zeroeth order */
583 >
584 >        if (uvw == NULL) {              /* need local coordinates? */
585 >                decodedir(my_uvw[2], ap->ndir);
586 >                decodedir(my_uvw[0], ap->udir);
587 >                VCROSS(my_uvw[1], my_uvw[2], my_uvw[0]);
588 >                uvw = my_uvw;
589 >        }
590 >        for (i = 3; i--; )              /* gradient due to translation */
591 >                d += (pv[i] - ap->pos[i]) *
592 >                        (ap->gpos[0]*uvw[0][i] + ap->gpos[1]*uvw[1][i]);
593 >
594 >        VCROSS(v1, uvw[2], nv);         /* gradient due to rotation */
595 >        for (i = 3; i--; )
596 >                d += v1[i] * (ap->gdir[0]*uvw[0][i] + ap->gdir[1]*uvw[1][i]);
597 >        
598 >        if (d < min_d)                  /* should not use if we can avoid it */
599 >                d = min_d;
600 >        copycolor(cr, ap->val);
601 >        scalecolor(cr, d);
602 >        return(d > min_d);
603 > }
604 >
605 >
606 > static void
607 > avinsert(                               /* insert ambient value in our tree */
608 >        AMBVAL *av
609 > )
610 > {
611 >        AMBTREE  *at;
612 >        AMBVAL  *ap;
613 >        AMBVAL  avh;
614 >        FVECT  ck0;
615 >        double  s;
616 >        int  branch;
617 >        int  i;
618 >
619 >        if (av->rad[0] <= FTINY)
620 >                error(CONSISTENCY, "zero ambient radius in avinsert");
621 >        at = &atrunk;
622 >        VCOPY(ck0, thescene.cuorg);
623 >        s = thescene.cusize;
624 >        while (s*(OCTSCALE/2) > av->rad[1]*ambacc) {
625 >                if (at->kid == NULL)
626 >                        if ((at->kid = newambtree()) == NULL)
627 >                                error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
628 >                s *= 0.5;
629 >                branch = 0;
630 >                for (i = 0; i < 3; i++)
631 >                        if (av->pos[i] > ck0[i] + s) {
632 >                                ck0[i] += s;
633 >                                branch |= 1 << i;
634 >                        }
635 >                at = at->kid + branch;
636 >        }
637 >        avh.next = at->alist;           /* order by increasing level */
638 >        for (ap = &avh; ap->next != NULL; ap = ap->next)
639 >                if ( ap->next->lvl > av->lvl ||
640 >                                (ap->next->lvl == av->lvl) &
641 >                                (ap->next->weight <= av->weight) )
642 >                        break;
643 >        av->next = ap->next;
644 >        ap->next = (AMBVAL*)av;
645 >        at->alist = avh.next;
646 > }
647 >
648 >
649 > #else /* ! NEWAMB */
650 >
651 > static double   sumambient(COLOR acol, RAY *r, FVECT rn, int al,
652 >                                AMBTREE *at, FVECT c0, double s);
653 > static double   makeambient(COLOR acol, RAY *r, FVECT rn, int al);
654 > static void     extambient(COLOR cr, AMBVAL *ap, FVECT pv, FVECT nv);
655 >
656 >
657 > void
658 > multambient(            /* compute ambient component & multiply by coef. */
659 >        COLOR  aval,
660 >        RAY  *r,
661 >        FVECT  nrm
662 > )
663 > {
664 >        static int  rdepth = 0;                 /* ambient recursion */
665 >        COLOR   acol, caustic;
666 >        double  d, l;
667 >
668 >        /* PMAP: Factor in ambient from global photon map (if enabled) and return
669 >         * as all ambient components accounted for */
670 >        if (ambPmap(aval, r, rdepth))
671 >                return;
672 >
673 >        /* PMAP: Otherwise factor in ambient from caustic photon map
674 >         * (ambPmapCaustic() returns zero if caustic photons disabled) and
675 >         * continue with RADIANCE ambient calculation */
676 >        copycolor(caustic, aval);
677 >        ambPmapCaustic(caustic, r, rdepth);
678 >        
679 >        if (ambdiv <= 0)                        /* no ambient calculation */
680 >                goto dumbamb;
681 >                                                /* check number of bounces */
682 >        if (rdepth >= ambounce)
683 >                goto dumbamb;
684 >                                                /* check ambient list */
685 >        if (ambincl != -1 && r->ro != NULL &&
686 >                        ambincl != inset(ambset, r->ro->omod))
687 >                goto dumbamb;
688 >
689 >        if (ambacc <= FTINY) {                  /* no ambient storage */
690 >                copycolor(acol, aval);
691 >                rdepth++;
692 >                d = doambient(acol, r, r->rweight, NULL, NULL);
693 >                rdepth--;
694 >                if (d <= FTINY)
695 >                        goto dumbamb;
696 >                copycolor(aval, acol);          
697 >        
698 >           /* PMAP: add in caustic */
699 >                addcolor(aval, caustic);        
700 >                return;
701 >        }
702 >
703 >        if (tracktime)                          /* sort to minimize thrashing */
704 >                sortambvals(0);
705 >                                                /* interpolate ambient value */
706 >        setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
707 >        d = sumambient(acol, r, nrm, rdepth,
708 >                        &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
709 >                        
710 >        if (d > FTINY) {
711 >                d = 1.0/d;
712 >                scalecolor(acol, d);
713 >                multcolor(aval, acol);
714 >                
715 >                /* PMAP: add in caustic */
716 >                addcolor(aval, caustic);        
717 >                return;
718 >        }
719 >        
720 >        rdepth++;                               /* need to cache new value */
721 >        d = makeambient(acol, r, nrm, rdepth-1);
722          rdepth--;
723 +        
724 +        if (d > FTINY) {
725 +                multcolor(aval, acol);          /* got new value */
726 +
727 +                /* PMAP: add in caustic */
728 +                addcolor(aval, caustic);                        
729 +                return;
730 +        }
731 +        
732 + dumbamb:                                        /* return global value */
733 +        if ((ambvwt <= 0) | (navsum == 0)) {
734 +                multcolor(aval, ambval);
735 +
736 +                /* PMAP: add in caustic */
737 +                addcolor(aval, caustic);        
738 +                return;
739 +        }
740 +        
741 +        l = bright(ambval);                     /* average in computations */
742 +        if (l > FTINY) {
743 +                d = (log(l)*(double)ambvwt + avsum) /
744 +                                (double)(ambvwt + navsum);
745 +                d = exp(d) / l;
746 +                scalecolor(aval, d);
747 +                multcolor(aval, ambval);        /* apply color of ambval */
748 +        } else {
749 +                d = exp( avsum / (double)navsum );
750 +                scalecolor(aval, d);            /* neutral color */
751 +        }
752   }
753  
754  
755 < double
756 < sumambient(acol, r, at, c0, s)          /* get interpolated ambient value */
757 < COLOR  acol;
758 < register RAY  *r;
759 < AMBTREE  *at;
760 < FVECT  c0;
761 < double  s;
755 > static double
756 > sumambient(     /* get interpolated ambient value */
757 >        COLOR  acol,
758 >        RAY  *r,
759 >        FVECT  rn,
760 >        int  al,
761 >        AMBTREE  *at,
762 >        FVECT  c0,
763 >        double  s
764 > )
765   {
766 <        extern double  sqrt();
167 <        double  d, e1, e2, wt, wsum;
766 >        double  d, e1, e2, wt, wsum;
767          COLOR  ct;
768          FVECT  ck0;
769          int  i;
770 <        register int  j;
771 <        register AMBVAL  *av;
772 <                                        /* do this node */
770 >        int  j;
771 >        AMBVAL   *av;
772 >
773          wsum = 0.0;
774 +                                        /* do this node */
775          for (av = at->alist; av != NULL; av = av->next) {
776 +                double  rn_dot = -2.0;
777 +                if (tracktime)
778 +                        av->latick = ambclock;
779                  /*
780 <                 *  Ray strength test.
780 >                 *  Ambient level test.
781                   */
782 <                if (av->lvl > r->rlvl || av->weight < r->rweight-FTINY)
783 <                        continue;
782 >                if (av->lvl > al ||     /* list sorted, so this works */
783 >                                (av->lvl == al) & (av->weight < 0.9*r->rweight))
784 >                        break;
785                  /*
786                   *  Ambient radius test.
787                   */
788 <                e1 = 0.0;
789 <                for (j = 0; j < 3; j++) {
186 <                        d = av->pos[j] - r->rop[j];
187 <                        e1 += d * d;
188 <                }
189 <                e1 /= av->rad * av->rad;
788 >                VSUB(ck0, av->pos, r->rop);
789 >                e1 = DOT(ck0, ck0) / (av->rad * av->rad);
790                  if (e1 > ambacc*ambacc*1.21)
791                          continue;
792                  /*
793 <                 *  Normal direction test.
793 >                 *  Direction test using closest normal.
794                   */
795 <                e2 = (1.0 - DOT(av->dir, r->ron)) * r->rweight;
796 <                if (e2 < 0.0) e2 = 0.0;
797 <                if (e1 + e2 > ambacc*ambacc*1.21)
795 >                d = DOT(av->dir, r->ron);
796 >                if (rn != r->ron) {
797 >                        rn_dot = DOT(av->dir, rn);
798 >                        if (rn_dot > 1.0-FTINY)
799 >                                rn_dot = 1.0-FTINY;
800 >                        if (rn_dot >= d-FTINY) {
801 >                                d = rn_dot;
802 >                                rn_dot = -2.0;
803 >                        }
804 >                }
805 >                e2 = (1.0 - d) * r->rweight;
806 >                if (e2 < 0.0)
807 >                        e2 = 0.0;
808 >                else if (e1 + e2 > ambacc*ambacc*1.21)
809                          continue;
810                  /*
811                   *  Ray behind test.
# Line 203 | Line 814 | double  s;
814                  for (j = 0; j < 3; j++)
815                          d += (r->rop[j] - av->pos[j]) *
816                                          (av->dir[j] + r->ron[j]);
817 <                if (d < -minarad)
817 >                if (d*0.5 < -minarad*ambacc-.001)
818                          continue;
819                  /*
820                   *  Jittering final test reduces image artifacts.
821                   */
822 <                wt = sqrt(e1) + sqrt(e2);
823 <                wt *= .9 + .2*frandom();
824 <                if (wt > ambacc)
822 >                e1 = sqrt(e1);
823 >                e2 = sqrt(e2);
824 >                wt = e1 + e2;
825 >                if (wt > ambacc*(.9+.2*urand(9015+samplendx)))
826                          continue;
827 +                /*
828 +                 *  Recompute directional error using perturbed normal
829 +                 */
830 +                if (rn_dot > 0.0) {
831 +                        e2 = sqrt((1.0 - rn_dot)*r->rweight);
832 +                        wt = e1 + e2;
833 +                }
834                  if (wt <= 1e-3)
835                          wt = 1e3;
836                  else
837                          wt = 1.0 / wt;
838                  wsum += wt;
839 <                copycolor(ct, av->val);
839 >                extambient(ct, av, r->rop, rn);
840                  scalecolor(ct, wt);
841                  addcolor(acol, ct);
842          }
# Line 236 | Line 855 | double  s;
855                                  break;
856                  }
857                  if (j == 3)
858 <                        wsum += sumambient(acol, r, at->kid+i, ck0, s);
858 >                        wsum += sumambient(acol, r, rn, al,
859 >                                                at->kid+i, ck0, s);
860          }
861          return(wsum);
862   }
863  
864  
865 < double
866 < makeambient(acol, r)            /* make a new ambient value */
867 < COLOR  acol;
868 < register RAY  *r;
865 > static double
866 > makeambient(            /* make a new ambient value for storage */
867 >        COLOR  acol,
868 >        RAY  *r,
869 >        FVECT  rn,
870 >        int  al
871 > )
872   {
873 <        AMBVAL  amb;
873 >        AMBVAL  amb;
874 >        FVECT   gp, gd;
875 >        int     i;
876  
877 <        amb.rad = doambient(acol, r);           /* compute ambient */
878 <        if (amb.rad == 0.0)
877 >        amb.weight = 1.0;                       /* compute weight */
878 >        for (i = al; i-- > 0; )
879 >                amb.weight *= AVGREFL;
880 >        if (r->rweight < 0.1*amb.weight)        /* heuristic override */
881 >                amb.weight = 1.25*r->rweight;
882 >        setcolor(acol, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
883 >                                                /* compute ambient */
884 >        amb.rad = doambient(acol, r, amb.weight, gp, gd);
885 >        if (amb.rad <= FTINY) {
886 >                setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
887                  return(0.0);
888 <                                                /* store it */
888 >        }
889 >        scalecolor(acol, 1./AVGREFL);           /* undo assumed reflectance */
890 >                                                /* store value */
891          VCOPY(amb.pos, r->rop);
892          VCOPY(amb.dir, r->ron);
893 <        amb.lvl = r->rlvl;
259 <        amb.weight = r->rweight;
893 >        amb.lvl = al;
894          copycolor(amb.val, acol);
895 +        VCOPY(amb.gpos, gp);
896 +        VCOPY(amb.gdir, gd);
897                                                  /* insert into tree */
898 <        avinsert(&amb, &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
899 <        avsave(&amb);                           /* write to file */
898 >        avsave(&amb);                           /* and save to file */
899 >        if (rn != r->ron)
900 >                extambient(acol, &amb, r->rop, rn);     /* texture */
901          return(amb.rad);
902   }
903  
904  
905 < double
906 < doambient(acol, r)                      /* compute ambient component */
907 < COLOR  acol;
908 < register RAY  *r;
905 > static void
906 > extambient(             /* extrapolate value at pv, nv */
907 >        COLOR  cr,
908 >        AMBVAL   *ap,
909 >        FVECT  pv,
910 >        FVECT  nv
911 > )
912   {
913 <        extern int  ambcmp();
914 <        extern double  sin(), cos(), sqrt();
915 <        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;
913 >        FVECT  v1;
914 >        int  i;
915 >        double  d;
916  
917 <        setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
918 <                                        /* set number of divisions */
919 <        nt = sqrt(ambdiv * r->rweight * 0.5) + 0.5;
920 <        np = 2 * nt;
921 <        ndivs = nt * np;
922 <                                        /* check first */
923 <        if (ndivs == 0 || rayorigin(&ar, r, AMBIENT, 0.5) < 0)
924 <                return(0.0);
925 <                                        /* set number of super-samples */
926 <        ns = ambssamp * r->rweight + 0.5;
295 <        if (ns > 0) {
296 <                div = (AMBSAMP *)malloc(ndivs*sizeof(AMBSAMP));
297 <                if (div == NULL)
298 <                        error(SYSTEM, "out of memory in doambient");
917 >        d = 1.0;                        /* zeroeth order */
918 >                                        /* gradient due to translation */
919 >        for (i = 0; i < 3; i++)
920 >                d += ap->gpos[i]*(pv[i]-ap->pos[i]);
921 >                                        /* gradient due to rotation */
922 >        VCROSS(v1, ap->dir, nv);
923 >        d += DOT(ap->gdir, v1);
924 >        if (d <= 0.0) {
925 >                setcolor(cr, 0.0, 0.0, 0.0);
926 >                return;
927          }
928 <                                        /* make axes */
929 <        uy[0] = uy[1] = uy[2] = 0.0;
930 <        for (k = 0; k < 3; k++)
931 <                if (r->ron[k] < 0.6 && r->ron[k] > -0.6)
928 >        copycolor(cr, ap->val);
929 >        scalecolor(cr, d);
930 > }
931 >
932 >
933 > static void
934 > avinsert(                               /* insert ambient value in our tree */
935 >        AMBVAL *av
936 > )
937 > {
938 >        AMBTREE  *at;
939 >        AMBVAL  *ap;
940 >        AMBVAL  avh;
941 >        FVECT  ck0;
942 >        double  s;
943 >        int  branch;
944 >        int  i;
945 >
946 >        if (av->rad <= FTINY)
947 >                error(CONSISTENCY, "zero ambient radius in avinsert");
948 >        at = &atrunk;
949 >        VCOPY(ck0, thescene.cuorg);
950 >        s = thescene.cusize;
951 >        while (s*(OCTSCALE/2) > av->rad*ambacc) {
952 >                if (at->kid == NULL)
953 >                        if ((at->kid = newambtree()) == NULL)
954 >                                error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
955 >                s *= 0.5;
956 >                branch = 0;
957 >                for (i = 0; i < 3; i++)
958 >                        if (av->pos[i] > ck0[i] + s) {
959 >                                ck0[i] += s;
960 >                                branch |= 1 << i;
961 >                        }
962 >                at = at->kid + branch;
963 >        }
964 >        avh.next = at->alist;           /* order by increasing level */
965 >        for (ap = &avh; ap->next != NULL; ap = ap->next)
966 >                if ( ap->next->lvl > av->lvl ||
967 >                                (ap->next->lvl == av->lvl) &
968 >                                (ap->next->weight <= av->weight) )
969                          break;
970 <        uy[k] = 1.0;
971 <        fcross(ux, r->ron, uy);
972 <        normalize(ux);
973 <        fcross(uy, ux, r->ron);
974 <                                                /* sample divisions */
975 <        arad = 0.0;
976 <        ne = 0;
977 <        for (i = 0; i < nt; i++)
978 <                for (j = 0; j < np; j++) {
979 <                        rayorigin(&ar, r, AMBIENT, 0.5);        /* pretested */
980 <                        zd = sqrt((i+frandom())/nt);
981 <                        phi = 2.0*PI * (j+frandom())/np;
982 <                        xd = cos(phi) * zd;
983 <                        yd = sin(phi) * zd;
984 <                        zd = sqrt(1.0 - zd*zd);
985 <                        for (k = 0; k < 3; k++)
986 <                                ar.rdir[k] = xd*ux[k]+yd*uy[k]+zd*r->ron[k];
987 <                        rayvalue(&ar);
988 <                        if (ar.rot < FHUGE)
989 <                                arad += 1.0 / ar.rot;
990 <                        if (ns > 0) {                   /* save division */
991 <                                div[ne].k = 0.0;
992 <                                copycolor(div[ne].v, ar.rcol);
993 <                                div[ne].n = 0;
994 <                                div[ne].t = i; div[ne].p = j;
995 <                                                        /* sum errors */
996 <                                b = bright(ar.rcol);
997 <                                if (i > 0) {            /* from above */
998 <                                        b2 = bright(div[ne-np].v) - b;
999 <                                        b2 *= b2 * 0.25;
1000 <                                        div[ne].k += b2;
1001 <                                        div[ne].n++;
1002 <                                        div[ne-np].k += b2;
1003 <                                        div[ne-np].n++;
1004 <                                }
1005 <                                if (j > 0) {            /* from behind */
1006 <                                        b2 = bright(div[ne-1].v) - b;
1007 <                                        b2 *= b2 * 0.25;
1008 <                                        div[ne].k += b2;
1009 <                                        div[ne].n++;
1010 <                                        div[ne-1].k += b2;
1011 <                                        div[ne-1].n++;
1012 <                                }
1013 <                                if (j == np-1) {        /* around */
1014 <                                        b2 = bright(div[ne-(np-1)].v) - b;
1015 <                                        b2 *= b2 * 0.25;
1016 <                                        div[ne].k += b2;
1017 <                                        div[ne].n++;
1018 <                                        div[ne-(np-1)].k += b2;
1019 <                                        div[ne-(np-1)].n++;
1020 <                                }
1021 <                                ne++;
1022 <                        } else
1023 <                                addcolor(acol, ar.rcol);
1024 <                }
1025 <        for (k = 0; k < ne; k++) {              /* compute errors */
1026 <                if (div[k].n > 1)
1027 <                        div[k].k /= div[k].n;
1028 <                div[k].n = 1;
970 >        av->next = ap->next;
971 >        ap->next = (AMBVAL*)av;
972 >        at->alist = avh.next;
973 > }
974 >
975 > #endif  /* ! NEWAMB */
976 >
977 > /************* FOLLOWING ROUTINES SAME FOR NEW & OLD METHODS ***************/
978 >
979 > static void
980 > initambfile(            /* initialize ambient file */
981 >        int  cre8
982 > )
983 > {
984 >        extern char  *progname, *octname;
985 >        static char  *mybuf = NULL;
986 >
987 > #ifdef  F_SETLKW
988 >        aflock(cre8 ? F_WRLCK : F_RDLCK);
989 > #endif
990 >        SET_FILE_BINARY(ambfp);
991 >        if (mybuf == NULL)
992 >                mybuf = (char *)bmalloc(BUFSIZ+8);
993 >        setbuf(ambfp, mybuf);
994 >        if (cre8) {                     /* new file */
995 >                newheader("RADIANCE", ambfp);
996 >                fprintf(ambfp, "%s -av %g %g %g -aw %d -ab %d -aa %g ",
997 >                                progname, colval(ambval,RED),
998 >                                colval(ambval,GRN), colval(ambval,BLU),
999 >                                ambvwt, ambounce, ambacc);
1000 >                fprintf(ambfp, "-ad %d -as %d -ar %d ",
1001 >                                ambdiv, ambssamp, ambres);
1002 >                if (octname != NULL)
1003 >                        fputs(octname, ambfp);
1004 >                fputc('\n', ambfp);
1005 >                fprintf(ambfp, "SOFTWARE= %s\n", VersionID);
1006 >                fputnow(ambfp);
1007 >                fputformat(AMBFMT, ambfp);
1008 >                fputc('\n', ambfp);
1009 >                putambmagic(ambfp);
1010 >        } else if (checkheader(ambfp, AMBFMT, NULL) < 0 || !hasambmagic(ambfp))
1011 >                error(USER, "bad ambient file");
1012 > }
1013 >
1014 >
1015 > static void
1016 > avsave(                         /* insert and save an ambient value */
1017 >        AMBVAL  *av
1018 > )
1019 > {
1020 >        avstore(av);
1021 >        if (ambfp == NULL)
1022 >                return;
1023 >        if (writambval(av, ambfp) < 0)
1024 >                goto writerr;
1025 >        if (++nunflshed >= AMBFLUSH)
1026 >                if (ambsync() == EOF)
1027 >                        goto writerr;
1028 >        return;
1029 > writerr:
1030 >        error(SYSTEM, "error writing to ambient file");
1031 > }
1032 >
1033 >
1034 > static AMBVAL *
1035 > avstore(                                /* allocate memory and save aval */
1036 >        AMBVAL  *aval
1037 > )
1038 > {
1039 >        AMBVAL  *av;
1040 >        double  d;
1041 >
1042 >        if ((av = newambval()) == NULL)
1043 >                error(SYSTEM, "out of memory in avstore");
1044 >        *av = *aval;
1045 >        av->latick = ambclock;
1046 >        av->next = NULL;
1047 >        nambvals++;
1048 >        d = bright(av->val);
1049 >        if (d > FTINY) {                /* add to log sum for averaging */
1050 >                avsum += log(d);
1051 >                navsum++;
1052          }
1053 <                                                /* sort the divisions */
1054 <        qsort(div, ne, sizeof(AMBSAMP), ambcmp);
1055 <                                                /* skim excess */
1056 <        while (ne > ns) {
1057 <                ne--;
1058 <                addcolor(acol, div[ne].v);
1053 >        avinsert(av);                   /* insert in our cache tree */
1054 >        return(av);
1055 > }
1056 >
1057 >
1058 > #define ATALLOCSZ       512             /* #/8 trees to allocate at once */
1059 >
1060 > static AMBTREE  *atfreelist = NULL;     /* free ambient tree structures */
1061 >
1062 >
1063 > static AMBTREE *
1064 > newambtree(void)                                /* allocate 8 ambient tree structs */
1065 > {
1066 >        AMBTREE  *atp, *upperlim;
1067 >
1068 >        if (atfreelist == NULL) {       /* get more nodes */
1069 >                atfreelist = (AMBTREE *)malloc(ATALLOCSZ*8*sizeof(AMBTREE));
1070 >                if (atfreelist == NULL)
1071 >                        return(NULL);
1072 >                                        /* link new free list */
1073 >                upperlim = atfreelist + 8*(ATALLOCSZ-1);
1074 >                for (atp = atfreelist; atp < upperlim; atp += 8)
1075 >                        atp->kid = atp + 8;
1076 >                atp->kid = NULL;
1077          }
1078 <                                                /* super-sample */
1079 <        for (i = ns; i > 0; i--) {
1080 <                rayorigin(&ar, r, AMBIENT, 0.5);        /* pretested */
1081 <                zd = sqrt((div[0].t+frandom())/nt);
1082 <                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);
1078 >        atp = atfreelist;
1079 >        atfreelist = atp->kid;
1080 >        memset((char *)atp, '\0', 8*sizeof(AMBTREE));
1081 >        return(atp);
1082 > }
1083  
1084 <                if (ne >= i) {          /* extract darkest division */
1085 <                        ne--;
1086 <                        if (div[ne].n > 1)
1087 <                                scalecolor(div[ne].v, 1.0/div[ne].n);
1088 <                        addcolor(acol, div[ne].v);
1089 <                }
1084 >
1085 > static void
1086 > freeambtree(                    /* free 8 ambient tree structs */
1087 >        AMBTREE  *atp
1088 > )
1089 > {
1090 >        atp->kid = atfreelist;
1091 >        atfreelist = atp;
1092 > }
1093 >
1094 >
1095 > static void
1096 > unloadatree(                    /* unload an ambient value tree */
1097 >        AMBTREE  *at,
1098 >        unloadtf_t *f
1099 > )
1100 > {
1101 >        AMBVAL  *av;
1102 >        int  i;
1103 >                                        /* transfer values at this node */
1104 >        for (av = at->alist; av != NULL; av = at->alist) {
1105 >                at->alist = av->next;
1106 >                (*f)(av);
1107          }
1108 <        scalecolor(acol, 1.0/ndivs);
1109 <        if (arad <= FTINY)
1110 <                arad = FHUGE;
1111 <        else
1112 <                arad = (ndivs+ns) / arad / sqrt(r->rweight);
1113 <        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);
1108 >        if (at->kid == NULL)
1109 >                return;
1110 >        for (i = 0; i < 8; i++)         /* transfer and free children */
1111 >                unloadatree(at->kid+i, f);
1112 >        freeambtree(at->kid);
1113 >        at->kid = NULL;
1114   }
1115  
1116  
1117 + static struct avl {
1118 +        AMBVAL  *p;
1119 +        unsigned long   t;
1120 + }       *avlist1;                       /* ambient value list with ticks */
1121 + static AMBVAL   **avlist2;              /* memory positions for sorting */
1122 + static int      i_avlist;               /* index for lists */
1123 +
1124 + static int alatcmp(const void *av1, const void *av2);
1125 +
1126 + static void
1127 + avfree(AMBVAL *av)
1128 + {
1129 +        free(av);
1130 + }
1131 +
1132 + static void
1133 + av2list(
1134 +        AMBVAL *av
1135 + )
1136 + {
1137 + #ifdef DEBUG
1138 +        if (i_avlist >= nambvals)
1139 +                error(CONSISTENCY, "too many ambient values in av2list1");
1140 + #endif
1141 +        avlist1[i_avlist].p = avlist2[i_avlist] = (AMBVAL*)av;
1142 +        avlist1[i_avlist++].t = av->latick;
1143 + }
1144 +
1145 +
1146   static int
1147 < ambcmp(d1, d2)                          /* decreasing order */
1148 < AMBSAMP  *d1, *d2;
1147 > alatcmp(                        /* compare ambient values for MRA */
1148 >        const void *av1,
1149 >        const void *av2
1150 > )
1151   {
1152 <        if (d1->k < d2->k)
1153 <                return(1);
1154 <        if (d1->k > d2->k)
1152 >        long  lc = ((struct avl *)av2)->t - ((struct avl *)av1)->t;
1153 >        return(lc<0 ? -1 : lc>0 ? 1 : 0);
1154 > }
1155 >
1156 >
1157 > /* GW NOTE 2002/10/3:
1158 > * I used to compare AMBVAL pointers, but found that this was the
1159 > * cause of a serious consistency error with gcc, since the optimizer
1160 > * uses some dangerous trick in pointer subtraction that
1161 > * assumes pointers differ by exact struct size increments.
1162 > */
1163 > static int
1164 > aposcmp(                        /* compare ambient value positions */
1165 >        const void      *avp1,
1166 >        const void      *avp2
1167 > )
1168 > {
1169 >        long    diff = *(char * const *)avp1 - *(char * const *)avp2;
1170 >        if (diff < 0)
1171                  return(-1);
1172 <        return(0);
1172 >        return(diff > 0);
1173   }
1174  
1175  
1176 < static
1177 < avsave(av)                              /* save an ambient value */
1178 < AMBVAL  *av;
1176 > static int
1177 > avlmemi(                                /* find list position from address */
1178 >        AMBVAL  *avaddr
1179 > )
1180   {
1181 < #ifdef  AMBFLUSH
1182 <        static int  nunflshed = 0;
1183 < #endif
1184 <        if (ambfp == NULL)
1181 >        AMBVAL  **avlpp;
1182 >
1183 >        avlpp = (AMBVAL **)bsearch((char *)&avaddr, (char *)avlist2,
1184 >                        nambvals, sizeof(AMBVAL *), &aposcmp);
1185 >        if (avlpp == NULL)
1186 >                error(CONSISTENCY, "address not found in avlmemi");
1187 >        return(avlpp - avlist2);
1188 > }
1189 >
1190 >
1191 > static void
1192 > sortambvals(                    /* resort ambient values */
1193 >        int     always
1194 > )
1195 > {
1196 >        AMBTREE  oldatrunk;
1197 >        AMBVAL  tav, *tap, *pnext;
1198 >        int     i, j;
1199 >                                        /* see if it's time yet */
1200 >        if (!always && (ambclock++ < lastsort+sortintvl ||
1201 >                        nambvals < SORT_THRESH))
1202                  return;
1203 <        if (fwrite((char *)av, sizeof(AMBVAL), 1, ambfp) != 1)
1204 <                goto writerr;
1205 < #ifdef  AMBFLUSH
1206 <        if (++nunflshed >= AMBFLUSH) {
1207 <                if (fflush(ambfp) == EOF)
1208 <                        goto writerr;
1209 <                nunflshed = 0;
1203 >        /*
1204 >         * The idea here is to minimize memory thrashing
1205 >         * in VM systems by improving reference locality.
1206 >         * We do this by periodically sorting our stored ambient
1207 >         * values in memory in order of most recently to least
1208 >         * recently accessed.  This ordering was chosen so that new
1209 >         * ambient values (which tend to be less important) go into
1210 >         * higher memory with the infrequently accessed values.
1211 >         *      Since we expect our values to need sorting less
1212 >         * frequently as the process continues, we double our
1213 >         * waiting interval after each call.
1214 >         *      This routine is also called by setambacc() with
1215 >         * the "always" parameter set to 1 so that the ambient
1216 >         * tree will be rebuilt with the new accuracy parameter.
1217 >         */
1218 >        if (tracktime) {                /* allocate pointer arrays to sort */
1219 >                avlist2 = (AMBVAL **)malloc(nambvals*sizeof(AMBVAL *));
1220 >                avlist1 = (struct avl *)malloc(nambvals*sizeof(struct avl));
1221 >        } else {
1222 >                avlist2 = NULL;
1223 >                avlist1 = NULL;
1224          }
1225 +        if (avlist1 == NULL) {          /* no time tracking -- rebuild tree? */
1226 +                if (avlist2 != NULL)
1227 +                        free((void *)avlist2);
1228 +                if (always) {           /* rebuild without sorting */
1229 +                        oldatrunk = atrunk;
1230 +                        atrunk.alist = NULL;
1231 +                        atrunk.kid = NULL;
1232 +                        unloadatree(&oldatrunk, &avinsert);
1233 +                }
1234 +        } else {                        /* sort memory by last access time */
1235 +                /*
1236 +                 * Sorting memory is tricky because it isn't contiguous.
1237 +                 * We have to sort an array of pointers by MRA and also
1238 +                 * by memory position.  We then copy values in "loops"
1239 +                 * to minimize memory hits.  Nevertheless, we will visit
1240 +                 * everyone at least twice, and this is an expensive process
1241 +                 * when we're thrashing, which is when we need to do it.
1242 +                 */
1243 + #ifdef DEBUG
1244 +                sprintf(errmsg, "sorting %u ambient values at ambclock=%lu...",
1245 +                                nambvals, ambclock);
1246 +                eputs(errmsg);
1247   #endif
1248 <        return;
1249 < writerr:
1250 <        error(SYSTEM, "error writing ambient file");
1248 >                i_avlist = 0;
1249 >                unloadatree(&atrunk, &av2list); /* empty current tree */
1250 > #ifdef DEBUG
1251 >                if (i_avlist < nambvals)
1252 >                        error(CONSISTENCY, "missing ambient values in sortambvals");
1253 > #endif
1254 >                qsort((char *)avlist1, nambvals, sizeof(struct avl), alatcmp);
1255 >                qsort((char *)avlist2, nambvals, sizeof(AMBVAL *), aposcmp);
1256 >                for (i = 0; i < nambvals; i++) {
1257 >                        if (avlist1[i].p == NULL)
1258 >                                continue;
1259 >                        tap = avlist2[i];
1260 >                        tav = *tap;
1261 >                        for (j = i; (pnext = avlist1[j].p) != tap;
1262 >                                        j = avlmemi(pnext)) {
1263 >                                *(avlist2[j]) = *pnext;
1264 >                                avinsert(avlist2[j]);
1265 >                                avlist1[j].p = NULL;
1266 >                        }
1267 >                        *(avlist2[j]) = tav;
1268 >                        avinsert(avlist2[j]);
1269 >                        avlist1[j].p = NULL;
1270 >                }
1271 >                free((void *)avlist1);
1272 >                free((void *)avlist2);
1273 >                                                /* compute new sort interval */
1274 >                sortintvl = ambclock - lastsort;
1275 >                if (sortintvl >= MAX_SORT_INTVL/2)
1276 >                        sortintvl = MAX_SORT_INTVL;
1277 >                else
1278 >                        sortintvl <<= 1;        /* wait twice as long next */
1279 > #ifdef DEBUG
1280 >                eputs("done\n");
1281 > #endif
1282 >        }
1283 >        if (ambclock >= MAXACLOCK)
1284 >                ambclock = MAXACLOCK/2;
1285 >        lastsort = ambclock;
1286   }
1287  
1288  
1289 < static
1290 < avinsert(aval, at, c0, s)               /* insert ambient value in a tree */
1291 < AMBVAL  *aval;
1292 < register AMBTREE  *at;
1293 < FVECT  c0;
1294 < double  s;
1289 > #ifdef  F_SETLKW
1290 >
1291 > static void
1292 > aflock(                 /* lock/unlock ambient file */
1293 >        int  typ
1294 > )
1295   {
1296 <        FVECT  ck0;
464 <        int  branch;
465 <        register AMBVAL  *av;
466 <        register int  i;
1296 >        static struct flock  fls;       /* static so initialized to zeroes */
1297  
1298 <        if ((av = newambval()) == NULL)
1299 <                goto memerr;
1300 <        copystruct(av, aval);
1301 <        VCOPY(ck0, c0);
1302 <        while (s*(OCTSCALE/2) > av->rad*ambacc) {
1303 <                if (at->kid == NULL)
1304 <                        if ((at->kid = newambtree()) == NULL)
1305 <                                goto memerr;
1306 <                s *= 0.5;
1307 <                branch = 0;
1308 <                for (i = 0; i < 3; i++)
1309 <                        if (av->pos[i] > ck0[i] + s) {
1310 <                                ck0[i] += s;
1311 <                                branch |= 1 << i;
1298 >        if (typ == fls.l_type)          /* already called? */
1299 >                return;
1300 >        fls.l_type = typ;
1301 >        if (fcntl(fileno(ambfp), F_SETLKW, &fls) < 0)
1302 >                error(SYSTEM, "cannot (un)lock ambient file");
1303 > }
1304 >
1305 >
1306 > int
1307 > ambsync(void)                   /* synchronize ambient file */
1308 > {
1309 >        long  flen;
1310 >        AMBVAL  avs;
1311 >        int  n;
1312 >
1313 >        if (ambfp == NULL)      /* no ambient file? */
1314 >                return(0);
1315 >                                /* gain appropriate access */
1316 >        aflock(nunflshed ? F_WRLCK : F_RDLCK);
1317 >                                /* see if file has grown */
1318 >        if ((flen = lseek(fileno(ambfp), (off_t)0, SEEK_END)) < 0)
1319 >                goto seekerr;
1320 >        if ((n = flen - lastpos) > 0) {         /* file has grown */
1321 >                if (ambinp == NULL) {           /* use duplicate filedes */
1322 >                        ambinp = fdopen(dup(fileno(ambfp)), "r");
1323 >                        if (ambinp == NULL)
1324 >                                error(SYSTEM, "fdopen failed in ambsync");
1325 >                }
1326 >                if (fseek(ambinp, lastpos, SEEK_SET) < 0)
1327 >                        goto seekerr;
1328 >                while (n >= AMBVALSIZ) {        /* load contributed values */
1329 >                        if (!readambval(&avs, ambinp)) {
1330 >                                sprintf(errmsg,
1331 >                        "ambient file \"%s\" corrupted near character %ld",
1332 >                                                ambfile, flen - n);
1333 >                                error(WARNING, errmsg);
1334 >                                break;
1335                          }
1336 <                at = at->kid + branch;
1336 >                        avstore(&avs);
1337 >                        n -= AMBVALSIZ;
1338 >                }
1339 >                lastpos = flen - n;
1340 >                /*** seek always as safety measure
1341 >                if (n) ***/                     /* alignment */
1342 >                        if (lseek(fileno(ambfp), (off_t)lastpos, SEEK_SET) < 0)
1343 >                                goto seekerr;
1344          }
1345 <        av->next = at->alist;
1346 <        at->alist = av;
1347 <        return;
1348 < memerr:
1349 <        error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
1345 >        n = fflush(ambfp);                      /* calls write() at last */
1346 >        if (n != EOF)
1347 >                lastpos += (long)nunflshed*AMBVALSIZ;
1348 >        else if ((lastpos = lseek(fileno(ambfp), (off_t)0, SEEK_CUR)) < 0)
1349 >                goto seekerr;
1350 >                
1351 >        aflock(F_UNLCK);                        /* release file */
1352 >        nunflshed = 0;
1353 >        return(n);
1354 > seekerr:
1355 >        error(SYSTEM, "seek failed in ambsync");
1356 >        return -1; /* pro forma return */
1357   }
1358 +
1359 + #else   /* ! F_SETLKW */
1360 +
1361 + int
1362 + ambsync(void)                   /* flush ambient file */
1363 + {
1364 +        if (ambfp == NULL)
1365 +                return(0);
1366 +        nunflshed = 0;
1367 +        return(fflush(ambfp));
1368 + }
1369 +
1370 + #endif  /* ! F_SETLKW */

Diff Legend

Removed lines
+ Added lines
< Changed lines
> Changed lines