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

Comparing ray/src/rt/ambient.c (file contents):
Revision 1.15 by greg, Thu Jun 13 09:41:15 1991 UTC vs.
Revision 2.131 by greg, Thu Jan 23 22:03:08 2025 UTC

# Line 1 | Line 1
1 < /* Copyright (c) 1991 Regents of the University of California */
2 <
3 < #ifndef lint
4 < static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
5 < #endif
6 <
1 > static const char       RCSid[] = "$Id$";
2   /*
3   *  ambient.c - routines dealing with ambient (inter-reflected) component.
4   *
5 < *  The macro AMBFLUSH (if defined) is the number of ambient values
11 < *      to wait before flushing to the ambient file.
12 < *
13 < *     5/9/86
5 > *  Declarations of external symbols in ambient.h
6   */
7  
8 < #include  "ray.h"
8 > #include "copyright.h"
9  
10 < #include  "octree.h"
10 > #include <string.h>
11  
12 + #include  "platform.h"
13 + #include  "ray.h"
14   #include  "otypes.h"
15 <
15 > #include  "otspecial.h"
16 > #include  "resolu.h"
17   #include  "ambient.h"
23
18   #include  "random.h"
19 + #include  "pmapamb.h"
20  
21 < #define  OCTSCALE       0.5     /* ceil((valid rad.)/(cube size)) */
21 > #ifndef  OCTSCALE
22 > #define  OCTSCALE       1.0     /* ceil((valid rad.)/(cube size)) */
23 > #endif
24  
25 < typedef struct ambtree {
26 <        AMBVAL  *alist;         /* ambient value list */
27 <        struct ambtree  *kid;   /* 8 child nodes */
28 < }  AMBTREE;                     /* ambient octree */
25 > #ifndef  MAXASET
26 > #define  MAXASET        4095    /* maximum number of elements in ambient set */
27 > #endif
28 > OBJECT  ambset[MAXASET+1]={0};  /* ambient include/exclude set */
29  
30 < extern CUBE  thescene;          /* contains space boundaries */
30 > double  maxarad;                /* maximum ambient radius */
31 > double  minarad;                /* minimum ambient radius */
32  
33 < #define  MAXASET        511     /* maximum number of elements in ambient set */
36 < OBJECT  ambset[MAXASET+1]={0};  /* ambient include/exclude set */
33 > static AMBTREE  atrunk;         /* our ambient trunk node */
34  
35 < double  maxarad;                /* maximum ambient radius */
36 < double  minarad;                /* minimum ambient radius */
35 > static FILE  *ambfp = NULL;     /* ambient file pointer */
36 > static int  nunflshed;          /* number of unflushed ambient values */
37  
38 < static AMBTREE  atrunk;         /* our ambient trunk node */
38 > static double  avsum = 0.;              /* computed ambient value sum (log) */
39 > static unsigned int  navsum = 0;        /* number of values in avsum */
40 > static unsigned int  nambvals = 0;      /* total number of indirect values */
41 > static FILE  *ambinp = NULL;            /* auxiliary file for input */
42 > static off_t  lastpos = -1;             /* last flush position */
43  
44 < static FILE  *ambfp = NULL;     /* ambient file pointer */
44 > #define  AMBFLUSH       (BUFSIZ/AMBVALSIZ)
45  
46 < #define  newambval()    (AMBVAL *)bmalloc(sizeof(AMBVAL))
46 > #define  AVSIZE         (sizeof(AMBVAL)-sizeof(SCOLOR)+sizeof(COLORV)*NCSAMP)
47 > #define  newambval()    (AMBVAL *)malloc(AVSIZE)
48  
49 < #define  newambtree()   (AMBTREE *)calloc(8, sizeof(AMBTREE))
49 > #define  tfunc(x0, x, x1)       (((x)-(x0))/((x1)-(x0)))
50  
51 + static void initambfile(int cre8);
52 + static void avsave(AMBVAL *av);
53 + static AMBVAL *avstore(AMBVAL  *aval);
54 + static AMBTREE *newambtree(void);
55 + static void freeambtree(AMBTREE  *atp);
56  
57 < setambient(afile)                       /* initialize calculation */
58 < char  *afile;
57 > typedef void unloadtf_t(AMBVAL *);
58 > static unloadtf_t avinsert;
59 > static unloadtf_t avfree;
60 > static void unloadatree(AMBTREE  *at, unloadtf_t *f);
61 >
62 > static void sortambvals(void);
63 >
64 > static int      plugaleak(RAY *r, AMBVAL *ap, FVECT anorm, double ang);
65 > static double   sumambient(SCOLOR acol, RAY *r, FVECT rn, int al,
66 >                                AMBTREE *at, FVECT c0, double s);
67 > static int      makeambient(SCOLOR acol, RAY *r, FVECT rn, int al);
68 > static int      extambient(SCOLOR cr, AMBVAL *ap, FVECT pv, FVECT nv,
69 >                                FVECT uvw[3]);
70 >
71 > #ifdef  F_SETLKW
72 > static void aflock(int  typ);
73 > #endif
74 >
75 >
76 > void
77 > setambres(                              /* set ambient resolution */
78 >        int  ar
79 > )
80   {
81 <        long  ftell();
82 <        AMBVAL  amb;
81 >        ambres = ar < 0 ? 0 : ar;               /* may be done already */
82 >                                                /* set min & max radii */
83 >        if (ar <= 0) {
84 >                minarad = 0;
85 >                maxarad = thescene.cusize*0.2;
86 >        } else {
87 >                minarad = thescene.cusize / ar;
88 >                maxarad = 64.0 * minarad;               /* heuristic */
89 >                if (maxarad > thescene.cusize*0.2)
90 >                        maxarad = thescene.cusize*0.2;
91 >        }
92 >        if (minarad <= FTINY)
93 >                minarad = 10.0*FTINY;
94 >        if (maxarad <= minarad)
95 >                maxarad = 64.0 * minarad;
96 > }
97  
56        maxarad = thescene.cusize / 2.0;                /* maximum radius */
57                                                        /* minimum radius */
58        minarad = ambres > 0 ? thescene.cusize/ambres : 0.0;
98  
99 <                                        /* open ambient file */
100 <        if (afile != NULL)
101 <                if ((ambfp = fopen(afile, "r+")) != NULL) {
102 <                        while (fread((char *)&amb,sizeof(AMBVAL),1,ambfp) == 1)
103 <                                avinsert(&amb, &atrunk, thescene.cuorg,
104 <                                                thescene.cusize);
105 <                                                        /* align */
106 <                        fseek(ambfp, -(ftell(ambfp)%sizeof(AMBVAL)), 1);
107 <                } else if ((ambfp = fopen(afile, "w")) == NULL) {
108 <                        sprintf(errmsg, "cannot open ambient file \"%s\"",
109 <                                        afile);
110 <                        error(SYSTEM, errmsg);
99 > void
100 > setambacc(                              /* set ambient accuracy */
101 >        double  newa
102 > )
103 > {
104 >        static double   olda;           /* remember previous setting here */
105 >        
106 >        newa *= (newa > 0);
107 >        if (fabs(newa - olda) >= .05*(newa + olda)) {
108 >                ambacc = newa;
109 >                if (ambacc > FTINY && nambvals > 0)
110 >                        sortambvals();          /* rebuild tree */
111 >        }
112 > }
113 >
114 >
115 > void
116 > setambient(void)                                /* initialize calculation */
117 > {
118 >        int     readonly = 0;
119 >        off_t   flen;
120 >        AMBVAL  amb;
121 >                                                /* make sure we're fresh */
122 >        ambdone();
123 >                                                /* init ambient limits */
124 >        setambres(ambres);
125 >        setambacc(ambacc);
126 >        if (ambfile == NULL || !ambfile[0])
127 >                return;
128 >        if (ambacc <= FTINY) {
129 >                sprintf(errmsg, "zero ambient accuracy so \"%s\" not opened",
130 >                                ambfile);
131 >                error(WARNING, errmsg);
132 >                return;
133 >        }
134 >                                                /* open ambient file */
135 >        if ((ambfp = fopen(ambfile, "r+")) == NULL)
136 >                readonly = (ambfp = fopen(ambfile, "r")) != NULL;
137 >        if (ambfp != NULL) {
138 >                initambfile(0);                 /* file exists */
139 >                lastpos = ftello(ambfp);
140 >                while (readambval(&amb, ambfp))
141 >                        avstore(&amb);
142 >                if (readonly) {
143 >                        sprintf(errmsg,
144 >                                "loaded %u values from read-only ambient file",
145 >                                        nambvals);
146 >                        error(WARNING, errmsg);
147 >                        fclose(ambfp);          /* close file so no writes */
148 >                        ambfp = NULL;
149 >                        return;                 /* avoid ambsync() */
150                  }
151 +                                                /* align file pointer */
152 +                lastpos += (off_t)nambvals*AMBVALSIZ;
153 +                flen = lseek(fileno(ambfp), 0, SEEK_END);
154 +                if (flen != lastpos) {
155 +                        sprintf(errmsg,
156 +                        "ignoring last %ld values in ambient file (corrupted)",
157 +                                        (flen - lastpos)/AMBVALSIZ);
158 +                        error(WARNING, errmsg);
159 +                        fseeko(ambfp, lastpos, SEEK_SET);
160 +                        ftruncate(fileno(ambfp), lastpos);
161 +                }
162 +        } else if ((ambfp = fopen(ambfile, "w+")) != NULL) {
163 +                initambfile(1);                 /* else create new file */
164 +                fflush(ambfp);
165 +                lastpos = ftello(ambfp);
166 +        } else {
167 +                sprintf(errmsg, "cannot open ambient file \"%s\"", ambfile);
168 +                error(SYSTEM, errmsg);
169 +        }
170 + #ifdef  F_SETLKW
171 +        aflock(F_UNLCK);                        /* release file */
172 + #endif
173   }
174  
175  
176 < ambnotify(obj)                  /* record new modifier */
177 < OBJECT  obj;
176 > void
177 > ambdone(void)                   /* close ambient file and free memory */
178   {
179 +        if (ambfp != NULL) {            /* close ambient file */
180 +                ambsync();
181 +                fclose(ambfp);
182 +                ambfp = NULL;
183 +                if (ambinp != NULL) {  
184 +                        fclose(ambinp);
185 +                        ambinp = NULL;
186 +                }
187 +                lastpos = -1;
188 +        }
189 +                                        /* free ambient tree */
190 +        unloadatree(&atrunk, avfree);
191 +                                        /* reset state variables */
192 +        avsum = 0.;
193 +        navsum = 0;
194 +        nambvals = 0;
195 + }
196 +
197 +
198 + void
199 + ambnotify(                      /* record new modifier */
200 +        OBJECT  obj
201 + )
202 + {
203          static int  hitlimit = 0;
204 <        register OBJREC  *o = objptr(obj);
205 <        register char  **amblp;
204 >        OBJREC   *o;
205 >        char  **amblp;
206  
207 +        if (obj == OVOID) {             /* starting over */
208 +                ambset[0] = 0;
209 +                hitlimit = 0;
210 +                return;
211 +        }
212 +        o = objptr(obj);
213          if (hitlimit || !ismodifier(o->otype))
214                  return;
215          for (amblp = amblist; *amblp != NULL; amblp++)
# Line 95 | Line 225 | OBJECT  obj;
225   }
226  
227  
228 < ambient(acol, r)                /* compute ambient component for ray */
229 < COLOR  acol;
230 < register RAY  *r;
228 > void
229 > multambient(            /* compute ambient component & multiply by coef. */
230 >        SCOLOR  aval,
231 >        RAY  *r,
232 >        FVECT  nrm
233 > )
234   {
235 +        static double  logAvgAbsorp = 1;
236          static int  rdepth = 0;                 /* ambient recursion */
237 <        double  wsum;
237 >        SCOLOR  acol, caustic;
238 >        int     i, ok;
239 >        double  d, l;
240  
241 <        rdepth++;                               /* increment level */
241 >        /* PMAP: Factor in ambient from photon map, if enabled and ray is
242 >         * ambient. Return as all ambient components accounted for, else
243 >         * continue. */
244 >        if (ambPmap(aval, r, rdepth))
245 >                return;
246  
247 +        if (logAvgAbsorp > 0)                   /* exclude in -aw to avoid growth */
248 +                logAvgAbsorp = log(1.-AVGREFL);
249 +
250 +        /* PMAP: Factor in specular-diffuse ambient (caustics) from photon
251 +         * map, if enabled and ray is primary, else caustic is zero.  Continue
252 +         * with RADIANCE ambient calculation */
253 + {/* XXX TEMPORARY */
254 +        COLOR   pmc;
255 +        scolor_color(pmc, aval);
256 +        ambPmapCaustic(pmc, r, rdepth);
257 +        setscolor(caustic, colval(pmc,RED), colval(pmc,GRN), colval(pmc,BLU));
258 + }
259          if (ambdiv <= 0)                        /* no ambient calculation */
260                  goto dumbamb;
261                                                  /* check number of bounces */
262 <        if (rdepth > ambounce)
262 >        if (rdepth >= ambounce)
263                  goto dumbamb;
264                                                  /* check ambient list */
265          if (ambincl != -1 && r->ro != NULL &&
266                          ambincl != inset(ambset, r->ro->omod))
267                  goto dumbamb;
268  
269 <        if (ambacc <= FTINY) {                  /* no ambient storage */
270 <                if (doambient(acol, r, NULL, NULL) == 0.0)
269 >        if (ambacc <= FTINY) {                  /* no ambient storage? */
270 >                double  rdot = DOT(nrm,r->ron);
271 >                int     sgn = 1 - 2*(rdot < 0);
272 >                float   dgrad[2], *dgp = NULL;
273 >                FVECT   uvd[2];
274 >
275 >                if (sgn*rdot < 0.9999)
276 >                        dgp = dgrad;            /* compute rotational grad. */
277 >                copyscolor(acol, aval);
278 >                rdepth++;
279 >                ok = doambient(acol, r, r->rweight*sgn,
280 >                                uvd, NULL, NULL, dgp, NULL);
281 >                rdepth--;
282 >                if (!ok)
283                          goto dumbamb;
284 <                goto done;
284 >                if ((ok > 0) & (dgp != NULL)) { /* apply texture */
285 >                        FVECT   v1;
286 >                        VCROSS(v1, r->ron, nrm);
287 >                        d = 1.0;
288 >                        for (i = 3; i--; )
289 >                                d += sgn*v1[i] * (dgp[0]*uvd[0][i] + dgp[1]*uvd[1][i]);
290 >                        if (d >= 0.05)
291 >                                scalescolor(acol, d);
292 >                }
293 >                copyscolor(aval, acol);
294 >
295 >                /* PMAP: add in caustic */
296 >                saddscolor(aval, caustic);
297 >                return;
298          }
299 <                                                /* get ambient value */
300 <        setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
301 <        wsum = sumambient(acol, r, &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
302 <        if (wsum > FTINY)
303 <                scalecolor(acol, 1.0/wsum);
304 <        else if (makeambient(acol, r) == 0.0)
305 <                goto dumbamb;
306 <        goto done;
299 >                                                /* interpolate ambient value */
300 >        scolorblack(acol);
301 >        d = sumambient(acol, r, nrm, rdepth,
302 >                        &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
303 >                        
304 >        if (d > FTINY) {
305 >                scalescolor(acol, 1.0/d);
306 >                smultscolor(aval, acol);
307  
308 < dumbamb:                                        /* return global value */
309 <        copycolor(acol, ambval);
310 < done:                                           /* must finish here! */
308 >                /* PMAP: add in caustic */
309 >                saddscolor(aval, caustic);
310 >                return;
311 >        }
312 >        
313 >        rdepth++;                               /* need to cache new value */
314 >        ok = makeambient(acol, r, nrm, rdepth-1);
315          rdepth--;
316 +        
317 +        if (ok) {
318 +                smultscolor(aval, acol);        /* computed new value */
319 +
320 +                /* PMAP: add in caustic */
321 +                saddscolor(aval, caustic);
322 +                return;
323 +        }
324 +        
325 + dumbamb:                                        /* return global value */
326 +        if ((ambvwt <= 0) | (navsum == 0)) {
327 +                smultcolor(aval, ambval);
328 +                
329 +                /* PMAP: add in caustic */
330 +                saddscolor(aval, caustic);
331 +                return;
332 +        }
333 +        
334 +        l = bright(ambval);                     /* average in computations */  
335 +        if (l > FTINY) {
336 +                d = (log(l)*(double)ambvwt + avsum + logAvgAbsorp*navsum) /
337 +                                (double)(ambvwt + navsum);
338 +                d = exp(d) / l;
339 +                scalescolor(aval, d);
340 +                smultcolor(aval, ambval);       /* apply color of ambval */
341 +        } else {
342 +                d = exp( avsum/(double)navsum + logAvgAbsorp );
343 +                scalescolor(aval, d);           /* neutral color */
344 +        }
345   }
346  
347  
348 < double
349 < sumambient(acol, r, at, c0, s)          /* get interpolated ambient value */
350 < COLOR  acol;
141 < register RAY  *r;
142 < AMBTREE  *at;
143 < FVECT  c0;
144 < double  s;
348 > /* Plug a potential leak where ambient cache value is occluded */
349 > static int
350 > plugaleak(RAY *r, AMBVAL *ap, FVECT anorm, double ang)
351   {
352 <        extern double  sqrt();
353 <        double  d, e1, e2, wt, wsum;
354 <        COLOR  ct;
355 <        FVECT  ck0;
356 <        int  i;
357 <        register int  j;
358 <        register AMBVAL  *av;
359 <                                        /* do this node */
360 <        wsum = 0.0;
352 >        const double    cost70sq = 0.1169778;   /* cos(70deg)^2 */
353 >        RAY             rtst;
354 >        FVECT           vdif;
355 >        double          normdot, ndotd, nadotd;
356 >        double          a, b, c, t[2];
357 >
358 >        ang += 2.*PI*(ang < 0);                 /* check direction flags */
359 >        if ( !(ap->corral>>(int)(ang*(16./PI)) & 1) )
360 >                return(0);
361 >        /*
362 >         * Generate test ray, targeting 20 degrees above sample point plane
363 >         * along surface normal from cache position.  This should be high
364 >         * enough to miss local geometry we don't really care about.
365 >         */
366 >        VSUB(vdif, ap->pos, r->rop);
367 >        normdot = DOT(anorm, r->ron);
368 >        ndotd = DOT(vdif, r->ron);
369 >        nadotd = DOT(vdif, anorm);
370 >        a = normdot*normdot - cost70sq;
371 >        b = 2.0*(normdot*ndotd - nadotd*cost70sq);
372 >        c = ndotd*ndotd - DOT(vdif,vdif)*cost70sq;
373 >        if (quadratic(t, a, b, c) != 2)
374 >                return(1);                      /* should rarely happen */
375 >        if (t[1] <= FTINY)
376 >                return(0);                      /* should fail behind test */
377 >        rayorigin(&rtst, SHADOW, r, NULL);
378 >        VSUM(rtst.rdir, vdif, anorm, t[1]);     /* further dist. > plane */
379 >        rtst.rmax = normalize(rtst.rdir);       /* short ray test */
380 >        while (localhit(&rtst, &thescene)) {    /* check for occluder */
381 >                OBJREC  *m = findmaterial(rtst.ro);
382 >                if (m != NULL && !istransp(m) && !isBSDFproxy(m) &&
383 >                                (rtst.clipset == NULL ||
384 >                                        !inset(rtst.clipset, rtst.ro->omod)))
385 >                        return(1);              /* plug light leak */
386 >                VCOPY(rtst.rorg, rtst.rop);     /* skip invisible surface */
387 >                rtst.rmax -= rtst.rot;
388 >                rayclear(&rtst);
389 >        }
390 >        return(0);                              /* seems we're OK */
391 > }
392 >
393 >
394 > static double
395 > sumambient(             /* get interpolated ambient value */
396 >        SCOLOR  acol,
397 >        RAY  *r,
398 >        FVECT  rn,
399 >        int  al,
400 >        AMBTREE  *at,
401 >        FVECT  c0,
402 >        double  s
403 > )
404 > {                       /* initial limit is 10 degrees plus ambacc radians */
405 >        const double    minangle = 10.0 * PI/180.;
406 >        const int       sgn = 1 - 2*(DOT(r->ron,rn) < 0);
407 >        double          maxangle = minangle + ambacc;
408 >        double          wsum = 0.0;
409 >        FVECT           ck0;
410 >        int             i, j;
411 >        AMBVAL          *av;
412 >
413 >        if (at->kid != NULL) {          /* sum children first */                                
414 >                s *= 0.5;
415 >                for (i = 0; i < 8; i++) {
416 >                        for (j = 0; j < 3; j++) {
417 >                                ck0[j] = c0[j];
418 >                                if (1<<j & i)
419 >                                        ck0[j] += s;
420 >                                if (r->rop[j] < ck0[j] - OCTSCALE*s)
421 >                                        break;
422 >                                if (r->rop[j] > ck0[j] + (1.0+OCTSCALE)*s)
423 >                                        break;
424 >                        }
425 >                        if (j == 3)
426 >                                wsum += sumambient(acol, r, rn, al,
427 >                                                        at->kid+i, ck0, s);
428 >                }
429 >                                        /* good enough? */
430 >                if ((wsum >= 0.05) & (s*ambacc > minarad))
431 >                        return(wsum);
432 >        }
433 >                                        /* adjust maximum angle */
434 >        if (at->alist != NULL && (at->alist->lvl <= al) & (r->rweight < 0.6))
435 >                maxangle = (maxangle - PI/2.)*pow(r->rweight,0.13) + PI/2.;
436 >                                        /* sum this node */
437          for (av = at->alist; av != NULL; av = av->next) {
438 +                double  u, v, d, delta_r2, delta_t2;
439 +                SCOLOR  sct;
440 +                FVECT   uvw[3];
441                  /*
442 <                 *  Ray strength test.
442 >                 *  Ambient level test
443                   */
444 <                if (av->lvl > r->rlvl || av->weight < r->rweight-FTINY)
444 >                if (av->lvl > al ||     /* list sorted, so this works */
445 >                                (av->lvl == al) & (av->weight < 0.9*r->rweight))
446 >                        break;
447 >                /*
448 >                 *  Direction test using unperturbed normal
449 >                 */
450 >                decodedir(uvw[2], av->ndir);
451 >                d = sgn * DOT(uvw[2], r->ron);
452 >                if (d <= 0.0)           /* >= 90 degrees */
453                          continue;
454 +                delta_r2 = 2.0 - 2.0*d; /* approx. radians^2 */
455 +                if (delta_r2 >= maxangle*maxangle)
456 +                        continue;
457                  /*
458 <                 *  Ambient radius test.
458 >                 *  Modified ray behind test
459                   */
460 <                e1 = 0.0;
461 <                for (j = 0; j < 3; j++) {
462 <                        d = av->pos[j] - r->rop[j];
167 <                        e1 += d * d;
168 <                }
169 <                e1 /= av->rad * av->rad;
170 <                if (e1 > ambacc*ambacc*1.21)
460 >                VSUB(ck0, r->rop, av->pos);
461 >                d = DOT(ck0, uvw[2]);
462 >                if (d < -minarad*ambacc)
463                          continue;
464 +                d /= av->rad[0];
465 +                delta_t2 = d*d;
466 +                if (delta_t2 >= ambacc*ambacc)
467 +                        continue;
468                  /*
469 <                 *  Normal direction test.
469 >                 *  Elliptical radii test based on Hessian
470                   */
471 <                e2 = (1.0 - DOT(av->dir, r->ron)) * r->rweight;
472 <                if (e2 < 0.0) e2 = 0.0;
473 <                if (e1 + e2 > ambacc*ambacc*1.21)
471 >                decodedir(uvw[0], av->udir);
472 >                VCROSS(uvw[1], uvw[2], uvw[0]);
473 >                d = (u = DOT(ck0, uvw[0])) / av->rad[0];
474 >                delta_t2 += d*d;
475 >                d = (v = DOT(ck0, uvw[1])) / av->rad[1];
476 >                delta_t2 += d*d;
477 >                if (delta_t2 >= ambacc*ambacc)
478                          continue;
479                  /*
480 <                 *  Ray behind test.
480 >                 *  Test for potential light leak
481                   */
482 <                d = 0.0;
183 <                for (j = 0; j < 3; j++)
184 <                        d += (r->rop[j] - av->pos[j]) *
185 <                                        (av->dir[j] + r->ron[j]);
186 <                if (d*0.5 < -minarad*ambacc)
482 >                if (av->corral && plugaleak(r, av, uvw[2], atan2a(v,u)))
483                          continue;
484                  /*
485 <                 *  Jittering final test reduces image artifacts.
485 >                 *  Extrapolate value and compute final weight (hat function)
486                   */
487 <                wt = sqrt(e1) + sqrt(e2);
192 <                wt *= .9 + .2*frandom();
193 <                if (wt > ambacc)
487 >                if (!extambient(sct, av, r->rop, rn, uvw))
488                          continue;
489 <                if (wt <= 1e-3)
490 <                        wt = 1e3;
491 <                else
492 <                        wt = 1.0 / wt;
493 <                wsum += wt;
200 <                extambient(ct, av, r->rop, r->ron);
201 <                scalecolor(ct, wt);
202 <                addcolor(acol, ct);
489 >                d = tfunc(maxangle, sqrt(delta_r2), 0.0) *
490 >                        tfunc(ambacc, sqrt(delta_t2), 0.0);
491 >                scalescolor(sct, d);
492 >                saddscolor(acol, sct);
493 >                wsum += d;
494          }
204        if (at->kid == NULL)
205                return(wsum);
206                                        /* do children */
207        s *= 0.5;
208        for (i = 0; i < 8; i++) {
209                for (j = 0; j < 3; j++) {
210                        ck0[j] = c0[j];
211                        if (1<<j & i)
212                                ck0[j] += s;
213                        if (r->rop[j] < ck0[j] - OCTSCALE*s)
214                                break;
215                        if (r->rop[j] > ck0[j] + (1.0+OCTSCALE)*s)
216                                break;
217                }
218                if (j == 3)
219                        wsum += sumambient(acol, r, at->kid+i, ck0, s);
220        }
495          return(wsum);
496   }
497  
498  
499 < double
500 < makeambient(acol, r)            /* make a new ambient value */
501 < COLOR  acol;
502 < register RAY  *r;
499 > static int
500 > makeambient(            /* make a new ambient value for storage */
501 >        SCOLOR  acol,
502 >        RAY  *r,
503 >        FVECT  rn,
504 >        int  al
505 > )
506   {
507 <        AMBVAL  amb;
508 <        FVECT   gp, gd;
507 >        int     sgn = 1 - 2*(DOT(r->ron,rn) < 0);
508 >        AMBVAL  amb;
509 >        FVECT   uvw[3];
510 >        int     i;
511  
512 <        amb.rad = doambient(acol, r, gp, gd);   /* compute ambient */
513 <        if (amb.rad == 0.0)
514 <                return(0.0);
515 <                                                /* store it */
512 >        amb.weight = 1.0;                       /* compute weight */
513 >        for (i = al; i-- > 0; )
514 >                amb.weight *= AVGREFL;
515 >        if (r->rweight < 0.1*amb.weight)        /* heuristic override */
516 >                amb.weight = 1.25*r->rweight;
517 >        setscolor(acol, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
518 >                                                /* compute ambient */
519 >        i = doambient(acol, r, amb.weight*sgn,
520 >                        uvw, amb.rad, amb.gpos, amb.gdir, &amb.corral);
521 >        scalescolor(acol, 1./AVGREFL);          /* undo assumed reflectance */
522 >        if (i <= 0 || amb.rad[0] <= FTINY)      /* no Hessian or zero radius */
523 >                return(i);
524 >        uvw[2][0] = sgn*r->ron[0];              /* orient unperturbed normal */
525 >        uvw[2][1] = sgn*r->ron[1];
526 >        uvw[2][2] = sgn*r->ron[2];
527 >                                                /* store value */
528          VCOPY(amb.pos, r->rop);
529 <        VCOPY(amb.dir, r->ron);
530 <        amb.lvl = r->rlvl;
531 <        amb.weight = r->rweight;
532 <        copycolor(amb.val, acol);
533 <        VCOPY(amb.gpos, gp);
534 <        VCOPY(amb.gdir, gd);
535 <                                                /* insert into tree */
536 <        avinsert(&amb, &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
246 <        avsave(&amb);                           /* write to file */
247 <        return(amb.rad);
529 >        amb.ndir = encodedir(uvw[2]);
530 >        amb.udir = encodedir(uvw[0]);
531 >        amb.lvl = al;
532 >        copyscolor(amb.val, acol);
533 >        avsave(&amb);                           /* insert and save to file */
534 >        if (DOT(uvw[2],rn) < 0.9999)            /* texture? */
535 >                extambient(acol, &amb, r->rop, rn, uvw);
536 >        return(1);
537   }
538  
539  
540 < extambient(cr, ap, pv, nv)              /* extrapolate value at pv, nv */
541 < COLOR  cr;
542 < register AMBVAL  *ap;
543 < FVECT  pv, nv;
540 > static int
541 > extambient(             /* extrapolate value at pv, nv */
542 >        SCOLOR  scr,
543 >        AMBVAL   *ap,
544 >        FVECT  pv,
545 >        FVECT  nv,
546 >        FVECT  uvw[3]
547 > )
548   {
549 <        FVECT  v1, v2;
550 <        register int  i;
551 <        double  d;
549 >        const double    min_d = 0.05;
550 >        const double    max_d = 20.;
551 >        static FVECT    my_uvw[3];
552 >        FVECT           v1;
553 >        int             i;
554 >        double          d = 1.0;        /* zeroeth order */
555  
556 <        d = 1.0;                        /* zeroeth order */
557 <                                        /* gradient due to translation */
558 <        for (i = 0; i < 3; i++)
559 <                d += ap->gpos[i]*(pv[i]-ap->pos[i]);
560 <                                        /* gradient due to rotation */
265 <        VCOPY(v1, ap->dir);
266 <        fcross(v2, v1, nv);
267 <        d += DOT(ap->gdir, v2);
268 <        if (d <= 0.0) {
269 <                setcolor(cr, 0.0, 0.0, 0.0);
270 <                return;
556 >        if (uvw == NULL) {              /* need local coordinates? */
557 >                decodedir(my_uvw[2], ap->ndir);
558 >                decodedir(my_uvw[0], ap->udir);
559 >                VCROSS(my_uvw[1], my_uvw[2], my_uvw[0]);
560 >                uvw = my_uvw;
561          }
562 <        copycolor(cr, ap->val);
563 <        scalecolor(cr, d);
564 < }
562 >        for (i = 3; i--; )              /* gradient due to translation */
563 >                d += (pv[i] - ap->pos[i]) *
564 >                        (ap->gpos[0]*uvw[0][i] + ap->gpos[1]*uvw[1][i]);
565  
566 <
567 < static
568 < avsave(av)                              /* save an ambient value */
569 < AMBVAL  *av;
570 < {
571 < #ifdef  AMBFLUSH
572 <        static int  nunflshed = 0;
573 < #endif
574 <        if (ambfp == NULL)
575 <                return;
576 <        if (fwrite((char *)av, sizeof(AMBVAL), 1, ambfp) != 1)
287 <                goto writerr;
288 < #ifdef  AMBFLUSH
289 <        if (++nunflshed >= AMBFLUSH) {
290 <                if (fflush(ambfp) == EOF)
291 <                        goto writerr;
292 <                nunflshed = 0;
293 <        }
294 < #endif
295 <        return;
296 < writerr:
297 <        error(SYSTEM, "error writing ambient file");
566 >        VCROSS(v1, uvw[2], nv);         /* gradient due to rotation */
567 >        for (i = 3; i--; )
568 >                d += v1[i] * (ap->gdir[0]*uvw[0][i] + ap->gdir[1]*uvw[1][i]);
569 >        
570 >        if (d < min_d)                  /* clamp min/max scaling */
571 >                d = min_d;
572 >        else if (d > max_d)
573 >                d = max_d;
574 >        copyscolor(scr, ap->val);
575 >        scalescolor(scr, d);
576 >        return(d > min_d);
577   }
578  
579  
580 < static
581 < avinsert(aval, at, c0, s)               /* insert ambient value in a tree */
582 < AMBVAL  *aval;
583 < register AMBTREE  *at;
305 < FVECT  c0;
306 < double  s;
580 > static void
581 > avinsert(                               /* insert ambient value in our tree */
582 >        AMBVAL *av
583 > )
584   {
585 +        AMBTREE  *at;
586 +        AMBVAL  *ap;
587 +        AMBVAL  avh;
588          FVECT  ck0;
589 +        double  s;
590          int  branch;
591 <        register AMBVAL  *av;
311 <        register int  i;
591 >        int  i;
592  
593 <        if ((av = newambval()) == NULL)
594 <                goto memerr;
595 <        copystruct(av, aval);
596 <        VCOPY(ck0, c0);
597 <        while (s*(OCTSCALE/2) > av->rad*ambacc) {
593 >        if (av->rad[0] <= FTINY)
594 >                error(CONSISTENCY, "zero ambient radius in avinsert");
595 >        at = &atrunk;
596 >        VCOPY(ck0, thescene.cuorg);
597 >        s = thescene.cusize;
598 >        while (s*(OCTSCALE/2) > av->rad[1]*ambacc) {
599                  if (at->kid == NULL)
600                          if ((at->kid = newambtree()) == NULL)
601 <                                goto memerr;
601 >                                error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
602                  s *= 0.5;
603                  branch = 0;
604                  for (i = 0; i < 3; i++)
# Line 327 | Line 608 | double  s;
608                          }
609                  at = at->kid + branch;
610          }
611 <        av->next = at->alist;
612 <        at->alist = av;
611 >        avh.next = at->alist;           /* order by increasing level */
612 >        for (ap = &avh; ap->next != NULL; ap = ap->next)
613 >                if ( ap->next->lvl > av->lvl ||
614 >                                (ap->next->lvl == av->lvl) &
615 >                                (ap->next->weight <= av->weight) )
616 >                        break;
617 >        av->next = ap->next;
618 >        ap->next = (AMBVAL*)av;
619 >        at->alist = avh.next;
620 > }
621 >
622 >
623 > static void
624 > initambfile(            /* initialize ambient file */
625 >        int  cre8
626 > )
627 > {
628 >        extern char  *progname, *octname;
629 >        static char  *mybuf = NULL;
630 >        int  ntries = 3;
631 >
632 >        if (!AMBFLUSH)
633 >                error(INTERNAL, "BUFSIZ too small in initambfile");
634 > #ifdef  F_SETLKW
635 >        aflock(cre8 ? F_WRLCK : F_RDLCK);
636 > #endif
637 >        SET_FILE_BINARY(ambfp);
638 >        if (mybuf == NULL)
639 >                mybuf = (char *)bmalloc(BUFSIZ+8);
640 >        setbuf(ambfp, mybuf);
641 >        nunflshed = 0;
642 > retry:
643 >        if (cre8) {                     /* new file */
644 >                newheader("RADIANCE", ambfp);
645 >                fprintf(ambfp, "%s -av %g %g %g -aw %d -ab %d -aa %g ",
646 >                                progname, colval(ambval,RED),
647 >                                colval(ambval,GRN), colval(ambval,BLU),
648 >                                ambvwt, ambounce, ambacc);
649 >                fprintf(ambfp, "-ad %d -as %d -ar %d ",
650 >                                ambdiv, ambssamp, ambres);
651 >                fprintf(ambfp, "-dr %d -ds %g -dt %g -dc %g ", directrelay,
652 >                                srcsizerat, shadthresh, shadcert);
653 >                fprintf(ambfp, "-ss %g -st %g -lr %d -lw %g ", specjitter,
654 >                                specthresh, maxdepth, minweight);
655 >                fprintf(ambfp, "-cw %g %g -cs %d ", WLPART[3], WLPART[0], NCSAMP);
656 >                if (octname != NULL)
657 >                        fputs(octname, ambfp);
658 >                fputc('\n', ambfp);     /* end of command line, not header! */
659 >                fprintf(ambfp, "SOFTWARE= %s\n", VersionID);
660 >                fputnow(ambfp);
661 >                AMB_CNDX = CNDX;        /* use current spectral sampling */
662 >                AMB_WLPART = WLPART;
663 >                fputwlsplit(WLPART, ambfp);
664 >                fputncomp(NCSAMP, ambfp);
665 >                fputformat(AMBFMT, ambfp);
666 >                fputc('\n', ambfp);
667 >                putambmagic(ambfp);
668 >        } else if (getheader(ambfp, amb_headline, NULL) < 0 || !hasambmagic(ambfp)) {
669 >                if (--ntries > 0 && ftell(ambfp) == 0) {
670 > #ifdef  F_SETLKW
671 >                        aflock(F_UNLCK);
672 >                        clearerr(ambfp);
673 >                        sleep(2);
674 >                        aflock(F_RDLCK);
675 > #else
676 >                        clearerr(ambfp);
677 >                        sleep(2);
678 > #endif
679 >                        goto retry;
680 >                }
681 >                error(USER, "bad/incompatible ambient file");
682 >        }
683 >        if ((AMB_CNDX != CNDX) | (AMB_WLPART != WLPART)) {
684 >                if (setspectrsamp(AMB_CNDX, AMB_WLPART) < 0)
685 >                        error(USER, "bad wavelength sampling in ambient file");
686 >                if (AMB_CNDX[3] == CNDX[3] && FABSEQ(AMB_WLPART[0],WLPART[0]) &&
687 >                                        FABSEQ(AMB_WLPART[3],WLPART[3])) {
688 >                        AMB_CNDX = CNDX;
689 >                        AMB_WLPART = WLPART;            /* just the same */
690 >                } else
691 >                        error(WARNING, "different ambient file wavelength sampling");
692 >        }
693 > }
694 >
695 >
696 > static void
697 > avsave(                         /* insert and save an ambient value */
698 >        AMBVAL  *av
699 > )
700 > {
701 >        avstore(av);
702 >        if (ambfp == NULL)
703 >                return;
704 >        if (writambval(av, ambfp) < 0)
705 >                goto writerr;
706 >        if (++nunflshed >= AMBFLUSH)
707 >                if (ambsync() == EOF)
708 >                        goto writerr;
709          return;
710 < memerr:
711 <        error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
710 > writerr:
711 >        error(SYSTEM, "error writing to ambient file");
712   }
713 +
714 +
715 + static AMBVAL *
716 + avstore(                                /* allocate memory and save aval */
717 +        AMBVAL  *aval
718 + )
719 + {
720 +        AMBVAL  *av;
721 +        double  d;
722 +
723 +        if ((av = newambval()) == NULL)
724 +                error(SYSTEM, "out of memory in avstore");
725 +        memcpy(av, aval, AVSIZE);       /* AVSIZE <= sizeof(AMBVAL) */
726 +        av->next = NULL;
727 +        nambvals++;
728 +        d = pbright(av->val);
729 +        if (d > FTINY) {                /* add to log sum for averaging */
730 +                avsum += log(d);
731 +                navsum++;
732 +        }
733 +        avinsert(av);                   /* insert in our cache tree */
734 +        return(av);
735 + }
736 +
737 +
738 + #define ATALLOCSZ       512             /* #/8 trees to allocate at once */
739 +
740 + static AMBTREE  *atfreelist = NULL;     /* free ambient tree structures */
741 +
742 +
743 + static AMBTREE *
744 + newambtree(void)                                /* allocate 8 ambient tree structs */
745 + {
746 +        AMBTREE  *atp, *upperlim;
747 +
748 +        if (atfreelist == NULL) {       /* get more nodes */
749 +                atfreelist = (AMBTREE *)malloc(ATALLOCSZ*8*sizeof(AMBTREE));
750 +                if (atfreelist == NULL)
751 +                        return(NULL);
752 +                                        /* link new free list */
753 +                upperlim = atfreelist + 8*(ATALLOCSZ-1);
754 +                for (atp = atfreelist; atp < upperlim; atp += 8)
755 +                        atp->kid = atp + 8;
756 +                atp->kid = NULL;
757 +        }
758 +        atp = atfreelist;
759 +        atfreelist = atp->kid;
760 +        memset(atp, 0, 8*sizeof(AMBTREE));
761 +        return(atp);
762 + }
763 +
764 +
765 + static void
766 + freeambtree(                    /* free 8 ambient tree structs */
767 +        AMBTREE  *atp
768 + )
769 + {
770 +        atp->kid = atfreelist;
771 +        atfreelist = atp;
772 + }
773 +
774 +
775 + static void
776 + unloadatree(                    /* unload an ambient value tree */
777 +        AMBTREE  *at,
778 +        unloadtf_t *f
779 + )
780 + {
781 +        AMBVAL  *av;
782 +        int  i;
783 +                                        /* transfer values at this node */
784 +        for (av = at->alist; av != NULL; av = at->alist) {
785 +                at->alist = av->next;
786 +                av->next = NULL;
787 +                (*f)(av);
788 +        }
789 +        if (at->kid == NULL)
790 +                return;
791 +        for (i = 0; i < 8; i++)         /* transfer and free children */
792 +                unloadatree(at->kid+i, f);
793 +        freeambtree(at->kid);
794 +        at->kid = NULL;
795 + }
796 +
797 +
798 + static void
799 + avfree(AMBVAL *av)
800 + {
801 +        free(av);
802 + }
803 +
804 +
805 + static void
806 + sortambvals(void)                       /* resort ambient values */
807 + {
808 +        AMBTREE  oldatrunk = atrunk;
809 +
810 +        atrunk.alist = NULL;
811 +        atrunk.kid = NULL;
812 +        unloadatree(&oldatrunk, avinsert);
813 + }
814 +
815 +
816 + #ifdef  F_SETLKW
817 +
818 + static void
819 + aflock(                 /* lock/unlock ambient file */
820 +        int  typ
821 + )
822 + {
823 +        static struct flock  fls;       /* static so initialized to zeroes */
824 +
825 +        if (typ == fls.l_type)          /* already called? */
826 +                return;
827 +
828 +        fls.l_type = typ;
829 +        do
830 +                if (fcntl(fileno(ambfp), F_SETLKW, &fls) != -1)
831 +                        return;
832 +        while (errno == EINTR);
833 +        
834 +        error(SYSTEM, "cannot (un)lock ambient file");
835 + }
836 +
837 +
838 + int
839 + ambsync(void)                   /* synchronize ambient file */
840 + {
841 +        off_t  flen;
842 +        AMBVAL  avs;
843 +        int  n;
844 +
845 +        if (ambfp == NULL)      /* no ambient file? */
846 +                return(0);
847 +                                /* gain appropriate access */
848 +        aflock(nunflshed ? F_WRLCK : F_RDLCK);
849 +                                /* see if file has grown */
850 +        if ((flen = lseek(fileno(ambfp), 0, SEEK_END)) < 0)
851 +                goto seekerr;
852 +        if ((n = flen - lastpos) > 0) {         /* file has grown */
853 +                if (ambinp == NULL) {           /* get new file pointer */
854 +                        ambinp = fopen(ambfile, "rb");
855 +                        if (ambinp == NULL)
856 +                                error(SYSTEM, "fopen failed in ambsync");
857 +                }
858 +                if (fseeko(ambinp, lastpos, SEEK_SET) < 0)
859 +                        goto seekerr;
860 +                while (n >= AMBVALSIZ) {        /* load contributed values */
861 +                        if (!readambval(&avs, ambinp)) {
862 +                                sprintf(errmsg,
863 +                        "ambient file \"%s\" corrupted near character %ld",
864 +                                                ambfile, flen - n);
865 +                                error(WARNING, errmsg);
866 +                                break;
867 +                        }
868 +                        avstore(&avs);
869 +                        n -= AMBVALSIZ;
870 +                }
871 +                lastpos = flen - n;             /* check alignment */
872 +                if (n && lseek(fileno(ambfp), lastpos, SEEK_SET) < 0)
873 +                        goto seekerr;
874 +        }
875 +        n = fflush(ambfp);                      /* calls write() at last */
876 +        lastpos += (off_t)nunflshed*AMBVALSIZ;
877 +        aflock(F_UNLCK);                        /* release file */
878 +        nunflshed = 0;
879 +        return(n);
880 + seekerr:
881 +        error(SYSTEM, "seek failed in ambsync");
882 +        return(EOF);    /* pro forma return */
883 + }
884 +
885 + #else   /* ! F_SETLKW */
886 +
887 + int
888 + ambsync(void)                   /* flush ambient file */
889 + {
890 +        if (ambfp == NULL)
891 +                return(0);
892 +        nunflshed = 0;
893 +        return(fflush(ambfp));
894 + }
895 +
896 + #endif  /* ! F_SETLKW */

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