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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 2.70 by greg, Thu Sep 22 02:15:56 2011 UTC

# Line 1 | Line 1
1 /* Copyright (c) 1991 Regents of the University of California */
2
1   #ifndef lint
2 < static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
2 > static const char       RCSid[] = "$Id$";
3   #endif
6
4   /*
5   *  ambient.c - routines dealing with ambient (inter-reflected) component.
6   *
7 < *  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
7 > *  Declarations of external symbols in ambient.h
8   */
9  
10 < #include  "ray.h"
10 > #include "copyright.h"
11  
12 < #include  "octree.h"
12 > #include <string.h>
13  
14 + #include  "platform.h"
15 + #include  "ray.h"
16   #include  "otypes.h"
17 <
17 > #include  "resolu.h"
18   #include  "ambient.h"
23
19   #include  "random.h"
20  
21 < #define  OCTSCALE       0.5     /* ceil((valid rad.)/(cube size)) */
21 > #ifndef  OCTSCALE
22 > #define  OCTSCALE       1.0     /* ceil((valid rad.)/(cube size)) */
23 > #endif
24  
25 < typedef struct ambtree {
29 <        AMBVAL  *alist;         /* ambient value list */
30 <        struct ambtree  *kid;   /* 8 child nodes */
31 < }  AMBTREE;                     /* ambient octree */
25 > extern char  *shm_boundary;     /* memory sharing boundary */
26  
27 < extern CUBE  thescene;          /* contains space boundaries */
27 > #ifndef  MAXASET
28 > #define  MAXASET        4095    /* maximum number of elements in ambient set */
29 > #endif
30 > OBJECT  ambset[MAXASET+1]={0};  /* ambient include/exclude set */
31  
32 < #define  MAXASET        511     /* maximum number of elements in ambient set */
33 < OBJECT  ambset[MAXASET+1]={0};  /* ambient include/exclude set */
32 > double  maxarad;                /* maximum ambient radius */
33 > double  minarad;                /* minimum ambient radius */
34  
35 < double  maxarad;                /* maximum ambient radius */
39 < double  minarad;                /* minimum ambient radius */
35 > static AMBTREE  atrunk;         /* our ambient trunk node */
36  
41 static AMBTREE  atrunk;         /* our ambient trunk node */
42
37   static FILE  *ambfp = NULL;     /* ambient file pointer */
38 + static int  nunflshed = 0;      /* number of unflushed ambient values */
39  
40 < #define  newambval()    (AMBVAL *)bmalloc(sizeof(AMBVAL))
40 > #ifndef SORT_THRESH
41 > #ifdef SMLMEM
42 > #define SORT_THRESH     ((3L<<20)/sizeof(AMBVAL))
43 > #else
44 > #define SORT_THRESH     ((9L<<20)/sizeof(AMBVAL))
45 > #endif
46 > #endif
47 > #ifndef SORT_INTVL
48 > #define SORT_INTVL      (SORT_THRESH<<1)
49 > #endif
50 > #ifndef MAX_SORT_INTVL
51 > #define MAX_SORT_INTVL  (SORT_INTVL<<6)
52 > #endif
53  
54 < #define  newambtree()   (AMBTREE *)calloc(8, sizeof(AMBTREE))
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 + #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 < setambient(afile)                       /* initialize calculation */
77 < char  *afile;
76 > #define  AMBFLUSH       (BUFSIZ/AMBVALSIZ)
77 >
78 > #define  newambval()    (AMBVAL *)malloc(sizeof(AMBVAL))
79 > #define  freeav(av)     free((void *)av);
80 >
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(void *);
88 > static unloadtf_t avinsert;
89 > static unloadtf_t av2list;
90 > static void unloadatree(AMBTREE  *at, unloadtf_t *f);
91 >
92 > static int aposcmp(const void *avp1, const void *avp2);
93 > static int avlmemi(AMBVAL *avaddr);
94 > static void sortambvals(int always);
95 >
96 > #ifdef  F_SETLKW
97 > static void aflock(int  typ);
98 > #endif
99 >
100 >
101 > extern void
102 > setambres(                              /* set ambient resolution */
103 >        int  ar
104 > )
105   {
106 <        long  ftell();
107 <        AMBVAL  amb;
106 >        ambres = ar < 0 ? 0 : ar;               /* may be done already */
107 >                                                /* set min & max radii */
108 >        if (ar <= 0) {
109 >                minarad = 0;
110 >                maxarad = thescene.cusize / 2.0;
111 >        } else {
112 >                minarad = thescene.cusize / ar;
113 >                maxarad = 64 * minarad;                 /* heuristic */
114 >                if (maxarad > thescene.cusize / 2.0)
115 >                        maxarad = thescene.cusize / 2.0;
116 >        }
117 >        if (minarad <= FTINY)
118 >                minarad = 10*FTINY;
119 >        if (maxarad <= minarad)
120 >                maxarad = 64 * minarad;
121 > }
122  
56        maxarad = thescene.cusize / 2.0;                /* maximum radius */
57                                                        /* minimum radius */
58        minarad = ambres > 0 ? thescene.cusize/ambres : 0.0;
123  
124 <                                        /* open ambient file */
125 <        if (afile != NULL)
126 <                if ((ambfp = fopen(afile, "r+")) != NULL) {
127 <                        while (fread((char *)&amb,sizeof(AMBVAL),1,ambfp) == 1)
128 <                                avinsert(&amb, &atrunk, thescene.cuorg,
129 <                                                thescene.cusize);
130 <                                                        /* align */
131 <                        fseek(ambfp, -(ftell(ambfp)%sizeof(AMBVAL)), 1);
132 <                } else if ((ambfp = fopen(afile, "w")) == NULL) {
133 <                        sprintf(errmsg, "cannot open ambient file \"%s\"",
134 <                                        afile);
135 <                        error(SYSTEM, errmsg);
124 > extern void
125 > setambacc(                              /* set ambient accuracy */
126 >        double  newa
127 > )
128 > {
129 >        double  ambdiff;
130 >
131 >        if (newa < 0.0)
132 >                newa = 0.0;
133 >        ambdiff = fabs(newa - ambacc);
134 >        if (ambdiff >= .01 && (ambacc = newa) > FTINY && nambvals > 0)
135 >                sortambvals(1);                 /* rebuild tree */
136 > }
137 >
138 >
139 > extern void
140 > setambient(void)                                /* initialize calculation */
141 > {
142 >        int     readonly = 0;
143 >        long    flen;
144 >        AMBVAL  amb;
145 >                                                /* make sure we're fresh */
146 >        ambdone();
147 >                                                /* init ambient limits */
148 >        setambres(ambres);
149 >        setambacc(ambacc);
150 >        if (ambfile == NULL || !ambfile[0])
151 >                return;
152 >        if (ambacc <= FTINY) {
153 >                sprintf(errmsg, "zero ambient accuracy so \"%s\" not opened",
154 >                                ambfile);
155 >                error(WARNING, errmsg);
156 >                return;
157 >        }
158 >                                                /* open ambient file */
159 >        if ((ambfp = fopen(ambfile, "r+")) == NULL)
160 >                readonly = (ambfp = fopen(ambfile, "r")) != NULL;
161 >        if (ambfp != NULL) {
162 >                initambfile(0);                 /* file exists */
163 >                lastpos = ftell(ambfp);
164 >                while (readambval(&amb, ambfp))
165 >                        avinsert(avstore(&amb));
166 >                nambshare = nambvals;           /* share loaded values */
167 >                if (readonly) {
168 >                        sprintf(errmsg,
169 >                                "loaded %u values from read-only ambient file",
170 >                                        nambvals);
171 >                        error(WARNING, errmsg);
172 >                        fclose(ambfp);          /* close file so no writes */
173 >                        ambfp = NULL;
174 >                        return;                 /* avoid ambsync() */
175                  }
176 +                                                /* align file pointer */
177 +                lastpos += (long)nambvals*AMBVALSIZ;
178 +                flen = lseek(fileno(ambfp), (off_t)0, SEEK_END);
179 +                if (flen != lastpos) {
180 +                        sprintf(errmsg,
181 +                        "ignoring last %ld values in ambient file (corrupted)",
182 +                                        (flen - lastpos)/AMBVALSIZ);
183 +                        error(WARNING, errmsg);
184 +                        fseek(ambfp, lastpos, SEEK_SET);
185 + #ifndef _WIN32 /* XXX we need a replacement for that one */
186 +                        ftruncate(fileno(ambfp), (off_t)lastpos);
187 + #endif
188 +                }
189 +        } else if ((ambfp = fopen(ambfile, "w+")) != NULL) {
190 +                initambfile(1);                 /* else create new file */
191 +                fflush(ambfp);
192 +                lastpos = ftell(ambfp);
193 +        } else {
194 +                sprintf(errmsg, "cannot open ambient file \"%s\"", ambfile);
195 +                error(SYSTEM, errmsg);
196 +        }
197 + #ifdef  F_SETLKW
198 +        aflock(F_UNLCK);                        /* release file */
199 + #endif
200   }
201  
202  
203 < ambnotify(obj)                  /* record new modifier */
204 < OBJECT  obj;
203 > extern void
204 > ambdone(void)                   /* close ambient file and free memory */
205   {
206 +        if (ambfp != NULL) {            /* close ambient file */
207 +                ambsync();
208 +                fclose(ambfp);
209 +                ambfp = NULL;
210 +                if (ambinp != NULL) {  
211 +                        fclose(ambinp);
212 +                        ambinp = NULL;
213 +                }
214 +                lastpos = -1;
215 +        }
216 +                                        /* free ambient tree */
217 +        unloadatree(&atrunk, free);
218 +                                        /* reset state variables */
219 +        avsum = 0.;
220 +        navsum = 0;
221 +        nambvals = 0;
222 +        nambshare = 0;
223 +        ambclock = 0;
224 +        lastsort = 0;
225 +        sortintvl = SORT_INTVL;
226 + }
227 +
228 +
229 + extern void
230 + ambnotify(                      /* record new modifier */
231 +        OBJECT  obj
232 + )
233 + {
234          static int  hitlimit = 0;
235 <        register OBJREC  *o = objptr(obj);
236 <        register char  **amblp;
235 >        OBJREC   *o;
236 >        char  **amblp;
237  
238 +        if (obj == OVOID) {             /* starting over */
239 +                ambset[0] = 0;
240 +                hitlimit = 0;
241 +                return;
242 +        }
243 +        o = objptr(obj);
244          if (hitlimit || !ismodifier(o->otype))
245                  return;
246          for (amblp = amblist; *amblp != NULL; amblp++)
# Line 95 | Line 256 | OBJECT  obj;
256   }
257  
258  
259 < ambient(acol, r)                /* compute ambient component for ray */
260 < COLOR  acol;
261 < register RAY  *r;
259 > extern void
260 > multambient(            /* compute ambient component & multiply by coef. */
261 >        COLOR  aval,
262 >        RAY  *r,
263 >        FVECT  nrm
264 > )
265   {
266          static int  rdepth = 0;                 /* ambient recursion */
267 <        double  wsum;
267 >        COLOR   acol;
268 >        double  d, l;
269  
105        rdepth++;                               /* increment level */
106
270          if (ambdiv <= 0)                        /* no ambient calculation */
271                  goto dumbamb;
272                                                  /* check number of bounces */
273 <        if (rdepth > ambounce)
273 >        if (rdepth >= ambounce)
274                  goto dumbamb;
275                                                  /* check ambient list */
276          if (ambincl != -1 && r->ro != NULL &&
# Line 115 | Line 278 | register RAY  *r;
278                  goto dumbamb;
279  
280          if (ambacc <= FTINY) {                  /* no ambient storage */
281 <                if (doambient(acol, r, NULL, NULL) == 0.0)
281 >                copycolor(acol, aval);
282 >                rdepth++;
283 >                d = doambient(acol, r, r->rweight, NULL, NULL);
284 >                rdepth--;
285 >                if (d <= FTINY)
286                          goto dumbamb;
287 <                goto done;
287 >                copycolor(aval, acol);
288 >                return;
289          }
122                                                /* get ambient value */
123        setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
124        wsum = sumambient(acol, r, &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
125        if (wsum > FTINY)
126                scalecolor(acol, 1.0/wsum);
127        else if (makeambient(acol, r) == 0.0)
128                goto dumbamb;
129        goto done;
290  
291 < dumbamb:                                        /* return global value */
292 <        copycolor(acol, ambval);
293 < done:                                           /* must finish here! */
291 >        if (tracktime)                          /* sort to minimize thrashing */
292 >                sortambvals(0);
293 >                                                /* interpolate ambient value */
294 >        setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
295 >        d = sumambient(acol, r, nrm, rdepth,
296 >                        &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
297 >        if (d > FTINY) {
298 >                d = 1.0/d;
299 >                scalecolor(acol, d);
300 >                multcolor(aval, acol);
301 >                return;
302 >        }
303 >        rdepth++;                               /* need to cache new value */
304 >        d = makeambient(acol, r, nrm, rdepth-1);
305          rdepth--;
306 +        if (d > FTINY) {
307 +                multcolor(aval, acol);          /* got new value */
308 +                return;
309 +        }
310 + dumbamb:                                        /* return global value */
311 +        if ((ambvwt <= 0) | (navsum == 0)) {
312 +                multcolor(aval, ambval);
313 +                return;
314 +        }
315 +        l = bright(ambval);                     /* average in computations */
316 +        if (l > FTINY) {
317 +                d = (log(l)*(double)ambvwt + avsum) /
318 +                                (double)(ambvwt + navsum);
319 +                d = exp(d) / l;
320 +                scalecolor(aval, d);
321 +                multcolor(aval, ambval);        /* apply color of ambval */
322 +        } else {
323 +                d = exp( avsum / (double)navsum );
324 +                scalecolor(aval, d);            /* neutral color */
325 +        }
326   }
327  
328  
329 < double
330 < sumambient(acol, r, at, c0, s)          /* get interpolated ambient value */
331 < COLOR  acol;
332 < register RAY  *r;
333 < AMBTREE  *at;
334 < FVECT  c0;
335 < double  s;
329 > extern double
330 > sumambient(     /* get interpolated ambient value */
331 >        COLOR  acol,
332 >        RAY  *r,
333 >        FVECT  rn,
334 >        int  al,
335 >        AMBTREE  *at,
336 >        FVECT  c0,
337 >        double  s
338 > )
339   {
340 <        extern double  sqrt();
147 <        double  d, e1, e2, wt, wsum;
340 >        double  d, e1, e2, wt, wsum;
341          COLOR  ct;
342          FVECT  ck0;
343          int  i;
344 <        register int  j;
345 <        register AMBVAL  *av;
346 <                                        /* do this node */
344 >        int  j;
345 >        AMBVAL   *av;
346 >
347          wsum = 0.0;
348 +                                        /* do this node */
349          for (av = at->alist; av != NULL; av = av->next) {
350 +                double  rn_dot = -2.0;
351 +                if (tracktime)
352 +                        av->latick = ambclock;
353                  /*
354 <                 *  Ray strength test.
354 >                 *  Ambient level test.
355                   */
356 <                if (av->lvl > r->rlvl || av->weight < r->rweight-FTINY)
356 >                if (av->lvl > al)       /* list sorted, so this works */
357 >                        break;
358 >                if (av->weight < 0.9*r->rweight)
359                          continue;
360                  /*
361                   *  Ambient radius test.
362                   */
363 <                e1 = 0.0;
364 <                for (j = 0; j < 3; j++) {
166 <                        d = av->pos[j] - r->rop[j];
167 <                        e1 += d * d;
168 <                }
169 <                e1 /= av->rad * av->rad;
363 >                VSUB(ck0, av->pos, r->rop);
364 >                e1 = DOT(ck0, ck0) / (av->rad * av->rad);
365                  if (e1 > ambacc*ambacc*1.21)
366                          continue;
367                  /*
368 <                 *  Normal direction test.
368 >                 *  Direction test using closest normal.
369                   */
370 <                e2 = (1.0 - DOT(av->dir, r->ron)) * r->rweight;
371 <                if (e2 < 0.0) e2 = 0.0;
372 <                if (e1 + e2 > ambacc*ambacc*1.21)
370 >                d = DOT(av->dir, r->ron);
371 >                if (rn != r->ron) {
372 >                        rn_dot = DOT(av->dir, rn);
373 >                        if (rn_dot > 1.0-FTINY)
374 >                                rn_dot = 1.0-FTINY;
375 >                        if (rn_dot >= d-FTINY) {
376 >                                d = rn_dot;
377 >                                rn_dot = -2.0;
378 >                        }
379 >                }
380 >                e2 = (1.0 - d) * r->rweight;
381 >                if (e2 < 0.0)
382 >                        e2 = 0.0;
383 >                else if (e1 + e2 > ambacc*ambacc*1.21)
384                          continue;
385                  /*
386                   *  Ray behind test.
# Line 183 | Line 389 | double  s;
389                  for (j = 0; j < 3; j++)
390                          d += (r->rop[j] - av->pos[j]) *
391                                          (av->dir[j] + r->ron[j]);
392 <                if (d*0.5 < -minarad*ambacc)
392 >                if (d*0.5 < -minarad*ambacc-.001)
393                          continue;
394                  /*
395                   *  Jittering final test reduces image artifacts.
396                   */
397 <                wt = sqrt(e1) + sqrt(e2);
398 <                wt *= .9 + .2*frandom();
399 <                if (wt > ambacc)
397 >                e1 = sqrt(e1);
398 >                e2 = sqrt(e2);
399 >                wt = e1 + e2;
400 >                if (wt > ambacc*(.9+.2*urand(9015+samplendx)))
401                          continue;
402 +                /*
403 +                 *  Recompute directional error using perturbed normal
404 +                 */
405 +                if (rn_dot > 0.0) {
406 +                        e2 = sqrt((1.0 - rn_dot)*r->rweight);
407 +                        wt = e1 + e2;
408 +                }
409                  if (wt <= 1e-3)
410                          wt = 1e3;
411                  else
412                          wt = 1.0 / wt;
413                  wsum += wt;
414 <                extambient(ct, av, r->rop, r->ron);
414 >                extambient(ct, av, r->rop, rn);
415                  scalecolor(ct, wt);
416                  addcolor(acol, ct);
417          }
# Line 216 | Line 430 | double  s;
430                                  break;
431                  }
432                  if (j == 3)
433 <                        wsum += sumambient(acol, r, at->kid+i, ck0, s);
433 >                        wsum += sumambient(acol, r, rn, al,
434 >                                                at->kid+i, ck0, s);
435          }
436          return(wsum);
437   }
438  
439  
440 < double
441 < makeambient(acol, r)            /* make a new ambient value */
442 < COLOR  acol;
443 < register RAY  *r;
440 > extern double
441 > makeambient(            /* make a new ambient value for storage */
442 >        COLOR  acol,
443 >        RAY  *r,
444 >        FVECT  rn,
445 >        int  al
446 > )
447   {
448 <        AMBVAL  amb;
448 >        AMBVAL  amb;
449          FVECT   gp, gd;
450 +        int     i;
451  
452 <        amb.rad = doambient(acol, r, gp, gd);   /* compute ambient */
453 <        if (amb.rad == 0.0)
452 >        amb.weight = 1.0;                       /* compute weight */
453 >        for (i = al; i-- > 0; )
454 >                amb.weight *= AVGREFL;
455 >        if (r->rweight < 0.1*amb.weight)        /* heuristic override */
456 >                amb.weight = 1.25*r->rweight;
457 >        setcolor(acol, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
458 >                                                /* compute ambient */
459 >        amb.rad = doambient(acol, r, amb.weight, gp, gd);
460 >        if (amb.rad <= FTINY) {
461 >                setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
462                  return(0.0);
463 <                                                /* store it */
463 >        }
464 >        scalecolor(acol, 1./AVGREFL);           /* undo assumed reflectance */
465 >                                                /* store value */
466          VCOPY(amb.pos, r->rop);
467          VCOPY(amb.dir, r->ron);
468 <        amb.lvl = r->rlvl;
240 <        amb.weight = r->rweight;
468 >        amb.lvl = al;
469          copycolor(amb.val, acol);
470          VCOPY(amb.gpos, gp);
471          VCOPY(amb.gdir, gd);
472                                                  /* insert into tree */
473 <        avinsert(&amb, &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
474 <        avsave(&amb);                           /* write to file */
473 >        avsave(&amb);                           /* and save to file */
474 >        if (rn != r->ron)
475 >                extambient(acol, &amb, r->rop, rn);     /* texture */
476          return(amb.rad);
477   }
478  
479  
480 < extambient(cr, ap, pv, nv)              /* extrapolate value at pv, nv */
481 < COLOR  cr;
482 < register AMBVAL  *ap;
483 < FVECT  pv, nv;
480 > extern void
481 > extambient(             /* extrapolate value at pv, nv */
482 >        COLOR  cr,
483 >        AMBVAL   *ap,
484 >        FVECT  pv,
485 >        FVECT  nv
486 > )
487   {
488 <        FVECT  v1, v2;
489 <        register int  i;
490 <        double  d;
488 >        FVECT  v1;
489 >        int  i;
490 >        double  d;
491  
492          d = 1.0;                        /* zeroeth order */
493                                          /* gradient due to translation */
494          for (i = 0; i < 3; i++)
495                  d += ap->gpos[i]*(pv[i]-ap->pos[i]);
496                                          /* gradient due to rotation */
497 <        VCOPY(v1, ap->dir);
498 <        fcross(v2, v1, nv);
267 <        d += DOT(ap->gdir, v2);
497 >        VCROSS(v1, ap->dir, nv);
498 >        d += DOT(ap->gdir, v1);
499          if (d <= 0.0) {
500                  setcolor(cr, 0.0, 0.0, 0.0);
501                  return;
# Line 274 | Line 505 | FVECT  pv, nv;
505   }
506  
507  
508 < static
509 < avsave(av)                              /* save an ambient value */
510 < AMBVAL  *av;
508 > static void
509 > initambfile(            /* initialize ambient file */
510 >        int  cre8
511 > )
512   {
513 < #ifdef  AMBFLUSH
514 <        static int  nunflshed = 0;
513 >        extern char  *progname, *octname;
514 >        static char  *mybuf = NULL;
515 >
516 > #ifdef  F_SETLKW
517 >        aflock(cre8 ? F_WRLCK : F_RDLCK);
518   #endif
519 +        SET_FILE_BINARY(ambfp);
520 +        if (mybuf == NULL)
521 +                mybuf = (char *)bmalloc(BUFSIZ+8);
522 +        setbuf(ambfp, mybuf);
523 +        if (cre8) {                     /* new file */
524 +                newheader("RADIANCE", ambfp);
525 +                fprintf(ambfp, "%s -av %g %g %g -aw %d -ab %d -aa %g ",
526 +                                progname, colval(ambval,RED),
527 +                                colval(ambval,GRN), colval(ambval,BLU),
528 +                                ambvwt, ambounce, ambacc);
529 +                fprintf(ambfp, "-ad %d -as %d -ar %d ",
530 +                                ambdiv, ambssamp, ambres);
531 +                if (octname != NULL)
532 +                        fputs(octname, ambfp);
533 +                fputc('\n', ambfp);
534 +                fprintf(ambfp, "SOFTWARE= %s\n", VersionID);
535 +                fputnow(ambfp);
536 +                fputformat(AMBFMT, ambfp);
537 +                fputc('\n', ambfp);
538 +                putambmagic(ambfp);
539 +        } else if (checkheader(ambfp, AMBFMT, NULL) < 0 || !hasambmagic(ambfp))
540 +                error(USER, "bad ambient file");
541 + }
542 +
543 +
544 + static void
545 + avsave(                         /* insert and save an ambient value */
546 +        AMBVAL  *av
547 + )
548 + {
549 +        avinsert(avstore(av));
550          if (ambfp == NULL)
551                  return;
552 <        if (fwrite((char *)av, sizeof(AMBVAL), 1, ambfp) != 1)
552 >        if (writambval(av, ambfp) < 0)
553                  goto writerr;
554 < #ifdef  AMBFLUSH
555 <        if (++nunflshed >= AMBFLUSH) {
290 <                if (fflush(ambfp) == EOF)
554 >        if (++nunflshed >= AMBFLUSH)
555 >                if (ambsync() == EOF)
556                          goto writerr;
292                nunflshed = 0;
293        }
294 #endif
557          return;
558   writerr:
559 <        error(SYSTEM, "error writing ambient file");
559 >        error(SYSTEM, "error writing to ambient file");
560   }
561  
562  
563 < static
564 < avinsert(aval, at, c0, s)               /* insert ambient value in a tree */
565 < AMBVAL  *aval;
566 < register AMBTREE  *at;
305 < FVECT  c0;
306 < double  s;
563 > static AMBVAL *
564 > avstore(                                /* allocate memory and store aval */
565 >        AMBVAL  *aval
566 > )
567   {
568 +        AMBVAL  *av;
569 +        double  d;
570 +
571 +        if ((av = newambval()) == NULL)
572 +                error(SYSTEM, "out of memory in avstore");
573 +        *av = *aval;
574 +        av->latick = ambclock;
575 +        av->next = NULL;
576 +        nambvals++;
577 +        d = bright(av->val);
578 +        if (d > FTINY) {                /* add to log sum for averaging */
579 +                avsum += log(d);
580 +                navsum++;
581 +        }
582 +        return(av);
583 + }
584 +
585 +
586 + #define ATALLOCSZ       512             /* #/8 trees to allocate at once */
587 +
588 + static AMBTREE  *atfreelist = NULL;     /* free ambient tree structures */
589 +
590 +
591 + static AMBTREE *
592 + newambtree(void)                                /* allocate 8 ambient tree structs */
593 + {
594 +        AMBTREE  *atp, *upperlim;
595 +
596 +        if (atfreelist == NULL) {       /* get more nodes */
597 +                atfreelist = (AMBTREE *)malloc(ATALLOCSZ*8*sizeof(AMBTREE));
598 +                if (atfreelist == NULL)
599 +                        return(NULL);
600 +                                        /* link new free list */
601 +                upperlim = atfreelist + 8*(ATALLOCSZ-1);
602 +                for (atp = atfreelist; atp < upperlim; atp += 8)
603 +                        atp->kid = atp + 8;
604 +                atp->kid = NULL;
605 +        }
606 +        atp = atfreelist;
607 +        atfreelist = atp->kid;
608 +        memset((char *)atp, '\0', 8*sizeof(AMBTREE));
609 +        return(atp);
610 + }
611 +
612 +
613 + static void
614 + freeambtree(                    /* free 8 ambient tree structs */
615 +        AMBTREE  *atp
616 + )
617 + {
618 +        atp->kid = atfreelist;
619 +        atfreelist = atp;
620 + }
621 +
622 +
623 + static void
624 + avinsert(                               /* insert ambient value in our tree */
625 +        void *av
626 + )
627 + {
628 +        AMBTREE  *at;
629 +        AMBVAL  *ap;
630 +        AMBVAL  avh;
631          FVECT  ck0;
632 +        double  s;
633          int  branch;
634 <        register AMBVAL  *av;
311 <        register int  i;
634 >        int  i;
635  
636 <        if ((av = newambval()) == NULL)
637 <                goto memerr;
638 <        copystruct(av, aval);
639 <        VCOPY(ck0, c0);
640 <        while (s*(OCTSCALE/2) > av->rad*ambacc) {
636 >        if (((AMBVAL*)av)->rad <= FTINY)
637 >                error(CONSISTENCY, "zero ambient radius in avinsert");
638 >        at = &atrunk;
639 >        VCOPY(ck0, thescene.cuorg);
640 >        s = thescene.cusize;
641 >        while (s*(OCTSCALE/2) > ((AMBVAL*)av)->rad*ambacc) {
642                  if (at->kid == NULL)
643                          if ((at->kid = newambtree()) == NULL)
644 <                                goto memerr;
644 >                                error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
645                  s *= 0.5;
646                  branch = 0;
647                  for (i = 0; i < 3; i++)
648 <                        if (av->pos[i] > ck0[i] + s) {
648 >                        if (((AMBVAL*)av)->pos[i] > ck0[i] + s) {
649                                  ck0[i] += s;
650                                  branch |= 1 << i;
651                          }
652                  at = at->kid + branch;
653          }
654 <        av->next = at->alist;
655 <        at->alist = av;
656 <        return;
657 < memerr:
658 <        error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
654 >        avh.next = at->alist;           /* order by increasing level */
655 >        for (ap = &avh; ap->next != NULL; ap = ap->next)
656 >                if (ap->next->lvl >= ((AMBVAL*)av)->lvl)
657 >                        break;
658 >        ((AMBVAL*)av)->next = ap->next;
659 >        ap->next = (AMBVAL*)av;
660 >        at->alist = avh.next;
661   }
662 +
663 +
664 + static void
665 + unloadatree(                    /* unload an ambient value tree */
666 +        AMBTREE  *at,
667 +        unloadtf_t *f
668 + )
669 + {
670 +        AMBVAL  *av;
671 +        int  i;
672 +                                        /* transfer values at this node */
673 +        for (av = at->alist; av != NULL; av = at->alist) {
674 +                at->alist = av->next;
675 +                (*f)(av);
676 +        }
677 +        if (at->kid == NULL)
678 +                return;
679 +        for (i = 0; i < 8; i++)         /* transfer and free children */
680 +                unloadatree(at->kid+i, f);
681 +        freeambtree(at->kid);
682 +        at->kid = NULL;
683 + }
684 +
685 +
686 + static struct avl {
687 +        AMBVAL  *p;
688 +        unsigned long   t;
689 + }       *avlist1;                       /* ambient value list with ticks */
690 + static AMBVAL   **avlist2;              /* memory positions for sorting */
691 + static int      i_avlist;               /* index for lists */
692 +
693 + static int alatcmp(const void *av1, const void *av2);
694 +
695 + static void
696 + av2list(
697 +        void *av
698 + )
699 + {
700 + #ifdef DEBUG
701 +        if (i_avlist >= nambvals)
702 +                error(CONSISTENCY, "too many ambient values in av2list1");
703 + #endif
704 +        avlist1[i_avlist].p = avlist2[i_avlist] = (AMBVAL*)av;
705 +        avlist1[i_avlist++].t = ((AMBVAL*)av)->latick;
706 + }
707 +
708 +
709 + static int
710 + alatcmp(                        /* compare ambient values for MRA */
711 +        const void *av1,
712 +        const void *av2
713 + )
714 + {
715 +        long  lc = ((struct avl *)av2)->t - ((struct avl *)av1)->t;
716 +        return(lc<0 ? -1 : lc>0 ? 1 : 0);
717 + }
718 +
719 +
720 + /* GW NOTE 2002/10/3:
721 + * I used to compare AMBVAL pointers, but found that this was the
722 + * cause of a serious consistency error with gcc, since the optimizer
723 + * uses some dangerous trick in pointer subtraction that
724 + * assumes pointers differ by exact struct size increments.
725 + */
726 + static int
727 + aposcmp(                        /* compare ambient value positions */
728 +        const void      *avp1,
729 +        const void      *avp2
730 + )
731 + {
732 +        long    diff = *(char * const *)avp1 - *(char * const *)avp2;
733 +        if (diff < 0)
734 +                return(-1);
735 +        return(diff > 0);
736 + }
737 +
738 + #if 1
739 + static int
740 + avlmemi(                                /* find list position from address */
741 +        AMBVAL  *avaddr
742 + )
743 + {
744 +        AMBVAL  **avlpp;
745 +
746 +        avlpp = (AMBVAL **)bsearch((char *)&avaddr, (char *)avlist2,
747 +                        nambvals, sizeof(AMBVAL *), aposcmp);
748 +        if (avlpp == NULL)
749 +                error(CONSISTENCY, "address not found in avlmemi");
750 +        return(avlpp - avlist2);
751 + }
752 + #else
753 + #define avlmemi(avaddr) ((AMBVAL **)bsearch((char *)&avaddr,(char *)avlist2, \
754 +                                nambvals,sizeof(AMBVAL *),aposcmp) - avlist2)
755 + #endif
756 +
757 +
758 + static void
759 + sortambvals(                    /* resort ambient values */
760 +        int     always
761 + )
762 + {
763 +        AMBTREE  oldatrunk;
764 +        AMBVAL  tav, *tap, *pnext;
765 +        int     i, j;
766 +                                        /* see if it's time yet */
767 +        if (!always && (ambclock++ < lastsort+sortintvl ||
768 +                        nambvals < SORT_THRESH))
769 +                return;
770 +        /*
771 +         * The idea here is to minimize memory thrashing
772 +         * in VM systems by improving reference locality.
773 +         * We do this by periodically sorting our stored ambient
774 +         * values in memory in order of most recently to least
775 +         * recently accessed.  This ordering was chosen so that new
776 +         * ambient values (which tend to be less important) go into
777 +         * higher memory with the infrequently accessed values.
778 +         *      Since we expect our values to need sorting less
779 +         * frequently as the process continues, we double our
780 +         * waiting interval after each call.
781 +         *      This routine is also called by setambacc() with
782 +         * the "always" parameter set to 1 so that the ambient
783 +         * tree will be rebuilt with the new accuracy parameter.
784 +         */
785 +        if (tracktime) {                /* allocate pointer arrays to sort */
786 +                avlist2 = (AMBVAL **)malloc(nambvals*sizeof(AMBVAL *));
787 +                avlist1 = (struct avl *)malloc(nambvals*sizeof(struct avl));
788 +        } else {
789 +                avlist2 = NULL;
790 +                avlist1 = NULL;
791 +        }
792 +        if (avlist1 == NULL) {          /* no time tracking -- rebuild tree? */
793 +                if (avlist2 != NULL)
794 +                        free((void *)avlist2);
795 +                if (always) {           /* rebuild without sorting */
796 +                        oldatrunk = atrunk;
797 +                        atrunk.alist = NULL;
798 +                        atrunk.kid = NULL;
799 +                        unloadatree(&oldatrunk, avinsert);
800 +                }
801 +        } else {                        /* sort memory by last access time */
802 +                /*
803 +                 * Sorting memory is tricky because it isn't contiguous.
804 +                 * We have to sort an array of pointers by MRA and also
805 +                 * by memory position.  We then copy values in "loops"
806 +                 * to minimize memory hits.  Nevertheless, we will visit
807 +                 * everyone at least twice, and this is an expensive process
808 +                 * when we're thrashing, which is when we need to do it.
809 +                 */
810 + #ifdef DEBUG
811 +                sprintf(errmsg, "sorting %u ambient values at ambclock=%lu...",
812 +                                nambvals, ambclock);
813 +                eputs(errmsg);
814 + #endif
815 +                i_avlist = 0;
816 +                unloadatree(&atrunk, av2list);  /* empty current tree */
817 + #ifdef DEBUG
818 +                if (i_avlist < nambvals)
819 +                        error(CONSISTENCY, "missing ambient values in sortambvals");
820 + #endif
821 +                qsort((char *)avlist1, nambvals, sizeof(struct avl), alatcmp);
822 +                qsort((char *)avlist2, nambvals, sizeof(AMBVAL *), aposcmp);
823 +                for (i = 0; i < nambvals; i++) {
824 +                        if (avlist1[i].p == NULL)
825 +                                continue;
826 +                        tap = avlist2[i];
827 +                        tav = *tap;
828 +                        for (j = i; (pnext = avlist1[j].p) != tap;
829 +                                        j = avlmemi(pnext)) {
830 +                                *(avlist2[j]) = *pnext;
831 +                                avinsert(avlist2[j]);
832 +                                avlist1[j].p = NULL;
833 +                        }
834 +                        *(avlist2[j]) = tav;
835 +                        avinsert(avlist2[j]);
836 +                        avlist1[j].p = NULL;
837 +                }
838 +                free((void *)avlist1);
839 +                free((void *)avlist2);
840 +                                                /* compute new sort interval */
841 +                sortintvl = ambclock - lastsort;
842 +                if (sortintvl >= MAX_SORT_INTVL/2)
843 +                        sortintvl = MAX_SORT_INTVL;
844 +                else
845 +                        sortintvl <<= 1;        /* wait twice as long next */
846 + #ifdef DEBUG
847 +                eputs("done\n");
848 + #endif
849 +        }
850 +        if (ambclock >= MAXACLOCK)
851 +                ambclock = MAXACLOCK/2;
852 +        lastsort = ambclock;
853 + }
854 +
855 +
856 + #ifdef  F_SETLKW
857 +
858 + static void
859 + aflock(                 /* lock/unlock ambient file */
860 +        int  typ
861 + )
862 + {
863 +        static struct flock  fls;       /* static so initialized to zeroes */
864 +
865 +        if (typ == fls.l_type)          /* already called? */
866 +                return;
867 +        fls.l_type = typ;
868 +        if (fcntl(fileno(ambfp), F_SETLKW, &fls) < 0)
869 +                error(SYSTEM, "cannot (un)lock ambient file");
870 + }
871 +
872 +
873 + extern int
874 + ambsync(void)                   /* synchronize ambient file */
875 + {
876 +        long  flen;
877 +        AMBVAL  avs;
878 +        int  n;
879 +
880 +        if (ambfp == NULL)      /* no ambient file? */
881 +                return(0);
882 +                                /* gain appropriate access */
883 +        aflock(nunflshed ? F_WRLCK : F_RDLCK);
884 +                                /* see if file has grown */
885 +        if ((flen = lseek(fileno(ambfp), (off_t)0, SEEK_END)) < 0)
886 +                goto seekerr;
887 +        if ((n = flen - lastpos) > 0) {         /* file has grown */
888 +                if (ambinp == NULL) {           /* use duplicate filedes */
889 +                        ambinp = fdopen(dup(fileno(ambfp)), "r");
890 +                        if (ambinp == NULL)
891 +                                error(SYSTEM, "fdopen failed in ambsync");
892 +                }
893 +                if (fseek(ambinp, lastpos, SEEK_SET) < 0)
894 +                        goto seekerr;
895 +                while (n >= AMBVALSIZ) {        /* load contributed values */
896 +                        if (!readambval(&avs, ambinp)) {
897 +                                sprintf(errmsg,
898 +                        "ambient file \"%s\" corrupted near character %ld",
899 +                                                ambfile, flen - n);
900 +                                error(WARNING, errmsg);
901 +                                break;
902 +                        }
903 +                        avinsert(avstore(&avs));
904 +                        n -= AMBVALSIZ;
905 +                }
906 +                lastpos = flen - n;
907 +                /*** seek always as safety measure
908 +                if (n) ***/                     /* alignment */
909 +                        if (lseek(fileno(ambfp), (off_t)lastpos, SEEK_SET) < 0)
910 +                                goto seekerr;
911 +        }
912 +        n = fflush(ambfp);                      /* calls write() at last */
913 +        if (n != EOF)
914 +                lastpos += (long)nunflshed*AMBVALSIZ;
915 +        else if ((lastpos = lseek(fileno(ambfp), (off_t)0, SEEK_CUR)) < 0)
916 +                goto seekerr;
917 +                
918 +        aflock(F_UNLCK);                        /* release file */
919 +        nunflshed = 0;
920 +        return(n);
921 + seekerr:
922 +        error(SYSTEM, "seek failed in ambsync");
923 +        return -1; /* pro forma return */
924 + }
925 +
926 + #else
927 +
928 + extern int
929 + ambsync(void)                   /* flush ambient file */
930 + {
931 +        if (ambfp == NULL)
932 +                return(0);
933 +        nunflshed = 0;
934 +        return(fflush(ambfp));
935 + }
936 +
937 + #endif

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