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

Comparing ray/src/rt/ambient.c (file contents):
Revision 1.4 by greg, Tue May 30 11:06:29 1989 UTC vs.
Revision 2.26 by greg, Thu Apr 27 14:12:05 1995 UTC

# Line 1 | Line 1
1 < /* Copyright (c) 1986 Regents of the University of California */
1 > /* Copyright (c) 1993 Regents of the University of California */
2  
3   #ifndef lint
4   static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
# Line 6 | Line 6 | static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
6  
7   /*
8   *  ambient.c - routines dealing with ambient (inter-reflected) component.
9 – *
10 – *  The macro AMBFLUSH (if defined) is the number of ambient values
11 – *      to wait before flushing to the ambient file.
12 – *
13 – *     5/9/86
9   */
10  
11   #include  "ray.h"
12  
13   #include  "octree.h"
14  
15 + #include  "otypes.h"
16 +
17 + #include  "ambient.h"
18 +
19   #include  "random.h"
20  
21 < #define  OCTSCALE       0.5     /* ceil((valid rad.)/(cube size)) */
21 > #define  OCTSCALE       0.5     /* ceil((valid rad.)/(cube size)) */
22  
23 + typedef struct ambtree {
24 +        AMBVAL  *alist;         /* ambient value list */
25 +        struct ambtree  *kid;   /* 8 child nodes */
26 + }  AMBTREE;                     /* ambient octree */
27 +
28   extern CUBE  thescene;          /* contains space boundaries */
29  
30 < 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 */
30 < extern int  ambssamp;           /* number of super-samples */
31 < extern int  ambounce;           /* number of ambient bounces */
32 < extern char  *amblist[];        /* ambient include/exclude list */
33 < extern int  ambincl;            /* include == 1, exclude == 0 */
30 > extern char  *shm_boundary;     /* shared memory boundary */
31  
32 < OBJECT  ambset[128];            /* ambient include/exclude set */
32 > #define  MAXASET        511     /* maximum number of elements in ambient set */
33 > OBJECT  ambset[MAXASET+1]={0};  /* ambient include/exclude set */
34  
35 < double  maxarad;                /* maximum ambient radius */
36 < double  minarad;                /* minimum ambient radius */
35 > double  maxarad;                /* maximum ambient radius */
36 > double  minarad;                /* minimum ambient radius */
37  
38 < typedef struct ambval {
41 <        FVECT  pos;             /* position in space */
42 <        FVECT  dir;             /* normal direction */
43 <        int  lvl;               /* recursion level of parent ray */
44 <        float  weight;          /* weight of parent ray */
45 <        COLOR  val;             /* computed ambient value */
46 <        float  rad;             /* validity radius */
47 <        struct ambval  *next;   /* next in list */
48 < }  AMBVAL;                      /* ambient value */
38 > static AMBTREE  atrunk;         /* our ambient trunk node */
39  
40 < typedef struct ambtree {
41 <        AMBVAL  *alist;         /* ambient value list */
52 <        struct ambtree  *kid;   /* 8 child nodes */
53 < }  AMBTREE;                     /* ambient octree */
40 > static FILE  *ambfp = NULL;     /* ambient file pointer */
41 > static int  nunflshed = 0;      /* number of unflushed ambient values */
42  
43 < typedef struct {
44 <        float  k;               /* error contribution per sample */
45 <        COLOR  v;               /* ray sum */
46 <        int  n;                 /* number of samples */
47 <        short  t, p;            /* theta, phi indices */
48 < }  AMBSAMP;                     /* ambient sample */
43 > #ifndef SORT_THRESH
44 > #ifdef BIGMEM
45 > #define SORT_THRESH     (6*(1L<<20)/sizeof(AMBVAL))
46 > #else
47 > #define SORT_THRESH     (2*(1L<<20)/sizeof(AMBVAL))
48 > #endif
49 > #endif
50 > #ifndef SORT_INTVL
51 > #define SORT_INTVL      (SORT_THRESH*2)
52 > #endif
53  
54 < static AMBTREE  atrunk;         /* our ambient trunk node */
54 > static long  ambclock = 0;      /* ambient access clock */
55 > static int  nambvals = 0;       /* number of stored ambient values */
56 > static long  lastsort = 0;      /* time of last value sort */
57 > static long  sortintvl = SORT_INTVL;    /* time until next sort */
58  
59 < static FILE  *ambfp = NULL;     /* ambient file pointer */
59 > #define MAXACLOCK       (1L<<30)        /* clock turnover value */
60 > #define tracktime       (shm_boundary == NULL || ambfp == NULL)
61 > #define need2sort       (ambclock > lastsort+sortintvl && \
62 >                                nambvals > SORT_THRESH)
63  
64 < #define  newambval()    (AMBVAL *)bmalloc(sizeof(AMBVAL))
64 > #define  AMBFLUSH       (BUFSIZ/AMBVALSIZ)
65  
66 < #define  newambtree()   (AMBTREE *)calloc(8, sizeof(AMBTREE))
66 > #define  newambval()    (AMBVAL *)bmalloc(sizeof(AMBVAL))
67  
68 < double  sumambient(), doambient(), makeambient();
68 > extern long  ftell(), lseek();
69 > static int  initambfile(), avsave(), avinsert(), sortambvals();
70 > static AMBVAL  *avstore();
71 > #ifdef  F_SETLKW
72 > static  aflock();
73 > #endif
74  
75  
76 + setambres(ar)                           /* set ambient resolution */
77 + int  ar;
78 + {
79 +        ambres = ar < 0 ? 0 : ar;               /* may be done already */
80 +                                                /* set min & max radii */
81 +        if (ar <= 0) {
82 +                minarad = 0;
83 +                maxarad = thescene.cusize / 2.0;
84 +        } else {
85 +                minarad = thescene.cusize / ar;
86 +                maxarad = 16 * minarad;                 /* heuristic */
87 +                if (maxarad > thescene.cusize / 2.0)
88 +                        maxarad = thescene.cusize / 2.0;
89 +        }
90 +        if (minarad <= FTINY)
91 +                minarad = 10*FTINY;
92 +        if (maxarad <= minarad)
93 +                maxarad = 64 * minarad;
94 + }
95 +
96 +
97 + setambacc(newa)                         /* set ambient accuracy */
98 + double  newa;
99 + {
100 +        static double  oldambacc = -1.0;
101 +
102 +        ambacc = newa < 0.0 ? 0.0 : newa;       /* may be done already */
103 +        if (oldambacc < -FTINY)
104 +                oldambacc = ambacc;     /* do nothing first call */
105 +        if (fabs(newa - oldambacc) < 0.01)
106 +                return;                 /* insignificant -- don't bother */
107 +        if (ambacc <= FTINY)
108 +                return;                 /* cannot build new tree */
109 +                                        /* else need to rebuild tree */
110 +        sortambvals(1);
111 +        oldambacc = ambacc;             /* remeber setting for next call */
112 + }
113 +
114 +
115   setambient(afile)                       /* initialize calculation */
116   char  *afile;
117   {
118 <        long  ftell();
119 <        char  **amblp;
120 <        OBJECT  obj;
121 <        AMBVAL  amb;
122 <                                        /* set up ambient set */
123 <        ambset[0] = 0;
124 <        for (amblp = amblist; *amblp != NULL; amblp++) {
125 <                if ((obj = modifier(*amblp)) == OVOID) {
126 <                        sprintf(errmsg, "unknown %s modifier \"%s\"",
127 <                                ambincl ? "include" : "exclude", *amblp);
128 <                        error(WARNING, errmsg);
129 <                        continue;
88 <                }
89 <                if (!inset(ambset, obj))
90 <                        insertelem(ambset, obj);
118 >        long  headlen;
119 >        AMBVAL  amb;
120 >                                                /* init ambient limits */
121 >        setambres(ambres);
122 >        setambacc(ambacc);
123 >        if (afile == NULL)
124 >                return;
125 >        if (ambacc <= FTINY) {
126 >                sprintf(errmsg, "zero ambient accuracy so \"%s\" not opened",
127 >                                afile);
128 >                error(WARNING, errmsg);
129 >                return;
130          }
131 <        maxarad = thescene.cusize / 2.0;                /* maximum radius */
132 <                                                        /* minimum radius */
133 <        minarad = ambres > 0 ? thescene.cusize/ambres : 0.0;
131 >                                                /* open ambient file */
132 >        if ((ambfp = fopen(afile, "r+")) != NULL) {
133 >                initambfile(0);
134 >                headlen = ftell(ambfp);
135 >                while (readambval(&amb, ambfp))
136 >                        avinsert(avstore(&amb));
137 >                                                /* align */
138 >                fseek(ambfp, -((ftell(ambfp)-headlen)%AMBVALSIZ), 1);
139 >        } else if ((ambfp = fopen(afile, "w+")) != NULL)
140 >                initambfile(1);
141 >        else {
142 >                sprintf(errmsg, "cannot open ambient file \"%s\"", afile);
143 >                error(SYSTEM, errmsg);
144 >        }
145 >        nunflshed++;    /* lie */
146 >        ambsync();
147 > }
148  
149 <                                        /* open ambient file */
150 <        if (afile != NULL)
151 <                if ((ambfp = fopen(afile, "r+")) != NULL) {
152 <                        while (fread(&amb, sizeof(AMBVAL), 1, ambfp) == 1)
153 <                                avinsert(&amb, &atrunk, thescene.cuorg,
154 <                                                thescene.cusize);
155 <                                                        /* align */
156 <                        fseek(ambfp, -(ftell(ambfp)%sizeof(AMBVAL)), 1);
157 <                } else if ((ambfp = fopen(afile, "w")) == NULL) {
158 <                        sprintf(errmsg, "cannot open ambient file \"%s\"",
159 <                                        afile);
160 <                        error(SYSTEM, errmsg);
149 >
150 > ambnotify(obj)                  /* record new modifier */
151 > OBJECT  obj;
152 > {
153 >        static int  hitlimit = 0;
154 >        register OBJREC  *o = objptr(obj);
155 >        register char  **amblp;
156 >
157 >        if (hitlimit || !ismodifier(o->otype))
158 >                return;
159 >        for (amblp = amblist; *amblp != NULL; amblp++)
160 >                if (!strcmp(o->oname, *amblp)) {
161 >                        if (ambset[0] >= MAXASET) {
162 >                                error(WARNING, "too many modifiers in ambient list");
163 >                                hitlimit++;
164 >                                return;         /* should this be fatal? */
165 >                        }
166 >                        insertelem(ambset, obj);
167 >                        return;
168                  }
169   }
170  
# Line 114 | Line 174 | COLOR  acol;
174   register RAY  *r;
175   {
176          static int  rdepth = 0;                 /* ambient recursion */
177 <        double  wsum;
177 >        double  d;
178  
119 –        rdepth++;                               /* increment level */
120 –
179          if (ambdiv <= 0)                        /* no ambient calculation */
180                  goto dumbamb;
181                                                  /* check number of bounces */
182 <        if (rdepth > ambounce)
182 >        if (rdepth >= ambounce)
183                  goto dumbamb;
184                                                  /* check ambient list */
185          if (ambincl != -1 && r->ro != NULL &&
# Line 129 | Line 187 | register RAY  *r;
187                  goto dumbamb;
188  
189          if (ambacc <= FTINY) {                  /* no ambient storage */
190 <                if (doambient(acol, r) == 0.0)
190 >                rdepth++;
191 >                d = doambient(acol, r, r->rweight, NULL, NULL);
192 >                rdepth--;
193 >                if (d == 0.0)
194                          goto dumbamb;
195 <                goto done;
195 >                return;
196          }
197                                                  /* get ambient value */
198 +        if (need2sort)
199 +                sortambvals(0);
200          setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
201 <        wsum = sumambient(acol, r, &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
202 <        if (wsum > FTINY)
203 <                scalecolor(acol, 1.0/wsum);
204 <        else if (makeambient(acol, r) == 0.0)
205 <                goto dumbamb;
206 <        goto done;
207 <
201 >        d = sumambient(acol, r, rdepth,
202 >                        &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
203 >        if (d > FTINY)
204 >                scalecolor(acol, 1.0/d);
205 >        else {
206 >                d = makeambient(acol, r, rdepth++);
207 >                rdepth--;
208 >        }
209 >        if (d > FTINY)
210 >                return;
211   dumbamb:                                        /* return global value */
212          copycolor(acol, ambval);
147 – done:                                           /* must finish here! */
148 –        rdepth--;
213   }
214  
215  
216   double
217 < sumambient(acol, r, at, c0, s)          /* get interpolated ambient value */
217 > sumambient(acol, r, al, at, c0, s)      /* get interpolated ambient value */
218   COLOR  acol;
219   register RAY  *r;
220 < AMBTREE  *at;
220 > int  al;
221 > AMBTREE  *at;
222   FVECT  c0;
223 < double  s;
223 > double  s;
224   {
225 <        extern double  sqrt();
161 <        double  d, e1, e2, wt, wsum;
225 >        double  d, e1, e2, wt, wsum;
226          COLOR  ct;
227          FVECT  ck0;
228          int  i;
229          register int  j;
230 <        register AMBVAL  *av;
230 >        register AMBVAL  *av;
231                                          /* do this node */
232          wsum = 0.0;
233          for (av = at->alist; av != NULL; av = av->next) {
234 +                if (tracktime)
235 +                        av->latick = ambclock++;
236                  /*
237 <                 *  Ray strength test.
237 >                 *  Ambient level test.
238                   */
239 <                if (av->lvl > r->rlvl || av->weight < r->rweight-FTINY)
239 >                if (av->lvl > al)       /* list sorted, so this works */
240 >                        break;
241 >                if (av->weight < r->rweight-FTINY)
242                          continue;
243                  /*
244                   *  Ambient radius test.
# Line 197 | Line 265 | double  s;
265                  for (j = 0; j < 3; j++)
266                          d += (r->rop[j] - av->pos[j]) *
267                                          (av->dir[j] + r->ron[j]);
268 <                if (d < -minarad)
268 >                if (d*0.5 < -minarad*ambacc-.001)
269                          continue;
270                  /*
271                   *  Jittering final test reduces image artifacts.
272                   */
273                  wt = sqrt(e1) + sqrt(e2);
274 <                if (wt > ambacc*(0.9 + 0.2*frandom()))
274 >                wt *= .9 + .2*urand(9015+samplendx);
275 >                if (wt > ambacc)
276                          continue;
277                  if (wt <= 1e-3)
278                          wt = 1e3;
279                  else
280                          wt = 1.0 / wt;
281                  wsum += wt;
282 <                copycolor(ct, av->val);
282 >                extambient(ct, av, r->rop, r->ron);
283                  scalecolor(ct, wt);
284                  addcolor(acol, ct);
285          }
# Line 229 | Line 298 | double  s;
298                                  break;
299                  }
300                  if (j == 3)
301 <                        wsum += sumambient(acol, r, at->kid+i, ck0, s);
301 >                        wsum += sumambient(acol, r, al, at->kid+i, ck0, s);
302          }
303          return(wsum);
304   }
305  
306  
307   double
308 < makeambient(acol, r)            /* make a new ambient value */
308 > makeambient(acol, r, al)        /* make a new ambient value */
309   COLOR  acol;
310   register RAY  *r;
311 + int  al;
312   {
313 <        AMBVAL  amb;
314 <
315 <        amb.rad = doambient(acol, r);           /* compute ambient */
313 >        AMBVAL  amb;
314 >        FVECT   gp, gd;
315 >                                                /* compute weight */
316 >        amb.weight = pow(AVGREFL, (double)al);
317 >        if (r->rweight < 0.2*amb.weight)        /* heuristic */
318 >                amb.weight = r->rweight;
319 >                                                /* compute ambient */
320 >        amb.rad = doambient(acol, r, amb.weight, gp, gd);
321          if (amb.rad == 0.0)
322                  return(0.0);
323                                                  /* store it */
324          VCOPY(amb.pos, r->rop);
325          VCOPY(amb.dir, r->ron);
326 <        amb.lvl = r->rlvl;
252 <        amb.weight = r->rweight;
326 >        amb.lvl = al;
327          copycolor(amb.val, acol);
328 +        VCOPY(amb.gpos, gp);
329 +        VCOPY(amb.gdir, gd);
330                                                  /* insert into tree */
331 <        avinsert(&amb, &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
256 <        avsave(&amb);                           /* write to file */
331 >        avsave(&amb);                           /* and save to file */
332          return(amb.rad);
333   }
334  
335  
336 < double
337 < doambient(acol, r)                      /* compute ambient component */
338 < COLOR  acol;
339 < register RAY  *r;
336 > extambient(cr, ap, pv, nv)              /* extrapolate value at pv, nv */
337 > COLOR  cr;
338 > register AMBVAL  *ap;
339 > FVECT  pv, nv;
340   {
341 <        extern int  ambcmp();
342 <        extern double  sin(), cos(), sqrt();
343 <        double  phi, xd, yd, zd;
269 <        double  b, b2;
270 <        register AMBSAMP  *div;
271 <        AMBSAMP  dnew;
272 <        RAY  ar;
273 <        FVECT  ux, uy;
274 <        double  arad;
275 <        int  ndivs, nt, np, ns, ne, i, j;
276 <        register int  k;
341 >        FVECT  v1, v2;
342 >        register int  i;
343 >        double  d;
344  
345 <        setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
346 <                                        /* set number of divisions */
347 <        nt = sqrt(ambdiv * r->rweight * 0.5) + 0.5;
348 <        np = 2 * nt;
349 <        ndivs = nt * np;
350 <                                        /* check first */
351 <        if (ndivs == 0 || rayorigin(&ar, r, AMBIENT, 0.5) < 0)
352 <                return(0.0);
353 <                                        /* set number of super-samples */
354 <        ns = ambssamp * r->rweight + 0.5;
355 <        if (ns > 0) {
289 <                div = (AMBSAMP *)malloc(ndivs*sizeof(AMBSAMP));
290 <                if (div == NULL)
291 <                        error(SYSTEM, "out of memory in doambient");
345 >        d = 1.0;                        /* zeroeth order */
346 >                                        /* gradient due to translation */
347 >        for (i = 0; i < 3; i++)
348 >                d += ap->gpos[i]*(pv[i]-ap->pos[i]);
349 >                                        /* gradient due to rotation */
350 >        VCOPY(v1, ap->dir);
351 >        fcross(v2, v1, nv);
352 >        d += DOT(ap->gdir, v2);
353 >        if (d <= 0.0) {
354 >                setcolor(cr, 0.0, 0.0, 0.0);
355 >                return;
356          }
357 <                                        /* make axes */
358 <        uy[0] = uy[1] = uy[2] = 0.0;
295 <        for (k = 0; k < 3; k++)
296 <                if (r->ron[k] < 0.6 && r->ron[k] > -0.6)
297 <                        break;
298 <        uy[k] = 1.0;
299 <        fcross(ux, r->ron, uy);
300 <        normalize(ux);
301 <        fcross(uy, ux, r->ron);
302 <                                                /* sample divisions */
303 <        arad = 0.0;
304 <        ne = 0;
305 <        for (i = 0; i < nt; i++)
306 <                for (j = 0; j < np; j++) {
307 <                        rayorigin(&ar, r, AMBIENT, 0.5);        /* pretested */
308 <                        zd = sqrt((i+frandom())/nt);
309 <                        phi = 2.0*PI * (j+frandom())/np;
310 <                        xd = cos(phi) * zd;
311 <                        yd = sin(phi) * zd;
312 <                        zd = sqrt(1.0 - zd*zd);
313 <                        for (k = 0; k < 3; k++)
314 <                                ar.rdir[k] = xd*ux[k]+yd*uy[k]+zd*r->ron[k];
315 <                        rayvalue(&ar);
316 <                        if (ar.rot < FHUGE)
317 <                                arad += 1.0 / ar.rot;
318 <                        if (ns > 0) {                   /* save division */
319 <                                div[ne].k = 0.0;
320 <                                copycolor(div[ne].v, ar.rcol);
321 <                                div[ne].n = 0;
322 <                                div[ne].t = i; div[ne].p = j;
323 <                                                        /* sum errors */
324 <                                b = bright(ar.rcol);
325 <                                if (i > 0) {            /* from above */
326 <                                        b2 = bright(div[ne-np].v) - b;
327 <                                        b2 *= b2 * 0.25;
328 <                                        div[ne].k += b2;
329 <                                        div[ne].n++;
330 <                                        div[ne-np].k += b2;
331 <                                        div[ne-np].n++;
332 <                                }
333 <                                if (j > 0) {            /* from behind */
334 <                                        b2 = bright(div[ne-1].v) - b;
335 <                                        b2 *= b2 * 0.25;
336 <                                        div[ne].k += b2;
337 <                                        div[ne].n++;
338 <                                        div[ne-1].k += b2;
339 <                                        div[ne-1].n++;
340 <                                }
341 <                                if (j == np-1) {        /* around */
342 <                                        b2 = bright(div[ne-(np-1)].v) - b;
343 <                                        b2 *= b2 * 0.25;
344 <                                        div[ne].k += b2;
345 <                                        div[ne].n++;
346 <                                        div[ne-(np-1)].k += b2;
347 <                                        div[ne-(np-1)].n++;
348 <                                }
349 <                                ne++;
350 <                        } else
351 <                                addcolor(acol, ar.rcol);
352 <                }
353 <        for (k = 0; k < ne; k++) {              /* compute errors */
354 <                if (div[k].n > 1)
355 <                        div[k].k /= div[k].n;
356 <                div[k].n = 1;
357 <        }
358 <                                                /* sort the divisions */
359 <        qsort(div, ne, sizeof(AMBSAMP), ambcmp);
360 <                                                /* skim excess */
361 <        while (ne > ns) {
362 <                ne--;
363 <                addcolor(acol, div[ne].v);
364 <        }
365 <                                                /* super-sample */
366 <        for (i = ns; i > 0; i--) {
367 <                rayorigin(&ar, r, AMBIENT, 0.5);        /* pretested */
368 <                zd = sqrt((div[0].t+frandom())/nt);
369 <                phi = 2.0*PI * (div[0].p+frandom())/np;
370 <                xd = cos(phi) * zd;
371 <                yd = sin(phi) * zd;
372 <                zd = sqrt(1.0 - zd*zd);
373 <                for (k = 0; k < 3; k++)
374 <                        ar.rdir[k] = xd*ux[k]+yd*uy[k]+zd*r->ron[k];
375 <                rayvalue(&ar);
376 <                if (ar.rot < FHUGE)
377 <                        arad += 1.0 / ar.rot;
378 <                                                /* recompute error */
379 <                copycolor(dnew.v, div[0].v);
380 <                addcolor(dnew.v, ar.rcol);
381 <                dnew.n = div[0].n + 1;
382 <                dnew.t = div[0].t; dnew.p = div[0].p;
383 <                b2 = bright(dnew.v)/dnew.n - bright(ar.rcol);
384 <                b2 = b2*b2 + div[0].k*div[0].n;
385 <                dnew.k = b2/dnew.n;
386 <                                                /* reinsert */
387 <                for (k = 0; k < ne-1 && dnew.k < div[k+1].k; k++)
388 <                        bcopy(&div[k+1], &div[k], sizeof(AMBSAMP));
389 <                bcopy(&dnew, &div[k], sizeof(AMBSAMP));
390 <
391 <                if (ne >= i) {          /* extract darkest division */
392 <                        ne--;
393 <                        if (div[ne].n > 1)
394 <                                scalecolor(div[ne].v, 1.0/div[ne].n);
395 <                        addcolor(acol, div[ne].v);
396 <                }
397 <        }
398 <        scalecolor(acol, 1.0/ndivs);
399 <        if (arad <= FTINY)
400 <                arad = FHUGE;
401 <        else
402 <                arad = (ndivs+ns) / arad / sqrt(r->rweight);
403 <        if (arad > maxarad)
404 <                arad = maxarad;
405 <        else if (arad < minarad)
406 <                arad = minarad;
407 <        if (ns > 0)
408 <                free((char *)div);
409 <        return(arad);
357 >        copycolor(cr, ap->val);
358 >        scalecolor(cr, d);
359   }
360  
361  
362 < static int
363 < ambcmp(d1, d2)                          /* decreasing order */
364 < AMBSAMP  *d1, *d2;
362 > static
363 > initambfile(creat)              /* initialize ambient file */
364 > int  creat;
365   {
366 <        if (d1->k < d2->k)
367 <                return(1);
368 <        if (d1->k > d2->k)
369 <                return(-1);
370 <        return(0);
366 >        extern char  *progname, *octname, VersionID[];
367 >
368 > #ifdef  F_SETLKW
369 >        aflock(creat ? F_WRLCK : F_RDLCK);
370 > #endif
371 > #ifdef MSDOS
372 >        setmode(fileno(ambfp), O_BINARY);
373 > #endif
374 >        setbuf(ambfp, bmalloc(BUFSIZ+8));
375 >        if (creat) {                    /* new file */
376 >                newheader("RADIANCE", ambfp);
377 >                fprintf(ambfp, "%s -av %g %g %g -ab %d -aa %g ",
378 >                                progname, colval(ambval,RED),
379 >                                colval(ambval,GRN), colval(ambval,BLU),
380 >                                ambounce, ambacc);
381 >                fprintf(ambfp, "-ad %d -as %d -ar %d %s\n",
382 >                                ambdiv, ambssamp, ambres,
383 >                                octname==NULL ? "" : octname);
384 >                fprintf(ambfp, "SOFTWARE= %s\n", VersionID);
385 >                fputformat(AMBFMT, ambfp);
386 >                putc('\n', ambfp);
387 >                putambmagic(ambfp);
388 >        } else if (checkheader(ambfp, AMBFMT, NULL) < 0 || !hasambmagic(ambfp))
389 >                error(USER, "bad ambient file");
390   }
391  
392  
393   static
394 < avsave(av)                              /* save an ambient value */
395 < AMBVAL  *av;
394 > avsave(av)                              /* insert and save an ambient value */
395 > AMBVAL  *av;
396   {
397 < #ifdef  AMBFLUSH
430 <        static int  nunflshed = 0;
431 < #endif
397 >        avinsert(avstore(av));
398          if (ambfp == NULL)
399                  return;
400 <        if (fwrite(av, sizeof(AMBVAL), 1, ambfp) != 1)
400 >        if (writambval(av, ambfp) < 0)
401                  goto writerr;
402 < #ifdef  AMBFLUSH
403 <        if (++nunflshed >= AMBFLUSH) {
438 <                if (fflush(ambfp) == EOF)
402 >        if (++nunflshed >= AMBFLUSH)
403 >                if (ambsync() == EOF)
404                          goto writerr;
440 –                nunflshed = 0;
441 –        }
442 – #endif
405          return;
406   writerr:
407          error(SYSTEM, "error writing ambient file");
408   }
409  
410  
411 + static AMBVAL *
412 + avstore(aval)                           /* allocate memory and store aval */
413 + register AMBVAL  *aval;
414 + {
415 +        register AMBVAL  *av;
416 +
417 +        if ((av = newambval()) == NULL)
418 +                error(SYSTEM, "out of memory in avstore");
419 +        copystruct(av, aval);
420 +        av->latick = ambclock;
421 +        av->next = NULL;
422 +        nambvals++;
423 +        return(av);
424 + }
425 +
426 +
427 + #define ATALLOCSZ       512             /* #/8 trees to allocate at once */
428 +
429 + static AMBTREE  *atfreelist = NULL;     /* free ambient tree structures */
430 +
431 +
432   static
433 < avinsert(aval, at, c0, s)               /* insert ambient value in a tree */
434 < AMBVAL  *aval;
452 < register AMBTREE  *at;
453 < FVECT  c0;
454 < double  s;
433 > AMBTREE *
434 > newambtree()                            /* allocate 8 ambient tree structs */
435   {
436 +        register AMBTREE  *atp, *upperlim;
437 +
438 +        if (atfreelist == NULL) {       /* get more nodes */
439 +                atfreelist = (AMBTREE *)bmalloc(ATALLOCSZ*8*sizeof(AMBTREE));
440 +                if (atfreelist == NULL)
441 +                        return(NULL);
442 +                                        /* link new free list */
443 +                upperlim = atfreelist + 8*(ATALLOCSZ-1);
444 +                for (atp = atfreelist; atp < upperlim; atp += 8)
445 +                        atp->kid = atp + 8;
446 +                atp->kid = NULL;
447 +        }
448 +        atp = atfreelist;
449 +        atfreelist = atp->kid;
450 +        bzero((char *)atp, 8*sizeof(AMBTREE));
451 +        return(atp);
452 + }
453 +
454 +
455 + static
456 + freeambtree(atp)                        /* free 8 ambient tree structs */
457 + AMBTREE  *atp;
458 + {
459 +        atp->kid = atfreelist;
460 +        atfreelist = atp;
461 + }
462 +
463 +
464 + static
465 + avinsert(av)                            /* insert ambient value in our tree */
466 + register AMBVAL  *av;
467 + {
468 +        register AMBTREE  *at;
469 +        register AMBVAL  *ap;
470 +        AMBVAL  avh;
471          FVECT  ck0;
472 +        double  s;
473          int  branch;
458 –        register AMBVAL  *av;
474          register int  i;
475  
476 <        if ((av = newambval()) == NULL)
477 <                goto memerr;
478 <        bcopy(aval, av, sizeof(AMBVAL));
479 <        VCOPY(ck0, c0);
476 >        if (av->rad <= FTINY)
477 >                error(CONSISTENCY, "zero ambient radius in avinsert");
478 >        at = &atrunk;
479 >        VCOPY(ck0, thescene.cuorg);
480 >        s = thescene.cusize;
481          while (s*(OCTSCALE/2) > av->rad*ambacc) {
482                  if (at->kid == NULL)
483                          if ((at->kid = newambtree()) == NULL)
484 <                                goto memerr;
484 >                                error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
485                  s *= 0.5;
486                  branch = 0;
487                  for (i = 0; i < 3; i++)
# Line 475 | Line 491 | double  s;
491                          }
492                  at = at->kid + branch;
493          }
494 <        av->next = at->alist;
495 <        at->alist = av;
496 <        return;
497 < memerr:
498 <        error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
494 >        avh.next = at->alist;           /* order by increasing level */
495 >        for (ap = &avh; ap->next != NULL; ap = ap->next)
496 >                if (ap->next->lvl >= av->lvl)
497 >                        break;
498 >        av->next = ap->next;
499 >        ap->next = av;
500 >        at->alist = avh.next;
501   }
502 +
503 +
504 + static
505 + unloadatree(at, f)                      /* unload an ambient value tree */
506 + register AMBTREE  *at;
507 + int     (*f)();
508 + {
509 +        register AMBVAL  *av;
510 +        register int  i;
511 +                                        /* transfer values at this node */
512 +        for (av = at->alist; av != NULL; av = at->alist) {
513 +                at->alist = av->next;
514 +                (*f)(av);
515 +        }
516 +        if (at->kid == NULL)
517 +                return;
518 +        for (i = 0; i < 8; i++)         /* transfer and free children */
519 +                unloadatree(at->kid+i, f);
520 +        freeambtree(at->kid);
521 +        at->kid = NULL;
522 + }
523 +
524 +
525 + static AMBVAL   **avlist1, **avlist2;   /* ambient value lists for sorting */
526 + static int      i_avlist;               /* index for lists */
527 +
528 +
529 + static
530 + av2list(av)
531 + AMBVAL  *av;
532 + {
533 +        if (i_avlist >= nambvals)
534 +                error(CONSISTENCY, "too many ambient values in av2list1");
535 +        avlist1[i_avlist] = avlist2[i_avlist] = av;
536 +        i_avlist++;
537 + }
538 +
539 +
540 + static int
541 + alatcmp(avp1, avp2)                     /* compare ambient values for MRA */
542 + AMBVAL  **avp1, **avp2;
543 + {
544 +        return((**avp2).latick - (**avp1).latick);
545 + }
546 +
547 +
548 + static int
549 + aposcmp(avp1, avp2)                     /* compare ambient value positions */
550 + AMBVAL  **avp1, **avp2;
551 + {
552 +        return(*avp1 - *avp2);
553 + }
554 +
555 +
556 + static
557 + sortambvals(always)                     /* resort ambient values */
558 + int     always;
559 + {
560 +        AMBTREE  oldatrunk;
561 +        AMBVAL  tav, *tap, *pnext;
562 +        register int    i, j;
563 +        /*
564 +         * The idea here is to minimize memory thrashing
565 +         * in VM systems by improving reference locality.
566 +         * We do this by periodically sorting our stored ambient
567 +         * values in memory in order of most recently to least
568 +         * recently accessed.  This ordering was chosen so that new
569 +         * ambient values (which tend to be less important) go into
570 +         * higher memory with the infrequently accessed values.
571 +         *      Since we expect our values to need sorting less
572 +         * frequently as the process continues, we double our
573 +         * waiting interval after each call.
574 +         *      This routine is also called by setambacc() with
575 +         * the "always" parameter set to 1 so that the ambient
576 +         * tree will be rebuilt with the new accuracy parameter.
577 +         */
578 +        if (tracktime) {
579 +                avlist1 = (AMBVAL **)malloc(nambvals*sizeof(AMBVAL *));
580 +                avlist2 = (AMBVAL **)malloc(nambvals*sizeof(AMBVAL *));
581 +        } else
582 +                avlist1 = avlist2 = NULL;
583 +        if (avlist2 == NULL) {          /* rebuild tree? */
584 +                if (avlist1 != NULL)
585 +                        free((char *)avlist1);
586 +                if (!always)
587 +                        return;
588 +                copystruct(&oldatrunk, &atrunk);
589 +                atrunk.alist = NULL;
590 +                atrunk.kid = NULL;
591 +                unloadatree(&oldatrunk, avinsert);
592 +        } else {                        /* sort memory by last access time */
593 +                i_avlist = 0;
594 +                unloadatree(&atrunk, av2list);  /* empty current tree */
595 +                /*
596 +                 * Sorting memory is tricky because it isn't contiguous.
597 +                 * We have to sort an array of pointers by MRA and also
598 +                 * by memory position.  We then copy values in "loops"
599 +                 * to minimize memory hits.  Nevertheless, we will visit
600 +                 * everyone at least once, and this is an expensive process
601 +                 * when we're thrashing, which is when we need to do it.
602 +                 */
603 +                qsort((char *)avlist1, nambvals, sizeof(AMBVAL *), alatcmp);
604 +                qsort((char *)avlist2, nambvals, sizeof(AMBVAL *), aposcmp);
605 +                for (i = 0; i < nambvals; i++) {
606 +                        if (avlist1[i] == NULL || avlist1[i] == avlist2[i])
607 +                                continue;
608 +                        tap = avlist2[i];
609 +                        copystruct(&tav, tap);
610 +                        for (j = i; (pnext = avlist1[j]) != tap;
611 +                                        j = (AMBVAL **)bsearch((char *)&pnext,
612 +                                                (char *)(avlist2+i),nambvals-i,
613 +                                                sizeof(AMBVAL *),aposcmp) -
614 +                                                avlist2) {
615 +                                copystruct(avlist2[j], pnext);
616 +                                avinsert(avlist2[j]);
617 +                                avlist1[j] = NULL;
618 +                        }
619 +                        copystruct(avlist2[j], &tav);
620 +                        avinsert(avlist2[j]);
621 +                        avlist1[j] = NULL;
622 +                }
623 +                free((char *)avlist1);
624 +                free((char *)avlist2);
625 +                if (sortintvl < MAXACLOCK/4)
626 +                        sortintvl <<= 1;        /* wait twice as long next */
627 +        }
628 +        if (ambclock >= MAXACLOCK)
629 +                ambclock = MAXACLOCK/2;
630 +        lastsort = ambclock;
631 + }
632 +
633 +
634 + #ifdef  F_SETLKW
635 +
636 + static
637 + aflock(typ)                     /* lock/unlock ambient file */
638 + int  typ;
639 + {
640 +        static struct flock  fls;       /* static so initialized to zeroes */
641 +
642 +        fls.l_type = typ;
643 +        if (fcntl(fileno(ambfp), F_SETLKW, &fls) < 0)
644 +                error(SYSTEM, "cannot (un)lock ambient file");
645 + }
646 +
647 +
648 + int
649 + ambsync()                       /* synchronize ambient file */
650 + {
651 +        static FILE  *ambinp = NULL;
652 +        static long  lastpos = -1;
653 +        long  flen;
654 +        AMBVAL  avs;
655 +        register int  n;
656 +
657 +        if (nunflshed == 0)
658 +                return(0);
659 +        if (lastpos < 0)        /* initializing (locked in initambfile) */
660 +                goto syncend;
661 +                                /* gain exclusive access */
662 +        aflock(F_WRLCK);
663 +                                /* see if file has grown */
664 +        if ((flen = lseek(fileno(ambfp), 0L, 2)) < 0)
665 +                goto seekerr;
666 +        if (n = flen - lastpos) {               /* file has grown */
667 +                if (ambinp == NULL) {           /* use duplicate filedes */
668 +                        ambinp = fdopen(dup(fileno(ambfp)), "r");
669 +                        if (ambinp == NULL)
670 +                                error(SYSTEM, "fdopen failed in ambsync");
671 +                }
672 +                if (fseek(ambinp, lastpos, 0) < 0)
673 +                        goto seekerr;
674 +                while (n >= AMBVALSIZ) {        /* load contributed values */
675 +                        readambval(&avs, ambinp);
676 +                        avinsert(avstore(&avs));
677 +                        n -= AMBVALSIZ;
678 +                }
679 +                /*** seek always as safety measure
680 +                if (n) ***/                     /* alignment */
681 +                        if (lseek(fileno(ambfp), flen-n, 0) < 0)
682 +                                goto seekerr;
683 +        }
684 + #ifdef  DEBUG
685 +        if (ambfp->_ptr - ambfp->_base != nunflshed*AMBVALSIZ) {
686 +                sprintf(errmsg, "ambient file buffer at %d rather than %d",
687 +                                ambfp->_ptr - ambfp->_base,
688 +                                nunflshed*AMBVALSIZ);
689 +                error(CONSISTENCY, errmsg);
690 +        }
691 + #endif
692 + syncend:
693 +        n = fflush(ambfp);                      /* calls write() at last */
694 +        if ((lastpos = lseek(fileno(ambfp), 0L, 1)) < 0)
695 +                goto seekerr;
696 +        aflock(F_UNLCK);                        /* release file */
697 +        nunflshed = 0;
698 +        return(n);
699 + seekerr:
700 +        error(SYSTEM, "seek failed in ambsync");
701 + }
702 +
703 + #else
704 +
705 + int
706 + ambsync()                       /* flush ambient file */
707 + {
708 +        if (nunflshed == 0)
709 +                return(0);
710 +        nunflshed = 0;
711 +        return(fflush(ambfp));
712 + }
713 +
714 + #endif

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