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

Comparing ray/src/rt/ambient.c (file contents):
Revision 1.8 by greg, Fri Jan 12 11:30:59 1990 UTC vs.
Revision 2.73 by greg, Wed Apr 16 20:32:00 2014 UTC

# Line 1 | Line 1
1 /* Copyright (c) 1986 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"
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 < extern CUBE  thescene;          /* contains space boundaries */
25 > extern char  *shm_boundary;     /* memory sharing boundary */
26  
27 < extern COLOR  ambval;           /* global ambient component */
28 < extern double  ambacc;          /* ambient accuracy */
29 < extern int  ambres;             /* ambient resolution */
30 < extern int  ambdiv;             /* number of divisions for calculation */
32 < extern int  ambssamp;           /* number of super-samples */
33 < extern int  ambounce;           /* number of ambient bounces */
34 < extern char  *amblist[];        /* ambient include/exclude list */
35 < extern int  ambincl;            /* include == 1, exclude == 0 */
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 < OBJECT  ambset[256]={0};        /* ambient include/exclude set */
32 > double  maxarad;                /* maximum ambient radius */
33 > double  minarad;                /* minimum ambient radius */
34  
35 < double  maxarad;                /* maximum ambient radius */
40 < double  minarad;                /* minimum ambient radius */
35 > static AMBTREE  atrunk;         /* our ambient trunk node */
36  
37 < typedef struct ambval {
38 <        FVECT  pos;             /* position in space */
44 <        FVECT  dir;             /* normal direction */
45 <        int  lvl;               /* recursion level of parent ray */
46 <        float  weight;          /* weight of parent ray */
47 <        COLOR  val;             /* computed ambient value */
48 <        float  rad;             /* validity radius */
49 <        struct ambval  *next;   /* next in list */
50 < }  AMBVAL;                      /* ambient value */
37 > static FILE  *ambfp = NULL;     /* ambient file pointer */
38 > static int  nunflshed = 0;      /* number of unflushed ambient values */
39  
40 < typedef struct ambtree {
41 <        AMBVAL  *alist;         /* ambient value list */
42 <        struct ambtree  *kid;   /* 8 child nodes */
43 < }  AMBTREE;                     /* ambient octree */
40 > #ifndef SORT_THRESH
41 > #ifdef SMLMEM
42 > #define SORT_THRESH     ((16L<<20)/sizeof(AMBVAL))
43 > #else
44 > #define SORT_THRESH     ((64L<<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 < typedef struct {
55 <        float  k;               /* error contribution per sample */
56 <        COLOR  v;               /* ray sum */
57 <        int  n;                 /* number of samples */
58 <        short  t, p;            /* theta, phi indices */
59 < }  AMBSAMP;                     /* ambient sample */
54 > static double  avsum = 0.;              /* computed ambient value sum (log) */
55 > static unsigned int  navsum = 0;        /* number of values in avsum */
56 > static unsigned int  nambvals = 0;      /* total number of indirect values */
57 > static unsigned int  nambshare = 0;     /* number of values from file */
58 > static unsigned long  ambclock = 0;     /* ambient access clock */
59 > static unsigned long  lastsort = 0;     /* time of last value sort */
60 > static long  sortintvl = SORT_INTVL;    /* time until next sort */
61 > static FILE  *ambinp = NULL;            /* auxiliary file for input */
62 > static long  lastpos = -1;              /* last flush position */
63  
64 < static AMBTREE  atrunk;         /* our ambient trunk node */
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 < static FILE  *ambfp = NULL;     /* ambient file pointer */
76 > #define  AMBFLUSH       (BUFSIZ/AMBVALSIZ)
77  
78 < #define  newambval()    (AMBVAL *)bmalloc(sizeof(AMBVAL))
78 > #define  newambval()    (AMBVAL *)malloc(sizeof(AMBVAL))
79 > #define  freeav(av)     free((void *)av);
80  
81 < #define  newambtree()   (AMBTREE *)calloc(8, sizeof(AMBTREE))
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 < double  sumambient(), doambient(), makeambient();
87 > typedef void unloadtf_t(AMBVAL *);
88 > static unloadtf_t avinsert;
89 > static unloadtf_t av2list;
90 > static unloadtf_t avfree;
91 > static void unloadatree(AMBTREE  *at, unloadtf_t *f);
92  
93 + static int aposcmp(const void *avp1, const void *avp2);
94 + static int avlmemi(AMBVAL *avaddr);
95 + static void sortambvals(int always);
96  
97 < setambient(afile)                       /* initialize calculation */
98 < char  *afile;
97 > #ifdef  F_SETLKW
98 > static void aflock(int  typ);
99 > #endif
100 >
101 >
102 > void
103 > setambres(                              /* set ambient resolution */
104 >        int  ar
105 > )
106   {
107 <        long  ftell();
108 <        OBJECT  obj;
109 <        AMBVAL  amb;
107 >        ambres = ar < 0 ? 0 : ar;               /* may be done already */
108 >                                                /* set min & max radii */
109 >        if (ar <= 0) {
110 >                minarad = 0;
111 >                maxarad = thescene.cusize / 2.0;
112 >        } else {
113 >                minarad = thescene.cusize / ar;
114 >                maxarad = 64 * minarad;                 /* heuristic */
115 >                if (maxarad > thescene.cusize / 2.0)
116 >                        maxarad = thescene.cusize / 2.0;
117 >        }
118 >        if (minarad <= FTINY)
119 >                minarad = 10*FTINY;
120 >        if (maxarad <= minarad)
121 >                maxarad = 64 * minarad;
122 > }
123  
82        maxarad = thescene.cusize / 2.0;                /* maximum radius */
83                                                        /* minimum radius */
84        minarad = ambres > 0 ? thescene.cusize/ambres : 0.0;
124  
125 <                                        /* open ambient file */
126 <        if (afile != NULL)
127 <                if ((ambfp = fopen(afile, "r+")) != NULL) {
128 <                        while (fread(&amb, sizeof(AMBVAL), 1, ambfp) == 1)
129 <                                avinsert(&amb, &atrunk, thescene.cuorg,
130 <                                                thescene.cusize);
131 <                                                        /* align */
132 <                        fseek(ambfp, -(ftell(ambfp)%sizeof(AMBVAL)), 1);
133 <                } else if ((ambfp = fopen(afile, "w")) == NULL) {
134 <                        sprintf(errmsg, "cannot open ambient file \"%s\"",
135 <                                        afile);
136 <                        error(SYSTEM, errmsg);
125 > void
126 > setambacc(                              /* set ambient accuracy */
127 >        double  newa
128 > )
129 > {
130 >        double  ambdiff;
131 >
132 >        if (newa < 0.0)
133 >                newa = 0.0;
134 >        ambdiff = fabs(newa - ambacc);
135 >        if (ambdiff >= .01 && (ambacc = newa) > FTINY && nambvals > 0)
136 >                sortambvals(1);                 /* rebuild tree */
137 > }
138 >
139 >
140 > void
141 > setambient(void)                                /* initialize calculation */
142 > {
143 >        int     readonly = 0;
144 >        long    flen;
145 >        AMBVAL  amb;
146 >                                                /* make sure we're fresh */
147 >        ambdone();
148 >                                                /* init ambient limits */
149 >        setambres(ambres);
150 >        setambacc(ambacc);
151 >        if (ambfile == NULL || !ambfile[0])
152 >                return;
153 >        if (ambacc <= FTINY) {
154 >                sprintf(errmsg, "zero ambient accuracy so \"%s\" not opened",
155 >                                ambfile);
156 >                error(WARNING, errmsg);
157 >                return;
158 >        }
159 >                                                /* open ambient file */
160 >        if ((ambfp = fopen(ambfile, "r+")) == NULL)
161 >                readonly = (ambfp = fopen(ambfile, "r")) != NULL;
162 >        if (ambfp != NULL) {
163 >                initambfile(0);                 /* file exists */
164 >                lastpos = ftell(ambfp);
165 >                while (readambval(&amb, ambfp))
166 >                        avinsert(avstore(&amb));
167 >                nambshare = nambvals;           /* share loaded values */
168 >                if (readonly) {
169 >                        sprintf(errmsg,
170 >                                "loaded %u values from read-only ambient file",
171 >                                        nambvals);
172 >                        error(WARNING, errmsg);
173 >                        fclose(ambfp);          /* close file so no writes */
174 >                        ambfp = NULL;
175 >                        return;                 /* avoid ambsync() */
176                  }
177 +                                                /* align file pointer */
178 +                lastpos += (long)nambvals*AMBVALSIZ;
179 +                flen = lseek(fileno(ambfp), (off_t)0, SEEK_END);
180 +                if (flen != lastpos) {
181 +                        sprintf(errmsg,
182 +                        "ignoring last %ld values in ambient file (corrupted)",
183 +                                        (flen - lastpos)/AMBVALSIZ);
184 +                        error(WARNING, errmsg);
185 +                        fseek(ambfp, lastpos, SEEK_SET);
186 + #ifndef _WIN32 /* XXX we need a replacement for that one */
187 +                        ftruncate(fileno(ambfp), (off_t)lastpos);
188 + #endif
189 +                }
190 +        } else if ((ambfp = fopen(ambfile, "w+")) != NULL) {
191 +                initambfile(1);                 /* else create new file */
192 +                fflush(ambfp);
193 +                lastpos = ftell(ambfp);
194 +        } else {
195 +                sprintf(errmsg, "cannot open ambient file \"%s\"", ambfile);
196 +                error(SYSTEM, errmsg);
197 +        }
198 + #ifdef getc_unlocked
199 +        flockfile(ambfp);                       /* application-level lock */
200 + #endif
201 + #ifdef  F_SETLKW
202 +        aflock(F_UNLCK);                        /* release file */
203 + #endif
204   }
205  
206  
207 < ambnotify(obj)                  /* record new modifier */
208 < OBJECT  obj;
207 > void
208 > ambdone(void)                   /* close ambient file and free memory */
209   {
210 <        register OBJREC  *o = objptr(obj);
211 <        register char  **amblp;
210 >        if (ambfp != NULL) {            /* close ambient file */
211 >                ambsync();
212 >                fclose(ambfp);
213 >                ambfp = NULL;
214 >                if (ambinp != NULL) {  
215 >                        fclose(ambinp);
216 >                        ambinp = NULL;
217 >                }
218 >                lastpos = -1;
219 >        }
220 >                                        /* free ambient tree */
221 >        unloadatree(&atrunk, &avfree);
222 >                                        /* reset state variables */
223 >        avsum = 0.;
224 >        navsum = 0;
225 >        nambvals = 0;
226 >        nambshare = 0;
227 >        ambclock = 0;
228 >        lastsort = 0;
229 >        sortintvl = SORT_INTVL;
230 > }
231  
232 <        if (!ismodifier(o->otype))
232 >
233 > void
234 > ambnotify(                      /* record new modifier */
235 >        OBJECT  obj
236 > )
237 > {
238 >        static int  hitlimit = 0;
239 >        OBJREC   *o;
240 >        char  **amblp;
241 >
242 >        if (obj == OVOID) {             /* starting over */
243 >                ambset[0] = 0;
244 >                hitlimit = 0;
245                  return;
246 +        }
247 +        o = objptr(obj);
248 +        if (hitlimit || !ismodifier(o->otype))
249 +                return;
250          for (amblp = amblist; *amblp != NULL; amblp++)
251                  if (!strcmp(o->oname, *amblp)) {
252 +                        if (ambset[0] >= MAXASET) {
253 +                                error(WARNING, "too many modifiers in ambient list");
254 +                                hitlimit++;
255 +                                return;         /* should this be fatal? */
256 +                        }
257                          insertelem(ambset, obj);
258                          return;
259                  }
260   }
261  
262 + /************ THE FOLLOWING ROUTINES DIFFER BETWEEN NEW & OLD ***************/
263  
264 < ambient(acol, r)                /* compute ambient component for ray */
265 < COLOR  acol;
266 < register RAY  *r;
264 > #ifdef NEWAMB
265 >
266 > #define tfunc(lwr, x, upr)      (((x)-(lwr))/((upr)-(lwr)))
267 >
268 > static double   sumambient(COLOR acol, RAY *r, FVECT rn, int al,
269 >                                AMBTREE *at, FVECT c0, double s);
270 > static int      makeambient(COLOR acol, RAY *r, FVECT rn, int al);
271 > static void     extambient(COLOR cr, AMBVAL *ap, FVECT pv, FVECT nv,
272 >                                FVECT uvw[3]);
273 >
274 > void
275 > multambient(            /* compute ambient component & multiply by coef. */
276 >        COLOR  aval,
277 >        RAY  *r,
278 >        FVECT  nrm
279 > )
280   {
281          static int  rdepth = 0;                 /* ambient recursion */
282 <        double  wsum;
282 >        COLOR   acol;
283 >        int     ok;
284 >        double  d, l;
285  
125        rdepth++;                               /* increment level */
126
286          if (ambdiv <= 0)                        /* no ambient calculation */
287                  goto dumbamb;
288                                                  /* check number of bounces */
289 <        if (rdepth > ambounce)
289 >        if (rdepth >= ambounce)
290                  goto dumbamb;
291                                                  /* check ambient list */
292          if (ambincl != -1 && r->ro != NULL &&
# Line 135 | Line 294 | register RAY  *r;
294                  goto dumbamb;
295  
296          if (ambacc <= FTINY) {                  /* no ambient storage */
297 <                if (doambient(acol, r) == 0.0)
297 >                copycolor(acol, aval);
298 >                rdepth++;
299 >                ok = doambient(acol, r, r->rweight, NULL, NULL, NULL, NULL);
300 >                rdepth--;
301 >                if (!ok)
302                          goto dumbamb;
303 <                goto done;
303 >                copycolor(aval, acol);
304 >                return;
305          }
306 <                                                /* get ambient value */
306 >
307 >        if (tracktime)                          /* sort to minimize thrashing */
308 >                sortambvals(0);
309 >                                                /* interpolate ambient value */
310          setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
311 <        wsum = sumambient(acol, r, &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
312 <        if (wsum > FTINY)
313 <                scalecolor(acol, 1.0/wsum);
314 <        else if (makeambient(acol, r) == 0.0)
311 >        d = sumambient(acol, r, nrm, rdepth,
312 >                        &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
313 >        if (d > FTINY) {
314 >                d = 1.0/d;
315 >                scalecolor(acol, d);
316 >                multcolor(aval, acol);
317 >                return;
318 >        }
319 >        rdepth++;                               /* need to cache new value */
320 >        ok = makeambient(acol, r, nrm, rdepth-1);
321 >        rdepth--;
322 >        if (ok) {
323 >                multcolor(aval, acol);          /* computed new value */
324 >                return;
325 >        }
326 > dumbamb:                                        /* return global value */
327 >        if ((ambvwt <= 0) | (navsum == 0)) {
328 >                multcolor(aval, ambval);
329 >                return;
330 >        }
331 >        l = bright(ambval);                     /* average in computations */
332 >        if (l > FTINY) {
333 >                d = (log(l)*(double)ambvwt + avsum) /
334 >                                (double)(ambvwt + navsum);
335 >                d = exp(d) / l;
336 >                scalecolor(aval, d);
337 >                multcolor(aval, ambval);        /* apply color of ambval */
338 >        } else {
339 >                d = exp( avsum / (double)navsum );
340 >                scalecolor(aval, d);            /* neutral color */
341 >        }
342 > }
343 >
344 >
345 > double
346 > sumambient(             /* get interpolated ambient value */
347 >        COLOR  acol,
348 >        RAY  *r,
349 >        FVECT  rn,
350 >        int  al,
351 >        AMBTREE  *at,
352 >        FVECT  c0,
353 >        double  s
354 > )
355 > {                                       /* initial limit is ambacc radians */
356 >        const double    maxangle = (ambacc-PI/2.)*pow(r->rweight,0.13) + PI/2.;
357 >        double          wsum = 0.0;
358 >        FVECT           ck0;
359 >        int             i, j;
360 >        AMBVAL          *av;
361 >                                        /* sum this node */
362 >        for (av = at->alist; av != NULL; av = av->next) {
363 >                double  d, delta_r2, delta_t2;
364 >                COLOR   ct;
365 >                FVECT   uvw[3];
366 >                                        /* record access */
367 >                if (tracktime)
368 >                        av->latick = ambclock;
369 >                /*
370 >                 *  Ambient level test
371 >                 */
372 >                if (av->lvl > al)       /* list sorted, so this works */
373 >                        break;
374 >                if (av->weight < 0.9*r->rweight)
375 >                        continue;
376 >                /*
377 >                 *  Direction test using unperturbed normal
378 >                 */
379 >                decodedir(uvw[2], av->ndir);
380 >                d = DOT(uvw[2], r->ron);
381 >                if (d <= 0.0)           /* >= 90 degrees */
382 >                        continue;
383 >                delta_r2 = 2.0 - 2.0*d; /* approx. radians^2 */
384 >                if (delta_r2 >= maxangle*maxangle)
385 >                        continue;
386 >                /*
387 >                 *  Elliptical radii test based on Hessian
388 >                 */
389 >                decodedir(uvw[0], av->udir);
390 >                VCROSS(uvw[1], uvw[2], uvw[0]);
391 >                VSUB(ck0, av->pos, r->rop);
392 >                d = DOT(ck0, uvw[0]) / av->rad[0];
393 >                delta_t2 = d*d;
394 >                d = DOT(ck0, uvw[1]) / av->rad[1];
395 >                delta_t2 += d*d;
396 >                if (delta_t2 >= ambacc*ambacc)
397 >                        continue;
398 >                /*
399 >                 *  Intersection behind test
400 >                 */
401 >                d = 0.0;
402 >                for (j = 0; j < 3; j++)
403 >                        d += (r->rop[j] - av->pos[j])*(uvw[2][j] + r->ron[j]);
404 >                if (d*0.5 < -minarad*ambacc-.001)
405 >                        continue;
406 >                /*
407 >                 *  Extrapolate value and compute final weight (hat function)
408 >                 */
409 >                extambient(ct, av, r->rop, rn, uvw);
410 >                d = tfunc(maxangle, sqrt(delta_r2), 0.0) *
411 >                        tfunc(ambacc, sqrt(delta_t2), 0.0);
412 >                scalecolor(ct, d);
413 >                addcolor(acol, ct);
414 >                wsum += d;
415 >        }
416 >        if (at->kid == NULL)
417 >                return(wsum);
418 >                                        /* sum children */
419 >        s *= 0.5;
420 >        for (i = 0; i < 8; i++) {
421 >                for (j = 0; j < 3; j++) {
422 >                        ck0[j] = c0[j];
423 >                        if (1<<j & i)
424 >                                ck0[j] += s;
425 >                        if (r->rop[j] < ck0[j] - OCTSCALE*s)
426 >                                break;
427 >                        if (r->rop[j] > ck0[j] + (1.0+OCTSCALE)*s)
428 >                                break;
429 >                }
430 >                if (j == 3)
431 >                        wsum += sumambient(acol, r, rn, al,
432 >                                                at->kid+i, ck0, s);
433 >        }
434 >        return(wsum);
435 > }
436 >
437 >
438 > int
439 > makeambient(            /* make a new ambient value for storage */
440 >        COLOR  acol,
441 >        RAY  *r,
442 >        FVECT  rn,
443 >        int  al
444 > )
445 > {
446 >        AMBVAL  amb;
447 >        FVECT   uvw[3];
448 >        int     i;
449 >
450 >        amb.weight = 1.0;                       /* compute weight */
451 >        for (i = al; i-- > 0; )
452 >                amb.weight *= AVGREFL;
453 >        if (r->rweight < 0.1*amb.weight)        /* heuristic override */
454 >                amb.weight = 1.25*r->rweight;
455 >        setcolor(acol, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
456 >                                                /* compute ambient */
457 >        i = doambient(acol, r, amb.weight, uvw, amb.rad, amb.gpos, amb.gdir);
458 >        scalecolor(acol, 1./AVGREFL);           /* undo assumed reflectance */
459 >        if (i <= 0)                             /* no Hessian => no storage */
460 >                return(i);
461 >                                                /* store value */
462 >        VCOPY(amb.pos, r->rop);
463 >        amb.ndir = encodedir(r->ron);
464 >        amb.udir = encodedir(uvw[0]);
465 >        amb.lvl = al;
466 >        copycolor(amb.val, acol);
467 >                                                /* insert into tree */
468 >        avsave(&amb);                           /* and save to file */
469 >        if (rn != r->ron) {                     /* texture */
470 >                VCOPY(uvw[2], r->ron);
471 >                extambient(acol, &amb, r->rop, rn, uvw);
472 >        }
473 >        return(1);
474 > }
475 >
476 >
477 > void
478 > extambient(             /* extrapolate value at pv, nv */
479 >        COLOR  cr,
480 >        AMBVAL   *ap,
481 >        FVECT  pv,
482 >        FVECT  nv,
483 >        FVECT  uvw[3]
484 > )
485 > {
486 >        static FVECT    my_uvw[3];
487 >        FVECT           v1;
488 >        int             i;
489 >        double          d = 1.0;        /* zeroeth order */
490 >
491 >        if (uvw == NULL) {              /* need local coordinates? */
492 >                decodedir(my_uvw[2], ap->ndir);
493 >                decodedir(my_uvw[0], ap->udir);
494 >                VCROSS(my_uvw[1], my_uvw[2], my_uvw[0]);
495 >                uvw = my_uvw;
496 >        }
497 >        for (i = 3; i--; )              /* gradient due to translation */
498 >                d += (pv[i] - ap->pos[i]) *
499 >                        (ap->gpos[0]*uvw[0][i] + ap->gpos[1]*uvw[1][i]);
500 >
501 >        VCROSS(v1, uvw[2], nv);         /* gradient due to rotation */
502 >        for (i = 3; i--; )
503 >                d += v1[i] * (ap->gdir[0]*uvw[0][i] + ap->gdir[1]*uvw[1][i]);
504 >        
505 >        if (d <= 0.0) {
506 >                setcolor(cr, 0.0, 0.0, 0.0);
507 >                return;
508 >        }
509 >        copycolor(cr, ap->val);
510 >        scalecolor(cr, d);
511 > }
512 >
513 >
514 > static void
515 > avinsert(                               /* insert ambient value in our tree */
516 >        AMBVAL *av
517 > )
518 > {
519 >        AMBTREE  *at;
520 >        AMBVAL  *ap;
521 >        AMBVAL  avh;
522 >        FVECT  ck0;
523 >        double  s;
524 >        int  branch;
525 >        int  i;
526 >
527 >        if (av->rad[0] <= FTINY)
528 >                error(CONSISTENCY, "zero ambient radius in avinsert");
529 >        at = &atrunk;
530 >        VCOPY(ck0, thescene.cuorg);
531 >        s = thescene.cusize;
532 >        while (s*(OCTSCALE/2) > av->rad[1]*ambacc) {
533 >                if (at->kid == NULL)
534 >                        if ((at->kid = newambtree()) == NULL)
535 >                                error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
536 >                s *= 0.5;
537 >                branch = 0;
538 >                for (i = 0; i < 3; i++)
539 >                        if (av->pos[i] > ck0[i] + s) {
540 >                                ck0[i] += s;
541 >                                branch |= 1 << i;
542 >                        }
543 >                at = at->kid + branch;
544 >        }
545 >        avh.next = at->alist;           /* order by increasing level */
546 >        for (ap = &avh; ap->next != NULL; ap = ap->next)
547 >                if (ap->next->lvl >= av->lvl)
548 >                        break;
549 >        av->next = ap->next;
550 >        ap->next = (AMBVAL*)av;
551 >        at->alist = avh.next;
552 > }
553 >
554 >
555 > #else /* ! NEWAMB */
556 >
557 > static double   sumambient(COLOR acol, RAY *r, FVECT rn, int al,
558 >                                AMBTREE *at, FVECT c0, double s);
559 > static double   makeambient(COLOR acol, RAY *r, FVECT rn, int al);
560 > static void     extambient(COLOR cr, AMBVAL *ap, FVECT pv, FVECT nv);
561 >
562 >
563 > void
564 > multambient(            /* compute ambient component & multiply by coef. */
565 >        COLOR  aval,
566 >        RAY  *r,
567 >        FVECT  nrm
568 > )
569 > {
570 >        static int  rdepth = 0;                 /* ambient recursion */
571 >        COLOR   acol;
572 >        double  d, l;
573 >
574 >        if (ambdiv <= 0)                        /* no ambient calculation */
575                  goto dumbamb;
576 <        goto done;
576 >                                                /* check number of bounces */
577 >        if (rdepth >= ambounce)
578 >                goto dumbamb;
579 >                                                /* check ambient list */
580 >        if (ambincl != -1 && r->ro != NULL &&
581 >                        ambincl != inset(ambset, r->ro->omod))
582 >                goto dumbamb;
583  
584 < dumbamb:                                        /* return global value */
585 <        copycolor(acol, ambval);
586 < done:                                           /* must finish here! */
584 >        if (ambacc <= FTINY) {                  /* no ambient storage */
585 >                copycolor(acol, aval);
586 >                rdepth++;
587 >                d = doambient(acol, r, r->rweight, NULL, NULL);
588 >                rdepth--;
589 >                if (d <= FTINY)
590 >                        goto dumbamb;
591 >                copycolor(aval, acol);
592 >                return;
593 >        }
594 >
595 >        if (tracktime)                          /* sort to minimize thrashing */
596 >                sortambvals(0);
597 >                                                /* interpolate ambient value */
598 >        setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
599 >        d = sumambient(acol, r, nrm, rdepth,
600 >                        &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
601 >        if (d > FTINY) {
602 >                d = 1.0/d;
603 >                scalecolor(acol, d);
604 >                multcolor(aval, acol);
605 >                return;
606 >        }
607 >        rdepth++;                               /* need to cache new value */
608 >        d = makeambient(acol, r, nrm, rdepth-1);
609          rdepth--;
610 +        if (d > FTINY) {
611 +                multcolor(aval, acol);          /* got new value */
612 +                return;
613 +        }
614 + dumbamb:                                        /* return global value */
615 +        if ((ambvwt <= 0) | (navsum == 0)) {
616 +                multcolor(aval, ambval);
617 +                return;
618 +        }
619 +        l = bright(ambval);                     /* average in computations */
620 +        if (l > FTINY) {
621 +                d = (log(l)*(double)ambvwt + avsum) /
622 +                                (double)(ambvwt + navsum);
623 +                d = exp(d) / l;
624 +                scalecolor(aval, d);
625 +                multcolor(aval, ambval);        /* apply color of ambval */
626 +        } else {
627 +                d = exp( avsum / (double)navsum );
628 +                scalecolor(aval, d);            /* neutral color */
629 +        }
630   }
631  
632  
633 < double
634 < sumambient(acol, r, at, c0, s)          /* get interpolated ambient value */
635 < COLOR  acol;
636 < register RAY  *r;
637 < AMBTREE  *at;
638 < FVECT  c0;
639 < double  s;
633 > static double
634 > sumambient(     /* get interpolated ambient value */
635 >        COLOR  acol,
636 >        RAY  *r,
637 >        FVECT  rn,
638 >        int  al,
639 >        AMBTREE  *at,
640 >        FVECT  c0,
641 >        double  s
642 > )
643   {
644 <        extern double  sqrt();
167 <        double  d, e1, e2, wt, wsum;
644 >        double  d, e1, e2, wt, wsum;
645          COLOR  ct;
646          FVECT  ck0;
647          int  i;
648 <        register int  j;
649 <        register AMBVAL  *av;
650 <                                        /* do this node */
648 >        int  j;
649 >        AMBVAL   *av;
650 >
651          wsum = 0.0;
652 +                                        /* do this node */
653          for (av = at->alist; av != NULL; av = av->next) {
654 +                double  rn_dot = -2.0;
655 +                if (tracktime)
656 +                        av->latick = ambclock;
657                  /*
658 <                 *  Ray strength test.
658 >                 *  Ambient level test.
659                   */
660 <                if (av->lvl > r->rlvl || av->weight < r->rweight-FTINY)
660 >                if (av->lvl > al)       /* list sorted, so this works */
661 >                        break;
662 >                if (av->weight < 0.9*r->rweight)
663                          continue;
664                  /*
665                   *  Ambient radius test.
666                   */
667 <                e1 = 0.0;
668 <                for (j = 0; j < 3; j++) {
186 <                        d = av->pos[j] - r->rop[j];
187 <                        e1 += d * d;
188 <                }
189 <                e1 /= av->rad * av->rad;
667 >                VSUB(ck0, av->pos, r->rop);
668 >                e1 = DOT(ck0, ck0) / (av->rad * av->rad);
669                  if (e1 > ambacc*ambacc*1.21)
670                          continue;
671                  /*
672 <                 *  Normal direction test.
672 >                 *  Direction test using closest normal.
673                   */
674 <                e2 = (1.0 - DOT(av->dir, r->ron)) * r->rweight;
675 <                if (e2 < 0.0) e2 = 0.0;
676 <                if (e1 + e2 > ambacc*ambacc*1.21)
674 >                d = DOT(av->dir, r->ron);
675 >                if (rn != r->ron) {
676 >                        rn_dot = DOT(av->dir, rn);
677 >                        if (rn_dot > 1.0-FTINY)
678 >                                rn_dot = 1.0-FTINY;
679 >                        if (rn_dot >= d-FTINY) {
680 >                                d = rn_dot;
681 >                                rn_dot = -2.0;
682 >                        }
683 >                }
684 >                e2 = (1.0 - d) * r->rweight;
685 >                if (e2 < 0.0)
686 >                        e2 = 0.0;
687 >                else if (e1 + e2 > ambacc*ambacc*1.21)
688                          continue;
689                  /*
690                   *  Ray behind test.
# Line 203 | Line 693 | double  s;
693                  for (j = 0; j < 3; j++)
694                          d += (r->rop[j] - av->pos[j]) *
695                                          (av->dir[j] + r->ron[j]);
696 <                if (d < -minarad)
696 >                if (d*0.5 < -minarad*ambacc-.001)
697                          continue;
698                  /*
699                   *  Jittering final test reduces image artifacts.
700                   */
701 <                wt = sqrt(e1) + sqrt(e2);
702 <                wt *= .9 + .2*frandom();
703 <                if (wt > ambacc)
701 >                e1 = sqrt(e1);
702 >                e2 = sqrt(e2);
703 >                wt = e1 + e2;
704 >                if (wt > ambacc*(.9+.2*urand(9015+samplendx)))
705                          continue;
706 +                /*
707 +                 *  Recompute directional error using perturbed normal
708 +                 */
709 +                if (rn_dot > 0.0) {
710 +                        e2 = sqrt((1.0 - rn_dot)*r->rweight);
711 +                        wt = e1 + e2;
712 +                }
713                  if (wt <= 1e-3)
714                          wt = 1e3;
715                  else
716                          wt = 1.0 / wt;
717                  wsum += wt;
718 <                copycolor(ct, av->val);
718 >                extambient(ct, av, r->rop, rn);
719                  scalecolor(ct, wt);
720                  addcolor(acol, ct);
721          }
# Line 236 | Line 734 | double  s;
734                                  break;
735                  }
736                  if (j == 3)
737 <                        wsum += sumambient(acol, r, at->kid+i, ck0, s);
737 >                        wsum += sumambient(acol, r, rn, al,
738 >                                                at->kid+i, ck0, s);
739          }
740          return(wsum);
741   }
742  
743  
744 < double
745 < makeambient(acol, r)            /* make a new ambient value */
746 < COLOR  acol;
747 < register RAY  *r;
744 > static double
745 > makeambient(            /* make a new ambient value for storage */
746 >        COLOR  acol,
747 >        RAY  *r,
748 >        FVECT  rn,
749 >        int  al
750 > )
751   {
752 <        AMBVAL  amb;
752 >        AMBVAL  amb;
753 >        FVECT   gp, gd;
754 >        int     i;
755  
756 <        amb.rad = doambient(acol, r);           /* compute ambient */
757 <        if (amb.rad == 0.0)
756 >        amb.weight = 1.0;                       /* compute weight */
757 >        for (i = al; i-- > 0; )
758 >                amb.weight *= AVGREFL;
759 >        if (r->rweight < 0.1*amb.weight)        /* heuristic override */
760 >                amb.weight = 1.25*r->rweight;
761 >        setcolor(acol, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
762 >                                                /* compute ambient */
763 >        amb.rad = doambient(acol, r, amb.weight, gp, gd);
764 >        if (amb.rad <= FTINY) {
765 >                setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
766                  return(0.0);
767 <                                                /* store it */
767 >        }
768 >        scalecolor(acol, 1./AVGREFL);           /* undo assumed reflectance */
769 >                                                /* store value */
770          VCOPY(amb.pos, r->rop);
771          VCOPY(amb.dir, r->ron);
772 <        amb.lvl = r->rlvl;
259 <        amb.weight = r->rweight;
772 >        amb.lvl = al;
773          copycolor(amb.val, acol);
774 +        VCOPY(amb.gpos, gp);
775 +        VCOPY(amb.gdir, gd);
776                                                  /* insert into tree */
777 <        avinsert(&amb, &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
778 <        avsave(&amb);                           /* write to file */
777 >        avsave(&amb);                           /* and save to file */
778 >        if (rn != r->ron)
779 >                extambient(acol, &amb, r->rop, rn);     /* texture */
780          return(amb.rad);
781   }
782  
783  
784 < double
785 < doambient(acol, r)                      /* compute ambient component */
786 < COLOR  acol;
787 < register RAY  *r;
784 > static void
785 > extambient(             /* extrapolate value at pv, nv */
786 >        COLOR  cr,
787 >        AMBVAL   *ap,
788 >        FVECT  pv,
789 >        FVECT  nv
790 > )
791   {
792 <        extern int  ambcmp();
793 <        extern double  sin(), cos(), sqrt();
794 <        double  phi, xd, yd, zd;
276 <        double  b, b2;
277 <        register AMBSAMP  *div;
278 <        AMBSAMP  dnew;
279 <        RAY  ar;
280 <        FVECT  ux, uy;
281 <        double  arad;
282 <        int  ndivs, nt, np, ns, ne, i, j;
283 <        register int  k;
792 >        FVECT  v1;
793 >        int  i;
794 >        double  d;
795  
796 <        setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
797 <                                        /* set number of divisions */
798 <        nt = sqrt(ambdiv * r->rweight * 0.5) + 0.5;
799 <        np = 2 * nt;
800 <        ndivs = nt * np;
801 <                                        /* check first */
802 <        if (ndivs == 0 || rayorigin(&ar, r, AMBIENT, 0.5) < 0)
803 <                return(0.0);
804 <                                        /* set number of super-samples */
805 <        ns = ambssamp * r->rweight + 0.5;
295 <        if (ns > 0) {
296 <                div = (AMBSAMP *)malloc(ndivs*sizeof(AMBSAMP));
297 <                if (div == NULL)
298 <                        error(SYSTEM, "out of memory in doambient");
796 >        d = 1.0;                        /* zeroeth order */
797 >                                        /* gradient due to translation */
798 >        for (i = 0; i < 3; i++)
799 >                d += ap->gpos[i]*(pv[i]-ap->pos[i]);
800 >                                        /* gradient due to rotation */
801 >        VCROSS(v1, ap->dir, nv);
802 >        d += DOT(ap->gdir, v1);
803 >        if (d <= 0.0) {
804 >                setcolor(cr, 0.0, 0.0, 0.0);
805 >                return;
806          }
807 <                                        /* make axes */
808 <        uy[0] = uy[1] = uy[2] = 0.0;
809 <        for (k = 0; k < 3; k++)
810 <                if (r->ron[k] < 0.6 && r->ron[k] > -0.6)
807 >        copycolor(cr, ap->val);
808 >        scalecolor(cr, d);
809 > }
810 >
811 >
812 > static void
813 > avinsert(                               /* insert ambient value in our tree */
814 >        AMBVAL *av
815 > )
816 > {
817 >        AMBTREE  *at;
818 >        AMBVAL  *ap;
819 >        AMBVAL  avh;
820 >        FVECT  ck0;
821 >        double  s;
822 >        int  branch;
823 >        int  i;
824 >
825 >        if (av->rad <= FTINY)
826 >                error(CONSISTENCY, "zero ambient radius in avinsert");
827 >        at = &atrunk;
828 >        VCOPY(ck0, thescene.cuorg);
829 >        s = thescene.cusize;
830 >        while (s*(OCTSCALE/2) > av->rad*ambacc) {
831 >                if (at->kid == NULL)
832 >                        if ((at->kid = newambtree()) == NULL)
833 >                                error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
834 >                s *= 0.5;
835 >                branch = 0;
836 >                for (i = 0; i < 3; i++)
837 >                        if (av->pos[i] > ck0[i] + s) {
838 >                                ck0[i] += s;
839 >                                branch |= 1 << i;
840 >                        }
841 >                at = at->kid + branch;
842 >        }
843 >        avh.next = at->alist;           /* order by increasing level */
844 >        for (ap = &avh; ap->next != NULL; ap = ap->next)
845 >                if (ap->next->lvl >= av->lvl)
846                          break;
847 <        uy[k] = 1.0;
848 <        fcross(ux, r->ron, uy);
849 <        normalize(ux);
850 <        fcross(uy, ux, r->ron);
851 <                                                /* sample divisions */
852 <        arad = 0.0;
853 <        ne = 0;
854 <        for (i = 0; i < nt; i++)
855 <                for (j = 0; j < np; j++) {
856 <                        rayorigin(&ar, r, AMBIENT, 0.5);        /* pretested */
857 <                        zd = sqrt((i+frandom())/nt);
858 <                        phi = 2.0*PI * (j+frandom())/np;
859 <                        xd = cos(phi) * zd;
860 <                        yd = sin(phi) * zd;
861 <                        zd = sqrt(1.0 - zd*zd);
862 <                        for (k = 0; k < 3; k++)
863 <                                ar.rdir[k] = xd*ux[k]+yd*uy[k]+zd*r->ron[k];
864 <                        rayvalue(&ar);
865 <                        if (ar.rot < FHUGE)
866 <                                arad += 1.0 / ar.rot;
867 <                        if (ns > 0) {                   /* save division */
868 <                                div[ne].k = 0.0;
869 <                                copycolor(div[ne].v, ar.rcol);
870 <                                div[ne].n = 0;
871 <                                div[ne].t = i; div[ne].p = j;
872 <                                                        /* sum errors */
873 <                                b = bright(ar.rcol);
874 <                                if (i > 0) {            /* from above */
875 <                                        b2 = bright(div[ne-np].v) - b;
876 <                                        b2 *= b2 * 0.25;
877 <                                        div[ne].k += b2;
878 <                                        div[ne].n++;
879 <                                        div[ne-np].k += b2;
880 <                                        div[ne-np].n++;
881 <                                }
882 <                                if (j > 0) {            /* from behind */
883 <                                        b2 = bright(div[ne-1].v) - b;
884 <                                        b2 *= b2 * 0.25;
885 <                                        div[ne].k += b2;
886 <                                        div[ne].n++;
887 <                                        div[ne-1].k += b2;
888 <                                        div[ne-1].n++;
889 <                                }
890 <                                if (j == np-1) {        /* around */
891 <                                        b2 = bright(div[ne-(np-1)].v) - b;
892 <                                        b2 *= b2 * 0.25;
893 <                                        div[ne].k += b2;
894 <                                        div[ne].n++;
895 <                                        div[ne-(np-1)].k += b2;
896 <                                        div[ne-(np-1)].n++;
897 <                                }
898 <                                ne++;
899 <                        } else
900 <                                addcolor(acol, ar.rcol);
901 <                }
902 <        for (k = 0; k < ne; k++) {              /* compute errors */
903 <                if (div[k].n > 1)
904 <                        div[k].k /= div[k].n;
905 <                div[k].n = 1;
847 >        av->next = ap->next;
848 >        ap->next = (AMBVAL*)av;
849 >        at->alist = avh.next;
850 > }
851 >
852 > #endif  /* ! NEWAMB */
853 >
854 > /************* FOLLOWING ROUTINES SAME FOR NEW & OLD METHODS ***************/
855 >
856 > static void
857 > initambfile(            /* initialize ambient file */
858 >        int  cre8
859 > )
860 > {
861 >        extern char  *progname, *octname;
862 >        static char  *mybuf = NULL;
863 >
864 > #ifdef  F_SETLKW
865 >        aflock(cre8 ? F_WRLCK : F_RDLCK);
866 > #endif
867 >        SET_FILE_BINARY(ambfp);
868 >        if (mybuf == NULL)
869 >                mybuf = (char *)bmalloc(BUFSIZ+8);
870 >        setbuf(ambfp, mybuf);
871 >        if (cre8) {                     /* new file */
872 >                newheader("RADIANCE", ambfp);
873 >                fprintf(ambfp, "%s -av %g %g %g -aw %d -ab %d -aa %g ",
874 >                                progname, colval(ambval,RED),
875 >                                colval(ambval,GRN), colval(ambval,BLU),
876 >                                ambvwt, ambounce, ambacc);
877 >                fprintf(ambfp, "-ad %d -as %d -ar %d ",
878 >                                ambdiv, ambssamp, ambres);
879 >                if (octname != NULL)
880 >                        fputs(octname, ambfp);
881 >                fputc('\n', ambfp);
882 >                fprintf(ambfp, "SOFTWARE= %s\n", VersionID);
883 >                fputnow(ambfp);
884 >                fputformat(AMBFMT, ambfp);
885 >                fputc('\n', ambfp);
886 >                putambmagic(ambfp);
887 >        } else if (checkheader(ambfp, AMBFMT, NULL) < 0 || !hasambmagic(ambfp))
888 >                error(USER, "bad ambient file");
889 > }
890 >
891 >
892 > static void
893 > avsave(                         /* insert and save an ambient value */
894 >        AMBVAL  *av
895 > )
896 > {
897 >        avinsert(avstore(av));
898 >        if (ambfp == NULL)
899 >                return;
900 >        if (writambval(av, ambfp) < 0)
901 >                goto writerr;
902 >        if (++nunflshed >= AMBFLUSH)
903 >                if (ambsync() == EOF)
904 >                        goto writerr;
905 >        return;
906 > writerr:
907 >        error(SYSTEM, "error writing to ambient file");
908 > }
909 >
910 >
911 > static AMBVAL *
912 > avstore(                                /* allocate memory and store aval */
913 >        AMBVAL  *aval
914 > )
915 > {
916 >        AMBVAL  *av;
917 >        double  d;
918 >
919 >        if ((av = newambval()) == NULL)
920 >                error(SYSTEM, "out of memory in avstore");
921 >        *av = *aval;
922 >        av->latick = ambclock;
923 >        av->next = NULL;
924 >        nambvals++;
925 >        d = bright(av->val);
926 >        if (d > FTINY) {                /* add to log sum for averaging */
927 >                avsum += log(d);
928 >                navsum++;
929          }
930 <                                                /* sort the divisions */
931 <        qsort(div, ne, sizeof(AMBSAMP), ambcmp);
932 <                                                /* skim excess */
933 <        while (ne > ns) {
934 <                ne--;
935 <                addcolor(acol, div[ne].v);
930 >        return(av);
931 > }
932 >
933 >
934 > #define ATALLOCSZ       512             /* #/8 trees to allocate at once */
935 >
936 > static AMBTREE  *atfreelist = NULL;     /* free ambient tree structures */
937 >
938 >
939 > static AMBTREE *
940 > newambtree(void)                                /* allocate 8 ambient tree structs */
941 > {
942 >        AMBTREE  *atp, *upperlim;
943 >
944 >        if (atfreelist == NULL) {       /* get more nodes */
945 >                atfreelist = (AMBTREE *)malloc(ATALLOCSZ*8*sizeof(AMBTREE));
946 >                if (atfreelist == NULL)
947 >                        return(NULL);
948 >                                        /* link new free list */
949 >                upperlim = atfreelist + 8*(ATALLOCSZ-1);
950 >                for (atp = atfreelist; atp < upperlim; atp += 8)
951 >                        atp->kid = atp + 8;
952 >                atp->kid = NULL;
953          }
954 <                                                /* super-sample */
955 <        for (i = ns; i > 0; i--) {
956 <                rayorigin(&ar, r, AMBIENT, 0.5);        /* pretested */
957 <                zd = sqrt((div[0].t+frandom())/nt);
958 <                phi = 2.0*PI * (div[0].p+frandom())/np;
377 <                xd = cos(phi) * zd;
378 <                yd = sin(phi) * zd;
379 <                zd = sqrt(1.0 - zd*zd);
380 <                for (k = 0; k < 3; k++)
381 <                        ar.rdir[k] = xd*ux[k]+yd*uy[k]+zd*r->ron[k];
382 <                rayvalue(&ar);
383 <                if (ar.rot < FHUGE)
384 <                        arad += 1.0 / ar.rot;
385 <                                                /* recompute error */
386 <                copycolor(dnew.v, div[0].v);
387 <                addcolor(dnew.v, ar.rcol);
388 <                dnew.n = div[0].n + 1;
389 <                dnew.t = div[0].t; dnew.p = div[0].p;
390 <                b2 = bright(dnew.v)/dnew.n - bright(ar.rcol);
391 <                b2 = b2*b2 + div[0].k*(div[0].n*div[0].n);
392 <                dnew.k = b2/(dnew.n*dnew.n);
393 <                                                /* reinsert */
394 <                for (k = 0; k < ne-1 && dnew.k < div[k+1].k; k++)
395 <                        bcopy(&div[k+1], &div[k], sizeof(AMBSAMP));
396 <                bcopy(&dnew, &div[k], sizeof(AMBSAMP));
954 >        atp = atfreelist;
955 >        atfreelist = atp->kid;
956 >        memset((char *)atp, '\0', 8*sizeof(AMBTREE));
957 >        return(atp);
958 > }
959  
960 <                if (ne >= i) {          /* extract darkest division */
961 <                        ne--;
962 <                        if (div[ne].n > 1)
963 <                                scalecolor(div[ne].v, 1.0/div[ne].n);
964 <                        addcolor(acol, div[ne].v);
965 <                }
960 >
961 > static void
962 > freeambtree(                    /* free 8 ambient tree structs */
963 >        AMBTREE  *atp
964 > )
965 > {
966 >        atp->kid = atfreelist;
967 >        atfreelist = atp;
968 > }
969 >
970 >
971 > static void
972 > unloadatree(                    /* unload an ambient value tree */
973 >        AMBTREE  *at,
974 >        unloadtf_t *f
975 > )
976 > {
977 >        AMBVAL  *av;
978 >        int  i;
979 >                                        /* transfer values at this node */
980 >        for (av = at->alist; av != NULL; av = at->alist) {
981 >                at->alist = av->next;
982 >                (*f)(av);
983          }
984 <        scalecolor(acol, 1.0/ndivs);
985 <        if (arad <= FTINY)
986 <                arad = FHUGE;
987 <        else
988 <                arad = (ndivs+ns) / arad / sqrt(r->rweight);
989 <        if (arad > maxarad)
411 <                arad = maxarad;
412 <        else if (arad < minarad)
413 <                arad = minarad;
414 <        if (ns > 0)
415 <                free((char *)div);
416 <        return(arad);
984 >        if (at->kid == NULL)
985 >                return;
986 >        for (i = 0; i < 8; i++)         /* transfer and free children */
987 >                unloadatree(at->kid+i, f);
988 >        freeambtree(at->kid);
989 >        at->kid = NULL;
990   }
991  
992  
993 + static struct avl {
994 +        AMBVAL  *p;
995 +        unsigned long   t;
996 + }       *avlist1;                       /* ambient value list with ticks */
997 + static AMBVAL   **avlist2;              /* memory positions for sorting */
998 + static int      i_avlist;               /* index for lists */
999 +
1000 + static int alatcmp(const void *av1, const void *av2);
1001 +
1002 + static void
1003 + avfree(AMBVAL *av)
1004 + {
1005 +        free(av);
1006 + }
1007 +
1008 + static void
1009 + av2list(
1010 +        AMBVAL *av
1011 + )
1012 + {
1013 + #ifdef DEBUG
1014 +        if (i_avlist >= nambvals)
1015 +                error(CONSISTENCY, "too many ambient values in av2list1");
1016 + #endif
1017 +        avlist1[i_avlist].p = avlist2[i_avlist] = (AMBVAL*)av;
1018 +        avlist1[i_avlist++].t = av->latick;
1019 + }
1020 +
1021 +
1022   static int
1023 < ambcmp(d1, d2)                          /* decreasing order */
1024 < AMBSAMP  *d1, *d2;
1023 > alatcmp(                        /* compare ambient values for MRA */
1024 >        const void *av1,
1025 >        const void *av2
1026 > )
1027   {
1028 <        if (d1->k < d2->k)
1029 <                return(1);
1030 <        if (d1->k > d2->k)
1028 >        long  lc = ((struct avl *)av2)->t - ((struct avl *)av1)->t;
1029 >        return(lc<0 ? -1 : lc>0 ? 1 : 0);
1030 > }
1031 >
1032 >
1033 > /* GW NOTE 2002/10/3:
1034 > * I used to compare AMBVAL pointers, but found that this was the
1035 > * cause of a serious consistency error with gcc, since the optimizer
1036 > * uses some dangerous trick in pointer subtraction that
1037 > * assumes pointers differ by exact struct size increments.
1038 > */
1039 > static int
1040 > aposcmp(                        /* compare ambient value positions */
1041 >        const void      *avp1,
1042 >        const void      *avp2
1043 > )
1044 > {
1045 >        long    diff = *(char * const *)avp1 - *(char * const *)avp2;
1046 >        if (diff < 0)
1047                  return(-1);
1048 <        return(0);
1048 >        return(diff > 0);
1049   }
1050  
1051  
1052 < static
1053 < avsave(av)                              /* save an ambient value */
1054 < AMBVAL  *av;
1052 > static int
1053 > avlmemi(                                /* find list position from address */
1054 >        AMBVAL  *avaddr
1055 > )
1056   {
1057 < #ifdef  AMBFLUSH
1058 <        static int  nunflshed = 0;
1059 < #endif
1060 <        if (ambfp == NULL)
1057 >        AMBVAL  **avlpp;
1058 >
1059 >        avlpp = (AMBVAL **)bsearch((char *)&avaddr, (char *)avlist2,
1060 >                        nambvals, sizeof(AMBVAL *), &aposcmp);
1061 >        if (avlpp == NULL)
1062 >                error(CONSISTENCY, "address not found in avlmemi");
1063 >        return(avlpp - avlist2);
1064 > }
1065 >
1066 >
1067 > static void
1068 > sortambvals(                    /* resort ambient values */
1069 >        int     always
1070 > )
1071 > {
1072 >        AMBTREE  oldatrunk;
1073 >        AMBVAL  tav, *tap, *pnext;
1074 >        int     i, j;
1075 >                                        /* see if it's time yet */
1076 >        if (!always && (ambclock++ < lastsort+sortintvl ||
1077 >                        nambvals < SORT_THRESH))
1078                  return;
1079 <        if (fwrite(av, sizeof(AMBVAL), 1, ambfp) != 1)
1080 <                goto writerr;
1081 < #ifdef  AMBFLUSH
1082 <        if (++nunflshed >= AMBFLUSH) {
1083 <                if (fflush(ambfp) == EOF)
1084 <                        goto writerr;
1085 <                nunflshed = 0;
1079 >        /*
1080 >         * The idea here is to minimize memory thrashing
1081 >         * in VM systems by improving reference locality.
1082 >         * We do this by periodically sorting our stored ambient
1083 >         * values in memory in order of most recently to least
1084 >         * recently accessed.  This ordering was chosen so that new
1085 >         * ambient values (which tend to be less important) go into
1086 >         * higher memory with the infrequently accessed values.
1087 >         *      Since we expect our values to need sorting less
1088 >         * frequently as the process continues, we double our
1089 >         * waiting interval after each call.
1090 >         *      This routine is also called by setambacc() with
1091 >         * the "always" parameter set to 1 so that the ambient
1092 >         * tree will be rebuilt with the new accuracy parameter.
1093 >         */
1094 >        if (tracktime) {                /* allocate pointer arrays to sort */
1095 >                avlist2 = (AMBVAL **)malloc(nambvals*sizeof(AMBVAL *));
1096 >                avlist1 = (struct avl *)malloc(nambvals*sizeof(struct avl));
1097 >        } else {
1098 >                avlist2 = NULL;
1099 >                avlist1 = NULL;
1100          }
1101 +        if (avlist1 == NULL) {          /* no time tracking -- rebuild tree? */
1102 +                if (avlist2 != NULL)
1103 +                        free((void *)avlist2);
1104 +                if (always) {           /* rebuild without sorting */
1105 +                        oldatrunk = atrunk;
1106 +                        atrunk.alist = NULL;
1107 +                        atrunk.kid = NULL;
1108 +                        unloadatree(&oldatrunk, &avinsert);
1109 +                }
1110 +        } else {                        /* sort memory by last access time */
1111 +                /*
1112 +                 * Sorting memory is tricky because it isn't contiguous.
1113 +                 * We have to sort an array of pointers by MRA and also
1114 +                 * by memory position.  We then copy values in "loops"
1115 +                 * to minimize memory hits.  Nevertheless, we will visit
1116 +                 * everyone at least twice, and this is an expensive process
1117 +                 * when we're thrashing, which is when we need to do it.
1118 +                 */
1119 + #ifdef DEBUG
1120 +                sprintf(errmsg, "sorting %u ambient values at ambclock=%lu...",
1121 +                                nambvals, ambclock);
1122 +                eputs(errmsg);
1123   #endif
1124 <        return;
1125 < writerr:
1126 <        error(SYSTEM, "error writing ambient file");
1124 >                i_avlist = 0;
1125 >                unloadatree(&atrunk, &av2list); /* empty current tree */
1126 > #ifdef DEBUG
1127 >                if (i_avlist < nambvals)
1128 >                        error(CONSISTENCY, "missing ambient values in sortambvals");
1129 > #endif
1130 >                qsort((char *)avlist1, nambvals, sizeof(struct avl), &alatcmp);
1131 >                qsort((char *)avlist2, nambvals, sizeof(AMBVAL *), &aposcmp);
1132 >                for (i = 0; i < nambvals; i++) {
1133 >                        if (avlist1[i].p == NULL)
1134 >                                continue;
1135 >                        tap = avlist2[i];
1136 >                        tav = *tap;
1137 >                        for (j = i; (pnext = avlist1[j].p) != tap;
1138 >                                        j = avlmemi(pnext)) {
1139 >                                *(avlist2[j]) = *pnext;
1140 >                                avinsert(avlist2[j]);
1141 >                                avlist1[j].p = NULL;
1142 >                        }
1143 >                        *(avlist2[j]) = tav;
1144 >                        avinsert(avlist2[j]);
1145 >                        avlist1[j].p = NULL;
1146 >                }
1147 >                free((void *)avlist1);
1148 >                free((void *)avlist2);
1149 >                                                /* compute new sort interval */
1150 >                sortintvl = ambclock - lastsort;
1151 >                if (sortintvl >= MAX_SORT_INTVL/2)
1152 >                        sortintvl = MAX_SORT_INTVL;
1153 >                else
1154 >                        sortintvl <<= 1;        /* wait twice as long next */
1155 > #ifdef DEBUG
1156 >                eputs("done\n");
1157 > #endif
1158 >        }
1159 >        if (ambclock >= MAXACLOCK)
1160 >                ambclock = MAXACLOCK/2;
1161 >        lastsort = ambclock;
1162   }
1163  
1164  
1165 < static
1166 < avinsert(aval, at, c0, s)               /* insert ambient value in a tree */
1167 < AMBVAL  *aval;
1168 < register AMBTREE  *at;
1169 < FVECT  c0;
1170 < double  s;
1165 > #ifdef  F_SETLKW
1166 >
1167 > static void
1168 > aflock(                 /* lock/unlock ambient file */
1169 >        int  typ
1170 > )
1171   {
1172 <        FVECT  ck0;
464 <        int  branch;
465 <        register AMBVAL  *av;
466 <        register int  i;
1172 >        static struct flock  fls;       /* static so initialized to zeroes */
1173  
1174 <        if ((av = newambval()) == NULL)
1175 <                goto memerr;
1176 <        bcopy(aval, av, sizeof(AMBVAL));
1177 <        VCOPY(ck0, c0);
1178 <        while (s*(OCTSCALE/2) > av->rad*ambacc) {
1179 <                if (at->kid == NULL)
1180 <                        if ((at->kid = newambtree()) == NULL)
1181 <                                goto memerr;
1182 <                s *= 0.5;
1183 <                branch = 0;
1184 <                for (i = 0; i < 3; i++)
1185 <                        if (av->pos[i] > ck0[i] + s) {
1186 <                                ck0[i] += s;
1187 <                                branch |= 1 << i;
1174 >        if (typ == fls.l_type)          /* already called? */
1175 >                return;
1176 >        fls.l_type = typ;
1177 >        if (fcntl(fileno(ambfp), F_SETLKW, &fls) < 0)
1178 >                error(SYSTEM, "cannot (un)lock ambient file");
1179 > }
1180 >
1181 >
1182 > int
1183 > ambsync(void)                   /* synchronize ambient file */
1184 > {
1185 >        long  flen;
1186 >        AMBVAL  avs;
1187 >        int  n;
1188 >
1189 >        if (ambfp == NULL)      /* no ambient file? */
1190 >                return(0);
1191 >                                /* gain appropriate access */
1192 >        aflock(nunflshed ? F_WRLCK : F_RDLCK);
1193 >                                /* see if file has grown */
1194 >        if ((flen = lseek(fileno(ambfp), (off_t)0, SEEK_END)) < 0)
1195 >                goto seekerr;
1196 >        if ((n = flen - lastpos) > 0) {         /* file has grown */
1197 >                if (ambinp == NULL) {           /* use duplicate filedes */
1198 >                        ambinp = fdopen(dup(fileno(ambfp)), "r");
1199 >                        if (ambinp == NULL)
1200 >                                error(SYSTEM, "fdopen failed in ambsync");
1201 >                }
1202 >                if (fseek(ambinp, lastpos, SEEK_SET) < 0)
1203 >                        goto seekerr;
1204 >                while (n >= AMBVALSIZ) {        /* load contributed values */
1205 >                        if (!readambval(&avs, ambinp)) {
1206 >                                sprintf(errmsg,
1207 >                        "ambient file \"%s\" corrupted near character %ld",
1208 >                                                ambfile, flen - n);
1209 >                                error(WARNING, errmsg);
1210 >                                break;
1211                          }
1212 <                at = at->kid + branch;
1212 >                        avinsert(avstore(&avs));
1213 >                        n -= AMBVALSIZ;
1214 >                }
1215 >                lastpos = flen - n;
1216 >                /*** seek always as safety measure
1217 >                if (n) ***/                     /* alignment */
1218 >                        if (lseek(fileno(ambfp), (off_t)lastpos, SEEK_SET) < 0)
1219 >                                goto seekerr;
1220          }
1221 <        av->next = at->alist;
1222 <        at->alist = av;
1223 <        return;
1224 < memerr:
1225 <        error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
1221 >        n = fflush(ambfp);                      /* calls write() at last */
1222 >        if (n != EOF)
1223 >                lastpos += (long)nunflshed*AMBVALSIZ;
1224 >        else if ((lastpos = lseek(fileno(ambfp), (off_t)0, SEEK_CUR)) < 0)
1225 >                goto seekerr;
1226 >                
1227 >        aflock(F_UNLCK);                        /* release file */
1228 >        nunflshed = 0;
1229 >        return(n);
1230 > seekerr:
1231 >        error(SYSTEM, "seek failed in ambsync");
1232 >        return -1; /* pro forma return */
1233   }
1234 +
1235 + #else   /* ! F_SETLKW */
1236 +
1237 + int
1238 + ambsync(void)                   /* flush ambient file */
1239 + {
1240 +        if (ambfp == NULL)
1241 +                return(0);
1242 +        nunflshed = 0;
1243 +        return(fflush(ambfp));
1244 + }
1245 +
1246 + #endif  /* ! F_SETLKW */

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