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

Comparing ray/src/rt/ambient.c (file contents):
Revision 1.13 by greg, Thu Jun 6 10:48:50 1991 UTC vs.
Revision 2.99 by greg, Thu Mar 3 22:44:10 2016 UTC

# Line 1 | Line 1
1 < /* Copyright (c) 1986 Regents of the University of California */
2 <
3 < #ifndef lint
4 < static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
5 < #endif
6 <
1 > static const char       RCSid[] = "$Id$";
2   /*
3   *  ambient.c - routines dealing with ambient (inter-reflected) component.
4   *
5 < *  The macro AMBFLUSH (if defined) is the number of ambient values
11 < *      to wait before flushing to the ambient file.
12 < *
13 < *     5/9/86
5 > *  Declarations of external symbols in ambient.h
6   */
7  
8 < #include  "ray.h"
8 > #include "copyright.h"
9  
10 < #include  "octree.h"
10 > #include <string.h>
11  
12 + #include  "platform.h"
13 + #include  "ray.h"
14   #include  "otypes.h"
15 <
15 > #include  "resolu.h"
16 > #include  "ambient.h"
17   #include  "random.h"
18 + #include  "pmapamb.h"
19  
20 < #define  OCTSCALE       0.5     /* ceil((valid rad.)/(cube size)) */
20 > #ifndef  OCTSCALE
21 > #define  OCTSCALE       1.0     /* ceil((valid rad.)/(cube size)) */
22 > #endif
23  
24 < extern CUBE  thescene;          /* contains space boundaries */
24 > extern char  *shm_boundary;     /* memory sharing boundary */
25  
26 < extern COLOR  ambval;           /* global ambient component */
27 < extern double  ambacc;          /* ambient accuracy */
28 < extern int  ambres;             /* ambient resolution */
29 < extern int  ambdiv;             /* number of divisions for calculation */
32 < extern int  ambssamp;           /* number of super-samples */
33 < extern int  ambounce;           /* number of ambient bounces */
34 < extern char  *amblist[];        /* ambient include/exclude list */
35 < extern int  ambincl;            /* include == 1, exclude == 0 */
26 > #ifndef  MAXASET
27 > #define  MAXASET        4095    /* maximum number of elements in ambient set */
28 > #endif
29 > OBJECT  ambset[MAXASET+1]={0};  /* ambient include/exclude set */
30  
31 < #define  MAXASET        511     /* maximum number of elements in ambient set */
32 < OBJECT  ambset[MAXASET+1]={0};  /* ambient include/exclude set */
31 > double  maxarad;                /* maximum ambient radius */
32 > double  minarad;                /* minimum ambient radius */
33  
34 < double  maxarad;                /* maximum ambient radius */
41 < double  minarad;                /* minimum ambient radius */
34 > static AMBTREE  atrunk;         /* our ambient trunk node */
35  
36 < /*
37 < * Since we've defined our vectors as float below to save space,
45 < * watch out for changes in the definitions of VCOPY() and DOT().
46 < */
47 < typedef struct ambval {
48 <        float  pos[3];          /* position in space */
49 <        float  dir[3];          /* normal direction */
50 <        int  lvl;               /* recursion level of parent ray */
51 <        float  weight;          /* weight of parent ray */
52 <        COLOR  val;             /* computed ambient value */
53 <        float  rad;             /* validity radius */
54 <        struct ambval  *next;   /* next in list */
55 < }  AMBVAL;                      /* ambient value */
36 > static FILE  *ambfp = NULL;     /* ambient file pointer */
37 > static int  nunflshed = 0;      /* number of unflushed ambient values */
38  
39 < typedef struct ambtree {
40 <        AMBVAL  *alist;         /* ambient value list */
41 <        struct ambtree  *kid;   /* 8 child nodes */
42 < }  AMBTREE;                     /* ambient octree */
39 > #ifndef SORT_THRESH
40 > #ifdef SMLMEM
41 > #define SORT_THRESH     ((16L<<20)/sizeof(AMBVAL))
42 > #else
43 > #define SORT_THRESH     ((64L<<20)/sizeof(AMBVAL))
44 > #endif
45 > #endif
46 > #ifndef SORT_INTVL
47 > #define SORT_INTVL      (SORT_THRESH<<1)
48 > #endif
49 > #ifndef MAX_SORT_INTVL
50 > #define MAX_SORT_INTVL  (SORT_INTVL<<6)
51 > #endif
52  
62 typedef struct {
63        float  k;               /* error contribution per sample */
64        COLOR  v;               /* ray sum */
65        int  n;                 /* number of samples */
66        short  t, p;            /* theta, phi indices */
67 }  AMBSAMP;                     /* ambient sample */
53  
54 < static AMBTREE  atrunk;         /* our ambient trunk node */
54 > static double  avsum = 0.;              /* computed ambient value sum (log) */
55 > static unsigned int  navsum = 0;        /* number of values in avsum */
56 > static unsigned int  nambvals = 0;      /* total number of indirect values */
57 > static unsigned int  nambshare = 0;     /* number of values from file */
58 > static unsigned long  ambclock = 0;     /* ambient access clock */
59 > static unsigned long  lastsort = 0;     /* time of last value sort */
60 > static long  sortintvl = SORT_INTVL;    /* time until next sort */
61 > static FILE  *ambinp = NULL;            /* auxiliary file for input */
62 > static long  lastpos = -1;              /* last flush position */
63  
64 < static FILE  *ambfp = NULL;     /* ambient file pointer */
64 > #define MAXACLOCK       (1L<<30)        /* clock turnover value */
65 >        /*
66 >         * Track access times unless we are sharing ambient values
67 >         * through memory on a multiprocessor, when we want to avoid
68 >         * claiming our own memory (copy on write).  Go ahead anyway
69 >         * if more than two thirds of our values are unshared.
70 >         * Compile with -Dtracktime=0 to turn this code off.
71 >         */
72 > #ifndef tracktime
73 > #define tracktime       (shm_boundary == NULL || nambvals > 3*nambshare)
74 > #endif
75  
76 < #define  newambval()    (AMBVAL *)bmalloc(sizeof(AMBVAL))
76 > #define  AMBFLUSH       (BUFSIZ/AMBVALSIZ)
77  
78 < #define  newambtree()   (AMBTREE *)calloc(8, sizeof(AMBTREE))
78 > #define  newambval()    (AMBVAL *)malloc(sizeof(AMBVAL))
79 > #define  freeav(av)     free((void *)av);
80  
81 < double  sumambient(), doambient(), makeambient();
81 > static void initambfile(int creat);
82 > static void avsave(AMBVAL *av);
83 > static AMBVAL *avstore(AMBVAL  *aval);
84 > static AMBTREE *newambtree(void);
85 > static void freeambtree(AMBTREE  *atp);
86  
87 + typedef void unloadtf_t(AMBVAL *);
88 + static unloadtf_t avinsert;
89 + static unloadtf_t av2list;
90 + static unloadtf_t avfree;
91 + static void unloadatree(AMBTREE  *at, unloadtf_t *f);
92  
93 < setambient(afile)                       /* initialize calculation */
94 < char  *afile;
93 > static int aposcmp(const void *avp1, const void *avp2);
94 > static int avlmemi(AMBVAL *avaddr);
95 > static void sortambvals(int always);
96 >
97 > #ifdef  F_SETLKW
98 > static void aflock(int  typ);
99 > #endif
100 >
101 >
102 > void
103 > setambres(                              /* set ambient resolution */
104 >        int  ar
105 > )
106   {
107 <        long  ftell();
108 <        AMBVAL  amb;
107 >        ambres = ar < 0 ? 0 : ar;               /* may be done already */
108 >                                                /* set min & max radii */
109 >        if (ar <= 0) {
110 >                minarad = 0;
111 >                maxarad = thescene.cusize*0.2;
112 >        } else {
113 >                minarad = thescene.cusize / ar;
114 >                maxarad = 64.0 * minarad;               /* heuristic */
115 >                if (maxarad > thescene.cusize*0.2)
116 >                        maxarad = thescene.cusize*0.2;
117 >        }
118 >        if (minarad <= FTINY)
119 >                minarad = 10.0*FTINY;
120 >        if (maxarad <= minarad)
121 >                maxarad = 64.0 * minarad;
122 > }
123  
86        maxarad = thescene.cusize / 2.0;                /* maximum radius */
87                                                        /* minimum radius */
88        minarad = ambres > 0 ? thescene.cusize/ambres : 0.0;
124  
125 <                                        /* open ambient file */
126 <        if (afile != NULL)
127 <                if ((ambfp = fopen(afile, "r+")) != NULL) {
128 <                        while (fread((char *)&amb,sizeof(AMBVAL),1,ambfp) == 1)
129 <                                avinsert(&amb, &atrunk, thescene.cuorg,
130 <                                                thescene.cusize);
131 <                                                        /* align */
132 <                        fseek(ambfp, -(ftell(ambfp)%sizeof(AMBVAL)), 1);
133 <                } else if ((ambfp = fopen(afile, "w")) == NULL) {
134 <                        sprintf(errmsg, "cannot open ambient file \"%s\"",
135 <                                        afile);
136 <                        error(SYSTEM, errmsg);
125 > void
126 > setambacc(                              /* set ambient accuracy */
127 >        double  newa
128 > )
129 > {
130 >        static double   olda;           /* remember previous setting here */
131 >        
132 >        newa *= (newa > 0);
133 >        if (fabs(newa - olda) >= .05*(newa + olda)) {
134 >                ambacc = newa;
135 >                if (nambvals > 0)
136 >                        sortambvals(1);         /* rebuild tree */
137 >        }
138 > }
139 >
140 >
141 > void
142 > setambient(void)                                /* initialize calculation */
143 > {
144 >        int     readonly = 0;
145 >        long    flen;
146 >        AMBVAL  amb;
147 >                                                /* make sure we're fresh */
148 >        ambdone();
149 >                                                /* init ambient limits */
150 >        setambres(ambres);
151 >        setambacc(ambacc);
152 >        if (ambfile == NULL || !ambfile[0])
153 >                return;
154 >        if (ambacc <= FTINY) {
155 >                sprintf(errmsg, "zero ambient accuracy so \"%s\" not opened",
156 >                                ambfile);
157 >                error(WARNING, errmsg);
158 >                return;
159 >        }
160 >                                                /* open ambient file */
161 >        if ((ambfp = fopen(ambfile, "r+")) == NULL)
162 >                readonly = (ambfp = fopen(ambfile, "r")) != NULL;
163 >        if (ambfp != NULL) {
164 >                initambfile(0);                 /* file exists */
165 >                lastpos = ftell(ambfp);
166 >                while (readambval(&amb, ambfp))
167 >                        avstore(&amb);
168 >                nambshare = nambvals;           /* share loaded values */
169 >                if (readonly) {
170 >                        sprintf(errmsg,
171 >                                "loaded %u values from read-only ambient file",
172 >                                        nambvals);
173 >                        error(WARNING, errmsg);
174 >                        fclose(ambfp);          /* close file so no writes */
175 >                        ambfp = NULL;
176 >                        return;                 /* avoid ambsync() */
177                  }
178 +                                                /* align file pointer */
179 +                lastpos += (long)nambvals*AMBVALSIZ;
180 +                flen = lseek(fileno(ambfp), (off_t)0, SEEK_END);
181 +                if (flen != lastpos) {
182 +                        sprintf(errmsg,
183 +                        "ignoring last %ld values in ambient file (corrupted)",
184 +                                        (flen - lastpos)/AMBVALSIZ);
185 +                        error(WARNING, errmsg);
186 +                        fseek(ambfp, lastpos, SEEK_SET);
187 + #ifndef _WIN32 /* XXX we need a replacement for that one */
188 +                        ftruncate(fileno(ambfp), (off_t)lastpos);
189 + #endif
190 +                }
191 +        } else if ((ambfp = fopen(ambfile, "w+")) != NULL) {
192 +                initambfile(1);                 /* else create new file */
193 +                fflush(ambfp);
194 +                lastpos = ftell(ambfp);
195 +        } else {
196 +                sprintf(errmsg, "cannot open ambient file \"%s\"", ambfile);
197 +                error(SYSTEM, errmsg);
198 +        }
199 + #ifdef  F_SETLKW
200 +        aflock(F_UNLCK);                        /* release file */
201 + #endif
202   }
203  
204  
205 < ambnotify(obj)                  /* record new modifier */
206 < OBJECT  obj;
205 > void
206 > ambdone(void)                   /* close ambient file and free memory */
207   {
208 +        if (ambfp != NULL) {            /* close ambient file */
209 +                ambsync();
210 +                fclose(ambfp);
211 +                ambfp = NULL;
212 +                if (ambinp != NULL) {  
213 +                        fclose(ambinp);
214 +                        ambinp = NULL;
215 +                }
216 +                lastpos = -1;
217 +        }
218 +                                        /* free ambient tree */
219 +        unloadatree(&atrunk, avfree);
220 +        freeambtree(NULL);
221 +                                        /* reset state variables */
222 +        avsum = 0.;
223 +        navsum = 0;
224 +        nambvals = 0;
225 +        nambshare = 0;
226 +        ambclock = 0;
227 +        lastsort = 0;
228 +        sortintvl = SORT_INTVL;
229 + }
230 +
231 +
232 + void
233 + ambnotify(                      /* record new modifier */
234 +        OBJECT  obj
235 + )
236 + {
237          static int  hitlimit = 0;
238 <        register OBJREC  *o = objptr(obj);
239 <        register char  **amblp;
238 >        OBJREC   *o;
239 >        char  **amblp;
240  
241 +        if (obj == OVOID) {             /* starting over */
242 +                ambset[0] = 0;
243 +                hitlimit = 0;
244 +                return;
245 +        }
246 +        o = objptr(obj);
247          if (hitlimit || !ismodifier(o->otype))
248                  return;
249          for (amblp = amblist; *amblp != NULL; amblp++)
# Line 124 | Line 258 | OBJECT  obj;
258                  }
259   }
260  
261 + /************ THE FOLLOWING ROUTINES DIFFER BETWEEN NEW & OLD ***************/
262  
263 < ambient(acol, r)                /* compute ambient component for ray */
264 < COLOR  acol;
265 < register RAY  *r;
263 > #ifndef OLDAMB
264 >
265 > #define tfunc(lwr, x, upr)      (((x)-(lwr))/((upr)-(lwr)))
266 >
267 > static int      plugaleak(RAY *r, AMBVAL *ap, FVECT anorm, double ang);
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 int      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, caustic;
283 >        int     ok;
284 >        double  d, l;
285  
286 <        rdepth++;                               /* increment level */
286 >        /* PMAP: Factor in ambient from photon map, if enabled and ray is
287 >         * ambient. Return as all ambient components accounted for, else
288 >         * continue. */
289 >        if (ambPmap(aval, r, rdepth))
290 >                return;
291  
292 +        /* PMAP: Factor in specular-diffuse ambient (caustics) from photon
293 +         * map, if enabled and ray is primary, else caustic is zero.  Continue
294 +         * with RADIANCE ambient calculation */
295 +        copycolor(caustic, aval);
296 +        ambPmapCaustic(caustic, r, rdepth);
297 +        
298          if (ambdiv <= 0)                        /* no ambient calculation */
299                  goto dumbamb;
300                                                  /* check number of bounces */
301 <        if (rdepth > ambounce)
301 >        if (rdepth >= ambounce)
302                  goto dumbamb;
303                                                  /* check ambient list */
304          if (ambincl != -1 && r->ro != NULL &&
# Line 145 | Line 306 | register RAY  *r;
306                  goto dumbamb;
307  
308          if (ambacc <= FTINY) {                  /* no ambient storage */
309 <                if (doambient(acol, r) == 0.0)
309 >                copycolor(acol, aval);
310 >                rdepth++;
311 >                ok = doambient(acol, r, r->rweight,
312 >                                NULL, NULL, NULL, NULL, NULL);
313 >                rdepth--;
314 >                if (!ok)
315                          goto dumbamb;
316 <                goto done;
316 >                copycolor(aval, acol);
317 >
318 >                /* PMAP: add in caustic */
319 >                addcolor(aval, caustic);
320 >                return;
321          }
322 <                                                /* get ambient value */
322 >
323 >        if (tracktime)                          /* sort to minimize thrashing */
324 >                sortambvals(0);
325 >                                                /* interpolate ambient value */
326          setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
327 <        wsum = sumambient(acol, r, &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
328 <        if (wsum > FTINY)
329 <                scalecolor(acol, 1.0/wsum);
330 <        else if (makeambient(acol, r) == 0.0)
331 <                goto dumbamb;
332 <        goto done;
327 >        d = sumambient(acol, r, nrm, rdepth,
328 >                        &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
329 >                        
330 >        if (d > FTINY) {
331 >                d = 1.0/d;
332 >                scalecolor(acol, d);
333 >                multcolor(aval, acol);
334  
335 +                /* PMAP: add in caustic */
336 +                addcolor(aval, caustic);
337 +                return;
338 +        }
339 +        
340 +        rdepth++;                               /* need to cache new value */
341 +        ok = makeambient(acol, r, nrm, rdepth-1);
342 +        rdepth--;
343 +        
344 +        if (ok) {
345 +                multcolor(aval, acol);          /* computed new value */
346 +
347 +                /* PMAP: add in caustic */
348 +                addcolor(aval, caustic);
349 +                return;
350 +        }
351 +        
352   dumbamb:                                        /* return global value */
353 <        copycolor(acol, ambval);
354 < done:                                           /* must finish here! */
353 >        if ((ambvwt <= 0) | (navsum == 0)) {
354 >                multcolor(aval, ambval);
355 >                
356 >                /* PMAP: add in caustic */
357 >                addcolor(aval, caustic);
358 >                return;
359 >        }
360 >        
361 >        l = bright(ambval);                     /* average in computations */  
362 >        if (l > FTINY) {
363 >                d = (log(l)*(double)ambvwt + avsum) /
364 >                                (double)(ambvwt + navsum);
365 >                d = exp(d) / l;
366 >                scalecolor(aval, d);
367 >                multcolor(aval, ambval);        /* apply color of ambval */
368 >        } else {
369 >                d = exp( avsum / (double)navsum );
370 >                scalecolor(aval, d);            /* neutral color */
371 >        }
372 > }
373 >
374 >
375 > /* Plug a potential leak where ambient cache value is occluded */
376 > static int
377 > plugaleak(RAY *r, AMBVAL *ap, FVECT anorm, double ang)
378 > {
379 >        const double    cost70sq = 0.1169778;   /* cos(70deg)^2 */
380 >        RAY             rtst;
381 >        FVECT           vdif;
382 >        double          normdot, ndotd, nadotd;
383 >        double          a, b, c, t[2];
384 >
385 >        ang += 2.*PI*(ang < 0);                 /* check direction flags */
386 >        if ( !(ap->corral>>(int)(ang*(16./PI)) & 1) )
387 >                return(0);
388 >        /*
389 >         * Generate test ray, targeting 20 degrees above sample point plane
390 >         * along surface normal from cache position.  This should be high
391 >         * enough to miss local geometry we don't really care about.
392 >         */
393 >        VSUB(vdif, ap->pos, r->rop);
394 >        normdot = DOT(anorm, r->ron);
395 >        ndotd = DOT(vdif, r->ron);
396 >        nadotd = DOT(vdif, anorm);
397 >        a = normdot*normdot - cost70sq;
398 >        b = 2.0*(normdot*ndotd - nadotd*cost70sq);
399 >        c = ndotd*ndotd - DOT(vdif,vdif)*cost70sq;
400 >        if (quadratic(t, a, b, c) != 2)
401 >                return(1);                      /* should rarely happen */
402 >        if (t[1] <= FTINY)
403 >                return(0);                      /* should fail behind test */
404 >        rayorigin(&rtst, SHADOW, r, NULL);
405 >        VSUM(rtst.rdir, vdif, anorm, t[1]);     /* further dist. > plane */
406 >        rtst.rmax = normalize(rtst.rdir);       /* short ray test */
407 >        while (localhit(&rtst, &thescene)) {    /* check for occluder */
408 >                if (rtst.ro->omod != OVOID &&
409 >                                (rtst.clipset == NULL ||
410 >                                        !inset(rtst.clipset, rtst.ro->omod)))
411 >                        return(1);              /* plug light leak */
412 >                VCOPY(rtst.rorg, rtst.rop);     /* skip invisible surface */
413 >                rtst.rmax -= rtst.rot;
414 >                rayclear(&rtst);
415 >        }
416 >        return(0);                              /* seems we're OK */
417 > }
418 >
419 >
420 > static double
421 > sumambient(             /* get interpolated ambient value */
422 >        COLOR  acol,
423 >        RAY  *r,
424 >        FVECT  rn,
425 >        int  al,
426 >        AMBTREE  *at,
427 >        FVECT  c0,
428 >        double  s
429 > )
430 > {                       /* initial limit is 10 degrees plus ambacc radians */
431 >        const double    minangle = 10.0 * PI/180.;
432 >        double          maxangle = minangle + ambacc;
433 >        double          wsum = 0.0;
434 >        FVECT           ck0;
435 >        int             i, j;
436 >        AMBVAL          *av;
437 >
438 >        if (at->kid != NULL) {          /* sum children first */                                
439 >                s *= 0.5;
440 >                for (i = 0; i < 8; i++) {
441 >                        for (j = 0; j < 3; j++) {
442 >                                ck0[j] = c0[j];
443 >                                if (1<<j & i)
444 >                                        ck0[j] += s;
445 >                                if (r->rop[j] < ck0[j] - OCTSCALE*s)
446 >                                        break;
447 >                                if (r->rop[j] > ck0[j] + (1.0+OCTSCALE)*s)
448 >                                        break;
449 >                        }
450 >                        if (j == 3)
451 >                                wsum += sumambient(acol, r, rn, al,
452 >                                                        at->kid+i, ck0, s);
453 >                }
454 >                                        /* good enough? */
455 >                if (wsum >= 0.05 && s > minarad*10.0)
456 >                        return(wsum);
457 >        }
458 >                                        /* adjust maximum angle */
459 >        if (at->alist != NULL && (at->alist->lvl <= al) & (r->rweight < 0.6))
460 >                maxangle = (maxangle - PI/2.)*pow(r->rweight,0.13) + PI/2.;
461 >                                        /* sum this node */
462 >        for (av = at->alist; av != NULL; av = av->next) {
463 >                double  u, v, d, delta_r2, delta_t2;
464 >                COLOR   ct;
465 >                FVECT   uvw[3];
466 >                                        /* record access */
467 >                if (tracktime)
468 >                        av->latick = ambclock;
469 >                /*
470 >                 *  Ambient level test
471 >                 */
472 >                if (av->lvl > al ||     /* list sorted, so this works */
473 >                                (av->lvl == al) & (av->weight < 0.9*r->rweight))
474 >                        break;
475 >                /*
476 >                 *  Direction test using unperturbed normal
477 >                 */
478 >                decodedir(uvw[2], av->ndir);
479 >                d = DOT(uvw[2], r->ron);
480 >                if (d <= 0.0)           /* >= 90 degrees */
481 >                        continue;
482 >                delta_r2 = 2.0 - 2.0*d; /* approx. radians^2 */
483 >                if (delta_r2 >= maxangle*maxangle)
484 >                        continue;
485 >                /*
486 >                 *  Modified ray behind test
487 >                 */
488 >                VSUB(ck0, r->rop, av->pos);
489 >                d = DOT(ck0, uvw[2]);
490 >                if (d < -minarad*ambacc-.001)
491 >                        continue;
492 >                d /= av->rad[0];
493 >                delta_t2 = d*d;
494 >                if (delta_t2 >= ambacc*ambacc)
495 >                        continue;
496 >                /*
497 >                 *  Elliptical radii test based on Hessian
498 >                 */
499 >                decodedir(uvw[0], av->udir);
500 >                VCROSS(uvw[1], uvw[2], uvw[0]);
501 >                d = (u = DOT(ck0, uvw[0])) / av->rad[0];
502 >                delta_t2 += d*d;
503 >                d = (v = DOT(ck0, uvw[1])) / av->rad[1];
504 >                delta_t2 += d*d;
505 >                if (delta_t2 >= ambacc*ambacc)
506 >                        continue;
507 >                /*
508 >                 *  Test for potential light leak
509 >                 */
510 >                if (av->corral && plugaleak(r, av, uvw[2], atan2a(v,u)))
511 >                        continue;
512 >                /*
513 >                 *  Extrapolate value and compute final weight (hat function)
514 >                 */
515 >                if (!extambient(ct, av, r->rop, rn, uvw))
516 >                        continue;
517 >                d = tfunc(maxangle, sqrt(delta_r2), 0.0) *
518 >                        tfunc(ambacc, sqrt(delta_t2), 0.0);
519 >                scalecolor(ct, d);
520 >                addcolor(acol, ct);
521 >                wsum += d;
522 >        }
523 >        return(wsum);
524 > }
525 >
526 >
527 > static int
528 > makeambient(            /* make a new ambient value for storage */
529 >        COLOR  acol,
530 >        RAY  *r,
531 >        FVECT  rn,
532 >        int  al
533 > )
534 > {
535 >        AMBVAL  amb;
536 >        FVECT   uvw[3];
537 >        int     i;
538 >
539 >        amb.weight = 1.0;                       /* compute weight */
540 >        for (i = al; i-- > 0; )
541 >                amb.weight *= AVGREFL;
542 >        if (r->rweight < 0.1*amb.weight)        /* heuristic override */
543 >                amb.weight = 1.25*r->rweight;
544 >        setcolor(acol, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
545 >                                                /* compute ambient */
546 >        i = doambient(acol, r, amb.weight,
547 >                        uvw, amb.rad, amb.gpos, amb.gdir, &amb.corral);
548 >        scalecolor(acol, 1./AVGREFL);           /* undo assumed reflectance */
549 >        if (i <= 0 || amb.rad[0] <= FTINY)      /* no Hessian or zero radius */
550 >                return(i);
551 >                                                /* store value */
552 >        VCOPY(amb.pos, r->rop);
553 >        amb.ndir = encodedir(r->ron);
554 >        amb.udir = encodedir(uvw[0]);
555 >        amb.lvl = al;
556 >        copycolor(amb.val, acol);
557 >                                                /* insert into tree */
558 >        avsave(&amb);                           /* and save to file */
559 >        if (rn != r->ron) {                     /* texture */
560 >                VCOPY(uvw[2], r->ron);
561 >                extambient(acol, &amb, r->rop, rn, uvw);
562 >        }
563 >        return(1);
564 > }
565 >
566 >
567 > static int
568 > extambient(             /* extrapolate value at pv, nv */
569 >        COLOR  cr,
570 >        AMBVAL   *ap,
571 >        FVECT  pv,
572 >        FVECT  nv,
573 >        FVECT  uvw[3]
574 > )
575 > {
576 >        const double    min_d = 0.05;
577 >        static FVECT    my_uvw[3];
578 >        FVECT           v1;
579 >        int             i;
580 >        double          d = 1.0;        /* zeroeth order */
581 >
582 >        if (uvw == NULL) {              /* need local coordinates? */
583 >                decodedir(my_uvw[2], ap->ndir);
584 >                decodedir(my_uvw[0], ap->udir);
585 >                VCROSS(my_uvw[1], my_uvw[2], my_uvw[0]);
586 >                uvw = my_uvw;
587 >        }
588 >        for (i = 3; i--; )              /* gradient due to translation */
589 >                d += (pv[i] - ap->pos[i]) *
590 >                        (ap->gpos[0]*uvw[0][i] + ap->gpos[1]*uvw[1][i]);
591 >
592 >        VCROSS(v1, uvw[2], nv);         /* gradient due to rotation */
593 >        for (i = 3; i--; )
594 >                d += v1[i] * (ap->gdir[0]*uvw[0][i] + ap->gdir[1]*uvw[1][i]);
595 >        
596 >        if (d < min_d)                  /* should not use if we can avoid it */
597 >                d = min_d;
598 >        copycolor(cr, ap->val);
599 >        scalecolor(cr, d);
600 >        return(d > min_d);
601 > }
602 >
603 >
604 > static void
605 > avinsert(                               /* insert ambient value in our tree */
606 >        AMBVAL *av
607 > )
608 > {
609 >        AMBTREE  *at;
610 >        AMBVAL  *ap;
611 >        AMBVAL  avh;
612 >        FVECT  ck0;
613 >        double  s;
614 >        int  branch;
615 >        int  i;
616 >
617 >        if (av->rad[0] <= FTINY)
618 >                error(CONSISTENCY, "zero ambient radius in avinsert");
619 >        at = &atrunk;
620 >        VCOPY(ck0, thescene.cuorg);
621 >        s = thescene.cusize;
622 >        while (s*(OCTSCALE/2) > av->rad[1]*ambacc) {
623 >                if (at->kid == NULL)
624 >                        if ((at->kid = newambtree()) == NULL)
625 >                                error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
626 >                s *= 0.5;
627 >                branch = 0;
628 >                for (i = 0; i < 3; i++)
629 >                        if (av->pos[i] > ck0[i] + s) {
630 >                                ck0[i] += s;
631 >                                branch |= 1 << i;
632 >                        }
633 >                at = at->kid + branch;
634 >        }
635 >        avh.next = at->alist;           /* order by increasing level */
636 >        for (ap = &avh; ap->next != NULL; ap = ap->next)
637 >                if ( ap->next->lvl > av->lvl ||
638 >                                (ap->next->lvl == av->lvl) &
639 >                                (ap->next->weight <= av->weight) )
640 >                        break;
641 >        av->next = ap->next;
642 >        ap->next = (AMBVAL*)av;
643 >        at->alist = avh.next;
644 > }
645 >
646 >
647 > #else /* ! NEWAMB */
648 >
649 > static double   sumambient(COLOR acol, RAY *r, FVECT rn, int al,
650 >                                AMBTREE *at, FVECT c0, double s);
651 > static double   makeambient(COLOR acol, RAY *r, FVECT rn, int al);
652 > static void     extambient(COLOR cr, AMBVAL *ap, FVECT pv, FVECT nv);
653 >
654 >
655 > void
656 > multambient(            /* compute ambient component & multiply by coef. */
657 >        COLOR  aval,
658 >        RAY  *r,
659 >        FVECT  nrm
660 > )
661 > {
662 >        static int  rdepth = 0;                 /* ambient recursion */
663 >        COLOR   acol, caustic;
664 >        double  d, l;
665 >
666 >        /* PMAP: Factor in ambient from global photon map (if enabled) and return
667 >         * as all ambient components accounted for */
668 >        if (ambPmap(aval, r, rdepth))
669 >                return;
670 >
671 >        /* PMAP: Otherwise factor in ambient from caustic photon map
672 >         * (ambPmapCaustic() returns zero if caustic photons disabled) and
673 >         * continue with RADIANCE ambient calculation */
674 >        copycolor(caustic, aval);
675 >        ambPmapCaustic(caustic, r, rdepth);
676 >        
677 >        if (ambdiv <= 0)                        /* no ambient calculation */
678 >                goto dumbamb;
679 >                                                /* check number of bounces */
680 >        if (rdepth >= ambounce)
681 >                goto dumbamb;
682 >                                                /* check ambient list */
683 >        if (ambincl != -1 && r->ro != NULL &&
684 >                        ambincl != inset(ambset, r->ro->omod))
685 >                goto dumbamb;
686 >
687 >        if (ambacc <= FTINY) {                  /* no ambient storage */
688 >                copycolor(acol, aval);
689 >                rdepth++;
690 >                d = doambient(acol, r, r->rweight, NULL, NULL);
691 >                rdepth--;
692 >                if (d <= FTINY)
693 >                        goto dumbamb;
694 >                copycolor(aval, acol);          
695 >        
696 >           /* PMAP: add in caustic */
697 >                addcolor(aval, caustic);        
698 >                return;
699 >        }
700 >
701 >        if (tracktime)                          /* sort to minimize thrashing */
702 >                sortambvals(0);
703 >                                                /* interpolate ambient value */
704 >        setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
705 >        d = sumambient(acol, r, nrm, rdepth,
706 >                        &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
707 >                        
708 >        if (d > FTINY) {
709 >                d = 1.0/d;
710 >                scalecolor(acol, d);
711 >                multcolor(aval, acol);
712 >                
713 >                /* PMAP: add in caustic */
714 >                addcolor(aval, caustic);        
715 >                return;
716 >        }
717 >        
718 >        rdepth++;                               /* need to cache new value */
719 >        d = makeambient(acol, r, nrm, rdepth-1);
720          rdepth--;
721 +        
722 +        if (d > FTINY) {
723 +                multcolor(aval, acol);          /* got new value */
724 +
725 +                /* PMAP: add in caustic */
726 +                addcolor(aval, caustic);                        
727 +                return;
728 +        }
729 +        
730 + dumbamb:                                        /* return global value */
731 +        if ((ambvwt <= 0) | (navsum == 0)) {
732 +                multcolor(aval, ambval);
733 +
734 +                /* PMAP: add in caustic */
735 +                addcolor(aval, caustic);        
736 +                return;
737 +        }
738 +        
739 +        l = bright(ambval);                     /* average in computations */
740 +        if (l > FTINY) {
741 +                d = (log(l)*(double)ambvwt + avsum) /
742 +                                (double)(ambvwt + navsum);
743 +                d = exp(d) / l;
744 +                scalecolor(aval, d);
745 +                multcolor(aval, ambval);        /* apply color of ambval */
746 +        } else {
747 +                d = exp( avsum / (double)navsum );
748 +                scalecolor(aval, d);            /* neutral color */
749 +        }
750   }
751  
752  
753 < double
754 < sumambient(acol, r, at, c0, s)          /* get interpolated ambient value */
755 < COLOR  acol;
756 < register RAY  *r;
757 < AMBTREE  *at;
758 < FVECT  c0;
759 < double  s;
753 > static double
754 > sumambient(     /* get interpolated ambient value */
755 >        COLOR  acol,
756 >        RAY  *r,
757 >        FVECT  rn,
758 >        int  al,
759 >        AMBTREE  *at,
760 >        FVECT  c0,
761 >        double  s
762 > )
763   {
764 <        extern double  sqrt();
177 <        double  d, e1, e2, wt, wsum;
764 >        double  d, e1, e2, wt, wsum;
765          COLOR  ct;
766          FVECT  ck0;
767          int  i;
768 <        register int  j;
769 <        register AMBVAL  *av;
770 <                                        /* do this node */
768 >        int  j;
769 >        AMBVAL   *av;
770 >
771          wsum = 0.0;
772 +                                        /* do this node */
773          for (av = at->alist; av != NULL; av = av->next) {
774 +                double  rn_dot = -2.0;
775 +                if (tracktime)
776 +                        av->latick = ambclock;
777                  /*
778 <                 *  Ray strength test.
778 >                 *  Ambient level test.
779                   */
780 <                if (av->lvl > r->rlvl || av->weight < r->rweight-FTINY)
781 <                        continue;
780 >                if (av->lvl > al ||     /* list sorted, so this works */
781 >                                (av->lvl == al) & (av->weight < 0.9*r->rweight))
782 >                        break;
783                  /*
784                   *  Ambient radius test.
785                   */
786 <                e1 = 0.0;
787 <                for (j = 0; j < 3; j++) {
196 <                        d = av->pos[j] - r->rop[j];
197 <                        e1 += d * d;
198 <                }
199 <                e1 /= av->rad * av->rad;
786 >                VSUB(ck0, av->pos, r->rop);
787 >                e1 = DOT(ck0, ck0) / (av->rad * av->rad);
788                  if (e1 > ambacc*ambacc*1.21)
789                          continue;
790                  /*
791 <                 *  Normal direction test.
791 >                 *  Direction test using closest normal.
792                   */
793 <                e2 = (1.0 - DOT(av->dir, r->ron)) * r->rweight;
794 <                if (e2 < 0.0) e2 = 0.0;
795 <                if (e1 + e2 > ambacc*ambacc*1.21)
793 >                d = DOT(av->dir, r->ron);
794 >                if (rn != r->ron) {
795 >                        rn_dot = DOT(av->dir, rn);
796 >                        if (rn_dot > 1.0-FTINY)
797 >                                rn_dot = 1.0-FTINY;
798 >                        if (rn_dot >= d-FTINY) {
799 >                                d = rn_dot;
800 >                                rn_dot = -2.0;
801 >                        }
802 >                }
803 >                e2 = (1.0 - d) * r->rweight;
804 >                if (e2 < 0.0)
805 >                        e2 = 0.0;
806 >                else if (e1 + e2 > ambacc*ambacc*1.21)
807                          continue;
808                  /*
809                   *  Ray behind test.
# Line 213 | Line 812 | double  s;
812                  for (j = 0; j < 3; j++)
813                          d += (r->rop[j] - av->pos[j]) *
814                                          (av->dir[j] + r->ron[j]);
815 <                if (d*0.5 < -minarad*ambacc)
815 >                if (d*0.5 < -minarad*ambacc-.001)
816                          continue;
817                  /*
818                   *  Jittering final test reduces image artifacts.
819                   */
820 <                wt = sqrt(e1) + sqrt(e2);
821 <                wt *= .9 + .2*frandom();
822 <                if (wt > ambacc)
820 >                e1 = sqrt(e1);
821 >                e2 = sqrt(e2);
822 >                wt = e1 + e2;
823 >                if (wt > ambacc*(.9+.2*urand(9015+samplendx)))
824                          continue;
825 +                /*
826 +                 *  Recompute directional error using perturbed normal
827 +                 */
828 +                if (rn_dot > 0.0) {
829 +                        e2 = sqrt((1.0 - rn_dot)*r->rweight);
830 +                        wt = e1 + e2;
831 +                }
832                  if (wt <= 1e-3)
833                          wt = 1e3;
834                  else
835                          wt = 1.0 / wt;
836                  wsum += wt;
837 <                copycolor(ct, av->val);
837 >                extambient(ct, av, r->rop, rn);
838                  scalecolor(ct, wt);
839                  addcolor(acol, ct);
840          }
# Line 246 | Line 853 | double  s;
853                                  break;
854                  }
855                  if (j == 3)
856 <                        wsum += sumambient(acol, r, at->kid+i, ck0, s);
856 >                        wsum += sumambient(acol, r, rn, al,
857 >                                                at->kid+i, ck0, s);
858          }
859          return(wsum);
860   }
861  
862  
863 < double
864 < makeambient(acol, r)            /* make a new ambient value */
865 < COLOR  acol;
866 < register RAY  *r;
863 > static double
864 > makeambient(            /* make a new ambient value for storage */
865 >        COLOR  acol,
866 >        RAY  *r,
867 >        FVECT  rn,
868 >        int  al
869 > )
870   {
871 <        AMBVAL  amb;
871 >        AMBVAL  amb;
872 >        FVECT   gp, gd;
873 >        int     i;
874  
875 <        amb.rad = doambient(acol, r);           /* compute ambient */
876 <        if (amb.rad == 0.0)
875 >        amb.weight = 1.0;                       /* compute weight */
876 >        for (i = al; i-- > 0; )
877 >                amb.weight *= AVGREFL;
878 >        if (r->rweight < 0.1*amb.weight)        /* heuristic override */
879 >                amb.weight = 1.25*r->rweight;
880 >        setcolor(acol, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
881 >                                                /* compute ambient */
882 >        amb.rad = doambient(acol, r, amb.weight, gp, gd);
883 >        if (amb.rad <= FTINY) {
884 >                setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
885                  return(0.0);
886 <                                                /* store it */
886 >        }
887 >        scalecolor(acol, 1./AVGREFL);           /* undo assumed reflectance */
888 >                                                /* store value */
889          VCOPY(amb.pos, r->rop);
890          VCOPY(amb.dir, r->ron);
891 <        amb.lvl = r->rlvl;
269 <        amb.weight = r->rweight;
891 >        amb.lvl = al;
892          copycolor(amb.val, acol);
893 +        VCOPY(amb.gpos, gp);
894 +        VCOPY(amb.gdir, gd);
895                                                  /* insert into tree */
896 <        avinsert(&amb, &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
897 <        avsave(&amb);                           /* write to file */
896 >        avsave(&amb);                           /* and save to file */
897 >        if (rn != r->ron)
898 >                extambient(acol, &amb, r->rop, rn);     /* texture */
899          return(amb.rad);
900   }
901  
902  
903 < double
904 < doambient(acol, r)                      /* compute ambient component */
905 < COLOR  acol;
906 < register RAY  *r;
903 > static void
904 > extambient(             /* extrapolate value at pv, nv */
905 >        COLOR  cr,
906 >        AMBVAL   *ap,
907 >        FVECT  pv,
908 >        FVECT  nv
909 > )
910   {
911 <        extern int  ambcmp();
912 <        extern double  sin(), cos(), sqrt();
913 <        int  hlist[4];
286 <        double  phi, xd, yd, zd;
287 <        double  b, b2;
288 <        register AMBSAMP  *div;
289 <        AMBSAMP  dnew;
290 <        RAY  ar;
291 <        FVECT  ux, uy;
292 <        double  arad;
293 <        int  ndivs, nt, np, ns, ne, i, j;
294 <        register int  k;
911 >        FVECT  v1;
912 >        int  i;
913 >        double  d;
914  
915 <        setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
916 <                                        /* set number of divisions */
917 <        nt = sqrt(ambdiv * r->rweight * 0.5) + 0.5;
918 <        np = 2 * nt;
919 <        ndivs = nt * np;
920 <                                        /* check first */
921 <        if (ndivs == 0 || rayorigin(&ar, r, AMBIENT, 0.5) < 0)
922 <                return(0.0);
923 <                                        /* set number of super-samples */
924 <        ns = ambssamp * r->rweight + 0.5;
306 <        if (ns > 0) {
307 <                div = (AMBSAMP *)malloc(ndivs*sizeof(AMBSAMP));
308 <                if (div == NULL)
309 <                        error(SYSTEM, "out of memory in doambient");
310 <        } else
311 <                div = NULL;
312 <                                        /* make axes */
313 <        uy[0] = uy[1] = uy[2] = 0.0;
314 <        for (k = 0; k < 3; k++)
315 <                if (r->ron[k] < 0.6 && r->ron[k] > -0.6)
316 <                        break;
317 <        uy[k] = 1.0;
318 <        fcross(ux, r->ron, uy);
319 <        normalize(ux);
320 <        fcross(uy, ux, r->ron);
321 <                                        /* set up urand */
322 <        hlist[0] = r->rno;
323 <                                                /* sample divisions */
324 <        arad = 0.0;
325 <        ne = 0;
326 <        for (i = 0; i < nt; i++) {
327 <                hlist[1] = i;
328 <                for (j = 0; j < np; j++) {
329 <                        rayorigin(&ar, r, AMBIENT, 0.5);        /* pretested */
330 <                        hlist[2] = j;
331 <                        hlist[3] = 0;
332 <                        zd = sqrt((i+urand(ilhash(hlist,4)))/nt);
333 <                        hlist[3] = 1;
334 <                        phi = 2.0*PI * (j+urand(ilhash(hlist,4)))/np;
335 <                        xd = cos(phi) * zd;
336 <                        yd = sin(phi) * zd;
337 <                        zd = sqrt(1.0 - zd*zd);
338 <                        for (k = 0; k < 3; k++)
339 <                                ar.rdir[k] = xd*ux[k]+yd*uy[k]+zd*r->ron[k];
340 <                        dimlist[ndims++] = i*np + j + 38813;
341 <                        rayvalue(&ar);
342 <                        ndims--;
343 <                        if (ar.rot < FHUGE)
344 <                                arad += 1.0 / ar.rot;
345 <                        if (div != NULL) {              /* save division */
346 <                                div[ne].k = 0.0;
347 <                                copycolor(div[ne].v, ar.rcol);
348 <                                div[ne].n = 0;
349 <                                div[ne].t = i; div[ne].p = j;
350 <                                                        /* sum errors */
351 <                                b = bright(ar.rcol);
352 <                                if (i > 0) {            /* from above */
353 <                                        b2 = bright(div[ne-np].v) - b;
354 <                                        b2 *= b2 * 0.25;
355 <                                        div[ne].k += b2;
356 <                                        div[ne].n++;
357 <                                        div[ne-np].k += b2;
358 <                                        div[ne-np].n++;
359 <                                }
360 <                                if (j > 0) {            /* from behind */
361 <                                        b2 = bright(div[ne-1].v) - b;
362 <                                        b2 *= b2 * 0.25;
363 <                                        div[ne].k += b2;
364 <                                        div[ne].n++;
365 <                                        div[ne-1].k += b2;
366 <                                        div[ne-1].n++;
367 <                                }
368 <                                if (j == np-1) {        /* around */
369 <                                        b2 = bright(div[ne-(np-1)].v) - b;
370 <                                        b2 *= b2 * 0.25;
371 <                                        div[ne].k += b2;
372 <                                        div[ne].n++;
373 <                                        div[ne-(np-1)].k += b2;
374 <                                        div[ne-(np-1)].n++;
375 <                                }
376 <                                ne++;
377 <                        } else
378 <                                addcolor(acol, ar.rcol);
379 <                }
915 >        d = 1.0;                        /* zeroeth order */
916 >                                        /* gradient due to translation */
917 >        for (i = 0; i < 3; i++)
918 >                d += ap->gpos[i]*(pv[i]-ap->pos[i]);
919 >                                        /* gradient due to rotation */
920 >        VCROSS(v1, ap->dir, nv);
921 >        d += DOT(ap->gdir, v1);
922 >        if (d <= 0.0) {
923 >                setcolor(cr, 0.0, 0.0, 0.0);
924 >                return;
925          }
926 <        for (k = 0; k < ne; k++) {              /* compute errors */
927 <                if (div[k].n > 1)
928 <                        div[k].k /= div[k].n;
384 <                div[k].n = 1;
385 <        }
386 <                                                /* sort the divisions */
387 <        qsort(div, ne, sizeof(AMBSAMP), ambcmp);
388 <                                                /* skim excess */
389 <        while (ne > ns) {
390 <                ne--;
391 <                addcolor(acol, div[ne].v);
392 <        }
393 <                                                /* super-sample */
394 <        for (i = ns; i > 0; i--) {
395 <                rayorigin(&ar, r, AMBIENT, 0.5);        /* pretested */
396 <                hlist[1] = div[0].t;
397 <                hlist[2] = div[0].p;
398 <                hlist[3] = 0;
399 <                zd = sqrt((div[0].t+urand(ilhash(hlist,4)+div[0].n))/nt);
400 <                hlist[3] = 1;
401 <                phi = 2.0*PI * (div[0].p+urand(ilhash(hlist,4)+div[0].n))/np;
402 <                xd = cos(phi) * zd;
403 <                yd = sin(phi) * zd;
404 <                zd = sqrt(1.0 - zd*zd);
405 <                for (k = 0; k < 3; k++)
406 <                        ar.rdir[k] = xd*ux[k]+yd*uy[k]+zd*r->ron[k];
407 <                dimlist[ndims++] = div[0].t*np + div[0].p + 38813;
408 <                rayvalue(&ar);
409 <                ndims--;
410 <                rayvalue(&ar);
411 <                if (ar.rot < FHUGE)
412 <                        arad += 1.0 / ar.rot;
413 <                                                /* recompute error */
414 <                copycolor(dnew.v, div[0].v);
415 <                addcolor(dnew.v, ar.rcol);
416 <                dnew.n = div[0].n + 1;
417 <                dnew.t = div[0].t; dnew.p = div[0].p;
418 <                b2 = bright(dnew.v)/dnew.n - bright(ar.rcol);
419 <                b2 = b2*b2 + div[0].k*(div[0].n*div[0].n);
420 <                dnew.k = b2/(dnew.n*dnew.n);
421 <                                                /* reinsert */
422 <                for (k = 0; k < ne-1 && dnew.k < div[k+1].k; k++)
423 <                        copystruct(&div[k], &div[k+1]);
424 <                copystruct(&div[k], &dnew);
926 >        copycolor(cr, ap->val);
927 >        scalecolor(cr, d);
928 > }
929  
930 <                if (ne >= i) {          /* extract darkest division */
931 <                        ne--;
932 <                        if (div[ne].n > 1) {
933 <                                b = 1.0/div[ne].n;
934 <                                scalecolor(div[ne].v, b);
935 <                                div[ne].n = 1;
930 >
931 > static void
932 > avinsert(                               /* insert ambient value in our tree */
933 >        AMBVAL *av
934 > )
935 > {
936 >        AMBTREE  *at;
937 >        AMBVAL  *ap;
938 >        AMBVAL  avh;
939 >        FVECT  ck0;
940 >        double  s;
941 >        int  branch;
942 >        int  i;
943 >
944 >        if (av->rad <= FTINY)
945 >                error(CONSISTENCY, "zero ambient radius in avinsert");
946 >        at = &atrunk;
947 >        VCOPY(ck0, thescene.cuorg);
948 >        s = thescene.cusize;
949 >        while (s*(OCTSCALE/2) > av->rad*ambacc) {
950 >                if (at->kid == NULL)
951 >                        if ((at->kid = newambtree()) == NULL)
952 >                                error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
953 >                s *= 0.5;
954 >                branch = 0;
955 >                for (i = 0; i < 3; i++)
956 >                        if (av->pos[i] > ck0[i] + s) {
957 >                                ck0[i] += s;
958 >                                branch |= 1 << i;
959                          }
960 <                        addcolor(acol, div[ne].v);
434 <                }
960 >                at = at->kid + branch;
961          }
962 <        scalecolor(acol, 1.0/ndivs);
963 <        if (arad <= FTINY)
964 <                arad = FHUGE;
965 <        else
966 <                arad = (ndivs+ns) / arad / sqrt(r->rweight);
967 <        if (arad > maxarad)
968 <                arad = maxarad;
969 <        else if (arad < minarad)
970 <                arad = minarad;
445 <        if (div != NULL)
446 <                free((char *)div);
447 <        return(arad);
962 >        avh.next = at->alist;           /* order by increasing level */
963 >        for (ap = &avh; ap->next != NULL; ap = ap->next)
964 >                if ( ap->next->lvl > av->lvl ||
965 >                                (ap->next->lvl == av->lvl) &
966 >                                (ap->next->weight <= av->weight) )
967 >                        break;
968 >        av->next = ap->next;
969 >        ap->next = (AMBVAL*)av;
970 >        at->alist = avh.next;
971   }
972  
973 + #endif  /* ! NEWAMB */
974  
975 < static int
976 < ambcmp(d1, d2)                          /* decreasing order */
977 < AMBSAMP  *d1, *d2;
975 > /************* FOLLOWING ROUTINES SAME FOR NEW & OLD METHODS ***************/
976 >
977 > static void
978 > initambfile(            /* initialize ambient file */
979 >        int  cre8
980 > )
981   {
982 <        if (d1->k < d2->k)
983 <                return(1);
984 <        if (d1->k > d2->k)
985 <                return(-1);
986 <        return(0);
982 >        extern char  *progname, *octname;
983 >        static char  *mybuf = NULL;
984 >
985 > #ifdef  F_SETLKW
986 >        aflock(cre8 ? F_WRLCK : F_RDLCK);
987 > #endif
988 >        SET_FILE_BINARY(ambfp);
989 >        if (mybuf == NULL)
990 >                mybuf = (char *)bmalloc(BUFSIZ+8);
991 >        setbuf(ambfp, mybuf);
992 >        if (cre8) {                     /* new file */
993 >                newheader("RADIANCE", ambfp);
994 >                fprintf(ambfp, "%s -av %g %g %g -aw %d -ab %d -aa %g ",
995 >                                progname, colval(ambval,RED),
996 >                                colval(ambval,GRN), colval(ambval,BLU),
997 >                                ambvwt, ambounce, ambacc);
998 >                fprintf(ambfp, "-ad %d -as %d -ar %d ",
999 >                                ambdiv, ambssamp, ambres);
1000 >                if (octname != NULL)
1001 >                        fputs(octname, ambfp);
1002 >                fputc('\n', ambfp);
1003 >                fprintf(ambfp, "SOFTWARE= %s\n", VersionID);
1004 >                fputnow(ambfp);
1005 >                fputformat(AMBFMT, ambfp);
1006 >                fputc('\n', ambfp);
1007 >                putambmagic(ambfp);
1008 >        } else if (checkheader(ambfp, AMBFMT, NULL) < 0 || !hasambmagic(ambfp))
1009 >                error(USER, "bad ambient file");
1010   }
1011  
1012  
1013 < static
1014 < avsave(av)                              /* save an ambient value */
1015 < AMBVAL  *av;
1013 > static void
1014 > avsave(                         /* insert and save an ambient value */
1015 >        AMBVAL  *av
1016 > )
1017   {
1018 < #ifdef  AMBFLUSH
468 <        static int  nunflshed = 0;
469 < #endif
1018 >        avstore(av);
1019          if (ambfp == NULL)
1020                  return;
1021 <        if (fwrite((char *)av, sizeof(AMBVAL), 1, ambfp) != 1)
1021 >        if (writambval(av, ambfp) < 0)
1022                  goto writerr;
1023 < #ifdef  AMBFLUSH
1024 <        if (++nunflshed >= AMBFLUSH) {
476 <                if (fflush(ambfp) == EOF)
1023 >        if (++nunflshed >= AMBFLUSH)
1024 >                if (ambsync() == EOF)
1025                          goto writerr;
478                nunflshed = 0;
479        }
480 #endif
1026          return;
1027   writerr:
1028 <        error(SYSTEM, "error writing ambient file");
1028 >        error(SYSTEM, "error writing to ambient file");
1029   }
1030  
1031  
1032 < static
1033 < avinsert(aval, at, c0, s)               /* insert ambient value in a tree */
1034 < AMBVAL  *aval;
1035 < register AMBTREE  *at;
491 < FVECT  c0;
492 < double  s;
1032 > static AMBVAL *
1033 > avstore(                                /* allocate memory and save aval */
1034 >        AMBVAL  *aval
1035 > )
1036   {
1037 <        FVECT  ck0;
1038 <        int  branch;
496 <        register AMBVAL  *av;
497 <        register int  i;
1037 >        AMBVAL  *av;
1038 >        double  d;
1039  
1040          if ((av = newambval()) == NULL)
1041 <                goto memerr;
1042 <        copystruct(av, aval);
1043 <        VCOPY(ck0, c0);
1044 <        while (s*(OCTSCALE/2) > av->rad*ambacc) {
1045 <                if (at->kid == NULL)
1046 <                        if ((at->kid = newambtree()) == NULL)
1047 <                                goto memerr;
1048 <                s *= 0.5;
1049 <                branch = 0;
1050 <                for (i = 0; i < 3; i++)
1051 <                        if (av->pos[i] > ck0[i] + s) {
1052 <                                ck0[i] += s;
1053 <                                branch |= 1 << i;
1041 >                error(SYSTEM, "out of memory in avstore");
1042 >        *av = *aval;
1043 >        av->latick = ambclock;
1044 >        av->next = NULL;
1045 >        nambvals++;
1046 >        d = bright(av->val);
1047 >        if (d > FTINY) {                /* add to log sum for averaging */
1048 >                avsum += log(d);
1049 >                navsum++;
1050 >        }
1051 >        avinsert(av);                   /* insert in our cache tree */
1052 >        return(av);
1053 > }
1054 >
1055 >
1056 > #define ATALLOCSZ       512             /* #/8 trees to allocate at once */
1057 >
1058 > static AMBTREE  *atfreelist = NULL;     /* free ambient tree structures */
1059 >
1060 >
1061 > static AMBTREE *
1062 > newambtree(void)                                /* allocate 8 ambient tree structs */
1063 > {
1064 >        AMBTREE  *atp, *upperlim;
1065 >
1066 >        if (atfreelist == NULL) {       /* get more nodes */
1067 >                atfreelist = (AMBTREE *)malloc(ATALLOCSZ*8*sizeof(AMBTREE));
1068 >                if (atfreelist == NULL)
1069 >                        return(NULL);
1070 >                                        /* link new free list */
1071 >                upperlim = atfreelist + 8*(ATALLOCSZ-1);
1072 >                for (atp = atfreelist; atp < upperlim; atp += 8)
1073 >                        atp->kid = atp + 8;
1074 >                atp->kid = NULL;
1075 >        }
1076 >        atp = atfreelist;
1077 >        atfreelist = atp->kid;
1078 >        memset((char *)atp, '\0', 8*sizeof(AMBTREE));
1079 >        return(atp);
1080 > }
1081 >
1082 >
1083 > static void
1084 > freeambtree(                    /* free 8 ambient tree structs */
1085 >        AMBTREE  *atp
1086 > )
1087 > {
1088 >        if (atp == NULL) {      /* freeing free list? */
1089 >                while ((atp = atfreelist) != NULL) {
1090 >                        atfreelist = atp->kid;
1091 >                        free(atp);
1092 >                }
1093 >                return;
1094 >        }
1095 >        atp->kid = atfreelist;  /* else push node onto free list */
1096 >        atfreelist = atp;
1097 > }
1098 >
1099 >
1100 > static void
1101 > unloadatree(                    /* unload an ambient value tree */
1102 >        AMBTREE  *at,
1103 >        unloadtf_t *f
1104 > )
1105 > {
1106 >        AMBVAL  *av;
1107 >        int  i;
1108 >                                        /* transfer values at this node */
1109 >        for (av = at->alist; av != NULL; av = at->alist) {
1110 >                at->alist = av->next;
1111 >                (*f)(av);
1112 >        }
1113 >        if (at->kid == NULL)
1114 >                return;
1115 >        for (i = 0; i < 8; i++)         /* transfer and free children */
1116 >                unloadatree(at->kid+i, f);
1117 >        freeambtree(at->kid);
1118 >        at->kid = NULL;
1119 > }
1120 >
1121 >
1122 > static struct avl {
1123 >        AMBVAL  *p;
1124 >        unsigned long   t;
1125 > }       *avlist1;                       /* ambient value list with ticks */
1126 > static AMBVAL   **avlist2;              /* memory positions for sorting */
1127 > static int      i_avlist;               /* index for lists */
1128 >
1129 > static int alatcmp(const void *av1, const void *av2);
1130 >
1131 > static void
1132 > avfree(AMBVAL *av)
1133 > {
1134 >        free(av);
1135 > }
1136 >
1137 > static void
1138 > av2list(
1139 >        AMBVAL *av
1140 > )
1141 > {
1142 > #ifdef DEBUG
1143 >        if (i_avlist >= nambvals)
1144 >                error(CONSISTENCY, "too many ambient values in av2list1");
1145 > #endif
1146 >        avlist1[i_avlist].p = avlist2[i_avlist] = (AMBVAL*)av;
1147 >        avlist1[i_avlist++].t = av->latick;
1148 > }
1149 >
1150 >
1151 > static int
1152 > alatcmp(                        /* compare ambient values for MRA */
1153 >        const void *av1,
1154 >        const void *av2
1155 > )
1156 > {
1157 >        long  lc = ((struct avl *)av2)->t - ((struct avl *)av1)->t;
1158 >        return(lc<0 ? -1 : lc>0 ? 1 : 0);
1159 > }
1160 >
1161 >
1162 > /* GW NOTE 2002/10/3:
1163 > * I used to compare AMBVAL pointers, but found that this was the
1164 > * cause of a serious consistency error with gcc, since the optimizer
1165 > * uses some dangerous trick in pointer subtraction that
1166 > * assumes pointers differ by exact struct size increments.
1167 > */
1168 > static int
1169 > aposcmp(                        /* compare ambient value positions */
1170 >        const void      *avp1,
1171 >        const void      *avp2
1172 > )
1173 > {
1174 >        long    diff = *(char * const *)avp1 - *(char * const *)avp2;
1175 >        if (diff < 0)
1176 >                return(-1);
1177 >        return(diff > 0);
1178 > }
1179 >
1180 >
1181 > static int
1182 > avlmemi(                                /* find list position from address */
1183 >        AMBVAL  *avaddr
1184 > )
1185 > {
1186 >        AMBVAL  **avlpp;
1187 >
1188 >        avlpp = (AMBVAL **)bsearch((char *)&avaddr, (char *)avlist2,
1189 >                        nambvals, sizeof(AMBVAL *), &aposcmp);
1190 >        if (avlpp == NULL)
1191 >                error(CONSISTENCY, "address not found in avlmemi");
1192 >        return(avlpp - avlist2);
1193 > }
1194 >
1195 >
1196 > static void
1197 > sortambvals(                    /* resort ambient values */
1198 >        int     always
1199 > )
1200 > {
1201 >        AMBTREE  oldatrunk;
1202 >        AMBVAL  tav, *tap, *pnext;
1203 >        int     i, j;
1204 >                                        /* see if it's time yet */
1205 >        if (!always && (ambclock++ < lastsort+sortintvl ||
1206 >                        nambvals < SORT_THRESH))
1207 >                return;
1208 >        /*
1209 >         * The idea here is to minimize memory thrashing
1210 >         * in VM systems by improving reference locality.
1211 >         * We do this by periodically sorting our stored ambient
1212 >         * values in memory in order of most recently to least
1213 >         * recently accessed.  This ordering was chosen so that new
1214 >         * ambient values (which tend to be less important) go into
1215 >         * higher memory with the infrequently accessed values.
1216 >         *      Since we expect our values to need sorting less
1217 >         * frequently as the process continues, we double our
1218 >         * waiting interval after each call.
1219 >         *      This routine is also called by setambacc() with
1220 >         * the "always" parameter set to 1 so that the ambient
1221 >         * tree will be rebuilt with the new accuracy parameter.
1222 >         */
1223 >        if (tracktime) {                /* allocate pointer arrays to sort */
1224 >                avlist2 = (AMBVAL **)malloc(nambvals*sizeof(AMBVAL *));
1225 >                avlist1 = (struct avl *)malloc(nambvals*sizeof(struct avl));
1226 >        } else {
1227 >                avlist2 = NULL;
1228 >                avlist1 = NULL;
1229 >        }
1230 >        if (avlist1 == NULL) {          /* no time tracking -- rebuild tree? */
1231 >                if (avlist2 != NULL)
1232 >                        free((void *)avlist2);
1233 >                if (always) {           /* rebuild without sorting */
1234 >                        oldatrunk = atrunk;
1235 >                        atrunk.alist = NULL;
1236 >                        atrunk.kid = NULL;
1237 >                        unloadatree(&oldatrunk, avinsert);
1238 >                }
1239 >        } else {                        /* sort memory by last access time */
1240 >                /*
1241 >                 * Sorting memory is tricky because it isn't contiguous.
1242 >                 * We have to sort an array of pointers by MRA and also
1243 >                 * by memory position.  We then copy values in "loops"
1244 >                 * to minimize memory hits.  Nevertheless, we will visit
1245 >                 * everyone at least twice, and this is an expensive process
1246 >                 * when we're thrashing, which is when we need to do it.
1247 >                 */
1248 > #ifdef DEBUG
1249 >                sprintf(errmsg, "sorting %u ambient values at ambclock=%lu...",
1250 >                                nambvals, ambclock);
1251 >                eputs(errmsg);
1252 > #endif
1253 >                i_avlist = 0;
1254 >                unloadatree(&atrunk, av2list);  /* empty current tree */
1255 > #ifdef DEBUG
1256 >                if (i_avlist < nambvals)
1257 >                        error(CONSISTENCY, "missing ambient values in sortambvals");
1258 > #endif
1259 >                qsort((char *)avlist1, nambvals, sizeof(struct avl), alatcmp);
1260 >                qsort((char *)avlist2, nambvals, sizeof(AMBVAL *), aposcmp);
1261 >                for (i = 0; i < nambvals; i++) {
1262 >                        if (avlist1[i].p == NULL)
1263 >                                continue;
1264 >                        tap = avlist2[i];
1265 >                        tav = *tap;
1266 >                        for (j = i; (pnext = avlist1[j].p) != tap;
1267 >                                        j = avlmemi(pnext)) {
1268 >                                *(avlist2[j]) = *pnext;
1269 >                                avinsert(avlist2[j]);
1270 >                                avlist1[j].p = NULL;
1271                          }
1272 <                at = at->kid + branch;
1272 >                        *(avlist2[j]) = tav;
1273 >                        avinsert(avlist2[j]);
1274 >                        avlist1[j].p = NULL;
1275 >                }
1276 >                free((void *)avlist1);
1277 >                free((void *)avlist2);
1278 >                                                /* compute new sort interval */
1279 >                sortintvl = ambclock - lastsort;
1280 >                if (sortintvl >= MAX_SORT_INTVL/2)
1281 >                        sortintvl = MAX_SORT_INTVL;
1282 >                else
1283 >                        sortintvl <<= 1;        /* wait twice as long next */
1284 > #ifdef DEBUG
1285 >                eputs("done\n");
1286 > #endif
1287          }
1288 <        av->next = at->alist;
1289 <        at->alist = av;
1290 <        return;
519 < memerr:
520 <        error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
1288 >        if (ambclock >= MAXACLOCK)
1289 >                ambclock = MAXACLOCK/2;
1290 >        lastsort = ambclock;
1291   }
1292 +
1293 +
1294 + #ifdef  F_SETLKW
1295 +
1296 + static void
1297 + aflock(                 /* lock/unlock ambient file */
1298 +        int  typ
1299 + )
1300 + {
1301 +        static struct flock  fls;       /* static so initialized to zeroes */
1302 +
1303 +        if (typ == fls.l_type)          /* already called? */
1304 +                return;
1305 +        fls.l_type = typ;
1306 +        if (fcntl(fileno(ambfp), F_SETLKW, &fls) < 0)
1307 +                error(SYSTEM, "cannot (un)lock ambient file");
1308 + }
1309 +
1310 +
1311 + int
1312 + ambsync(void)                   /* synchronize ambient file */
1313 + {
1314 +        long  flen;
1315 +        AMBVAL  avs;
1316 +        int  n;
1317 +
1318 +        if (ambfp == NULL)      /* no ambient file? */
1319 +                return(0);
1320 +                                /* gain appropriate access */
1321 +        aflock(nunflshed ? F_WRLCK : F_RDLCK);
1322 +                                /* see if file has grown */
1323 +        if ((flen = lseek(fileno(ambfp), (off_t)0, SEEK_END)) < 0)
1324 +                goto seekerr;
1325 +        if ((n = flen - lastpos) > 0) {         /* file has grown */
1326 +                if (ambinp == NULL) {           /* use duplicate filedes */
1327 +                        ambinp = fdopen(dup(fileno(ambfp)), "r");
1328 +                        if (ambinp == NULL)
1329 +                                error(SYSTEM, "fdopen failed in ambsync");
1330 +                }
1331 +                if (fseek(ambinp, lastpos, SEEK_SET) < 0)
1332 +                        goto seekerr;
1333 +                while (n >= AMBVALSIZ) {        /* load contributed values */
1334 +                        if (!readambval(&avs, ambinp)) {
1335 +                                sprintf(errmsg,
1336 +                        "ambient file \"%s\" corrupted near character %ld",
1337 +                                                ambfile, flen - n);
1338 +                                error(WARNING, errmsg);
1339 +                                break;
1340 +                        }
1341 +                        avstore(&avs);
1342 +                        n -= AMBVALSIZ;
1343 +                }
1344 +                lastpos = flen - n;
1345 +                /*** seek always as safety measure
1346 +                if (n) ***/                     /* alignment */
1347 +                        if (lseek(fileno(ambfp), (off_t)lastpos, SEEK_SET) < 0)
1348 +                                goto seekerr;
1349 +        }
1350 +        n = fflush(ambfp);                      /* calls write() at last */
1351 +        if (n != EOF)
1352 +                lastpos += (long)nunflshed*AMBVALSIZ;
1353 +        else if ((lastpos = lseek(fileno(ambfp), (off_t)0, SEEK_CUR)) < 0)
1354 +                goto seekerr;
1355 +                
1356 +        aflock(F_UNLCK);                        /* release file */
1357 +        nunflshed = 0;
1358 +        return(n);
1359 + seekerr:
1360 +        error(SYSTEM, "seek failed in ambsync");
1361 +        return -1; /* pro forma return */
1362 + }
1363 +
1364 + #else   /* ! F_SETLKW */
1365 +
1366 + int
1367 + ambsync(void)                   /* flush ambient file */
1368 + {
1369 +        if (ambfp == NULL)
1370 +                return(0);
1371 +        nunflshed = 0;
1372 +        return(fflush(ambfp));
1373 + }
1374 +
1375 + #endif  /* ! F_SETLKW */

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