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

Comparing ray/src/rt/ambient.c (file contents):
Revision 1.14 by greg, Fri Jun 7 10:04:29 1991 UTC vs.
Revision 2.111 by greg, Thu Nov 18 19:38:21 2021 UTC

# Line 1 | Line 1
1 < /* Copyright (c) 1991 Regents of the University of California */
2 <
3 < #ifndef lint
4 < static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
5 < #endif
6 <
1 > static const char       RCSid[] = "$Id$";
2   /*
3   *  ambient.c - routines dealing with ambient (inter-reflected) component.
4   *
5 < *  The macro AMBFLUSH (if defined) is the number of ambient values
11 < *      to wait before flushing to the ambient file.
12 < *
13 < *     5/9/86
5 > *  Declarations of external symbols in ambient.h
6   */
7  
8 < #include  "ray.h"
8 > #include "copyright.h"
9  
10 < #include  "octree.h"
10 > #include <string.h>
11  
12 + #include  "platform.h"
13 + #include  "ray.h"
14   #include  "otypes.h"
15 <
15 > #include  "otspecial.h"
16 > #include  "resolu.h"
17   #include  "ambient.h"
23
18   #include  "random.h"
19 + #include  "pmapamb.h"
20  
21 < #define  OCTSCALE       0.5     /* ceil((valid rad.)/(cube size)) */
21 > #ifndef  OCTSCALE
22 > #define  OCTSCALE       1.0     /* ceil((valid rad.)/(cube size)) */
23 > #endif
24  
25 < typedef struct ambtree {
29 <        AMBVAL  *alist;         /* ambient value list */
30 <        struct ambtree  *kid;   /* 8 child nodes */
31 < }  AMBTREE;                     /* ambient octree */
25 > extern char  *shm_boundary;     /* memory sharing boundary */
26  
27 < extern CUBE  thescene;          /* contains space boundaries */
27 > #ifndef  MAXASET
28 > #define  MAXASET        4095    /* maximum number of elements in ambient set */
29 > #endif
30 > OBJECT  ambset[MAXASET+1]={0};  /* ambient include/exclude set */
31  
32 < #define  MAXASET        511     /* maximum number of elements in ambient set */
33 < OBJECT  ambset[MAXASET+1]={0};  /* ambient include/exclude set */
32 > double  maxarad;                /* maximum ambient radius */
33 > double  minarad;                /* minimum ambient radius */
34  
35 < double  maxarad;                /* maximum ambient radius */
39 < double  minarad;                /* minimum ambient radius */
35 > static AMBTREE  atrunk;         /* our ambient trunk node */
36  
41 static AMBTREE  atrunk;         /* our ambient trunk node */
42
37   static FILE  *ambfp = NULL;     /* ambient file pointer */
38 + static int  nunflshed = 0;      /* number of unflushed ambient values */
39  
40 < #define  newambval()    (AMBVAL *)bmalloc(sizeof(AMBVAL))
40 > #ifndef SORT_THRESH
41 > #ifdef SMLMEM
42 > #define SORT_THRESH     ((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  
47 #define  newambtree()   (AMBTREE *)calloc(8, sizeof(AMBTREE))
54  
55 + static double  avsum = 0.;              /* computed ambient value sum (log) */
56 + static unsigned int  navsum = 0;        /* number of values in avsum */
57 + static unsigned int  nambvals = 0;      /* total number of indirect values */
58 + static unsigned int  nambshare = 0;     /* number of values from file */
59 + static unsigned long  ambclock = 0;     /* ambient access clock */
60 + static unsigned long  lastsort = 0;     /* time of last value sort */
61 + static long  sortintvl = SORT_INTVL;    /* time until next sort */
62 + static FILE  *ambinp = NULL;            /* auxiliary file for input */
63 + static long  lastpos = -1;              /* last flush position */
64  
65 < setambient(afile)                       /* initialize calculation */
66 < char  *afile;
65 > #define MAXACLOCK       (1L<<30)        /* clock turnover value */
66 >        /*
67 >         * Track access times unless we are sharing ambient values
68 >         * through memory on a multiprocessor, when we want to avoid
69 >         * claiming our own memory (copy on write).  Go ahead anyway
70 >         * if more than two thirds of our values are unshared.
71 >         * Compile with -Dtracktime=0 to turn this code off.
72 >         */
73 > #ifndef tracktime
74 > #define tracktime       (shm_boundary == NULL || nambvals > 3*nambshare)
75 > #endif
76 >
77 > #define  AMBFLUSH       (BUFSIZ/AMBVALSIZ)
78 >
79 > #define  newambval()    (AMBVAL *)malloc(sizeof(AMBVAL))
80 >
81 > #define  tfunc(lwr, x, upr)     (((x)-(lwr))/((upr)-(lwr)))
82 >
83 > static void initambfile(int creat);
84 > static void avsave(AMBVAL *av);
85 > static AMBVAL *avstore(AMBVAL  *aval);
86 > static AMBTREE *newambtree(void);
87 > static void freeambtree(AMBTREE  *atp);
88 >
89 > typedef void unloadtf_t(AMBVAL *);
90 > static unloadtf_t avinsert;
91 > static unloadtf_t av2list;
92 > static unloadtf_t avfree;
93 > static void unloadatree(AMBTREE  *at, unloadtf_t *f);
94 >
95 > static int aposcmp(const void *avp1, const void *avp2);
96 > static int avlmemi(AMBVAL *avaddr);
97 > static void sortambvals(int always);
98 >
99 > static int      plugaleak(RAY *r, AMBVAL *ap, FVECT anorm, double ang);
100 > static double   sumambient(COLOR acol, RAY *r, FVECT rn, int al,
101 >                                AMBTREE *at, FVECT c0, double s);
102 > static int      makeambient(COLOR acol, RAY *r, FVECT rn, int al);
103 > static int      extambient(COLOR cr, AMBVAL *ap, FVECT pv, FVECT nv,
104 >                                FVECT uvw[3]);
105 >
106 > #ifdef  F_SETLKW
107 > static void aflock(int  typ);
108 > #endif
109 >
110 >
111 > void
112 > setambres(                              /* set ambient resolution */
113 >        int  ar
114 > )
115   {
116 <        long  ftell();
117 <        AMBVAL  amb;
116 >        ambres = ar < 0 ? 0 : ar;               /* may be done already */
117 >                                                /* set min & max radii */
118 >        if (ar <= 0) {
119 >                minarad = 0;
120 >                maxarad = thescene.cusize*0.2;
121 >        } else {
122 >                minarad = thescene.cusize / ar;
123 >                maxarad = 64.0 * minarad;               /* heuristic */
124 >                if (maxarad > thescene.cusize*0.2)
125 >                        maxarad = thescene.cusize*0.2;
126 >        }
127 >        if (minarad <= FTINY)
128 >                minarad = 10.0*FTINY;
129 >        if (maxarad <= minarad)
130 >                maxarad = 64.0 * minarad;
131 > }
132  
56        maxarad = thescene.cusize / 2.0;                /* maximum radius */
57                                                        /* minimum radius */
58        minarad = ambres > 0 ? thescene.cusize/ambres : 0.0;
133  
134 <                                        /* open ambient file */
135 <        if (afile != NULL)
136 <                if ((ambfp = fopen(afile, "r+")) != NULL) {
137 <                        while (fread((char *)&amb,sizeof(AMBVAL),1,ambfp) == 1)
138 <                                avinsert(&amb, &atrunk, thescene.cuorg,
139 <                                                thescene.cusize);
140 <                                                        /* align */
141 <                        fseek(ambfp, -(ftell(ambfp)%sizeof(AMBVAL)), 1);
142 <                } else if ((ambfp = fopen(afile, "w")) == NULL) {
143 <                        sprintf(errmsg, "cannot open ambient file \"%s\"",
144 <                                        afile);
145 <                        error(SYSTEM, errmsg);
134 > void
135 > setambacc(                              /* set ambient accuracy */
136 >        double  newa
137 > )
138 > {
139 >        static double   olda;           /* remember previous setting here */
140 >        
141 >        newa *= (newa > 0);
142 >        if (fabs(newa - olda) >= .05*(newa + olda)) {
143 >                ambacc = newa;
144 >                if (ambacc > FTINY && nambvals > 0)
145 >                        sortambvals(1);         /* rebuild tree */
146 >        }
147 > }
148 >
149 >
150 > void
151 > setambient(void)                                /* initialize calculation */
152 > {
153 >        int     readonly = 0;
154 >        long    flen;
155 >        AMBVAL  amb;
156 >                                                /* make sure we're fresh */
157 >        ambdone();
158 >                                                /* init ambient limits */
159 >        setambres(ambres);
160 >        setambacc(ambacc);
161 >        if (ambfile == NULL || !ambfile[0])
162 >                return;
163 >        if (ambacc <= FTINY) {
164 >                sprintf(errmsg, "zero ambient accuracy so \"%s\" not opened",
165 >                                ambfile);
166 >                error(WARNING, errmsg);
167 >                return;
168 >        }
169 >                                                /* open ambient file */
170 >        if ((ambfp = fopen(ambfile, "r+")) == NULL)
171 >                readonly = (ambfp = fopen(ambfile, "r")) != NULL;
172 >        if (ambfp != NULL) {
173 >                initambfile(0);                 /* file exists */
174 >                lastpos = ftell(ambfp);
175 >                while (readambval(&amb, ambfp))
176 >                        avstore(&amb);
177 >                nambshare = nambvals;           /* share loaded values */
178 >                if (readonly) {
179 >                        sprintf(errmsg,
180 >                                "loaded %u values from read-only ambient file",
181 >                                        nambvals);
182 >                        error(WARNING, errmsg);
183 >                        fclose(ambfp);          /* close file so no writes */
184 >                        ambfp = NULL;
185 >                        return;                 /* avoid ambsync() */
186                  }
187 +                                                /* align file pointer */
188 +                lastpos += (long)nambvals*AMBVALSIZ;
189 +                flen = lseek(fileno(ambfp), (off_t)0, SEEK_END);
190 +                if (flen != lastpos) {
191 +                        sprintf(errmsg,
192 +                        "ignoring last %ld values in ambient file (corrupted)",
193 +                                        (flen - lastpos)/AMBVALSIZ);
194 +                        error(WARNING, errmsg);
195 +                        fseek(ambfp, lastpos, SEEK_SET);
196 +                        ftruncate(fileno(ambfp), (off_t)lastpos);
197 +                }
198 +        } else if ((ambfp = fopen(ambfile, "w+")) != NULL) {
199 +                initambfile(1);                 /* else create new file */
200 +                fflush(ambfp);
201 +                lastpos = ftell(ambfp);
202 +        } else {
203 +                sprintf(errmsg, "cannot open ambient file \"%s\"", ambfile);
204 +                error(SYSTEM, errmsg);
205 +        }
206 + #ifdef  F_SETLKW
207 +        aflock(F_UNLCK);                        /* release file */
208 + #endif
209   }
210  
211  
212 < ambnotify(obj)                  /* record new modifier */
213 < OBJECT  obj;
212 > void
213 > ambdone(void)                   /* close ambient file and free memory */
214   {
215 +        if (ambfp != NULL) {            /* close ambient file */
216 +                ambsync();
217 +                fclose(ambfp);
218 +                ambfp = NULL;
219 +                if (ambinp != NULL) {  
220 +                        fclose(ambinp);
221 +                        ambinp = NULL;
222 +                }
223 +                lastpos = -1;
224 +        }
225 +                                        /* free ambient tree */
226 +        unloadatree(&atrunk, avfree);
227 +                                        /* reset state variables */
228 +        avsum = 0.;
229 +        navsum = 0;
230 +        nambvals = 0;
231 +        nambshare = 0;
232 +        ambclock = 0;
233 +        lastsort = 0;
234 +        sortintvl = SORT_INTVL;
235 + }
236 +
237 +
238 + void
239 + ambnotify(                      /* record new modifier */
240 +        OBJECT  obj
241 + )
242 + {
243          static int  hitlimit = 0;
244 <        register OBJREC  *o = objptr(obj);
245 <        register char  **amblp;
244 >        OBJREC   *o;
245 >        char  **amblp;
246  
247 +        if (obj == OVOID) {             /* starting over */
248 +                ambset[0] = 0;
249 +                hitlimit = 0;
250 +                return;
251 +        }
252 +        o = objptr(obj);
253          if (hitlimit || !ismodifier(o->otype))
254                  return;
255          for (amblp = amblist; *amblp != NULL; amblp++)
# Line 95 | Line 265 | OBJECT  obj;
265   }
266  
267  
268 < ambient(acol, r)                /* compute ambient component for ray */
269 < COLOR  acol;
270 < register RAY  *r;
268 > void
269 > multambient(            /* compute ambient component & multiply by coef. */
270 >        COLOR  aval,
271 >        RAY  *r,
272 >        FVECT  nrm
273 > )
274   {
275 +        static double  logAvgAbsorp = 1;
276          static int  rdepth = 0;                 /* ambient recursion */
277 <        double  wsum;
277 >        COLOR   acol, caustic;
278 >        int     i, ok;
279 >        double  d, l;
280  
281 <        rdepth++;                               /* increment level */
281 >        /* PMAP: Factor in ambient from photon map, if enabled and ray is
282 >         * ambient. Return as all ambient components accounted for, else
283 >         * continue. */
284 >        if (ambPmap(aval, r, rdepth))
285 >                return;
286  
287 +        if (logAvgAbsorp > 0)                   /* exclude in -aw to avoid growth */
288 +                logAvgAbsorp = log(1.-AVGREFL);
289 +
290 +        /* PMAP: Factor in specular-diffuse ambient (caustics) from photon
291 +         * map, if enabled and ray is primary, else caustic is zero.  Continue
292 +         * with RADIANCE ambient calculation */
293 +        copycolor(caustic, aval);
294 +        ambPmapCaustic(caustic, r, rdepth);
295 +        
296          if (ambdiv <= 0)                        /* no ambient calculation */
297                  goto dumbamb;
298                                                  /* check number of bounces */
299 <        if (rdepth > ambounce)
299 >        if (rdepth >= ambounce)
300                  goto dumbamb;
301                                                  /* check ambient list */
302          if (ambincl != -1 && r->ro != NULL &&
# Line 115 | Line 304 | register RAY  *r;
304                  goto dumbamb;
305  
306          if (ambacc <= FTINY) {                  /* no ambient storage */
307 <                if (doambient(acol, r, NULL, NULL) == 0.0)
307 >                FVECT   uvd[2];
308 >                float   dgrad[2], *dgp = NULL;
309 >
310 >                if (nrm != r->ron && DOT(nrm,r->ron) < 0.9999)
311 >                        dgp = dgrad;            /* compute rotational grad. */
312 >                copycolor(acol, aval);
313 >                rdepth++;
314 >                ok = doambient(acol, r, r->rweight,
315 >                                uvd, NULL, NULL, dgp, NULL);
316 >                rdepth--;
317 >                if (!ok)
318                          goto dumbamb;
319 <                goto done;
319 >                if ((ok > 0) & (dgp != NULL)) { /* apply texture */
320 >                        FVECT   v1;
321 >                        VCROSS(v1, r->ron, nrm);
322 >                        d = 1.0;
323 >                        for (i = 3; i--; )
324 >                                d += v1[i] * (dgp[0]*uvd[0][i] + dgp[1]*uvd[1][i]);
325 >                        if (d >= 0.05)
326 >                                scalecolor(acol, d);
327 >                }
328 >                copycolor(aval, acol);
329 >
330 >                /* PMAP: add in caustic */
331 >                addcolor(aval, caustic);
332 >                return;
333          }
334 <                                                /* get ambient value */
334 >
335 >        if (tracktime)                          /* sort to minimize thrashing */
336 >                sortambvals(0);
337 >                                                /* interpolate ambient value */
338          setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
339 <        wsum = sumambient(acol, r, &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
340 <        if (wsum > FTINY)
341 <                scalecolor(acol, 1.0/wsum);
342 <        else if (makeambient(acol, r) == 0.0)
343 <                goto dumbamb;
344 <        goto done;
339 >        d = sumambient(acol, r, nrm, rdepth,
340 >                        &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
341 >                        
342 >        if (d > FTINY) {
343 >                d = 1.0/d;
344 >                scalecolor(acol, d);
345 >                multcolor(aval, acol);
346  
347 < dumbamb:                                        /* return global value */
348 <        copycolor(acol, ambval);
349 < done:                                           /* must finish here! */
347 >                /* PMAP: add in caustic */
348 >                addcolor(aval, caustic);
349 >                return;
350 >        }
351 >        
352 >        rdepth++;                               /* need to cache new value */
353 >        ok = makeambient(acol, r, nrm, rdepth-1);
354          rdepth--;
355 +        
356 +        if (ok) {
357 +                multcolor(aval, acol);          /* computed new value */
358 +
359 +                /* PMAP: add in caustic */
360 +                addcolor(aval, caustic);
361 +                return;
362 +        }
363 +        
364 + dumbamb:                                        /* return global value */
365 +        if ((ambvwt <= 0) | (navsum == 0)) {
366 +                multcolor(aval, ambval);
367 +                
368 +                /* PMAP: add in caustic */
369 +                addcolor(aval, caustic);
370 +                return;
371 +        }
372 +        
373 +        l = bright(ambval);                     /* average in computations */  
374 +        if (l > FTINY) {
375 +                d = (log(l)*(double)ambvwt + avsum + logAvgAbsorp*navsum) /
376 +                                (double)(ambvwt + navsum);
377 +                d = exp(d) / l;
378 +                scalecolor(aval, d);
379 +                multcolor(aval, ambval);        /* apply color of ambval */
380 +        } else {
381 +                d = exp( avsum/(double)navsum + logAvgAbsorp );
382 +                scalecolor(aval, d);            /* neutral color */
383 +        }
384   }
385  
386  
387 < double
388 < sumambient(acol, r, at, c0, s)          /* get interpolated ambient value */
389 < COLOR  acol;
141 < register RAY  *r;
142 < AMBTREE  *at;
143 < FVECT  c0;
144 < double  s;
387 > /* Plug a potential leak where ambient cache value is occluded */
388 > static int
389 > plugaleak(RAY *r, AMBVAL *ap, FVECT anorm, double ang)
390   {
391 <        extern double  sqrt();
392 <        double  d, e1, e2, wt, wsum;
393 <        COLOR  ct;
394 <        FVECT  ck0;
395 <        int  i;
396 <        register int  j;
397 <        register AMBVAL  *av;
398 <                                        /* do this node */
399 <        wsum = 0.0;
391 >        const double    cost70sq = 0.1169778;   /* cos(70deg)^2 */
392 >        RAY             rtst;
393 >        FVECT           vdif;
394 >        double          normdot, ndotd, nadotd;
395 >        double          a, b, c, t[2];
396 >
397 >        ang += 2.*PI*(ang < 0);                 /* check direction flags */
398 >        if ( !(ap->corral>>(int)(ang*(16./PI)) & 1) )
399 >                return(0);
400 >        /*
401 >         * Generate test ray, targeting 20 degrees above sample point plane
402 >         * along surface normal from cache position.  This should be high
403 >         * enough to miss local geometry we don't really care about.
404 >         */
405 >        VSUB(vdif, ap->pos, r->rop);
406 >        normdot = DOT(anorm, r->ron);
407 >        ndotd = DOT(vdif, r->ron);
408 >        nadotd = DOT(vdif, anorm);
409 >        a = normdot*normdot - cost70sq;
410 >        b = 2.0*(normdot*ndotd - nadotd*cost70sq);
411 >        c = ndotd*ndotd - DOT(vdif,vdif)*cost70sq;
412 >        if (quadratic(t, a, b, c) != 2)
413 >                return(1);                      /* should rarely happen */
414 >        if (t[1] <= FTINY)
415 >                return(0);                      /* should fail behind test */
416 >        rayorigin(&rtst, SHADOW, r, NULL);
417 >        VSUM(rtst.rdir, vdif, anorm, t[1]);     /* further dist. > plane */
418 >        rtst.rmax = normalize(rtst.rdir);       /* short ray test */
419 >        while (localhit(&rtst, &thescene)) {    /* check for occluder */
420 >                OBJREC  *m = findmaterial(rtst.ro);
421 >                if (m != NULL && !istransp(m->otype) && !isBSDFproxy(m) &&
422 >                                (rtst.clipset == NULL ||
423 >                                        !inset(rtst.clipset, rtst.ro->omod)))
424 >                        return(1);              /* plug light leak */
425 >                VCOPY(rtst.rorg, rtst.rop);     /* skip invisible surface */
426 >                rtst.rmax -= rtst.rot;
427 >                rayclear(&rtst);
428 >        }
429 >        return(0);                              /* seems we're OK */
430 > }
431 >
432 >
433 > static double
434 > sumambient(             /* get interpolated ambient value */
435 >        COLOR  acol,
436 >        RAY  *r,
437 >        FVECT  rn,
438 >        int  al,
439 >        AMBTREE  *at,
440 >        FVECT  c0,
441 >        double  s
442 > )
443 > {                       /* initial limit is 10 degrees plus ambacc radians */
444 >        const double    minangle = 10.0 * PI/180.;
445 >        double          maxangle = minangle + ambacc;
446 >        double          wsum = 0.0;
447 >        FVECT           ck0;
448 >        int             i, j;
449 >        AMBVAL          *av;
450 >
451 >        if (at->kid != NULL) {          /* sum children first */                                
452 >                s *= 0.5;
453 >                for (i = 0; i < 8; i++) {
454 >                        for (j = 0; j < 3; j++) {
455 >                                ck0[j] = c0[j];
456 >                                if (1<<j & i)
457 >                                        ck0[j] += s;
458 >                                if (r->rop[j] < ck0[j] - OCTSCALE*s)
459 >                                        break;
460 >                                if (r->rop[j] > ck0[j] + (1.0+OCTSCALE)*s)
461 >                                        break;
462 >                        }
463 >                        if (j == 3)
464 >                                wsum += sumambient(acol, r, rn, al,
465 >                                                        at->kid+i, ck0, s);
466 >                }
467 >                                        /* good enough? */
468 >                if (wsum >= 0.05 && s > minarad*10.0)
469 >                        return(wsum);
470 >        }
471 >                                        /* adjust maximum angle */
472 >        if (at->alist != NULL && (at->alist->lvl <= al) & (r->rweight < 0.6))
473 >                maxangle = (maxangle - PI/2.)*pow(r->rweight,0.13) + PI/2.;
474 >                                        /* sum this node */
475          for (av = at->alist; av != NULL; av = av->next) {
476 +                double  u, v, d, delta_r2, delta_t2;
477 +                COLOR   ct;
478 +                FVECT   uvw[3];
479 +                                        /* record access */
480 +                if (tracktime)
481 +                        av->latick = ambclock;
482                  /*
483 <                 *  Ray strength test.
483 >                 *  Ambient level test
484                   */
485 <                if (av->lvl > r->rlvl || av->weight < r->rweight-FTINY)
485 >                if (av->lvl > al ||     /* list sorted, so this works */
486 >                                (av->lvl == al) & (av->weight < 0.9*r->rweight))
487 >                        break;
488 >                /*
489 >                 *  Direction test using unperturbed normal
490 >                 */
491 >                decodedir(uvw[2], av->ndir);
492 >                d = DOT(uvw[2], r->ron);
493 >                if (d <= 0.0)           /* >= 90 degrees */
494                          continue;
495 +                delta_r2 = 2.0 - 2.0*d; /* approx. radians^2 */
496 +                if (delta_r2 >= maxangle*maxangle)
497 +                        continue;
498                  /*
499 <                 *  Ambient radius test.
499 >                 *  Modified ray behind test
500                   */
501 <                e1 = 0.0;
502 <                for (j = 0; j < 3; j++) {
503 <                        d = av->pos[j] - r->rop[j];
167 <                        e1 += d * d;
168 <                }
169 <                e1 /= av->rad * av->rad;
170 <                if (e1 > ambacc*ambacc*1.21)
501 >                VSUB(ck0, r->rop, av->pos);
502 >                d = DOT(ck0, uvw[2]);
503 >                if (d < -minarad*ambacc-.001)
504                          continue;
505 +                d /= av->rad[0];
506 +                delta_t2 = d*d;
507 +                if (delta_t2 >= ambacc*ambacc)
508 +                        continue;
509                  /*
510 <                 *  Normal direction test.
510 >                 *  Elliptical radii test based on Hessian
511                   */
512 <                e2 = (1.0 - DOT(av->dir, r->ron)) * r->rweight;
513 <                if (e2 < 0.0) e2 = 0.0;
514 <                if (e1 + e2 > ambacc*ambacc*1.21)
512 >                decodedir(uvw[0], av->udir);
513 >                VCROSS(uvw[1], uvw[2], uvw[0]);
514 >                d = (u = DOT(ck0, uvw[0])) / av->rad[0];
515 >                delta_t2 += d*d;
516 >                d = (v = DOT(ck0, uvw[1])) / av->rad[1];
517 >                delta_t2 += d*d;
518 >                if (delta_t2 >= ambacc*ambacc)
519                          continue;
520                  /*
521 <                 *  Ray behind test.
521 >                 *  Test for potential light leak
522                   */
523 <                d = 0.0;
183 <                for (j = 0; j < 3; j++)
184 <                        d += (r->rop[j] - av->pos[j]) *
185 <                                        (av->dir[j] + r->ron[j]);
186 <                if (d*0.5 < -minarad*ambacc)
523 >                if (av->corral && plugaleak(r, av, uvw[2], atan2a(v,u)))
524                          continue;
525                  /*
526 <                 *  Jittering final test reduces image artifacts.
526 >                 *  Extrapolate value and compute final weight (hat function)
527                   */
528 <                wt = sqrt(e1) + sqrt(e2);
192 <                wt *= .9 + .2*frandom();
193 <                if (wt > ambacc)
528 >                if (!extambient(ct, av, r->rop, rn, uvw))
529                          continue;
530 <                if (wt <= 1e-3)
531 <                        wt = 1e3;
532 <                else
198 <                        wt = 1.0 / wt;
199 <                wsum += wt;
200 <                copycolor(ct, av->val);
201 <                scalecolor(ct, wt);
530 >                d = tfunc(maxangle, sqrt(delta_r2), 0.0) *
531 >                        tfunc(ambacc, sqrt(delta_t2), 0.0);
532 >                scalecolor(ct, d);
533                  addcolor(acol, ct);
534 +                wsum += d;
535          }
204        if (at->kid == NULL)
205                return(wsum);
206                                        /* do children */
207        s *= 0.5;
208        for (i = 0; i < 8; i++) {
209                for (j = 0; j < 3; j++) {
210                        ck0[j] = c0[j];
211                        if (1<<j & i)
212                                ck0[j] += s;
213                        if (r->rop[j] < ck0[j] - OCTSCALE*s)
214                                break;
215                        if (r->rop[j] > ck0[j] + (1.0+OCTSCALE)*s)
216                                break;
217                }
218                if (j == 3)
219                        wsum += sumambient(acol, r, at->kid+i, ck0, s);
220        }
536          return(wsum);
537   }
538  
539  
540 < double
541 < makeambient(acol, r)            /* make a new ambient value */
542 < COLOR  acol;
543 < register RAY  *r;
540 > static int
541 > makeambient(            /* make a new ambient value for storage */
542 >        COLOR  acol,
543 >        RAY  *r,
544 >        FVECT  rn,
545 >        int  al
546 > )
547   {
548 <        AMBVAL  amb;
549 <        FVECT   gp, gd;
548 >        AMBVAL  amb;
549 >        FVECT   uvw[3];
550 >        int     i;
551  
552 <        amb.rad = doambient(acol, r, gp, gd);   /* compute ambient */
553 <        if (amb.rad == 0.0)
554 <                return(0.0);
555 <                                                /* store it */
552 >        amb.weight = 1.0;                       /* compute weight */
553 >        for (i = al; i-- > 0; )
554 >                amb.weight *= AVGREFL;
555 >        if (r->rweight < 0.1*amb.weight)        /* heuristic override */
556 >                amb.weight = 1.25*r->rweight;
557 >        setcolor(acol, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
558 >                                                /* compute ambient */
559 >        i = doambient(acol, r, amb.weight,
560 >                        uvw, amb.rad, amb.gpos, amb.gdir, &amb.corral);
561 >        scalecolor(acol, 1./AVGREFL);           /* undo assumed reflectance */
562 >        if (i <= 0 || amb.rad[0] <= FTINY)      /* no Hessian or zero radius */
563 >                return(i);
564 >                                                /* store value */
565          VCOPY(amb.pos, r->rop);
566 <        VCOPY(amb.dir, r->ron);
567 <        amb.lvl = r->rlvl;
568 <        amb.weight = r->rweight;
566 >        amb.ndir = encodedir(r->ron);
567 >        amb.udir = encodedir(uvw[0]);
568 >        amb.lvl = al;
569          copycolor(amb.val, acol);
242        VCOPY(amb.gpos, gp);
243        VCOPY(amb.gdir, gd);
570                                                  /* insert into tree */
571 <        avinsert(&amb, &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
572 <        avsave(&amb);                           /* write to file */
573 <        return(amb.rad);
571 >        avsave(&amb);                           /* and save to file */
572 >        if (rn != r->ron) {                     /* texture */
573 >                VCOPY(uvw[2], r->ron);
574 >                extambient(acol, &amb, r->rop, rn, uvw);
575 >        }
576 >        return(1);
577   }
578  
579  
580 < static
581 < avsave(av)                              /* save an ambient value */
582 < AMBVAL  *av;
580 > static int
581 > extambient(             /* extrapolate value at pv, nv */
582 >        COLOR  cr,
583 >        AMBVAL   *ap,
584 >        FVECT  pv,
585 >        FVECT  nv,
586 >        FVECT  uvw[3]
587 > )
588   {
589 < #ifdef  AMBFLUSH
590 <        static int  nunflshed = 0;
591 < #endif
592 <        if (ambfp == NULL)
593 <                return;
594 <        if (fwrite((char *)av, sizeof(AMBVAL), 1, ambfp) != 1)
595 <                goto writerr;
596 < #ifdef  AMBFLUSH
597 <        if (++nunflshed >= AMBFLUSH) {
598 <                if (fflush(ambfp) == EOF)
599 <                        goto writerr;
600 <                nunflshed = 0;
589 >        const double    min_d = 0.05;
590 >        const double    max_d = 20.;
591 >        static FVECT    my_uvw[3];
592 >        FVECT           v1;
593 >        int             i;
594 >        double          d = 1.0;        /* zeroeth order */
595 >
596 >        if (uvw == NULL) {              /* need local coordinates? */
597 >                decodedir(my_uvw[2], ap->ndir);
598 >                decodedir(my_uvw[0], ap->udir);
599 >                VCROSS(my_uvw[1], my_uvw[2], my_uvw[0]);
600 >                uvw = my_uvw;
601          }
602 < #endif
603 <        return;
604 < writerr:
605 <        error(SYSTEM, "error writing ambient file");
602 >        for (i = 3; i--; )              /* gradient due to translation */
603 >                d += (pv[i] - ap->pos[i]) *
604 >                        (ap->gpos[0]*uvw[0][i] + ap->gpos[1]*uvw[1][i]);
605 >
606 >        VCROSS(v1, uvw[2], nv);         /* gradient due to rotation */
607 >        for (i = 3; i--; )
608 >                d += v1[i] * (ap->gdir[0]*uvw[0][i] + ap->gdir[1]*uvw[1][i]);
609 >        
610 >        if (d < min_d)                  /* clamp min/max scaling */
611 >                d = min_d;
612 >        else if (d > max_d)
613 >                d = max_d;
614 >        copycolor(cr, ap->val);
615 >        scalecolor(cr, d);
616 >        return(d > min_d);
617   }
618  
619  
620 < static
621 < avinsert(aval, at, c0, s)               /* insert ambient value in a tree */
622 < AMBVAL  *aval;
623 < register AMBTREE  *at;
279 < FVECT  c0;
280 < double  s;
620 > static void
621 > avinsert(                               /* insert ambient value in our tree */
622 >        AMBVAL *av
623 > )
624   {
625 +        AMBTREE  *at;
626 +        AMBVAL  *ap;
627 +        AMBVAL  avh;
628          FVECT  ck0;
629 +        double  s;
630          int  branch;
631 <        register AMBVAL  *av;
285 <        register int  i;
631 >        int  i;
632  
633 <        if ((av = newambval()) == NULL)
634 <                goto memerr;
635 <        copystruct(av, aval);
636 <        VCOPY(ck0, c0);
637 <        while (s*(OCTSCALE/2) > av->rad*ambacc) {
633 >        if (av->rad[0] <= FTINY)
634 >                error(CONSISTENCY, "zero ambient radius in avinsert");
635 >        at = &atrunk;
636 >        VCOPY(ck0, thescene.cuorg);
637 >        s = thescene.cusize;
638 >        while (s*(OCTSCALE/2) > av->rad[1]*ambacc) {
639                  if (at->kid == NULL)
640                          if ((at->kid = newambtree()) == NULL)
641 <                                goto memerr;
641 >                                error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
642                  s *= 0.5;
643                  branch = 0;
644                  for (i = 0; i < 3; i++)
# Line 301 | Line 648 | double  s;
648                          }
649                  at = at->kid + branch;
650          }
651 <        av->next = at->alist;
652 <        at->alist = av;
651 >        avh.next = at->alist;           /* order by increasing level */
652 >        for (ap = &avh; ap->next != NULL; ap = ap->next)
653 >                if ( ap->next->lvl > av->lvl ||
654 >                                (ap->next->lvl == av->lvl) &
655 >                                (ap->next->weight <= av->weight) )
656 >                        break;
657 >        av->next = ap->next;
658 >        ap->next = (AMBVAL*)av;
659 >        at->alist = avh.next;
660 > }
661 >
662 >
663 > static void
664 > initambfile(            /* initialize ambient file */
665 >        int  cre8
666 > )
667 > {
668 >        extern char  *progname, *octname;
669 >        static char  *mybuf = NULL;
670 >
671 > #ifdef  F_SETLKW
672 >        aflock(cre8 ? F_WRLCK : F_RDLCK);
673 > #endif
674 >        SET_FILE_BINARY(ambfp);
675 >        if (mybuf == NULL)
676 >                mybuf = (char *)bmalloc(BUFSIZ+8);
677 >        setbuf(ambfp, mybuf);
678 >        if (cre8) {                     /* new file */
679 >                newheader("RADIANCE", ambfp);
680 >                fprintf(ambfp, "%s -av %g %g %g -aw %d -ab %d -aa %g ",
681 >                                progname, colval(ambval,RED),
682 >                                colval(ambval,GRN), colval(ambval,BLU),
683 >                                ambvwt, ambounce, ambacc);
684 >                fprintf(ambfp, "-ad %d -as %d -ar %d ",
685 >                                ambdiv, ambssamp, ambres);
686 >                if (octname != NULL)
687 >                        fputs(octname, ambfp);
688 >                fputc('\n', ambfp);
689 >                fprintf(ambfp, "SOFTWARE= %s\n", VersionID);
690 >                fputnow(ambfp);
691 >                fputformat(AMBFMT, ambfp);
692 >                fputc('\n', ambfp);
693 >                putambmagic(ambfp);
694 >        } else if (checkheader(ambfp, AMBFMT, NULL) < 0 || !hasambmagic(ambfp))
695 >                error(USER, "bad ambient file");
696 > }
697 >
698 >
699 > static void
700 > avsave(                         /* insert and save an ambient value */
701 >        AMBVAL  *av
702 > )
703 > {
704 >        avstore(av);
705 >        if (ambfp == NULL)
706 >                return;
707 >        if (writambval(av, ambfp) < 0)
708 >                goto writerr;
709 >        if (++nunflshed >= AMBFLUSH)
710 >                if (ambsync() == EOF)
711 >                        goto writerr;
712          return;
713 < memerr:
714 <        error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
713 > writerr:
714 >        error(SYSTEM, "error writing to ambient file");
715   }
716 +
717 +
718 + static AMBVAL *
719 + avstore(                                /* allocate memory and save aval */
720 +        AMBVAL  *aval
721 + )
722 + {
723 +        AMBVAL  *av;
724 +        double  d;
725 +
726 +        if ((av = newambval()) == NULL)
727 +                error(SYSTEM, "out of memory in avstore");
728 +        *av = *aval;
729 +        av->latick = ambclock;
730 +        av->next = NULL;
731 +        nambvals++;
732 +        d = bright(av->val);
733 +        if (d > FTINY) {                /* add to log sum for averaging */
734 +                avsum += log(d);
735 +                navsum++;
736 +        }
737 +        avinsert(av);                   /* insert in our cache tree */
738 +        return(av);
739 + }
740 +
741 +
742 + #define ATALLOCSZ       512             /* #/8 trees to allocate at once */
743 +
744 + static AMBTREE  *atfreelist = NULL;     /* free ambient tree structures */
745 +
746 +
747 + static AMBTREE *
748 + newambtree(void)                                /* allocate 8 ambient tree structs */
749 + {
750 +        AMBTREE  *atp, *upperlim;
751 +
752 +        if (atfreelist == NULL) {       /* get more nodes */
753 +                atfreelist = (AMBTREE *)malloc(ATALLOCSZ*8*sizeof(AMBTREE));
754 +                if (atfreelist == NULL)
755 +                        return(NULL);
756 +                                        /* link new free list */
757 +                upperlim = atfreelist + 8*(ATALLOCSZ-1);
758 +                for (atp = atfreelist; atp < upperlim; atp += 8)
759 +                        atp->kid = atp + 8;
760 +                atp->kid = NULL;
761 +        }
762 +        atp = atfreelist;
763 +        atfreelist = atp->kid;
764 +        memset(atp, 0, 8*sizeof(AMBTREE));
765 +        return(atp);
766 + }
767 +
768 +
769 + static void
770 + freeambtree(                    /* free 8 ambient tree structs */
771 +        AMBTREE  *atp
772 + )
773 + {
774 +        atp->kid = atfreelist;
775 +        atfreelist = atp;
776 + }
777 +
778 +
779 + static void
780 + unloadatree(                    /* unload an ambient value tree */
781 +        AMBTREE  *at,
782 +        unloadtf_t *f
783 + )
784 + {
785 +        AMBVAL  *av;
786 +        int  i;
787 +                                        /* transfer values at this node */
788 +        for (av = at->alist; av != NULL; av = at->alist) {
789 +                at->alist = av->next;
790 +                av->next = NULL;
791 +                (*f)(av);
792 +        }
793 +        if (at->kid == NULL)
794 +                return;
795 +        for (i = 0; i < 8; i++)         /* transfer and free children */
796 +                unloadatree(at->kid+i, f);
797 +        freeambtree(at->kid);
798 +        at->kid = NULL;
799 + }
800 +
801 +
802 + static struct avl {
803 +        AMBVAL  *p;
804 +        unsigned long   t;
805 + }       *avlist1;                       /* ambient value list with ticks */
806 + static AMBVAL   **avlist2;              /* memory positions for sorting */
807 + static int      i_avlist;               /* index for lists */
808 +
809 + static int alatcmp(const void *av1, const void *av2);
810 +
811 + static void
812 + avfree(AMBVAL *av)
813 + {
814 +        free(av);
815 + }
816 +
817 + static void
818 + av2list(
819 +        AMBVAL *av
820 + )
821 + {
822 + #ifdef DEBUG
823 +        if (i_avlist >= nambvals)
824 +                error(CONSISTENCY, "too many ambient values in av2list1");
825 + #endif
826 +        avlist1[i_avlist].p = avlist2[i_avlist] = (AMBVAL*)av;
827 +        avlist1[i_avlist++].t = av->latick;
828 + }
829 +
830 +
831 + static int
832 + alatcmp(                        /* compare ambient values for MRA */
833 +        const void *av1,
834 +        const void *av2
835 + )
836 + {
837 +        long  lc = ((struct avl *)av2)->t - ((struct avl *)av1)->t;
838 +        return(lc<0 ? -1 : lc>0 ? 1 : 0);
839 + }
840 +
841 +
842 + /* GW NOTE 2002/10/3:
843 + * I used to compare AMBVAL pointers, but found that this was the
844 + * cause of a serious consistency error with gcc, since the optimizer
845 + * uses some dangerous trick in pointer subtraction that
846 + * assumes pointers differ by exact struct size increments.
847 + */
848 + static int
849 + aposcmp(                        /* compare ambient value positions */
850 +        const void      *avp1,
851 +        const void      *avp2
852 + )
853 + {
854 +        long    diff = *(char * const *)avp1 - *(char * const *)avp2;
855 +        if (diff < 0)
856 +                return(-1);
857 +        return(diff > 0);
858 + }
859 +
860 +
861 + static int
862 + avlmemi(                                /* find list position from address */
863 +        AMBVAL  *avaddr
864 + )
865 + {
866 +        AMBVAL  **avlpp;
867 +
868 +        avlpp = (AMBVAL **)bsearch(&avaddr, avlist2,
869 +                        nambvals, sizeof(AMBVAL *), aposcmp);
870 +        if (avlpp == NULL)
871 +                error(CONSISTENCY, "address not found in avlmemi");
872 +        return(avlpp - avlist2);
873 + }
874 +
875 +
876 + static void
877 + sortambvals(                    /* resort ambient values */
878 +        int     always
879 + )
880 + {
881 +        AMBTREE  oldatrunk;
882 +        AMBVAL  tav, *tap, *pnext;
883 +        int     i, j;
884 +                                        /* see if it's time yet */
885 +        if (!always && (ambclock++ < lastsort+sortintvl ||
886 +                        nambvals < SORT_THRESH))
887 +                return;
888 +        /*
889 +         * The idea here is to minimize memory thrashing
890 +         * in VM systems by improving reference locality.
891 +         * We do this by periodically sorting our stored ambient
892 +         * values in memory in order of most recently to least
893 +         * recently accessed.  This ordering was chosen so that new
894 +         * ambient values (which tend to be less important) go into
895 +         * higher memory with the infrequently accessed values.
896 +         *      Since we expect our values to need sorting less
897 +         * frequently as the process continues, we double our
898 +         * waiting interval after each call.
899 +         *      This routine is also called by setambacc() with
900 +         * the "always" parameter set to 1 so that the ambient
901 +         * tree will be rebuilt with the new accuracy parameter.
902 +         */
903 +        if (tracktime) {                /* allocate pointer arrays to sort */
904 +                avlist2 = (AMBVAL **)malloc(nambvals*sizeof(AMBVAL *));
905 +                avlist1 = (struct avl *)malloc(nambvals*sizeof(struct avl));
906 +        } else {
907 +                avlist2 = NULL;
908 +                avlist1 = NULL;
909 +        }
910 +        if (avlist1 == NULL) {          /* no time tracking -- rebuild tree? */
911 +                if (avlist2 != NULL)
912 +                        free(avlist2);
913 +                if (always) {           /* rebuild without sorting */
914 +                        oldatrunk = atrunk;
915 +                        atrunk.alist = NULL;
916 +                        atrunk.kid = NULL;
917 +                        unloadatree(&oldatrunk, avinsert);
918 +                }
919 +        } else {                        /* sort memory by last access time */
920 +                /*
921 +                 * Sorting memory is tricky because it isn't contiguous.
922 +                 * We have to sort an array of pointers by MRA and also
923 +                 * by memory position.  We then copy values in "loops"
924 +                 * to minimize memory hits.  Nevertheless, we will visit
925 +                 * everyone at least twice, and this is an expensive process
926 +                 * when we're thrashing, which is when we need to do it.
927 +                 */
928 + #ifdef DEBUG
929 +                sprintf(errmsg, "sorting %u ambient values at ambclock=%lu...",
930 +                                nambvals, ambclock);
931 +                eputs(errmsg);
932 + #endif
933 +                i_avlist = 0;
934 +                unloadatree(&atrunk, av2list);  /* empty current tree */
935 + #ifdef DEBUG
936 +                if (i_avlist < nambvals)
937 +                        error(CONSISTENCY, "missing ambient values in sortambvals");
938 + #endif
939 +                qsort(avlist1, nambvals, sizeof(struct avl), alatcmp);
940 +                qsort(avlist2, nambvals, sizeof(AMBVAL *), aposcmp);
941 +                for (i = 0; i < nambvals; i++) {
942 +                        if (avlist1[i].p == NULL)
943 +                                continue;
944 +                        tap = avlist2[i];
945 +                        tav = *tap;
946 +                        for (j = i; (pnext = avlist1[j].p) != tap;
947 +                                        j = avlmemi(pnext)) {
948 +                                *(avlist2[j]) = *pnext;
949 +                                avinsert(avlist2[j]);
950 +                                avlist1[j].p = NULL;
951 +                        }
952 +                        *(avlist2[j]) = tav;
953 +                        avinsert(avlist2[j]);
954 +                        avlist1[j].p = NULL;
955 +                }
956 +                free(avlist1);
957 +                free(avlist2);
958 +                                                /* compute new sort interval */
959 +                sortintvl = ambclock - lastsort;
960 +                if (sortintvl >= MAX_SORT_INTVL/2)
961 +                        sortintvl = MAX_SORT_INTVL;
962 +                else
963 +                        sortintvl <<= 1;        /* wait twice as long next */
964 + #ifdef DEBUG
965 +                eputs("done\n");
966 + #endif
967 +        }
968 +        if (ambclock >= MAXACLOCK)
969 +                ambclock = MAXACLOCK/2;
970 +        lastsort = ambclock;
971 + }
972 +
973 +
974 + #ifdef  F_SETLKW
975 +
976 + static void
977 + aflock(                 /* lock/unlock ambient file */
978 +        int  typ
979 + )
980 + {
981 +        static struct flock  fls;       /* static so initialized to zeroes */
982 +
983 +        if (typ == fls.l_type)          /* already called? */
984 +                return;
985 +
986 +        fls.l_type = typ;
987 +        do
988 +                if (fcntl(fileno(ambfp), F_SETLKW, &fls) != -1)
989 +                        return;
990 +        while (errno == EINTR);
991 +        
992 +        error(SYSTEM, "cannot (un)lock ambient file");
993 + }
994 +
995 +
996 + int
997 + ambsync(void)                   /* synchronize ambient file */
998 + {
999 +        long  flen;
1000 +        AMBVAL  avs;
1001 +        int  n;
1002 +
1003 +        if (ambfp == NULL)      /* no ambient file? */
1004 +                return(0);
1005 +                                /* gain appropriate access */
1006 +        aflock(nunflshed ? F_WRLCK : F_RDLCK);
1007 +                                /* see if file has grown */
1008 +        if ((flen = lseek(fileno(ambfp), (off_t)0, SEEK_END)) < 0)
1009 +                goto seekerr;
1010 +        if ((n = flen - lastpos) > 0) {         /* file has grown */
1011 +                if (ambinp == NULL) {           /* get new file pointer */
1012 +                        ambinp = fopen(ambfile, "rb");
1013 +                        if (ambinp == NULL)
1014 +                                error(SYSTEM, "fopen failed in ambsync");
1015 +                }
1016 +                if (fseek(ambinp, lastpos, SEEK_SET) < 0)
1017 +                        goto seekerr;
1018 +                while (n >= AMBVALSIZ) {        /* load contributed values */
1019 +                        if (!readambval(&avs, ambinp)) {
1020 +                                sprintf(errmsg,
1021 +                        "ambient file \"%s\" corrupted near character %ld",
1022 +                                                ambfile, flen - n);
1023 +                                error(WARNING, errmsg);
1024 +                                break;
1025 +                        }
1026 +                        avstore(&avs);
1027 +                        n -= AMBVALSIZ;
1028 +                }
1029 +                lastpos = flen - n;             /* check alignment */
1030 +                if (n && lseek(fileno(ambfp), (off_t)lastpos, SEEK_SET) < 0)
1031 +                        goto seekerr;
1032 +        }
1033 +        n = fflush(ambfp);                      /* calls write() at last */
1034 +        lastpos += (long)nunflshed*AMBVALSIZ;
1035 +        aflock(F_UNLCK);                        /* release file */
1036 +        nunflshed = 0;
1037 +        return(n);
1038 + seekerr:
1039 +        error(SYSTEM, "seek failed in ambsync");
1040 +        return(EOF);    /* pro forma return */
1041 + }
1042 +
1043 + #else   /* ! F_SETLKW */
1044 +
1045 + int
1046 + ambsync(void)                   /* flush ambient file */
1047 + {
1048 +        if (ambfp == NULL)
1049 +                return(0);
1050 +        nunflshed = 0;
1051 +        return(fflush(ambfp));
1052 + }
1053 +
1054 + #endif  /* ! F_SETLKW */

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