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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 2.12 by greg, Mon Sep 21 12:07:31 1992 UTC

# Line 1 | Line 1
1 < /* Copyright (c) 1991 Regents of the University of California */
1 > /* Copyright (c) 1992 Regents of the University of California */
2  
3   #ifndef lint
4   static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
# Line 7 | Line 7 | static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
7   /*
8   *  ambient.c - routines dealing with ambient (inter-reflected) component.
9   *
10 *  The macro AMBFLUSH (if defined) is the number of ambient values
11 *      to wait before flushing to the ambient file.
12 *
10   *     5/9/86
11   */
12  
# Line 23 | Line 20 | static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
20  
21   #include  "random.h"
22  
23 < #define  OCTSCALE       0.5     /* ceil((valid rad.)/(cube size)) */
23 > #define  OCTSCALE       0.5     /* ceil((valid rad.)/(cube size)) */
24  
25   typedef struct ambtree {
26 <        AMBVAL  *alist;         /* ambient value list */
27 <        struct ambtree  *kid;   /* 8 child nodes */
26 >        AMBVAL  *alist;         /* ambient value list */
27 >        struct ambtree  *kid;   /* 8 child nodes */
28   }  AMBTREE;                     /* ambient octree */
29  
30   extern CUBE  thescene;          /* contains space boundaries */
31  
32 < #define  MAXASET        511     /* maximum number of elements in ambient set */
33 < OBJECT  ambset[MAXASET+1]={0};  /* ambient include/exclude set */
32 > #define  MAXASET        511     /* maximum number of elements in ambient set */
33 > OBJECT  ambset[MAXASET+1]={0};  /* ambient include/exclude set */
34  
35 < double  maxarad;                /* maximum ambient radius */
36 < double  minarad;                /* minimum ambient radius */
35 > double  maxarad;                /* maximum ambient radius */
36 > double  minarad;                /* minimum ambient radius */
37  
38 < static AMBTREE  atrunk;         /* our ambient trunk node */
38 > static AMBTREE  atrunk;         /* our ambient trunk node */
39  
40   static FILE  *ambfp = NULL;     /* ambient file pointer */
41  
42 < #define  newambval()    (AMBVAL *)bmalloc(sizeof(AMBVAL))
42 > #define  AMBFLUSH       (BUFSIZ/AMBVALSIZ)
43  
44 < #define  newambtree()   (AMBTREE *)calloc(8, sizeof(AMBTREE))
44 > #define  newambval()    (AMBVAL *)bmalloc(sizeof(AMBVAL))
45  
46 + #define  newambtree()   (AMBTREE *)calloc(8, sizeof(AMBTREE))
47  
48 < setambient(afile)                       /* initialize calculation */
49 < char  *afile;
48 > extern long  ftell(), lseek();
49 > static int  initambfile(), avsave(), avinsert(), ambsync();
50 >
51 >
52 > setambres(ar)                           /* set ambient resolution */
53 > int  ar;
54   {
55 <        long  ftell();
56 <        AMBVAL  amb;
55 >                                                /* set min & max radii */
56 >        if (ar <= 0) {
57 >                minarad = 0.0;
58 >                maxarad = thescene.cusize / 2.0;
59 >        } else {
60 >                minarad = thescene.cusize / ar;
61 >                maxarad = 16.0 * minarad;               /* heuristic */
62 >                if (maxarad > thescene.cusize / 2.0)
63 >                        maxarad = thescene.cusize / 2.0;
64 >        }
65 >        if (maxarad <= FTINY)
66 >                maxarad = .001;
67 > }
68  
56        maxarad = thescene.cusize / 2.0;                /* maximum radius */
57                                                        /* minimum radius */
58        minarad = ambres > 0 ? thescene.cusize/ambres : 0.0;
69  
70 <                                        /* open ambient file */
70 > setambient(afile)                       /* initialize calculation */
71 > char  *afile;
72 > {
73 >        long  headlen;
74 >        AMBVAL  amb;
75 >                                                /* init ambient limits */
76 >        setambres(ambres);
77 >                                                /* open ambient file */
78          if (afile != NULL)
79                  if ((ambfp = fopen(afile, "r+")) != NULL) {
80 <                        while (fread((char *)&amb,sizeof(AMBVAL),1,ambfp) == 1)
80 >                        initambfile(0);
81 >                        headlen = ftell(ambfp);
82 >                        while (readambval(&amb, ambfp))
83                                  avinsert(&amb, &atrunk, thescene.cuorg,
84                                                  thescene.cusize);
85                                                          /* align */
86 <                        fseek(ambfp, -(ftell(ambfp)%sizeof(AMBVAL)), 1);
87 <                } else if ((ambfp = fopen(afile, "w")) == NULL) {
86 >                        fseek(ambfp, -((ftell(ambfp)-headlen)%AMBVALSIZ), 1);
87 >                } else if ((ambfp = fopen(afile, "w+")) != NULL)
88 >                        initambfile(1);
89 >                else {
90                          sprintf(errmsg, "cannot open ambient file \"%s\"",
91                                          afile);
92                          error(SYSTEM, errmsg);
# Line 74 | Line 95 | char  *afile;
95  
96  
97   ambnotify(obj)                  /* record new modifier */
98 < OBJECT  obj;
98 > OBJECT  obj;
99   {
100          static int  hitlimit = 0;
101 <        register OBJREC  *o = objptr(obj);
101 >        register OBJREC  *o = objptr(obj);
102          register char  **amblp;
103  
104          if (hitlimit || !ismodifier(o->otype))
# Line 100 | Line 121 | COLOR  acol;
121   register RAY  *r;
122   {
123          static int  rdepth = 0;                 /* ambient recursion */
124 <        double  wsum;
124 >        double  d;
125  
105        rdepth++;                               /* increment level */
106
126          if (ambdiv <= 0)                        /* no ambient calculation */
127                  goto dumbamb;
128                                                  /* check number of bounces */
129 <        if (rdepth > ambounce)
129 >        if (rdepth >= ambounce)
130                  goto dumbamb;
131                                                  /* check ambient list */
132          if (ambincl != -1 && r->ro != NULL &&
# Line 115 | Line 134 | register RAY  *r;
134                  goto dumbamb;
135  
136          if (ambacc <= FTINY) {                  /* no ambient storage */
137 <                if (doambient(acol, r, NULL, NULL) == 0.0)
137 >                rdepth++;
138 >                d = doambient(acol, r, r->rweight, NULL, NULL);
139 >                rdepth--;
140 >                if (d == 0.0)
141                          goto dumbamb;
142 <                goto done;
142 >                return;
143          }
144                                                  /* get ambient value */
145          setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
146 <        wsum = sumambient(acol, r, &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
147 <        if (wsum > FTINY)
148 <                scalecolor(acol, 1.0/wsum);
149 <        else if (makeambient(acol, r) == 0.0)
150 <                goto dumbamb;
151 <        goto done;
152 <
146 >        d = sumambient(acol, r, rdepth,
147 >                        &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
148 >        if (d > FTINY)
149 >                scalecolor(acol, 1.0/d);
150 >        else {
151 >                d = makeambient(acol, r, rdepth++);
152 >                rdepth--;
153 >        }
154 >        if (d > FTINY)
155 >                return;
156   dumbamb:                                        /* return global value */
157          copycolor(acol, ambval);
133 done:                                           /* must finish here! */
134        rdepth--;
158   }
159  
160  
161   double
162 < sumambient(acol, r, at, c0, s)          /* get interpolated ambient value */
162 > sumambient(acol, r, al, at, c0, s)      /* get interpolated ambient value */
163   COLOR  acol;
164   register RAY  *r;
165 < AMBTREE  *at;
165 > int  al;
166 > AMBTREE  *at;
167   FVECT  c0;
168 < double  s;
168 > double  s;
169   {
170          extern double  sqrt();
171 <        double  d, e1, e2, wt, wsum;
171 >        double  d, e1, e2, wt, wsum;
172          COLOR  ct;
173          FVECT  ck0;
174          int  i;
175          register int  j;
176 <        register AMBVAL  *av;
176 >        register AMBVAL  *av;
177                                          /* do this node */
178          wsum = 0.0;
179          for (av = at->alist; av != NULL; av = av->next) {
180                  /*
181 <                 *  Ray strength test.
181 >                 *  Ambient level test.
182                   */
183 <                if (av->lvl > r->rlvl || av->weight < r->rweight-FTINY)
183 >                if (av->lvl > al || av->weight < r->rweight-FTINY)
184                          continue;
185                  /*
186                   *  Ambient radius test.
# Line 183 | Line 207 | double  s;
207                  for (j = 0; j < 3; j++)
208                          d += (r->rop[j] - av->pos[j]) *
209                                          (av->dir[j] + r->ron[j]);
210 <                if (d*0.5 < -minarad*ambacc)
210 >                if (d*0.5 < -minarad*ambacc-.001)
211                          continue;
212                  /*
213                   *  Jittering final test reduces image artifacts.
214                   */
215                  wt = sqrt(e1) + sqrt(e2);
216 <                wt *= .9 + .2*frandom();
216 >                wt *= .9 + .2*urand(9015+samplendx);
217                  if (wt > ambacc)
218                          continue;
219                  if (wt <= 1e-3)
# Line 197 | Line 221 | double  s;
221                  else
222                          wt = 1.0 / wt;
223                  wsum += wt;
224 <                copycolor(ct, av->val);
224 >                extambient(ct, av, r->rop, r->ron);
225                  scalecolor(ct, wt);
226                  addcolor(acol, ct);
227          }
# Line 216 | Line 240 | double  s;
240                                  break;
241                  }
242                  if (j == 3)
243 <                        wsum += sumambient(acol, r, at->kid+i, ck0, s);
243 >                        wsum += sumambient(acol, r, al, at->kid+i, ck0, s);
244          }
245          return(wsum);
246   }
247  
248  
249   double
250 < makeambient(acol, r)            /* make a new ambient value */
250 > makeambient(acol, r, al)        /* make a new ambient value */
251   COLOR  acol;
252   register RAY  *r;
253 + int  al;
254   {
255 <        AMBVAL  amb;
255 >        AMBVAL  amb;
256          FVECT   gp, gd;
257 <
258 <        amb.rad = doambient(acol, r, gp, gd);   /* compute ambient */
257 >                                                /* compute weight */
258 >        amb.weight = pow(AVGREFL, (double)al);
259 >        if (r->rweight < 0.2*amb.weight)        /* heuristic */
260 >                amb.weight = r->rweight;
261 >                                                /* compute ambient */
262 >        amb.rad = doambient(acol, r, amb.weight, gp, gd);
263          if (amb.rad == 0.0)
264                  return(0.0);
265                                                  /* store it */
266          VCOPY(amb.pos, r->rop);
267          VCOPY(amb.dir, r->ron);
268 <        amb.lvl = r->rlvl;
240 <        amb.weight = r->rweight;
268 >        amb.lvl = al;
269          copycolor(amb.val, acol);
270          VCOPY(amb.gpos, gp);
271          VCOPY(amb.gdir, gd);
272                                                  /* insert into tree */
273 <        avinsert(&amb, &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
246 <        avsave(&amb);                           /* write to file */
273 >        avsave(&amb);                           /* and save to file */
274          return(amb.rad);
275   }
276  
277  
278 + extambient(cr, ap, pv, nv)              /* extrapolate value at pv, nv */
279 + COLOR  cr;
280 + register AMBVAL  *ap;
281 + FVECT  pv, nv;
282 + {
283 +        FVECT  v1, v2;
284 +        register int  i;
285 +        double  d;
286 +
287 +        d = 1.0;                        /* zeroeth order */
288 +                                        /* gradient due to translation */
289 +        for (i = 0; i < 3; i++)
290 +                d += ap->gpos[i]*(pv[i]-ap->pos[i]);
291 +                                        /* gradient due to rotation */
292 +        VCOPY(v1, ap->dir);
293 +        fcross(v2, v1, nv);
294 +        d += DOT(ap->gdir, v2);
295 +        if (d <= 0.0) {
296 +                setcolor(cr, 0.0, 0.0, 0.0);
297 +                return;
298 +        }
299 +        copycolor(cr, ap->val);
300 +        scalecolor(cr, d);
301 + }
302 +
303 +
304   static
305 < avsave(av)                              /* save an ambient value */
306 < AMBVAL  *av;
305 > initambfile(creat)              /* initialize ambient file */
306 > int  creat;
307   {
308 < #ifdef  AMBFLUSH
309 <        static int  nunflshed = 0;
308 >        extern char  *progname, *octname, VersionID[];
309 >
310 > #ifdef MSDOS
311 >        setmode(fileno(ambfp), O_BINARY);
312   #endif
313 +        setbuf(ambfp, bmalloc(BUFSIZ));
314 +        if (creat) {                    /* new file */
315 +                fprintf(ambfp, "%s -av %g %g %g -ab %d -aa %g ",
316 +                                progname, colval(ambval,RED),
317 +                                colval(ambval,GRN), colval(ambval,BLU),
318 +                                ambounce, ambacc);
319 +                fprintf(ambfp, "-ad %d -as %d -ar %d %s\n",
320 +                                ambdiv, ambssamp, ambres,
321 +                                octname==NULL ? "" : octname);
322 +                fprintf(ambfp, "SOFTWARE= %s\n", VersionID);
323 +                fputformat(AMBFMT, ambfp);
324 +                putc('\n', ambfp);
325 +                putambmagic(ambfp);
326 +                fflush(ambfp);
327 + #ifndef  NIX
328 +                sync();                 /* protect against NFS buffering */
329 + #endif
330 +        } else if (checkheader(ambfp, AMBFMT, NULL) < 0 || !hasambmagic(ambfp))
331 +                error(USER, "bad ambient file");
332 + }
333 +
334 +
335 + static
336 + avsave(av)                              /* insert and save an ambient value */
337 + AMBVAL  *av;
338 + {
339 +        static int  nunflshed = 0;
340 +
341 +        avinsert(av, &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
342          if (ambfp == NULL)
343                  return;
344 <        if (fwrite((char *)av, sizeof(AMBVAL), 1, ambfp) != 1)
344 >        if (writambval(av, ambfp) < 0)
345                  goto writerr;
262 #ifdef  AMBFLUSH
346          if (++nunflshed >= AMBFLUSH) {
347 <                if (fflush(ambfp) == EOF)
347 >                if (ambsync() == EOF)
348                          goto writerr;
349                  nunflshed = 0;
350          }
268 #endif
351          return;
352   writerr:
353          error(SYSTEM, "error writing ambient file");
# Line 274 | Line 356 | writerr:
356  
357   static
358   avinsert(aval, at, c0, s)               /* insert ambient value in a tree */
359 < AMBVAL  *aval;
359 > AMBVAL  *aval;
360   register AMBTREE  *at;
361   FVECT  c0;
362 < double  s;
362 > double  s;
363   {
364          FVECT  ck0;
365          int  branch;
366 <        register AMBVAL  *av;
366 >        register AMBVAL  *av;
367          register int  i;
368  
369          if ((av = newambval()) == NULL)
# Line 307 | Line 389 | double  s;
389   memerr:
390          error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
391   }
392 +
393 +
394 + #ifdef  NIX
395 +
396 + static
397 + ambsync()                       /* flush ambient file */
398 + {
399 +        return(fflush(ambfp));
400 + }
401 +
402 + #else
403 +
404 + #include  <fcntl.h>
405 + #include  <sys/types.h>
406 + #include  <sys/stat.h>
407 +
408 + static
409 + ambsync()                       /* synchronize ambient file */
410 + {
411 +        static FILE  *ambinp = NULL;
412 +        struct flock  fls;
413 +        struct stat  sts;
414 +        AMBVAL  avs;
415 +        long  lastpos, flen;
416 +        register int  n;
417 +                                /* gain exclusive access */
418 +        fls.l_type = F_WRLCK;
419 +        fls.l_whence = 0;
420 +        fls.l_start = 0L;
421 +        fls.l_len = 0L;
422 +        if (fcntl(fileno(ambfp), F_SETLKW, &fls) < 0)
423 +                error(SYSTEM, "cannot lock ambient file");
424 +                                /* see if file has grown */
425 +        lastpos = lseek(fileno(ambfp), 0L, 1);  /* get previous position */
426 +        if (fstat(fileno(ambfp), &sts) < 0)     /* get current length */
427 +                error(SYSTEM, "cannot stat ambient file");
428 +        flen = sts.st_size;
429 +        if (n = (flen - lastpos)/AMBVALSIZ) {   /* file has grown */
430 +                if (ambinp == NULL)             /* use duplicate file */
431 +                        ambinp = fdopen(dup(fileno(ambfp)), "r");
432 +                while (n--) {                   /* load contributed values */
433 +                        readambval(&avs, ambinp);
434 +                        avinsert(&avs,&atrunk,thescene.cuorg,thescene.cusize);
435 +                }                               /* moves shared file pointer */
436 +                if (n = (flen - lastpos)%AMBVALSIZ)     /* alignment */
437 +                        lseek(fileno(ambfp), flen-n, 0);
438 +        }
439 +        n = fflush(ambfp);                      /* calls write() at last */
440 +        fls.l_type = F_UNLCK;                   /* release file */
441 +        fcntl(fileno(ambfp), F_SETLKW, &fls);
442 +        return(n);
443 + }
444 +
445 + #endif

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