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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 2.122 by greg, Wed Jan 31 04:03:03 2024 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 {
26 <        AMBVAL  *alist;         /* ambient value list */
27 <        struct ambtree  *kid;   /* 8 child nodes */
28 < }  AMBTREE;                     /* ambient octree */
25 > #ifndef  MAXASET
26 > #define  MAXASET        4095    /* maximum number of elements in ambient set */
27 > #endif
28 > OBJECT  ambset[MAXASET+1]={0};  /* ambient include/exclude set */
29  
30 < extern CUBE  thescene;          /* contains space boundaries */
30 > double  maxarad;                /* maximum ambient radius */
31 > double  minarad;                /* minimum ambient radius */
32  
33 < #define  MAXASET        511     /* maximum number of elements in ambient set */
36 < OBJECT  ambset[MAXASET+1]={0};  /* ambient include/exclude set */
33 > static AMBTREE  atrunk;         /* our ambient trunk node */
34  
35 < double  maxarad;                /* maximum ambient radius */
36 < double  minarad;                /* minimum ambient radius */
35 > static FILE  *ambfp = NULL;     /* ambient file pointer */
36 > static int  nunflshed = 0;      /* number of unflushed ambient values */
37  
38 < static AMBTREE  atrunk;         /* our ambient trunk node */
38 > static double  avsum = 0.;              /* computed ambient value sum (log) */
39 > static unsigned int  navsum = 0;        /* number of values in avsum */
40 > static unsigned int  nambvals = 0;      /* total number of indirect values */
41 > static unsigned int  nambshare = 0;     /* number of values from file */
42 > static FILE  *ambinp = NULL;            /* auxiliary file for input */
43 > static long  lastpos = -1;              /* last flush position */
44  
45 < static FILE  *ambfp = NULL;     /* ambient file pointer */
45 > #define  AMBFLUSH       (BUFSIZ/AMBVALSIZ)
46  
47 < #define  newambval()    (AMBVAL *)bmalloc(sizeof(AMBVAL))
47 > #define  AVSIZE         (sizeof(AMBVAL)-sizeof(SCOLOR)+sizeof(COLORV)*NCSAMP)
48 > #define  newambval()    (AMBVAL *)malloc(AVSIZE)
49  
50 < #define  newambtree()   (AMBTREE *)calloc(8, sizeof(AMBTREE))
50 > #define  tfunc(x0, x, x1)       (((x)-(x0))/((x1)-(x0)))
51  
52 + static void initambfile(int cre8);
53 + static void avsave(AMBVAL *av);
54 + static AMBVAL *avstore(AMBVAL  *aval);
55 + static AMBTREE *newambtree(void);
56 + static void freeambtree(AMBTREE  *atp);
57  
58 < setambient(afile)                       /* initialize calculation */
59 < char  *afile;
58 > typedef void unloadtf_t(AMBVAL *);
59 > static unloadtf_t avinsert;
60 > static unloadtf_t avfree;
61 > static void unloadatree(AMBTREE  *at, unloadtf_t *f);
62 >
63 > static void sortambvals(void);
64 >
65 > static int      plugaleak(RAY *r, AMBVAL *ap, FVECT anorm, double ang);
66 > static double   sumambient(SCOLOR acol, RAY *r, FVECT rn, int al,
67 >                                AMBTREE *at, FVECT c0, double s);
68 > static int      makeambient(SCOLOR acol, RAY *r, FVECT rn, int al);
69 > static int      extambient(SCOLOR cr, AMBVAL *ap, FVECT pv, FVECT nv,
70 >                                FVECT uvw[3]);
71 >
72 > #ifdef  F_SETLKW
73 > static void aflock(int  typ);
74 > #endif
75 >
76 >
77 > void
78 > setambres(                              /* set ambient resolution */
79 >        int  ar
80 > )
81   {
82 <        long  ftell();
83 <        AMBVAL  amb;
82 >        ambres = ar < 0 ? 0 : ar;               /* may be done already */
83 >                                                /* set min & max radii */
84 >        if (ar <= 0) {
85 >                minarad = 0;
86 >                maxarad = thescene.cusize*0.2;
87 >        } else {
88 >                minarad = thescene.cusize / ar;
89 >                maxarad = 64.0 * minarad;               /* heuristic */
90 >                if (maxarad > thescene.cusize*0.2)
91 >                        maxarad = thescene.cusize*0.2;
92 >        }
93 >        if (minarad <= FTINY)
94 >                minarad = 10.0*FTINY;
95 >        if (maxarad <= minarad)
96 >                maxarad = 64.0 * minarad;
97 > }
98  
56        maxarad = thescene.cusize / 2.0;                /* maximum radius */
57                                                        /* minimum radius */
58        minarad = ambres > 0 ? thescene.cusize/ambres : 0.0;
99  
100 <                                        /* open ambient file */
101 <        if (afile != NULL)
102 <                if ((ambfp = fopen(afile, "r+")) != NULL) {
103 <                        while (fread((char *)&amb,sizeof(AMBVAL),1,ambfp) == 1)
104 <                                avinsert(&amb, &atrunk, thescene.cuorg,
105 <                                                thescene.cusize);
106 <                                                        /* align */
107 <                        fseek(ambfp, -(ftell(ambfp)%sizeof(AMBVAL)), 1);
108 <                } else if ((ambfp = fopen(afile, "w")) == NULL) {
109 <                        sprintf(errmsg, "cannot open ambient file \"%s\"",
110 <                                        afile);
111 <                        error(SYSTEM, errmsg);
100 > void
101 > setambacc(                              /* set ambient accuracy */
102 >        double  newa
103 > )
104 > {
105 >        static double   olda;           /* remember previous setting here */
106 >        
107 >        newa *= (newa > 0);
108 >        if (fabs(newa - olda) >= .05*(newa + olda)) {
109 >                ambacc = newa;
110 >                if (ambacc > FTINY && nambvals > 0)
111 >                        sortambvals();          /* rebuild tree */
112 >        }
113 > }
114 >
115 >
116 > void
117 > setambient(void)                                /* initialize calculation */
118 > {
119 >        int     readonly = 0;
120 >        long    flen;
121 >        AMBVAL  amb;
122 >                                                /* make sure we're fresh */
123 >        ambdone();
124 >                                                /* init ambient limits */
125 >        setambres(ambres);
126 >        setambacc(ambacc);
127 >        if (ambfile == NULL || !ambfile[0])
128 >                return;
129 >        if (ambacc <= FTINY) {
130 >                sprintf(errmsg, "zero ambient accuracy so \"%s\" not opened",
131 >                                ambfile);
132 >                error(WARNING, errmsg);
133 >                return;
134 >        }
135 >                                                /* open ambient file */
136 >        if ((ambfp = fopen(ambfile, "r+")) == NULL)
137 >                readonly = (ambfp = fopen(ambfile, "r")) != NULL;
138 >        if (ambfp != NULL) {
139 >                initambfile(0);                 /* file exists */
140 >                lastpos = ftell(ambfp);
141 >                while (readambval(&amb, ambfp))
142 >                        avstore(&amb);
143 >                nambshare = nambvals;           /* share loaded values */
144 >                if (readonly) {
145 >                        sprintf(errmsg,
146 >                                "loaded %u values from read-only ambient file",
147 >                                        nambvals);
148 >                        error(WARNING, errmsg);
149 >                        fclose(ambfp);          /* close file so no writes */
150 >                        ambfp = NULL;
151 >                        return;                 /* avoid ambsync() */
152                  }
153 +                                                /* align file pointer */
154 +                lastpos += (long)nambvals*AMBVALSIZ;
155 +                flen = lseek(fileno(ambfp), (off_t)0, SEEK_END);
156 +                if (flen != lastpos) {
157 +                        sprintf(errmsg,
158 +                        "ignoring last %ld values in ambient file (corrupted)",
159 +                                        (flen - lastpos)/AMBVALSIZ);
160 +                        error(WARNING, errmsg);
161 +                        fseek(ambfp, lastpos, SEEK_SET);
162 +                        ftruncate(fileno(ambfp), (off_t)lastpos);
163 +                }
164 +        } else if ((ambfp = fopen(ambfile, "w+")) != NULL) {
165 +                initambfile(1);                 /* else create new file */
166 +                fflush(ambfp);
167 +                lastpos = ftell(ambfp);
168 +        } else {
169 +                sprintf(errmsg, "cannot open ambient file \"%s\"", ambfile);
170 +                error(SYSTEM, errmsg);
171 +        }
172 + #ifdef  F_SETLKW
173 +        aflock(F_UNLCK);                        /* release file */
174 + #endif
175   }
176  
177  
178 < ambnotify(obj)                  /* record new modifier */
179 < OBJECT  obj;
178 > void
179 > ambdone(void)                   /* close ambient file and free memory */
180   {
181 +        if (ambfp != NULL) {            /* close ambient file */
182 +                ambsync();
183 +                fclose(ambfp);
184 +                ambfp = NULL;
185 +                if (ambinp != NULL) {  
186 +                        fclose(ambinp);
187 +                        ambinp = NULL;
188 +                }
189 +                lastpos = -1;
190 +        }
191 +                                        /* free ambient tree */
192 +        unloadatree(&atrunk, avfree);
193 +                                        /* reset state variables */
194 +        avsum = 0.;
195 +        navsum = 0;
196 +        nambvals = 0;
197 +        nambshare = 0;
198 + }
199 +
200 +
201 + void
202 + ambnotify(                      /* record new modifier */
203 +        OBJECT  obj
204 + )
205 + {
206          static int  hitlimit = 0;
207 <        register OBJREC  *o = objptr(obj);
208 <        register char  **amblp;
207 >        OBJREC   *o;
208 >        char  **amblp;
209  
210 +        if (obj == OVOID) {             /* starting over */
211 +                ambset[0] = 0;
212 +                hitlimit = 0;
213 +                return;
214 +        }
215 +        o = objptr(obj);
216          if (hitlimit || !ismodifier(o->otype))
217                  return;
218          for (amblp = amblist; *amblp != NULL; amblp++)
# Line 95 | Line 228 | OBJECT  obj;
228   }
229  
230  
231 < ambient(acol, r)                /* compute ambient component for ray */
232 < COLOR  acol;
233 < register RAY  *r;
231 > void
232 > multambient(            /* compute ambient component & multiply by coef. */
233 >        SCOLOR  aval,
234 >        RAY  *r,
235 >        FVECT  nrm
236 > )
237   {
238 +        static double  logAvgAbsorp = 1;
239          static int  rdepth = 0;                 /* ambient recursion */
240 <        double  wsum;
240 >        SCOLOR  acol, caustic;
241 >        int     i, ok;
242 >        double  d, l;
243  
244 <        rdepth++;                               /* increment level */
244 >        /* PMAP: Factor in ambient from photon map, if enabled and ray is
245 >         * ambient. Return as all ambient components accounted for, else
246 >         * continue. */
247 >        if (ambPmap(aval, r, rdepth))
248 >                return;
249  
250 +        if (logAvgAbsorp > 0)                   /* exclude in -aw to avoid growth */
251 +                logAvgAbsorp = log(1.-AVGREFL);
252 +
253 +        /* PMAP: Factor in specular-diffuse ambient (caustics) from photon
254 +         * map, if enabled and ray is primary, else caustic is zero.  Continue
255 +         * with RADIANCE ambient calculation */
256 + {/* XXX TEMPORARY */
257 +        COLOR   pmc;
258 +        scolor_color(pmc, aval);
259 +        ambPmapCaustic(pmc, r, rdepth);
260 +        setscolor(caustic, colval(pmc,RED), colval(pmc,GRN), colval(pmc,BLU));
261 + }
262          if (ambdiv <= 0)                        /* no ambient calculation */
263                  goto dumbamb;
264                                                  /* check number of bounces */
265 <        if (rdepth > ambounce)
265 >        if (rdepth >= ambounce)
266                  goto dumbamb;
267                                                  /* check ambient list */
268          if (ambincl != -1 && r->ro != NULL &&
# Line 115 | Line 270 | register RAY  *r;
270                  goto dumbamb;
271  
272          if (ambacc <= FTINY) {                  /* no ambient storage */
273 <                if (doambient(acol, r, NULL, NULL) == 0.0)
273 >                FVECT   uvd[2];
274 >                float   dgrad[2], *dgp = NULL;
275 >
276 >                if (nrm != r->ron && DOT(nrm,r->ron) < 0.9999)
277 >                        dgp = dgrad;            /* compute rotational grad. */
278 >                copyscolor(acol, aval);
279 >                rdepth++;
280 >                ok = doambient(acol, r, r->rweight,
281 >                                uvd, NULL, NULL, dgp, NULL);
282 >                rdepth--;
283 >                if (!ok)
284                          goto dumbamb;
285 <                goto done;
285 >                if ((ok > 0) & (dgp != NULL)) { /* apply texture */
286 >                        FVECT   v1;
287 >                        VCROSS(v1, r->ron, nrm);
288 >                        d = 1.0;
289 >                        for (i = 3; i--; )
290 >                                d += v1[i] * (dgp[0]*uvd[0][i] + dgp[1]*uvd[1][i]);
291 >                        if (d >= 0.05)
292 >                                scalescolor(acol, d);
293 >                }
294 >                copyscolor(aval, acol);
295 >
296 >                /* PMAP: add in caustic */
297 >                saddscolor(aval, caustic);
298 >                return;
299          }
300 <                                                /* get ambient value */
301 <        setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
302 <        wsum = sumambient(acol, r, &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
303 <        if (wsum > FTINY)
304 <                scalecolor(acol, 1.0/wsum);
305 <        else if (makeambient(acol, r) == 0.0)
306 <                goto dumbamb;
307 <        goto done;
300 >                                                /* interpolate ambient value */
301 >        scolorblack(acol);
302 >        d = sumambient(acol, r, nrm, rdepth,
303 >                        &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
304 >                        
305 >        if (d > FTINY) {
306 >                scalescolor(acol, 1.0/d);
307 >                smultscolor(aval, acol);
308  
309 < dumbamb:                                        /* return global value */
310 <        copycolor(acol, ambval);
311 < done:                                           /* must finish here! */
309 >                /* PMAP: add in caustic */
310 >                saddscolor(aval, caustic);
311 >                return;
312 >        }
313 >        
314 >        rdepth++;                               /* need to cache new value */
315 >        ok = makeambient(acol, r, nrm, rdepth-1);
316          rdepth--;
317 +        
318 +        if (ok) {
319 +                smultscolor(aval, acol);        /* computed new value */
320 +
321 +                /* PMAP: add in caustic */
322 +                saddscolor(aval, caustic);
323 +                return;
324 +        }
325 +        
326 + dumbamb:                                        /* return global value */
327 +        if ((ambvwt <= 0) | (navsum == 0)) {
328 +                smultcolor(aval, ambval);
329 +                
330 +                /* PMAP: add in caustic */
331 +                saddscolor(aval, caustic);
332 +                return;
333 +        }
334 +        
335 +        l = bright(ambval);                     /* average in computations */  
336 +        if (l > FTINY) {
337 +                d = (log(l)*(double)ambvwt + avsum + logAvgAbsorp*navsum) /
338 +                                (double)(ambvwt + navsum);
339 +                d = exp(d) / l;
340 +                scalescolor(aval, d);
341 +                smultcolor(aval, ambval);       /* apply color of ambval */
342 +        } else {
343 +                d = exp( avsum/(double)navsum + logAvgAbsorp );
344 +                scalescolor(aval, d);           /* neutral color */
345 +        }
346   }
347  
348  
349 < double
350 < sumambient(acol, r, at, c0, s)          /* get interpolated ambient value */
351 < COLOR  acol;
141 < register RAY  *r;
142 < AMBTREE  *at;
143 < FVECT  c0;
144 < double  s;
349 > /* Plug a potential leak where ambient cache value is occluded */
350 > static int
351 > plugaleak(RAY *r, AMBVAL *ap, FVECT anorm, double ang)
352   {
353 <        extern double  sqrt();
354 <        double  d, e1, e2, wt, wsum;
355 <        COLOR  ct;
356 <        FVECT  ck0;
357 <        int  i;
358 <        register int  j;
359 <        register AMBVAL  *av;
360 <                                        /* do this node */
361 <        wsum = 0.0;
353 >        const double    cost70sq = 0.1169778;   /* cos(70deg)^2 */
354 >        RAY             rtst;
355 >        FVECT           vdif;
356 >        double          normdot, ndotd, nadotd;
357 >        double          a, b, c, t[2];
358 >
359 >        ang += 2.*PI*(ang < 0);                 /* check direction flags */
360 >        if ( !(ap->corral>>(int)(ang*(16./PI)) & 1) )
361 >                return(0);
362 >        /*
363 >         * Generate test ray, targeting 20 degrees above sample point plane
364 >         * along surface normal from cache position.  This should be high
365 >         * enough to miss local geometry we don't really care about.
366 >         */
367 >        VSUB(vdif, ap->pos, r->rop);
368 >        normdot = DOT(anorm, r->ron);
369 >        ndotd = DOT(vdif, r->ron);
370 >        nadotd = DOT(vdif, anorm);
371 >        a = normdot*normdot - cost70sq;
372 >        b = 2.0*(normdot*ndotd - nadotd*cost70sq);
373 >        c = ndotd*ndotd - DOT(vdif,vdif)*cost70sq;
374 >        if (quadratic(t, a, b, c) != 2)
375 >                return(1);                      /* should rarely happen */
376 >        if (t[1] <= FTINY)
377 >                return(0);                      /* should fail behind test */
378 >        rayorigin(&rtst, SHADOW, r, NULL);
379 >        VSUM(rtst.rdir, vdif, anorm, t[1]);     /* further dist. > plane */
380 >        rtst.rmax = normalize(rtst.rdir);       /* short ray test */
381 >        while (localhit(&rtst, &thescene)) {    /* check for occluder */
382 >                OBJREC  *m = findmaterial(rtst.ro);
383 >                if (m != NULL && !istransp(m->otype) && !isBSDFproxy(m) &&
384 >                                (rtst.clipset == NULL ||
385 >                                        !inset(rtst.clipset, rtst.ro->omod)))
386 >                        return(1);              /* plug light leak */
387 >                VCOPY(rtst.rorg, rtst.rop);     /* skip invisible surface */
388 >                rtst.rmax -= rtst.rot;
389 >                rayclear(&rtst);
390 >        }
391 >        return(0);                              /* seems we're OK */
392 > }
393 >
394 >
395 > static double
396 > sumambient(             /* get interpolated ambient value */
397 >        SCOLOR  acol,
398 >        RAY  *r,
399 >        FVECT  rn,
400 >        int  al,
401 >        AMBTREE  *at,
402 >        FVECT  c0,
403 >        double  s
404 > )
405 > {                       /* initial limit is 10 degrees plus ambacc radians */
406 >        const double    minangle = 10.0 * PI/180.;
407 >        double          maxangle = minangle + ambacc;
408 >        double          wsum = 0.0;
409 >        FVECT           ck0;
410 >        int             i, j;
411 >        AMBVAL          *av;
412 >
413 >        if (at->kid != NULL) {          /* sum children first */                                
414 >                s *= 0.5;
415 >                for (i = 0; i < 8; i++) {
416 >                        for (j = 0; j < 3; j++) {
417 >                                ck0[j] = c0[j];
418 >                                if (1<<j & i)
419 >                                        ck0[j] += s;
420 >                                if (r->rop[j] < ck0[j] - OCTSCALE*s)
421 >                                        break;
422 >                                if (r->rop[j] > ck0[j] + (1.0+OCTSCALE)*s)
423 >                                        break;
424 >                        }
425 >                        if (j == 3)
426 >                                wsum += sumambient(acol, r, rn, al,
427 >                                                        at->kid+i, ck0, s);
428 >                }
429 >                                        /* good enough? */
430 >                if ((wsum >= 0.05) & (s*ambacc > minarad))
431 >                        return(wsum);
432 >        }
433 >                                        /* adjust maximum angle */
434 >        if (at->alist != NULL && (at->alist->lvl <= al) & (r->rweight < 0.6))
435 >                maxangle = (maxangle - PI/2.)*pow(r->rweight,0.13) + PI/2.;
436 >                                        /* sum this node */
437          for (av = at->alist; av != NULL; av = av->next) {
438 +                double  u, v, d, delta_r2, delta_t2;
439 +                SCOLOR  sct;
440 +                FVECT   uvw[3];
441                  /*
442 <                 *  Ray strength test.
442 >                 *  Ambient level test
443                   */
444 <                if (av->lvl > r->rlvl || av->weight < r->rweight-FTINY)
444 >                if (av->lvl > al ||     /* list sorted, so this works */
445 >                                (av->lvl == al) & (av->weight < 0.9*r->rweight))
446 >                        break;
447 >                /*
448 >                 *  Direction test using unperturbed normal
449 >                 */
450 >                decodedir(uvw[2], av->ndir);
451 >                d = DOT(uvw[2], r->ron);
452 >                if (d <= 0.0)           /* >= 90 degrees */
453                          continue;
454 +                delta_r2 = 2.0 - 2.0*d; /* approx. radians^2 */
455 +                if (delta_r2 >= maxangle*maxangle)
456 +                        continue;
457                  /*
458 <                 *  Ambient radius test.
458 >                 *  Modified ray behind test
459                   */
460 <                e1 = 0.0;
461 <                for (j = 0; j < 3; j++) {
462 <                        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)
460 >                VSUB(ck0, r->rop, av->pos);
461 >                d = DOT(ck0, uvw[2]);
462 >                if (d < -minarad*ambacc)
463                          continue;
464 +                d /= av->rad[0];
465 +                delta_t2 = d*d;
466 +                if (delta_t2 >= ambacc*ambacc)
467 +                        continue;
468                  /*
469 <                 *  Normal direction test.
469 >                 *  Elliptical radii test based on Hessian
470                   */
471 <                e2 = (1.0 - DOT(av->dir, r->ron)) * r->rweight;
472 <                if (e2 < 0.0) e2 = 0.0;
473 <                if (e1 + e2 > ambacc*ambacc*1.21)
471 >                decodedir(uvw[0], av->udir);
472 >                VCROSS(uvw[1], uvw[2], uvw[0]);
473 >                d = (u = DOT(ck0, uvw[0])) / av->rad[0];
474 >                delta_t2 += d*d;
475 >                d = (v = DOT(ck0, uvw[1])) / av->rad[1];
476 >                delta_t2 += d*d;
477 >                if (delta_t2 >= ambacc*ambacc)
478                          continue;
479                  /*
480 <                 *  Ray behind test.
480 >                 *  Test for potential light leak
481                   */
482 <                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)
482 >                if (av->corral && plugaleak(r, av, uvw[2], atan2a(v,u)))
483                          continue;
484                  /*
485 <                 *  Jittering final test reduces image artifacts.
485 >                 *  Extrapolate value and compute final weight (hat function)
486                   */
487 <                wt = sqrt(e1) + sqrt(e2);
192 <                wt *= .9 + .2*frandom();
193 <                if (wt > ambacc)
487 >                if (!extambient(sct, av, r->rop, rn, uvw))
488                          continue;
489 <                if (wt <= 1e-3)
490 <                        wt = 1e3;
491 <                else
492 <                        wt = 1.0 / wt;
493 <                wsum += wt;
200 <                copycolor(ct, av->val);
201 <                scalecolor(ct, wt);
202 <                addcolor(acol, ct);
489 >                d = tfunc(maxangle, sqrt(delta_r2), 0.0) *
490 >                        tfunc(ambacc, sqrt(delta_t2), 0.0);
491 >                scalescolor(sct, d);
492 >                saddscolor(acol, sct);
493 >                wsum += d;
494          }
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        }
495          return(wsum);
496   }
497  
498  
499 < double
500 < makeambient(acol, r)            /* make a new ambient value */
501 < COLOR  acol;
502 < register RAY  *r;
499 > static int
500 > makeambient(            /* make a new ambient value for storage */
501 >        SCOLOR  acol,
502 >        RAY  *r,
503 >        FVECT  rn,
504 >        int  al
505 > )
506   {
507 <        AMBVAL  amb;
508 <        FVECT   gp, gd;
507 >        AMBVAL  amb;
508 >        FVECT   uvw[3];
509 >        int     i;
510  
511 <        amb.rad = doambient(acol, r, gp, gd);   /* compute ambient */
512 <        if (amb.rad == 0.0)
513 <                return(0.0);
514 <                                                /* store it */
511 >        amb.weight = 1.0;                       /* compute weight */
512 >        for (i = al; i-- > 0; )
513 >                amb.weight *= AVGREFL;
514 >        if (r->rweight < 0.1*amb.weight)        /* heuristic override */
515 >                amb.weight = 1.25*r->rweight;
516 >        setscolor(acol, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
517 >                                                /* compute ambient */
518 >        i = doambient(acol, r, amb.weight,
519 >                        uvw, amb.rad, amb.gpos, amb.gdir, &amb.corral);
520 >        scalescolor(acol, 1./AVGREFL);          /* undo assumed reflectance */
521 >        if (i <= 0 || amb.rad[0] <= FTINY)      /* no Hessian or zero radius */
522 >                return(i);
523 >                                                /* store value */
524          VCOPY(amb.pos, r->rop);
525 <        VCOPY(amb.dir, r->ron);
526 <        amb.lvl = r->rlvl;
527 <        amb.weight = r->rweight;
528 <        copycolor(amb.val, acol);
242 <        VCOPY(amb.gpos, gp);
243 <        VCOPY(amb.gdir, gd);
525 >        amb.ndir = encodedir(r->ron);
526 >        amb.udir = encodedir(uvw[0]);
527 >        amb.lvl = al;
528 >        copyscolor(amb.val, acol);
529                                                  /* insert into tree */
530 <        avinsert(&amb, &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
531 <        avsave(&amb);                           /* write to file */
532 <        return(amb.rad);
530 >        avsave(&amb);                           /* and save to file */
531 >        if (rn != r->ron) {                     /* texture */
532 >                VCOPY(uvw[2], r->ron);
533 >                extambient(acol, &amb, r->rop, rn, uvw);
534 >        }
535 >        return(1);
536   }
537  
538  
539 < static
540 < avsave(av)                              /* save an ambient value */
541 < AMBVAL  *av;
539 > static int
540 > extambient(             /* extrapolate value at pv, nv */
541 >        SCOLOR  scr,
542 >        AMBVAL   *ap,
543 >        FVECT  pv,
544 >        FVECT  nv,
545 >        FVECT  uvw[3]
546 > )
547   {
548 < #ifdef  AMBFLUSH
549 <        static int  nunflshed = 0;
550 < #endif
551 <        if (ambfp == NULL)
552 <                return;
553 <        if (fwrite((char *)av, sizeof(AMBVAL), 1, ambfp) != 1)
554 <                goto writerr;
555 < #ifdef  AMBFLUSH
556 <        if (++nunflshed >= AMBFLUSH) {
557 <                if (fflush(ambfp) == EOF)
558 <                        goto writerr;
559 <                nunflshed = 0;
548 >        const double    min_d = 0.05;
549 >        const double    max_d = 20.;
550 >        static FVECT    my_uvw[3];
551 >        FVECT           v1;
552 >        int             i;
553 >        double          d = 1.0;        /* zeroeth order */
554 >
555 >        if (uvw == NULL) {              /* need local coordinates? */
556 >                decodedir(my_uvw[2], ap->ndir);
557 >                decodedir(my_uvw[0], ap->udir);
558 >                VCROSS(my_uvw[1], my_uvw[2], my_uvw[0]);
559 >                uvw = my_uvw;
560          }
561 < #endif
562 <        return;
563 < writerr:
564 <        error(SYSTEM, "error writing ambient file");
561 >        for (i = 3; i--; )              /* gradient due to translation */
562 >                d += (pv[i] - ap->pos[i]) *
563 >                        (ap->gpos[0]*uvw[0][i] + ap->gpos[1]*uvw[1][i]);
564 >
565 >        VCROSS(v1, uvw[2], nv);         /* gradient due to rotation */
566 >        for (i = 3; i--; )
567 >                d += v1[i] * (ap->gdir[0]*uvw[0][i] + ap->gdir[1]*uvw[1][i]);
568 >        
569 >        if (d < min_d)                  /* clamp min/max scaling */
570 >                d = min_d;
571 >        else if (d > max_d)
572 >                d = max_d;
573 >        copyscolor(scr, ap->val);
574 >        scalescolor(scr, d);
575 >        return(d > min_d);
576   }
577  
578  
579 < static
580 < avinsert(aval, at, c0, s)               /* insert ambient value in a tree */
581 < AMBVAL  *aval;
582 < register AMBTREE  *at;
279 < FVECT  c0;
280 < double  s;
579 > static void
580 > avinsert(                               /* insert ambient value in our tree */
581 >        AMBVAL *av
582 > )
583   {
584 +        AMBTREE  *at;
585 +        AMBVAL  *ap;
586 +        AMBVAL  avh;
587          FVECT  ck0;
588 +        double  s;
589          int  branch;
590 <        register AMBVAL  *av;
285 <        register int  i;
590 >        int  i;
591  
592 <        if ((av = newambval()) == NULL)
593 <                goto memerr;
594 <        copystruct(av, aval);
595 <        VCOPY(ck0, c0);
596 <        while (s*(OCTSCALE/2) > av->rad*ambacc) {
592 >        if (av->rad[0] <= FTINY)
593 >                error(CONSISTENCY, "zero ambient radius in avinsert");
594 >        at = &atrunk;
595 >        VCOPY(ck0, thescene.cuorg);
596 >        s = thescene.cusize;
597 >        while (s*(OCTSCALE/2) > av->rad[1]*ambacc) {
598                  if (at->kid == NULL)
599                          if ((at->kid = newambtree()) == NULL)
600 <                                goto memerr;
600 >                                error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
601                  s *= 0.5;
602                  branch = 0;
603                  for (i = 0; i < 3; i++)
# Line 301 | Line 607 | double  s;
607                          }
608                  at = at->kid + branch;
609          }
610 <        av->next = at->alist;
611 <        at->alist = av;
610 >        avh.next = at->alist;           /* order by increasing level */
611 >        for (ap = &avh; ap->next != NULL; ap = ap->next)
612 >                if ( ap->next->lvl > av->lvl ||
613 >                                (ap->next->lvl == av->lvl) &
614 >                                (ap->next->weight <= av->weight) )
615 >                        break;
616 >        av->next = ap->next;
617 >        ap->next = (AMBVAL*)av;
618 >        at->alist = avh.next;
619 > }
620 >
621 >
622 > static void
623 > initambfile(            /* initialize ambient file */
624 >        int  cre8
625 > )
626 > {
627 >        extern char  *progname, *octname;
628 >        static char  *mybuf = NULL;
629 >
630 > #ifdef  F_SETLKW
631 >        aflock(cre8 ? F_WRLCK : F_RDLCK);
632 > #endif
633 >        SET_FILE_BINARY(ambfp);
634 >        if (mybuf == NULL)
635 >                mybuf = (char *)bmalloc(BUFSIZ+8);
636 >        setbuf(ambfp, mybuf);
637 > retry:
638 >        if (cre8) {                     /* new file */
639 >                newheader("RADIANCE", ambfp);
640 >                fprintf(ambfp, "%s -av %g %g %g -aw %d -ab %d -aa %g ",
641 >                                progname, colval(ambval,RED),
642 >                                colval(ambval,GRN), colval(ambval,BLU),
643 >                                ambvwt, ambounce, ambacc);
644 >                fprintf(ambfp, "-ad %d -as %d -ar %d ",
645 >                                ambdiv, ambssamp, ambres);
646 >                fprintf(ambfp, "-dr %d -ds %g -dt %g -dc %g ", directrelay,
647 >                                srcsizerat, shadthresh, shadcert);
648 >                fprintf(ambfp, "-ss %g -st %g -lr %d -lw %g ", specjitter,
649 >                                specthresh, maxdepth, minweight);
650 >                fprintf(ambfp, "-cw %g %g -cs %d ", WLPART[3], WLPART[0], NCSAMP);
651 >                if (octname != NULL)
652 >                        fputs(octname, ambfp);
653 >                fputc('\n', ambfp);     /* end of command line, not header! */
654 >                fprintf(ambfp, "SOFTWARE= %s\n", VersionID);
655 >                fputnow(ambfp);
656 >                AMB_CNDX = CNDX;        /* use current spectral sampling */
657 >                AMB_WLPART = WLPART;
658 >                fputwlsplit(WLPART, ambfp);
659 >                fputncomp(NCSAMP, ambfp);
660 >                fputformat(AMBFMT, ambfp);
661 >                fputc('\n', ambfp);
662 >                putambmagic(ambfp);
663 >        } else if (getheader(ambfp, amb_headline, NULL) < 0 || !hasambmagic(ambfp)) {
664 > #ifndef  F_SETLKW
665 >                static int      ntries = 3;
666 >                if (--ntries > 0 && ftell(ambfp) == 0) {
667 >                        clearerr(ambfp);
668 >                        sleep(2);
669 >                        goto retry;
670 >                }
671 > #endif
672 >                error(USER, "bad/incompatible ambient file");
673 >        }
674 >        if ((AMB_CNDX != CNDX) | (AMB_WLPART != WLPART)) {
675 >                if (setspectrsamp(AMB_CNDX, AMB_WLPART) < 0)
676 >                        error(USER, "bad wavelength sampling in ambient file");
677 >                if (AMB_CNDX[3] == CNDX[3] && FABSEQ(AMB_WLPART[0],WLPART[0]) &&
678 >                                        FABSEQ(AMB_WLPART[3],WLPART[3])) {
679 >                        AMB_CNDX = CNDX;
680 >                        AMB_WLPART = WLPART;            /* just the same */
681 >                } else
682 >                        error(WARNING, "different ambient file wavelength sampling");
683 >        }
684 > }
685 >
686 >
687 > static void
688 > avsave(                         /* insert and save an ambient value */
689 >        AMBVAL  *av
690 > )
691 > {
692 >        avstore(av);
693 >        if (ambfp == NULL)
694 >                return;
695 >        if (writambval(av, ambfp) < 0)
696 >                goto writerr;
697 >        if (++nunflshed >= AMBFLUSH)
698 >                if (ambsync() == EOF)
699 >                        goto writerr;
700          return;
701 < memerr:
702 <        error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
701 > writerr:
702 >        error(SYSTEM, "error writing to ambient file");
703   }
704 +
705 +
706 + static AMBVAL *
707 + avstore(                                /* allocate memory and save aval */
708 +        AMBVAL  *aval
709 + )
710 + {
711 +        AMBVAL  *av;
712 +        double  d;
713 +
714 +        if ((av = newambval()) == NULL)
715 +                error(SYSTEM, "out of memory in avstore");
716 +        memcpy(av, aval, AVSIZE);       /* AVSIZE <= sizeof(AMBVAL) */
717 +        av->next = NULL;
718 +        nambvals++;
719 +        d = pbright(av->val);
720 +        if (d > FTINY) {                /* add to log sum for averaging */
721 +                avsum += log(d);
722 +                navsum++;
723 +        }
724 +        avinsert(av);                   /* insert in our cache tree */
725 +        return(av);
726 + }
727 +
728 +
729 + #define ATALLOCSZ       512             /* #/8 trees to allocate at once */
730 +
731 + static AMBTREE  *atfreelist = NULL;     /* free ambient tree structures */
732 +
733 +
734 + static AMBTREE *
735 + newambtree(void)                                /* allocate 8 ambient tree structs */
736 + {
737 +        AMBTREE  *atp, *upperlim;
738 +
739 +        if (atfreelist == NULL) {       /* get more nodes */
740 +                atfreelist = (AMBTREE *)malloc(ATALLOCSZ*8*sizeof(AMBTREE));
741 +                if (atfreelist == NULL)
742 +                        return(NULL);
743 +                                        /* link new free list */
744 +                upperlim = atfreelist + 8*(ATALLOCSZ-1);
745 +                for (atp = atfreelist; atp < upperlim; atp += 8)
746 +                        atp->kid = atp + 8;
747 +                atp->kid = NULL;
748 +        }
749 +        atp = atfreelist;
750 +        atfreelist = atp->kid;
751 +        memset(atp, 0, 8*sizeof(AMBTREE));
752 +        return(atp);
753 + }
754 +
755 +
756 + static void
757 + freeambtree(                    /* free 8 ambient tree structs */
758 +        AMBTREE  *atp
759 + )
760 + {
761 +        atp->kid = atfreelist;
762 +        atfreelist = atp;
763 + }
764 +
765 +
766 + static void
767 + unloadatree(                    /* unload an ambient value tree */
768 +        AMBTREE  *at,
769 +        unloadtf_t *f
770 + )
771 + {
772 +        AMBVAL  *av;
773 +        int  i;
774 +                                        /* transfer values at this node */
775 +        for (av = at->alist; av != NULL; av = at->alist) {
776 +                at->alist = av->next;
777 +                av->next = NULL;
778 +                (*f)(av);
779 +        }
780 +        if (at->kid == NULL)
781 +                return;
782 +        for (i = 0; i < 8; i++)         /* transfer and free children */
783 +                unloadatree(at->kid+i, f);
784 +        freeambtree(at->kid);
785 +        at->kid = NULL;
786 + }
787 +
788 +
789 + static void
790 + avfree(AMBVAL *av)
791 + {
792 +        free(av);
793 + }
794 +
795 +
796 + static void
797 + sortambvals(void)                       /* resort ambient values */
798 + {
799 +        AMBTREE  oldatrunk = atrunk;
800 +
801 +        atrunk.alist = NULL;
802 +        atrunk.kid = NULL;
803 +        unloadatree(&oldatrunk, avinsert);
804 + }
805 +
806 +
807 + #ifdef  F_SETLKW
808 +
809 + static void
810 + aflock(                 /* lock/unlock ambient file */
811 +        int  typ
812 + )
813 + {
814 +        static struct flock  fls;       /* static so initialized to zeroes */
815 +
816 +        if (typ == fls.l_type)          /* already called? */
817 +                return;
818 +
819 +        fls.l_type = typ;
820 +        do
821 +                if (fcntl(fileno(ambfp), F_SETLKW, &fls) != -1)
822 +                        return;
823 +        while (errno == EINTR);
824 +        
825 +        error(SYSTEM, "cannot (un)lock ambient file");
826 + }
827 +
828 +
829 + int
830 + ambsync(void)                   /* synchronize ambient file */
831 + {
832 +        long  flen;
833 +        AMBVAL  avs;
834 +        int  n;
835 +
836 +        if (ambfp == NULL)      /* no ambient file? */
837 +                return(0);
838 +                                /* gain appropriate access */
839 +        aflock(nunflshed ? F_WRLCK : F_RDLCK);
840 +                                /* see if file has grown */
841 +        if ((flen = lseek(fileno(ambfp), (off_t)0, SEEK_END)) < 0)
842 +                goto seekerr;
843 +        if ((n = flen - lastpos) > 0) {         /* file has grown */
844 +                if (ambinp == NULL) {           /* get new file pointer */
845 +                        ambinp = fopen(ambfile, "rb");
846 +                        if (ambinp == NULL)
847 +                                error(SYSTEM, "fopen failed in ambsync");
848 +                }
849 +                if (fseek(ambinp, lastpos, SEEK_SET) < 0)
850 +                        goto seekerr;
851 +                while (n >= AMBVALSIZ) {        /* load contributed values */
852 +                        if (!readambval(&avs, ambinp)) {
853 +                                sprintf(errmsg,
854 +                        "ambient file \"%s\" corrupted near character %ld",
855 +                                                ambfile, flen - n);
856 +                                error(WARNING, errmsg);
857 +                                break;
858 +                        }
859 +                        avstore(&avs);
860 +                        n -= AMBVALSIZ;
861 +                }
862 +                lastpos = flen - n;             /* check alignment */
863 +                if (n && lseek(fileno(ambfp), (off_t)lastpos, SEEK_SET) < 0)
864 +                        goto seekerr;
865 +        }
866 +        n = fflush(ambfp);                      /* calls write() at last */
867 +        lastpos += (long)nunflshed*AMBVALSIZ;
868 +        aflock(F_UNLCK);                        /* release file */
869 +        nunflshed = 0;
870 +        return(n);
871 + seekerr:
872 +        error(SYSTEM, "seek failed in ambsync");
873 +        return(EOF);    /* pro forma return */
874 + }
875 +
876 + #else   /* ! F_SETLKW */
877 +
878 + int
879 + ambsync(void)                   /* flush ambient file */
880 + {
881 +        if (ambfp == NULL)
882 +                return(0);
883 +        nunflshed = 0;
884 +        return(fflush(ambfp));
885 + }
886 +
887 + #endif  /* ! F_SETLKW */

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