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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 2.15 by greg, Wed Jan 20 10:48:23 1993 UTC

# Line 1 | Line 1
1 < /* Copyright (c) 1991 Regents of the University of California */
1 > /* Copyright (c) 1993 Regents of the University of California */
2  
3   #ifndef lint
4   static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
# Line 6 | Line 6 | static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
6  
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 *
13 *     5/9/86
9   */
10  
11   #include  "ray.h"
# Line 23 | Line 18 | static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
18  
19   #include  "random.h"
20  
21 < #define  OCTSCALE       0.5     /* ceil((valid rad.)/(cube size)) */
21 > #define  OCTSCALE       0.5     /* ceil((valid rad.)/(cube size)) */
22  
23   typedef struct ambtree {
24 <        AMBVAL  *alist;         /* ambient value list */
25 <        struct ambtree  *kid;   /* 8 child nodes */
24 >        AMBVAL  *alist;         /* ambient value list */
25 >        struct ambtree  *kid;   /* 8 child nodes */
26   }  AMBTREE;                     /* ambient octree */
27  
28   extern CUBE  thescene;          /* contains space boundaries */
29  
30 < #define  MAXASET        511     /* maximum number of elements in ambient set */
31 < OBJECT  ambset[MAXASET+1]={0};  /* ambient include/exclude set */
30 > #define  MAXASET        511     /* maximum number of elements in ambient set */
31 > OBJECT  ambset[MAXASET+1]={0};  /* ambient include/exclude set */
32  
33 < double  maxarad;                /* maximum ambient radius */
34 < double  minarad;                /* minimum ambient radius */
33 > double  maxarad;                /* maximum ambient radius */
34 > double  minarad;                /* minimum ambient radius */
35  
36 < static AMBTREE  atrunk;         /* our ambient trunk node */
36 > static AMBTREE  atrunk;         /* our ambient trunk node */
37  
38 + static char  *ambfname = NULL;  /* ambient file name */
39   static FILE  *ambfp = NULL;     /* ambient file pointer */
40  
41 < #define  newambval()    (AMBVAL *)bmalloc(sizeof(AMBVAL))
41 > #define  AMBFLUSH       (BUFSIZ/AMBVALSIZ)
42  
43 < #define  newambtree()   (AMBTREE *)calloc(8, sizeof(AMBTREE))
43 > #define  newambval()    (AMBVAL *)bmalloc(sizeof(AMBVAL))
44  
45 + #define  newambtree()   (AMBTREE *)calloc(8, sizeof(AMBTREE))
46  
47 < setambient(afile)                       /* initialize calculation */
48 < char  *afile;
47 > extern long  ftell(), lseek();
48 > static int  initambfile(), avsave(), avinsert(), ambsync();
49 >
50 >
51 > setambres(ar)                           /* set ambient resolution */
52 > int  ar;
53   {
54 <        long  ftell();
55 <        AMBVAL  amb;
54 >                                                /* set min & max radii */
55 >        if (ar <= 0) {
56 >                minarad = 0.0;
57 >                maxarad = thescene.cusize / 2.0;
58 >        } else {
59 >                minarad = thescene.cusize / ar;
60 >                maxarad = 16.0 * minarad;               /* heuristic */
61 >                if (maxarad > thescene.cusize / 2.0)
62 >                        maxarad = thescene.cusize / 2.0;
63 >        }
64 >        if (maxarad <= FTINY)
65 >                maxarad = .001;
66 > }
67  
56        maxarad = thescene.cusize / 2.0;                /* maximum radius */
57                                                        /* minimum radius */
58        minarad = ambres > 0 ? thescene.cusize/ambres : 0.0;
68  
69 <                                        /* open ambient file */
70 <        if (afile != NULL)
69 > setambient(afile)                       /* initialize calculation */
70 > char  *afile;
71 > {
72 >        long  headlen;
73 >        AMBVAL  amb;
74 >                                                /* init ambient limits */
75 >        setambres(ambres);
76 >                                                /* open ambient file */
77 >        if ((ambfname = afile) != NULL)
78                  if ((ambfp = fopen(afile, "r+")) != NULL) {
79 <                        while (fread((char *)&amb,sizeof(AMBVAL),1,ambfp) == 1)
79 >                        initambfile(0);
80 >                        headlen = ftell(ambfp);
81 >                        while (readambval(&amb, ambfp))
82                                  avinsert(&amb, &atrunk, thescene.cuorg,
83                                                  thescene.cusize);
84                                                          /* align */
85 <                        fseek(ambfp, -(ftell(ambfp)%sizeof(AMBVAL)), 1);
86 <                } else if ((ambfp = fopen(afile, "w")) == NULL) {
85 >                        fseek(ambfp, -((ftell(ambfp)-headlen)%AMBVALSIZ), 1);
86 >                } else if ((ambfp = fopen(afile, "w+")) != NULL)
87 >                        initambfile(1);
88 >                else {
89                          sprintf(errmsg, "cannot open ambient file \"%s\"",
90                                          afile);
91                          error(SYSTEM, errmsg);
# Line 74 | Line 94 | char  *afile;
94  
95  
96   ambnotify(obj)                  /* record new modifier */
97 < OBJECT  obj;
97 > OBJECT  obj;
98   {
99          static int  hitlimit = 0;
100 <        register OBJREC  *o = objptr(obj);
100 >        register OBJREC  *o = objptr(obj);
101          register char  **amblp;
102  
103          if (hitlimit || !ismodifier(o->otype))
# Line 100 | Line 120 | COLOR  acol;
120   register RAY  *r;
121   {
122          static int  rdepth = 0;                 /* ambient recursion */
123 <        double  wsum;
123 >        double  d;
124  
105        rdepth++;                               /* increment level */
106
125          if (ambdiv <= 0)                        /* no ambient calculation */
126                  goto dumbamb;
127                                                  /* check number of bounces */
128 <        if (rdepth > ambounce)
128 >        if (rdepth >= ambounce)
129                  goto dumbamb;
130                                                  /* check ambient list */
131          if (ambincl != -1 && r->ro != NULL &&
# Line 115 | Line 133 | register RAY  *r;
133                  goto dumbamb;
134  
135          if (ambacc <= FTINY) {                  /* no ambient storage */
136 <                if (doambient(acol, r, NULL, NULL) == 0.0)
136 >                rdepth++;
137 >                d = doambient(acol, r, r->rweight, NULL, NULL);
138 >                rdepth--;
139 >                if (d == 0.0)
140                          goto dumbamb;
141 <                goto done;
141 >                return;
142          }
143                                                  /* get ambient value */
144          setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
145 <        wsum = sumambient(acol, r, &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
146 <        if (wsum > FTINY)
147 <                scalecolor(acol, 1.0/wsum);
148 <        else if (makeambient(acol, r) == 0.0)
149 <                goto dumbamb;
150 <        goto done;
151 <
145 >        d = sumambient(acol, r, rdepth,
146 >                        &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
147 >        if (d > FTINY)
148 >                scalecolor(acol, 1.0/d);
149 >        else {
150 >                d = makeambient(acol, r, rdepth++);
151 >                rdepth--;
152 >        }
153 >        if (d > FTINY)
154 >                return;
155   dumbamb:                                        /* return global value */
156          copycolor(acol, ambval);
133 done:                                           /* must finish here! */
134        rdepth--;
157   }
158  
159  
160   double
161 < sumambient(acol, r, at, c0, s)          /* get interpolated ambient value */
161 > sumambient(acol, r, al, at, c0, s)      /* get interpolated ambient value */
162   COLOR  acol;
163   register RAY  *r;
164 < AMBTREE  *at;
164 > int  al;
165 > AMBTREE  *at;
166   FVECT  c0;
167 < double  s;
167 > double  s;
168   {
169 <        extern double  sqrt();
147 <        double  d, e1, e2, wt, wsum;
169 >        double  d, e1, e2, wt, wsum;
170          COLOR  ct;
171          FVECT  ck0;
172          int  i;
173          register int  j;
174 <        register AMBVAL  *av;
174 >        register AMBVAL  *av;
175                                          /* do this node */
176          wsum = 0.0;
177          for (av = at->alist; av != NULL; av = av->next) {
178                  /*
179 <                 *  Ray strength test.
179 >                 *  Ambient level test.
180                   */
181 <                if (av->lvl > r->rlvl || av->weight < r->rweight-FTINY)
181 >                if (av->lvl > al || av->weight < r->rweight-FTINY)
182                          continue;
183                  /*
184                   *  Ambient radius test.
# Line 183 | Line 205 | double  s;
205                  for (j = 0; j < 3; j++)
206                          d += (r->rop[j] - av->pos[j]) *
207                                          (av->dir[j] + r->ron[j]);
208 <                if (d*0.5 < -minarad*ambacc)
208 >                if (d*0.5 < -minarad*ambacc-.001)
209                          continue;
210                  /*
211                   *  Jittering final test reduces image artifacts.
212                   */
213                  wt = sqrt(e1) + sqrt(e2);
214 <                wt *= .9 + .2*frandom();
214 >                wt *= .9 + .2*urand(9015+samplendx);
215                  if (wt > ambacc)
216                          continue;
217                  if (wt <= 1e-3)
# Line 197 | Line 219 | double  s;
219                  else
220                          wt = 1.0 / wt;
221                  wsum += wt;
222 <                copycolor(ct, av->val);
222 >                extambient(ct, av, r->rop, r->ron);
223                  scalecolor(ct, wt);
224                  addcolor(acol, ct);
225          }
# Line 216 | Line 238 | double  s;
238                                  break;
239                  }
240                  if (j == 3)
241 <                        wsum += sumambient(acol, r, at->kid+i, ck0, s);
241 >                        wsum += sumambient(acol, r, al, at->kid+i, ck0, s);
242          }
243          return(wsum);
244   }
245  
246  
247   double
248 < makeambient(acol, r)            /* make a new ambient value */
248 > makeambient(acol, r, al)        /* make a new ambient value */
249   COLOR  acol;
250   register RAY  *r;
251 + int  al;
252   {
253 <        AMBVAL  amb;
253 >        AMBVAL  amb;
254          FVECT   gp, gd;
255 <
256 <        amb.rad = doambient(acol, r, gp, gd);   /* compute ambient */
255 >                                                /* compute weight */
256 >        amb.weight = pow(AVGREFL, (double)al);
257 >        if (r->rweight < 0.2*amb.weight)        /* heuristic */
258 >                amb.weight = r->rweight;
259 >                                                /* compute ambient */
260 >        amb.rad = doambient(acol, r, amb.weight, gp, gd);
261          if (amb.rad == 0.0)
262                  return(0.0);
263                                                  /* store it */
264          VCOPY(amb.pos, r->rop);
265          VCOPY(amb.dir, r->ron);
266 <        amb.lvl = r->rlvl;
240 <        amb.weight = r->rweight;
266 >        amb.lvl = al;
267          copycolor(amb.val, acol);
268          VCOPY(amb.gpos, gp);
269          VCOPY(amb.gdir, gd);
270                                                  /* insert into tree */
271 <        avinsert(&amb, &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
246 <        avsave(&amb);                           /* write to file */
271 >        avsave(&amb);                           /* and save to file */
272          return(amb.rad);
273   }
274  
275  
276 + extambient(cr, ap, pv, nv)              /* extrapolate value at pv, nv */
277 + COLOR  cr;
278 + register AMBVAL  *ap;
279 + FVECT  pv, nv;
280 + {
281 +        FVECT  v1, v2;
282 +        register int  i;
283 +        double  d;
284 +
285 +        d = 1.0;                        /* zeroeth order */
286 +                                        /* gradient due to translation */
287 +        for (i = 0; i < 3; i++)
288 +                d += ap->gpos[i]*(pv[i]-ap->pos[i]);
289 +                                        /* gradient due to rotation */
290 +        VCOPY(v1, ap->dir);
291 +        fcross(v2, v1, nv);
292 +        d += DOT(ap->gdir, v2);
293 +        if (d <= 0.0) {
294 +                setcolor(cr, 0.0, 0.0, 0.0);
295 +                return;
296 +        }
297 +        copycolor(cr, ap->val);
298 +        scalecolor(cr, d);
299 + }
300 +
301 +
302   static
303 < avsave(av)                              /* save an ambient value */
304 < AMBVAL  *av;
303 > initambfile(creat)              /* initialize ambient file */
304 > int  creat;
305   {
306 < #ifdef  AMBFLUSH
307 <        static int  nunflshed = 0;
306 >        extern char  *progname, *octname, VersionID[];
307 >
308 > #ifdef MSDOS
309 >        setmode(fileno(ambfp), O_BINARY);
310   #endif
311 +        setbuf(ambfp, bmalloc(BUFSIZ));
312 +        if (creat) {                    /* new file */
313 +                fprintf(ambfp, "%s -av %g %g %g -ab %d -aa %g ",
314 +                                progname, colval(ambval,RED),
315 +                                colval(ambval,GRN), colval(ambval,BLU),
316 +                                ambounce, ambacc);
317 +                fprintf(ambfp, "-ad %d -as %d -ar %d %s\n",
318 +                                ambdiv, ambssamp, ambres,
319 +                                octname==NULL ? "" : octname);
320 +                fprintf(ambfp, "SOFTWARE= %s\n", VersionID);
321 +                fputformat(AMBFMT, ambfp);
322 +                putc('\n', ambfp);
323 +                putambmagic(ambfp);
324 +        } else if (checkheader(ambfp, AMBFMT, NULL) < 0 || !hasambmagic(ambfp))
325 +                error(USER, "bad ambient file");
326 +        ambsync();
327 + }
328 +
329 +
330 + static
331 + avsave(av)                              /* insert and save an ambient value */
332 + AMBVAL  *av;
333 + {
334 +        static int  nunflshed = 0;
335 +
336 +        avinsert(av, &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
337          if (ambfp == NULL)
338                  return;
339 <        if (fwrite((char *)av, sizeof(AMBVAL), 1, ambfp) != 1)
339 >        if (writambval(av, ambfp) < 0)
340                  goto writerr;
262 #ifdef  AMBFLUSH
341          if (++nunflshed >= AMBFLUSH) {
342 <                if (fflush(ambfp) == EOF)
342 >                if (ambsync() == EOF)
343                          goto writerr;
344                  nunflshed = 0;
345          }
268 #endif
346          return;
347   writerr:
348          error(SYSTEM, "error writing ambient file");
# Line 274 | Line 351 | writerr:
351  
352   static
353   avinsert(aval, at, c0, s)               /* insert ambient value in a tree */
354 < AMBVAL  *aval;
354 > AMBVAL  *aval;
355   register AMBTREE  *at;
356   FVECT  c0;
357 < double  s;
357 > double  s;
358   {
359          FVECT  ck0;
360          int  branch;
361 <        register AMBVAL  *av;
361 >        register AMBVAL  *av;
362          register int  i;
363  
364          if ((av = newambval()) == NULL)
# Line 307 | Line 384 | double  s;
384   memerr:
385          error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
386   }
387 +
388 +
389 + #ifdef  NIX
390 +
391 + static
392 + ambsync()                       /* flush ambient file */
393 + {
394 +        return(fflush(ambfp));
395 + }
396 +
397 + #else
398 +
399 + static
400 + ambsync()                       /* synchronize ambient file */
401 + {
402 +        static FILE  *ambinp = NULL;
403 +        static long  lastpos = -1;
404 +        struct flock  fls;
405 +        long  flen;
406 +        AMBVAL  avs;
407 +        register int  n;
408 +                                /* gain exclusive access */
409 +        fls.l_type = F_WRLCK;
410 +        fls.l_whence = 0;
411 +        fls.l_start = 0L;
412 +        fls.l_len = 0L;
413 +        if (fcntl(fileno(ambfp), F_SETLKW, &fls) < 0)
414 +                error(SYSTEM, "cannot lock ambient file");
415 +        if (lastpos < 0)        /* initializing */
416 +                goto syncend;
417 +                                /* see if file has grown */
418 +        if ((flen = lseek(fileno(ambfp), 0L, 2)) < 0)
419 +                error(SYSTEM, "cannot seek on ambient file");
420 +        if (n = flen - lastpos) {               /* file has grown */
421 +                if (ambinp == NULL) {
422 +                        ambinp = fopen(ambfname, "r");
423 +                        if (ambinp == NULL)
424 +                                error(SYSTEM, "fopen failed in ambsync");
425 +                }
426 +                if (fseek(ambinp, lastpos, 0) < 0)
427 +                        error(SYSTEM, "fseek failed in ambsync");
428 +                while (n >= AMBVALSIZ) {        /* load contributed values */
429 +                        readambval(&avs, ambinp);
430 +                        avinsert(&avs,&atrunk,thescene.cuorg,thescene.cusize);
431 +                        n -= AMBVALSIZ;
432 +                }
433 +                if (n)                          /* alignment */
434 +                        lseek(fileno(ambfp), flen-n, 0);
435 +        }
436 + syncend:
437 +        n = fflush(ambfp);                      /* calls write() at last */
438 +        lastpos = lseek(fileno(ambfp), 0L, 1);
439 +        fls.l_type = F_UNLCK;                   /* release file */
440 +        fcntl(fileno(ambfp), F_SETLKW, &fls);
441 +        return(n);
442 + }
443 +
444 + #endif

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