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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 2.25 by greg, Thu Jun 2 11:45:27 1994 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 FILE  *ambfp = NULL;     /* ambient file pointer */
39 + static int  nunflshed = 0;      /* number of unflushed ambient values */
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 + #define  freeambtree(t) free((char *)(t))
47  
48 < setambient(afile)                       /* initialize calculation */
49 < char  *afile;
48 > extern long  ftell(), lseek();
49 > static int  initambfile(), avsave(), avinsert(), loadatree();
50 > static AMBVAL  *avstore();
51 > #ifdef  F_SETLKW
52 > static  aflock();
53 > #endif
54 >
55 >
56 > setambres(ar)                           /* set ambient resolution */
57 > int  ar;
58   {
59 <        long  ftell();
60 <        AMBVAL  amb;
59 >        ambres = ar < 0 ? 0 : ar;               /* may be done already */
60 >                                                /* set min & max radii */
61 >        if (ar <= 0) {
62 >                minarad = 0;
63 >                maxarad = thescene.cusize / 2.0;
64 >        } else {
65 >                minarad = thescene.cusize / ar;
66 >                maxarad = 16 * minarad;                 /* heuristic */
67 >                if (maxarad > thescene.cusize / 2.0)
68 >                        maxarad = thescene.cusize / 2.0;
69 >        }
70 >        if (minarad <= FTINY)
71 >                minarad = 10*FTINY;
72 >        if (maxarad <= minarad)
73 >                maxarad = 64 * minarad;
74 > }
75  
56 –        maxarad = thescene.cusize / 2.0;                /* maximum radius */
57 –                                                        /* minimum radius */
58 –        minarad = ambres > 0 ? thescene.cusize/ambres : 0.0;
76  
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)
81 <                                avinsert(&amb, &atrunk, thescene.cuorg,
82 <                                                thescene.cusize);
83 <                                                        /* align */
84 <                        fseek(ambfp, -(ftell(ambfp)%sizeof(AMBVAL)), 1);
85 <                } else if ((ambfp = fopen(afile, "w")) == NULL) {
86 <                        sprintf(errmsg, "cannot open ambient file \"%s\"",
87 <                                        afile);
88 <                        error(SYSTEM, errmsg);
89 <                }
77 > setambacc(newa)                         /* set ambient accuracy */
78 > double  newa;
79 > {
80 >        static double  oldambacc = -1.0;
81 >        AMBTREE  oldatrunk;
82 >
83 >        ambacc = newa < 0.0 ? 0.0 : newa;       /* may be done already */
84 >        if (oldambacc < -FTINY)
85 >                oldambacc = ambacc;     /* do nothing first call */
86 >        if (fabs(newa - oldambacc) < 0.01)
87 >                return;                 /* insignificant -- don't bother */
88 >        if (ambacc <= FTINY)
89 >                return;                 /* cannot build new tree */
90 >                                        /* else need to rebuild tree */
91 >        copystruct(&oldatrunk, &atrunk);
92 >        atrunk.alist = NULL;
93 >        atrunk.kid = NULL;
94 >        loadatree(&oldatrunk);
95 >        oldambacc = ambacc;             /* remeber setting for next call */
96   }
97  
98  
99 + setambient(afile)                       /* initialize calculation */
100 + char  *afile;
101 + {
102 +        long  headlen;
103 +        AMBVAL  amb;
104 +                                                /* init ambient limits */
105 +        setambres(ambres);
106 +        setambacc(ambacc);
107 +        if (afile == NULL)
108 +                return;
109 +        if (ambacc <= FTINY) {
110 +                sprintf(errmsg, "zero ambient accuracy so \"%s\" not opened",
111 +                                afile);
112 +                error(WARNING, errmsg);
113 +                return;
114 +        }
115 +                                                /* open ambient file */
116 +        if ((ambfp = fopen(afile, "r+")) != NULL) {
117 +                initambfile(0);
118 +                headlen = ftell(ambfp);
119 +                while (readambval(&amb, ambfp))
120 +                        avinsert(avstore(&amb));
121 +                                                /* align */
122 +                fseek(ambfp, -((ftell(ambfp)-headlen)%AMBVALSIZ), 1);
123 +        } else if ((ambfp = fopen(afile, "w+")) != NULL)
124 +                initambfile(1);
125 +        else {
126 +                sprintf(errmsg, "cannot open ambient file \"%s\"", afile);
127 +                error(SYSTEM, errmsg);
128 +        }
129 +        nunflshed++;    /* lie */
130 +        ambsync();
131 + }
132 +
133 +
134   ambnotify(obj)                  /* record new modifier */
135 < OBJECT  obj;
135 > OBJECT  obj;
136   {
137          static int  hitlimit = 0;
138 <        register OBJREC  *o = objptr(obj);
138 >        register OBJREC  *o = objptr(obj);
139          register char  **amblp;
140  
141          if (hitlimit || !ismodifier(o->otype))
# Line 100 | Line 158 | COLOR  acol;
158   register RAY  *r;
159   {
160          static int  rdepth = 0;                 /* ambient recursion */
161 <        double  wsum;
161 >        double  d;
162  
105 –        rdepth++;                               /* increment level */
106 –
163          if (ambdiv <= 0)                        /* no ambient calculation */
164                  goto dumbamb;
165                                                  /* check number of bounces */
166 <        if (rdepth > ambounce)
166 >        if (rdepth >= ambounce)
167                  goto dumbamb;
168                                                  /* check ambient list */
169          if (ambincl != -1 && r->ro != NULL &&
# Line 115 | Line 171 | register RAY  *r;
171                  goto dumbamb;
172  
173          if (ambacc <= FTINY) {                  /* no ambient storage */
174 <                if (doambient(acol, r, NULL, NULL) == 0.0)
174 >                rdepth++;
175 >                d = doambient(acol, r, r->rweight, NULL, NULL);
176 >                rdepth--;
177 >                if (d == 0.0)
178                          goto dumbamb;
179 <                goto done;
179 >                return;
180          }
181                                                  /* get ambient value */
182          setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
183 <        wsum = sumambient(acol, r, &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
184 <        if (wsum > FTINY)
185 <                scalecolor(acol, 1.0/wsum);
186 <        else if (makeambient(acol, r) == 0.0)
187 <                goto dumbamb;
188 <        goto done;
189 <
183 >        d = sumambient(acol, r, rdepth,
184 >                        &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
185 >        if (d > FTINY)
186 >                scalecolor(acol, 1.0/d);
187 >        else {
188 >                d = makeambient(acol, r, rdepth++);
189 >                rdepth--;
190 >        }
191 >        if (d > FTINY)
192 >                return;
193   dumbamb:                                        /* return global value */
194          copycolor(acol, ambval);
133 – done:                                           /* must finish here! */
134 –        rdepth--;
195   }
196  
197  
198   double
199 < sumambient(acol, r, at, c0, s)          /* get interpolated ambient value */
199 > sumambient(acol, r, al, at, c0, s)      /* get interpolated ambient value */
200   COLOR  acol;
201   register RAY  *r;
202 < AMBTREE  *at;
202 > int  al;
203 > AMBTREE  *at;
204   FVECT  c0;
205 < double  s;
205 > double  s;
206   {
207 <        extern double  sqrt();
147 <        double  d, e1, e2, wt, wsum;
207 >        double  d, e1, e2, wt, wsum;
208          COLOR  ct;
209          FVECT  ck0;
210          int  i;
211          register int  j;
212 <        register AMBVAL  *av;
212 >        register AMBVAL  *av;
213                                          /* do this node */
214          wsum = 0.0;
215          for (av = at->alist; av != NULL; av = av->next) {
216                  /*
217 <                 *  Ray strength test.
217 >                 *  Ambient level test.
218                   */
219 <                if (av->lvl > r->rlvl || av->weight < r->rweight-FTINY)
219 >                if (av->lvl > al)       /* list sorted, so this works */
220 >                        break;
221 >                if (av->weight < r->rweight-FTINY)
222                          continue;
223                  /*
224                   *  Ambient radius test.
# Line 183 | Line 245 | double  s;
245                  for (j = 0; j < 3; j++)
246                          d += (r->rop[j] - av->pos[j]) *
247                                          (av->dir[j] + r->ron[j]);
248 <                if (d*0.5 < -minarad*ambacc)
248 >                if (d*0.5 < -minarad*ambacc-.001)
249                          continue;
250                  /*
251                   *  Jittering final test reduces image artifacts.
252                   */
253                  wt = sqrt(e1) + sqrt(e2);
254 <                wt *= .9 + .2*frandom();
254 >                wt *= .9 + .2*urand(9015+samplendx);
255                  if (wt > ambacc)
256                          continue;
257                  if (wt <= 1e-3)
# Line 197 | Line 259 | double  s;
259                  else
260                          wt = 1.0 / wt;
261                  wsum += wt;
262 <                copycolor(ct, av->val);
262 >                extambient(ct, av, r->rop, r->ron);
263                  scalecolor(ct, wt);
264                  addcolor(acol, ct);
265          }
# Line 216 | Line 278 | double  s;
278                                  break;
279                  }
280                  if (j == 3)
281 <                        wsum += sumambient(acol, r, at->kid+i, ck0, s);
281 >                        wsum += sumambient(acol, r, al, at->kid+i, ck0, s);
282          }
283          return(wsum);
284   }
285  
286  
287   double
288 < makeambient(acol, r)            /* make a new ambient value */
288 > makeambient(acol, r, al)        /* make a new ambient value */
289   COLOR  acol;
290   register RAY  *r;
291 + int  al;
292   {
293 <        AMBVAL  amb;
293 >        AMBVAL  amb;
294          FVECT   gp, gd;
295 <
296 <        amb.rad = doambient(acol, r, gp, gd);   /* compute ambient */
295 >                                                /* compute weight */
296 >        amb.weight = pow(AVGREFL, (double)al);
297 >        if (r->rweight < 0.2*amb.weight)        /* heuristic */
298 >                amb.weight = r->rweight;
299 >                                                /* compute ambient */
300 >        amb.rad = doambient(acol, r, amb.weight, gp, gd);
301          if (amb.rad == 0.0)
302                  return(0.0);
303                                                  /* store it */
304          VCOPY(amb.pos, r->rop);
305          VCOPY(amb.dir, r->ron);
306 <        amb.lvl = r->rlvl;
240 <        amb.weight = r->rweight;
306 >        amb.lvl = al;
307          copycolor(amb.val, acol);
308          VCOPY(amb.gpos, gp);
309          VCOPY(amb.gdir, gd);
310                                                  /* insert into tree */
311 <        avinsert(&amb, &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
246 <        avsave(&amb);                           /* write to file */
311 >        avsave(&amb);                           /* and save to file */
312          return(amb.rad);
313   }
314  
315  
316 + extambient(cr, ap, pv, nv)              /* extrapolate value at pv, nv */
317 + COLOR  cr;
318 + register AMBVAL  *ap;
319 + FVECT  pv, nv;
320 + {
321 +        FVECT  v1, v2;
322 +        register int  i;
323 +        double  d;
324 +
325 +        d = 1.0;                        /* zeroeth order */
326 +                                        /* gradient due to translation */
327 +        for (i = 0; i < 3; i++)
328 +                d += ap->gpos[i]*(pv[i]-ap->pos[i]);
329 +                                        /* gradient due to rotation */
330 +        VCOPY(v1, ap->dir);
331 +        fcross(v2, v1, nv);
332 +        d += DOT(ap->gdir, v2);
333 +        if (d <= 0.0) {
334 +                setcolor(cr, 0.0, 0.0, 0.0);
335 +                return;
336 +        }
337 +        copycolor(cr, ap->val);
338 +        scalecolor(cr, d);
339 + }
340 +
341 +
342   static
343 < avsave(av)                              /* save an ambient value */
344 < AMBVAL  *av;
343 > initambfile(creat)              /* initialize ambient file */
344 > int  creat;
345   {
346 < #ifdef  AMBFLUSH
347 <        static int  nunflshed = 0;
346 >        extern char  *progname, *octname, VersionID[];
347 >
348 > #ifdef  F_SETLKW
349 >        aflock(creat ? F_WRLCK : F_RDLCK);
350   #endif
351 + #ifdef MSDOS
352 +        setmode(fileno(ambfp), O_BINARY);
353 + #endif
354 +        setbuf(ambfp, bmalloc(BUFSIZ+8));
355 +        if (creat) {                    /* new file */
356 +                newheader("RADIANCE", ambfp);
357 +                fprintf(ambfp, "%s -av %g %g %g -ab %d -aa %g ",
358 +                                progname, colval(ambval,RED),
359 +                                colval(ambval,GRN), colval(ambval,BLU),
360 +                                ambounce, ambacc);
361 +                fprintf(ambfp, "-ad %d -as %d -ar %d %s\n",
362 +                                ambdiv, ambssamp, ambres,
363 +                                octname==NULL ? "" : octname);
364 +                fprintf(ambfp, "SOFTWARE= %s\n", VersionID);
365 +                fputformat(AMBFMT, ambfp);
366 +                putc('\n', ambfp);
367 +                putambmagic(ambfp);
368 +        } else if (checkheader(ambfp, AMBFMT, NULL) < 0 || !hasambmagic(ambfp))
369 +                error(USER, "bad ambient file");
370 + }
371 +
372 +
373 + static
374 + avsave(av)                              /* insert and save an ambient value */
375 + AMBVAL  *av;
376 + {
377 +        avinsert(avstore(av));
378          if (ambfp == NULL)
379                  return;
380 <        if (fwrite((char *)av, sizeof(AMBVAL), 1, ambfp) != 1)
380 >        if (writambval(av, ambfp) < 0)
381                  goto writerr;
382 < #ifdef  AMBFLUSH
383 <        if (++nunflshed >= AMBFLUSH) {
264 <                if (fflush(ambfp) == EOF)
382 >        if (++nunflshed >= AMBFLUSH)
383 >                if (ambsync() == EOF)
384                          goto writerr;
266 –                nunflshed = 0;
267 –        }
268 – #endif
385          return;
386   writerr:
387          error(SYSTEM, "error writing ambient file");
388   }
389  
390  
391 + static AMBVAL *
392 + avstore(aval)                           /* allocate memory and store aval */
393 + register AMBVAL  *aval;
394 + {
395 +        register AMBVAL  *av;
396 +
397 +        if ((av = newambval()) == NULL)
398 +                error(SYSTEM, "out of memory in avstore");
399 +        copystruct(av, aval);
400 +        return(av);
401 + }
402 +
403 +
404   static
405 < avinsert(aval, at, c0, s)               /* insert ambient value in a tree */
406 < AMBVAL  *aval;
278 < register AMBTREE  *at;
279 < FVECT  c0;
280 < double  s;
405 > avinsert(av)                            /* insert ambient value in our tree */
406 > register AMBVAL  *av;
407   {
408 +        register AMBTREE  *at;
409 +        register AMBVAL  *ap;
410 +        AMBVAL  avh;
411          FVECT  ck0;
412 +        double  s;
413          int  branch;
284 –        register AMBVAL  *av;
414          register int  i;
415  
416 <        if ((av = newambval()) == NULL)
417 <                goto memerr;
418 <        copystruct(av, aval);
419 <        VCOPY(ck0, c0);
416 >        if (av->rad <= FTINY)
417 >                error(CONSISTENCY, "zero ambient radius in avinsert");
418 >        at = &atrunk;
419 >        VCOPY(ck0, thescene.cuorg);
420 >        s = thescene.cusize;
421          while (s*(OCTSCALE/2) > av->rad*ambacc) {
422                  if (at->kid == NULL)
423                          if ((at->kid = newambtree()) == NULL)
424 <                                goto memerr;
424 >                                error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
425                  s *= 0.5;
426                  branch = 0;
427                  for (i = 0; i < 3; i++)
# Line 301 | Line 431 | double  s;
431                          }
432                  at = at->kid + branch;
433          }
434 <        av->next = at->alist;
435 <        at->alist = av;
436 <        return;
437 < memerr:
438 <        error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
434 >        avh.next = at->alist;           /* order by increasing level */
435 >        for (ap = &avh; ap->next != NULL; ap = ap->next)
436 >                if (ap->next->lvl >= av->lvl)
437 >                        break;
438 >        av->next = ap->next;
439 >        ap->next = av;
440 >        at->alist = avh.next;
441   }
442 +
443 +
444 + static
445 + loadatree(at)                           /* move tree to main store */
446 + register AMBTREE  *at;
447 + {
448 +        register AMBVAL  *av;
449 +        register int  i;
450 +                                        /* transfer values at this node */
451 +        for (av = at->alist; av != NULL; av = at->alist) {
452 +                at->alist = av->next;
453 +                avinsert(av);
454 +        }
455 +        if (at->kid == NULL)
456 +                return;
457 +        for (i = 0; i < 8; i++)         /* transfer and free children */
458 +                loadatree(at->kid+i);
459 +        freeambtree(at->kid);
460 + }
461 +
462 +
463 + #ifdef  F_SETLKW
464 +
465 + static
466 + aflock(typ)                     /* lock/unlock ambient file */
467 + int  typ;
468 + {
469 +        static struct flock  fls;       /* static so initialized to zeroes */
470 +
471 +        fls.l_type = typ;
472 +        if (fcntl(fileno(ambfp), F_SETLKW, &fls) < 0)
473 +                error(SYSTEM, "cannot (un)lock ambient file");
474 + }
475 +
476 +
477 + int
478 + ambsync()                       /* synchronize ambient file */
479 + {
480 +        static FILE  *ambinp = NULL;
481 +        static long  lastpos = -1;
482 +        long  flen;
483 +        AMBVAL  avs;
484 +        register int  n;
485 +
486 +        if (nunflshed == 0)
487 +                return(0);
488 +        if (lastpos < 0)        /* initializing (locked in initambfile) */
489 +                goto syncend;
490 +                                /* gain exclusive access */
491 +        aflock(F_WRLCK);
492 +                                /* see if file has grown */
493 +        if ((flen = lseek(fileno(ambfp), 0L, 2)) < 0)
494 +                goto seekerr;
495 +        if (n = flen - lastpos) {               /* file has grown */
496 +                if (ambinp == NULL) {           /* use duplicate filedes */
497 +                        ambinp = fdopen(dup(fileno(ambfp)), "r");
498 +                        if (ambinp == NULL)
499 +                                error(SYSTEM, "fdopen failed in ambsync");
500 +                }
501 +                if (fseek(ambinp, lastpos, 0) < 0)
502 +                        goto seekerr;
503 +                while (n >= AMBVALSIZ) {        /* load contributed values */
504 +                        readambval(&avs, ambinp);
505 +                        avinsert(avstore(&avs));
506 +                        n -= AMBVALSIZ;
507 +                }
508 +                /*** seek always as safety measure
509 +                if (n) ***/                     /* alignment */
510 +                        if (lseek(fileno(ambfp), flen-n, 0) < 0)
511 +                                goto seekerr;
512 +        }
513 + #ifdef  DEBUG
514 +        if (ambfp->_ptr - ambfp->_base != nunflshed*AMBVALSIZ) {
515 +                sprintf(errmsg, "ambient file buffer at %d rather than %d",
516 +                                ambfp->_ptr - ambfp->_base,
517 +                                nunflshed*AMBVALSIZ);
518 +                error(CONSISTENCY, errmsg);
519 +        }
520 + #endif
521 + syncend:
522 +        n = fflush(ambfp);                      /* calls write() at last */
523 +        if ((lastpos = lseek(fileno(ambfp), 0L, 1)) < 0)
524 +                goto seekerr;
525 +        aflock(F_UNLCK);                        /* release file */
526 +        nunflshed = 0;
527 +        return(n);
528 + seekerr:
529 +        error(SYSTEM, "seek failed in ambsync");
530 + }
531 +
532 + #else
533 +
534 + int
535 + ambsync()                       /* flush ambient file */
536 + {
537 +        if (nunflshed == 0)
538 +                return(0);
539 +        nunflshed = 0;
540 +        return(fflush(ambfp));
541 + }
542 +
543 + #endif

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