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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 2.69 by greg, Mon Jun 27 22:10:37 2011 UTC

# Line 1 | Line 1
1 /* Copyright (c) 1991 Regents of the University of California */
2
1   #ifndef lint
2 < static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
2 > static const char       RCSid[] = "$Id$";
3   #endif
6
4   /*
5   *  ambient.c - routines dealing with ambient (inter-reflected) component.
6   *
7 < *  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
7 > *  Declarations of external symbols in ambient.h
8   */
9  
10 < #include  "ray.h"
10 > #include "copyright.h"
11  
12 < #include  "octree.h"
12 > #include <string.h>
13  
14 + #include  "platform.h"
15 + #include  "ray.h"
16   #include  "otypes.h"
17 <
17 > #include  "resolu.h"
18   #include  "ambient.h"
23
19   #include  "random.h"
20  
21 < #define  OCTSCALE       0.5     /* ceil((valid rad.)/(cube size)) */
21 > #ifndef  OCTSCALE
22 > #define  OCTSCALE       1.0     /* ceil((valid rad.)/(cube size)) */
23 > #endif
24  
25 < typedef struct ambtree {
29 <        AMBVAL  *alist;         /* ambient value list */
30 <        struct ambtree  *kid;   /* 8 child nodes */
31 < }  AMBTREE;                     /* ambient octree */
25 > extern char  *shm_boundary;     /* memory sharing boundary */
26  
27 < extern CUBE  thescene;          /* contains space boundaries */
27 > #ifndef  MAXASET
28 > #define  MAXASET        4095    /* maximum number of elements in ambient set */
29 > #endif
30 > OBJECT  ambset[MAXASET+1]={0};  /* ambient include/exclude set */
31  
32 < #define  MAXASET        511     /* maximum number of elements in ambient set */
33 < OBJECT  ambset[MAXASET+1]={0};  /* ambient include/exclude set */
32 > double  maxarad;                /* maximum ambient radius */
33 > double  minarad;                /* minimum ambient radius */
34  
35 < double  maxarad;                /* maximum ambient radius */
39 < double  minarad;                /* minimum ambient radius */
35 > static AMBTREE  atrunk;         /* our ambient trunk node */
36  
41 static AMBTREE  atrunk;         /* our ambient trunk node */
42
37   static FILE  *ambfp = NULL;     /* ambient file pointer */
38 + static int  nunflshed = 0;      /* number of unflushed ambient values */
39  
40 < #define  newambval()    (AMBVAL *)bmalloc(sizeof(AMBVAL))
40 > #ifndef SORT_THRESH
41 > #ifdef SMLMEM
42 > #define SORT_THRESH     ((3L<<20)/sizeof(AMBVAL))
43 > #else
44 > #define SORT_THRESH     ((9L<<20)/sizeof(AMBVAL))
45 > #endif
46 > #endif
47 > #ifndef SORT_INTVL
48 > #define SORT_INTVL      (SORT_THRESH<<1)
49 > #endif
50 > #ifndef MAX_SORT_INTVL
51 > #define MAX_SORT_INTVL  (SORT_INTVL<<6)
52 > #endif
53  
54 < #define  newambtree()   (AMBTREE *)calloc(8, sizeof(AMBTREE))
54 > static double  avsum = 0.;              /* computed ambient value sum (log) */
55 > static unsigned int  navsum = 0;        /* number of values in avsum */
56 > static unsigned int  nambvals = 0;      /* total number of indirect values */
57 > static unsigned int  nambshare = 0;     /* number of values from file */
58 > static unsigned long  ambclock = 0;     /* ambient access clock */
59 > static unsigned long  lastsort = 0;     /* time of last value sort */
60 > static long  sortintvl = SORT_INTVL;    /* time until next sort */
61 > static FILE  *ambinp = NULL;            /* auxiliary file for input */
62 > static long  lastpos = -1;              /* last flush position */
63  
64 + #define MAXACLOCK       (1L<<30)        /* clock turnover value */
65 +        /*
66 +         * Track access times unless we are sharing ambient values
67 +         * through memory on a multiprocessor, when we want to avoid
68 +         * claiming our own memory (copy on write).  Go ahead anyway
69 +         * if more than two thirds of our values are unshared.
70 +         * Compile with -Dtracktime=0 to turn this code off.
71 +         */
72 + #ifndef tracktime
73 + #define tracktime       (shm_boundary == NULL || nambvals > 3*nambshare)
74 + #endif
75  
76 < setambient(afile)                       /* initialize calculation */
77 < char  *afile;
76 > #define  AMBFLUSH       (BUFSIZ/AMBVALSIZ)
77 >
78 > #define  newambval()    (AMBVAL *)malloc(sizeof(AMBVAL))
79 > #define  freeav(av)     free((void *)av);
80 >
81 > static void initambfile(int creat);
82 > static void avsave(AMBVAL *av);
83 > static AMBVAL *avstore(AMBVAL  *aval);
84 > static AMBTREE *newambtree(void);
85 > static void freeambtree(AMBTREE  *atp);
86 >
87 > typedef void unloadtf_t(void *);
88 > static unloadtf_t avinsert;
89 > static unloadtf_t av2list;
90 > static void unloadatree(AMBTREE  *at, unloadtf_t *f);
91 >
92 > static int aposcmp(const void *avp1, const void *avp2);
93 > static int avlmemi(AMBVAL *avaddr);
94 > static void sortambvals(int always);
95 >
96 > #ifdef  F_SETLKW
97 > static void aflock(int  typ);
98 > #endif
99 >
100 >
101 > extern void
102 > setambres(                              /* set ambient resolution */
103 >        int  ar
104 > )
105   {
106 <        long  ftell();
107 <        AMBVAL  amb;
106 >        ambres = ar < 0 ? 0 : ar;               /* may be done already */
107 >                                                /* set min & max radii */
108 >        if (ar <= 0) {
109 >                minarad = 0;
110 >                maxarad = thescene.cusize / 2.0;
111 >        } else {
112 >                minarad = thescene.cusize / ar;
113 >                maxarad = 64 * minarad;                 /* heuristic */
114 >                if (maxarad > thescene.cusize / 2.0)
115 >                        maxarad = thescene.cusize / 2.0;
116 >        }
117 >        if (minarad <= FTINY)
118 >                minarad = 10*FTINY;
119 >        if (maxarad <= minarad)
120 >                maxarad = 64 * minarad;
121 > }
122  
56        maxarad = thescene.cusize / 2.0;                /* maximum radius */
57                                                        /* minimum radius */
58        minarad = ambres > 0 ? thescene.cusize/ambres : 0.0;
123  
124 <                                        /* open ambient file */
125 <        if (afile != NULL)
126 <                if ((ambfp = fopen(afile, "r+")) != NULL) {
127 <                        while (fread((char *)&amb,sizeof(AMBVAL),1,ambfp) == 1)
128 <                                avinsert(&amb, &atrunk, thescene.cuorg,
129 <                                                thescene.cusize);
130 <                                                        /* align */
131 <                        fseek(ambfp, -(ftell(ambfp)%sizeof(AMBVAL)), 1);
132 <                } else if ((ambfp = fopen(afile, "w")) == NULL) {
133 <                        sprintf(errmsg, "cannot open ambient file \"%s\"",
134 <                                        afile);
135 <                        error(SYSTEM, errmsg);
124 > extern void
125 > setambacc(                              /* set ambient accuracy */
126 >        double  newa
127 > )
128 > {
129 >        double  ambdiff;
130 >
131 >        if (newa < 0.0)
132 >                newa = 0.0;
133 >        ambdiff = fabs(newa - ambacc);
134 >        if (ambdiff >= .01 && (ambacc = newa) > FTINY && nambvals > 0)
135 >                sortambvals(1);                 /* rebuild tree */
136 > }
137 >
138 >
139 > extern void
140 > setambient(void)                                /* initialize calculation */
141 > {
142 >        int     readonly = 0;
143 >        long    flen;
144 >        AMBVAL  amb;
145 >                                                /* make sure we're fresh */
146 >        ambdone();
147 >                                                /* init ambient limits */
148 >        setambres(ambres);
149 >        setambacc(ambacc);
150 >        if (ambfile == NULL || !ambfile[0])
151 >                return;
152 >        if (ambacc <= FTINY) {
153 >                sprintf(errmsg, "zero ambient accuracy so \"%s\" not opened",
154 >                                ambfile);
155 >                error(WARNING, errmsg);
156 >                return;
157 >        }
158 >                                                /* open ambient file */
159 >        if ((ambfp = fopen(ambfile, "r+")) == NULL)
160 >                readonly = (ambfp = fopen(ambfile, "r")) != NULL;
161 >        if (ambfp != NULL) {
162 >                initambfile(0);                 /* file exists */
163 >                lastpos = ftell(ambfp);
164 >                while (readambval(&amb, ambfp))
165 >                        avinsert(avstore(&amb));
166 >                nambshare = nambvals;           /* share loaded values */
167 >                if (readonly) {
168 >                        sprintf(errmsg,
169 >                                "loaded %u values from read-only ambient file",
170 >                                        nambvals);
171 >                        error(WARNING, errmsg);
172 >                        fclose(ambfp);          /* close file so no writes */
173 >                        ambfp = NULL;
174 >                        return;                 /* avoid ambsync() */
175                  }
176 +                                                /* align file pointer */
177 +                lastpos += (long)nambvals*AMBVALSIZ;
178 +                flen = lseek(fileno(ambfp), (off_t)0, SEEK_END);
179 +                if (flen != lastpos) {
180 +                        sprintf(errmsg,
181 +                        "ignoring last %ld values in ambient file (corrupted)",
182 +                                        (flen - lastpos)/AMBVALSIZ);
183 +                        error(WARNING, errmsg);
184 +                        fseek(ambfp, lastpos, SEEK_SET);
185 + #ifndef _WIN32 /* XXX we need a replacement for that one */
186 +                        ftruncate(fileno(ambfp), (off_t)lastpos);
187 + #endif
188 +                }
189 +        } else if ((ambfp = fopen(ambfile, "w+")) != NULL) {
190 +                initambfile(1);                 /* else create new file */
191 +                fflush(ambfp);
192 +                lastpos = ftell(ambfp);
193 +        } else {
194 +                sprintf(errmsg, "cannot open ambient file \"%s\"", ambfile);
195 +                error(SYSTEM, errmsg);
196 +        }
197 + #ifdef  F_SETLKW
198 +        aflock(F_UNLCK);                        /* release file */
199 + #endif
200   }
201  
202  
203 < ambnotify(obj)                  /* record new modifier */
204 < OBJECT  obj;
203 > extern void
204 > ambdone(void)                   /* close ambient file and free memory */
205   {
206 +        if (ambfp != NULL) {            /* close ambient file */
207 +                ambsync();
208 +                fclose(ambfp);
209 +                ambfp = NULL;
210 +                if (ambinp != NULL) {  
211 +                        fclose(ambinp);
212 +                        ambinp = NULL;
213 +                }
214 +                lastpos = -1;
215 +        }
216 +                                        /* free ambient tree */
217 +        unloadatree(&atrunk, free);
218 +                                        /* reset state variables */
219 +        avsum = 0.;
220 +        navsum = 0;
221 +        nambvals = 0;
222 +        nambshare = 0;
223 +        ambclock = 0;
224 +        lastsort = 0;
225 +        sortintvl = SORT_INTVL;
226 + }
227 +
228 +
229 + extern void
230 + ambnotify(                      /* record new modifier */
231 +        OBJECT  obj
232 + )
233 + {
234          static int  hitlimit = 0;
235 <        register OBJREC  *o = objptr(obj);
235 >        register OBJREC  *o;
236          register char  **amblp;
237  
238 +        if (obj == OVOID) {             /* starting over */
239 +                ambset[0] = 0;
240 +                hitlimit = 0;
241 +                return;
242 +        }
243 +        o = objptr(obj);
244          if (hitlimit || !ismodifier(o->otype))
245                  return;
246          for (amblp = amblist; *amblp != NULL; amblp++)
# Line 95 | Line 256 | OBJECT  obj;
256   }
257  
258  
259 < ambient(acol, r)                /* compute ambient component for ray */
260 < COLOR  acol;
261 < register RAY  *r;
259 > extern void
260 > multambient(            /* compute ambient component & multiply by coef. */
261 >        COLOR  aval,
262 >        register RAY  *r,
263 >        FVECT  nrm
264 > )
265   {
266          static int  rdepth = 0;                 /* ambient recursion */
267 <        double  wsum;
267 >        COLOR   acol;
268 >        double  d, l;
269  
105        rdepth++;                               /* increment level */
106
270          if (ambdiv <= 0)                        /* no ambient calculation */
271                  goto dumbamb;
272                                                  /* check number of bounces */
273 <        if (rdepth > ambounce)
273 >        if (rdepth >= ambounce)
274                  goto dumbamb;
275                                                  /* check ambient list */
276          if (ambincl != -1 && r->ro != NULL &&
# Line 115 | Line 278 | register RAY  *r;
278                  goto dumbamb;
279  
280          if (ambacc <= FTINY) {                  /* no ambient storage */
281 <                if (doambient(acol, r, NULL, NULL) == 0.0)
281 >                copycolor(acol, aval);
282 >                rdepth++;
283 >                d = doambient(acol, r, r->rweight, NULL, NULL);
284 >                rdepth--;
285 >                if (d <= FTINY)
286                          goto dumbamb;
287 <                goto done;
287 >                copycolor(aval, acol);
288 >                return;
289          }
122                                                /* get ambient value */
123        setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
124        wsum = sumambient(acol, r, &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
125        if (wsum > FTINY)
126                scalecolor(acol, 1.0/wsum);
127        else if (makeambient(acol, r) == 0.0)
128                goto dumbamb;
129        goto done;
290  
291 < dumbamb:                                        /* return global value */
292 <        copycolor(acol, ambval);
293 < done:                                           /* must finish here! */
291 >        if (tracktime)                          /* sort to minimize thrashing */
292 >                sortambvals(0);
293 >                                                /* interpolate ambient value */
294 >        setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
295 >        d = sumambient(acol, r, nrm, rdepth,
296 >                        &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
297 >        if (d > FTINY) {
298 >                d = 1.0/d;
299 >                scalecolor(acol, d);
300 >                multcolor(aval, acol);
301 >                return;
302 >        }
303 >        rdepth++;                               /* need to cache new value */
304 >        d = makeambient(acol, r, nrm, rdepth-1);
305          rdepth--;
306 +        if (d > FTINY) {
307 +                multcolor(aval, acol);          /* got new value */
308 +                return;
309 +        }
310 + dumbamb:                                        /* return global value */
311 +        if ((ambvwt <= 0) | (navsum == 0)) {
312 +                multcolor(aval, ambval);
313 +                return;
314 +        }
315 +        l = bright(ambval);                     /* average in computations */
316 +        if (l > FTINY) {
317 +                d = (log(l)*(double)ambvwt + avsum) /
318 +                                (double)(ambvwt + navsum);
319 +                d = exp(d) / l;
320 +                scalecolor(aval, d);
321 +                multcolor(aval, ambval);        /* apply color of ambval */
322 +        } else {
323 +                d = exp( avsum / (double)navsum );
324 +                scalecolor(aval, d);            /* neutral color */
325 +        }
326   }
327  
328  
329 < double
330 < sumambient(acol, r, at, c0, s)          /* get interpolated ambient value */
331 < COLOR  acol;
332 < register RAY  *r;
333 < AMBTREE  *at;
334 < FVECT  c0;
335 < double  s;
329 > extern double
330 > sumambient(     /* get interpolated ambient value */
331 >        COLOR  acol,
332 >        register RAY  *r,
333 >        FVECT  rn,
334 >        int  al,
335 >        AMBTREE  *at,
336 >        FVECT  c0,
337 >        double  s
338 > )
339   {
340 <        extern double  sqrt();
147 <        double  d, e1, e2, wt, wsum;
340 >        double  d, e1, e2, wt, wsum;
341          COLOR  ct;
342          FVECT  ck0;
343          int  i;
344          register int  j;
345 <        register AMBVAL  *av;
346 <                                        /* do this node */
345 >        register AMBVAL  *av;
346 >
347          wsum = 0.0;
348 +                                        /* do this node */
349          for (av = at->alist; av != NULL; av = av->next) {
350 +                double  rn_dot = -2.0;
351 +                if (tracktime)
352 +                        av->latick = ambclock;
353                  /*
354 <                 *  Ray strength test.
354 >                 *  Ambient level test.
355                   */
356 <                if (av->lvl > r->rlvl || av->weight < r->rweight-FTINY)
356 >                if (av->lvl > al)       /* list sorted, so this works */
357 >                        break;
358 >                if (av->weight < 0.9*r->rweight)
359                          continue;
360                  /*
361                   *  Ambient radius test.
362                   */
363 <                e1 = 0.0;
364 <                for (j = 0; j < 3; j++) {
365 <                        d = av->pos[j] - r->rop[j];
366 <                        e1 += d * d;
367 <                }
363 >                d = av->pos[0] - r->rop[0];
364 >                e1 = d * d;
365 >                d = av->pos[1] - r->rop[1];
366 >                e1 += d * d;
367 >                d = av->pos[2] - r->rop[2];
368 >                e1 += d * d;
369                  e1 /= av->rad * av->rad;
370                  if (e1 > ambacc*ambacc*1.21)
371                          continue;
372                  /*
373 <                 *  Normal direction test.
373 >                 *  Direction test using closest normal.
374                   */
375 <                e2 = (1.0 - DOT(av->dir, r->ron)) * r->rweight;
375 >                d = DOT(av->dir, r->ron);
376 >                if (rn != r->ron) {
377 >                        rn_dot = DOT(av->dir, rn);
378 >                        if (rn_dot > 1.0-FTINY)
379 >                                rn_dot = 1.0-FTINY;
380 >                        if (rn_dot >= d-FTINY) {
381 >                                d = rn_dot;
382 >                                rn_dot = -2.0;
383 >                        }
384 >                }
385 >                e2 = (1.0 - d) * r->rweight;
386                  if (e2 < 0.0) e2 = 0.0;
387                  if (e1 + e2 > ambacc*ambacc*1.21)
388                          continue;
# Line 183 | Line 393 | double  s;
393                  for (j = 0; j < 3; j++)
394                          d += (r->rop[j] - av->pos[j]) *
395                                          (av->dir[j] + r->ron[j]);
396 <                if (d*0.5 < -minarad*ambacc)
396 >                if (d*0.5 < -minarad*ambacc-.001)
397                          continue;
398                  /*
399                   *  Jittering final test reduces image artifacts.
400                   */
401 <                wt = sqrt(e1) + sqrt(e2);
402 <                wt *= .9 + .2*frandom();
403 <                if (wt > ambacc)
401 >                e1 = sqrt(e1);
402 >                e2 = sqrt(e2);
403 >                wt = e1 + e2;
404 >                if (wt > ambacc*(.9+.2*urand(9015+samplendx)))
405                          continue;
406 +                /*
407 +                 *  Recompute directional error using perturbed normal
408 +                 */
409 +                if (rn_dot > 0.0) {
410 +                        e2 = sqrt((1.0 - rn_dot)*r->rweight);
411 +                        wt = e1 + e2;
412 +                }
413                  if (wt <= 1e-3)
414                          wt = 1e3;
415                  else
416                          wt = 1.0 / wt;
417                  wsum += wt;
418 <                copycolor(ct, av->val);
418 >                extambient(ct, av, r->rop, rn);
419                  scalecolor(ct, wt);
420                  addcolor(acol, ct);
421          }
# Line 216 | Line 434 | double  s;
434                                  break;
435                  }
436                  if (j == 3)
437 <                        wsum += sumambient(acol, r, at->kid+i, ck0, s);
437 >                        wsum += sumambient(acol, r, rn, al,
438 >                                                at->kid+i, ck0, s);
439          }
440          return(wsum);
441   }
442  
443  
444 < double
445 < makeambient(acol, r)            /* make a new ambient value */
446 < COLOR  acol;
447 < register RAY  *r;
444 > extern double
445 > makeambient(            /* make a new ambient value for storage */
446 >        COLOR  acol,
447 >        RAY  *r,
448 >        FVECT  rn,
449 >        int  al
450 > )
451   {
452 <        AMBVAL  amb;
452 >        AMBVAL  amb;
453          FVECT   gp, gd;
454 +        int     i;
455  
456 <        amb.rad = doambient(acol, r, gp, gd);   /* compute ambient */
457 <        if (amb.rad == 0.0)
456 >        amb.weight = 1.0;                       /* compute weight */
457 >        for (i = al; i-- > 0; )
458 >                amb.weight *= AVGREFL;
459 >        if (r->rweight < 0.1*amb.weight)        /* heuristic override */
460 >                amb.weight = 1.25*r->rweight;
461 >        setcolor(acol, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
462 >                                                /* compute ambient */
463 >        amb.rad = doambient(acol, r, amb.weight, gp, gd);
464 >        if (amb.rad <= FTINY) {
465 >                setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
466                  return(0.0);
467 <                                                /* store it */
467 >        }
468 >        scalecolor(acol, 1./AVGREFL);           /* undo assumed reflectance */
469 >                                                /* store value */
470          VCOPY(amb.pos, r->rop);
471          VCOPY(amb.dir, r->ron);
472 <        amb.lvl = r->rlvl;
240 <        amb.weight = r->rweight;
472 >        amb.lvl = al;
473          copycolor(amb.val, acol);
474          VCOPY(amb.gpos, gp);
475          VCOPY(amb.gdir, gd);
476                                                  /* insert into tree */
477 <        avinsert(&amb, &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
478 <        avsave(&amb);                           /* write to file */
477 >        avsave(&amb);                           /* and save to file */
478 >        if (rn != r->ron)
479 >                extambient(acol, &amb, r->rop, rn);     /* texture */
480          return(amb.rad);
481   }
482  
483  
484 < static
485 < avsave(av)                              /* save an ambient value */
486 < AMBVAL  *av;
484 > extern void
485 > extambient(             /* extrapolate value at pv, nv */
486 >        COLOR  cr,
487 >        register AMBVAL  *ap,
488 >        FVECT  pv,
489 >        FVECT  nv
490 > )
491   {
492 < #ifdef  AMBFLUSH
493 <        static int  nunflshed = 0;
492 >        FVECT  v1;
493 >        register int  i;
494 >        double  d;
495 >
496 >        d = 1.0;                        /* zeroeth order */
497 >                                        /* gradient due to translation */
498 >        for (i = 0; i < 3; i++)
499 >                d += ap->gpos[i]*(pv[i]-ap->pos[i]);
500 >                                        /* gradient due to rotation */
501 >        VCROSS(v1, ap->dir, nv);
502 >        d += DOT(ap->gdir, v1);
503 >        if (d <= 0.0) {
504 >                setcolor(cr, 0.0, 0.0, 0.0);
505 >                return;
506 >        }
507 >        copycolor(cr, ap->val);
508 >        scalecolor(cr, d);
509 > }
510 >
511 >
512 > static void
513 > initambfile(            /* initialize ambient file */
514 >        int  cre8
515 > )
516 > {
517 >        extern char  *progname, *octname;
518 >        static char  *mybuf = NULL;
519 >
520 > #ifdef  F_SETLKW
521 >        aflock(cre8 ? F_WRLCK : F_RDLCK);
522   #endif
523 +        SET_FILE_BINARY(ambfp);
524 +        if (mybuf == NULL)
525 +                mybuf = (char *)bmalloc(BUFSIZ+8);
526 +        setbuf(ambfp, mybuf);
527 +        if (cre8) {                     /* new file */
528 +                newheader("RADIANCE", ambfp);
529 +                fprintf(ambfp, "%s -av %g %g %g -aw %d -ab %d -aa %g ",
530 +                                progname, colval(ambval,RED),
531 +                                colval(ambval,GRN), colval(ambval,BLU),
532 +                                ambvwt, ambounce, ambacc);
533 +                fprintf(ambfp, "-ad %d -as %d -ar %d ",
534 +                                ambdiv, ambssamp, ambres);
535 +                if (octname != NULL)
536 +                        fputs(octname, ambfp);
537 +                fputc('\n', ambfp);
538 +                fprintf(ambfp, "SOFTWARE= %s\n", VersionID);
539 +                fputnow(ambfp);
540 +                fputformat(AMBFMT, ambfp);
541 +                fputc('\n', ambfp);
542 +                putambmagic(ambfp);
543 +        } else if (checkheader(ambfp, AMBFMT, NULL) < 0 || !hasambmagic(ambfp))
544 +                error(USER, "bad ambient file");
545 + }
546 +
547 +
548 + static void
549 + avsave(                         /* insert and save an ambient value */
550 +        AMBVAL  *av
551 + )
552 + {
553 +        avinsert(avstore(av));
554          if (ambfp == NULL)
555                  return;
556 <        if (fwrite((char *)av, sizeof(AMBVAL), 1, ambfp) != 1)
556 >        if (writambval(av, ambfp) < 0)
557                  goto writerr;
558 < #ifdef  AMBFLUSH
559 <        if (++nunflshed >= AMBFLUSH) {
264 <                if (fflush(ambfp) == EOF)
558 >        if (++nunflshed >= AMBFLUSH)
559 >                if (ambsync() == EOF)
560                          goto writerr;
266                nunflshed = 0;
267        }
268 #endif
561          return;
562   writerr:
563 <        error(SYSTEM, "error writing ambient file");
563 >        error(SYSTEM, "error writing to ambient file");
564   }
565  
566  
567 < static
568 < avinsert(aval, at, c0, s)               /* insert ambient value in a tree */
569 < AMBVAL  *aval;
570 < register AMBTREE  *at;
279 < FVECT  c0;
280 < double  s;
567 > static AMBVAL *
568 > avstore(                                /* allocate memory and store aval */
569 >        register AMBVAL  *aval
570 > )
571   {
572 +        register AMBVAL  *av;
573 +        double  d;
574 +
575 +        if ((av = newambval()) == NULL)
576 +                error(SYSTEM, "out of memory in avstore");
577 +        *av = *aval;
578 +        av->latick = ambclock;
579 +        av->next = NULL;
580 +        nambvals++;
581 +        d = bright(av->val);
582 +        if (d > FTINY) {                /* add to log sum for averaging */
583 +                avsum += log(d);
584 +                navsum++;
585 +        }
586 +        return(av);
587 + }
588 +
589 +
590 + #define ATALLOCSZ       512             /* #/8 trees to allocate at once */
591 +
592 + static AMBTREE  *atfreelist = NULL;     /* free ambient tree structures */
593 +
594 +
595 + static AMBTREE *
596 + newambtree(void)                                /* allocate 8 ambient tree structs */
597 + {
598 +        register AMBTREE  *atp, *upperlim;
599 +
600 +        if (atfreelist == NULL) {       /* get more nodes */
601 +                atfreelist = (AMBTREE *)malloc(ATALLOCSZ*8*sizeof(AMBTREE));
602 +                if (atfreelist == NULL)
603 +                        return(NULL);
604 +                                        /* link new free list */
605 +                upperlim = atfreelist + 8*(ATALLOCSZ-1);
606 +                for (atp = atfreelist; atp < upperlim; atp += 8)
607 +                        atp->kid = atp + 8;
608 +                atp->kid = NULL;
609 +        }
610 +        atp = atfreelist;
611 +        atfreelist = atp->kid;
612 +        memset((char *)atp, '\0', 8*sizeof(AMBTREE));
613 +        return(atp);
614 + }
615 +
616 +
617 + static void
618 + freeambtree(                    /* free 8 ambient tree structs */
619 +        AMBTREE  *atp
620 + )
621 + {
622 +        atp->kid = atfreelist;
623 +        atfreelist = atp;
624 + }
625 +
626 +
627 + static void
628 + avinsert(                               /* insert ambient value in our tree */
629 +        void *av
630 + )
631 + {
632 +        register AMBTREE  *at;
633 +        register AMBVAL  *ap;
634 +        AMBVAL  avh;
635          FVECT  ck0;
636 +        double  s;
637          int  branch;
284        register AMBVAL  *av;
638          register int  i;
639  
640 <        if ((av = newambval()) == NULL)
641 <                goto memerr;
642 <        copystruct(av, aval);
643 <        VCOPY(ck0, c0);
644 <        while (s*(OCTSCALE/2) > av->rad*ambacc) {
640 >        if (((AMBVAL*)av)->rad <= FTINY)
641 >                error(CONSISTENCY, "zero ambient radius in avinsert");
642 >        at = &atrunk;
643 >        VCOPY(ck0, thescene.cuorg);
644 >        s = thescene.cusize;
645 >        while (s*(OCTSCALE/2) > ((AMBVAL*)av)->rad*ambacc) {
646                  if (at->kid == NULL)
647                          if ((at->kid = newambtree()) == NULL)
648 <                                goto memerr;
648 >                                error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
649                  s *= 0.5;
650                  branch = 0;
651                  for (i = 0; i < 3; i++)
652 <                        if (av->pos[i] > ck0[i] + s) {
652 >                        if (((AMBVAL*)av)->pos[i] > ck0[i] + s) {
653                                  ck0[i] += s;
654                                  branch |= 1 << i;
655                          }
656                  at = at->kid + branch;
657          }
658 <        av->next = at->alist;
659 <        at->alist = av;
660 <        return;
661 < memerr:
662 <        error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
658 >        avh.next = at->alist;           /* order by increasing level */
659 >        for (ap = &avh; ap->next != NULL; ap = ap->next)
660 >                if (ap->next->lvl >= ((AMBVAL*)av)->lvl)
661 >                        break;
662 >        ((AMBVAL*)av)->next = ap->next;
663 >        ap->next = (AMBVAL*)av;
664 >        at->alist = avh.next;
665   }
666 +
667 +
668 + static void
669 + unloadatree(                    /* unload an ambient value tree */
670 +        register AMBTREE  *at,
671 +        unloadtf_t *f
672 + )
673 + {
674 +        register AMBVAL  *av;
675 +        register int  i;
676 +                                        /* transfer values at this node */
677 +        for (av = at->alist; av != NULL; av = at->alist) {
678 +                at->alist = av->next;
679 +                (*f)(av);
680 +        }
681 +        if (at->kid == NULL)
682 +                return;
683 +        for (i = 0; i < 8; i++)         /* transfer and free children */
684 +                unloadatree(at->kid+i, f);
685 +        freeambtree(at->kid);
686 +        at->kid = NULL;
687 + }
688 +
689 +
690 + static struct avl {
691 +        AMBVAL  *p;
692 +        unsigned long   t;
693 + }       *avlist1;                       /* ambient value list with ticks */
694 + static AMBVAL   **avlist2;              /* memory positions for sorting */
695 + static int      i_avlist;               /* index for lists */
696 +
697 + static int alatcmp(const void *av1, const void *av2);
698 +
699 + static void
700 + av2list(
701 +        void *av
702 + )
703 + {
704 + #ifdef DEBUG
705 +        if (i_avlist >= nambvals)
706 +                error(CONSISTENCY, "too many ambient values in av2list1");
707 + #endif
708 +        avlist1[i_avlist].p = avlist2[i_avlist] = (AMBVAL*)av;
709 +        avlist1[i_avlist++].t = ((AMBVAL*)av)->latick;
710 + }
711 +
712 +
713 + static int
714 + alatcmp(                        /* compare ambient values for MRA */
715 +        const void *av1,
716 +        const void *av2
717 + )
718 + {
719 +        register long  lc = ((struct avl *)av2)->t - ((struct avl *)av1)->t;
720 +        return(lc<0 ? -1 : lc>0 ? 1 : 0);
721 + }
722 +
723 +
724 + /* GW NOTE 2002/10/3:
725 + * I used to compare AMBVAL pointers, but found that this was the
726 + * cause of a serious consistency error with gcc, since the optimizer
727 + * uses some dangerous trick in pointer subtraction that
728 + * assumes pointers differ by exact struct size increments.
729 + */
730 + static int
731 + aposcmp(                        /* compare ambient value positions */
732 +        const void      *avp1,
733 +        const void      *avp2
734 + )
735 + {
736 +        register long   diff = *(char * const *)avp1 - *(char * const *)avp2;
737 +        if (diff < 0)
738 +                return(-1);
739 +        return(diff > 0);
740 + }
741 +
742 + #if 1
743 + static int
744 + avlmemi(                                /* find list position from address */
745 +        AMBVAL  *avaddr
746 + )
747 + {
748 +        register AMBVAL  **avlpp;
749 +
750 +        avlpp = (AMBVAL **)bsearch((char *)&avaddr, (char *)avlist2,
751 +                        nambvals, sizeof(AMBVAL *), aposcmp);
752 +        if (avlpp == NULL)
753 +                error(CONSISTENCY, "address not found in avlmemi");
754 +        return(avlpp - avlist2);
755 + }
756 + #else
757 + #define avlmemi(avaddr) ((AMBVAL **)bsearch((char *)&avaddr,(char *)avlist2, \
758 +                                nambvals,sizeof(AMBVAL *),aposcmp) - avlist2)
759 + #endif
760 +
761 +
762 + static void
763 + sortambvals(                    /* resort ambient values */
764 +        int     always
765 + )
766 + {
767 +        AMBTREE  oldatrunk;
768 +        AMBVAL  tav, *tap, *pnext;
769 +        register int    i, j;
770 +                                        /* see if it's time yet */
771 +        if (!always && (ambclock++ < lastsort+sortintvl ||
772 +                        nambvals < SORT_THRESH))
773 +                return;
774 +        /*
775 +         * The idea here is to minimize memory thrashing
776 +         * in VM systems by improving reference locality.
777 +         * We do this by periodically sorting our stored ambient
778 +         * values in memory in order of most recently to least
779 +         * recently accessed.  This ordering was chosen so that new
780 +         * ambient values (which tend to be less important) go into
781 +         * higher memory with the infrequently accessed values.
782 +         *      Since we expect our values to need sorting less
783 +         * frequently as the process continues, we double our
784 +         * waiting interval after each call.
785 +         *      This routine is also called by setambacc() with
786 +         * the "always" parameter set to 1 so that the ambient
787 +         * tree will be rebuilt with the new accuracy parameter.
788 +         */
789 +        if (tracktime) {                /* allocate pointer arrays to sort */
790 +                avlist2 = (AMBVAL **)malloc(nambvals*sizeof(AMBVAL *));
791 +                avlist1 = (struct avl *)malloc(nambvals*sizeof(struct avl));
792 +        } else {
793 +                avlist2 = NULL;
794 +                avlist1 = NULL;
795 +        }
796 +        if (avlist1 == NULL) {          /* no time tracking -- rebuild tree? */
797 +                if (avlist2 != NULL)
798 +                        free((void *)avlist2);
799 +                if (always) {           /* rebuild without sorting */
800 +                        oldatrunk = atrunk;
801 +                        atrunk.alist = NULL;
802 +                        atrunk.kid = NULL;
803 +                        unloadatree(&oldatrunk, avinsert);
804 +                }
805 +        } else {                        /* sort memory by last access time */
806 +                /*
807 +                 * Sorting memory is tricky because it isn't contiguous.
808 +                 * We have to sort an array of pointers by MRA and also
809 +                 * by memory position.  We then copy values in "loops"
810 +                 * to minimize memory hits.  Nevertheless, we will visit
811 +                 * everyone at least twice, and this is an expensive process
812 +                 * when we're thrashing, which is when we need to do it.
813 +                 */
814 + #ifdef DEBUG
815 +                sprintf(errmsg, "sorting %u ambient values at ambclock=%lu...",
816 +                                nambvals, ambclock);
817 +                eputs(errmsg);
818 + #endif
819 +                i_avlist = 0;
820 +                unloadatree(&atrunk, av2list);  /* empty current tree */
821 + #ifdef DEBUG
822 +                if (i_avlist < nambvals)
823 +                        error(CONSISTENCY, "missing ambient values in sortambvals");
824 + #endif
825 +                qsort((char *)avlist1, nambvals, sizeof(struct avl), alatcmp);
826 +                qsort((char *)avlist2, nambvals, sizeof(AMBVAL *), aposcmp);
827 +                for (i = 0; i < nambvals; i++) {
828 +                        if (avlist1[i].p == NULL)
829 +                                continue;
830 +                        tap = avlist2[i];
831 +                        tav = *tap;
832 +                        for (j = i; (pnext = avlist1[j].p) != tap;
833 +                                        j = avlmemi(pnext)) {
834 +                                *(avlist2[j]) = *pnext;
835 +                                avinsert(avlist2[j]);
836 +                                avlist1[j].p = NULL;
837 +                        }
838 +                        *(avlist2[j]) = tav;
839 +                        avinsert(avlist2[j]);
840 +                        avlist1[j].p = NULL;
841 +                }
842 +                free((void *)avlist1);
843 +                free((void *)avlist2);
844 +                                                /* compute new sort interval */
845 +                sortintvl = ambclock - lastsort;
846 +                if (sortintvl >= MAX_SORT_INTVL/2)
847 +                        sortintvl = MAX_SORT_INTVL;
848 +                else
849 +                        sortintvl <<= 1;        /* wait twice as long next */
850 + #ifdef DEBUG
851 +                eputs("done\n");
852 + #endif
853 +        }
854 +        if (ambclock >= MAXACLOCK)
855 +                ambclock = MAXACLOCK/2;
856 +        lastsort = ambclock;
857 + }
858 +
859 +
860 + #ifdef  F_SETLKW
861 +
862 + static void
863 + aflock(                 /* lock/unlock ambient file */
864 +        int  typ
865 + )
866 + {
867 +        static struct flock  fls;       /* static so initialized to zeroes */
868 +
869 +        if (typ == fls.l_type)          /* already called? */
870 +                return;
871 +        fls.l_type = typ;
872 +        if (fcntl(fileno(ambfp), F_SETLKW, &fls) < 0)
873 +                error(SYSTEM, "cannot (un)lock ambient file");
874 + }
875 +
876 +
877 + extern int
878 + ambsync(void)                   /* synchronize ambient file */
879 + {
880 +        long  flen;
881 +        AMBVAL  avs;
882 +        register int  n;
883 +
884 +        if (ambfp == NULL)      /* no ambient file? */
885 +                return(0);
886 +                                /* gain appropriate access */
887 +        aflock(nunflshed ? F_WRLCK : F_RDLCK);
888 +                                /* see if file has grown */
889 +        if ((flen = lseek(fileno(ambfp), (off_t)0, SEEK_END)) < 0)
890 +                goto seekerr;
891 +        if ((n = flen - lastpos) > 0) {         /* file has grown */
892 +                if (ambinp == NULL) {           /* use duplicate filedes */
893 +                        ambinp = fdopen(dup(fileno(ambfp)), "r");
894 +                        if (ambinp == NULL)
895 +                                error(SYSTEM, "fdopen failed in ambsync");
896 +                }
897 +                if (fseek(ambinp, lastpos, SEEK_SET) < 0)
898 +                        goto seekerr;
899 +                while (n >= AMBVALSIZ) {        /* load contributed values */
900 +                        if (!readambval(&avs, ambinp)) {
901 +                                sprintf(errmsg,
902 +                        "ambient file \"%s\" corrupted near character %ld",
903 +                                                ambfile, flen - n);
904 +                                error(WARNING, errmsg);
905 +                                break;
906 +                        }
907 +                        avinsert(avstore(&avs));
908 +                        n -= AMBVALSIZ;
909 +                }
910 +                lastpos = flen - n;
911 +                /*** seek always as safety measure
912 +                if (n) ***/                     /* alignment */
913 +                        if (lseek(fileno(ambfp), (off_t)lastpos, SEEK_SET) < 0)
914 +                                goto seekerr;
915 +        }
916 +        n = fflush(ambfp);                      /* calls write() at last */
917 +        if (n != EOF)
918 +                lastpos += (long)nunflshed*AMBVALSIZ;
919 +        else if ((lastpos = lseek(fileno(ambfp), (off_t)0, SEEK_CUR)) < 0)
920 +                goto seekerr;
921 +                
922 +        aflock(F_UNLCK);                        /* release file */
923 +        nunflshed = 0;
924 +        return(n);
925 + seekerr:
926 +        error(SYSTEM, "seek failed in ambsync");
927 +        return -1; /* pro forma return */
928 + }
929 +
930 + #else
931 +
932 + extern int
933 + ambsync(void)                   /* flush ambient file */
934 + {
935 +        if (ambfp == NULL)
936 +                return(0);
937 +        nunflshed = 0;
938 +        return(fflush(ambfp));
939 + }
940 +
941 + #endif

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