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root/radiance/ray/src/rt/ambient.c
(Generate patch)

Comparing ray/src/rt/ambient.c (file contents):
Revision 1.2 by greg, Tue Feb 21 14:34:08 1989 UTC vs.
Revision 2.104 by greg, Fri Jan 27 22:00:49 2017 UTC

# Line 1 | Line 1
1 < /* Copyright (c) 1986 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 + #include  "resolu.h"
16 + #include  "ambient.h"
17   #include  "random.h"
18 + #include  "pmapamb.h"
19  
20 < #define  OCTSCALE       0.5     /* ceil((valid rad.)/(cube size)) */
20 > #ifndef  OCTSCALE
21 > #define  OCTSCALE       1.0     /* ceil((valid rad.)/(cube size)) */
22 > #endif
23  
24 < extern CUBE  thescene;          /* contains space boundaries */
24 > extern char  *shm_boundary;     /* memory sharing boundary */
25  
26 < extern COLOR  ambval;           /* global ambient component */
27 < extern double  ambacc;          /* ambient accuracy */
28 < extern int  ambres;             /* ambient resolution */
29 < extern int  ambdiv;             /* number of divisions for calculation */
30 < extern int  ambssamp;           /* number of super-samples */
31 < extern int  ambounce;           /* number of ambient bounces */
32 < extern char  *amblist[];        /* ambient include/exclude list */
33 < extern int  ambincl;            /* include == 1, exclude == 0 */
26 > #ifndef  MAXASET
27 > #define  MAXASET        4095    /* maximum number of elements in ambient set */
28 > #endif
29 > OBJECT  ambset[MAXASET+1]={0};  /* ambient include/exclude set */
30  
31 < OBJECT  ambset[128];            /* ambient include/exclude set */
31 > double  maxarad;                /* maximum ambient radius */
32 > double  minarad;                /* minimum ambient radius */
33  
34 < double  maxarad;                /* maximum ambient radius */
38 < double  minarad;                /* minimum ambient radius */
34 > static AMBTREE  atrunk;         /* our ambient trunk node */
35  
36 < typedef struct ambval {
37 <        FVECT  pos;             /* position in space */
42 <        FVECT  dir;             /* normal direction */
43 <        int  lvl;               /* recursion level of parent ray */
44 <        float  weight;          /* weight of parent ray */
45 <        COLOR  val;             /* computed ambient value */
46 <        float  rad;             /* validity radius */
47 <        struct ambval  *next;   /* next in list */
48 < }  AMBVAL;                      /* ambient value */
36 > static FILE  *ambfp = NULL;     /* ambient file pointer */
37 > static int  nunflshed = 0;      /* number of unflushed ambient values */
38  
39 < typedef struct ambtree {
40 <        AMBVAL  *alist;         /* ambient value list */
41 <        struct ambtree  *kid;   /* 8 child nodes */
42 < }  AMBTREE;                     /* ambient octree */
39 > #ifndef SORT_THRESH
40 > #ifdef SMLMEM
41 > #define SORT_THRESH     ((16L<<20)/sizeof(AMBVAL))
42 > #else
43 > #define SORT_THRESH     ((64L<<20)/sizeof(AMBVAL))
44 > #endif
45 > #endif
46 > #ifndef SORT_INTVL
47 > #define SORT_INTVL      (SORT_THRESH<<1)
48 > #endif
49 > #ifndef MAX_SORT_INTVL
50 > #define MAX_SORT_INTVL  (SORT_INTVL<<6)
51 > #endif
52  
55 typedef struct {
56        float  k;               /* error contribution per sample */
57        COLOR  v;               /* ray sum */
58        int  n;                 /* number of samples */
59        short  t, p;            /* theta, phi indices */
60 }  AMBSAMP;                     /* ambient sample */
53  
54 < static AMBTREE  atrunk;         /* our ambient trunk node */
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 < static FILE  *ambfp = NULL;     /* ambient file pointer */
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 < #define  newambval()    (AMBVAL *)bmalloc(sizeof(AMBVAL))
76 > #define  AMBFLUSH       (BUFSIZ/AMBVALSIZ)
77  
78 < #define  newambtree()   (AMBTREE *)calloc(8, sizeof(AMBTREE))
78 > #define  newambval()    (AMBVAL *)malloc(sizeof(AMBVAL))
79  
80 < double  sumambient(), doambient(), makeambient();
80 > static void initambfile(int creat);
81 > static void avsave(AMBVAL *av);
82 > static AMBVAL *avstore(AMBVAL  *aval);
83 > static AMBTREE *newambtree(void);
84 > static void freeambtree(AMBTREE  *atp);
85  
86 + typedef void unloadtf_t(AMBVAL *);
87 + static unloadtf_t avinsert;
88 + static unloadtf_t av2list;
89 + static unloadtf_t avfree;
90 + static void unloadatree(AMBTREE  *at, unloadtf_t *f);
91  
92 < setambient(afile)                       /* initialize calculation */
93 < char  *afile;
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 > void
102 > setambres(                              /* set ambient resolution */
103 >        int  ar
104 > )
105   {
106 <        long  ftell();
107 <        char  **amblp;
108 <        OBJECT  obj;
109 <        AMBVAL  amb;
110 <                                        /* set up ambient set */
111 <        ambset[0] = 0;
112 <        for (amblp = amblist; *amblp != NULL; amblp++) {
113 <                if ((obj = modifier(*amblp)) == OVOID) {
114 <                        sprintf(errmsg, "unknown %s modifier \"%s\"",
115 <                                ambincl ? "include" : "exclude", *amblp);
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*0.2;
111 >        } else {
112 >                minarad = thescene.cusize / ar;
113 >                maxarad = 64.0 * minarad;               /* heuristic */
114 >                if (maxarad > thescene.cusize*0.2)
115 >                        maxarad = thescene.cusize*0.2;
116 >        }
117 >        if (minarad <= FTINY)
118 >                minarad = 10.0*FTINY;
119 >        if (maxarad <= minarad)
120 >                maxarad = 64.0 * minarad;
121 > }
122 >
123 >
124 > void
125 > setambacc(                              /* set ambient accuracy */
126 >        double  newa
127 > )
128 > {
129 >        static double   olda;           /* remember previous setting here */
130 >        
131 >        newa *= (newa > 0);
132 >        if (fabs(newa - olda) >= .05*(newa + olda)) {
133 >                ambacc = newa;
134 >                if (nambvals > 0)
135 >                        sortambvals(1);         /* rebuild tree */
136 >        }
137 > }
138 >
139 >
140 > void
141 > setambient(void)                                /* initialize calculation */
142 > {
143 >        int     readonly = 0;
144 >        long    flen;
145 >        AMBVAL  amb;
146 >                                                /* make sure we're fresh */
147 >        ambdone();
148 >                                                /* init ambient limits */
149 >        setambres(ambres);
150 >        setambacc(ambacc);
151 >        if (ambfile == NULL || !ambfile[0])
152 >                return;
153 >        if (ambacc <= FTINY) {
154 >                sprintf(errmsg, "zero ambient accuracy so \"%s\" not opened",
155 >                                ambfile);
156 >                error(WARNING, errmsg);
157 >                return;
158 >        }
159 >                                                /* open ambient file */
160 >        if ((ambfp = fopen(ambfile, "r+")) == NULL)
161 >                readonly = (ambfp = fopen(ambfile, "r")) != NULL;
162 >        if (ambfp != NULL) {
163 >                initambfile(0);                 /* file exists */
164 >                lastpos = ftell(ambfp);
165 >                while (readambval(&amb, ambfp))
166 >                        avstore(&amb);
167 >                nambshare = nambvals;           /* share loaded values */
168 >                if (readonly) {
169 >                        sprintf(errmsg,
170 >                                "loaded %u values from read-only ambient file",
171 >                                        nambvals);
172                          error(WARNING, errmsg);
173 <                        continue;
173 >                        fclose(ambfp);          /* close file so no writes */
174 >                        ambfp = NULL;
175 >                        return;                 /* avoid ambsync() */
176                  }
177 <                if (!inset(ambset, obj))
178 <                        insertelem(ambset, obj);
177 >                                                /* align file pointer */
178 >                lastpos += (long)nambvals*AMBVALSIZ;
179 >                flen = lseek(fileno(ambfp), (off_t)0, SEEK_END);
180 >                if (flen != lastpos) {
181 >                        sprintf(errmsg,
182 >                        "ignoring last %ld values in ambient file (corrupted)",
183 >                                        (flen - lastpos)/AMBVALSIZ);
184 >                        error(WARNING, errmsg);
185 >                        fseek(ambfp, lastpos, SEEK_SET);
186 >                        ftruncate(fileno(ambfp), (off_t)lastpos);
187 >                }
188 >        } else if ((ambfp = fopen(ambfile, "w+")) != NULL) {
189 >                initambfile(1);                 /* else create new file */
190 >                fflush(ambfp);
191 >                lastpos = ftell(ambfp);
192 >        } else {
193 >                sprintf(errmsg, "cannot open ambient file \"%s\"", ambfile);
194 >                error(SYSTEM, errmsg);
195          }
196 <        maxarad = thescene.cusize / 2.0;                /* maximum radius */
197 <                                                        /* minimum radius */
198 <        minarad = ambres > 0 ? thescene.cusize/ambres : 0.0;
196 > #ifdef  F_SETLKW
197 >        aflock(F_UNLCK);                        /* release file */
198 > #endif
199 > }
200  
201 <                                        /* open ambient file */
202 <        if (afile != NULL)
203 <                if ((ambfp = fopen(afile, "r+")) != NULL) {
204 <                        while (fread(&amb, sizeof(AMBVAL), 1, ambfp) == 1)
205 <                                avinsert(&amb, &atrunk, thescene.cuorg,
206 <                                                thescene.cusize);
207 <                                                        /* align */
208 <                        fseek(ambfp, -(ftell(ambfp)%sizeof(AMBVAL)), 1);
209 <                } else if ((ambfp = fopen(afile, "w")) == NULL) {
210 <                        sprintf(errmsg, "cannot open ambient file \"%s\"",
211 <                                        afile);
107 <                        error(SYSTEM, errmsg);
201 >
202 > void
203 > ambdone(void)                   /* close ambient file and free memory */
204 > {
205 >        if (ambfp != NULL) {            /* close ambient file */
206 >                ambsync();
207 >                fclose(ambfp);
208 >                ambfp = NULL;
209 >                if (ambinp != NULL) {  
210 >                        fclose(ambinp);
211 >                        ambinp = NULL;
212                  }
213 +                lastpos = -1;
214 +        }
215 +                                        /* free ambient tree */
216 +        unloadatree(&atrunk, avfree);
217 +                                        /* reset state variables */
218 +        avsum = 0.;
219 +        navsum = 0;
220 +        nambvals = 0;
221 +        nambshare = 0;
222 +        ambclock = 0;
223 +        lastsort = 0;
224 +        sortintvl = SORT_INTVL;
225   }
226  
227  
228 < ambient(acol, r)                /* compute ambient component for ray */
229 < COLOR  acol;
230 < register RAY  *r;
228 > void
229 > ambnotify(                      /* record new modifier */
230 >        OBJECT  obj
231 > )
232   {
233 +        static int  hitlimit = 0;
234 +        OBJREC   *o;
235 +        char  **amblp;
236 +
237 +        if (obj == OVOID) {             /* starting over */
238 +                ambset[0] = 0;
239 +                hitlimit = 0;
240 +                return;
241 +        }
242 +        o = objptr(obj);
243 +        if (hitlimit || !ismodifier(o->otype))
244 +                return;
245 +        for (amblp = amblist; *amblp != NULL; amblp++)
246 +                if (!strcmp(o->oname, *amblp)) {
247 +                        if (ambset[0] >= MAXASET) {
248 +                                error(WARNING, "too many modifiers in ambient list");
249 +                                hitlimit++;
250 +                                return;         /* should this be fatal? */
251 +                        }
252 +                        insertelem(ambset, obj);
253 +                        return;
254 +                }
255 + }
256 +
257 + /************ THE FOLLOWING ROUTINES DIFFER BETWEEN NEW & OLD ***************/
258 +
259 + #ifndef OLDAMB
260 +
261 + #define tfunc(lwr, x, upr)      (((x)-(lwr))/((upr)-(lwr)))
262 +
263 + static int      plugaleak(RAY *r, AMBVAL *ap, FVECT anorm, double ang);
264 + static double   sumambient(COLOR acol, RAY *r, FVECT rn, int al,
265 +                                AMBTREE *at, FVECT c0, double s);
266 + static int      makeambient(COLOR acol, RAY *r, FVECT rn, int al);
267 + static int      extambient(COLOR cr, AMBVAL *ap, FVECT pv, FVECT nv,
268 +                                FVECT uvw[3]);
269 +
270 + void
271 + multambient(            /* compute ambient component & multiply by coef. */
272 +        COLOR  aval,
273 +        RAY  *r,
274 +        FVECT  nrm
275 + )
276 + {
277          static int  rdepth = 0;                 /* ambient recursion */
278 <        double  wsum;
278 >        COLOR   acol, caustic;
279 >        int     i, ok;
280 >        double  d, l;
281  
282 <        rdepth++;                               /* increment level */
282 >        /* PMAP: Factor in ambient from photon map, if enabled and ray is
283 >         * ambient. Return as all ambient components accounted for, else
284 >         * continue. */
285 >        if (ambPmap(aval, r, rdepth))
286 >                return;
287  
288 +        /* PMAP: Factor in specular-diffuse ambient (caustics) from photon
289 +         * map, if enabled and ray is primary, else caustic is zero.  Continue
290 +         * with RADIANCE ambient calculation */
291 +        copycolor(caustic, aval);
292 +        ambPmapCaustic(caustic, r, rdepth);
293 +        
294          if (ambdiv <= 0)                        /* no ambient calculation */
295                  goto dumbamb;
296                                                  /* check number of bounces */
297 <        if (rdepth > ambounce)
297 >        if (rdepth >= ambounce)
298                  goto dumbamb;
299                                                  /* check ambient list */
300          if (ambincl != -1 && r->ro != NULL &&
# Line 129 | Line 302 | register RAY  *r;
302                  goto dumbamb;
303  
304          if (ambacc <= FTINY) {                  /* no ambient storage */
305 <                if (doambient(acol, r) == 0.0)
305 >                FVECT   uvd[2];
306 >                float   dgrad[2], *dgp = NULL;
307 >
308 >                if (nrm != r->ron && DOT(nrm,r->ron) < 0.9999)
309 >                        dgp = dgrad;            /* compute rotational grad. */
310 >                copycolor(acol, aval);
311 >                rdepth++;
312 >                ok = doambient(acol, r, r->rweight,
313 >                                uvd, NULL, NULL, dgp, NULL);
314 >                rdepth--;
315 >                if (!ok)
316                          goto dumbamb;
317 <                goto done;
317 >                if ((ok > 0) & (dgp != NULL)) { /* apply texture */
318 >                        FVECT   v1;
319 >                        VCROSS(v1, r->ron, nrm);
320 >                        d = 1.0;
321 >                        for (i = 3; i--; )
322 >                                d += v1[i] * (dgp[0]*uvd[0][i] + dgp[1]*uvd[1][i]);
323 >                        if (d >= 0.05)
324 >                                scalecolor(acol, d);
325 >                }
326 >                copycolor(aval, acol);
327 >
328 >                /* PMAP: add in caustic */
329 >                addcolor(aval, caustic);
330 >                return;
331          }
332 <                                                /* get ambient value */
332 >
333 >        if (tracktime)                          /* sort to minimize thrashing */
334 >                sortambvals(0);
335 >                                                /* interpolate ambient value */
336          setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
337 <        wsum = sumambient(acol, r, &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
338 <        if (wsum > FTINY)
339 <                scalecolor(acol, 1.0/wsum);
340 <        else if (makeambient(acol, r) == 0.0)
341 <                goto dumbamb;
342 <        goto done;
337 >        d = sumambient(acol, r, nrm, rdepth,
338 >                        &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
339 >                        
340 >        if (d > FTINY) {
341 >                d = 1.0/d;
342 >                scalecolor(acol, d);
343 >                multcolor(aval, acol);
344  
345 +                /* PMAP: add in caustic */
346 +                addcolor(aval, caustic);
347 +                return;
348 +        }
349 +        
350 +        rdepth++;                               /* need to cache new value */
351 +        ok = makeambient(acol, r, nrm, rdepth-1);
352 +        rdepth--;
353 +        
354 +        if (ok) {
355 +                multcolor(aval, acol);          /* computed new value */
356 +
357 +                /* PMAP: add in caustic */
358 +                addcolor(aval, caustic);
359 +                return;
360 +        }
361 +        
362   dumbamb:                                        /* return global value */
363 <        copycolor(acol, ambval);
364 < done:                                           /* must finish here! */
363 >        if ((ambvwt <= 0) | (navsum == 0)) {
364 >                multcolor(aval, ambval);
365 >                
366 >                /* PMAP: add in caustic */
367 >                addcolor(aval, caustic);
368 >                return;
369 >        }
370 >        
371 >        l = bright(ambval);                     /* average in computations */  
372 >        if (l > FTINY) {
373 >                d = (log(l)*(double)ambvwt + avsum) /
374 >                                (double)(ambvwt + navsum);
375 >                d = exp(d) / l;
376 >                scalecolor(aval, d);
377 >                multcolor(aval, ambval);        /* apply color of ambval */
378 >        } else {
379 >                d = exp( avsum / (double)navsum );
380 >                scalecolor(aval, d);            /* neutral color */
381 >        }
382 > }
383 >
384 >
385 > /* Plug a potential leak where ambient cache value is occluded */
386 > static int
387 > plugaleak(RAY *r, AMBVAL *ap, FVECT anorm, double ang)
388 > {
389 >        const double    cost70sq = 0.1169778;   /* cos(70deg)^2 */
390 >        RAY             rtst;
391 >        FVECT           vdif;
392 >        double          normdot, ndotd, nadotd;
393 >        double          a, b, c, t[2];
394 >
395 >        ang += 2.*PI*(ang < 0);                 /* check direction flags */
396 >        if ( !(ap->corral>>(int)(ang*(16./PI)) & 1) )
397 >                return(0);
398 >        /*
399 >         * Generate test ray, targeting 20 degrees above sample point plane
400 >         * along surface normal from cache position.  This should be high
401 >         * enough to miss local geometry we don't really care about.
402 >         */
403 >        VSUB(vdif, ap->pos, r->rop);
404 >        normdot = DOT(anorm, r->ron);
405 >        ndotd = DOT(vdif, r->ron);
406 >        nadotd = DOT(vdif, anorm);
407 >        a = normdot*normdot - cost70sq;
408 >        b = 2.0*(normdot*ndotd - nadotd*cost70sq);
409 >        c = ndotd*ndotd - DOT(vdif,vdif)*cost70sq;
410 >        if (quadratic(t, a, b, c) != 2)
411 >                return(1);                      /* should rarely happen */
412 >        if (t[1] <= FTINY)
413 >                return(0);                      /* should fail behind test */
414 >        rayorigin(&rtst, SHADOW, r, NULL);
415 >        VSUM(rtst.rdir, vdif, anorm, t[1]);     /* further dist. > plane */
416 >        rtst.rmax = normalize(rtst.rdir);       /* short ray test */
417 >        while (localhit(&rtst, &thescene)) {    /* check for occluder */
418 >                if (rtst.ro->omod != OVOID &&
419 >                                (rtst.clipset == NULL ||
420 >                                        !inset(rtst.clipset, rtst.ro->omod)))
421 >                        return(1);              /* plug light leak */
422 >                VCOPY(rtst.rorg, rtst.rop);     /* skip invisible surface */
423 >                rtst.rmax -= rtst.rot;
424 >                rayclear(&rtst);
425 >        }
426 >        return(0);                              /* seems we're OK */
427 > }
428 >
429 >
430 > static double
431 > sumambient(             /* get interpolated ambient value */
432 >        COLOR  acol,
433 >        RAY  *r,
434 >        FVECT  rn,
435 >        int  al,
436 >        AMBTREE  *at,
437 >        FVECT  c0,
438 >        double  s
439 > )
440 > {                       /* initial limit is 10 degrees plus ambacc radians */
441 >        const double    minangle = 10.0 * PI/180.;
442 >        double          maxangle = minangle + ambacc;
443 >        double          wsum = 0.0;
444 >        FVECT           ck0;
445 >        int             i, j;
446 >        AMBVAL          *av;
447 >
448 >        if (at->kid != NULL) {          /* sum children first */                                
449 >                s *= 0.5;
450 >                for (i = 0; i < 8; i++) {
451 >                        for (j = 0; j < 3; j++) {
452 >                                ck0[j] = c0[j];
453 >                                if (1<<j & i)
454 >                                        ck0[j] += s;
455 >                                if (r->rop[j] < ck0[j] - OCTSCALE*s)
456 >                                        break;
457 >                                if (r->rop[j] > ck0[j] + (1.0+OCTSCALE)*s)
458 >                                        break;
459 >                        }
460 >                        if (j == 3)
461 >                                wsum += sumambient(acol, r, rn, al,
462 >                                                        at->kid+i, ck0, s);
463 >                }
464 >                                        /* good enough? */
465 >                if (wsum >= 0.05 && s > minarad*10.0)
466 >                        return(wsum);
467 >        }
468 >                                        /* adjust maximum angle */
469 >        if (at->alist != NULL && (at->alist->lvl <= al) & (r->rweight < 0.6))
470 >                maxangle = (maxangle - PI/2.)*pow(r->rweight,0.13) + PI/2.;
471 >                                        /* sum this node */
472 >        for (av = at->alist; av != NULL; av = av->next) {
473 >                double  u, v, d, delta_r2, delta_t2;
474 >                COLOR   ct;
475 >                FVECT   uvw[3];
476 >                                        /* record access */
477 >                if (tracktime)
478 >                        av->latick = ambclock;
479 >                /*
480 >                 *  Ambient level test
481 >                 */
482 >                if (av->lvl > al ||     /* list sorted, so this works */
483 >                                (av->lvl == al) & (av->weight < 0.9*r->rweight))
484 >                        break;
485 >                /*
486 >                 *  Direction test using unperturbed normal
487 >                 */
488 >                decodedir(uvw[2], av->ndir);
489 >                d = DOT(uvw[2], r->ron);
490 >                if (d <= 0.0)           /* >= 90 degrees */
491 >                        continue;
492 >                delta_r2 = 2.0 - 2.0*d; /* approx. radians^2 */
493 >                if (delta_r2 >= maxangle*maxangle)
494 >                        continue;
495 >                /*
496 >                 *  Modified ray behind test
497 >                 */
498 >                VSUB(ck0, r->rop, av->pos);
499 >                d = DOT(ck0, uvw[2]);
500 >                if (d < -minarad*ambacc-.001)
501 >                        continue;
502 >                d /= av->rad[0];
503 >                delta_t2 = d*d;
504 >                if (delta_t2 >= ambacc*ambacc)
505 >                        continue;
506 >                /*
507 >                 *  Elliptical radii test based on Hessian
508 >                 */
509 >                decodedir(uvw[0], av->udir);
510 >                VCROSS(uvw[1], uvw[2], uvw[0]);
511 >                d = (u = DOT(ck0, uvw[0])) / av->rad[0];
512 >                delta_t2 += d*d;
513 >                d = (v = DOT(ck0, uvw[1])) / av->rad[1];
514 >                delta_t2 += d*d;
515 >                if (delta_t2 >= ambacc*ambacc)
516 >                        continue;
517 >                /*
518 >                 *  Test for potential light leak
519 >                 */
520 >                if (av->corral && plugaleak(r, av, uvw[2], atan2a(v,u)))
521 >                        continue;
522 >                /*
523 >                 *  Extrapolate value and compute final weight (hat function)
524 >                 */
525 >                if (!extambient(ct, av, r->rop, rn, uvw))
526 >                        continue;
527 >                d = tfunc(maxangle, sqrt(delta_r2), 0.0) *
528 >                        tfunc(ambacc, sqrt(delta_t2), 0.0);
529 >                scalecolor(ct, d);
530 >                addcolor(acol, ct);
531 >                wsum += d;
532 >        }
533 >        return(wsum);
534 > }
535 >
536 >
537 > static int
538 > makeambient(            /* make a new ambient value for storage */
539 >        COLOR  acol,
540 >        RAY  *r,
541 >        FVECT  rn,
542 >        int  al
543 > )
544 > {
545 >        AMBVAL  amb;
546 >        FVECT   uvw[3];
547 >        int     i;
548 >
549 >        amb.weight = 1.0;                       /* compute weight */
550 >        for (i = al; i-- > 0; )
551 >                amb.weight *= AVGREFL;
552 >        if (r->rweight < 0.1*amb.weight)        /* heuristic override */
553 >                amb.weight = 1.25*r->rweight;
554 >        setcolor(acol, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
555 >                                                /* compute ambient */
556 >        i = doambient(acol, r, amb.weight,
557 >                        uvw, amb.rad, amb.gpos, amb.gdir, &amb.corral);
558 >        scalecolor(acol, 1./AVGREFL);           /* undo assumed reflectance */
559 >        if (i <= 0 || amb.rad[0] <= FTINY)      /* no Hessian or zero radius */
560 >                return(i);
561 >                                                /* store value */
562 >        VCOPY(amb.pos, r->rop);
563 >        amb.ndir = encodedir(r->ron);
564 >        amb.udir = encodedir(uvw[0]);
565 >        amb.lvl = al;
566 >        copycolor(amb.val, acol);
567 >                                                /* insert into tree */
568 >        avsave(&amb);                           /* and save to file */
569 >        if (rn != r->ron) {                     /* texture */
570 >                VCOPY(uvw[2], r->ron);
571 >                extambient(acol, &amb, r->rop, rn, uvw);
572 >        }
573 >        return(1);
574 > }
575 >
576 >
577 > static int
578 > extambient(             /* extrapolate value at pv, nv */
579 >        COLOR  cr,
580 >        AMBVAL   *ap,
581 >        FVECT  pv,
582 >        FVECT  nv,
583 >        FVECT  uvw[3]
584 > )
585 > {
586 >        const double    min_d = 0.05;
587 >        static FVECT    my_uvw[3];
588 >        FVECT           v1;
589 >        int             i;
590 >        double          d = 1.0;        /* zeroeth order */
591 >
592 >        if (uvw == NULL) {              /* need local coordinates? */
593 >                decodedir(my_uvw[2], ap->ndir);
594 >                decodedir(my_uvw[0], ap->udir);
595 >                VCROSS(my_uvw[1], my_uvw[2], my_uvw[0]);
596 >                uvw = my_uvw;
597 >        }
598 >        for (i = 3; i--; )              /* gradient due to translation */
599 >                d += (pv[i] - ap->pos[i]) *
600 >                        (ap->gpos[0]*uvw[0][i] + ap->gpos[1]*uvw[1][i]);
601 >
602 >        VCROSS(v1, uvw[2], nv);         /* gradient due to rotation */
603 >        for (i = 3; i--; )
604 >                d += v1[i] * (ap->gdir[0]*uvw[0][i] + ap->gdir[1]*uvw[1][i]);
605 >        
606 >        if (d < min_d)                  /* should not use if we can avoid it */
607 >                d = min_d;
608 >        copycolor(cr, ap->val);
609 >        scalecolor(cr, d);
610 >        return(d > min_d);
611 > }
612 >
613 >
614 > static void
615 > avinsert(                               /* insert ambient value in our tree */
616 >        AMBVAL *av
617 > )
618 > {
619 >        AMBTREE  *at;
620 >        AMBVAL  *ap;
621 >        AMBVAL  avh;
622 >        FVECT  ck0;
623 >        double  s;
624 >        int  branch;
625 >        int  i;
626 >
627 >        if (av->rad[0] <= FTINY)
628 >                error(CONSISTENCY, "zero ambient radius in avinsert");
629 >        at = &atrunk;
630 >        VCOPY(ck0, thescene.cuorg);
631 >        s = thescene.cusize;
632 >        while (s*(OCTSCALE/2) > av->rad[1]*ambacc) {
633 >                if (at->kid == NULL)
634 >                        if ((at->kid = newambtree()) == NULL)
635 >                                error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
636 >                s *= 0.5;
637 >                branch = 0;
638 >                for (i = 0; i < 3; i++)
639 >                        if (av->pos[i] > ck0[i] + s) {
640 >                                ck0[i] += s;
641 >                                branch |= 1 << i;
642 >                        }
643 >                at = at->kid + branch;
644 >        }
645 >        avh.next = at->alist;           /* order by increasing level */
646 >        for (ap = &avh; ap->next != NULL; ap = ap->next)
647 >                if ( ap->next->lvl > av->lvl ||
648 >                                (ap->next->lvl == av->lvl) &
649 >                                (ap->next->weight <= av->weight) )
650 >                        break;
651 >        av->next = ap->next;
652 >        ap->next = (AMBVAL*)av;
653 >        at->alist = avh.next;
654 > }
655 >
656 >
657 > #else /* ! NEWAMB */
658 >
659 > static double   sumambient(COLOR acol, RAY *r, FVECT rn, int al,
660 >                                AMBTREE *at, FVECT c0, double s);
661 > static double   makeambient(COLOR acol, RAY *r, FVECT rn, int al);
662 > static void     extambient(COLOR cr, AMBVAL *ap, FVECT pv, FVECT nv);
663 >
664 >
665 > void
666 > multambient(            /* compute ambient component & multiply by coef. */
667 >        COLOR  aval,
668 >        RAY  *r,
669 >        FVECT  nrm
670 > )
671 > {
672 >        static int  rdepth = 0;                 /* ambient recursion */
673 >        COLOR   acol, caustic;
674 >        double  d, l;
675 >
676 >        /* PMAP: Factor in ambient from global photon map (if enabled) and return
677 >         * as all ambient components accounted for */
678 >        if (ambPmap(aval, r, rdepth))
679 >                return;
680 >
681 >        /* PMAP: Otherwise factor in ambient from caustic photon map
682 >         * (ambPmapCaustic() returns zero if caustic photons disabled) and
683 >         * continue with RADIANCE ambient calculation */
684 >        copycolor(caustic, aval);
685 >        ambPmapCaustic(caustic, r, rdepth);
686 >        
687 >        if (ambdiv <= 0)                        /* no ambient calculation */
688 >                goto dumbamb;
689 >                                                /* check number of bounces */
690 >        if (rdepth >= ambounce)
691 >                goto dumbamb;
692 >                                                /* check ambient list */
693 >        if (ambincl != -1 && r->ro != NULL &&
694 >                        ambincl != inset(ambset, r->ro->omod))
695 >                goto dumbamb;
696 >
697 >        if (ambacc <= FTINY) {                  /* no ambient storage */
698 >                copycolor(acol, aval);
699 >                rdepth++;
700 >                d = doambient(acol, r, r->rweight, NULL, NULL);
701 >                rdepth--;
702 >                if (d <= FTINY)
703 >                        goto dumbamb;
704 >                copycolor(aval, acol);          
705 >        
706 >           /* PMAP: add in caustic */
707 >                addcolor(aval, caustic);        
708 >                return;
709 >        }
710 >
711 >        if (tracktime)                          /* sort to minimize thrashing */
712 >                sortambvals(0);
713 >                                                /* interpolate ambient value */
714 >        setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
715 >        d = sumambient(acol, r, nrm, rdepth,
716 >                        &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
717 >                        
718 >        if (d > FTINY) {
719 >                d = 1.0/d;
720 >                scalecolor(acol, d);
721 >                multcolor(aval, acol);
722 >                
723 >                /* PMAP: add in caustic */
724 >                addcolor(aval, caustic);        
725 >                return;
726 >        }
727 >        
728 >        rdepth++;                               /* need to cache new value */
729 >        d = makeambient(acol, r, nrm, rdepth-1);
730          rdepth--;
731 +        
732 +        if (d > FTINY) {
733 +                multcolor(aval, acol);          /* got new value */
734 +
735 +                /* PMAP: add in caustic */
736 +                addcolor(aval, caustic);                        
737 +                return;
738 +        }
739 +        
740 + dumbamb:                                        /* return global value */
741 +        if ((ambvwt <= 0) | (navsum == 0)) {
742 +                multcolor(aval, ambval);
743 +
744 +                /* PMAP: add in caustic */
745 +                addcolor(aval, caustic);        
746 +                return;
747 +        }
748 +        
749 +        l = bright(ambval);                     /* average in computations */
750 +        if (l > FTINY) {
751 +                d = (log(l)*(double)ambvwt + avsum) /
752 +                                (double)(ambvwt + navsum);
753 +                d = exp(d) / l;
754 +                scalecolor(aval, d);
755 +                multcolor(aval, ambval);        /* apply color of ambval */
756 +        } else {
757 +                d = exp( avsum / (double)navsum );
758 +                scalecolor(aval, d);            /* neutral color */
759 +        }
760   }
761  
762  
763 < double
764 < sumambient(acol, r, at, c0, s)          /* get interpolated ambient value */
765 < COLOR  acol;
766 < register RAY  *r;
767 < AMBTREE  *at;
768 < FVECT  c0;
769 < double  s;
763 > static double
764 > sumambient(     /* get interpolated ambient value */
765 >        COLOR  acol,
766 >        RAY  *r,
767 >        FVECT  rn,
768 >        int  al,
769 >        AMBTREE  *at,
770 >        FVECT  c0,
771 >        double  s
772 > )
773   {
774 <        extern double  sqrt();
161 <        double  d, e1, e2, wt, wsum;
774 >        double  d, e1, e2, wt, wsum;
775          COLOR  ct;
776          FVECT  ck0;
777          int  i;
778 <        register int  j;
779 <        register AMBVAL  *av;
780 <                                        /* do this node */
778 >        int  j;
779 >        AMBVAL   *av;
780 >
781          wsum = 0.0;
782 +                                        /* do this node */
783          for (av = at->alist; av != NULL; av = av->next) {
784 +                double  rn_dot = -2.0;
785 +                if (tracktime)
786 +                        av->latick = ambclock;
787                  /*
788 <                 *  Ray strength test.
788 >                 *  Ambient level test.
789                   */
790 <                if (av->lvl > r->rlvl || av->weight < r->rweight-FTINY)
791 <                        continue;
790 >                if (av->lvl > al ||     /* list sorted, so this works */
791 >                                (av->lvl == al) & (av->weight < 0.9*r->rweight))
792 >                        break;
793                  /*
794                   *  Ambient radius test.
795                   */
796 <                e1 = 0.0;
797 <                for (j = 0; j < 3; j++) {
180 <                        d = av->pos[j] - r->rop[j];
181 <                        e1 += d * d;
182 <                }
183 <                e1 /= av->rad * av->rad;
796 >                VSUB(ck0, av->pos, r->rop);
797 >                e1 = DOT(ck0, ck0) / (av->rad * av->rad);
798                  if (e1 > ambacc*ambacc*1.21)
799                          continue;
800                  /*
801 <                 *  Normal direction test.
801 >                 *  Direction test using closest normal.
802                   */
803 <                e2 = (1.0 - DOT(av->dir, r->ron)) * r->rweight;
804 <                if (e2 < 0.0) e2 = 0.0;
805 <                if (e1 + e2 > ambacc*ambacc*1.21)
803 >                d = DOT(av->dir, r->ron);
804 >                if (rn != r->ron) {
805 >                        rn_dot = DOT(av->dir, rn);
806 >                        if (rn_dot > 1.0-FTINY)
807 >                                rn_dot = 1.0-FTINY;
808 >                        if (rn_dot >= d-FTINY) {
809 >                                d = rn_dot;
810 >                                rn_dot = -2.0;
811 >                        }
812 >                }
813 >                e2 = (1.0 - d) * r->rweight;
814 >                if (e2 < 0.0)
815 >                        e2 = 0.0;
816 >                else if (e1 + e2 > ambacc*ambacc*1.21)
817                          continue;
818                  /*
819                   *  Ray behind test.
# Line 197 | Line 822 | double  s;
822                  for (j = 0; j < 3; j++)
823                          d += (r->rop[j] - av->pos[j]) *
824                                          (av->dir[j] + r->ron[j]);
825 <                if (d < -minarad)
825 >                if (d*0.5 < -minarad*ambacc-.001)
826                          continue;
827                  /*
828                   *  Jittering final test reduces image artifacts.
829                   */
830 <                wt = sqrt(e1) + sqrt(e2);
831 <                if (wt > ambacc*(0.9 + 0.2*frandom()))
830 >                e1 = sqrt(e1);
831 >                e2 = sqrt(e2);
832 >                wt = e1 + e2;
833 >                if (wt > ambacc*(.9+.2*urand(9015+samplendx)))
834                          continue;
835 +                /*
836 +                 *  Recompute directional error using perturbed normal
837 +                 */
838 +                if (rn_dot > 0.0) {
839 +                        e2 = sqrt((1.0 - rn_dot)*r->rweight);
840 +                        wt = e1 + e2;
841 +                }
842                  if (wt <= 1e-3)
843                          wt = 1e3;
844                  else
845                          wt = 1.0 / wt;
846                  wsum += wt;
847 <                copycolor(ct, av->val);
847 >                extambient(ct, av, r->rop, rn);
848                  scalecolor(ct, wt);
849                  addcolor(acol, ct);
850          }
# Line 229 | Line 863 | double  s;
863                                  break;
864                  }
865                  if (j == 3)
866 <                        wsum += sumambient(acol, r, at->kid+i, ck0, s);
866 >                        wsum += sumambient(acol, r, rn, al,
867 >                                                at->kid+i, ck0, s);
868          }
869          return(wsum);
870   }
871  
872  
873 < double
874 < makeambient(acol, r)            /* make a new ambient value */
875 < COLOR  acol;
876 < register RAY  *r;
873 > static double
874 > makeambient(            /* make a new ambient value for storage */
875 >        COLOR  acol,
876 >        RAY  *r,
877 >        FVECT  rn,
878 >        int  al
879 > )
880   {
881 <        AMBVAL  amb;
881 >        AMBVAL  amb;
882 >        FVECT   gp, gd;
883 >        int     i;
884  
885 <        amb.rad = doambient(acol, r);           /* compute ambient */
886 <        if (amb.rad == 0.0)
885 >        amb.weight = 1.0;                       /* compute weight */
886 >        for (i = al; i-- > 0; )
887 >                amb.weight *= AVGREFL;
888 >        if (r->rweight < 0.1*amb.weight)        /* heuristic override */
889 >                amb.weight = 1.25*r->rweight;
890 >        setcolor(acol, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
891 >                                                /* compute ambient */
892 >        amb.rad = doambient(acol, r, amb.weight, gp, gd);
893 >        if (amb.rad <= FTINY) {
894 >                setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
895                  return(0.0);
896 <                                                /* store it */
896 >        }
897 >        scalecolor(acol, 1./AVGREFL);           /* undo assumed reflectance */
898 >                                                /* store value */
899          VCOPY(amb.pos, r->rop);
900          VCOPY(amb.dir, r->ron);
901 <        amb.lvl = r->rlvl;
252 <        amb.weight = r->rweight;
901 >        amb.lvl = al;
902          copycolor(amb.val, acol);
903 +        VCOPY(amb.gpos, gp);
904 +        VCOPY(amb.gdir, gd);
905                                                  /* insert into tree */
906 <        avinsert(&amb, &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
907 <        avsave(&amb);                           /* write to file */
906 >        avsave(&amb);                           /* and save to file */
907 >        if (rn != r->ron)
908 >                extambient(acol, &amb, r->rop, rn);     /* texture */
909          return(amb.rad);
910   }
911  
912  
913 < double
914 < doambient(acol, r)                      /* compute ambient component */
915 < COLOR  acol;
916 < register RAY  *r;
913 > static void
914 > extambient(             /* extrapolate value at pv, nv */
915 >        COLOR  cr,
916 >        AMBVAL   *ap,
917 >        FVECT  pv,
918 >        FVECT  nv
919 > )
920   {
921 <        extern int  ambcmp();
922 <        extern double  sin(), cos(), sqrt();
923 <        double  phi, xd, yd, zd;
269 <        register AMBSAMP  *div;
270 <        AMBSAMP  dnew;
271 <        RAY  ar;
272 <        FVECT  ux, uy;
273 <        double  arad;
274 <        int  ndivs, nt, np, ns, ne, i, j;
275 <        register int  k;
921 >        FVECT  v1;
922 >        int  i;
923 >        double  d;
924  
925 <        setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
926 <                                        /* set number of divisions */
927 <        nt = sqrt(ambdiv * r->rweight * 0.5) + 0.5;
928 <        np = 2 * nt;
929 <        ndivs = nt * np;
930 <                                        /* check first */
931 <        if (ndivs == 0 || rayorigin(&ar, r, AMBIENT, 0.5) < 0)
932 <                return(0.0);
933 <                                        /* set number of super-samples */
934 <        ns = ambssamp * r->rweight + 0.5;
287 <        if (ns > 0) {
288 <                div = (AMBSAMP *)malloc(ndivs*sizeof(AMBSAMP));
289 <                if (div == NULL)
290 <                        error(SYSTEM, "out of memory in doambient");
925 >        d = 1.0;                        /* zeroeth order */
926 >                                        /* gradient due to translation */
927 >        for (i = 0; i < 3; i++)
928 >                d += ap->gpos[i]*(pv[i]-ap->pos[i]);
929 >                                        /* gradient due to rotation */
930 >        VCROSS(v1, ap->dir, nv);
931 >        d += DOT(ap->gdir, v1);
932 >        if (d <= 0.0) {
933 >                setcolor(cr, 0.0, 0.0, 0.0);
934 >                return;
935          }
936 <                                        /* make axes */
937 <        uy[0] = uy[1] = uy[2] = 0.0;
938 <        for (k = 0; k < 3; k++)
939 <                if (r->ron[k] < 0.6 && r->ron[k] > -0.6)
936 >        copycolor(cr, ap->val);
937 >        scalecolor(cr, d);
938 > }
939 >
940 >
941 > static void
942 > avinsert(                               /* insert ambient value in our tree */
943 >        AMBVAL *av
944 > )
945 > {
946 >        AMBTREE  *at;
947 >        AMBVAL  *ap;
948 >        AMBVAL  avh;
949 >        FVECT  ck0;
950 >        double  s;
951 >        int  branch;
952 >        int  i;
953 >
954 >        if (av->rad <= FTINY)
955 >                error(CONSISTENCY, "zero ambient radius in avinsert");
956 >        at = &atrunk;
957 >        VCOPY(ck0, thescene.cuorg);
958 >        s = thescene.cusize;
959 >        while (s*(OCTSCALE/2) > av->rad*ambacc) {
960 >                if (at->kid == NULL)
961 >                        if ((at->kid = newambtree()) == NULL)
962 >                                error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
963 >                s *= 0.5;
964 >                branch = 0;
965 >                for (i = 0; i < 3; i++)
966 >                        if (av->pos[i] > ck0[i] + s) {
967 >                                ck0[i] += s;
968 >                                branch |= 1 << i;
969 >                        }
970 >                at = at->kid + branch;
971 >        }
972 >        avh.next = at->alist;           /* order by increasing level */
973 >        for (ap = &avh; ap->next != NULL; ap = ap->next)
974 >                if ( ap->next->lvl > av->lvl ||
975 >                                (ap->next->lvl == av->lvl) &
976 >                                (ap->next->weight <= av->weight) )
977                          break;
978 <        uy[k] = 1.0;
979 <        fcross(ux, r->ron, uy);
980 <        normalize(ux);
981 <        fcross(uy, ux, r->ron);
982 <                                                /* sample divisions */
983 <        arad = 0.0;
984 <        ne = 0;
985 <        for (i = 0; i < nt; i++)
986 <                for (j = 0; j < np; j++) {
987 <                        rayorigin(&ar, r, AMBIENT, 0.5);        /* pretested */
988 <                        zd = sqrt((i+frandom())/nt);
989 <                        phi = 2.0*PI * (j+frandom())/np;
990 <                        xd = cos(phi) * zd;
991 <                        yd = sin(phi) * zd;
992 <                        zd = sqrt(1.0 - zd*zd);
993 <                        for (k = 0; k < 3; k++)
994 <                                ar.rdir[k] = xd*ux[k]+yd*uy[k]+zd*r->ron[k];
995 <                        rayvalue(&ar);
996 <                        if (ar.rot < FHUGE)
997 <                                arad += 1.0 / ar.rot;
998 <                        if (ns > 0) {                   /* save division */
999 <                                div[ne].k = 0.0;
1000 <                                copycolor(div[ne].v, ar.rcol);
1001 <                                div[ne].n = 0;
1002 <                                div[ne].t = i; div[ne].p = j;
1003 <                                                        /* sum errors */
1004 <                                xd = bright(ar.rcol);
1005 <                                if (i > 0) {            /* from above */
1006 <                                        yd = bright(div[ne-np].v) - xd;
1007 <                                        yd *= yd * 0.25;
1008 <                                        div[ne].k += yd;
1009 <                                        div[ne].n++;
1010 <                                        div[ne-np].k += yd;
1011 <                                        div[ne-np].n++;
1012 <                                }
1013 <                                if (j > 0) {            /* from behind */
1014 <                                        yd = bright(div[ne-1].v) - xd;
1015 <                                        yd *= yd * 0.25;
1016 <                                        div[ne].k += yd;
1017 <                                        div[ne].n++;
1018 <                                        div[ne-1].k += yd;
1019 <                                        div[ne-1].n++;
1020 <                                }
1021 <                                if (j == np-1) {        /* around */
1022 <                                        yd = bright(div[ne-(np-1)].v) - xd;
1023 <                                        yd *= yd * 0.25;
1024 <                                        div[ne].k += yd;
1025 <                                        div[ne].n++;
1026 <                                        div[ne-(np-1)].k += yd;
1027 <                                        div[ne-(np-1)].n++;
1028 <                                }
1029 <                                ne++;
1030 <                        } else
1031 <                                addcolor(acol, ar.rcol);
1032 <                }
1033 <        for (k = 0; k < ne; k++) {              /* compute errors */
1034 <                if (div[k].n > 1)
1035 <                        div[k].k /= div[k].n;
1036 <                div[k].n = 1;
978 >        av->next = ap->next;
979 >        ap->next = (AMBVAL*)av;
980 >        at->alist = avh.next;
981 > }
982 >
983 > #endif  /* ! NEWAMB */
984 >
985 > /************* FOLLOWING ROUTINES SAME FOR NEW & OLD METHODS ***************/
986 >
987 > static void
988 > initambfile(            /* initialize ambient file */
989 >        int  cre8
990 > )
991 > {
992 >        extern char  *progname, *octname;
993 >        static char  *mybuf = NULL;
994 >
995 > #ifdef  F_SETLKW
996 >        aflock(cre8 ? F_WRLCK : F_RDLCK);
997 > #endif
998 >        SET_FILE_BINARY(ambfp);
999 >        if (mybuf == NULL)
1000 >                mybuf = (char *)bmalloc(BUFSIZ+8);
1001 >        setbuf(ambfp, mybuf);
1002 >        if (cre8) {                     /* new file */
1003 >                newheader("RADIANCE", ambfp);
1004 >                fprintf(ambfp, "%s -av %g %g %g -aw %d -ab %d -aa %g ",
1005 >                                progname, colval(ambval,RED),
1006 >                                colval(ambval,GRN), colval(ambval,BLU),
1007 >                                ambvwt, ambounce, ambacc);
1008 >                fprintf(ambfp, "-ad %d -as %d -ar %d ",
1009 >                                ambdiv, ambssamp, ambres);
1010 >                if (octname != NULL)
1011 >                        fputs(octname, ambfp);
1012 >                fputc('\n', ambfp);
1013 >                fprintf(ambfp, "SOFTWARE= %s\n", VersionID);
1014 >                fputnow(ambfp);
1015 >                fputformat(AMBFMT, ambfp);
1016 >                fputc('\n', ambfp);
1017 >                putambmagic(ambfp);
1018 >        } else if (checkheader(ambfp, AMBFMT, NULL) < 0 || !hasambmagic(ambfp))
1019 >                error(USER, "bad ambient file");
1020 > }
1021 >
1022 >
1023 > static void
1024 > avsave(                         /* insert and save an ambient value */
1025 >        AMBVAL  *av
1026 > )
1027 > {
1028 >        avstore(av);
1029 >        if (ambfp == NULL)
1030 >                return;
1031 >        if (writambval(av, ambfp) < 0)
1032 >                goto writerr;
1033 >        if (++nunflshed >= AMBFLUSH)
1034 >                if (ambsync() == EOF)
1035 >                        goto writerr;
1036 >        return;
1037 > writerr:
1038 >        error(SYSTEM, "error writing to ambient file");
1039 > }
1040 >
1041 >
1042 > static AMBVAL *
1043 > avstore(                                /* allocate memory and save aval */
1044 >        AMBVAL  *aval
1045 > )
1046 > {
1047 >        AMBVAL  *av;
1048 >        double  d;
1049 >
1050 >        if ((av = newambval()) == NULL)
1051 >                error(SYSTEM, "out of memory in avstore");
1052 >        *av = *aval;
1053 >        av->latick = ambclock;
1054 >        av->next = NULL;
1055 >        nambvals++;
1056 >        d = bright(av->val);
1057 >        if (d > FTINY) {                /* add to log sum for averaging */
1058 >                avsum += log(d);
1059 >                navsum++;
1060          }
1061 <                                                /* sort the divisions */
1062 <        qsort(div, ne, sizeof(AMBSAMP), ambcmp);
1063 <                                                /* skim excess */
1064 <        while (ne > ns) {
1065 <                ne--;
1066 <                addcolor(acol, div[ne].v);
1061 >        avinsert(av);                   /* insert in our cache tree */
1062 >        return(av);
1063 > }
1064 >
1065 >
1066 > #define ATALLOCSZ       512             /* #/8 trees to allocate at once */
1067 >
1068 > static AMBTREE  *atfreelist = NULL;     /* free ambient tree structures */
1069 >
1070 >
1071 > static AMBTREE *
1072 > newambtree(void)                                /* allocate 8 ambient tree structs */
1073 > {
1074 >        AMBTREE  *atp, *upperlim;
1075 >
1076 >        if (atfreelist == NULL) {       /* get more nodes */
1077 >                atfreelist = (AMBTREE *)malloc(ATALLOCSZ*8*sizeof(AMBTREE));
1078 >                if (atfreelist == NULL)
1079 >                        return(NULL);
1080 >                                        /* link new free list */
1081 >                upperlim = atfreelist + 8*(ATALLOCSZ-1);
1082 >                for (atp = atfreelist; atp < upperlim; atp += 8)
1083 >                        atp->kid = atp + 8;
1084 >                atp->kid = NULL;
1085          }
1086 <                                                /* super-sample */
1087 <        for (i = ns; i > 0; i--) {
1088 <                rayorigin(&ar, r, AMBIENT, 0.5);        /* pretested */
1089 <                zd = sqrt((div[0].t+frandom())/nt);
1090 <                phi = 2.0*PI * (div[0].p+frandom())/np;
369 <                xd = cos(phi) * zd;
370 <                yd = sin(phi) * zd;
371 <                zd = sqrt(1.0 - zd*zd);
372 <                for (k = 0; k < 3; k++)
373 <                        ar.rdir[k] = xd*ux[k]+yd*uy[k]+zd*r->ron[k];
374 <                rayvalue(&ar);
375 <                if (ar.rot < FHUGE)
376 <                        arad += 1.0 / ar.rot;
377 <                                                /* recompute error */
378 <                copycolor(dnew.v, div[0].v);
379 <                addcolor(dnew.v, ar.rcol);
380 <                dnew.n = div[0].n + 1;
381 <                dnew.t = div[0].t; dnew.p = div[0].p;
382 <                yd = bright(dnew.v)/dnew.n - bright(ar.rcol);
383 <                yd = yd*yd + div[0].k*(div[0].n*div[0].n);
384 <                dnew.k = yd/(dnew.n*dnew.n);
385 <                                                /* reinsert */
386 <                for (k = 0; k < ne-1 && dnew.k < div[k+1].k; k++)
387 <                        bcopy(&div[k+1], &div[k], sizeof(AMBSAMP));
388 <                bcopy(&dnew, &div[k], sizeof(AMBSAMP));
1086 >        atp = atfreelist;
1087 >        atfreelist = atp->kid;
1088 >        memset(atp, 0, 8*sizeof(AMBTREE));
1089 >        return(atp);
1090 > }
1091  
1092 <                if (ne >= i) {          /* extract darkest division */
1093 <                        ne--;
1094 <                        if (div[ne].n > 1)
1095 <                                scalecolor(div[ne].v, 1.0/div[ne].n);
1096 <                        addcolor(acol, div[ne].v);
1097 <                }
1092 >
1093 > static void
1094 > freeambtree(                    /* free 8 ambient tree structs */
1095 >        AMBTREE  *atp
1096 > )
1097 > {
1098 >        atp->kid = atfreelist;
1099 >        atfreelist = atp;
1100 > }
1101 >
1102 >
1103 > static void
1104 > unloadatree(                    /* unload an ambient value tree */
1105 >        AMBTREE  *at,
1106 >        unloadtf_t *f
1107 > )
1108 > {
1109 >        AMBVAL  *av;
1110 >        int  i;
1111 >                                        /* transfer values at this node */
1112 >        for (av = at->alist; av != NULL; av = at->alist) {
1113 >                at->alist = av->next;
1114 >                av->next = NULL;
1115 >                (*f)(av);
1116          }
1117 <        scalecolor(acol, 1.0/ndivs);
1118 <        if (arad <= FTINY)
1119 <                arad = FHUGE;
1120 <        else
1121 <                arad = (ndivs+ns) / arad / sqrt(r->rweight);
1122 <        if (arad > maxarad)
403 <                arad = maxarad;
404 <        else if (arad < minarad)
405 <                arad = minarad;
406 <        if (ns > 0)
407 <                free((char *)div);
408 <        return(arad);
1117 >        if (at->kid == NULL)
1118 >                return;
1119 >        for (i = 0; i < 8; i++)         /* transfer and free children */
1120 >                unloadatree(at->kid+i, f);
1121 >        freeambtree(at->kid);
1122 >        at->kid = NULL;
1123   }
1124  
1125  
1126 + static struct avl {
1127 +        AMBVAL  *p;
1128 +        unsigned long   t;
1129 + }       *avlist1;                       /* ambient value list with ticks */
1130 + static AMBVAL   **avlist2;              /* memory positions for sorting */
1131 + static int      i_avlist;               /* index for lists */
1132 +
1133 + static int alatcmp(const void *av1, const void *av2);
1134 +
1135 + static void
1136 + avfree(AMBVAL *av)
1137 + {
1138 +        free(av);
1139 + }
1140 +
1141 + static void
1142 + av2list(
1143 +        AMBVAL *av
1144 + )
1145 + {
1146 + #ifdef DEBUG
1147 +        if (i_avlist >= nambvals)
1148 +                error(CONSISTENCY, "too many ambient values in av2list1");
1149 + #endif
1150 +        avlist1[i_avlist].p = avlist2[i_avlist] = (AMBVAL*)av;
1151 +        avlist1[i_avlist++].t = av->latick;
1152 + }
1153 +
1154 +
1155   static int
1156 < ambcmp(d1, d2)                          /* decreasing order */
1157 < AMBSAMP  *d1, *d2;
1156 > alatcmp(                        /* compare ambient values for MRA */
1157 >        const void *av1,
1158 >        const void *av2
1159 > )
1160   {
1161 <        if (d1->k < d2->k)
1162 <                return(1);
1163 <        if (d1->k > d2->k)
1161 >        long  lc = ((struct avl *)av2)->t - ((struct avl *)av1)->t;
1162 >        return(lc<0 ? -1 : lc>0 ? 1 : 0);
1163 > }
1164 >
1165 >
1166 > /* GW NOTE 2002/10/3:
1167 > * I used to compare AMBVAL pointers, but found that this was the
1168 > * cause of a serious consistency error with gcc, since the optimizer
1169 > * uses some dangerous trick in pointer subtraction that
1170 > * assumes pointers differ by exact struct size increments.
1171 > */
1172 > static int
1173 > aposcmp(                        /* compare ambient value positions */
1174 >        const void      *avp1,
1175 >        const void      *avp2
1176 > )
1177 > {
1178 >        long    diff = *(char * const *)avp1 - *(char * const *)avp2;
1179 >        if (diff < 0)
1180                  return(-1);
1181 <        return(0);
1181 >        return(diff > 0);
1182   }
1183  
1184  
1185 < static
1186 < avsave(av)                              /* save an ambient value */
1187 < AMBVAL  *av;
1185 > static int
1186 > avlmemi(                                /* find list position from address */
1187 >        AMBVAL  *avaddr
1188 > )
1189   {
1190 < #ifdef  AMBFLUSH
1191 <        static int  nunflshed = 0;
1192 < #endif
1193 <        if (ambfp == NULL)
1190 >        AMBVAL  **avlpp;
1191 >
1192 >        avlpp = (AMBVAL **)bsearch(&avaddr, avlist2,
1193 >                        nambvals, sizeof(AMBVAL *), aposcmp);
1194 >        if (avlpp == NULL)
1195 >                error(CONSISTENCY, "address not found in avlmemi");
1196 >        return(avlpp - avlist2);
1197 > }
1198 >
1199 >
1200 > static void
1201 > sortambvals(                    /* resort ambient values */
1202 >        int     always
1203 > )
1204 > {
1205 >        AMBTREE  oldatrunk;
1206 >        AMBVAL  tav, *tap, *pnext;
1207 >        int     i, j;
1208 >                                        /* see if it's time yet */
1209 >        if (!always && (ambclock++ < lastsort+sortintvl ||
1210 >                        nambvals < SORT_THRESH))
1211                  return;
1212 <        if (fwrite(av, sizeof(AMBVAL), 1, ambfp) != 1)
1213 <                goto writerr;
1214 < #ifdef  AMBFLUSH
1215 <        if (++nunflshed >= AMBFLUSH) {
1216 <                if (fflush(ambfp) == EOF)
1217 <                        goto writerr;
1218 <                nunflshed = 0;
1212 >        /*
1213 >         * The idea here is to minimize memory thrashing
1214 >         * in VM systems by improving reference locality.
1215 >         * We do this by periodically sorting our stored ambient
1216 >         * values in memory in order of most recently to least
1217 >         * recently accessed.  This ordering was chosen so that new
1218 >         * ambient values (which tend to be less important) go into
1219 >         * higher memory with the infrequently accessed values.
1220 >         *      Since we expect our values to need sorting less
1221 >         * frequently as the process continues, we double our
1222 >         * waiting interval after each call.
1223 >         *      This routine is also called by setambacc() with
1224 >         * the "always" parameter set to 1 so that the ambient
1225 >         * tree will be rebuilt with the new accuracy parameter.
1226 >         */
1227 >        if (tracktime) {                /* allocate pointer arrays to sort */
1228 >                avlist2 = (AMBVAL **)malloc(nambvals*sizeof(AMBVAL *));
1229 >                avlist1 = (struct avl *)malloc(nambvals*sizeof(struct avl));
1230 >        } else {
1231 >                avlist2 = NULL;
1232 >                avlist1 = NULL;
1233          }
1234 +        if (avlist1 == NULL) {          /* no time tracking -- rebuild tree? */
1235 +                if (avlist2 != NULL)
1236 +                        free(avlist2);
1237 +                if (always) {           /* rebuild without sorting */
1238 +                        oldatrunk = atrunk;
1239 +                        atrunk.alist = NULL;
1240 +                        atrunk.kid = NULL;
1241 +                        unloadatree(&oldatrunk, avinsert);
1242 +                }
1243 +        } else {                        /* sort memory by last access time */
1244 +                /*
1245 +                 * Sorting memory is tricky because it isn't contiguous.
1246 +                 * We have to sort an array of pointers by MRA and also
1247 +                 * by memory position.  We then copy values in "loops"
1248 +                 * to minimize memory hits.  Nevertheless, we will visit
1249 +                 * everyone at least twice, and this is an expensive process
1250 +                 * when we're thrashing, which is when we need to do it.
1251 +                 */
1252 + #ifdef DEBUG
1253 +                sprintf(errmsg, "sorting %u ambient values at ambclock=%lu...",
1254 +                                nambvals, ambclock);
1255 +                eputs(errmsg);
1256   #endif
1257 <        return;
1258 < writerr:
1259 <        error(SYSTEM, "error writing ambient file");
1257 >                i_avlist = 0;
1258 >                unloadatree(&atrunk, av2list);  /* empty current tree */
1259 > #ifdef DEBUG
1260 >                if (i_avlist < nambvals)
1261 >                        error(CONSISTENCY, "missing ambient values in sortambvals");
1262 > #endif
1263 >                qsort(avlist1, nambvals, sizeof(struct avl), alatcmp);
1264 >                qsort(avlist2, nambvals, sizeof(AMBVAL *), aposcmp);
1265 >                for (i = 0; i < nambvals; i++) {
1266 >                        if (avlist1[i].p == NULL)
1267 >                                continue;
1268 >                        tap = avlist2[i];
1269 >                        tav = *tap;
1270 >                        for (j = i; (pnext = avlist1[j].p) != tap;
1271 >                                        j = avlmemi(pnext)) {
1272 >                                *(avlist2[j]) = *pnext;
1273 >                                avinsert(avlist2[j]);
1274 >                                avlist1[j].p = NULL;
1275 >                        }
1276 >                        *(avlist2[j]) = tav;
1277 >                        avinsert(avlist2[j]);
1278 >                        avlist1[j].p = NULL;
1279 >                }
1280 >                free(avlist1);
1281 >                free(avlist2);
1282 >                                                /* compute new sort interval */
1283 >                sortintvl = ambclock - lastsort;
1284 >                if (sortintvl >= MAX_SORT_INTVL/2)
1285 >                        sortintvl = MAX_SORT_INTVL;
1286 >                else
1287 >                        sortintvl <<= 1;        /* wait twice as long next */
1288 > #ifdef DEBUG
1289 >                eputs("done\n");
1290 > #endif
1291 >        }
1292 >        if (ambclock >= MAXACLOCK)
1293 >                ambclock = MAXACLOCK/2;
1294 >        lastsort = ambclock;
1295   }
1296  
1297  
1298 < static
1299 < avinsert(aval, at, c0, s)               /* insert ambient value in a tree */
1300 < AMBVAL  *aval;
1301 < register AMBTREE  *at;
1302 < FVECT  c0;
1303 < double  s;
1298 > #ifdef  F_SETLKW
1299 >
1300 > static void
1301 > aflock(                 /* lock/unlock ambient file */
1302 >        int  typ
1303 > )
1304   {
1305 <        FVECT  ck0;
456 <        int  branch;
457 <        register AMBVAL  *av;
458 <        register int  i;
1305 >        static struct flock  fls;       /* static so initialized to zeroes */
1306  
1307 <        if ((av = newambval()) == NULL)
1308 <                goto memerr;
1309 <        bcopy(aval, av, sizeof(AMBVAL));
1310 <        VCOPY(ck0, c0);
1311 <        while (s*(OCTSCALE/2) > av->rad*ambacc) {
1312 <                if (at->kid == NULL)
1313 <                        if ((at->kid = newambtree()) == NULL)
1314 <                                goto memerr;
1315 <                s *= 0.5;
1316 <                branch = 0;
1317 <                for (i = 0; i < 3; i++)
1318 <                        if (av->pos[i] > ck0[i] + s) {
1319 <                                ck0[i] += s;
1320 <                                branch |= 1 << i;
1307 >        if (typ == fls.l_type)          /* already called? */
1308 >                return;
1309 >        fls.l_type = typ;
1310 >        if (fcntl(fileno(ambfp), F_SETLKW, &fls) < 0)
1311 >                error(SYSTEM, "cannot (un)lock ambient file");
1312 > }
1313 >
1314 >
1315 > int
1316 > ambsync(void)                   /* synchronize ambient file */
1317 > {
1318 >        long  flen;
1319 >        AMBVAL  avs;
1320 >        int  n;
1321 >
1322 >        if (ambfp == NULL)      /* no ambient file? */
1323 >                return(0);
1324 >                                /* gain appropriate access */
1325 >        aflock(nunflshed ? F_WRLCK : F_RDLCK);
1326 >                                /* see if file has grown */
1327 >        if ((flen = lseek(fileno(ambfp), (off_t)0, SEEK_END)) < 0)
1328 >                goto seekerr;
1329 >        if ((n = flen - lastpos) > 0) {         /* file has grown */
1330 >                if (ambinp == NULL) {           /* get new file pointer */
1331 >                        ambinp = fopen(ambfile, "rb");
1332 >                        if (ambinp == NULL)
1333 >                                error(SYSTEM, "fopen failed in ambsync");
1334 >                }
1335 >                if (fseek(ambinp, lastpos, SEEK_SET) < 0)
1336 >                        goto seekerr;
1337 >                while (n >= AMBVALSIZ) {        /* load contributed values */
1338 >                        if (!readambval(&avs, ambinp)) {
1339 >                                sprintf(errmsg,
1340 >                        "ambient file \"%s\" corrupted near character %ld",
1341 >                                                ambfile, flen - n);
1342 >                                error(WARNING, errmsg);
1343 >                                break;
1344                          }
1345 <                at = at->kid + branch;
1345 >                        avstore(&avs);
1346 >                        n -= AMBVALSIZ;
1347 >                }
1348 >                lastpos = flen - n;             /* check alignment */
1349 >                if (n && lseek(fileno(ambfp), (off_t)lastpos, SEEK_SET) < 0)
1350 >                        goto seekerr;
1351          }
1352 <        av->next = at->alist;
1353 <        at->alist = av;
1354 <        return;
1355 < memerr:
1356 <        error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
1352 >        n = fflush(ambfp);                      /* calls write() at last */
1353 >        lastpos += (long)nunflshed*AMBVALSIZ;
1354 >        aflock(F_UNLCK);                        /* release file */
1355 >        nunflshed = 0;
1356 >        return(n);
1357 > seekerr:
1358 >        error(SYSTEM, "seek failed in ambsync");
1359 >        return(EOF);    /* pro forma return */
1360   }
1361 +
1362 + #else   /* ! F_SETLKW */
1363 +
1364 + int
1365 + ambsync(void)                   /* flush ambient file */
1366 + {
1367 +        if (ambfp == NULL)
1368 +                return(0);
1369 +        nunflshed = 0;
1370 +        return(fflush(ambfp));
1371 + }
1372 +
1373 + #endif  /* ! F_SETLKW */

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