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

Comparing ray/src/rt/ambient.c (file contents):
Revision 1.3 by greg, Fri May 26 17:58:01 1989 UTC vs.
Revision 2.30 by greg, Wed May 3 09:46:27 1995 UTC

# Line 1 | Line 1
1 < /* Copyright (c) 1986 Regents of the University of California */
1 > /* Copyright (c) 1995 Regents of the University of California */
2  
3   #ifndef lint
4   static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
# Line 6 | Line 6 | static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
6  
7   /*
8   *  ambient.c - routines dealing with ambient (inter-reflected) component.
9 *
10 *  The macro AMBFLUSH (if defined) is the number of ambient values
11 *      to wait before flushing to the ambient file.
12 *
13 *     5/9/86
9   */
10  
11   #include  "ray.h"
12  
13   #include  "octree.h"
14  
15 + #include  "otypes.h"
16 +
17 + #include  "ambient.h"
18 +
19   #include  "random.h"
20  
21 < #define  OCTSCALE       0.5     /* ceil((valid rad.)/(cube size)) */
21 > #define  OCTSCALE       1.0     /* ceil((valid rad.)/(cube size)) */
22  
23 + typedef struct ambtree {
24 +        AMBVAL  *alist;         /* ambient value list */
25 +        struct ambtree  *kid;   /* 8 child nodes */
26 + }  AMBTREE;                     /* ambient octree */
27 +
28   extern CUBE  thescene;          /* contains space boundaries */
29  
30 < 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 */
30 > extern char  *shm_boundary;     /* memory sharing boundary */
31  
32 < OBJECT  ambset[128];            /* ambient include/exclude set */
32 > #define  MAXASET        511     /* maximum number of elements in ambient set */
33 > OBJECT  ambset[MAXASET+1]={0};  /* ambient include/exclude set */
34  
35 < double  maxarad;                /* maximum ambient radius */
36 < double  minarad;                /* minimum ambient radius */
35 > double  maxarad;                /* maximum ambient radius */
36 > double  minarad;                /* minimum ambient radius */
37  
38 < typedef struct ambval {
41 <        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 */
38 > static AMBTREE  atrunk;         /* our ambient trunk node */
39  
40 < typedef struct ambtree {
41 <        AMBVAL  *alist;         /* ambient value list */
52 <        struct ambtree  *kid;   /* 8 child nodes */
53 < }  AMBTREE;                     /* ambient octree */
40 > static FILE  *ambfp = NULL;     /* ambient file pointer */
41 > static int  nunflshed = 0;      /* number of unflushed ambient values */
42  
43 < typedef struct {
44 <        float  k;               /* error contribution per sample */
45 <        COLOR  v;               /* ray sum */
46 <        int  n;                 /* number of samples */
47 <        short  t, p;            /* theta, phi indices */
48 < }  AMBSAMP;                     /* ambient sample */
43 > #ifndef SORT_THRESH
44 > #ifdef BIGMEM
45 > #define SORT_THRESH     ((9L<<20)/sizeof(AMBVAL))
46 > #else
47 > #define SORT_THRESH     ((3L<<20)/sizeof(AMBVAL))
48 > #endif
49 > #endif
50 > #ifndef SORT_INTVL
51 > #define SORT_INTVL      (SORT_THRESH*256)
52 > #endif
53 > #ifndef MAX_SORT_INTVL
54 > #define MAX_SORT_INTVL  (SORT_INTVL<<4)
55 > #endif
56  
57 < static AMBTREE  atrunk;         /* our ambient trunk node */
57 > static unsigned long  ambclock = 0;     /* ambient access clock */
58 > static unsigned int  nambvals = 0;      /* number of stored ambient values */
59 > static unsigned long  lastsort = 0;     /* time of last value sort */
60 > static long  sortintvl = SORT_INTVL;    /* time until next sort */
61  
62 < static FILE  *ambfp = NULL;     /* ambient file pointer */
62 > #define MAXACLOCK       (1L<<30)        /* clock turnover value */
63 >        /*
64 >         * Track access times unless we are sharing ambient values
65 >         * through memory on a multiprocessor, when we want to avoid
66 >         * claiming our own memory (copy on write).
67 >         */
68 > #define tracktime       (shm_boundary == NULL || ambfp == NULL)
69  
70 < #define  newambval()    (AMBVAL *)bmalloc(sizeof(AMBVAL))
70 > #define  AMBFLUSH       (BUFSIZ/AMBVALSIZ)
71  
72 < #define  newambtree()   (AMBTREE *)calloc(8, sizeof(AMBTREE))
72 > #define  newambval()    (AMBVAL *)bmalloc(sizeof(AMBVAL))
73  
74 < double  sumambient(), doambient(), makeambient();
74 > extern long  ftell(), lseek();
75 > static int  initambfile(), avsave(), avinsert(), sortambvals();
76 > static AMBVAL  *avstore();
77 > #ifdef  F_SETLKW
78 > static  aflock();
79 > #endif
80  
81  
82 + setambres(ar)                           /* set ambient resolution */
83 + int  ar;
84 + {
85 +        ambres = ar < 0 ? 0 : ar;               /* may be done already */
86 +                                                /* set min & max radii */
87 +        if (ar <= 0) {
88 +                minarad = 0;
89 +                maxarad = thescene.cusize / 2.0;
90 +        } else {
91 +                minarad = thescene.cusize / ar;
92 +                maxarad = 64 * minarad;                 /* heuristic */
93 +                if (maxarad > thescene.cusize / 2.0)
94 +                        maxarad = thescene.cusize / 2.0;
95 +        }
96 +        if (minarad <= FTINY)
97 +                minarad = 10*FTINY;
98 +        if (maxarad <= minarad)
99 +                maxarad = 64 * minarad;
100 + }
101 +
102 +
103 + setambacc(newa)                         /* set ambient accuracy */
104 + double  newa;
105 + {
106 +        static double  oldambacc = -1.0;
107 +
108 +        ambacc = newa < 0.0 ? 0.0 : newa;       /* may be done already */
109 +        if (oldambacc < -FTINY)
110 +                oldambacc = ambacc;     /* do nothing first call */
111 +        if (fabs(newa - oldambacc) < 0.01)
112 +                return;                 /* insignificant -- don't bother */
113 +        if (ambacc <= FTINY)
114 +                return;                 /* cannot build new tree */
115 +                                        /* else need to rebuild tree */
116 +        sortambvals(1);
117 +        oldambacc = ambacc;             /* remeber setting for next call */
118 + }
119 +
120 +
121   setambient(afile)                       /* initialize calculation */
122   char  *afile;
123   {
124 <        long  ftell();
125 <        char  **amblp;
126 <        OBJECT  obj;
127 <        AMBVAL  amb;
128 <                                        /* set up ambient set */
129 <        ambset[0] = 0;
130 <        for (amblp = amblist; *amblp != NULL; amblp++) {
131 <                if ((obj = modifier(*amblp)) == OVOID) {
132 <                        sprintf(errmsg, "unknown %s modifier \"%s\"",
133 <                                ambincl ? "include" : "exclude", *amblp);
134 <                        error(WARNING, errmsg);
135 <                        continue;
88 <                }
89 <                if (!inset(ambset, obj))
90 <                        insertelem(ambset, obj);
124 >        long  headlen;
125 >        AMBVAL  amb;
126 >                                                /* init ambient limits */
127 >        setambres(ambres);
128 >        setambacc(ambacc);
129 >        if (afile == NULL)
130 >                return;
131 >        if (ambacc <= FTINY) {
132 >                sprintf(errmsg, "zero ambient accuracy so \"%s\" not opened",
133 >                                afile);
134 >                error(WARNING, errmsg);
135 >                return;
136          }
137 <        maxarad = thescene.cusize / 2.0;                /* maximum radius */
138 <                                                        /* minimum radius */
139 <        minarad = ambres > 0 ? thescene.cusize/ambres : 0.0;
137 >                                                /* open ambient file */
138 >        if ((ambfp = fopen(afile, "r+")) != NULL) {
139 >                initambfile(0);
140 >                headlen = ftell(ambfp);
141 >                while (readambval(&amb, ambfp))
142 >                        avinsert(avstore(&amb));
143 >                                                /* align */
144 >                fseek(ambfp, -((ftell(ambfp)-headlen)%AMBVALSIZ), 1);
145 >        } else if ((ambfp = fopen(afile, "w+")) != NULL)
146 >                initambfile(1);
147 >        else {
148 >                sprintf(errmsg, "cannot open ambient file \"%s\"", afile);
149 >                error(SYSTEM, errmsg);
150 >        }
151 >        nunflshed++;    /* lie */
152 >        ambsync();
153 > }
154  
155 <                                        /* open ambient file */
156 <        if (afile != NULL)
157 <                if ((ambfp = fopen(afile, "r+")) != NULL) {
158 <                        while (fread(&amb, sizeof(AMBVAL), 1, ambfp) == 1)
159 <                                avinsert(&amb, &atrunk, thescene.cuorg,
160 <                                                thescene.cusize);
161 <                                                        /* align */
162 <                        fseek(ambfp, -(ftell(ambfp)%sizeof(AMBVAL)), 1);
163 <                } else if ((ambfp = fopen(afile, "w")) == NULL) {
164 <                        sprintf(errmsg, "cannot open ambient file \"%s\"",
165 <                                        afile);
166 <                        error(SYSTEM, errmsg);
155 >
156 > ambnotify(obj)                  /* record new modifier */
157 > OBJECT  obj;
158 > {
159 >        static int  hitlimit = 0;
160 >        register OBJREC  *o = objptr(obj);
161 >        register char  **amblp;
162 >
163 >        if (hitlimit || !ismodifier(o->otype))
164 >                return;
165 >        for (amblp = amblist; *amblp != NULL; amblp++)
166 >                if (!strcmp(o->oname, *amblp)) {
167 >                        if (ambset[0] >= MAXASET) {
168 >                                error(WARNING, "too many modifiers in ambient list");
169 >                                hitlimit++;
170 >                                return;         /* should this be fatal? */
171 >                        }
172 >                        insertelem(ambset, obj);
173 >                        return;
174                  }
175   }
176  
# Line 114 | Line 180 | COLOR  acol;
180   register RAY  *r;
181   {
182          static int  rdepth = 0;                 /* ambient recursion */
183 <        double  wsum;
183 >        double  d;
184  
119        rdepth++;                               /* increment level */
120
185          if (ambdiv <= 0)                        /* no ambient calculation */
186                  goto dumbamb;
187                                                  /* check number of bounces */
188 <        if (rdepth > ambounce)
188 >        if (rdepth >= ambounce)
189                  goto dumbamb;
190                                                  /* check ambient list */
191          if (ambincl != -1 && r->ro != NULL &&
# Line 129 | Line 193 | register RAY  *r;
193                  goto dumbamb;
194  
195          if (ambacc <= FTINY) {                  /* no ambient storage */
196 <                if (doambient(acol, r) == 0.0)
196 >                rdepth++;
197 >                d = doambient(acol, r, r->rweight, NULL, NULL);
198 >                rdepth--;
199 >                if (d == 0.0)
200                          goto dumbamb;
201 <                goto done;
201 >                return;
202          }
203 +                                                /* resort memory? */
204 +        sortambvals(0);
205                                                  /* get ambient value */
206          setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
207 <        wsum = sumambient(acol, r, &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
208 <        if (wsum > FTINY)
209 <                scalecolor(acol, 1.0/wsum);
210 <        else if (makeambient(acol, r) == 0.0)
211 <                goto dumbamb;
212 <        goto done;
213 <
207 >        d = sumambient(acol, r, rdepth,
208 >                        &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
209 >        if (d > FTINY)
210 >                scalecolor(acol, 1.0/d);
211 >        else {
212 >                d = makeambient(acol, r, rdepth++);
213 >                rdepth--;
214 >        }
215 >        if (d > FTINY)
216 >                return;
217   dumbamb:                                        /* return global value */
218          copycolor(acol, ambval);
147 done:                                           /* must finish here! */
148        rdepth--;
219   }
220  
221  
222   double
223 < sumambient(acol, r, at, c0, s)          /* get interpolated ambient value */
223 > sumambient(acol, r, al, at, c0, s)      /* get interpolated ambient value */
224   COLOR  acol;
225   register RAY  *r;
226 < AMBTREE  *at;
226 > int  al;
227 > AMBTREE  *at;
228   FVECT  c0;
229 < double  s;
229 > double  s;
230   {
231 <        extern double  sqrt();
161 <        double  d, e1, e2, wt, wsum;
231 >        double  d, e1, e2, wt, wsum;
232          COLOR  ct;
233          FVECT  ck0;
234          int  i;
235          register int  j;
236 <        register AMBVAL  *av;
237 <                                        /* do this node */
236 >        register AMBVAL  *av;
237 >
238          wsum = 0.0;
239 +                                        /* do this node */
240          for (av = at->alist; av != NULL; av = av->next) {
241 +                if (tracktime)
242 +                        av->latick = ambclock++;
243                  /*
244 <                 *  Ray strength test.
244 >                 *  Ambient level test.
245                   */
246 <                if (av->lvl > r->rlvl || av->weight < r->rweight-FTINY)
246 >                if (av->lvl > al)       /* list sorted, so this works */
247 >                        break;
248 >                if (av->weight < r->rweight-FTINY)
249                          continue;
250                  /*
251                   *  Ambient radius test.
252                   */
253 <                e1 = 0.0;
254 <                for (j = 0; j < 3; j++) {
255 <                        d = av->pos[j] - r->rop[j];
256 <                        e1 += d * d;
257 <                }
253 >                d = av->pos[0] - r->rop[0];
254 >                e1 = d * d;
255 >                d = av->pos[1] - r->rop[1];
256 >                e1 += d * d;
257 >                d = av->pos[2] - r->rop[2];
258 >                e1 += d * d;
259                  e1 /= av->rad * av->rad;
260                  if (e1 > ambacc*ambacc*1.21)
261                          continue;
# Line 197 | Line 273 | double  s;
273                  for (j = 0; j < 3; j++)
274                          d += (r->rop[j] - av->pos[j]) *
275                                          (av->dir[j] + r->ron[j]);
276 <                if (d < -minarad)
276 >                if (d*0.5 < -minarad*ambacc-.001)
277                          continue;
278                  /*
279                   *  Jittering final test reduces image artifacts.
280                   */
281                  wt = sqrt(e1) + sqrt(e2);
282 <                if (wt > ambacc*(0.9 + 0.2*frandom()))
282 >                wt *= .9 + .2*urand(9015+samplendx);
283 >                if (wt > ambacc)
284                          continue;
285                  if (wt <= 1e-3)
286                          wt = 1e3;
287                  else
288                          wt = 1.0 / wt;
289                  wsum += wt;
290 <                copycolor(ct, av->val);
290 >                extambient(ct, av, r->rop, r->ron);
291                  scalecolor(ct, wt);
292                  addcolor(acol, ct);
293          }
# Line 229 | Line 306 | double  s;
306                                  break;
307                  }
308                  if (j == 3)
309 <                        wsum += sumambient(acol, r, at->kid+i, ck0, s);
309 >                        wsum += sumambient(acol, r, al, at->kid+i, ck0, s);
310          }
311          return(wsum);
312   }
313  
314  
315   double
316 < makeambient(acol, r)            /* make a new ambient value */
316 > makeambient(acol, r, al)        /* make a new ambient value */
317   COLOR  acol;
318   register RAY  *r;
319 + int  al;
320   {
321 <        AMBVAL  amb;
322 <
323 <        amb.rad = doambient(acol, r);           /* compute ambient */
321 >        AMBVAL  amb;
322 >        FVECT   gp, gd;
323 >                                                /* compute weight */
324 >        amb.weight = pow(AVGREFL, (double)al);
325 >        if (r->rweight < 0.2*amb.weight)        /* heuristic */
326 >                amb.weight = r->rweight;
327 >                                                /* compute ambient */
328 >        amb.rad = doambient(acol, r, amb.weight, gp, gd);
329          if (amb.rad == 0.0)
330                  return(0.0);
331                                                  /* store it */
332          VCOPY(amb.pos, r->rop);
333          VCOPY(amb.dir, r->ron);
334 <        amb.lvl = r->rlvl;
252 <        amb.weight = r->rweight;
334 >        amb.lvl = al;
335          copycolor(amb.val, acol);
336 +        VCOPY(amb.gpos, gp);
337 +        VCOPY(amb.gdir, gd);
338                                                  /* insert into tree */
339 <        avinsert(&amb, &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
256 <        avsave(&amb);                           /* write to file */
339 >        avsave(&amb);                           /* and save to file */
340          return(amb.rad);
341   }
342  
343  
344 < double
345 < doambient(acol, r)                      /* compute ambient component */
346 < COLOR  acol;
347 < register RAY  *r;
344 > extambient(cr, ap, pv, nv)              /* extrapolate value at pv, nv */
345 > COLOR  cr;
346 > register AMBVAL  *ap;
347 > FVECT  pv, nv;
348   {
349 <        extern int  ambcmp();
350 <        extern double  sin(), cos(), sqrt();
351 <        double  phi, xd, yd, zd;
269 <        double  b, b2;
270 <        register AMBSAMP  *div;
271 <        AMBSAMP  dnew;
272 <        RAY  ar;
273 <        FVECT  ux, uy;
274 <        double  arad;
275 <        int  ndivs, nt, np, ns, ne, i, j;
276 <        register int  k;
349 >        FVECT  v1, v2;
350 >        register int  i;
351 >        double  d;
352  
353 <        setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
354 <                                        /* set number of divisions */
355 <        nt = sqrt(ambdiv * r->rweight * 0.5) + 0.5;
356 <        np = 2 * nt;
357 <        ndivs = nt * np;
358 <                                        /* check first */
359 <        if (ndivs == 0 || rayorigin(&ar, r, AMBIENT, 0.5) < 0)
360 <                return(0.0);
361 <                                        /* set number of super-samples */
362 <        ns = ambssamp * r->rweight + 0.5;
363 <        if (ns > 0) {
289 <                div = (AMBSAMP *)malloc(ndivs*sizeof(AMBSAMP));
290 <                if (div == NULL)
291 <                        error(SYSTEM, "out of memory in doambient");
353 >        d = 1.0;                        /* zeroeth order */
354 >                                        /* gradient due to translation */
355 >        for (i = 0; i < 3; i++)
356 >                d += ap->gpos[i]*(pv[i]-ap->pos[i]);
357 >                                        /* gradient due to rotation */
358 >        VCOPY(v1, ap->dir);
359 >        fcross(v2, v1, nv);
360 >        d += DOT(ap->gdir, v2);
361 >        if (d <= 0.0) {
362 >                setcolor(cr, 0.0, 0.0, 0.0);
363 >                return;
364          }
365 <                                        /* make axes */
366 <        uy[0] = uy[1] = uy[2] = 0.0;
295 <        for (k = 0; k < 3; k++)
296 <                if (r->ron[k] < 0.6 && r->ron[k] > -0.6)
297 <                        break;
298 <        uy[k] = 1.0;
299 <        fcross(ux, r->ron, uy);
300 <        normalize(ux);
301 <        fcross(uy, ux, r->ron);
302 <                                                /* sample divisions */
303 <        arad = 0.0;
304 <        ne = 0;
305 <        for (i = 0; i < nt; i++)
306 <                for (j = 0; j < np; j++) {
307 <                        rayorigin(&ar, r, AMBIENT, 0.5);        /* pretested */
308 <                        zd = sqrt((i+frandom())/nt);
309 <                        phi = 2.0*PI * (j+frandom())/np;
310 <                        xd = cos(phi) * zd;
311 <                        yd = sin(phi) * zd;
312 <                        zd = sqrt(1.0 - zd*zd);
313 <                        for (k = 0; k < 3; k++)
314 <                                ar.rdir[k] = xd*ux[k]+yd*uy[k]+zd*r->ron[k];
315 <                        rayvalue(&ar);
316 <                        if (ar.rot < FHUGE)
317 <                                arad += 1.0 / ar.rot;
318 <                        if (ns > 0) {                   /* save division */
319 <                                div[ne].k = 0.0;
320 <                                copycolor(div[ne].v, ar.rcol);
321 <                                div[ne].n = 0;
322 <                                div[ne].t = i; div[ne].p = j;
323 <                                                        /* sum errors */
324 <                                b = bright(ar.rcol);
325 <                                if (i > 0) {            /* from above */
326 <                                        b2 = bright(div[ne-np].v) - b;
327 <                                        b2 *= b2 * 0.25;
328 <                                        div[ne].k += b2;
329 <                                        div[ne].n++;
330 <                                        div[ne-np].k += b2;
331 <                                        div[ne-np].n++;
332 <                                }
333 <                                if (j > 0) {            /* from behind */
334 <                                        b2 = bright(div[ne-1].v) - b;
335 <                                        b2 *= b2 * 0.25;
336 <                                        div[ne].k += b2;
337 <                                        div[ne].n++;
338 <                                        div[ne-1].k += b2;
339 <                                        div[ne-1].n++;
340 <                                }
341 <                                if (j == np-1) {        /* around */
342 <                                        b2 = bright(div[ne-(np-1)].v) - b;
343 <                                        b2 *= b2 * 0.25;
344 <                                        div[ne].k += b2;
345 <                                        div[ne].n++;
346 <                                        div[ne-(np-1)].k += b2;
347 <                                        div[ne-(np-1)].n++;
348 <                                }
349 <                                ne++;
350 <                        } else
351 <                                addcolor(acol, ar.rcol);
352 <                }
353 <        for (k = 0; k < ne; k++) {              /* compute errors */
354 <                if (div[k].n > 1)
355 <                        div[k].k /= div[k].n;
356 <                div[k].n = 1;
357 <        }
358 <                                                /* sort the divisions */
359 <        qsort(div, ne, sizeof(AMBSAMP), ambcmp);
360 <                                                /* skim excess */
361 <        while (ne > ns) {
362 <                ne--;
363 <                addcolor(acol, div[ne].v);
364 <        }
365 <                                                /* super-sample */
366 <        for (i = ns; i > 0; i--) {
367 <                rayorigin(&ar, r, AMBIENT, 0.5);        /* pretested */
368 <                zd = sqrt((div[0].t+frandom())/nt);
369 <                phi = 2.0*PI * (div[0].p+frandom())/np;
370 <                xd = cos(phi) * zd;
371 <                yd = sin(phi) * zd;
372 <                zd = sqrt(1.0 - zd*zd);
373 <                for (k = 0; k < 3; k++)
374 <                        ar.rdir[k] = xd*ux[k]+yd*uy[k]+zd*r->ron[k];
375 <                rayvalue(&ar);
376 <                if (ar.rot < FHUGE)
377 <                        arad += 1.0 / ar.rot;
378 <                                                /* recompute error */
379 <                copycolor(dnew.v, div[0].v);
380 <                addcolor(dnew.v, ar.rcol);
381 <                dnew.n = div[0].n + 1;
382 <                dnew.t = div[0].t; dnew.p = div[0].p;
383 <                b2 = bright(dnew.v)/dnew.n - bright(ar.rcol);
384 <                b2 = b2*b2 + div[0].k*(div[0].n*div[0].n);
385 <                dnew.k = b2/(dnew.n*dnew.n);
386 <                                                /* reinsert */
387 <                for (k = 0; k < ne-1 && dnew.k < div[k+1].k; k++)
388 <                        bcopy(&div[k+1], &div[k], sizeof(AMBSAMP));
389 <                bcopy(&dnew, &div[k], sizeof(AMBSAMP));
390 <
391 <                if (ne >= i) {          /* extract darkest division */
392 <                        ne--;
393 <                        if (div[ne].n > 1)
394 <                                scalecolor(div[ne].v, 1.0/div[ne].n);
395 <                        addcolor(acol, div[ne].v);
396 <                }
397 <        }
398 <        scalecolor(acol, 1.0/ndivs);
399 <        if (arad <= FTINY)
400 <                arad = FHUGE;
401 <        else
402 <                arad = (ndivs+ns) / arad / sqrt(r->rweight);
403 <        if (arad > maxarad)
404 <                arad = maxarad;
405 <        else if (arad < minarad)
406 <                arad = minarad;
407 <        if (ns > 0)
408 <                free((char *)div);
409 <        return(arad);
365 >        copycolor(cr, ap->val);
366 >        scalecolor(cr, d);
367   }
368  
369  
370 < static int
371 < ambcmp(d1, d2)                          /* decreasing order */
372 < AMBSAMP  *d1, *d2;
370 > static
371 > initambfile(creat)              /* initialize ambient file */
372 > int  creat;
373   {
374 <        if (d1->k < d2->k)
375 <                return(1);
376 <        if (d1->k > d2->k)
377 <                return(-1);
378 <        return(0);
374 >        extern char  *progname, *octname, VersionID[];
375 >
376 > #ifdef  F_SETLKW
377 >        aflock(creat ? F_WRLCK : F_RDLCK);
378 > #endif
379 > #ifdef MSDOS
380 >        setmode(fileno(ambfp), O_BINARY);
381 > #endif
382 >        setbuf(ambfp, bmalloc(BUFSIZ+8));
383 >        if (creat) {                    /* new file */
384 >                newheader("RADIANCE", ambfp);
385 >                fprintf(ambfp, "%s -av %g %g %g -ab %d -aa %g ",
386 >                                progname, colval(ambval,RED),
387 >                                colval(ambval,GRN), colval(ambval,BLU),
388 >                                ambounce, ambacc);
389 >                fprintf(ambfp, "-ad %d -as %d -ar %d %s\n",
390 >                                ambdiv, ambssamp, ambres,
391 >                                octname==NULL ? "" : octname);
392 >                fprintf(ambfp, "SOFTWARE= %s\n", VersionID);
393 >                fputformat(AMBFMT, ambfp);
394 >                putc('\n', ambfp);
395 >                putambmagic(ambfp);
396 >        } else if (checkheader(ambfp, AMBFMT, NULL) < 0 || !hasambmagic(ambfp))
397 >                error(USER, "bad ambient file");
398   }
399  
400  
401   static
402 < avsave(av)                              /* save an ambient value */
403 < AMBVAL  *av;
402 > avsave(av)                              /* insert and save an ambient value */
403 > AMBVAL  *av;
404   {
405 < #ifdef  AMBFLUSH
430 <        static int  nunflshed = 0;
431 < #endif
405 >        avinsert(avstore(av));
406          if (ambfp == NULL)
407                  return;
408 <        if (fwrite(av, sizeof(AMBVAL), 1, ambfp) != 1)
408 >        if (writambval(av, ambfp) < 0)
409                  goto writerr;
410 < #ifdef  AMBFLUSH
411 <        if (++nunflshed >= AMBFLUSH) {
438 <                if (fflush(ambfp) == EOF)
410 >        if (++nunflshed >= AMBFLUSH)
411 >                if (ambsync() == EOF)
412                          goto writerr;
440                nunflshed = 0;
441        }
442 #endif
413          return;
414   writerr:
415          error(SYSTEM, "error writing ambient file");
416   }
417  
418  
419 + static AMBVAL *
420 + avstore(aval)                           /* allocate memory and store aval */
421 + register AMBVAL  *aval;
422 + {
423 +        register AMBVAL  *av;
424 +
425 +        if ((av = newambval()) == NULL)
426 +                error(SYSTEM, "out of memory in avstore");
427 +        copystruct(av, aval);
428 +        av->latick = ambclock;
429 +        av->next = NULL;
430 +        nambvals++;
431 +        return(av);
432 + }
433 +
434 +
435 + #define ATALLOCSZ       512             /* #/8 trees to allocate at once */
436 +
437 + static AMBTREE  *atfreelist = NULL;     /* free ambient tree structures */
438 +
439 +
440   static
441 < avinsert(aval, at, c0, s)               /* insert ambient value in a tree */
442 < AMBVAL  *aval;
452 < register AMBTREE  *at;
453 < FVECT  c0;
454 < double  s;
441 > AMBTREE *
442 > newambtree()                            /* allocate 8 ambient tree structs */
443   {
444 +        register AMBTREE  *atp, *upperlim;
445 +
446 +        if (atfreelist == NULL) {       /* get more nodes */
447 +                atfreelist = (AMBTREE *)bmalloc(ATALLOCSZ*8*sizeof(AMBTREE));
448 +                if (atfreelist == NULL)
449 +                        return(NULL);
450 +                                        /* link new free list */
451 +                upperlim = atfreelist + 8*(ATALLOCSZ-1);
452 +                for (atp = atfreelist; atp < upperlim; atp += 8)
453 +                        atp->kid = atp + 8;
454 +                atp->kid = NULL;
455 +        }
456 +        atp = atfreelist;
457 +        atfreelist = atp->kid;
458 +        bzero((char *)atp, 8*sizeof(AMBTREE));
459 +        return(atp);
460 + }
461 +
462 +
463 + static
464 + freeambtree(atp)                        /* free 8 ambient tree structs */
465 + AMBTREE  *atp;
466 + {
467 +        atp->kid = atfreelist;
468 +        atfreelist = atp;
469 + }
470 +
471 +
472 + static
473 + avinsert(av)                            /* insert ambient value in our tree */
474 + register AMBVAL  *av;
475 + {
476 +        register AMBTREE  *at;
477 +        register AMBVAL  *ap;
478 +        AMBVAL  avh;
479          FVECT  ck0;
480 +        double  s;
481          int  branch;
458        register AMBVAL  *av;
482          register int  i;
483  
484 <        if ((av = newambval()) == NULL)
485 <                goto memerr;
486 <        bcopy(aval, av, sizeof(AMBVAL));
487 <        VCOPY(ck0, c0);
484 >        if (av->rad <= FTINY)
485 >                error(CONSISTENCY, "zero ambient radius in avinsert");
486 >        at = &atrunk;
487 >        VCOPY(ck0, thescene.cuorg);
488 >        s = thescene.cusize;
489          while (s*(OCTSCALE/2) > av->rad*ambacc) {
490                  if (at->kid == NULL)
491                          if ((at->kid = newambtree()) == NULL)
492 <                                goto memerr;
492 >                                error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
493                  s *= 0.5;
494                  branch = 0;
495                  for (i = 0; i < 3; i++)
# Line 475 | Line 499 | double  s;
499                          }
500                  at = at->kid + branch;
501          }
502 <        av->next = at->alist;
503 <        at->alist = av;
504 <        return;
505 < memerr:
506 <        error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
502 >        avh.next = at->alist;           /* order by increasing level */
503 >        for (ap = &avh; ap->next != NULL; ap = ap->next)
504 >                if (ap->next->lvl >= av->lvl)
505 >                        break;
506 >        av->next = ap->next;
507 >        ap->next = av;
508 >        at->alist = avh.next;
509   }
510 +
511 +
512 + static
513 + unloadatree(at, f)                      /* unload an ambient value tree */
514 + register AMBTREE  *at;
515 + int     (*f)();
516 + {
517 +        register AMBVAL  *av;
518 +        register int  i;
519 +                                        /* transfer values at this node */
520 +        for (av = at->alist; av != NULL; av = at->alist) {
521 +                at->alist = av->next;
522 +                (*f)(av);
523 +        }
524 +        if (at->kid == NULL)
525 +                return;
526 +        for (i = 0; i < 8; i++)         /* transfer and free children */
527 +                unloadatree(at->kid+i, f);
528 +        freeambtree(at->kid);
529 +        at->kid = NULL;
530 + }
531 +
532 +
533 + static AMBVAL   **avlist1, **avlist2;   /* ambient value lists for sorting */
534 + static int      i_avlist;               /* index for lists */
535 +
536 +
537 + static
538 + av2list(av)
539 + AMBVAL  *av;
540 + {
541 + #ifdef DEBUG
542 +        if (i_avlist >= nambvals)
543 +                error(CONSISTENCY, "too many ambient values in av2list1");
544 + #endif
545 +        avlist1[i_avlist] = avlist2[i_avlist] = av;
546 +        i_avlist++;
547 + }
548 +
549 +
550 + static int
551 + alatcmp(avp1, avp2)                     /* compare ambient values for MRA */
552 + AMBVAL  **avp1, **avp2;
553 + {
554 +        return((**avp2).latick - (**avp1).latick);
555 + }
556 +
557 +
558 + static int
559 + aposcmp(avp1, avp2)                     /* compare ambient value positions */
560 + AMBVAL  **avp1, **avp2;
561 + {
562 +        return(*avp1 - *avp2);
563 + }
564 +
565 +
566 + #ifdef DEBUG
567 + static int
568 + avlmemi(avaddr)                         /* find list position from address */
569 + AMBVAL  *avaddr;
570 + {
571 +        register AMBVAL  **avlpp;
572 +
573 +        avlpp = (AMBVAL **)bsearch((char *)&avaddr, (char *)avlist2,
574 +                        nambvals, sizeof(AMBVAL *), aposcmp);
575 +        if (avlpp == NULL)
576 +                error(CONSISTENCY, "address not found in avlmemi");
577 +        return(avlpp - avlist2);
578 + }
579 + #else
580 + #define avlmemi(avaddr) ((AMBVAL **)bsearch((char *)&avaddr,(char *)avlist2, \
581 +                                nambvals,sizeof(AMBVAL *),aposcmp) - avlist2)
582 + #endif
583 +
584 +
585 + static
586 + sortambvals(always)                     /* resort ambient values */
587 + int     always;
588 + {
589 +        AMBTREE  oldatrunk;
590 +        AMBVAL  tav, *tap, *pnext;
591 +        register int    i, j;
592 +                                        /* see if it's time yet */
593 +        if (!always && (ambclock < lastsort+sortintvl ||
594 +                        nambvals < SORT_THRESH))
595 +                return;
596 +        /*
597 +         * The idea here is to minimize memory thrashing
598 +         * in VM systems by improving reference locality.
599 +         * We do this by periodically sorting our stored ambient
600 +         * values in memory in order of most recently to least
601 +         * recently accessed.  This ordering was chosen so that new
602 +         * ambient values (which tend to be less important) go into
603 +         * higher memory with the infrequently accessed values.
604 +         *      Since we expect our values to need sorting less
605 +         * frequently as the process continues, we double our
606 +         * waiting interval after each call.
607 +         *      This routine is also called by setambacc() with
608 +         * the "always" parameter set to 1 so that the ambient
609 +         * tree will be rebuilt with the new accuracy parameter.
610 +         */
611 +        if (tracktime) {                /* allocate pointer arrays to sort */
612 +                avlist1 = (AMBVAL **)malloc(nambvals*sizeof(AMBVAL *));
613 +                avlist2 = (AMBVAL **)malloc(nambvals*sizeof(AMBVAL *));
614 +        } else
615 +                avlist1 = avlist2 = NULL;
616 +        if (avlist2 == NULL) {          /* no time tracking -- rebuild tree? */
617 +                if (avlist1 != NULL)
618 +                        free((char *)avlist1);
619 +                if (always) {           /* rebuild without sorting */
620 +                        copystruct(&oldatrunk, &atrunk);
621 +                        atrunk.alist = NULL;
622 +                        atrunk.kid = NULL;
623 +                        unloadatree(&oldatrunk, avinsert);
624 +                }
625 +        } else {                        /* sort memory by last access time */
626 +                /*
627 +                 * Sorting memory is tricky because it isn't contiguous.
628 +                 * We have to sort an array of pointers by MRA and also
629 +                 * by memory position.  We then copy values in "loops"
630 +                 * to minimize memory hits.  Nevertheless, we will visit
631 +                 * everyone at least twice, and this is an expensive process
632 +                 * when we're thrashing, which is when we need to do it.
633 +                 */
634 + #ifdef DEBUG
635 +                sprintf(errmsg, "sorting %u ambient values at ambclock=%lu...",
636 +                                nambvals, ambclock);
637 +                eputs(errmsg);
638 + #endif
639 +                i_avlist = 0;
640 +                unloadatree(&atrunk, av2list);  /* empty current tree */
641 + #ifdef DEBUG
642 +                if (i_avlist < nambvals)
643 +                        error(CONSISTENCY, "missing ambient values in sortambvals");
644 + #endif
645 +                qsort((char *)avlist1, nambvals, sizeof(AMBVAL *), alatcmp);
646 +                qsort((char *)avlist2, nambvals, sizeof(AMBVAL *), aposcmp);
647 +                for (i = 0; i < nambvals; i++) {
648 +                        if (avlist1[i] == NULL)
649 +                                continue;
650 +                        tap = avlist2[i];
651 +                        copystruct(&tav, tap);
652 +                        for (j = i; (pnext = avlist1[j]) != tap;
653 +                                        j = avlmemi(pnext)) {
654 +                                copystruct(avlist2[j], pnext);
655 +                                avinsert(avlist2[j]);
656 +                                avlist1[j] = NULL;
657 +                        }
658 +                        copystruct(avlist2[j], &tav);
659 +                        avinsert(avlist2[j]);
660 +                        avlist1[j] = NULL;
661 +                }
662 +                free((char *)avlist1);
663 +                free((char *)avlist2);
664 +                                                /* compute new sort interval */
665 +                sortintvl = ambclock - lastsort;
666 +                if (sortintvl > MAX_SORT_INTVL)
667 +                        sortintvl = MAX_SORT_INTVL;
668 +                else
669 +                        sortintvl <<= 1;        /* wait twice as long next */
670 + #ifdef DEBUG
671 +                eputs("done\n");
672 + #endif
673 +        }
674 +        if (ambclock >= MAXACLOCK)
675 +                ambclock = MAXACLOCK/2;
676 +        lastsort = ambclock;
677 + }
678 +
679 +
680 + #ifdef  F_SETLKW
681 +
682 + static
683 + aflock(typ)                     /* lock/unlock ambient file */
684 + int  typ;
685 + {
686 +        static struct flock  fls;       /* static so initialized to zeroes */
687 +
688 +        fls.l_type = typ;
689 +        if (fcntl(fileno(ambfp), F_SETLKW, &fls) < 0)
690 +                error(SYSTEM, "cannot (un)lock ambient file");
691 + }
692 +
693 +
694 + int
695 + ambsync()                       /* synchronize ambient file */
696 + {
697 +        static FILE  *ambinp = NULL;
698 +        static long  lastpos = -1;
699 +        long  flen;
700 +        AMBVAL  avs;
701 +        register int  n;
702 +
703 +        if (nunflshed == 0)
704 +                return(0);
705 +        if (lastpos < 0)        /* initializing (locked in initambfile) */
706 +                goto syncend;
707 +                                /* gain exclusive access */
708 +        aflock(F_WRLCK);
709 +                                /* see if file has grown */
710 +        if ((flen = lseek(fileno(ambfp), 0L, 2)) < 0)
711 +                goto seekerr;
712 +        if (n = flen - lastpos) {               /* file has grown */
713 +                if (ambinp == NULL) {           /* use duplicate filedes */
714 +                        ambinp = fdopen(dup(fileno(ambfp)), "r");
715 +                        if (ambinp == NULL)
716 +                                error(SYSTEM, "fdopen failed in ambsync");
717 +                }
718 +                if (fseek(ambinp, lastpos, 0) < 0)
719 +                        goto seekerr;
720 +                while (n >= AMBVALSIZ) {        /* load contributed values */
721 +                        readambval(&avs, ambinp);
722 +                        avinsert(avstore(&avs));
723 +                        n -= AMBVALSIZ;
724 +                }
725 +                /*** seek always as safety measure
726 +                if (n) ***/                     /* alignment */
727 +                        if (lseek(fileno(ambfp), flen-n, 0) < 0)
728 +                                goto seekerr;
729 +        }
730 + #ifdef  DEBUG
731 +        if (ambfp->_ptr - ambfp->_base != nunflshed*AMBVALSIZ) {
732 +                sprintf(errmsg, "ambient file buffer at %d rather than %d",
733 +                                ambfp->_ptr - ambfp->_base,
734 +                                nunflshed*AMBVALSIZ);
735 +                error(CONSISTENCY, errmsg);
736 +        }
737 + #endif
738 + syncend:
739 +        n = fflush(ambfp);                      /* calls write() at last */
740 +        if ((lastpos = lseek(fileno(ambfp), 0L, 1)) < 0)
741 +                goto seekerr;
742 +        aflock(F_UNLCK);                        /* release file */
743 +        nunflshed = 0;
744 +        return(n);
745 + seekerr:
746 +        error(SYSTEM, "seek failed in ambsync");
747 + }
748 +
749 + #else
750 +
751 + int
752 + ambsync()                       /* flush ambient file */
753 + {
754 +        if (nunflshed == 0)
755 +                return(0);
756 +        nunflshed = 0;
757 +        return(fflush(ambfp));
758 + }
759 +
760 + #endif

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