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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 2.46 by gwlarson, Sun Jan 10 12:45:19 1999 UTC

# Line 1 | Line 1
1 < /* Copyright (c) 1986 Regents of the University of California */
1 > /* Copyright (c) 1996 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 > #ifndef  OCTSCALE
22 > #define  OCTSCALE       1.0     /* ceil((valid rad.)/(cube size)) */
23 > #endif
24  
25 + typedef struct ambtree {
26 +        AMBVAL  *alist;         /* ambient value list */
27 +        struct ambtree  *kid;   /* 8 child nodes */
28 + }  AMBTREE;                     /* ambient octree */
29 +
30   extern CUBE  thescene;          /* contains space boundaries */
31  
32 < 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 */
32 > extern char  *shm_boundary;     /* memory sharing boundary */
33  
34 < OBJECT  ambset[128];            /* ambient include/exclude set */
34 > #define  MAXASET        511     /* maximum number of elements in ambient set */
35 > OBJECT  ambset[MAXASET+1]={0};  /* ambient include/exclude set */
36  
37 < double  maxarad;                /* maximum ambient radius */
38 < double  minarad;                /* minimum ambient radius */
37 > double  maxarad;                /* maximum ambient radius */
38 > double  minarad;                /* minimum ambient radius */
39  
40 < 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 */
40 > static AMBTREE  atrunk;         /* our ambient trunk node */
41  
42 < typedef struct ambtree {
43 <        AMBVAL  *alist;         /* ambient value list */
52 <        struct ambtree  *kid;   /* 8 child nodes */
53 < }  AMBTREE;                     /* ambient octree */
42 > static FILE  *ambfp = NULL;     /* ambient file pointer */
43 > static int  nunflshed = 0;      /* number of unflushed ambient values */
44  
45 < typedef struct {
46 <        float  k;               /* error contribution per sample */
47 <        COLOR  v;               /* ray sum */
48 <        int  n;                 /* number of samples */
49 <        short  t, p;            /* theta, phi indices */
50 < }  AMBSAMP;                     /* ambient sample */
45 > #ifndef SORT_THRESH
46 > #ifdef BIGMEM
47 > #define SORT_THRESH     ((9L<<20)/sizeof(AMBVAL))
48 > #else
49 > #define SORT_THRESH     ((3L<<20)/sizeof(AMBVAL))
50 > #endif
51 > #endif
52 > #ifndef SORT_INTVL
53 > #define SORT_INTVL      (SORT_THRESH<<1)
54 > #endif
55 > #ifndef MAX_SORT_INTVL
56 > #define MAX_SORT_INTVL  (SORT_INTVL<<6)
57 > #endif
58  
59 < static AMBTREE  atrunk;         /* our ambient trunk node */
59 > static double  avsum = 0.;              /* computed ambient value sum (log) */
60 > static unsigned int  navsum = 0;        /* number of values in avsum */
61 > static unsigned int  nambvals = 0;      /* total number of indirect values */
62 > static unsigned int  nambshare = 0;     /* number of values from file */
63 > static unsigned long  ambclock = 0;     /* ambient access clock */
64 > static unsigned long  lastsort = 0;     /* time of last value sort */
65 > static long  sortintvl = SORT_INTVL;    /* time until next sort */
66  
67 < static FILE  *ambfp = NULL;     /* ambient file pointer */
67 > #define MAXACLOCK       (1L<<30)        /* clock turnover value */
68 >        /*
69 >         * Track access times unless we are sharing ambient values
70 >         * through memory on a multiprocessor, when we want to avoid
71 >         * claiming our own memory (copy on write).  Go ahead anyway
72 >         * if more than two thirds of our values are unshared.
73 >         * Compile with -Dtracktime=0 to turn this code off.
74 >         */
75 > #ifndef tracktime
76 > #define tracktime       (shm_boundary == NULL || nambvals > 3*nambshare)
77 > #endif
78  
79 < #define  newambval()    (AMBVAL *)bmalloc(sizeof(AMBVAL))
79 > #define  AMBFLUSH       (BUFSIZ/AMBVALSIZ)
80  
81 < #define  newambtree()   (AMBTREE *)calloc(8, sizeof(AMBTREE))
81 > #define  newambval()    (AMBVAL *)bmalloc(sizeof(AMBVAL))
82  
83 < double  sumambient(), doambient(), makeambient();
83 > static int  initambfile(), avsave(), avinsert(), sortambvals(), avlmemi();
84 > static AMBVAL  *avstore();
85 > #ifdef  F_SETLKW
86 > static  aflock();
87 > #endif
88  
89  
90 + setambres(ar)                           /* set ambient resolution */
91 + int  ar;
92 + {
93 +        ambres = ar < 0 ? 0 : ar;               /* may be done already */
94 +                                                /* set min & max radii */
95 +        if (ar <= 0) {
96 +                minarad = 0;
97 +                maxarad = thescene.cusize / 2.0;
98 +        } else {
99 +                minarad = thescene.cusize / ar;
100 +                maxarad = 64 * minarad;                 /* heuristic */
101 +                if (maxarad > thescene.cusize / 2.0)
102 +                        maxarad = thescene.cusize / 2.0;
103 +        }
104 +        if (minarad <= FTINY)
105 +                minarad = 10*FTINY;
106 +        if (maxarad <= minarad)
107 +                maxarad = 64 * minarad;
108 + }
109 +
110 +
111 + setambacc(newa)                         /* set ambient accuracy */
112 + double  newa;
113 + {
114 +        double  ambdiff;
115 +
116 +        if (newa < 0.0)
117 +                newa = 0.0;
118 +        ambdiff = fabs(newa - ambacc);
119 +        if (ambdiff >= .01 && (ambacc = newa) > FTINY && nambvals > 0)
120 +                sortambvals(1);                 /* rebuild tree */
121 + }
122 +
123 +
124   setambient(afile)                       /* initialize calculation */
125   char  *afile;
126   {
127 <        long  ftell();
128 <        char  **amblp;
129 <        OBJECT  obj;
130 <        AMBVAL  amb;
131 <                                        /* set up ambient set */
132 <        ambset[0] = 0;
133 <        for (amblp = amblist; *amblp != NULL; amblp++) {
134 <                if ((obj = modifier(*amblp)) == OVOID) {
135 <                        sprintf(errmsg, "unknown %s modifier \"%s\"",
136 <                                ambincl ? "include" : "exclude", *amblp);
127 >        int     readonly = 0;
128 >        long  pos, flen;
129 >        AMBVAL  amb;
130 >                                                /* init ambient limits */
131 >        setambres(ambres);
132 >        setambacc(ambacc);
133 >        if (afile == NULL)
134 >                return;
135 >        if (ambacc <= FTINY) {
136 >                sprintf(errmsg, "zero ambient accuracy so \"%s\" not opened",
137 >                                afile);
138 >                error(WARNING, errmsg);
139 >                return;
140 >        }
141 >                                                /* open ambient file */
142 >        if ((ambfp = fopen(afile, "r+")) == NULL)
143 >                readonly = (ambfp = fopen(afile, "r")) != NULL;
144 >        if (ambfp != NULL) {
145 >                initambfile(0);                 /* file exists */
146 >                pos = ftell(ambfp);
147 >                while (readambval(&amb, ambfp))
148 >                        avinsert(avstore(&amb));
149 >                nambshare = nambvals;           /* share loaded values */
150 >                if (readonly) {
151 >                        sprintf(errmsg,
152 >                                "loaded %u values from read-only ambient file",
153 >                                        nambvals);
154                          error(WARNING, errmsg);
155 <                        continue;
155 >                        fclose(ambfp);          /* close file so no writes */
156 >                        ambfp = NULL;
157 >                        return;                 /* avoid ambsync() */
158                  }
159 <                if (!inset(ambset, obj))
160 <                        insertelem(ambset, obj);
159 >                                                /* align file pointer */
160 >                pos += (long)nambvals*AMBVALSIZ;
161 >                flen = lseek(fileno(ambfp), 0L, 2);
162 >                if (flen != pos) {
163 >                        sprintf(errmsg,
164 >                        "ignoring last %ld values in ambient file (corrupted)",
165 >                                        (flen - pos)/AMBVALSIZ);
166 >                        error(WARNING, errmsg);
167 >                        fseek(ambfp, pos, 0);
168 >                        ftruncate(fileno(ambfp), pos);
169 >                }
170 >        } else if ((ambfp = fopen(afile, "w+")) != NULL) {
171 >                initambfile(1);                 /* else create new file */
172 >        } else {
173 >                sprintf(errmsg, "cannot open ambient file \"%s\"", afile);
174 >                error(SYSTEM, errmsg);
175          }
176 <        maxarad = thescene.cusize / 2.0;                /* maximum radius */
177 <                                                        /* minimum radius */
178 <        minarad = ambres > 0 ? thescene.cusize/ambres : 0.0;
176 >        nunflshed++;    /* lie */
177 >        ambsync();
178 > }
179  
180 <                                        /* open ambient file */
181 <        if (afile != NULL)
182 <                if ((ambfp = fopen(afile, "r+")) != NULL) {
183 <                        while (fread(&amb, sizeof(AMBVAL), 1, ambfp) == 1)
184 <                                avinsert(&amb, &atrunk, thescene.cuorg,
185 <                                                thescene.cusize);
186 <                                                        /* align */
187 <                        fseek(ambfp, -(ftell(ambfp)%sizeof(AMBVAL)), 1);
188 <                } else if ((ambfp = fopen(afile, "w")) == NULL) {
189 <                        sprintf(errmsg, "cannot open ambient file \"%s\"",
190 <                                        afile);
191 <                        error(SYSTEM, errmsg);
180 >
181 > ambnotify(obj)                  /* record new modifier */
182 > OBJECT  obj;
183 > {
184 >        static int  hitlimit = 0;
185 >        register OBJREC  *o = objptr(obj);
186 >        register char  **amblp;
187 >
188 >        if (hitlimit || !ismodifier(o->otype))
189 >                return;
190 >        for (amblp = amblist; *amblp != NULL; amblp++)
191 >                if (!strcmp(o->oname, *amblp)) {
192 >                        if (ambset[0] >= MAXASET) {
193 >                                error(WARNING, "too many modifiers in ambient list");
194 >                                hitlimit++;
195 >                                return;         /* should this be fatal? */
196 >                        }
197 >                        insertelem(ambset, obj);
198 >                        return;
199                  }
200   }
201  
202  
203 < ambient(acol, r)                /* compute ambient component for ray */
203 > ambient(acol, r, nrm)           /* compute ambient component for ray */
204   COLOR  acol;
205   register RAY  *r;
206 + FVECT  nrm;
207   {
208          static int  rdepth = 0;                 /* ambient recursion */
209 <        double  wsum;
209 >        double  d, l;
210  
119 –        rdepth++;                               /* increment level */
120 –
211          if (ambdiv <= 0)                        /* no ambient calculation */
212                  goto dumbamb;
213                                                  /* check number of bounces */
214 <        if (rdepth > ambounce)
214 >        if (rdepth >= ambounce)
215                  goto dumbamb;
216                                                  /* check ambient list */
217          if (ambincl != -1 && r->ro != NULL &&
# Line 129 | Line 219 | register RAY  *r;
219                  goto dumbamb;
220  
221          if (ambacc <= FTINY) {                  /* no ambient storage */
222 <                if (doambient(acol, r) == 0.0)
222 >                rdepth++;
223 >                d = doambient(acol, r, r->rweight, NULL, NULL);
224 >                rdepth--;
225 >                if (d <= FTINY)
226                          goto dumbamb;
227 <                goto done;
227 >                return;
228          }
229 +
230 +        if (tracktime)                          /* sort to minimize thrashing */
231 +                sortambvals(0);
232                                                  /* get ambient value */
233          setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
234 <        wsum = sumambient(acol, r, &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
235 <        if (wsum > FTINY)
236 <                scalecolor(acol, 1.0/wsum);
237 <        else if (makeambient(acol, r) == 0.0)
238 <                goto dumbamb;
239 <        goto done;
240 <
234 >        d = sumambient(acol, r, nrm, rdepth,
235 >                        &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
236 >        if (d > FTINY) {
237 >                scalecolor(acol, 1.0/d);
238 >                return;
239 >        }
240 >        rdepth++;                               /* need to cache new value */
241 >        d = makeambient(acol, r, nrm, rdepth-1);
242 >        rdepth--;
243 >        if (d > FTINY)
244 >                return;
245   dumbamb:                                        /* return global value */
246          copycolor(acol, ambval);
247 < done:                                           /* must finish here! */
248 <        rdepth--;
247 >        if (ambvwt <= 0 | navsum == 0)
248 >                return;
249 >        l = bright(ambval);                     /* average in computations */
250 >        if (l > FTINY) {
251 >                d = (log(l)*(double)ambvwt + avsum) /
252 >                                (double)(ambvwt + navsum);
253 >                d = exp(d) / l;
254 >                scalecolor(acol, d);            /* apply color of ambval */
255 >        } else {
256 >                d = exp( avsum / (double)navsum );
257 >                setcolor(acol, d, d, d);        /* neutral color */
258 >        }
259   }
260  
261  
262   double
263 < sumambient(acol, r, at, c0, s)          /* get interpolated ambient value */
263 > sumambient(acol, r, rn, al, at, c0, s)  /* get interpolated ambient value */
264   COLOR  acol;
265   register RAY  *r;
266 < AMBTREE  *at;
266 > FVECT  rn;
267 > int  al;
268 > AMBTREE  *at;
269   FVECT  c0;
270 < double  s;
270 > double  s;
271   {
272 <        extern double  sqrt();
161 <        double  d, e1, e2, wt, wsum;
272 >        double  d, e1, e2, wt, wsum;
273          COLOR  ct;
274          FVECT  ck0;
275          int  i;
276          register int  j;
277 <        register AMBVAL  *av;
278 <                                        /* do this node */
277 >        register AMBVAL  *av;
278 >
279          wsum = 0.0;
280 +                                        /* do this node */
281          for (av = at->alist; av != NULL; av = av->next) {
282 +                if (tracktime)
283 +                        av->latick = ambclock;
284                  /*
285 <                 *  Ray strength test.
285 >                 *  Ambient level test.
286                   */
287 <                if (av->lvl > r->rlvl || av->weight < r->rweight-FTINY)
287 >                if (av->lvl > al)       /* list sorted, so this works */
288 >                        break;
289 >                if (av->weight < r->rweight-FTINY)
290                          continue;
291                  /*
292                   *  Ambient radius test.
293                   */
294 <                e1 = 0.0;
295 <                for (j = 0; j < 3; j++) {
296 <                        d = av->pos[j] - r->rop[j];
297 <                        e1 += d * d;
298 <                }
294 >                d = av->pos[0] - r->rop[0];
295 >                e1 = d * d;
296 >                d = av->pos[1] - r->rop[1];
297 >                e1 += d * d;
298 >                d = av->pos[2] - r->rop[2];
299 >                e1 += d * d;
300                  e1 /= av->rad * av->rad;
301                  if (e1 > ambacc*ambacc*1.21)
302                          continue;
# Line 197 | Line 314 | double  s;
314                  for (j = 0; j < 3; j++)
315                          d += (r->rop[j] - av->pos[j]) *
316                                          (av->dir[j] + r->ron[j]);
317 <                if (d < -minarad)
317 >                if (d*0.5 < -minarad*ambacc-.001)
318                          continue;
319                  /*
320                   *  Jittering final test reduces image artifacts.
321                   */
322                  wt = sqrt(e1) + sqrt(e2);
323 <                if (wt > ambacc*(0.9 + 0.2*frandom()))
323 >                if (wt > ambacc*(.9+.2*urand(9015+samplendx)))
324                          continue;
325                  if (wt <= 1e-3)
326                          wt = 1e3;
327                  else
328                          wt = 1.0 / wt;
329                  wsum += wt;
330 <                copycolor(ct, av->val);
330 >                extambient(ct, av, r->rop, rn);
331                  scalecolor(ct, wt);
332                  addcolor(acol, ct);
333          }
# Line 229 | Line 346 | double  s;
346                                  break;
347                  }
348                  if (j == 3)
349 <                        wsum += sumambient(acol, r, at->kid+i, ck0, s);
349 >                        wsum += sumambient(acol, r, rn, al, at->kid+i, ck0, s);
350          }
351          return(wsum);
352   }
353  
354  
355   double
356 < makeambient(acol, r)            /* make a new ambient value */
356 > makeambient(acol, r, rn, al)    /* make a new ambient value */
357   COLOR  acol;
358   register RAY  *r;
359 + FVECT  rn;
360 + int  al;
361   {
362 <        AMBVAL  amb;
363 <
364 <        amb.rad = doambient(acol, r);           /* compute ambient */
365 <        if (amb.rad == 0.0)
362 >        AMBVAL  amb;
363 >        FVECT   gp, gd;
364 >                                                /* compute weight */
365 >        amb.weight = pow(AVGREFL, (double)al);
366 >        if (r->rweight < 0.1*amb.weight)        /* heuristic */
367 >                amb.weight = r->rweight;
368 >                                                /* compute ambient */
369 >        amb.rad = doambient(acol, r, amb.weight, gp, gd);
370 >        if (amb.rad <= FTINY)
371                  return(0.0);
372                                                  /* store it */
373          VCOPY(amb.pos, r->rop);
374          VCOPY(amb.dir, r->ron);
375 <        amb.lvl = r->rlvl;
252 <        amb.weight = r->rweight;
375 >        amb.lvl = al;
376          copycolor(amb.val, acol);
377 +        VCOPY(amb.gpos, gp);
378 +        VCOPY(amb.gdir, gd);
379                                                  /* insert into tree */
380 <        avinsert(&amb, &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
381 <        avsave(&amb);                           /* write to file */
380 >        avsave(&amb);                           /* and save to file */
381 >        if (rn != r->ron)
382 >                extambient(acol, &amb, r->rop, rn);     /* texture */
383          return(amb.rad);
384   }
385  
386  
387 < double
388 < doambient(acol, r)                      /* compute ambient component */
389 < COLOR  acol;
390 < register RAY  *r;
387 > extambient(cr, ap, pv, nv)              /* extrapolate value at pv, nv */
388 > COLOR  cr;
389 > register AMBVAL  *ap;
390 > FVECT  pv, nv;
391   {
392 <        extern int  ambcmp();
393 <        extern double  sin(), cos(), sqrt();
394 <        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;
392 >        FVECT  v1;
393 >        register int  i;
394 >        double  d;
395  
396 <        setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
397 <                                        /* set number of divisions */
398 <        nt = sqrt(ambdiv * r->rweight * 0.5) + 0.5;
399 <        np = 2 * nt;
400 <        ndivs = nt * np;
401 <                                        /* check first */
402 <        if (ndivs == 0 || rayorigin(&ar, r, AMBIENT, 0.5) < 0)
403 <                return(0.0);
404 <                                        /* set number of super-samples */
405 <        ns = ambssamp * r->rweight + 0.5;
288 <        if (ns > 0) {
289 <                div = (AMBSAMP *)malloc(ndivs*sizeof(AMBSAMP));
290 <                if (div == NULL)
291 <                        error(SYSTEM, "out of memory in doambient");
396 >        d = 1.0;                        /* zeroeth order */
397 >                                        /* gradient due to translation */
398 >        for (i = 0; i < 3; i++)
399 >                d += ap->gpos[i]*(pv[i]-ap->pos[i]);
400 >                                        /* gradient due to rotation */
401 >        VCROSS(v1, ap->dir, nv);
402 >        d += DOT(ap->gdir, v1);
403 >        if (d <= 0.0) {
404 >                setcolor(cr, 0.0, 0.0, 0.0);
405 >                return;
406          }
407 <                                        /* make axes */
408 <        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);
407 >        copycolor(cr, ap->val);
408 >        scalecolor(cr, d);
409   }
410  
411  
412 < static int
413 < ambcmp(d1, d2)                          /* decreasing order */
414 < AMBSAMP  *d1, *d2;
412 > static
413 > initambfile(creat)              /* initialize ambient file */
414 > int  creat;
415   {
416 <        if (d1->k < d2->k)
417 <                return(1);
418 <        if (d1->k > d2->k)
419 <                return(-1);
420 <        return(0);
416 >        extern char  *progname, *octname, VersionID[];
417 >
418 > #ifdef  F_SETLKW
419 >        aflock(creat ? F_WRLCK : F_RDLCK);
420 > #endif
421 > #ifdef MSDOS
422 >        setmode(fileno(ambfp), O_BINARY);
423 > #endif
424 >        setbuf(ambfp, bmalloc(BUFSIZ+8));
425 >        if (creat) {                    /* new file */
426 >                newheader("RADIANCE", ambfp);
427 >                fprintf(ambfp, "%s -av %g %g %g -aw %d -ab %d -aa %g ",
428 >                                progname, colval(ambval,RED),
429 >                                colval(ambval,GRN), colval(ambval,BLU),
430 >                                ambvwt, ambounce, ambacc);
431 >                fprintf(ambfp, "-ad %d -as %d -ar %d %s\n",
432 >                                ambdiv, ambssamp, ambres,
433 >                                octname==NULL ? "" : octname);
434 >                fprintf(ambfp, "SOFTWARE= %s\n", VersionID);
435 >                fputformat(AMBFMT, ambfp);
436 >                putc('\n', ambfp);
437 >                putambmagic(ambfp);
438 >        } else if (checkheader(ambfp, AMBFMT, NULL) < 0 || !hasambmagic(ambfp))
439 >                error(USER, "bad ambient file");
440   }
441  
442  
443   static
444 < avsave(av)                              /* save an ambient value */
445 < AMBVAL  *av;
444 > avsave(av)                              /* insert and save an ambient value */
445 > AMBVAL  *av;
446   {
447 < #ifdef  AMBFLUSH
430 <        static int  nunflshed = 0;
431 < #endif
447 >        avinsert(avstore(av));
448          if (ambfp == NULL)
449                  return;
450 <        if (fwrite(av, sizeof(AMBVAL), 1, ambfp) != 1)
450 >        if (writambval(av, ambfp) < 0)
451                  goto writerr;
452 < #ifdef  AMBFLUSH
453 <        if (++nunflshed >= AMBFLUSH) {
438 <                if (fflush(ambfp) == EOF)
452 >        if (++nunflshed >= AMBFLUSH)
453 >                if (ambsync() == EOF)
454                          goto writerr;
440 –                nunflshed = 0;
441 –        }
442 – #endif
455          return;
456   writerr:
457          error(SYSTEM, "error writing ambient file");
458   }
459  
460  
461 + static AMBVAL *
462 + avstore(aval)                           /* allocate memory and store aval */
463 + register AMBVAL  *aval;
464 + {
465 +        register AMBVAL  *av;
466 +        double  d;
467 +
468 +        if ((av = newambval()) == NULL)
469 +                error(SYSTEM, "out of memory in avstore");
470 +        copystruct(av, aval);
471 +        av->latick = ambclock;
472 +        av->next = NULL;
473 +        nambvals++;
474 +        d = bright(av->val);
475 +        if (d > FTINY) {                /* add to log sum for averaging */
476 +                avsum += log(d);
477 +                navsum++;
478 +        }
479 +        return(av);
480 + }
481 +
482 +
483 + #define ATALLOCSZ       512             /* #/8 trees to allocate at once */
484 +
485 + static AMBTREE  *atfreelist = NULL;     /* free ambient tree structures */
486 +
487 +
488   static
489 < avinsert(aval, at, c0, s)               /* insert ambient value in a tree */
490 < AMBVAL  *aval;
452 < register AMBTREE  *at;
453 < FVECT  c0;
454 < double  s;
489 > AMBTREE *
490 > newambtree()                            /* allocate 8 ambient tree structs */
491   {
492 +        register AMBTREE  *atp, *upperlim;
493 +
494 +        if (atfreelist == NULL) {       /* get more nodes */
495 +                atfreelist = (AMBTREE *)bmalloc(ATALLOCSZ*8*sizeof(AMBTREE));
496 +                if (atfreelist == NULL)
497 +                        return(NULL);
498 +                                        /* link new free list */
499 +                upperlim = atfreelist + 8*(ATALLOCSZ-1);
500 +                for (atp = atfreelist; atp < upperlim; atp += 8)
501 +                        atp->kid = atp + 8;
502 +                atp->kid = NULL;
503 +        }
504 +        atp = atfreelist;
505 +        atfreelist = atp->kid;
506 +        bzero((char *)atp, 8*sizeof(AMBTREE));
507 +        return(atp);
508 + }
509 +
510 +
511 + static
512 + freeambtree(atp)                        /* free 8 ambient tree structs */
513 + AMBTREE  *atp;
514 + {
515 +        atp->kid = atfreelist;
516 +        atfreelist = atp;
517 + }
518 +
519 +
520 + static
521 + avinsert(av)                            /* insert ambient value in our tree */
522 + register AMBVAL  *av;
523 + {
524 +        register AMBTREE  *at;
525 +        register AMBVAL  *ap;
526 +        AMBVAL  avh;
527          FVECT  ck0;
528 +        double  s;
529          int  branch;
458 –        register AMBVAL  *av;
530          register int  i;
531  
532 <        if ((av = newambval()) == NULL)
533 <                goto memerr;
534 <        bcopy(aval, av, sizeof(AMBVAL));
535 <        VCOPY(ck0, c0);
532 >        if (av->rad <= FTINY)
533 >                error(CONSISTENCY, "zero ambient radius in avinsert");
534 >        at = &atrunk;
535 >        VCOPY(ck0, thescene.cuorg);
536 >        s = thescene.cusize;
537          while (s*(OCTSCALE/2) > av->rad*ambacc) {
538                  if (at->kid == NULL)
539                          if ((at->kid = newambtree()) == NULL)
540 <                                goto memerr;
540 >                                error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
541                  s *= 0.5;
542                  branch = 0;
543                  for (i = 0; i < 3; i++)
# Line 475 | Line 547 | double  s;
547                          }
548                  at = at->kid + branch;
549          }
550 <        av->next = at->alist;
551 <        at->alist = av;
552 <        return;
553 < memerr:
554 <        error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
550 >        avh.next = at->alist;           /* order by increasing level */
551 >        for (ap = &avh; ap->next != NULL; ap = ap->next)
552 >                if (ap->next->lvl >= av->lvl)
553 >                        break;
554 >        av->next = ap->next;
555 >        ap->next = av;
556 >        at->alist = avh.next;
557   }
558 +
559 +
560 + static
561 + unloadatree(at, f)                      /* unload an ambient value tree */
562 + register AMBTREE  *at;
563 + int     (*f)();
564 + {
565 +        register AMBVAL  *av;
566 +        register int  i;
567 +                                        /* transfer values at this node */
568 +        for (av = at->alist; av != NULL; av = at->alist) {
569 +                at->alist = av->next;
570 +                (*f)(av);
571 +        }
572 +        if (at->kid == NULL)
573 +                return;
574 +        for (i = 0; i < 8; i++)         /* transfer and free children */
575 +                unloadatree(at->kid+i, f);
576 +        freeambtree(at->kid);
577 +        at->kid = NULL;
578 + }
579 +
580 +
581 + static struct avl {
582 +        AMBVAL  *p;
583 +        unsigned long   t;
584 + }       *avlist1;                       /* ambient value list with ticks */
585 + static AMBVAL   **avlist2;              /* memory positions for sorting */
586 + static int      i_avlist;               /* index for lists */
587 +
588 +
589 + static
590 + av2list(av)
591 + register AMBVAL *av;
592 + {
593 + #ifdef DEBUG
594 +        if (i_avlist >= nambvals)
595 +                error(CONSISTENCY, "too many ambient values in av2list1");
596 + #endif
597 +        avlist1[i_avlist].p = avlist2[i_avlist] = av;
598 +        avlist1[i_avlist++].t = av->latick;
599 + }
600 +
601 +
602 + static int
603 + alatcmp(av1, av2)                       /* compare ambient values for MRA */
604 + struct avl      *av1, *av2;
605 + {
606 +        register long  lc = av2->t - av1->t;
607 +        return(lc<0 ? -1 : lc>0 ? 1 : 0);
608 + }
609 +
610 +
611 + static int
612 + aposcmp(avp1, avp2)                     /* compare ambient value positions */
613 + AMBVAL  **avp1, **avp2;
614 + {
615 +        return(*avp1 - *avp2);
616 + }
617 +
618 +
619 + #if 1
620 + static int
621 + avlmemi(avaddr)                         /* find list position from address */
622 + AMBVAL  *avaddr;
623 + {
624 +        register AMBVAL  **avlpp;
625 +
626 +        avlpp = (AMBVAL **)bsearch((char *)&avaddr, (char *)avlist2,
627 +                        nambvals, sizeof(AMBVAL *), aposcmp);
628 +        if (avlpp == NULL)
629 +                error(CONSISTENCY, "address not found in avlmemi");
630 +        return(avlpp - avlist2);
631 + }
632 + #else
633 + #define avlmemi(avaddr) ((AMBVAL **)bsearch((char *)&avaddr,(char *)avlist2, \
634 +                                nambvals,sizeof(AMBVAL *),aposcmp) - avlist2)
635 + #endif
636 +
637 +
638 + static
639 + sortambvals(always)                     /* resort ambient values */
640 + int     always;
641 + {
642 +        AMBTREE  oldatrunk;
643 +        AMBVAL  tav, *tap, *pnext;
644 +        register int    i, j;
645 +                                        /* see if it's time yet */
646 +        if (!always && (ambclock++ < lastsort+sortintvl ||
647 +                        nambvals < SORT_THRESH))
648 +                return;
649 +        /*
650 +         * The idea here is to minimize memory thrashing
651 +         * in VM systems by improving reference locality.
652 +         * We do this by periodically sorting our stored ambient
653 +         * values in memory in order of most recently to least
654 +         * recently accessed.  This ordering was chosen so that new
655 +         * ambient values (which tend to be less important) go into
656 +         * higher memory with the infrequently accessed values.
657 +         *      Since we expect our values to need sorting less
658 +         * frequently as the process continues, we double our
659 +         * waiting interval after each call.
660 +         *      This routine is also called by setambacc() with
661 +         * the "always" parameter set to 1 so that the ambient
662 +         * tree will be rebuilt with the new accuracy parameter.
663 +         */
664 +        if (tracktime) {                /* allocate pointer arrays to sort */
665 +                avlist2 = (AMBVAL **)malloc(nambvals*sizeof(AMBVAL *));
666 +                avlist1 = (struct avl *)malloc(nambvals*sizeof(struct avl));
667 +        } else {
668 +                avlist2 = NULL;
669 +                avlist1 = NULL;
670 +        }
671 +        if (avlist1 == NULL) {          /* no time tracking -- rebuild tree? */
672 +                if (avlist2 != NULL)
673 +                        free((char *)avlist2);
674 +                if (always) {           /* rebuild without sorting */
675 +                        copystruct(&oldatrunk, &atrunk);
676 +                        atrunk.alist = NULL;
677 +                        atrunk.kid = NULL;
678 +                        unloadatree(&oldatrunk, avinsert);
679 +                }
680 +        } else {                        /* sort memory by last access time */
681 +                /*
682 +                 * Sorting memory is tricky because it isn't contiguous.
683 +                 * We have to sort an array of pointers by MRA and also
684 +                 * by memory position.  We then copy values in "loops"
685 +                 * to minimize memory hits.  Nevertheless, we will visit
686 +                 * everyone at least twice, and this is an expensive process
687 +                 * when we're thrashing, which is when we need to do it.
688 +                 */
689 + #ifdef DEBUG
690 +                sprintf(errmsg, "sorting %u ambient values at ambclock=%lu...",
691 +                                nambvals, ambclock);
692 +                eputs(errmsg);
693 + #endif
694 +                i_avlist = 0;
695 +                unloadatree(&atrunk, av2list);  /* empty current tree */
696 + #ifdef DEBUG
697 +                if (i_avlist < nambvals)
698 +                        error(CONSISTENCY, "missing ambient values in sortambvals");
699 + #endif
700 +                qsort((char *)avlist1, nambvals, sizeof(struct avl), alatcmp);
701 +                qsort((char *)avlist2, nambvals, sizeof(AMBVAL *), aposcmp);
702 +                for (i = 0; i < nambvals; i++) {
703 +                        if (avlist1[i].p == NULL)
704 +                                continue;
705 +                        tap = avlist2[i];
706 +                        copystruct(&tav, tap);
707 +                        for (j = i; (pnext = avlist1[j].p) != tap;
708 +                                        j = avlmemi(pnext)) {
709 +                                copystruct(avlist2[j], pnext);
710 +                                avinsert(avlist2[j]);
711 +                                avlist1[j].p = NULL;
712 +                        }
713 +                        copystruct(avlist2[j], &tav);
714 +                        avinsert(avlist2[j]);
715 +                        avlist1[j].p = NULL;
716 +                }
717 +                free((char *)avlist1);
718 +                free((char *)avlist2);
719 +                                                /* compute new sort interval */
720 +                sortintvl = ambclock - lastsort;
721 +                if (sortintvl >= MAX_SORT_INTVL/2)
722 +                        sortintvl = MAX_SORT_INTVL;
723 +                else
724 +                        sortintvl <<= 1;        /* wait twice as long next */
725 + #ifdef DEBUG
726 +                eputs("done\n");
727 + #endif
728 +        }
729 +        if (ambclock >= MAXACLOCK)
730 +                ambclock = MAXACLOCK/2;
731 +        lastsort = ambclock;
732 + }
733 +
734 +
735 + #ifdef  F_SETLKW
736 +
737 + static
738 + aflock(typ)                     /* lock/unlock ambient file */
739 + int  typ;
740 + {
741 +        static struct flock  fls;       /* static so initialized to zeroes */
742 +
743 +        fls.l_type = typ;
744 +        if (fcntl(fileno(ambfp), F_SETLKW, &fls) < 0)
745 +                error(SYSTEM, "cannot (un)lock ambient file");
746 + }
747 +
748 +
749 + int
750 + ambsync()                       /* synchronize ambient file */
751 + {
752 +        static FILE  *ambinp = NULL;
753 +        static long  lastpos = -1;
754 +        long  flen;
755 +        AMBVAL  avs;
756 +        register int  n;
757 +
758 +        if (nunflshed == 0)
759 +                return(0);
760 +        if (lastpos < 0)        /* initializing (locked in initambfile) */
761 +                goto syncend;
762 +                                /* gain exclusive access */
763 +        aflock(F_WRLCK);
764 +                                /* see if file has grown */
765 +        if ((flen = lseek(fileno(ambfp), 0L, 2)) < 0)
766 +                goto seekerr;
767 +        if (n = flen - lastpos) {               /* file has grown */
768 +                if (ambinp == NULL) {           /* use duplicate filedes */
769 +                        ambinp = fdopen(dup(fileno(ambfp)), "r");
770 +                        if (ambinp == NULL)
771 +                                error(SYSTEM, "fdopen failed in ambsync");
772 +                }
773 +                if (fseek(ambinp, lastpos, 0) < 0)
774 +                        goto seekerr;
775 +                while (n >= AMBVALSIZ) {        /* load contributed values */
776 +                        if (!readambval(&avs, ambinp)) {
777 +                                sprintf(errmsg,
778 +                                "ambient file corrupted near character %ld",
779 +                                                flen - n);
780 +                                error(WARNING, errmsg);
781 +                                break;
782 +                        }
783 +                        avinsert(avstore(&avs));
784 +                        n -= AMBVALSIZ;
785 +                }
786 +                /*** seek always as safety measure
787 +                if (n) ***/                     /* alignment */
788 +                        if (lseek(fileno(ambfp), flen-n, 0) < 0)
789 +                                goto seekerr;
790 +        }
791 + #ifdef  DEBUG
792 +        if (ambfp->_ptr - ambfp->_base != nunflshed*AMBVALSIZ) {
793 +                sprintf(errmsg, "ambient file buffer at %d rather than %d",
794 +                                ambfp->_ptr - ambfp->_base,
795 +                                nunflshed*AMBVALSIZ);
796 +                error(CONSISTENCY, errmsg);
797 +        }
798 + #endif
799 + syncend:
800 +        n = fflush(ambfp);                      /* calls write() at last */
801 +        if ((lastpos = lseek(fileno(ambfp), 0L, 1)) < 0)
802 +                goto seekerr;
803 +        aflock(F_UNLCK);                        /* release file */
804 +        nunflshed = 0;
805 +        return(n);
806 + seekerr:
807 +        error(SYSTEM, "seek failed in ambsync");
808 + }
809 +
810 + #else
811 +
812 + int
813 + ambsync()                       /* flush ambient file */
814 + {
815 +        if (nunflshed == 0)
816 +                return(0);
817 +        nunflshed = 0;
818 +        return(fflush(ambfp));
819 + }
820 +
821 + #endif

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