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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 2.51 by schorsch, Thu Jun 26 00:58:10 2003 UTC

# Line 1 | Line 1
1 /* Copyright (c) 1986 Regents of the University of California */
2
1   #ifndef lint
2 < static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
2 > static const char       RCSid[] = "$Id$";
3   #endif
6
4   /*
5   *  ambient.c - routines dealing with ambient (inter-reflected) component.
6   *
7 < *  The macro AMBFLUSH (if defined) is the number of ambient values
11 < *      to wait before flushing to the ambient file.
12 < *
13 < *     5/9/86
7 > *  Declarations of external symbols in ambient.h
8   */
9  
10 + #include "copyright.h"
11 +
12 + #include  "platform.h"
13   #include  "ray.h"
14 + #include  "otypes.h"
15 + #include  "ambient.h"
16 + #include  "random.h"
17  
18 < #include  "octree.h"
18 > #ifndef  OCTSCALE
19 > #define  OCTSCALE       1.0     /* ceil((valid rad.)/(cube size)) */
20 > #endif
21  
22 < #include  "random.h"
22 > extern char  *shm_boundary;     /* memory sharing boundary */
23  
24 < #define  OCTSCALE       0.5     /* ceil((valid rad.)/(cube size)) */
24 > #define  MAXASET        511     /* maximum number of elements in ambient set */
25 > OBJECT  ambset[MAXASET+1]={0};  /* ambient include/exclude set */
26  
27 < extern CUBE  thescene;          /* contains space boundaries */
27 > double  maxarad;                /* maximum ambient radius */
28 > double  minarad;                /* minimum ambient radius */
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 > static AMBTREE  atrunk;         /* our ambient trunk node */
31  
32 < OBJECT  ambset[128];            /* ambient include/exclude set */
32 > static FILE  *ambfp = NULL;     /* ambient file pointer */
33 > static int  nunflshed = 0;      /* number of unflushed ambient values */
34  
35 < double  maxarad;                /* maximum ambient radius */
36 < double  minarad;                /* minimum ambient radius */
35 > #ifndef SORT_THRESH
36 > #ifdef SMLMEM
37 > #define SORT_THRESH     ((3L<<20)/sizeof(AMBVAL))
38 > #else
39 > #define SORT_THRESH     ((9L<<20)/sizeof(AMBVAL))
40 > #endif
41 > #endif
42 > #ifndef SORT_INTVL
43 > #define SORT_INTVL      (SORT_THRESH<<1)
44 > #endif
45 > #ifndef MAX_SORT_INTVL
46 > #define MAX_SORT_INTVL  (SORT_INTVL<<6)
47 > #endif
48  
49 < typedef struct ambval {
50 <        FVECT  pos;             /* position in space */
51 <        FVECT  dir;             /* normal direction */
52 <        int  lvl;               /* recursion level of parent ray */
53 <        float  weight;          /* weight of parent ray */
54 <        COLOR  val;             /* computed ambient value */
55 <        float  rad;             /* validity radius */
56 <        struct ambval  *next;   /* next in list */
57 < }  AMBVAL;                      /* ambient value */
49 > static double  avsum = 0.;              /* computed ambient value sum (log) */
50 > static unsigned int  navsum = 0;        /* number of values in avsum */
51 > static unsigned int  nambvals = 0;      /* total number of indirect values */
52 > static unsigned int  nambshare = 0;     /* number of values from file */
53 > static unsigned long  ambclock = 0;     /* ambient access clock */
54 > static unsigned long  lastsort = 0;     /* time of last value sort */
55 > static long  sortintvl = SORT_INTVL;    /* time until next sort */
56 > static FILE  *ambinp = NULL;            /* auxiliary file for input */
57 > static long  lastpos = -1;              /* last flush position */
58  
59 < typedef struct ambtree {
60 <        AMBVAL  *alist;         /* ambient value list */
61 <        struct ambtree  *kid;   /* 8 child nodes */
62 < }  AMBTREE;                     /* ambient octree */
59 > #define MAXACLOCK       (1L<<30)        /* clock turnover value */
60 >        /*
61 >         * Track access times unless we are sharing ambient values
62 >         * through memory on a multiprocessor, when we want to avoid
63 >         * claiming our own memory (copy on write).  Go ahead anyway
64 >         * if more than two thirds of our values are unshared.
65 >         * Compile with -Dtracktime=0 to turn this code off.
66 >         */
67 > #ifndef tracktime
68 > #define tracktime       (shm_boundary == NULL || nambvals > 3*nambshare)
69 > #endif
70  
71 < 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 */
71 > #define  AMBFLUSH       (BUFSIZ/AMBVALSIZ)
72  
73 < static AMBTREE  atrunk;         /* our ambient trunk node */
73 > #define  newambval()    (AMBVAL *)malloc(sizeof(AMBVAL))
74 > #define  freeav(av)     free((void *)av);
75  
76 < static FILE  *ambfp = NULL;     /* ambient file pointer */
76 > static void  initambfile(), avsave(), avinsert(), sortambvals(), unloadatree();
77 > static int  avlmemi();
78 > static AMBVAL  *avstore();
79 > #ifdef  F_SETLKW
80 > static void  aflock();
81 > #endif
82  
66 #define  newambval()    (AMBVAL *)bmalloc(sizeof(AMBVAL))
83  
84 < #define  newambtree()   (AMBTREE *)calloc(8, sizeof(AMBTREE))
84 > void
85 > setambres(ar)                           /* set ambient resolution */
86 > int  ar;
87 > {
88 >        ambres = ar < 0 ? 0 : ar;               /* may be done already */
89 >                                                /* set min & max radii */
90 >        if (ar <= 0) {
91 >                minarad = 0;
92 >                maxarad = thescene.cusize / 2.0;
93 >        } else {
94 >                minarad = thescene.cusize / ar;
95 >                maxarad = 64 * minarad;                 /* heuristic */
96 >                if (maxarad > thescene.cusize / 2.0)
97 >                        maxarad = thescene.cusize / 2.0;
98 >        }
99 >        if (minarad <= FTINY)
100 >                minarad = 10*FTINY;
101 >        if (maxarad <= minarad)
102 >                maxarad = 64 * minarad;
103 > }
104  
70 double  sumambient(), doambient(), makeambient();
105  
106 + void
107 + setambacc(newa)                         /* set ambient accuracy */
108 + double  newa;
109 + {
110 +        double  ambdiff;
111  
112 < setambient(afile)                       /* initialize calculation */
113 < char  *afile;
112 >        if (newa < 0.0)
113 >                newa = 0.0;
114 >        ambdiff = fabs(newa - ambacc);
115 >        if (ambdiff >= .01 && (ambacc = newa) > FTINY && nambvals > 0)
116 >                sortambvals(1);                 /* rebuild tree */
117 > }
118 >
119 >
120 > void
121 > setambient()                            /* initialize calculation */
122   {
123 <        long  ftell();
124 <        char  **amblp;
125 <        OBJECT  obj;
126 <        AMBVAL  amb;
127 <                                        /* set up ambient set */
128 <        ambset[0] = 0;
129 <        for (amblp = amblist; *amblp != NULL; amblp++) {
130 <                if ((obj = modifier(*amblp)) == OVOID) {
131 <                        sprintf(errmsg, "unknown %s modifier \"%s\"",
132 <                                ambincl ? "include" : "exclude", *amblp);
123 >        int     readonly = 0;
124 >        long  pos, flen;
125 >        AMBVAL  amb;
126 >                                                /* make sure we're fresh */
127 >        ambdone();
128 >                                                /* init ambient limits */
129 >        setambres(ambres);
130 >        setambacc(ambacc);
131 >        if (ambfile == NULL || !ambfile[0])
132 >                return;
133 >        if (ambacc <= FTINY) {
134 >                sprintf(errmsg, "zero ambient accuracy so \"%s\" not opened",
135 >                                ambfile);
136 >                error(WARNING, errmsg);
137 >                return;
138 >        }
139 >                                                /* open ambient file */
140 >        if ((ambfp = fopen(ambfile, "r+")) == NULL)
141 >                readonly = (ambfp = fopen(ambfile, "r")) != NULL;
142 >        if (ambfp != NULL) {
143 >                initambfile(0);                 /* file exists */
144 >                pos = ftell(ambfp);
145 >                while (readambval(&amb, ambfp))
146 >                        avinsert(avstore(&amb));
147 >                nambshare = nambvals;           /* share loaded values */
148 >                if (readonly) {
149 >                        sprintf(errmsg,
150 >                                "loaded %u values from read-only ambient file",
151 >                                        nambvals);
152                          error(WARNING, errmsg);
153 <                        continue;
153 >                        fclose(ambfp);          /* close file so no writes */
154 >                        ambfp = NULL;
155 >                        return;                 /* avoid ambsync() */
156                  }
157 <                if (!inset(ambset, obj))
158 <                        insertelem(ambset, obj);
157 >                                                /* align file pointer */
158 >                pos += (long)nambvals*AMBVALSIZ;
159 >                flen = lseek(fileno(ambfp), (off_t)0L, 2);
160 >                if (flen != pos) {
161 >                        sprintf(errmsg,
162 >                        "ignoring last %ld values in ambient file (corrupted)",
163 >                                        (flen - pos)/AMBVALSIZ);
164 >                        error(WARNING, errmsg);
165 >                        fseek(ambfp, pos, 0);
166 > #ifndef _WIN32 /* XXX we need a replacement for that one */
167 >                        ftruncate(fileno(ambfp), (off_t)pos);
168 > #endif
169 >                }
170 >        } else if ((ambfp = fopen(ambfile, "w+")) != NULL) {
171 >                initambfile(1);                 /* else create new file */
172 >        } else {
173 >                sprintf(errmsg, "cannot open ambient file \"%s\"", ambfile);
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);
107 <                        error(SYSTEM, errmsg);
180 >
181 > void
182 > ambdone()                       /* close ambient file and free memory */
183 > {
184 >        if (ambfp != NULL) {            /* close ambient file */
185 >                ambsync();
186 >                fclose(ambfp);
187 >                ambfp = NULL;
188 >                if (ambinp != NULL) {  
189 >                        fclose(ambinp);
190 >                        ambinp = NULL;
191                  }
192 +                lastpos = -1;
193 +        }
194 +                                        /* free ambient tree */
195 +        unloadatree(&atrunk, free);
196 +                                        /* reset state variables */
197 +        avsum = 0.;
198 +        navsum = 0;
199 +        nambvals = 0;
200 +        nambshare = 0;
201 +        ambclock = 0;
202 +        lastsort = 0;
203 +        sortintvl = SORT_INTVL;
204   }
205  
206  
207 < ambient(acol, r)                /* compute ambient component for ray */
207 > void
208 > ambnotify(obj)                  /* record new modifier */
209 > OBJECT  obj;
210 > {
211 >        static int  hitlimit = 0;
212 >        register OBJREC  *o;
213 >        register char  **amblp;
214 >
215 >        if (obj == OVOID) {             /* starting over */
216 >                ambset[0] = 0;
217 >                hitlimit = 0;
218 >                return;
219 >        }
220 >        o = objptr(obj);
221 >        if (hitlimit || !ismodifier(o->otype))
222 >                return;
223 >        for (amblp = amblist; *amblp != NULL; amblp++)
224 >                if (!strcmp(o->oname, *amblp)) {
225 >                        if (ambset[0] >= MAXASET) {
226 >                                error(WARNING, "too many modifiers in ambient list");
227 >                                hitlimit++;
228 >                                return;         /* should this be fatal? */
229 >                        }
230 >                        insertelem(ambset, obj);
231 >                        return;
232 >                }
233 > }
234 >
235 >
236 > void
237 > ambient(acol, r, nrm)           /* compute ambient component for ray */
238   COLOR  acol;
239   register RAY  *r;
240 + FVECT  nrm;
241   {
242          static int  rdepth = 0;                 /* ambient recursion */
243 <        double  wsum;
243 >        double  d, l;
244  
119        rdepth++;                               /* increment level */
120
245          if (ambdiv <= 0)                        /* no ambient calculation */
246                  goto dumbamb;
247                                                  /* check number of bounces */
248 <        if (rdepth > ambounce)
248 >        if (rdepth >= ambounce)
249                  goto dumbamb;
250                                                  /* check ambient list */
251          if (ambincl != -1 && r->ro != NULL &&
# Line 129 | Line 253 | register RAY  *r;
253                  goto dumbamb;
254  
255          if (ambacc <= FTINY) {                  /* no ambient storage */
256 <                if (doambient(acol, r) == 0.0)
256 >                rdepth++;
257 >                d = doambient(acol, r, r->rweight, NULL, NULL);
258 >                rdepth--;
259 >                if (d <= FTINY)
260                          goto dumbamb;
261 <                goto done;
261 >                return;
262          }
263 +
264 +        if (tracktime)                          /* sort to minimize thrashing */
265 +                sortambvals(0);
266                                                  /* get ambient value */
267          setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
268 <        wsum = sumambient(acol, r, &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
269 <        if (wsum > FTINY)
270 <                scalecolor(acol, 1.0/wsum);
271 <        else if (makeambient(acol, r) == 0.0)
272 <                goto dumbamb;
273 <        goto done;
274 <
268 >        d = sumambient(acol, r, nrm, rdepth,
269 >                        &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
270 >        if (d > FTINY) {
271 >                scalecolor(acol, 1.0/d);
272 >                return;
273 >        }
274 >        rdepth++;                               /* need to cache new value */
275 >        d = makeambient(acol, r, nrm, rdepth-1);
276 >        rdepth--;
277 >        if (d > FTINY)
278 >                return;
279   dumbamb:                                        /* return global value */
280          copycolor(acol, ambval);
281 < done:                                           /* must finish here! */
282 <        rdepth--;
281 >        if (ambvwt <= 0 | navsum == 0)
282 >                return;
283 >        l = bright(ambval);                     /* average in computations */
284 >        if (l > FTINY) {
285 >                d = (log(l)*(double)ambvwt + avsum) /
286 >                                (double)(ambvwt + navsum);
287 >                d = exp(d) / l;
288 >                scalecolor(acol, d);            /* apply color of ambval */
289 >        } else {
290 >                d = exp( avsum / (double)navsum );
291 >                setcolor(acol, d, d, d);        /* neutral color */
292 >        }
293   }
294  
295  
296   double
297 < sumambient(acol, r, at, c0, s)          /* get interpolated ambient value */
297 > sumambient(acol, r, rn, al, at, c0, s)  /* get interpolated ambient value */
298   COLOR  acol;
299   register RAY  *r;
300 < AMBTREE  *at;
300 > FVECT  rn;
301 > int  al;
302 > AMBTREE  *at;
303   FVECT  c0;
304 < double  s;
304 > double  s;
305   {
306 <        extern double  sqrt();
161 <        double  d, e1, e2, wt, wsum;
306 >        double  d, e1, e2, wt, wsum;
307          COLOR  ct;
308          FVECT  ck0;
309          int  i;
310          register int  j;
311 <        register AMBVAL  *av;
312 <                                        /* do this node */
311 >        register AMBVAL  *av;
312 >
313          wsum = 0.0;
314 +                                        /* do this node */
315          for (av = at->alist; av != NULL; av = av->next) {
316 +                double  rn_dot = -2.0;
317 +                if (tracktime)
318 +                        av->latick = ambclock;
319                  /*
320 <                 *  Ray strength test.
320 >                 *  Ambient level test.
321                   */
322 <                if (av->lvl > r->rlvl || av->weight < r->rweight-FTINY)
322 >                if (av->lvl > al)       /* list sorted, so this works */
323 >                        break;
324 >                if (av->weight < r->rweight-FTINY)
325                          continue;
326                  /*
327                   *  Ambient radius test.
328                   */
329 <                e1 = 0.0;
330 <                for (j = 0; j < 3; j++) {
331 <                        d = av->pos[j] - r->rop[j];
332 <                        e1 += d * d;
333 <                }
329 >                d = av->pos[0] - r->rop[0];
330 >                e1 = d * d;
331 >                d = av->pos[1] - r->rop[1];
332 >                e1 += d * d;
333 >                d = av->pos[2] - r->rop[2];
334 >                e1 += d * d;
335                  e1 /= av->rad * av->rad;
336                  if (e1 > ambacc*ambacc*1.21)
337                          continue;
338                  /*
339 <                 *  Normal direction test.
339 >                 *  Direction test using closest normal.
340                   */
341 <                e2 = (1.0 - DOT(av->dir, r->ron)) * r->rweight;
341 >                d = DOT(av->dir, r->ron);
342 >                if (rn != r->ron) {
343 >                        rn_dot = DOT(av->dir, rn);
344 >                        if (rn_dot > 1.0-FTINY)
345 >                                rn_dot = 1.0-FTINY;
346 >                        if (rn_dot >= d-FTINY) {
347 >                                d = rn_dot;
348 >                                rn_dot = -2.0;
349 >                        }
350 >                }
351 >                e2 = (1.0 - d) * r->rweight;
352                  if (e2 < 0.0) e2 = 0.0;
353                  if (e1 + e2 > ambacc*ambacc*1.21)
354                          continue;
# Line 197 | Line 359 | double  s;
359                  for (j = 0; j < 3; j++)
360                          d += (r->rop[j] - av->pos[j]) *
361                                          (av->dir[j] + r->ron[j]);
362 <                if (d < -minarad)
362 >                if (d*0.5 < -minarad*ambacc-.001)
363                          continue;
364                  /*
365                   *  Jittering final test reduces image artifacts.
366                   */
367 <                wt = sqrt(e1) + sqrt(e2);
368 <                if (wt > ambacc*(0.9 + 0.2*frandom()))
367 >                e1 = sqrt(e1);
368 >                e2 = sqrt(e2);
369 >                wt = e1 + e2;
370 >                if (wt > ambacc*(.9+.2*urand(9015+samplendx)))
371                          continue;
372 +                /*
373 +                 *  Recompute directional error using perturbed normal
374 +                 */
375 +                if (rn_dot > 0.0) {
376 +                        e2 = sqrt((1.0 - rn_dot)*r->rweight);
377 +                        wt = e1 + e2;
378 +                }
379                  if (wt <= 1e-3)
380                          wt = 1e3;
381                  else
382                          wt = 1.0 / wt;
383                  wsum += wt;
384 <                copycolor(ct, av->val);
384 >                extambient(ct, av, r->rop, rn);
385                  scalecolor(ct, wt);
386                  addcolor(acol, ct);
387          }
# Line 229 | Line 400 | double  s;
400                                  break;
401                  }
402                  if (j == 3)
403 <                        wsum += sumambient(acol, r, at->kid+i, ck0, s);
403 >                        wsum += sumambient(acol, r, rn, al, at->kid+i, ck0, s);
404          }
405          return(wsum);
406   }
407  
408  
409   double
410 < makeambient(acol, r)            /* make a new ambient value */
410 > makeambient(acol, r, rn, al)    /* make a new ambient value */
411   COLOR  acol;
412   register RAY  *r;
413 + FVECT  rn;
414 + int  al;
415   {
416 <        AMBVAL  amb;
417 <
418 <        amb.rad = doambient(acol, r);           /* compute ambient */
419 <        if (amb.rad == 0.0)
416 >        AMBVAL  amb;
417 >        FVECT   gp, gd;
418 >                                                /* compute weight */
419 >        amb.weight = pow(AVGREFL, (double)al);
420 >        if (r->rweight < 0.1*amb.weight)        /* heuristic */
421 >                amb.weight = r->rweight;
422 >                                                /* compute ambient */
423 >        amb.rad = doambient(acol, r, amb.weight, gp, gd);
424 >        if (amb.rad <= FTINY)
425                  return(0.0);
426                                                  /* store it */
427          VCOPY(amb.pos, r->rop);
428          VCOPY(amb.dir, r->ron);
429 <        amb.lvl = r->rlvl;
252 <        amb.weight = r->rweight;
429 >        amb.lvl = al;
430          copycolor(amb.val, acol);
431 +        VCOPY(amb.gpos, gp);
432 +        VCOPY(amb.gdir, gd);
433                                                  /* insert into tree */
434 <        avinsert(&amb, &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
435 <        avsave(&amb);                           /* write to file */
434 >        avsave(&amb);                           /* and save to file */
435 >        if (rn != r->ron)
436 >                extambient(acol, &amb, r->rop, rn);     /* texture */
437          return(amb.rad);
438   }
439  
440  
441 < double
442 < doambient(acol, r)                      /* compute ambient component */
443 < COLOR  acol;
444 < register RAY  *r;
441 > void
442 > extambient(cr, ap, pv, nv)              /* extrapolate value at pv, nv */
443 > COLOR  cr;
444 > register AMBVAL  *ap;
445 > FVECT  pv, nv;
446   {
447 <        extern int  ambcmp();
448 <        extern double  sin(), cos(), sqrt();
449 <        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;
447 >        FVECT  v1;
448 >        register int  i;
449 >        double  d;
450  
451 <        setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
452 <                                        /* set number of divisions */
453 <        nt = sqrt(ambdiv * r->rweight * 0.5) + 0.5;
454 <        np = 2 * nt;
455 <        ndivs = nt * np;
456 <                                        /* check first */
457 <        if (ndivs == 0 || rayorigin(&ar, r, AMBIENT, 0.5) < 0)
458 <                return(0.0);
459 <                                        /* set number of super-samples */
460 <        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");
451 >        d = 1.0;                        /* zeroeth order */
452 >                                        /* gradient due to translation */
453 >        for (i = 0; i < 3; i++)
454 >                d += ap->gpos[i]*(pv[i]-ap->pos[i]);
455 >                                        /* gradient due to rotation */
456 >        VCROSS(v1, ap->dir, nv);
457 >        d += DOT(ap->gdir, v1);
458 >        if (d <= 0.0) {
459 >                setcolor(cr, 0.0, 0.0, 0.0);
460 >                return;
461          }
462 <                                        /* make axes */
463 <        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);
462 >        copycolor(cr, ap->val);
463 >        scalecolor(cr, d);
464   }
465  
466  
467 < static int
468 < ambcmp(d1, d2)                          /* decreasing order */
469 < AMBSAMP  *d1, *d2;
467 > static void
468 > initambfile(creat)              /* initialize ambient file */
469 > int  creat;
470   {
471 <        if (d1->k < d2->k)
472 <                return(1);
473 <        if (d1->k > d2->k)
474 <                return(-1);
475 <        return(0);
471 >        extern char  *progname, *octname;
472 >        static char  *mybuf = NULL;
473 >
474 > #ifdef  F_SETLKW
475 >        aflock(creat ? F_WRLCK : F_RDLCK);
476 > #endif
477 >        SET_FILE_BINARY(ambfp);
478 >        if (mybuf == NULL)
479 >                mybuf = (char *)bmalloc(BUFSIZ+8);
480 >        setbuf(ambfp, mybuf);
481 >        if (creat) {                    /* new file */
482 >                newheader("RADIANCE", ambfp);
483 >                fprintf(ambfp, "%s -av %g %g %g -aw %d -ab %d -aa %g ",
484 >                                progname, colval(ambval,RED),
485 >                                colval(ambval,GRN), colval(ambval,BLU),
486 >                                ambvwt, ambounce, ambacc);
487 >                fprintf(ambfp, "-ad %d -as %d -ar %d ",
488 >                                ambdiv, ambssamp, ambres);
489 >                if (octname != NULL)
490 >                        printargs(1, &octname, ambfp);
491 >                else
492 >                        fputc('\n', ambfp);
493 >                fprintf(ambfp, "SOFTWARE= %s\n", VersionID);
494 >                fputnow(ambfp);
495 >                fputformat(AMBFMT, ambfp);
496 >                putc('\n', ambfp);
497 >                putambmagic(ambfp);
498 >        } else if (checkheader(ambfp, AMBFMT, NULL) < 0 || !hasambmagic(ambfp))
499 >                error(USER, "bad ambient file");
500   }
501  
502  
503 < static
504 < avsave(av)                              /* save an ambient value */
505 < AMBVAL  *av;
503 > static void
504 > avsave(av)                              /* insert and save an ambient value */
505 > AMBVAL  *av;
506   {
507 < #ifdef  AMBFLUSH
430 <        static int  nunflshed = 0;
431 < #endif
507 >        avinsert(avstore(av));
508          if (ambfp == NULL)
509                  return;
510 <        if (fwrite(av, sizeof(AMBVAL), 1, ambfp) != 1)
510 >        if (writambval(av, ambfp) < 0)
511                  goto writerr;
512 < #ifdef  AMBFLUSH
513 <        if (++nunflshed >= AMBFLUSH) {
438 <                if (fflush(ambfp) == EOF)
512 >        if (++nunflshed >= AMBFLUSH)
513 >                if (ambsync() == EOF)
514                          goto writerr;
440                nunflshed = 0;
441        }
442 #endif
515          return;
516   writerr:
517 <        error(SYSTEM, "error writing ambient file");
517 >        error(SYSTEM, "error writing to ambient file");
518   }
519  
520  
521 < static
522 < avinsert(aval, at, c0, s)               /* insert ambient value in a tree */
523 < AMBVAL  *aval;
452 < register AMBTREE  *at;
453 < FVECT  c0;
454 < double  s;
521 > static AMBVAL *
522 > avstore(aval)                           /* allocate memory and store aval */
523 > register AMBVAL  *aval;
524   {
525 +        register AMBVAL  *av;
526 +        double  d;
527 +
528 +        if ((av = newambval()) == NULL)
529 +                error(SYSTEM, "out of memory in avstore");
530 +        copystruct(av, aval);
531 +        av->latick = ambclock;
532 +        av->next = NULL;
533 +        nambvals++;
534 +        d = bright(av->val);
535 +        if (d > FTINY) {                /* add to log sum for averaging */
536 +                avsum += log(d);
537 +                navsum++;
538 +        }
539 +        return(av);
540 + }
541 +
542 +
543 + #define ATALLOCSZ       512             /* #/8 trees to allocate at once */
544 +
545 + static AMBTREE  *atfreelist = NULL;     /* free ambient tree structures */
546 +
547 +
548 + static AMBTREE *
549 + newambtree()                            /* allocate 8 ambient tree structs */
550 + {
551 +        register AMBTREE  *atp, *upperlim;
552 +
553 +        if (atfreelist == NULL) {       /* get more nodes */
554 +                atfreelist = (AMBTREE *)malloc(ATALLOCSZ*8*sizeof(AMBTREE));
555 +                if (atfreelist == NULL)
556 +                        return(NULL);
557 +                                        /* link new free list */
558 +                upperlim = atfreelist + 8*(ATALLOCSZ-1);
559 +                for (atp = atfreelist; atp < upperlim; atp += 8)
560 +                        atp->kid = atp + 8;
561 +                atp->kid = NULL;
562 +        }
563 +        atp = atfreelist;
564 +        atfreelist = atp->kid;
565 +        bzero((char *)atp, 8*sizeof(AMBTREE));
566 +        return(atp);
567 + }
568 +
569 +
570 + static void
571 + freeambtree(atp)                        /* free 8 ambient tree structs */
572 + AMBTREE  *atp;
573 + {
574 +        atp->kid = atfreelist;
575 +        atfreelist = atp;
576 + }
577 +
578 +
579 + static void
580 + avinsert(av)                            /* insert ambient value in our tree */
581 + register AMBVAL  *av;
582 + {
583 +        register AMBTREE  *at;
584 +        register AMBVAL  *ap;
585 +        AMBVAL  avh;
586          FVECT  ck0;
587 +        double  s;
588          int  branch;
458        register AMBVAL  *av;
589          register int  i;
590  
591 <        if ((av = newambval()) == NULL)
592 <                goto memerr;
593 <        bcopy(aval, av, sizeof(AMBVAL));
594 <        VCOPY(ck0, c0);
591 >        if (av->rad <= FTINY)
592 >                error(CONSISTENCY, "zero ambient radius in avinsert");
593 >        at = &atrunk;
594 >        VCOPY(ck0, thescene.cuorg);
595 >        s = thescene.cusize;
596          while (s*(OCTSCALE/2) > av->rad*ambacc) {
597                  if (at->kid == NULL)
598                          if ((at->kid = newambtree()) == NULL)
599 <                                goto memerr;
599 >                                error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
600                  s *= 0.5;
601                  branch = 0;
602                  for (i = 0; i < 3; i++)
# Line 475 | Line 606 | double  s;
606                          }
607                  at = at->kid + branch;
608          }
609 <        av->next = at->alist;
610 <        at->alist = av;
611 <        return;
612 < memerr:
613 <        error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
609 >        avh.next = at->alist;           /* order by increasing level */
610 >        for (ap = &avh; ap->next != NULL; ap = ap->next)
611 >                if (ap->next->lvl >= av->lvl)
612 >                        break;
613 >        av->next = ap->next;
614 >        ap->next = av;
615 >        at->alist = avh.next;
616   }
617 +
618 +
619 + static void
620 + unloadatree(at, f)                      /* unload an ambient value tree */
621 + register AMBTREE  *at;
622 + void    (*f)();
623 + {
624 +        register AMBVAL  *av;
625 +        register int  i;
626 +                                        /* transfer values at this node */
627 +        for (av = at->alist; av != NULL; av = at->alist) {
628 +                at->alist = av->next;
629 +                (*f)(av);
630 +        }
631 +        if (at->kid == NULL)
632 +                return;
633 +        for (i = 0; i < 8; i++)         /* transfer and free children */
634 +                unloadatree(at->kid+i, f);
635 +        freeambtree(at->kid);
636 +        at->kid = NULL;
637 + }
638 +
639 +
640 + static struct avl {
641 +        AMBVAL  *p;
642 +        unsigned long   t;
643 + }       *avlist1;                       /* ambient value list with ticks */
644 + static AMBVAL   **avlist2;              /* memory positions for sorting */
645 + static int      i_avlist;               /* index for lists */
646 +
647 +
648 + static int
649 + av2list(av)
650 + register AMBVAL *av;
651 + {
652 + #ifdef DEBUG
653 +        if (i_avlist >= nambvals)
654 +                error(CONSISTENCY, "too many ambient values in av2list1");
655 + #endif
656 +        avlist1[i_avlist].p = avlist2[i_avlist] = av;
657 +        avlist1[i_avlist++].t = av->latick;
658 + }
659 +
660 +
661 + static int
662 + alatcmp(av1, av2)                       /* compare ambient values for MRA */
663 + struct avl      *av1, *av2;
664 + {
665 +        register long  lc = av2->t - av1->t;
666 +        return(lc<0 ? -1 : lc>0 ? 1 : 0);
667 + }
668 +
669 +
670 + /* GW NOTE 2002/10/3:
671 + * I used to compare AMBVAL pointers, but found that this was the
672 + * cause of a serious consistency error with gcc, since the optimizer
673 + * uses some dangerous trick in pointer subtraction that
674 + * assumes pointers differ by exact struct size increments.
675 + */
676 + static int
677 + aposcmp(avp1, avp2)                     /* compare ambient value positions */
678 + const void      *avp1, *avp2;
679 + {
680 +        register long   diff = *(char * const *)avp1 - *(char * const *)avp2;
681 +        if (diff < 0)
682 +                return(-1);
683 +        return(diff > 0);
684 + }
685 +
686 + #if 1
687 + static int
688 + avlmemi(avaddr)                         /* find list position from address */
689 + AMBVAL  *avaddr;
690 + {
691 +        register AMBVAL  **avlpp;
692 +
693 +        avlpp = (AMBVAL **)bsearch((char *)&avaddr, (char *)avlist2,
694 +                        nambvals, sizeof(AMBVAL *), aposcmp);
695 +        if (avlpp == NULL)
696 +                error(CONSISTENCY, "address not found in avlmemi");
697 +        return(avlpp - avlist2);
698 + }
699 + #else
700 + #define avlmemi(avaddr) ((AMBVAL **)bsearch((char *)&avaddr,(char *)avlist2, \
701 +                                nambvals,sizeof(AMBVAL *),aposcmp) - avlist2)
702 + #endif
703 +
704 +
705 + static void
706 + sortambvals(always)                     /* resort ambient values */
707 + int     always;
708 + {
709 +        AMBTREE  oldatrunk;
710 +        AMBVAL  tav, *tap, *pnext;
711 +        register int    i, j;
712 +                                        /* see if it's time yet */
713 +        if (!always && (ambclock++ < lastsort+sortintvl ||
714 +                        nambvals < SORT_THRESH))
715 +                return;
716 +        /*
717 +         * The idea here is to minimize memory thrashing
718 +         * in VM systems by improving reference locality.
719 +         * We do this by periodically sorting our stored ambient
720 +         * values in memory in order of most recently to least
721 +         * recently accessed.  This ordering was chosen so that new
722 +         * ambient values (which tend to be less important) go into
723 +         * higher memory with the infrequently accessed values.
724 +         *      Since we expect our values to need sorting less
725 +         * frequently as the process continues, we double our
726 +         * waiting interval after each call.
727 +         *      This routine is also called by setambacc() with
728 +         * the "always" parameter set to 1 so that the ambient
729 +         * tree will be rebuilt with the new accuracy parameter.
730 +         */
731 +        if (tracktime) {                /* allocate pointer arrays to sort */
732 +                avlist2 = (AMBVAL **)malloc(nambvals*sizeof(AMBVAL *));
733 +                avlist1 = (struct avl *)malloc(nambvals*sizeof(struct avl));
734 +        } else {
735 +                avlist2 = NULL;
736 +                avlist1 = NULL;
737 +        }
738 +        if (avlist1 == NULL) {          /* no time tracking -- rebuild tree? */
739 +                if (avlist2 != NULL)
740 +                        free((void *)avlist2);
741 +                if (always) {           /* rebuild without sorting */
742 +                        copystruct(&oldatrunk, &atrunk);
743 +                        atrunk.alist = NULL;
744 +                        atrunk.kid = NULL;
745 +                        unloadatree(&oldatrunk, avinsert);
746 +                }
747 +        } else {                        /* sort memory by last access time */
748 +                /*
749 +                 * Sorting memory is tricky because it isn't contiguous.
750 +                 * We have to sort an array of pointers by MRA and also
751 +                 * by memory position.  We then copy values in "loops"
752 +                 * to minimize memory hits.  Nevertheless, we will visit
753 +                 * everyone at least twice, and this is an expensive process
754 +                 * when we're thrashing, which is when we need to do it.
755 +                 */
756 + #ifdef DEBUG
757 +                sprintf(errmsg, "sorting %u ambient values at ambclock=%lu...",
758 +                                nambvals, ambclock);
759 +                eputs(errmsg);
760 + #endif
761 +                i_avlist = 0;
762 +                unloadatree(&atrunk, av2list);  /* empty current tree */
763 + #ifdef DEBUG
764 +                if (i_avlist < nambvals)
765 +                        error(CONSISTENCY, "missing ambient values in sortambvals");
766 + #endif
767 +                qsort((char *)avlist1, nambvals, sizeof(struct avl), alatcmp);
768 +                qsort((char *)avlist2, nambvals, sizeof(AMBVAL *), aposcmp);
769 +                for (i = 0; i < nambvals; i++) {
770 +                        if (avlist1[i].p == NULL)
771 +                                continue;
772 +                        tap = avlist2[i];
773 +                        copystruct(&tav, tap);
774 +                        for (j = i; (pnext = avlist1[j].p) != tap;
775 +                                        j = avlmemi(pnext)) {
776 +                                copystruct(avlist2[j], pnext);
777 +                                avinsert(avlist2[j]);
778 +                                avlist1[j].p = NULL;
779 +                        }
780 +                        copystruct(avlist2[j], &tav);
781 +                        avinsert(avlist2[j]);
782 +                        avlist1[j].p = NULL;
783 +                }
784 +                free((void *)avlist1);
785 +                free((void *)avlist2);
786 +                                                /* compute new sort interval */
787 +                sortintvl = ambclock - lastsort;
788 +                if (sortintvl >= MAX_SORT_INTVL/2)
789 +                        sortintvl = MAX_SORT_INTVL;
790 +                else
791 +                        sortintvl <<= 1;        /* wait twice as long next */
792 + #ifdef DEBUG
793 +                eputs("done\n");
794 + #endif
795 +        }
796 +        if (ambclock >= MAXACLOCK)
797 +                ambclock = MAXACLOCK/2;
798 +        lastsort = ambclock;
799 + }
800 +
801 +
802 + #ifdef  F_SETLKW
803 +
804 + static void
805 + aflock(typ)                     /* lock/unlock ambient file */
806 + int  typ;
807 + {
808 +        static struct flock  fls;       /* static so initialized to zeroes */
809 +
810 +        fls.l_type = typ;
811 +        if (fcntl(fileno(ambfp), F_SETLKW, &fls) < 0)
812 +                error(SYSTEM, "cannot (un)lock ambient file");
813 + }
814 +
815 +
816 + int
817 + ambsync()                       /* synchronize ambient file */
818 + {
819 +        long  flen;
820 +        AMBVAL  avs;
821 +        register int  n;
822 +
823 +        if (nunflshed == 0)
824 +                return(0);
825 +        if (lastpos < 0)        /* initializing (locked in initambfile) */
826 +                goto syncend;
827 +                                /* gain exclusive access */
828 +        aflock(F_WRLCK);
829 +                                /* see if file has grown */
830 +        if ((flen = lseek(fileno(ambfp), (off_t)0L, 2)) < 0)
831 +                goto seekerr;
832 +        if (n = flen - lastpos) {               /* file has grown */
833 +                if (ambinp == NULL) {           /* use duplicate filedes */
834 +                        ambinp = fdopen(dup(fileno(ambfp)), "r");
835 +                        if (ambinp == NULL)
836 +                                error(SYSTEM, "fdopen failed in ambsync");
837 +                }
838 +                if (fseek(ambinp, lastpos, 0) < 0)
839 +                        goto seekerr;
840 +                while (n >= AMBVALSIZ) {        /* load contributed values */
841 +                        if (!readambval(&avs, ambinp)) {
842 +                                sprintf(errmsg,
843 +                        "ambient file \"%s\" corrupted near character %ld",
844 +                                                ambfile, flen - n);
845 +                                error(WARNING, errmsg);
846 +                                break;
847 +                        }
848 +                        avinsert(avstore(&avs));
849 +                        n -= AMBVALSIZ;
850 +                }
851 +                /*** seek always as safety measure
852 +                if (n) ***/                     /* alignment */
853 +                        if (lseek(fileno(ambfp), (off_t)(flen-n), 0) < 0)
854 +                                goto seekerr;
855 +        }
856 + #ifdef  DEBUG
857 +        if (ambfp->_ptr - ambfp->_base != nunflshed*AMBVALSIZ) {
858 +                sprintf(errmsg, "ambient file buffer at %d rather than %d",
859 +                                ambfp->_ptr - ambfp->_base,
860 +                                nunflshed*AMBVALSIZ);
861 +                error(CONSISTENCY, errmsg);
862 +        }
863 + #endif
864 + syncend:
865 +        n = fflush(ambfp);                      /* calls write() at last */
866 +        if ((lastpos = lseek(fileno(ambfp), (off_t)0L, 1)) < 0)
867 +                goto seekerr;
868 +        aflock(F_UNLCK);                        /* release file */
869 +        nunflshed = 0;
870 +        return(n);
871 + seekerr:
872 +        error(SYSTEM, "seek failed in ambsync");
873 + }
874 +
875 + #else
876 +
877 + int
878 + ambsync()                       /* flush ambient file */
879 + {
880 +        if (nunflshed == 0)
881 +                return(0);
882 +        nunflshed = 0;
883 +        return(fflush(ambfp));
884 + }
885 +
886 + #endif

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