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

Comparing ray/src/rt/ambient.c (file contents):
Revision 2.2 by greg, Wed Jan 15 10:36:42 1992 UTC vs.
Revision 2.116 by greg, Fri Jan 27 19:57:08 2023 UTC

# Line 1 | Line 1
1 < /* Copyright (c) 1991 Regents of the University of California */
2 <
3 < #ifndef lint
4 < static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
5 < #endif
6 <
1 > static const char       RCSid[] = "$Id$";
2   /*
3   *  ambient.c - routines dealing with ambient (inter-reflected) component.
4   *
5 < *  The macro AMBFLUSH (if defined) is the number of ambient values
11 < *      to wait before flushing to the ambient file.
12 < *
13 < *     5/9/86
5 > *  Declarations of external symbols in ambient.h
6   */
7  
8 < #include  "ray.h"
8 > #include "copyright.h"
9  
10 < #include  "octree.h"
10 > #include <string.h>
11  
12 + #include  "platform.h"
13 + #include  "ray.h"
14   #include  "otypes.h"
15 <
15 > #include  "otspecial.h"
16 > #include  "resolu.h"
17   #include  "ambient.h"
23
18   #include  "random.h"
19 + #include  "pmapamb.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 */
25 > #ifndef  MAXASET
26 > #define  MAXASET        4095    /* maximum number of elements in ambient set */
27 > #endif
28 > OBJECT  ambset[MAXASET+1]={0};  /* ambient include/exclude set */
29  
30 < extern CUBE  thescene;          /* contains space boundaries */
30 > double  maxarad;                /* maximum ambient radius */
31 > double  minarad;                /* minimum ambient radius */
32  
33 < #define  MAXASET        511     /* maximum number of elements in ambient set */
36 < OBJECT  ambset[MAXASET+1]={0};  /* ambient include/exclude set */
33 > static AMBTREE  atrunk;         /* our ambient trunk node */
34  
35 < double  maxarad;                /* maximum ambient radius */
36 < double  minarad;                /* minimum ambient radius */
35 > static FILE  *ambfp = NULL;     /* ambient file pointer */
36 > static int  nunflshed = 0;      /* number of unflushed ambient values */
37  
38 < static AMBTREE  atrunk;         /* our ambient trunk node */
38 > static double  avsum = 0.;              /* computed ambient value sum (log) */
39 > static unsigned int  navsum = 0;        /* number of values in avsum */
40 > static unsigned int  nambvals = 0;      /* total number of indirect values */
41 > static unsigned int  nambshare = 0;     /* number of values from file */
42 > static FILE  *ambinp = NULL;            /* auxiliary file for input */
43 > static long  lastpos = -1;              /* last flush position */
44  
45 < static FILE  *ambfp = NULL;     /* ambient file pointer */
45 > #define  AMBFLUSH       (BUFSIZ/AMBVALSIZ)
46  
47 < #define  newambval()    (AMBVAL *)bmalloc(sizeof(AMBVAL))
47 > #define  newambval()    (AMBVAL *)malloc(sizeof(AMBVAL))
48  
49 < #define  newambtree()   (AMBTREE *)calloc(8, sizeof(AMBTREE))
49 > #define  tfunc(lwr, x, upr)     (((x)-(lwr))/((upr)-(lwr)))
50  
51 + static void initambfile(int creat);
52 + static void avsave(AMBVAL *av);
53 + static AMBVAL *avstore(AMBVAL  *aval);
54 + static AMBTREE *newambtree(void);
55 + static void freeambtree(AMBTREE  *atp);
56  
57 < setambient(afile)                       /* initialize calculation */
58 < char  *afile;
57 > typedef void unloadtf_t(AMBVAL *);
58 > static unloadtf_t avinsert;
59 > static unloadtf_t avfree;
60 > static void unloadatree(AMBTREE  *at, unloadtf_t *f);
61 >
62 > static void sortambvals(void);
63 >
64 > static int      plugaleak(RAY *r, AMBVAL *ap, FVECT anorm, double ang);
65 > static double   sumambient(COLOR acol, RAY *r, FVECT rn, int al,
66 >                                AMBTREE *at, FVECT c0, double s);
67 > static int      makeambient(COLOR acol, RAY *r, FVECT rn, int al);
68 > static int      extambient(COLOR cr, AMBVAL *ap, FVECT pv, FVECT nv,
69 >                                FVECT uvw[3]);
70 >
71 > #ifdef  F_SETLKW
72 > static void aflock(int  typ);
73 > #endif
74 >
75 >
76 > void
77 > setambres(                              /* set ambient resolution */
78 >        int  ar
79 > )
80   {
81 <        long  ftell();
82 <        AMBVAL  amb;
81 >        ambres = ar < 0 ? 0 : ar;               /* may be done already */
82 >                                                /* set min & max radii */
83 >        if (ar <= 0) {
84 >                minarad = 0;
85 >                maxarad = thescene.cusize*0.2;
86 >        } else {
87 >                minarad = thescene.cusize / ar;
88 >                maxarad = 64.0 * minarad;               /* heuristic */
89 >                if (maxarad > thescene.cusize*0.2)
90 >                        maxarad = thescene.cusize*0.2;
91 >        }
92 >        if (minarad <= FTINY)
93 >                minarad = 10.0*FTINY;
94 >        if (maxarad <= minarad)
95 >                maxarad = 64.0 * minarad;
96 > }
97  
56        maxarad = thescene.cusize / 2.0;                /* maximum radius */
57                                                        /* minimum radius */
58        minarad = ambres > 0 ? thescene.cusize/ambres : 0.0;
98  
99 <                                        /* open ambient file */
100 <        if (afile != NULL)
101 <                if ((ambfp = fopen(afile, "r+")) != NULL) {
102 <                        while (fread((char *)&amb,sizeof(AMBVAL),1,ambfp) == 1)
103 <                                avinsert(&amb, &atrunk, thescene.cuorg,
104 <                                                thescene.cusize);
105 <                                                        /* align */
106 <                        fseek(ambfp, -(ftell(ambfp)%sizeof(AMBVAL)), 1);
107 <                } else if ((ambfp = fopen(afile, "w")) == NULL) {
108 <                        sprintf(errmsg, "cannot open ambient file \"%s\"",
109 <                                        afile);
110 <                        error(SYSTEM, errmsg);
99 > void
100 > setambacc(                              /* set ambient accuracy */
101 >        double  newa
102 > )
103 > {
104 >        static double   olda;           /* remember previous setting here */
105 >        
106 >        newa *= (newa > 0);
107 >        if (fabs(newa - olda) >= .05*(newa + olda)) {
108 >                ambacc = newa;
109 >                if (ambacc > FTINY && nambvals > 0)
110 >                        sortambvals();          /* rebuild tree */
111 >        }
112 > }
113 >
114 >
115 > void
116 > setambient(void)                                /* initialize calculation */
117 > {
118 >        int     readonly = 0;
119 >        long    flen;
120 >        AMBVAL  amb;
121 >                                                /* make sure we're fresh */
122 >        ambdone();
123 >                                                /* init ambient limits */
124 >        setambres(ambres);
125 >        setambacc(ambacc);
126 >        if (ambfile == NULL || !ambfile[0])
127 >                return;
128 >        if (ambacc <= FTINY) {
129 >                sprintf(errmsg, "zero ambient accuracy so \"%s\" not opened",
130 >                                ambfile);
131 >                error(WARNING, errmsg);
132 >                return;
133 >        }
134 >                                                /* open ambient file */
135 >        if ((ambfp = fopen(ambfile, "r+")) == NULL)
136 >                readonly = (ambfp = fopen(ambfile, "r")) != NULL;
137 >        if (ambfp != NULL) {
138 >                initambfile(0);                 /* file exists */
139 >                lastpos = ftell(ambfp);
140 >                while (readambval(&amb, ambfp))
141 >                        avstore(&amb);
142 >                nambshare = nambvals;           /* share loaded values */
143 >                if (readonly) {
144 >                        sprintf(errmsg,
145 >                                "loaded %u values from read-only ambient file",
146 >                                        nambvals);
147 >                        error(WARNING, errmsg);
148 >                        fclose(ambfp);          /* close file so no writes */
149 >                        ambfp = NULL;
150 >                        return;                 /* avoid ambsync() */
151                  }
152 +                                                /* align file pointer */
153 +                lastpos += (long)nambvals*AMBVALSIZ;
154 +                flen = lseek(fileno(ambfp), (off_t)0, SEEK_END);
155 +                if (flen != lastpos) {
156 +                        sprintf(errmsg,
157 +                        "ignoring last %ld values in ambient file (corrupted)",
158 +                                        (flen - lastpos)/AMBVALSIZ);
159 +                        error(WARNING, errmsg);
160 +                        fseek(ambfp, lastpos, SEEK_SET);
161 +                        ftruncate(fileno(ambfp), (off_t)lastpos);
162 +                }
163 +        } else if ((ambfp = fopen(ambfile, "w+")) != NULL) {
164 +                initambfile(1);                 /* else create new file */
165 +                fflush(ambfp);
166 +                lastpos = ftell(ambfp);
167 +        } else {
168 +                sprintf(errmsg, "cannot open ambient file \"%s\"", ambfile);
169 +                error(SYSTEM, errmsg);
170 +        }
171 + #ifdef  F_SETLKW
172 +        aflock(F_UNLCK);                        /* release file */
173 + #endif
174   }
175  
176  
177 < ambnotify(obj)                  /* record new modifier */
178 < OBJECT  obj;
177 > void
178 > ambdone(void)                   /* close ambient file and free memory */
179   {
180 +        if (ambfp != NULL) {            /* close ambient file */
181 +                ambsync();
182 +                fclose(ambfp);
183 +                ambfp = NULL;
184 +                if (ambinp != NULL) {  
185 +                        fclose(ambinp);
186 +                        ambinp = NULL;
187 +                }
188 +                lastpos = -1;
189 +        }
190 +                                        /* free ambient tree */
191 +        unloadatree(&atrunk, avfree);
192 +                                        /* reset state variables */
193 +        avsum = 0.;
194 +        navsum = 0;
195 +        nambvals = 0;
196 +        nambshare = 0;
197 + }
198 +
199 +
200 + void
201 + ambnotify(                      /* record new modifier */
202 +        OBJECT  obj
203 + )
204 + {
205          static int  hitlimit = 0;
206 <        register OBJREC  *o = objptr(obj);
207 <        register char  **amblp;
206 >        OBJREC   *o;
207 >        char  **amblp;
208  
209 +        if (obj == OVOID) {             /* starting over */
210 +                ambset[0] = 0;
211 +                hitlimit = 0;
212 +                return;
213 +        }
214 +        o = objptr(obj);
215          if (hitlimit || !ismodifier(o->otype))
216                  return;
217          for (amblp = amblist; *amblp != NULL; amblp++)
# Line 95 | Line 227 | OBJECT  obj;
227   }
228  
229  
230 < ambient(acol, r)                /* compute ambient component for ray */
231 < COLOR  acol;
232 < register RAY  *r;
230 > void
231 > multambient(            /* compute ambient component & multiply by coef. */
232 >        COLOR  aval,
233 >        RAY  *r,
234 >        FVECT  nrm
235 > )
236   {
237 +        static double  logAvgAbsorp = 1;
238          static int  rdepth = 0;                 /* ambient recursion */
239 <        double  d;
239 >        COLOR   acol, caustic;
240 >        int     i, ok;
241 >        double  d, l;
242  
243 +        /* PMAP: Factor in ambient from photon map, if enabled and ray is
244 +         * ambient. Return as all ambient components accounted for, else
245 +         * continue. */
246 +        if (ambPmap(aval, r, rdepth))
247 +                return;
248 +
249 +        if (logAvgAbsorp > 0)                   /* exclude in -aw to avoid growth */
250 +                logAvgAbsorp = log(1.-AVGREFL);
251 +
252 +        /* PMAP: Factor in specular-diffuse ambient (caustics) from photon
253 +         * map, if enabled and ray is primary, else caustic is zero.  Continue
254 +         * with RADIANCE ambient calculation */
255 +        copycolor(caustic, aval);
256 +        ambPmapCaustic(caustic, r, rdepth);
257 +        
258          if (ambdiv <= 0)                        /* no ambient calculation */
259                  goto dumbamb;
260                                                  /* check number of bounces */
# Line 113 | Line 266 | register RAY  *r;
266                  goto dumbamb;
267  
268          if (ambacc <= FTINY) {                  /* no ambient storage */
269 +                FVECT   uvd[2];
270 +                float   dgrad[2], *dgp = NULL;
271 +
272 +                if (nrm != r->ron && DOT(nrm,r->ron) < 0.9999)
273 +                        dgp = dgrad;            /* compute rotational grad. */
274 +                copycolor(acol, aval);
275                  rdepth++;
276 <                d = doambient(acol, r, r->rweight, NULL, NULL);
276 >                ok = doambient(acol, r, r->rweight,
277 >                                uvd, NULL, NULL, dgp, NULL);
278                  rdepth--;
279 <                if (d == 0.0)
279 >                if (!ok)
280                          goto dumbamb;
281 +                if ((ok > 0) & (dgp != NULL)) { /* apply texture */
282 +                        FVECT   v1;
283 +                        VCROSS(v1, r->ron, nrm);
284 +                        d = 1.0;
285 +                        for (i = 3; i--; )
286 +                                d += v1[i] * (dgp[0]*uvd[0][i] + dgp[1]*uvd[1][i]);
287 +                        if (d >= 0.05)
288 +                                scalecolor(acol, d);
289 +                }
290 +                copycolor(aval, acol);
291 +
292 +                /* PMAP: add in caustic */
293 +                addcolor(aval, caustic);
294                  return;
295          }
296 <                                                /* get ambient value */
296 >                                                /* interpolate ambient value */
297          setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
298 <        d = sumambient(acol, r, rdepth,
298 >        d = sumambient(acol, r, nrm, rdepth,
299                          &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
300 <        if (d > FTINY)
301 <                scalecolor(acol, 1.0/d);
302 <        else {
303 <                d = makeambient(acol, r, rdepth++);
304 <                rdepth--;
300 >                        
301 >        if (d > FTINY) {
302 >                d = 1.0/d;
303 >                scalecolor(acol, d);
304 >                multcolor(aval, acol);
305 >
306 >                /* PMAP: add in caustic */
307 >                addcolor(aval, caustic);
308 >                return;
309          }
310 <        if (d > FTINY)
310 >        
311 >        rdepth++;                               /* need to cache new value */
312 >        ok = makeambient(acol, r, nrm, rdepth-1);
313 >        rdepth--;
314 >        
315 >        if (ok) {
316 >                multcolor(aval, acol);          /* computed new value */
317 >
318 >                /* PMAP: add in caustic */
319 >                addcolor(aval, caustic);
320                  return;
321 +        }
322 +        
323   dumbamb:                                        /* return global value */
324 <        copycolor(acol, ambval);
324 >        if ((ambvwt <= 0) | (navsum == 0)) {
325 >                multcolor(aval, ambval);
326 >                
327 >                /* PMAP: add in caustic */
328 >                addcolor(aval, caustic);
329 >                return;
330 >        }
331 >        
332 >        l = bright(ambval);                     /* average in computations */  
333 >        if (l > FTINY) {
334 >                d = (log(l)*(double)ambvwt + avsum + logAvgAbsorp*navsum) /
335 >                                (double)(ambvwt + navsum);
336 >                d = exp(d) / l;
337 >                scalecolor(aval, d);
338 >                multcolor(aval, ambval);        /* apply color of ambval */
339 >        } else {
340 >                d = exp( avsum/(double)navsum + logAvgAbsorp );
341 >                scalecolor(aval, d);            /* neutral color */
342 >        }
343   }
344  
345  
346 < double
347 < sumambient(acol, r, al, at, c0, s)      /* get interpolated ambient value */
348 < COLOR  acol;
143 < register RAY  *r;
144 < int  al;
145 < AMBTREE  *at;
146 < FVECT  c0;
147 < double  s;
346 > /* Plug a potential leak where ambient cache value is occluded */
347 > static int
348 > plugaleak(RAY *r, AMBVAL *ap, FVECT anorm, double ang)
349   {
350 <        extern double  sqrt();
351 <        double  d, e1, e2, wt, wsum;
352 <        COLOR  ct;
353 <        FVECT  ck0;
354 <        int  i;
355 <        register int  j;
356 <        register AMBVAL  *av;
357 <                                        /* do this node */
358 <        wsum = 0.0;
350 >        const double    cost70sq = 0.1169778;   /* cos(70deg)^2 */
351 >        RAY             rtst;
352 >        FVECT           vdif;
353 >        double          normdot, ndotd, nadotd;
354 >        double          a, b, c, t[2];
355 >
356 >        ang += 2.*PI*(ang < 0);                 /* check direction flags */
357 >        if ( !(ap->corral>>(int)(ang*(16./PI)) & 1) )
358 >                return(0);
359 >        /*
360 >         * Generate test ray, targeting 20 degrees above sample point plane
361 >         * along surface normal from cache position.  This should be high
362 >         * enough to miss local geometry we don't really care about.
363 >         */
364 >        VSUB(vdif, ap->pos, r->rop);
365 >        normdot = DOT(anorm, r->ron);
366 >        ndotd = DOT(vdif, r->ron);
367 >        nadotd = DOT(vdif, anorm);
368 >        a = normdot*normdot - cost70sq;
369 >        b = 2.0*(normdot*ndotd - nadotd*cost70sq);
370 >        c = ndotd*ndotd - DOT(vdif,vdif)*cost70sq;
371 >        if (quadratic(t, a, b, c) != 2)
372 >                return(1);                      /* should rarely happen */
373 >        if (t[1] <= FTINY)
374 >                return(0);                      /* should fail behind test */
375 >        rayorigin(&rtst, SHADOW, r, NULL);
376 >        VSUM(rtst.rdir, vdif, anorm, t[1]);     /* further dist. > plane */
377 >        rtst.rmax = normalize(rtst.rdir);       /* short ray test */
378 >        while (localhit(&rtst, &thescene)) {    /* check for occluder */
379 >                OBJREC  *m = findmaterial(rtst.ro);
380 >                if (m != NULL && !istransp(m->otype) && !isBSDFproxy(m) &&
381 >                                (rtst.clipset == NULL ||
382 >                                        !inset(rtst.clipset, rtst.ro->omod)))
383 >                        return(1);              /* plug light leak */
384 >                VCOPY(rtst.rorg, rtst.rop);     /* skip invisible surface */
385 >                rtst.rmax -= rtst.rot;
386 >                rayclear(&rtst);
387 >        }
388 >        return(0);                              /* seems we're OK */
389 > }
390 >
391 >
392 > static double
393 > sumambient(             /* get interpolated ambient value */
394 >        COLOR  acol,
395 >        RAY  *r,
396 >        FVECT  rn,
397 >        int  al,
398 >        AMBTREE  *at,
399 >        FVECT  c0,
400 >        double  s
401 > )
402 > {                       /* initial limit is 10 degrees plus ambacc radians */
403 >        const double    minangle = 10.0 * PI/180.;
404 >        double          maxangle = minangle + ambacc;
405 >        double          wsum = 0.0;
406 >        FVECT           ck0;
407 >        int             i, j;
408 >        AMBVAL          *av;
409 >
410 >        if (at->kid != NULL) {          /* sum children first */                                
411 >                s *= 0.5;
412 >                for (i = 0; i < 8; i++) {
413 >                        for (j = 0; j < 3; j++) {
414 >                                ck0[j] = c0[j];
415 >                                if (1<<j & i)
416 >                                        ck0[j] += s;
417 >                                if (r->rop[j] < ck0[j] - OCTSCALE*s)
418 >                                        break;
419 >                                if (r->rop[j] > ck0[j] + (1.0+OCTSCALE)*s)
420 >                                        break;
421 >                        }
422 >                        if (j == 3)
423 >                                wsum += sumambient(acol, r, rn, al,
424 >                                                        at->kid+i, ck0, s);
425 >                }
426 >                                        /* good enough? */
427 >                if (wsum >= 0.05 && s > minarad*10.0)
428 >                        return(wsum);
429 >        }
430 >                                        /* adjust maximum angle */
431 >        if (at->alist != NULL && (at->alist->lvl <= al) & (r->rweight < 0.6))
432 >                maxangle = (maxangle - PI/2.)*pow(r->rweight,0.13) + PI/2.;
433 >                                        /* sum this node */
434          for (av = at->alist; av != NULL; av = av->next) {
435 +                double  u, v, d, delta_r2, delta_t2;
436 +                COLOR   ct;
437 +                FVECT   uvw[3];
438                  /*
439 <                 *  Ambient level test.
439 >                 *  Ambient level test
440                   */
441 <                if (av->lvl > al || av->weight < r->rweight-FTINY)
441 >                if (av->lvl > al ||     /* list sorted, so this works */
442 >                                (av->lvl == al) & (av->weight < 0.9*r->rweight))
443 >                        break;
444 >                /*
445 >                 *  Direction test using unperturbed normal
446 >                 */
447 >                decodedir(uvw[2], av->ndir);
448 >                d = DOT(uvw[2], r->ron);
449 >                if (d <= 0.0)           /* >= 90 degrees */
450                          continue;
451 +                delta_r2 = 2.0 - 2.0*d; /* approx. radians^2 */
452 +                if (delta_r2 >= maxangle*maxangle)
453 +                        continue;
454                  /*
455 <                 *  Ambient radius test.
455 >                 *  Modified ray behind test
456                   */
457 <                e1 = 0.0;
458 <                for (j = 0; j < 3; j++) {
459 <                        d = av->pos[j] - r->rop[j];
170 <                        e1 += d * d;
171 <                }
172 <                e1 /= av->rad * av->rad;
173 <                if (e1 > ambacc*ambacc*1.21)
457 >                VSUB(ck0, r->rop, av->pos);
458 >                d = DOT(ck0, uvw[2]);
459 >                if (d < -minarad*ambacc)
460                          continue;
461 +                d /= av->rad[0];
462 +                delta_t2 = d*d;
463 +                if (delta_t2 >= ambacc*ambacc)
464 +                        continue;
465                  /*
466 <                 *  Normal direction test.
466 >                 *  Elliptical radii test based on Hessian
467                   */
468 <                e2 = (1.0 - DOT(av->dir, r->ron)) * r->rweight;
469 <                if (e2 < 0.0) e2 = 0.0;
470 <                if (e1 + e2 > ambacc*ambacc*1.21)
468 >                decodedir(uvw[0], av->udir);
469 >                VCROSS(uvw[1], uvw[2], uvw[0]);
470 >                d = (u = DOT(ck0, uvw[0])) / av->rad[0];
471 >                delta_t2 += d*d;
472 >                d = (v = DOT(ck0, uvw[1])) / av->rad[1];
473 >                delta_t2 += d*d;
474 >                if (delta_t2 >= ambacc*ambacc)
475                          continue;
476                  /*
477 <                 *  Ray behind test.
477 >                 *  Test for potential light leak
478                   */
479 <                d = 0.0;
186 <                for (j = 0; j < 3; j++)
187 <                        d += (r->rop[j] - av->pos[j]) *
188 <                                        (av->dir[j] + r->ron[j]);
189 <                if (d*0.5 < -minarad*ambacc-.001)
479 >                if (av->corral && plugaleak(r, av, uvw[2], atan2a(v,u)))
480                          continue;
481                  /*
482 <                 *  Jittering final test reduces image artifacts.
482 >                 *  Extrapolate value and compute final weight (hat function)
483                   */
484 <                wt = sqrt(e1) + sqrt(e2);
195 <                wt *= .9 + .2*urand(9015+samplendx);
196 <                if (wt > ambacc)
484 >                if (!extambient(ct, av, r->rop, rn, uvw))
485                          continue;
486 <                if (wt <= 1e-3)
487 <                        wt = 1e3;
488 <                else
201 <                        wt = 1.0 / wt;
202 <                wsum += wt;
203 <                extambient(ct, av, r->rop, r->ron);
204 <                scalecolor(ct, wt);
486 >                d = tfunc(maxangle, sqrt(delta_r2), 0.0) *
487 >                        tfunc(ambacc, sqrt(delta_t2), 0.0);
488 >                scalecolor(ct, d);
489                  addcolor(acol, ct);
490 +                wsum += d;
491          }
207        if (at->kid == NULL)
208                return(wsum);
209                                        /* do children */
210        s *= 0.5;
211        for (i = 0; i < 8; i++) {
212                for (j = 0; j < 3; j++) {
213                        ck0[j] = c0[j];
214                        if (1<<j & i)
215                                ck0[j] += s;
216                        if (r->rop[j] < ck0[j] - OCTSCALE*s)
217                                break;
218                        if (r->rop[j] > ck0[j] + (1.0+OCTSCALE)*s)
219                                break;
220                }
221                if (j == 3)
222                        wsum += sumambient(acol, r, al, at->kid+i, ck0, s);
223        }
492          return(wsum);
493   }
494  
495  
496 < double
497 < makeambient(acol, r, al)        /* make a new ambient value */
498 < COLOR  acol;
499 < register RAY  *r;
500 < int  al;
496 > static int
497 > makeambient(            /* make a new ambient value for storage */
498 >        COLOR  acol,
499 >        RAY  *r,
500 >        FVECT  rn,
501 >        int  al
502 > )
503   {
504 <        AMBVAL  amb;
505 <        FVECT   gp, gd;
506 <                                                /* compute weight */
507 <        amb.weight = pow(AVGREFL, (double)al);
508 <        if (r->rweight < 0.2*amb.weight)        /* heuristic */
509 <                amb.weight = r->rweight;
504 >        AMBVAL  amb;
505 >        FVECT   uvw[3];
506 >        int     i;
507 >
508 >        amb.weight = 1.0;                       /* compute weight */
509 >        for (i = al; i-- > 0; )
510 >                amb.weight *= AVGREFL;
511 >        if (r->rweight < 0.1*amb.weight)        /* heuristic override */
512 >                amb.weight = 1.25*r->rweight;
513 >        setcolor(acol, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
514                                                  /* compute ambient */
515 <        amb.rad = doambient(acol, r, amb.weight, gp, gd);
516 <        if (amb.rad == 0.0)
517 <                return(0.0);
518 <                                                /* store it */
515 >        i = doambient(acol, r, amb.weight,
516 >                        uvw, amb.rad, amb.gpos, amb.gdir, &amb.corral);
517 >        scalecolor(acol, 1./AVGREFL);           /* undo assumed reflectance */
518 >        if (i <= 0 || amb.rad[0] <= FTINY)      /* no Hessian or zero radius */
519 >                return(i);
520 >                                                /* store value */
521          VCOPY(amb.pos, r->rop);
522 <        VCOPY(amb.dir, r->ron);
522 >        amb.ndir = encodedir(r->ron);
523 >        amb.udir = encodedir(uvw[0]);
524          amb.lvl = al;
525          copycolor(amb.val, acol);
249        VCOPY(amb.gpos, gp);
250        VCOPY(amb.gdir, gd);
526                                                  /* insert into tree */
527 <        avinsert(&amb, &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
528 <        avsave(&amb);                           /* write to file */
529 <        return(amb.rad);
527 >        avsave(&amb);                           /* and save to file */
528 >        if (rn != r->ron) {                     /* texture */
529 >                VCOPY(uvw[2], r->ron);
530 >                extambient(acol, &amb, r->rop, rn, uvw);
531 >        }
532 >        return(1);
533   }
534  
535  
536 < extambient(cr, ap, pv, nv)              /* extrapolate value at pv, nv */
537 < COLOR  cr;
538 < register AMBVAL  *ap;
539 < FVECT  pv, nv;
536 > static int
537 > extambient(             /* extrapolate value at pv, nv */
538 >        COLOR  cr,
539 >        AMBVAL   *ap,
540 >        FVECT  pv,
541 >        FVECT  nv,
542 >        FVECT  uvw[3]
543 > )
544   {
545 <        FVECT  v1, v2;
546 <        register int  i;
547 <        double  d;
545 >        const double    min_d = 0.05;
546 >        const double    max_d = 20.;
547 >        static FVECT    my_uvw[3];
548 >        FVECT           v1;
549 >        int             i;
550 >        double          d = 1.0;        /* zeroeth order */
551  
552 <        d = 1.0;                        /* zeroeth order */
553 <                                        /* gradient due to translation */
554 <        for (i = 0; i < 3; i++)
555 <                d += ap->gpos[i]*(pv[i]-ap->pos[i]);
556 <                                        /* gradient due to rotation */
272 <        VCOPY(v1, ap->dir);
273 <        fcross(v2, v1, nv);
274 <        d += DOT(ap->gdir, v2);
275 <        if (d <= 0.0) {
276 <                setcolor(cr, 0.0, 0.0, 0.0);
277 <                return;
552 >        if (uvw == NULL) {              /* need local coordinates? */
553 >                decodedir(my_uvw[2], ap->ndir);
554 >                decodedir(my_uvw[0], ap->udir);
555 >                VCROSS(my_uvw[1], my_uvw[2], my_uvw[0]);
556 >                uvw = my_uvw;
557          }
558 +        for (i = 3; i--; )              /* gradient due to translation */
559 +                d += (pv[i] - ap->pos[i]) *
560 +                        (ap->gpos[0]*uvw[0][i] + ap->gpos[1]*uvw[1][i]);
561 +
562 +        VCROSS(v1, uvw[2], nv);         /* gradient due to rotation */
563 +        for (i = 3; i--; )
564 +                d += v1[i] * (ap->gdir[0]*uvw[0][i] + ap->gdir[1]*uvw[1][i]);
565 +        
566 +        if (d < min_d)                  /* clamp min/max scaling */
567 +                d = min_d;
568 +        else if (d > max_d)
569 +                d = max_d;
570          copycolor(cr, ap->val);
571          scalecolor(cr, d);
572 +        return(d > min_d);
573   }
574  
575  
576 < static
577 < avsave(av)                              /* save an ambient value */
578 < AMBVAL  *av;
576 > static void
577 > avinsert(                               /* insert ambient value in our tree */
578 >        AMBVAL *av
579 > )
580   {
581 < #ifdef  AMBFLUSH
582 <        static int  nunflshed = 0;
583 < #endif
291 <        if (ambfp == NULL)
292 <                return;
293 <        if (fwrite((char *)av, sizeof(AMBVAL), 1, ambfp) != 1)
294 <                goto writerr;
295 < #ifdef  AMBFLUSH
296 <        if (++nunflshed >= AMBFLUSH) {
297 <                if (fflush(ambfp) == EOF)
298 <                        goto writerr;
299 <                nunflshed = 0;
300 <        }
301 < #endif
302 <        return;
303 < writerr:
304 <        error(SYSTEM, "error writing ambient file");
305 < }
306 <
307 <
308 < static
309 < avinsert(aval, at, c0, s)               /* insert ambient value in a tree */
310 < AMBVAL  *aval;
311 < register AMBTREE  *at;
312 < FVECT  c0;
313 < double  s;
314 < {
581 >        AMBTREE  *at;
582 >        AMBVAL  *ap;
583 >        AMBVAL  avh;
584          FVECT  ck0;
585 +        double  s;
586          int  branch;
587 <        register AMBVAL  *av;
318 <        register int  i;
587 >        int  i;
588  
589 <        if ((av = newambval()) == NULL)
590 <                goto memerr;
591 <        copystruct(av, aval);
592 <        VCOPY(ck0, c0);
593 <        while (s*(OCTSCALE/2) > av->rad*ambacc) {
589 >        if (av->rad[0] <= FTINY)
590 >                error(CONSISTENCY, "zero ambient radius in avinsert");
591 >        at = &atrunk;
592 >        VCOPY(ck0, thescene.cuorg);
593 >        s = thescene.cusize;
594 >        while (s*(OCTSCALE/2) > av->rad[1]*ambacc) {
595                  if (at->kid == NULL)
596                          if ((at->kid = newambtree()) == NULL)
597 <                                goto memerr;
597 >                                error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
598                  s *= 0.5;
599                  branch = 0;
600                  for (i = 0; i < 3; i++)
# Line 334 | Line 604 | double  s;
604                          }
605                  at = at->kid + branch;
606          }
607 <        av->next = at->alist;
608 <        at->alist = av;
607 >        avh.next = at->alist;           /* order by increasing level */
608 >        for (ap = &avh; ap->next != NULL; ap = ap->next)
609 >                if ( ap->next->lvl > av->lvl ||
610 >                                (ap->next->lvl == av->lvl) &
611 >                                (ap->next->weight <= av->weight) )
612 >                        break;
613 >        av->next = ap->next;
614 >        ap->next = (AMBVAL*)av;
615 >        at->alist = avh.next;
616 > }
617 >
618 >
619 > static void
620 > initambfile(            /* initialize ambient file */
621 >        int  cre8
622 > )
623 > {
624 >        extern char  *progname, *octname;
625 >        static char  *mybuf = NULL;
626 >
627 > #ifdef  F_SETLKW
628 >        aflock(cre8 ? F_WRLCK : F_RDLCK);
629 > #endif
630 >        SET_FILE_BINARY(ambfp);
631 >        if (mybuf == NULL)
632 >                mybuf = (char *)bmalloc(BUFSIZ+8);
633 >        setbuf(ambfp, mybuf);
634 >        if (cre8) {                     /* new file */
635 >                newheader("RADIANCE", ambfp);
636 >                fprintf(ambfp, "%s -av %g %g %g -aw %d -ab %d -aa %g ",
637 >                                progname, colval(ambval,RED),
638 >                                colval(ambval,GRN), colval(ambval,BLU),
639 >                                ambvwt, ambounce, ambacc);
640 >                fprintf(ambfp, "-ad %d -as %d -ar %d ",
641 >                                ambdiv, ambssamp, ambres);
642 >                fprintf(ambfp, "-dr %d -ds %g -dt %g -dc %g ", directrelay,
643 >                                srcsizerat, shadthresh, shadcert);
644 >                fprintf(ambfp, "-ss %g -st %g -lr %d -lw %g ", specjitter,
645 >                                specthresh, maxdepth, minweight);
646 >                if (octname != NULL)
647 >                        fputs(octname, ambfp);
648 >                fputc('\n', ambfp);
649 >                fprintf(ambfp, "SOFTWARE= %s\n", VersionID);
650 >                fputnow(ambfp);
651 >                fputformat(AMBFMT, ambfp);
652 >                fputc('\n', ambfp);
653 >                putambmagic(ambfp);
654 >        } else if (checkheader(ambfp, AMBFMT, NULL) < 0 || !hasambmagic(ambfp))
655 >                error(USER, "bad ambient file");
656 > }
657 >
658 >
659 > static void
660 > avsave(                         /* insert and save an ambient value */
661 >        AMBVAL  *av
662 > )
663 > {
664 >        avstore(av);
665 >        if (ambfp == NULL)
666 >                return;
667 >        if (writambval(av, ambfp) < 0)
668 >                goto writerr;
669 >        if (++nunflshed >= AMBFLUSH)
670 >                if (ambsync() == EOF)
671 >                        goto writerr;
672          return;
673 < memerr:
674 <        error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
673 > writerr:
674 >        error(SYSTEM, "error writing to ambient file");
675   }
676 +
677 +
678 + static AMBVAL *
679 + avstore(                                /* allocate memory and save aval */
680 +        AMBVAL  *aval
681 + )
682 + {
683 +        AMBVAL  *av;
684 +        double  d;
685 +
686 +        if ((av = newambval()) == NULL)
687 +                error(SYSTEM, "out of memory in avstore");
688 +        *av = *aval;
689 +        av->next = NULL;
690 +        nambvals++;
691 +        d = bright(av->val);
692 +        if (d > FTINY) {                /* add to log sum for averaging */
693 +                avsum += log(d);
694 +                navsum++;
695 +        }
696 +        avinsert(av);                   /* insert in our cache tree */
697 +        return(av);
698 + }
699 +
700 +
701 + #define ATALLOCSZ       512             /* #/8 trees to allocate at once */
702 +
703 + static AMBTREE  *atfreelist = NULL;     /* free ambient tree structures */
704 +
705 +
706 + static AMBTREE *
707 + newambtree(void)                                /* allocate 8 ambient tree structs */
708 + {
709 +        AMBTREE  *atp, *upperlim;
710 +
711 +        if (atfreelist == NULL) {       /* get more nodes */
712 +                atfreelist = (AMBTREE *)malloc(ATALLOCSZ*8*sizeof(AMBTREE));
713 +                if (atfreelist == NULL)
714 +                        return(NULL);
715 +                                        /* link new free list */
716 +                upperlim = atfreelist + 8*(ATALLOCSZ-1);
717 +                for (atp = atfreelist; atp < upperlim; atp += 8)
718 +                        atp->kid = atp + 8;
719 +                atp->kid = NULL;
720 +        }
721 +        atp = atfreelist;
722 +        atfreelist = atp->kid;
723 +        memset(atp, 0, 8*sizeof(AMBTREE));
724 +        return(atp);
725 + }
726 +
727 +
728 + static void
729 + freeambtree(                    /* free 8 ambient tree structs */
730 +        AMBTREE  *atp
731 + )
732 + {
733 +        atp->kid = atfreelist;
734 +        atfreelist = atp;
735 + }
736 +
737 +
738 + static void
739 + unloadatree(                    /* unload an ambient value tree */
740 +        AMBTREE  *at,
741 +        unloadtf_t *f
742 + )
743 + {
744 +        AMBVAL  *av;
745 +        int  i;
746 +                                        /* transfer values at this node */
747 +        for (av = at->alist; av != NULL; av = at->alist) {
748 +                at->alist = av->next;
749 +                av->next = NULL;
750 +                (*f)(av);
751 +        }
752 +        if (at->kid == NULL)
753 +                return;
754 +        for (i = 0; i < 8; i++)         /* transfer and free children */
755 +                unloadatree(at->kid+i, f);
756 +        freeambtree(at->kid);
757 +        at->kid = NULL;
758 + }
759 +
760 +
761 + static void
762 + avfree(AMBVAL *av)
763 + {
764 +        free(av);
765 + }
766 +
767 +
768 + static void
769 + sortambvals(void)                       /* resort ambient values */
770 + {
771 +        AMBTREE  oldatrunk = atrunk;
772 +
773 +        atrunk.alist = NULL;
774 +        atrunk.kid = NULL;
775 +        unloadatree(&oldatrunk, avinsert);
776 + }
777 +
778 +
779 + #ifdef  F_SETLKW
780 +
781 + static void
782 + aflock(                 /* lock/unlock ambient file */
783 +        int  typ
784 + )
785 + {
786 +        static struct flock  fls;       /* static so initialized to zeroes */
787 +
788 +        if (typ == fls.l_type)          /* already called? */
789 +                return;
790 +
791 +        fls.l_type = typ;
792 +        do
793 +                if (fcntl(fileno(ambfp), F_SETLKW, &fls) != -1)
794 +                        return;
795 +        while (errno == EINTR);
796 +        
797 +        error(SYSTEM, "cannot (un)lock ambient file");
798 + }
799 +
800 +
801 + int
802 + ambsync(void)                   /* synchronize ambient file */
803 + {
804 +        long  flen;
805 +        AMBVAL  avs;
806 +        int  n;
807 +
808 +        if (ambfp == NULL)      /* no ambient file? */
809 +                return(0);
810 +                                /* gain appropriate access */
811 +        aflock(nunflshed ? F_WRLCK : F_RDLCK);
812 +                                /* see if file has grown */
813 +        if ((flen = lseek(fileno(ambfp), (off_t)0, SEEK_END)) < 0)
814 +                goto seekerr;
815 +        if ((n = flen - lastpos) > 0) {         /* file has grown */
816 +                if (ambinp == NULL) {           /* get new file pointer */
817 +                        ambinp = fopen(ambfile, "rb");
818 +                        if (ambinp == NULL)
819 +                                error(SYSTEM, "fopen failed in ambsync");
820 +                }
821 +                if (fseek(ambinp, lastpos, SEEK_SET) < 0)
822 +                        goto seekerr;
823 +                while (n >= AMBVALSIZ) {        /* load contributed values */
824 +                        if (!readambval(&avs, ambinp)) {
825 +                                sprintf(errmsg,
826 +                        "ambient file \"%s\" corrupted near character %ld",
827 +                                                ambfile, flen - n);
828 +                                error(WARNING, errmsg);
829 +                                break;
830 +                        }
831 +                        avstore(&avs);
832 +                        n -= AMBVALSIZ;
833 +                }
834 +                lastpos = flen - n;             /* check alignment */
835 +                if (n && lseek(fileno(ambfp), (off_t)lastpos, SEEK_SET) < 0)
836 +                        goto seekerr;
837 +        }
838 +        n = fflush(ambfp);                      /* calls write() at last */
839 +        lastpos += (long)nunflshed*AMBVALSIZ;
840 +        aflock(F_UNLCK);                        /* release file */
841 +        nunflshed = 0;
842 +        return(n);
843 + seekerr:
844 +        error(SYSTEM, "seek failed in ambsync");
845 +        return(EOF);    /* pro forma return */
846 + }
847 +
848 + #else   /* ! F_SETLKW */
849 +
850 + int
851 + ambsync(void)                   /* flush ambient file */
852 + {
853 +        if (ambfp == NULL)
854 +                return(0);
855 +        nunflshed = 0;
856 +        return(fflush(ambfp));
857 + }
858 +
859 + #endif  /* ! F_SETLKW */

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