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

Comparing ray/src/rt/ambient.c (file contents):
Revision 2.70 by greg, Thu Sep 22 02:15:56 2011 UTC vs.
Revision 2.123 by greg, Fri Apr 5 01:10:26 2024 UTC

# Line 1 | Line 1
1 #ifndef lint
1   static const char       RCSid[] = "$Id$";
3 #endif
2   /*
3   *  ambient.c - routines dealing with ambient (inter-reflected) component.
4   *
# Line 14 | Line 12 | static const char      RCSid[] = "$Id$";
12   #include  "platform.h"
13   #include  "ray.h"
14   #include  "otypes.h"
15 + #include  "otspecial.h"
16   #include  "resolu.h"
17   #include  "ambient.h"
18   #include  "random.h"
19 + #include  "pmapamb.h"
20  
21   #ifndef  OCTSCALE
22   #define  OCTSCALE       1.0     /* ceil((valid rad.)/(cube size)) */
23   #endif
24  
25 extern char  *shm_boundary;     /* memory sharing boundary */
26
25   #ifndef  MAXASET
26   #define  MAXASET        4095    /* maximum number of elements in ambient set */
27   #endif
# Line 37 | Line 35 | static AMBTREE atrunk;         /* our ambient trunk node */
35   static FILE  *ambfp = NULL;     /* ambient file pointer */
36   static int  nunflshed = 0;      /* number of unflushed ambient values */
37  
40 #ifndef SORT_THRESH
41 #ifdef SMLMEM
42 #define SORT_THRESH     ((3L<<20)/sizeof(AMBVAL))
43 #else
44 #define SORT_THRESH     ((9L<<20)/sizeof(AMBVAL))
45 #endif
46 #endif
47 #ifndef SORT_INTVL
48 #define SORT_INTVL      (SORT_THRESH<<1)
49 #endif
50 #ifndef MAX_SORT_INTVL
51 #define MAX_SORT_INTVL  (SORT_INTVL<<6)
52 #endif
53
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 */
58 static unsigned long  ambclock = 0;     /* ambient access clock */
59 static unsigned long  lastsort = 0;     /* time of last value sort */
60 static long  sortintvl = SORT_INTVL;    /* time until next sort */
42   static FILE  *ambinp = NULL;            /* auxiliary file for input */
43   static long  lastpos = -1;              /* last flush position */
44  
64 #define MAXACLOCK       (1L<<30)        /* clock turnover value */
65        /*
66         * Track access times unless we are sharing ambient values
67         * through memory on a multiprocessor, when we want to avoid
68         * claiming our own memory (copy on write).  Go ahead anyway
69         * if more than two thirds of our values are unshared.
70         * Compile with -Dtracktime=0 to turn this code off.
71         */
72 #ifndef tracktime
73 #define tracktime       (shm_boundary == NULL || nambvals > 3*nambshare)
74 #endif
75
45   #define  AMBFLUSH       (BUFSIZ/AMBVALSIZ)
46  
47 < #define  newambval()    (AMBVAL *)malloc(sizeof(AMBVAL))
48 < #define  freeav(av)     free((void *)av);
47 > #define  AVSIZE         (sizeof(AMBVAL)-sizeof(SCOLOR)+sizeof(COLORV)*NCSAMP)
48 > #define  newambval()    (AMBVAL *)malloc(AVSIZE)
49  
50 < static void initambfile(int creat);
50 > #define  tfunc(x0, x, x1)       (((x)-(x0))/((x1)-(x0)))
51 >
52 > static void initambfile(int cre8);
53   static void avsave(AMBVAL *av);
54   static AMBVAL *avstore(AMBVAL  *aval);
55   static AMBTREE *newambtree(void);
56   static void freeambtree(AMBTREE  *atp);
57  
58 < typedef void unloadtf_t(void *);
58 > typedef void unloadtf_t(AMBVAL *);
59   static unloadtf_t avinsert;
60 < static unloadtf_t av2list;
60 > static unloadtf_t avfree;
61   static void unloadatree(AMBTREE  *at, unloadtf_t *f);
62  
63 < static int aposcmp(const void *avp1, const void *avp2);
93 < static int avlmemi(AMBVAL *avaddr);
94 < static void sortambvals(int always);
63 > static void sortambvals(void);
64  
65 + static int      plugaleak(RAY *r, AMBVAL *ap, FVECT anorm, double ang);
66 + static double   sumambient(SCOLOR acol, RAY *r, FVECT rn, int al,
67 +                                AMBTREE *at, FVECT c0, double s);
68 + static int      makeambient(SCOLOR acol, RAY *r, FVECT rn, int al);
69 + static int      extambient(SCOLOR cr, AMBVAL *ap, FVECT pv, FVECT nv,
70 +                                FVECT uvw[3]);
71 +
72   #ifdef  F_SETLKW
73   static void aflock(int  typ);
74   #endif
75  
76  
77 < extern void
77 > void
78   setambres(                              /* set ambient resolution */
79          int  ar
80   )
# Line 107 | Line 83 | setambres(                             /* set ambient resolution */
83                                                  /* set min & max radii */
84          if (ar <= 0) {
85                  minarad = 0;
86 <                maxarad = thescene.cusize / 2.0;
86 >                maxarad = thescene.cusize*0.2;
87          } else {
88                  minarad = thescene.cusize / ar;
89 <                maxarad = 64 * minarad;                 /* heuristic */
90 <                if (maxarad > thescene.cusize / 2.0)
91 <                        maxarad = thescene.cusize / 2.0;
89 >                maxarad = 64.0 * minarad;               /* heuristic */
90 >                if (maxarad > thescene.cusize*0.2)
91 >                        maxarad = thescene.cusize*0.2;
92          }
93          if (minarad <= FTINY)
94 <                minarad = 10*FTINY;
94 >                minarad = 10.0*FTINY;
95          if (maxarad <= minarad)
96 <                maxarad = 64 * minarad;
96 >                maxarad = 64.0 * minarad;
97   }
98  
99  
100 < extern void
100 > void
101   setambacc(                              /* set ambient accuracy */
102          double  newa
103   )
104   {
105 <        double  ambdiff;
106 <
107 <        if (newa < 0.0)
108 <                newa = 0.0;
109 <        ambdiff = fabs(newa - ambacc);
110 <        if (ambdiff >= .01 && (ambacc = newa) > FTINY && nambvals > 0)
111 <                sortambvals(1);                 /* rebuild tree */
105 >        static double   olda;           /* remember previous setting here */
106 >        
107 >        newa *= (newa > 0);
108 >        if (fabs(newa - olda) >= .05*(newa + olda)) {
109 >                ambacc = newa;
110 >                if (ambacc > FTINY && nambvals > 0)
111 >                        sortambvals();          /* rebuild tree */
112 >        }
113   }
114  
115  
116 < extern void
116 > void
117   setambient(void)                                /* initialize calculation */
118   {
119          int     readonly = 0;
# Line 162 | Line 139 | setambient(void)                               /* initialize calculation */
139                  initambfile(0);                 /* file exists */
140                  lastpos = ftell(ambfp);
141                  while (readambval(&amb, ambfp))
142 <                        avinsert(avstore(&amb));
142 >                        avstore(&amb);
143                  nambshare = nambvals;           /* share loaded values */
144                  if (readonly) {
145                          sprintf(errmsg,
# Line 182 | Line 159 | setambient(void)                               /* initialize calculation */
159                                          (flen - lastpos)/AMBVALSIZ);
160                          error(WARNING, errmsg);
161                          fseek(ambfp, lastpos, SEEK_SET);
185 #ifndef _WIN32 /* XXX we need a replacement for that one */
162                          ftruncate(fileno(ambfp), (off_t)lastpos);
187 #endif
163                  }
164          } else if ((ambfp = fopen(ambfile, "w+")) != NULL) {
165                  initambfile(1);                 /* else create new file */
# Line 200 | Line 175 | setambient(void)                               /* initialize calculation */
175   }
176  
177  
178 < extern void
178 > void
179   ambdone(void)                   /* close ambient file and free memory */
180   {
181          if (ambfp != NULL) {            /* close ambient file */
# Line 214 | Line 189 | ambdone(void)                  /* close ambient file and free memory
189                  lastpos = -1;
190          }
191                                          /* free ambient tree */
192 <        unloadatree(&atrunk, free);
192 >        unloadatree(&atrunk, avfree);
193                                          /* reset state variables */
194          avsum = 0.;
195          navsum = 0;
196          nambvals = 0;
197          nambshare = 0;
223        ambclock = 0;
224        lastsort = 0;
225        sortintvl = SORT_INTVL;
198   }
199  
200  
201 < extern void
201 > void
202   ambnotify(                      /* record new modifier */
203          OBJECT  obj
204   )
# Line 256 | Line 228 | ambnotify(                     /* record new modifier */
228   }
229  
230  
231 < extern void
231 > void
232   multambient(            /* compute ambient component & multiply by coef. */
233 <        COLOR  aval,
233 >        SCOLOR  aval,
234          RAY  *r,
235          FVECT  nrm
236   )
237   {
238 +        static double  logAvgAbsorp = 1;
239          static int  rdepth = 0;                 /* ambient recursion */
240 <        COLOR   acol;
240 >        SCOLOR  acol, caustic;
241 >        int     i, ok;
242          double  d, l;
243  
244 +        /* PMAP: Factor in ambient from photon map, if enabled and ray is
245 +         * ambient. Return as all ambient components accounted for, else
246 +         * continue. */
247 +        if (ambPmap(aval, r, rdepth))
248 +                return;
249 +
250 +        if (logAvgAbsorp > 0)                   /* exclude in -aw to avoid growth */
251 +                logAvgAbsorp = log(1.-AVGREFL);
252 +
253 +        /* PMAP: Factor in specular-diffuse ambient (caustics) from photon
254 +         * map, if enabled and ray is primary, else caustic is zero.  Continue
255 +         * with RADIANCE ambient calculation */
256 + {/* XXX TEMPORARY */
257 +        COLOR   pmc;
258 +        scolor_color(pmc, aval);
259 +        ambPmapCaustic(pmc, r, rdepth);
260 +        setscolor(caustic, colval(pmc,RED), colval(pmc,GRN), colval(pmc,BLU));
261 + }
262          if (ambdiv <= 0)                        /* no ambient calculation */
263                  goto dumbamb;
264                                                  /* check number of bounces */
# Line 277 | Line 269 | multambient(           /* compute ambient component & multiply
269                          ambincl != inset(ambset, r->ro->omod))
270                  goto dumbamb;
271  
272 <        if (ambacc <= FTINY) {                  /* no ambient storage */
273 <                copycolor(acol, aval);
272 >        if (ambacc <= FTINY) {                  /* no ambient storage? */
273 >                double  rdot = DOT(nrm,r->ron);
274 >                int     sgn = 1 - 2*(rdot < 0);
275 >                float   dgrad[2], *dgp = NULL;
276 >                FVECT   uvd[2];
277 >
278 >                if (sgn*rdot < 0.9999)
279 >                        dgp = dgrad;            /* compute rotational grad. */
280 >                copyscolor(acol, aval);
281                  rdepth++;
282 <                d = doambient(acol, r, r->rweight, NULL, NULL);
282 >                ok = doambient(acol, r, r->rweight*sgn,
283 >                                uvd, NULL, NULL, dgp, NULL);
284                  rdepth--;
285 <                if (d <= FTINY)
285 >                if (!ok)
286                          goto dumbamb;
287 <                copycolor(aval, acol);
287 >                if ((ok > 0) & (dgp != NULL)) { /* apply texture */
288 >                        FVECT   v1;
289 >                        VCROSS(v1, r->ron, nrm);
290 >                        d = 1.0;
291 >                        for (i = 3; i--; )
292 >                                d += sgn*v1[i] * (dgp[0]*uvd[0][i] + dgp[1]*uvd[1][i]);
293 >                        if (d >= 0.05)
294 >                                scalescolor(acol, d);
295 >                }
296 >                copyscolor(aval, acol);
297 >
298 >                /* PMAP: add in caustic */
299 >                saddscolor(aval, caustic);
300                  return;
301          }
290
291        if (tracktime)                          /* sort to minimize thrashing */
292                sortambvals(0);
302                                                  /* interpolate ambient value */
303 <        setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
303 >        scolorblack(acol);
304          d = sumambient(acol, r, nrm, rdepth,
305                          &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
306 +                        
307          if (d > FTINY) {
308 <                d = 1.0/d;
309 <                scalecolor(acol, d);
310 <                multcolor(aval, acol);
308 >                scalescolor(acol, 1.0/d);
309 >                smultscolor(aval, acol);
310 >
311 >                /* PMAP: add in caustic */
312 >                saddscolor(aval, caustic);
313                  return;
314          }
315 +        
316          rdepth++;                               /* need to cache new value */
317 <        d = makeambient(acol, r, nrm, rdepth-1);
317 >        ok = makeambient(acol, r, nrm, rdepth-1);
318          rdepth--;
319 <        if (d > FTINY) {
320 <                multcolor(aval, acol);          /* got new value */
319 >        
320 >        if (ok) {
321 >                smultscolor(aval, acol);        /* computed new value */
322 >
323 >                /* PMAP: add in caustic */
324 >                saddscolor(aval, caustic);
325                  return;
326          }
327 +        
328   dumbamb:                                        /* return global value */
329          if ((ambvwt <= 0) | (navsum == 0)) {
330 <                multcolor(aval, ambval);
330 >                smultcolor(aval, ambval);
331 >                
332 >                /* PMAP: add in caustic */
333 >                saddscolor(aval, caustic);
334                  return;
335          }
336 <        l = bright(ambval);                     /* average in computations */
336 >        
337 >        l = bright(ambval);                     /* average in computations */  
338          if (l > FTINY) {
339 <                d = (log(l)*(double)ambvwt + avsum) /
339 >                d = (log(l)*(double)ambvwt + avsum + logAvgAbsorp*navsum) /
340                                  (double)(ambvwt + navsum);
341                  d = exp(d) / l;
342 <                scalecolor(aval, d);
343 <                multcolor(aval, ambval);        /* apply color of ambval */
342 >                scalescolor(aval, d);
343 >                smultcolor(aval, ambval);       /* apply color of ambval */
344          } else {
345 <                d = exp( avsum / (double)navsum );
346 <                scalecolor(aval, d);            /* neutral color */
345 >                d = exp( avsum/(double)navsum + logAvgAbsorp );
346 >                scalescolor(aval, d);           /* neutral color */
347          }
348   }
349  
350  
351 < extern double
352 < sumambient(     /* get interpolated ambient value */
353 <        COLOR  acol,
351 > /* Plug a potential leak where ambient cache value is occluded */
352 > static int
353 > plugaleak(RAY *r, AMBVAL *ap, FVECT anorm, double ang)
354 > {
355 >        const double    cost70sq = 0.1169778;   /* cos(70deg)^2 */
356 >        RAY             rtst;
357 >        FVECT           vdif;
358 >        double          normdot, ndotd, nadotd;
359 >        double          a, b, c, t[2];
360 >
361 >        ang += 2.*PI*(ang < 0);                 /* check direction flags */
362 >        if ( !(ap->corral>>(int)(ang*(16./PI)) & 1) )
363 >                return(0);
364 >        /*
365 >         * Generate test ray, targeting 20 degrees above sample point plane
366 >         * along surface normal from cache position.  This should be high
367 >         * enough to miss local geometry we don't really care about.
368 >         */
369 >        VSUB(vdif, ap->pos, r->rop);
370 >        normdot = DOT(anorm, r->ron);
371 >        ndotd = DOT(vdif, r->ron);
372 >        nadotd = DOT(vdif, anorm);
373 >        a = normdot*normdot - cost70sq;
374 >        b = 2.0*(normdot*ndotd - nadotd*cost70sq);
375 >        c = ndotd*ndotd - DOT(vdif,vdif)*cost70sq;
376 >        if (quadratic(t, a, b, c) != 2)
377 >                return(1);                      /* should rarely happen */
378 >        if (t[1] <= FTINY)
379 >                return(0);                      /* should fail behind test */
380 >        rayorigin(&rtst, SHADOW, r, NULL);
381 >        VSUM(rtst.rdir, vdif, anorm, t[1]);     /* further dist. > plane */
382 >        rtst.rmax = normalize(rtst.rdir);       /* short ray test */
383 >        while (localhit(&rtst, &thescene)) {    /* check for occluder */
384 >                OBJREC  *m = findmaterial(rtst.ro);
385 >                if (m != NULL && !istransp(m->otype) && !isBSDFproxy(m) &&
386 >                                (rtst.clipset == NULL ||
387 >                                        !inset(rtst.clipset, rtst.ro->omod)))
388 >                        return(1);              /* plug light leak */
389 >                VCOPY(rtst.rorg, rtst.rop);     /* skip invisible surface */
390 >                rtst.rmax -= rtst.rot;
391 >                rayclear(&rtst);
392 >        }
393 >        return(0);                              /* seems we're OK */
394 > }
395 >
396 >
397 > static double
398 > sumambient(             /* get interpolated ambient value */
399 >        SCOLOR  acol,
400          RAY  *r,
401          FVECT  rn,
402          int  al,
# Line 336 | Line 404 | sumambient(    /* get interpolated ambient value */
404          FVECT  c0,
405          double  s
406   )
407 < {
408 <        double  d, e1, e2, wt, wsum;
409 <        COLOR  ct;
410 <        FVECT  ck0;
411 <        int  i;
412 <        int  j;
413 <        AMBVAL   *av;
407 > {                       /* initial limit is 10 degrees plus ambacc radians */
408 >        const double    minangle = 10.0 * PI/180.;
409 >        const int       sgn = 1 - 2*(DOT(r->ron,rn) < 0);
410 >        double          maxangle = minangle + ambacc;
411 >        double          wsum = 0.0;
412 >        FVECT           ck0;
413 >        int             i, j;
414 >        AMBVAL          *av;
415  
416 <        wsum = 0.0;
417 <                                        /* do this node */
416 >        if (at->kid != NULL) {          /* sum children first */                                
417 >                s *= 0.5;
418 >                for (i = 0; i < 8; i++) {
419 >                        for (j = 0; j < 3; j++) {
420 >                                ck0[j] = c0[j];
421 >                                if (1<<j & i)
422 >                                        ck0[j] += s;
423 >                                if (r->rop[j] < ck0[j] - OCTSCALE*s)
424 >                                        break;
425 >                                if (r->rop[j] > ck0[j] + (1.0+OCTSCALE)*s)
426 >                                        break;
427 >                        }
428 >                        if (j == 3)
429 >                                wsum += sumambient(acol, r, rn, al,
430 >                                                        at->kid+i, ck0, s);
431 >                }
432 >                                        /* good enough? */
433 >                if ((wsum >= 0.05) & (s*ambacc > minarad))
434 >                        return(wsum);
435 >        }
436 >                                        /* adjust maximum angle */
437 >        if (at->alist != NULL && (at->alist->lvl <= al) & (r->rweight < 0.6))
438 >                maxangle = (maxangle - PI/2.)*pow(r->rweight,0.13) + PI/2.;
439 >                                        /* sum this node */
440          for (av = at->alist; av != NULL; av = av->next) {
441 <                double  rn_dot = -2.0;
442 <                if (tracktime)
443 <                        av->latick = ambclock;
441 >                double  u, v, d, delta_r2, delta_t2;
442 >                SCOLOR  sct;
443 >                FVECT   uvw[3];
444                  /*
445 <                 *  Ambient level test.
445 >                 *  Ambient level test
446                   */
447 <                if (av->lvl > al)       /* list sorted, so this works */
447 >                if (av->lvl > al ||     /* list sorted, so this works */
448 >                                (av->lvl == al) & (av->weight < 0.9*r->rweight))
449                          break;
358                if (av->weight < 0.9*r->rweight)
359                        continue;
450                  /*
451 <                 *  Ambient radius test.
451 >                 *  Direction test using unperturbed normal
452                   */
453 <                VSUB(ck0, av->pos, r->rop);
454 <                e1 = DOT(ck0, ck0) / (av->rad * av->rad);
455 <                if (e1 > ambacc*ambacc*1.21)
453 >                decodedir(uvw[2], av->ndir);
454 >                d = sgn * DOT(uvw[2], r->ron);
455 >                if (d <= 0.0)           /* >= 90 degrees */
456                          continue;
457 +                delta_r2 = 2.0 - 2.0*d; /* approx. radians^2 */
458 +                if (delta_r2 >= maxangle*maxangle)
459 +                        continue;
460                  /*
461 <                 *  Direction test using closest normal.
461 >                 *  Modified ray behind test
462                   */
463 <                d = DOT(av->dir, r->ron);
464 <                if (rn != r->ron) {
465 <                        rn_dot = DOT(av->dir, rn);
373 <                        if (rn_dot > 1.0-FTINY)
374 <                                rn_dot = 1.0-FTINY;
375 <                        if (rn_dot >= d-FTINY) {
376 <                                d = rn_dot;
377 <                                rn_dot = -2.0;
378 <                        }
379 <                }
380 <                e2 = (1.0 - d) * r->rweight;
381 <                if (e2 < 0.0)
382 <                        e2 = 0.0;
383 <                else if (e1 + e2 > ambacc*ambacc*1.21)
463 >                VSUB(ck0, r->rop, av->pos);
464 >                d = DOT(ck0, uvw[2]);
465 >                if (d < -minarad*ambacc)
466                          continue;
467 +                d /= av->rad[0];
468 +                delta_t2 = d*d;
469 +                if (delta_t2 >= ambacc*ambacc)
470 +                        continue;
471                  /*
472 <                 *  Ray behind test.
472 >                 *  Elliptical radii test based on Hessian
473                   */
474 <                d = 0.0;
475 <                for (j = 0; j < 3; j++)
476 <                        d += (r->rop[j] - av->pos[j]) *
477 <                                        (av->dir[j] + r->ron[j]);
478 <                if (d*0.5 < -minarad*ambacc-.001)
474 >                decodedir(uvw[0], av->udir);
475 >                VCROSS(uvw[1], uvw[2], uvw[0]);
476 >                d = (u = DOT(ck0, uvw[0])) / av->rad[0];
477 >                delta_t2 += d*d;
478 >                d = (v = DOT(ck0, uvw[1])) / av->rad[1];
479 >                delta_t2 += d*d;
480 >                if (delta_t2 >= ambacc*ambacc)
481                          continue;
482                  /*
483 <                 *  Jittering final test reduces image artifacts.
483 >                 *  Test for potential light leak
484                   */
485 <                e1 = sqrt(e1);
398 <                e2 = sqrt(e2);
399 <                wt = e1 + e2;
400 <                if (wt > ambacc*(.9+.2*urand(9015+samplendx)))
485 >                if (av->corral && plugaleak(r, av, uvw[2], atan2a(v,u)))
486                          continue;
487                  /*
488 <                 *  Recompute directional error using perturbed normal
488 >                 *  Extrapolate value and compute final weight (hat function)
489                   */
490 <                if (rn_dot > 0.0) {
491 <                        e2 = sqrt((1.0 - rn_dot)*r->rweight);
492 <                        wt = e1 + e2;
493 <                }
494 <                if (wt <= 1e-3)
495 <                        wt = 1e3;
496 <                else
412 <                        wt = 1.0 / wt;
413 <                wsum += wt;
414 <                extambient(ct, av, r->rop, rn);
415 <                scalecolor(ct, wt);
416 <                addcolor(acol, ct);
490 >                if (!extambient(sct, av, r->rop, rn, uvw))
491 >                        continue;
492 >                d = tfunc(maxangle, sqrt(delta_r2), 0.0) *
493 >                        tfunc(ambacc, sqrt(delta_t2), 0.0);
494 >                scalescolor(sct, d);
495 >                saddscolor(acol, sct);
496 >                wsum += d;
497          }
418        if (at->kid == NULL)
419                return(wsum);
420                                        /* do children */
421        s *= 0.5;
422        for (i = 0; i < 8; i++) {
423                for (j = 0; j < 3; j++) {
424                        ck0[j] = c0[j];
425                        if (1<<j & i)
426                                ck0[j] += s;
427                        if (r->rop[j] < ck0[j] - OCTSCALE*s)
428                                break;
429                        if (r->rop[j] > ck0[j] + (1.0+OCTSCALE)*s)
430                                break;
431                }
432                if (j == 3)
433                        wsum += sumambient(acol, r, rn, al,
434                                                at->kid+i, ck0, s);
435        }
498          return(wsum);
499   }
500  
501  
502 < extern double
502 > static int
503   makeambient(            /* make a new ambient value for storage */
504 <        COLOR  acol,
504 >        SCOLOR  acol,
505          RAY  *r,
506          FVECT  rn,
507          int  al
508   )
509   {
510 +        int     sgn = 1 - 2*(DOT(r->ron,rn) < 0);
511          AMBVAL  amb;
512 <        FVECT   gp, gd;
512 >        FVECT   uvw[3];
513          int     i;
514  
515          amb.weight = 1.0;                       /* compute weight */
# Line 454 | Line 517 | makeambient(           /* make a new ambient value for storage
517                  amb.weight *= AVGREFL;
518          if (r->rweight < 0.1*amb.weight)        /* heuristic override */
519                  amb.weight = 1.25*r->rweight;
520 <        setcolor(acol, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
520 >        setscolor(acol, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
521                                                  /* compute ambient */
522 <        amb.rad = doambient(acol, r, amb.weight, gp, gd);
523 <        if (amb.rad <= FTINY) {
524 <                setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
525 <                return(0.0);
526 <        }
527 <        scalecolor(acol, 1./AVGREFL);           /* undo assumed reflectance */
522 >        i = doambient(acol, r, amb.weight*sgn,
523 >                        uvw, amb.rad, amb.gpos, amb.gdir, &amb.corral);
524 >        scalescolor(acol, 1./AVGREFL);          /* undo assumed reflectance */
525 >        if (i <= 0 || amb.rad[0] <= FTINY)      /* no Hessian or zero radius */
526 >                return(i);
527 >        uvw[2][0] = sgn*r->ron[0];              /* orient unperturbed normal */
528 >        uvw[2][1] = sgn*r->ron[1];
529 >        uvw[2][2] = sgn*r->ron[2];
530                                                  /* store value */
531          VCOPY(amb.pos, r->rop);
532 <        VCOPY(amb.dir, r->ron);
532 >        amb.ndir = encodedir(uvw[2]);
533 >        amb.udir = encodedir(uvw[0]);
534          amb.lvl = al;
535 <        copycolor(amb.val, acol);
536 <        VCOPY(amb.gpos, gp);
537 <        VCOPY(amb.gdir, gd);
538 <                                                /* insert into tree */
539 <        avsave(&amb);                           /* and save to file */
474 <        if (rn != r->ron)
475 <                extambient(acol, &amb, r->rop, rn);     /* texture */
476 <        return(amb.rad);
535 >        copyscolor(amb.val, acol);
536 >        avsave(&amb);                           /* insert and save to file */
537 >        if (DOT(uvw[2],rn) < 0.9999)            /* texture? */
538 >                extambient(acol, &amb, r->rop, rn, uvw);
539 >        return(1);
540   }
541  
542  
543 < extern void
543 > static int
544   extambient(             /* extrapolate value at pv, nv */
545 <        COLOR  cr,
545 >        SCOLOR  scr,
546          AMBVAL   *ap,
547          FVECT  pv,
548 <        FVECT  nv
548 >        FVECT  nv,
549 >        FVECT  uvw[3]
550   )
551   {
552 <        FVECT  v1;
552 >        const double    min_d = 0.05;
553 >        const double    max_d = 20.;
554 >        static FVECT    my_uvw[3];
555 >        FVECT           v1;
556 >        int             i;
557 >        double          d = 1.0;        /* zeroeth order */
558 >
559 >        if (uvw == NULL) {              /* need local coordinates? */
560 >                decodedir(my_uvw[2], ap->ndir);
561 >                decodedir(my_uvw[0], ap->udir);
562 >                VCROSS(my_uvw[1], my_uvw[2], my_uvw[0]);
563 >                uvw = my_uvw;
564 >        }
565 >        for (i = 3; i--; )              /* gradient due to translation */
566 >                d += (pv[i] - ap->pos[i]) *
567 >                        (ap->gpos[0]*uvw[0][i] + ap->gpos[1]*uvw[1][i]);
568 >
569 >        VCROSS(v1, uvw[2], nv);         /* gradient due to rotation */
570 >        for (i = 3; i--; )
571 >                d += v1[i] * (ap->gdir[0]*uvw[0][i] + ap->gdir[1]*uvw[1][i]);
572 >        
573 >        if (d < min_d)                  /* clamp min/max scaling */
574 >                d = min_d;
575 >        else if (d > max_d)
576 >                d = max_d;
577 >        copyscolor(scr, ap->val);
578 >        scalescolor(scr, d);
579 >        return(d > min_d);
580 > }
581 >
582 >
583 > static void
584 > avinsert(                               /* insert ambient value in our tree */
585 >        AMBVAL *av
586 > )
587 > {
588 >        AMBTREE  *at;
589 >        AMBVAL  *ap;
590 >        AMBVAL  avh;
591 >        FVECT  ck0;
592 >        double  s;
593 >        int  branch;
594          int  i;
490        double  d;
595  
596 <        d = 1.0;                        /* zeroeth order */
597 <                                        /* gradient due to translation */
598 <        for (i = 0; i < 3; i++)
599 <                d += ap->gpos[i]*(pv[i]-ap->pos[i]);
600 <                                        /* gradient due to rotation */
601 <        VCROSS(v1, ap->dir, nv);
602 <        d += DOT(ap->gdir, v1);
603 <        if (d <= 0.0) {
604 <                setcolor(cr, 0.0, 0.0, 0.0);
605 <                return;
596 >        if (av->rad[0] <= FTINY)
597 >                error(CONSISTENCY, "zero ambient radius in avinsert");
598 >        at = &atrunk;
599 >        VCOPY(ck0, thescene.cuorg);
600 >        s = thescene.cusize;
601 >        while (s*(OCTSCALE/2) > av->rad[1]*ambacc) {
602 >                if (at->kid == NULL)
603 >                        if ((at->kid = newambtree()) == NULL)
604 >                                error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
605 >                s *= 0.5;
606 >                branch = 0;
607 >                for (i = 0; i < 3; i++)
608 >                        if (av->pos[i] > ck0[i] + s) {
609 >                                ck0[i] += s;
610 >                                branch |= 1 << i;
611 >                        }
612 >                at = at->kid + branch;
613          }
614 <        copycolor(cr, ap->val);
615 <        scalecolor(cr, d);
614 >        avh.next = at->alist;           /* order by increasing level */
615 >        for (ap = &avh; ap->next != NULL; ap = ap->next)
616 >                if ( ap->next->lvl > av->lvl ||
617 >                                (ap->next->lvl == av->lvl) &
618 >                                (ap->next->weight <= av->weight) )
619 >                        break;
620 >        av->next = ap->next;
621 >        ap->next = (AMBVAL*)av;
622 >        at->alist = avh.next;
623   }
624  
625  
# Line 520 | Line 638 | initambfile(           /* initialize ambient file */
638          if (mybuf == NULL)
639                  mybuf = (char *)bmalloc(BUFSIZ+8);
640          setbuf(ambfp, mybuf);
641 + retry:
642          if (cre8) {                     /* new file */
643                  newheader("RADIANCE", ambfp);
644                  fprintf(ambfp, "%s -av %g %g %g -aw %d -ab %d -aa %g ",
# Line 528 | Line 647 | initambfile(           /* initialize ambient file */
647                                  ambvwt, ambounce, ambacc);
648                  fprintf(ambfp, "-ad %d -as %d -ar %d ",
649                                  ambdiv, ambssamp, ambres);
650 +                fprintf(ambfp, "-dr %d -ds %g -dt %g -dc %g ", directrelay,
651 +                                srcsizerat, shadthresh, shadcert);
652 +                fprintf(ambfp, "-ss %g -st %g -lr %d -lw %g ", specjitter,
653 +                                specthresh, maxdepth, minweight);
654 +                fprintf(ambfp, "-cw %g %g -cs %d ", WLPART[3], WLPART[0], NCSAMP);
655                  if (octname != NULL)
656                          fputs(octname, ambfp);
657 <                fputc('\n', ambfp);
657 >                fputc('\n', ambfp);     /* end of command line, not header! */
658                  fprintf(ambfp, "SOFTWARE= %s\n", VersionID);
659                  fputnow(ambfp);
660 +                AMB_CNDX = CNDX;        /* use current spectral sampling */
661 +                AMB_WLPART = WLPART;
662 +                fputwlsplit(WLPART, ambfp);
663 +                fputncomp(NCSAMP, ambfp);
664                  fputformat(AMBFMT, ambfp);
665                  fputc('\n', ambfp);
666                  putambmagic(ambfp);
667 <        } else if (checkheader(ambfp, AMBFMT, NULL) < 0 || !hasambmagic(ambfp))
668 <                error(USER, "bad ambient file");
667 >        } else if (getheader(ambfp, amb_headline, NULL) < 0 || !hasambmagic(ambfp)) {
668 > #ifndef  F_SETLKW
669 >                static int      ntries = 3;
670 >                if (--ntries > 0 && ftell(ambfp) == 0) {
671 >                        clearerr(ambfp);
672 >                        sleep(2);
673 >                        goto retry;
674 >                }
675 > #endif
676 >                error(USER, "bad/incompatible ambient file");
677 >        }
678 >        if ((AMB_CNDX != CNDX) | (AMB_WLPART != WLPART)) {
679 >                if (setspectrsamp(AMB_CNDX, AMB_WLPART) < 0)
680 >                        error(USER, "bad wavelength sampling in ambient file");
681 >                if (AMB_CNDX[3] == CNDX[3] && FABSEQ(AMB_WLPART[0],WLPART[0]) &&
682 >                                        FABSEQ(AMB_WLPART[3],WLPART[3])) {
683 >                        AMB_CNDX = CNDX;
684 >                        AMB_WLPART = WLPART;            /* just the same */
685 >                } else
686 >                        error(WARNING, "different ambient file wavelength sampling");
687 >        }
688   }
689  
690  
# Line 546 | Line 693 | avsave(                                /* insert and save an ambient value */
693          AMBVAL  *av
694   )
695   {
696 <        avinsert(avstore(av));
696 >        avstore(av);
697          if (ambfp == NULL)
698                  return;
699          if (writambval(av, ambfp) < 0)
# Line 561 | Line 708 | writerr:
708  
709  
710   static AMBVAL *
711 < avstore(                                /* allocate memory and store aval */
711 > avstore(                                /* allocate memory and save aval */
712          AMBVAL  *aval
713   )
714   {
# Line 570 | Line 717 | avstore(                               /* allocate memory and store aval */
717  
718          if ((av = newambval()) == NULL)
719                  error(SYSTEM, "out of memory in avstore");
720 <        *av = *aval;
574 <        av->latick = ambclock;
720 >        memcpy(av, aval, AVSIZE);       /* AVSIZE <= sizeof(AMBVAL) */
721          av->next = NULL;
722          nambvals++;
723 <        d = bright(av->val);
723 >        d = pbright(av->val);
724          if (d > FTINY) {                /* add to log sum for averaging */
725                  avsum += log(d);
726                  navsum++;
727          }
728 +        avinsert(av);                   /* insert in our cache tree */
729          return(av);
730   }
731  
# Line 605 | Line 752 | newambtree(void)                               /* allocate 8 ambient tree structs
752          }
753          atp = atfreelist;
754          atfreelist = atp->kid;
755 <        memset((char *)atp, '\0', 8*sizeof(AMBTREE));
755 >        memset(atp, 0, 8*sizeof(AMBTREE));
756          return(atp);
757   }
758  
# Line 621 | Line 768 | freeambtree(                   /* free 8 ambient tree structs */
768  
769  
770   static void
624 avinsert(                               /* insert ambient value in our tree */
625        void *av
626 )
627 {
628        AMBTREE  *at;
629        AMBVAL  *ap;
630        AMBVAL  avh;
631        FVECT  ck0;
632        double  s;
633        int  branch;
634        int  i;
635
636        if (((AMBVAL*)av)->rad <= FTINY)
637                error(CONSISTENCY, "zero ambient radius in avinsert");
638        at = &atrunk;
639        VCOPY(ck0, thescene.cuorg);
640        s = thescene.cusize;
641        while (s*(OCTSCALE/2) > ((AMBVAL*)av)->rad*ambacc) {
642                if (at->kid == NULL)
643                        if ((at->kid = newambtree()) == NULL)
644                                error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
645                s *= 0.5;
646                branch = 0;
647                for (i = 0; i < 3; i++)
648                        if (((AMBVAL*)av)->pos[i] > ck0[i] + s) {
649                                ck0[i] += s;
650                                branch |= 1 << i;
651                        }
652                at = at->kid + branch;
653        }
654        avh.next = at->alist;           /* order by increasing level */
655        for (ap = &avh; ap->next != NULL; ap = ap->next)
656                if (ap->next->lvl >= ((AMBVAL*)av)->lvl)
657                        break;
658        ((AMBVAL*)av)->next = ap->next;
659        ap->next = (AMBVAL*)av;
660        at->alist = avh.next;
661 }
662
663
664 static void
771   unloadatree(                    /* unload an ambient value tree */
772          AMBTREE  *at,
773          unloadtf_t *f
# Line 672 | Line 778 | unloadatree(                   /* unload an ambient value tree */
778                                          /* transfer values at this node */
779          for (av = at->alist; av != NULL; av = at->alist) {
780                  at->alist = av->next;
781 +                av->next = NULL;
782                  (*f)(av);
783          }
784          if (at->kid == NULL)
# Line 683 | Line 790 | unloadatree(                   /* unload an ambient value tree */
790   }
791  
792  
686 static struct avl {
687        AMBVAL  *p;
688        unsigned long   t;
689 }       *avlist1;                       /* ambient value list with ticks */
690 static AMBVAL   **avlist2;              /* memory positions for sorting */
691 static int      i_avlist;               /* index for lists */
692
693 static int alatcmp(const void *av1, const void *av2);
694
793   static void
794 < av2list(
697 <        void *av
698 < )
794 > avfree(AMBVAL *av)
795   {
796 < #ifdef DEBUG
701 <        if (i_avlist >= nambvals)
702 <                error(CONSISTENCY, "too many ambient values in av2list1");
703 < #endif
704 <        avlist1[i_avlist].p = avlist2[i_avlist] = (AMBVAL*)av;
705 <        avlist1[i_avlist++].t = ((AMBVAL*)av)->latick;
796 >        free(av);
797   }
798  
799  
800 < static int
801 < alatcmp(                        /* compare ambient values for MRA */
711 <        const void *av1,
712 <        const void *av2
713 < )
800 > static void
801 > sortambvals(void)                       /* resort ambient values */
802   {
803 <        long  lc = ((struct avl *)av2)->t - ((struct avl *)av1)->t;
716 <        return(lc<0 ? -1 : lc>0 ? 1 : 0);
717 < }
803 >        AMBTREE  oldatrunk = atrunk;
804  
805 <
806 < /* GW NOTE 2002/10/3:
807 < * I used to compare AMBVAL pointers, but found that this was the
722 < * cause of a serious consistency error with gcc, since the optimizer
723 < * uses some dangerous trick in pointer subtraction that
724 < * assumes pointers differ by exact struct size increments.
725 < */
726 < static int
727 < aposcmp(                        /* compare ambient value positions */
728 <        const void      *avp1,
729 <        const void      *avp2
730 < )
731 < {
732 <        long    diff = *(char * const *)avp1 - *(char * const *)avp2;
733 <        if (diff < 0)
734 <                return(-1);
735 <        return(diff > 0);
805 >        atrunk.alist = NULL;
806 >        atrunk.kid = NULL;
807 >        unloadatree(&oldatrunk, avinsert);
808   }
809  
738 #if 1
739 static int
740 avlmemi(                                /* find list position from address */
741        AMBVAL  *avaddr
742 )
743 {
744        AMBVAL  **avlpp;
810  
746        avlpp = (AMBVAL **)bsearch((char *)&avaddr, (char *)avlist2,
747                        nambvals, sizeof(AMBVAL *), aposcmp);
748        if (avlpp == NULL)
749                error(CONSISTENCY, "address not found in avlmemi");
750        return(avlpp - avlist2);
751 }
752 #else
753 #define avlmemi(avaddr) ((AMBVAL **)bsearch((char *)&avaddr,(char *)avlist2, \
754                                nambvals,sizeof(AMBVAL *),aposcmp) - avlist2)
755 #endif
756
757
758 static void
759 sortambvals(                    /* resort ambient values */
760        int     always
761 )
762 {
763        AMBTREE  oldatrunk;
764        AMBVAL  tav, *tap, *pnext;
765        int     i, j;
766                                        /* see if it's time yet */
767        if (!always && (ambclock++ < lastsort+sortintvl ||
768                        nambvals < SORT_THRESH))
769                return;
770        /*
771         * The idea here is to minimize memory thrashing
772         * in VM systems by improving reference locality.
773         * We do this by periodically sorting our stored ambient
774         * values in memory in order of most recently to least
775         * recently accessed.  This ordering was chosen so that new
776         * ambient values (which tend to be less important) go into
777         * higher memory with the infrequently accessed values.
778         *      Since we expect our values to need sorting less
779         * frequently as the process continues, we double our
780         * waiting interval after each call.
781         *      This routine is also called by setambacc() with
782         * the "always" parameter set to 1 so that the ambient
783         * tree will be rebuilt with the new accuracy parameter.
784         */
785        if (tracktime) {                /* allocate pointer arrays to sort */
786                avlist2 = (AMBVAL **)malloc(nambvals*sizeof(AMBVAL *));
787                avlist1 = (struct avl *)malloc(nambvals*sizeof(struct avl));
788        } else {
789                avlist2 = NULL;
790                avlist1 = NULL;
791        }
792        if (avlist1 == NULL) {          /* no time tracking -- rebuild tree? */
793                if (avlist2 != NULL)
794                        free((void *)avlist2);
795                if (always) {           /* rebuild without sorting */
796                        oldatrunk = atrunk;
797                        atrunk.alist = NULL;
798                        atrunk.kid = NULL;
799                        unloadatree(&oldatrunk, avinsert);
800                }
801        } else {                        /* sort memory by last access time */
802                /*
803                 * Sorting memory is tricky because it isn't contiguous.
804                 * We have to sort an array of pointers by MRA and also
805                 * by memory position.  We then copy values in "loops"
806                 * to minimize memory hits.  Nevertheless, we will visit
807                 * everyone at least twice, and this is an expensive process
808                 * when we're thrashing, which is when we need to do it.
809                 */
810 #ifdef DEBUG
811                sprintf(errmsg, "sorting %u ambient values at ambclock=%lu...",
812                                nambvals, ambclock);
813                eputs(errmsg);
814 #endif
815                i_avlist = 0;
816                unloadatree(&atrunk, av2list);  /* empty current tree */
817 #ifdef DEBUG
818                if (i_avlist < nambvals)
819                        error(CONSISTENCY, "missing ambient values in sortambvals");
820 #endif
821                qsort((char *)avlist1, nambvals, sizeof(struct avl), alatcmp);
822                qsort((char *)avlist2, nambvals, sizeof(AMBVAL *), aposcmp);
823                for (i = 0; i < nambvals; i++) {
824                        if (avlist1[i].p == NULL)
825                                continue;
826                        tap = avlist2[i];
827                        tav = *tap;
828                        for (j = i; (pnext = avlist1[j].p) != tap;
829                                        j = avlmemi(pnext)) {
830                                *(avlist2[j]) = *pnext;
831                                avinsert(avlist2[j]);
832                                avlist1[j].p = NULL;
833                        }
834                        *(avlist2[j]) = tav;
835                        avinsert(avlist2[j]);
836                        avlist1[j].p = NULL;
837                }
838                free((void *)avlist1);
839                free((void *)avlist2);
840                                                /* compute new sort interval */
841                sortintvl = ambclock - lastsort;
842                if (sortintvl >= MAX_SORT_INTVL/2)
843                        sortintvl = MAX_SORT_INTVL;
844                else
845                        sortintvl <<= 1;        /* wait twice as long next */
846 #ifdef DEBUG
847                eputs("done\n");
848 #endif
849        }
850        if (ambclock >= MAXACLOCK)
851                ambclock = MAXACLOCK/2;
852        lastsort = ambclock;
853 }
854
855
811   #ifdef  F_SETLKW
812  
813   static void
# Line 864 | Line 819 | aflock(                        /* lock/unlock ambient file */
819  
820          if (typ == fls.l_type)          /* already called? */
821                  return;
822 +
823          fls.l_type = typ;
824 <        if (fcntl(fileno(ambfp), F_SETLKW, &fls) < 0)
825 <                error(SYSTEM, "cannot (un)lock ambient file");
824 >        do
825 >                if (fcntl(fileno(ambfp), F_SETLKW, &fls) != -1)
826 >                        return;
827 >        while (errno == EINTR);
828 >        
829 >        error(SYSTEM, "cannot (un)lock ambient file");
830   }
831  
832  
833 < extern int
833 > int
834   ambsync(void)                   /* synchronize ambient file */
835   {
836          long  flen;
# Line 885 | Line 845 | ambsync(void)                  /* synchronize ambient file */
845          if ((flen = lseek(fileno(ambfp), (off_t)0, SEEK_END)) < 0)
846                  goto seekerr;
847          if ((n = flen - lastpos) > 0) {         /* file has grown */
848 <                if (ambinp == NULL) {           /* use duplicate filedes */
849 <                        ambinp = fdopen(dup(fileno(ambfp)), "r");
848 >                if (ambinp == NULL) {           /* get new file pointer */
849 >                        ambinp = fopen(ambfile, "rb");
850                          if (ambinp == NULL)
851 <                                error(SYSTEM, "fdopen failed in ambsync");
851 >                                error(SYSTEM, "fopen failed in ambsync");
852                  }
853                  if (fseek(ambinp, lastpos, SEEK_SET) < 0)
854                          goto seekerr;
# Line 900 | Line 860 | ambsync(void)                  /* synchronize ambient file */
860                                  error(WARNING, errmsg);
861                                  break;
862                          }
863 <                        avinsert(avstore(&avs));
863 >                        avstore(&avs);
864                          n -= AMBVALSIZ;
865                  }
866 <                lastpos = flen - n;
867 <                /*** seek always as safety measure
868 <                if (n) ***/                     /* alignment */
909 <                        if (lseek(fileno(ambfp), (off_t)lastpos, SEEK_SET) < 0)
910 <                                goto seekerr;
866 >                lastpos = flen - n;             /* check alignment */
867 >                if (n && lseek(fileno(ambfp), (off_t)lastpos, SEEK_SET) < 0)
868 >                        goto seekerr;
869          }
870          n = fflush(ambfp);                      /* calls write() at last */
871 <        if (n != EOF)
914 <                lastpos += (long)nunflshed*AMBVALSIZ;
915 <        else if ((lastpos = lseek(fileno(ambfp), (off_t)0, SEEK_CUR)) < 0)
916 <                goto seekerr;
917 <                
871 >        lastpos += (long)nunflshed*AMBVALSIZ;
872          aflock(F_UNLCK);                        /* release file */
873          nunflshed = 0;
874          return(n);
875   seekerr:
876          error(SYSTEM, "seek failed in ambsync");
877 <        return -1; /* pro forma return */
877 >        return(EOF);    /* pro forma return */
878   }
879  
880 < #else
880 > #else   /* ! F_SETLKW */
881  
882 < extern int
882 > int
883   ambsync(void)                   /* flush ambient file */
884   {
885          if (ambfp == NULL)
# Line 934 | Line 888 | ambsync(void)                  /* flush ambient file */
888          return(fflush(ambfp));
889   }
890  
891 < #endif
891 > #endif  /* ! F_SETLKW */

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