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

Comparing ray/src/rt/ambient.c (file contents):
Revision 2.14 by greg, Tue Nov 3 21:29:52 1992 UTC vs.
Revision 2.47 by greg, Sat Feb 22 02:07:28 2003 UTC

# Line 1 | Line 1
1 – /* Copyright (c) 1992 Regents of the University of California */
2 –
1   #ifndef lint
2 < static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
2 > static const char       RCSid[] = "$Id$";
3   #endif
6 –
4   /*
5   *  ambient.c - routines dealing with ambient (inter-reflected) component.
6   *
7 < *     5/9/86
7 > *  Declarations of external symbols in ambient.h
8   */
9  
10 + /* ====================================================================
11 + * The Radiance Software License, Version 1.0
12 + *
13 + * Copyright (c) 1990 - 2002 The Regents of the University of California,
14 + * through Lawrence Berkeley National Laboratory.   All rights reserved.
15 + *
16 + * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
17 + * modification, are permitted provided that the following conditions
18 + * are met:
19 + *
20 + * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
21 + *         notice, this list of conditions and the following disclaimer.
22 + *
23 + * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
24 + *       notice, this list of conditions and the following disclaimer in
25 + *       the documentation and/or other materials provided with the
26 + *       distribution.
27 + *
28 + * 3. The end-user documentation included with the redistribution,
29 + *           if any, must include the following acknowledgment:
30 + *             "This product includes Radiance software
31 + *                 (http://radsite.lbl.gov/)
32 + *                 developed by the Lawrence Berkeley National Laboratory
33 + *               (http://www.lbl.gov/)."
34 + *       Alternately, this acknowledgment may appear in the software itself,
35 + *       if and wherever such third-party acknowledgments normally appear.
36 + *
37 + * 4. The names "Radiance," "Lawrence Berkeley National Laboratory"
38 + *       and "The Regents of the University of California" must
39 + *       not be used to endorse or promote products derived from this
40 + *       software without prior written permission. For written
41 + *       permission, please contact [email protected].
42 + *
43 + * 5. Products derived from this software may not be called "Radiance",
44 + *       nor may "Radiance" appear in their name, without prior written
45 + *       permission of Lawrence Berkeley National Laboratory.
46 + *
47 + * THIS SOFTWARE IS PROVIDED ``AS IS'' AND ANY EXPRESSED OR IMPLIED
48 + * WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
49 + * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE
50 + * DISCLAIMED.   IN NO EVENT SHALL Lawrence Berkeley National Laboratory OR
51 + * ITS CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
52 + * SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT
53 + * LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF
54 + * USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND
55 + * ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY,
56 + * OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT
57 + * OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
58 + * SUCH DAMAGE.
59 + * ====================================================================
60 + *
61 + * This software consists of voluntary contributions made by many
62 + * individuals on behalf of Lawrence Berkeley National Laboratory.   For more
63 + * information on Lawrence Berkeley National Laboratory, please see
64 + * <http://www.lbl.gov/>.
65 + */
66 +
67   #include  "ray.h"
68  
15 – #include  "octree.h"
16 –
69   #include  "otypes.h"
70  
71   #include  "ambient.h"
72  
73   #include  "random.h"
74  
75 < #define  OCTSCALE       0.5     /* ceil((valid rad.)/(cube size)) */
75 > #ifndef  OCTSCALE
76 > #define  OCTSCALE       1.0     /* ceil((valid rad.)/(cube size)) */
77 > #endif
78  
79 < typedef struct ambtree {
26 <        AMBVAL  *alist;         /* ambient value list */
27 <        struct ambtree  *kid;   /* 8 child nodes */
28 < }  AMBTREE;                     /* ambient octree */
79 > extern char  *shm_boundary;     /* memory sharing boundary */
80  
30 – extern CUBE  thescene;          /* contains space boundaries */
31 –
81   #define  MAXASET        511     /* maximum number of elements in ambient set */
82   OBJECT  ambset[MAXASET+1]={0};  /* ambient include/exclude set */
83  
# Line 38 | Line 87 | double minarad;                /* minimum ambient radius */
87   static AMBTREE  atrunk;         /* our ambient trunk node */
88  
89   static FILE  *ambfp = NULL;     /* ambient file pointer */
90 + static int  nunflshed = 0;      /* number of unflushed ambient values */
91  
92 < #define  AMBFLUSH       (BUFSIZ/AMBVALSIZ)
92 > #ifndef SORT_THRESH
93 > #ifdef BIGMEM
94 > #define SORT_THRESH     ((9L<<20)/sizeof(AMBVAL))
95 > #else
96 > #define SORT_THRESH     ((3L<<20)/sizeof(AMBVAL))
97 > #endif
98 > #endif
99 > #ifndef SORT_INTVL
100 > #define SORT_INTVL      (SORT_THRESH<<1)
101 > #endif
102 > #ifndef MAX_SORT_INTVL
103 > #define MAX_SORT_INTVL  (SORT_INTVL<<6)
104 > #endif
105  
106 < #define  newambval()    (AMBVAL *)bmalloc(sizeof(AMBVAL))
106 > static double  avsum = 0.;              /* computed ambient value sum (log) */
107 > static unsigned int  navsum = 0;        /* number of values in avsum */
108 > static unsigned int  nambvals = 0;      /* total number of indirect values */
109 > static unsigned int  nambshare = 0;     /* number of values from file */
110 > static unsigned long  ambclock = 0;     /* ambient access clock */
111 > static unsigned long  lastsort = 0;     /* time of last value sort */
112 > static long  sortintvl = SORT_INTVL;    /* time until next sort */
113 > static FILE  *ambinp = NULL;            /* auxiliary file for input */
114 > static long  lastpos = -1;              /* last flush position */
115  
116 < #define  newambtree()   (AMBTREE *)calloc(8, sizeof(AMBTREE))
116 > #define MAXACLOCK       (1L<<30)        /* clock turnover value */
117 >        /*
118 >         * Track access times unless we are sharing ambient values
119 >         * through memory on a multiprocessor, when we want to avoid
120 >         * claiming our own memory (copy on write).  Go ahead anyway
121 >         * if more than two thirds of our values are unshared.
122 >         * Compile with -Dtracktime=0 to turn this code off.
123 >         */
124 > #ifndef tracktime
125 > #define tracktime       (shm_boundary == NULL || nambvals > 3*nambshare)
126 > #endif
127  
128 < extern long  ftell(), lseek();
49 < static int  initambfile(), avsave(), avinsert(), ambsync();
128 > #define  AMBFLUSH       (BUFSIZ/AMBVALSIZ)
129  
130 + #define  newambval()    (AMBVAL *)malloc(sizeof(AMBVAL))
131 + #define  freeav(av)     free((void *)av);
132  
133 + static void  initambfile(), avsave(), avinsert(), sortambvals(), unloadatree();
134 + static int  avlmemi();
135 + static AMBVAL  *avstore();
136 + #ifdef  F_SETLKW
137 + static void  aflock();
138 + #endif
139 +
140 +
141 + void
142   setambres(ar)                           /* set ambient resolution */
143   int  ar;
144   {
145 +        ambres = ar < 0 ? 0 : ar;               /* may be done already */
146                                                  /* set min & max radii */
147          if (ar <= 0) {
148 <                minarad = 0.0;
148 >                minarad = 0;
149                  maxarad = thescene.cusize / 2.0;
150          } else {
151                  minarad = thescene.cusize / ar;
152 <                maxarad = 16.0 * minarad;               /* heuristic */
152 >                maxarad = 64 * minarad;                 /* heuristic */
153                  if (maxarad > thescene.cusize / 2.0)
154                          maxarad = thescene.cusize / 2.0;
155          }
156 <        if (maxarad <= FTINY)
157 <                maxarad = .001;
156 >        if (minarad <= FTINY)
157 >                minarad = 10*FTINY;
158 >        if (maxarad <= minarad)
159 >                maxarad = 64 * minarad;
160   }
161  
162  
163 < setambient(afile)                       /* initialize calculation */
164 < char  *afile;
163 > void
164 > setambacc(newa)                         /* set ambient accuracy */
165 > double  newa;
166   {
167 <        long  headlen;
167 >        double  ambdiff;
168 >
169 >        if (newa < 0.0)
170 >                newa = 0.0;
171 >        ambdiff = fabs(newa - ambacc);
172 >        if (ambdiff >= .01 && (ambacc = newa) > FTINY && nambvals > 0)
173 >                sortambvals(1);                 /* rebuild tree */
174 > }
175 >
176 >
177 > void
178 > setambient()                            /* initialize calculation */
179 > {
180 >        int     readonly = 0;
181 >        long  pos, flen;
182          AMBVAL  amb;
183 +                                                /* make sure we're fresh */
184 +        ambdone();
185                                                  /* init ambient limits */
186          setambres(ambres);
187 +        setambacc(ambacc);
188 +        if (ambfile == NULL || !ambfile[0])
189 +                return;
190 +        if (ambacc <= FTINY) {
191 +                sprintf(errmsg, "zero ambient accuracy so \"%s\" not opened",
192 +                                ambfile);
193 +                error(WARNING, errmsg);
194 +                return;
195 +        }
196                                                  /* open ambient file */
197 <        if (afile != NULL)
198 <                if ((ambfp = fopen(afile, "r+")) != NULL) {
199 <                        initambfile(0);
200 <                        headlen = ftell(ambfp);
201 <                        while (readambval(&amb, ambfp))
202 <                                avinsert(&amb, &atrunk, thescene.cuorg,
203 <                                                thescene.cusize);
204 <                                                        /* align */
205 <                        fseek(ambfp, -((ftell(ambfp)-headlen)%AMBVALSIZ), 1);
206 <                } else if ((ambfp = fopen(afile, "w+")) != NULL)
207 <                        initambfile(1);
208 <                else {
209 <                        sprintf(errmsg, "cannot open ambient file \"%s\"",
210 <                                        afile);
211 <                        error(SYSTEM, errmsg);
197 >        if ((ambfp = fopen(ambfile, "r+")) == NULL)
198 >                readonly = (ambfp = fopen(ambfile, "r")) != NULL;
199 >        if (ambfp != NULL) {
200 >                initambfile(0);                 /* file exists */
201 >                pos = ftell(ambfp);
202 >                while (readambval(&amb, ambfp))
203 >                        avinsert(avstore(&amb));
204 >                nambshare = nambvals;           /* share loaded values */
205 >                if (readonly) {
206 >                        sprintf(errmsg,
207 >                                "loaded %u values from read-only ambient file",
208 >                                        nambvals);
209 >                        error(WARNING, errmsg);
210 >                        fclose(ambfp);          /* close file so no writes */
211 >                        ambfp = NULL;
212 >                        return;                 /* avoid ambsync() */
213                  }
214 +                                                /* align file pointer */
215 +                pos += (long)nambvals*AMBVALSIZ;
216 +                flen = lseek(fileno(ambfp), (off_t)0L, 2);
217 +                if (flen != pos) {
218 +                        sprintf(errmsg,
219 +                        "ignoring last %ld values in ambient file (corrupted)",
220 +                                        (flen - pos)/AMBVALSIZ);
221 +                        error(WARNING, errmsg);
222 +                        fseek(ambfp, pos, 0);
223 +                        ftruncate(fileno(ambfp), (off_t)pos);
224 +                }
225 +        } else if ((ambfp = fopen(ambfile, "w+")) != NULL) {
226 +                initambfile(1);                 /* else create new file */
227 +        } else {
228 +                sprintf(errmsg, "cannot open ambient file \"%s\"", ambfile);
229 +                error(SYSTEM, errmsg);
230 +        }
231 +        nunflshed++;    /* lie */
232 +        ambsync();
233   }
234  
235  
236 + void
237 + ambdone()                       /* close ambient file and free memory */
238 + {
239 +        if (ambfp != NULL) {            /* close ambient file */
240 +                ambsync();
241 +                fclose(ambfp);
242 +                ambfp = NULL;
243 +                if (ambinp != NULL) {  
244 +                        fclose(ambinp);
245 +                        ambinp = NULL;
246 +                }
247 +                lastpos = -1;
248 +        }
249 +                                        /* free ambient tree */
250 +        unloadatree(&atrunk, free);
251 +                                        /* reset state variables */
252 +        avsum = 0.;
253 +        navsum = 0;
254 +        nambvals = 0;
255 +        nambshare = 0;
256 +        ambclock = 0;
257 +        lastsort = 0;
258 +        sortintvl = SORT_INTVL;
259 + }
260 +
261 +
262 + void
263   ambnotify(obj)                  /* record new modifier */
264   OBJECT  obj;
265   {
266          static int  hitlimit = 0;
267 <        register OBJREC  *o = objptr(obj);
267 >        register OBJREC  *o;
268          register char  **amblp;
269  
270 +        if (obj == OVOID) {             /* starting over */
271 +                ambset[0] = 0;
272 +                hitlimit = 0;
273 +                return;
274 +        }
275 +        o = objptr(obj);
276          if (hitlimit || !ismodifier(o->otype))
277                  return;
278          for (amblp = amblist; *amblp != NULL; amblp++)
# Line 116 | Line 288 | OBJECT obj;
288   }
289  
290  
291 < ambient(acol, r)                /* compute ambient component for ray */
291 > void
292 > ambient(acol, r, nrm)           /* compute ambient component for ray */
293   COLOR  acol;
294   register RAY  *r;
295 + FVECT  nrm;
296   {
297          static int  rdepth = 0;                 /* ambient recursion */
298 <        double  d;
298 >        double  d, l;
299  
300          if (ambdiv <= 0)                        /* no ambient calculation */
301                  goto dumbamb;
# Line 137 | Line 311 | register RAY  *r;
311                  rdepth++;
312                  d = doambient(acol, r, r->rweight, NULL, NULL);
313                  rdepth--;
314 <                if (d == 0.0)
314 >                if (d <= FTINY)
315                          goto dumbamb;
316                  return;
317          }
318 +
319 +        if (tracktime)                          /* sort to minimize thrashing */
320 +                sortambvals(0);
321                                                  /* get ambient value */
322          setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
323 <        d = sumambient(acol, r, rdepth,
323 >        d = sumambient(acol, r, nrm, rdepth,
324                          &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
325 <        if (d > FTINY)
325 >        if (d > FTINY) {
326                  scalecolor(acol, 1.0/d);
327 <        else {
151 <                d = makeambient(acol, r, rdepth++);
152 <                rdepth--;
327 >                return;
328          }
329 +        rdepth++;                               /* need to cache new value */
330 +        d = makeambient(acol, r, nrm, rdepth-1);
331 +        rdepth--;
332          if (d > FTINY)
333                  return;
334   dumbamb:                                        /* return global value */
335          copycolor(acol, ambval);
336 +        if (ambvwt <= 0 | navsum == 0)
337 +                return;
338 +        l = bright(ambval);                     /* average in computations */
339 +        if (l > FTINY) {
340 +                d = (log(l)*(double)ambvwt + avsum) /
341 +                                (double)(ambvwt + navsum);
342 +                d = exp(d) / l;
343 +                scalecolor(acol, d);            /* apply color of ambval */
344 +        } else {
345 +                d = exp( avsum / (double)navsum );
346 +                setcolor(acol, d, d, d);        /* neutral color */
347 +        }
348   }
349  
350  
351   double
352 < sumambient(acol, r, al, at, c0, s)      /* get interpolated ambient value */
352 > sumambient(acol, r, rn, al, at, c0, s)  /* get interpolated ambient value */
353   COLOR  acol;
354   register RAY  *r;
355 + FVECT  rn;
356   int  al;
357   AMBTREE  *at;
358   FVECT  c0;
# Line 173 | Line 364 | double s;
364          int  i;
365          register int  j;
366          register AMBVAL  *av;
367 <                                        /* do this node */
367 >
368          wsum = 0.0;
369 +                                        /* do this node */
370          for (av = at->alist; av != NULL; av = av->next) {
371 +                double  rn_dot = -2.0;
372 +                if (tracktime)
373 +                        av->latick = ambclock;
374                  /*
375                   *  Ambient level test.
376                   */
377 <                if (av->lvl > al || av->weight < r->rweight-FTINY)
377 >                if (av->lvl > al)       /* list sorted, so this works */
378 >                        break;
379 >                if (av->weight < r->rweight-FTINY)
380                          continue;
381                  /*
382                   *  Ambient radius test.
383                   */
384 <                e1 = 0.0;
385 <                for (j = 0; j < 3; j++) {
386 <                        d = av->pos[j] - r->rop[j];
387 <                        e1 += d * d;
388 <                }
384 >                d = av->pos[0] - r->rop[0];
385 >                e1 = d * d;
386 >                d = av->pos[1] - r->rop[1];
387 >                e1 += d * d;
388 >                d = av->pos[2] - r->rop[2];
389 >                e1 += d * d;
390                  e1 /= av->rad * av->rad;
391                  if (e1 > ambacc*ambacc*1.21)
392                          continue;
393                  /*
394 <                 *  Normal direction test.
394 >                 *  Direction test using closest normal.
395                   */
396 <                e2 = (1.0 - DOT(av->dir, r->ron)) * r->rweight;
396 >                d = DOT(av->dir, r->ron);
397 >                if (rn != r->ron) {
398 >                        rn_dot = DOT(av->dir, rn);
399 >                        if (rn_dot > 1.0-FTINY)
400 >                                rn_dot = 1.0-FTINY;
401 >                        if (rn_dot >= d-FTINY) {
402 >                                d = rn_dot;
403 >                                rn_dot = -2.0;
404 >                        }
405 >                }
406 >                e2 = (1.0 - d) * r->rweight;
407                  if (e2 < 0.0) e2 = 0.0;
408                  if (e1 + e2 > ambacc*ambacc*1.21)
409                          continue;
# Line 211 | Line 419 | double s;
419                  /*
420                   *  Jittering final test reduces image artifacts.
421                   */
422 <                wt = sqrt(e1) + sqrt(e2);
423 <                wt *= .9 + .2*urand(9015+samplendx);
424 <                if (wt > ambacc)
422 >                e1 = sqrt(e1);
423 >                e2 = sqrt(e2);
424 >                wt = e1 + e2;
425 >                if (wt > ambacc*(.9+.2*urand(9015+samplendx)))
426                          continue;
427 +                /*
428 +                 *  Recompute directional error using perturbed normal
429 +                 */
430 +                if (rn_dot > 0.0) {
431 +                        e2 = sqrt((1.0 - rn_dot)*r->rweight);
432 +                        wt = e1 + e2;
433 +                }
434                  if (wt <= 1e-3)
435                          wt = 1e3;
436                  else
437                          wt = 1.0 / wt;
438                  wsum += wt;
439 <                extambient(ct, av, r->rop, r->ron);
439 >                extambient(ct, av, r->rop, rn);
440                  scalecolor(ct, wt);
441                  addcolor(acol, ct);
442          }
# Line 239 | Line 455 | double s;
455                                  break;
456                  }
457                  if (j == 3)
458 <                        wsum += sumambient(acol, r, al, at->kid+i, ck0, s);
458 >                        wsum += sumambient(acol, r, rn, al, at->kid+i, ck0, s);
459          }
460          return(wsum);
461   }
462  
463  
464   double
465 < makeambient(acol, r, al)        /* make a new ambient value */
465 > makeambient(acol, r, rn, al)    /* make a new ambient value */
466   COLOR  acol;
467   register RAY  *r;
468 + FVECT  rn;
469   int  al;
470   {
471          AMBVAL  amb;
472          FVECT   gp, gd;
473                                                  /* compute weight */
474          amb.weight = pow(AVGREFL, (double)al);
475 <        if (r->rweight < 0.2*amb.weight)        /* heuristic */
475 >        if (r->rweight < 0.1*amb.weight)        /* heuristic */
476                  amb.weight = r->rweight;
477                                                  /* compute ambient */
478          amb.rad = doambient(acol, r, amb.weight, gp, gd);
479 <        if (amb.rad == 0.0)
479 >        if (amb.rad <= FTINY)
480                  return(0.0);
481                                                  /* store it */
482          VCOPY(amb.pos, r->rop);
# Line 270 | Line 487 | int  al;
487          VCOPY(amb.gdir, gd);
488                                                  /* insert into tree */
489          avsave(&amb);                           /* and save to file */
490 +        if (rn != r->ron)
491 +                extambient(acol, &amb, r->rop, rn);     /* texture */
492          return(amb.rad);
493   }
494  
495  
496 + void
497   extambient(cr, ap, pv, nv)              /* extrapolate value at pv, nv */
498   COLOR  cr;
499   register AMBVAL  *ap;
500   FVECT  pv, nv;
501   {
502 <        FVECT  v1, v2;
502 >        FVECT  v1;
503          register int  i;
504          double  d;
505  
# Line 288 | Line 508 | FVECT  pv, nv;
508          for (i = 0; i < 3; i++)
509                  d += ap->gpos[i]*(pv[i]-ap->pos[i]);
510                                          /* gradient due to rotation */
511 <        VCOPY(v1, ap->dir);
512 <        fcross(v2, v1, nv);
293 <        d += DOT(ap->gdir, v2);
511 >        VCROSS(v1, ap->dir, nv);
512 >        d += DOT(ap->gdir, v1);
513          if (d <= 0.0) {
514                  setcolor(cr, 0.0, 0.0, 0.0);
515                  return;
# Line 300 | Line 519 | FVECT  pv, nv;
519   }
520  
521  
522 < static
522 > static void
523   initambfile(creat)              /* initialize ambient file */
524   int  creat;
525   {
526 <        extern char  *progname, *octname, VersionID[];
526 >        extern char  *progname, *octname;
527 >        static char  *mybuf = NULL;
528  
529 + #ifdef  F_SETLKW
530 +        aflock(creat ? F_WRLCK : F_RDLCK);
531 + #endif
532   #ifdef MSDOS
533          setmode(fileno(ambfp), O_BINARY);
534   #endif
535 <        setbuf(ambfp, bmalloc(BUFSIZ));
535 >        if (mybuf == NULL)
536 >                mybuf = (char *)bmalloc(BUFSIZ+8);
537 >        setbuf(ambfp, mybuf);
538          if (creat) {                    /* new file */
539 <                fprintf(ambfp, "%s -av %g %g %g -ab %d -aa %g ",
539 >                newheader("RADIANCE", ambfp);
540 >                fprintf(ambfp, "%s -av %g %g %g -aw %d -ab %d -aa %g ",
541                                  progname, colval(ambval,RED),
542                                  colval(ambval,GRN), colval(ambval,BLU),
543 <                                ambounce, ambacc);
544 <                fprintf(ambfp, "-ad %d -as %d -ar %d %s\n",
545 <                                ambdiv, ambssamp, ambres,
546 <                                octname==NULL ? "" : octname);
543 >                                ambvwt, ambounce, ambacc);
544 >                fprintf(ambfp, "-ad %d -as %d -ar %d ",
545 >                                ambdiv, ambssamp, ambres);
546 >                if (octname != NULL)
547 >                        printargs(1, &octname, ambfp);
548 >                else
549 >                        fputc('\n', ambfp);
550                  fprintf(ambfp, "SOFTWARE= %s\n", VersionID);
551 +                fputnow(ambfp);
552                  fputformat(AMBFMT, ambfp);
553                  putc('\n', ambfp);
554                  putambmagic(ambfp);
325 –                fflush(ambfp);
326 – #ifndef  NIX
327 –                sync();                 /* protect against NFS buffering */
328 – #endif
555          } else if (checkheader(ambfp, AMBFMT, NULL) < 0 || !hasambmagic(ambfp))
556                  error(USER, "bad ambient file");
557   }
558  
559  
560 < static
560 > static void
561   avsave(av)                              /* insert and save an ambient value */
562   AMBVAL  *av;
563   {
564 <        static int  nunflshed = 0;
339 <
340 <        avinsert(av, &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
564 >        avinsert(avstore(av));
565          if (ambfp == NULL)
566                  return;
567          if (writambval(av, ambfp) < 0)
568                  goto writerr;
569 <        if (++nunflshed >= AMBFLUSH) {
569 >        if (++nunflshed >= AMBFLUSH)
570                  if (ambsync() == EOF)
571                          goto writerr;
348 –                nunflshed = 0;
349 –        }
572          return;
573   writerr:
574 <        error(SYSTEM, "error writing ambient file");
574 >        error(SYSTEM, "error writing to ambient file");
575   }
576  
577  
578 < static
579 < avinsert(aval, at, c0, s)               /* insert ambient value in a tree */
580 < AMBVAL  *aval;
359 < register AMBTREE  *at;
360 < FVECT  c0;
361 < double  s;
578 > static AMBVAL *
579 > avstore(aval)                           /* allocate memory and store aval */
580 > register AMBVAL  *aval;
581   {
582 +        register AMBVAL  *av;
583 +        double  d;
584 +
585 +        if ((av = newambval()) == NULL)
586 +                error(SYSTEM, "out of memory in avstore");
587 +        copystruct(av, aval);
588 +        av->latick = ambclock;
589 +        av->next = NULL;
590 +        nambvals++;
591 +        d = bright(av->val);
592 +        if (d > FTINY) {                /* add to log sum for averaging */
593 +                avsum += log(d);
594 +                navsum++;
595 +        }
596 +        return(av);
597 + }
598 +
599 +
600 + #define ATALLOCSZ       512             /* #/8 trees to allocate at once */
601 +
602 + static AMBTREE  *atfreelist = NULL;     /* free ambient tree structures */
603 +
604 +
605 + static AMBTREE *
606 + newambtree()                            /* allocate 8 ambient tree structs */
607 + {
608 +        register AMBTREE  *atp, *upperlim;
609 +
610 +        if (atfreelist == NULL) {       /* get more nodes */
611 +                atfreelist = (AMBTREE *)malloc(ATALLOCSZ*8*sizeof(AMBTREE));
612 +                if (atfreelist == NULL)
613 +                        return(NULL);
614 +                                        /* link new free list */
615 +                upperlim = atfreelist + 8*(ATALLOCSZ-1);
616 +                for (atp = atfreelist; atp < upperlim; atp += 8)
617 +                        atp->kid = atp + 8;
618 +                atp->kid = NULL;
619 +        }
620 +        atp = atfreelist;
621 +        atfreelist = atp->kid;
622 +        bzero((char *)atp, 8*sizeof(AMBTREE));
623 +        return(atp);
624 + }
625 +
626 +
627 + static void
628 + freeambtree(atp)                        /* free 8 ambient tree structs */
629 + AMBTREE  *atp;
630 + {
631 +        atp->kid = atfreelist;
632 +        atfreelist = atp;
633 + }
634 +
635 +
636 + static void
637 + avinsert(av)                            /* insert ambient value in our tree */
638 + register AMBVAL  *av;
639 + {
640 +        register AMBTREE  *at;
641 +        register AMBVAL  *ap;
642 +        AMBVAL  avh;
643          FVECT  ck0;
644 +        double  s;
645          int  branch;
365 –        register AMBVAL  *av;
646          register int  i;
647  
648 <        if ((av = newambval()) == NULL)
649 <                goto memerr;
650 <        copystruct(av, aval);
651 <        VCOPY(ck0, c0);
648 >        if (av->rad <= FTINY)
649 >                error(CONSISTENCY, "zero ambient radius in avinsert");
650 >        at = &atrunk;
651 >        VCOPY(ck0, thescene.cuorg);
652 >        s = thescene.cusize;
653          while (s*(OCTSCALE/2) > av->rad*ambacc) {
654                  if (at->kid == NULL)
655                          if ((at->kid = newambtree()) == NULL)
656 <                                goto memerr;
656 >                                error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
657                  s *= 0.5;
658                  branch = 0;
659                  for (i = 0; i < 3; i++)
# Line 382 | Line 663 | double s;
663                          }
664                  at = at->kid + branch;
665          }
666 <        av->next = at->alist;
667 <        at->alist = av;
668 <        return;
669 < memerr:
670 <        error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
666 >        avh.next = at->alist;           /* order by increasing level */
667 >        for (ap = &avh; ap->next != NULL; ap = ap->next)
668 >                if (ap->next->lvl >= av->lvl)
669 >                        break;
670 >        av->next = ap->next;
671 >        ap->next = av;
672 >        at->alist = avh.next;
673   }
674  
675  
676 < #ifdef  NIX
676 > static void
677 > unloadatree(at, f)                      /* unload an ambient value tree */
678 > register AMBTREE  *at;
679 > void    (*f)();
680 > {
681 >        register AMBVAL  *av;
682 >        register int  i;
683 >                                        /* transfer values at this node */
684 >        for (av = at->alist; av != NULL; av = at->alist) {
685 >                at->alist = av->next;
686 >                (*f)(av);
687 >        }
688 >        if (at->kid == NULL)
689 >                return;
690 >        for (i = 0; i < 8; i++)         /* transfer and free children */
691 >                unloadatree(at->kid+i, f);
692 >        freeambtree(at->kid);
693 >        at->kid = NULL;
694 > }
695  
696 < static
697 < ambsync()                       /* flush ambient file */
696 >
697 > static struct avl {
698 >        AMBVAL  *p;
699 >        unsigned long   t;
700 > }       *avlist1;                       /* ambient value list with ticks */
701 > static AMBVAL   **avlist2;              /* memory positions for sorting */
702 > static int      i_avlist;               /* index for lists */
703 >
704 >
705 > static int
706 > av2list(av)
707 > register AMBVAL *av;
708   {
709 <        return(fflush(ambfp));
709 > #ifdef DEBUG
710 >        if (i_avlist >= nambvals)
711 >                error(CONSISTENCY, "too many ambient values in av2list1");
712 > #endif
713 >        avlist1[i_avlist].p = avlist2[i_avlist] = av;
714 >        avlist1[i_avlist++].t = av->latick;
715   }
716  
717 +
718 + static int
719 + alatcmp(av1, av2)                       /* compare ambient values for MRA */
720 + struct avl      *av1, *av2;
721 + {
722 +        register long  lc = av2->t - av1->t;
723 +        return(lc<0 ? -1 : lc>0 ? 1 : 0);
724 + }
725 +
726 +
727 + /* GW NOTE 2002/10/3:
728 + * I used to compare AMBVAL pointers, but found that this was the
729 + * cause of a serious consistency error with gcc, since the optimizer
730 + * uses some dangerous trick in pointer subtraction that
731 + * assumes pointers differ by exact struct size increments.
732 + */
733 + static int
734 + aposcmp(avp1, avp2)                     /* compare ambient value positions */
735 + const void      *avp1, *avp2;
736 + {
737 +        register long   diff = *(char * const *)avp1 - *(char * const *)avp2;
738 +        if (diff < 0)
739 +                return(-1);
740 +        return(diff > 0);
741 + }
742 +
743 + #if 1
744 + static int
745 + avlmemi(avaddr)                         /* find list position from address */
746 + AMBVAL  *avaddr;
747 + {
748 +        register AMBVAL  **avlpp;
749 +
750 +        avlpp = (AMBVAL **)bsearch((char *)&avaddr, (char *)avlist2,
751 +                        nambvals, sizeof(AMBVAL *), aposcmp);
752 +        if (avlpp == NULL)
753 +                error(CONSISTENCY, "address not found in avlmemi");
754 +        return(avlpp - avlist2);
755 + }
756   #else
757 + #define avlmemi(avaddr) ((AMBVAL **)bsearch((char *)&avaddr,(char *)avlist2, \
758 +                                nambvals,sizeof(AMBVAL *),aposcmp) - avlist2)
759 + #endif
760  
403 – #include  <sys/types.h>
404 – #include  <sys/stat.h>
761  
762 < static
762 > static void
763 > sortambvals(always)                     /* resort ambient values */
764 > int     always;
765 > {
766 >        AMBTREE  oldatrunk;
767 >        AMBVAL  tav, *tap, *pnext;
768 >        register int    i, j;
769 >                                        /* see if it's time yet */
770 >        if (!always && (ambclock++ < lastsort+sortintvl ||
771 >                        nambvals < SORT_THRESH))
772 >                return;
773 >        /*
774 >         * The idea here is to minimize memory thrashing
775 >         * in VM systems by improving reference locality.
776 >         * We do this by periodically sorting our stored ambient
777 >         * values in memory in order of most recently to least
778 >         * recently accessed.  This ordering was chosen so that new
779 >         * ambient values (which tend to be less important) go into
780 >         * higher memory with the infrequently accessed values.
781 >         *      Since we expect our values to need sorting less
782 >         * frequently as the process continues, we double our
783 >         * waiting interval after each call.
784 >         *      This routine is also called by setambacc() with
785 >         * the "always" parameter set to 1 so that the ambient
786 >         * tree will be rebuilt with the new accuracy parameter.
787 >         */
788 >        if (tracktime) {                /* allocate pointer arrays to sort */
789 >                avlist2 = (AMBVAL **)malloc(nambvals*sizeof(AMBVAL *));
790 >                avlist1 = (struct avl *)malloc(nambvals*sizeof(struct avl));
791 >        } else {
792 >                avlist2 = NULL;
793 >                avlist1 = NULL;
794 >        }
795 >        if (avlist1 == NULL) {          /* no time tracking -- rebuild tree? */
796 >                if (avlist2 != NULL)
797 >                        free((void *)avlist2);
798 >                if (always) {           /* rebuild without sorting */
799 >                        copystruct(&oldatrunk, &atrunk);
800 >                        atrunk.alist = NULL;
801 >                        atrunk.kid = NULL;
802 >                        unloadatree(&oldatrunk, avinsert);
803 >                }
804 >        } else {                        /* sort memory by last access time */
805 >                /*
806 >                 * Sorting memory is tricky because it isn't contiguous.
807 >                 * We have to sort an array of pointers by MRA and also
808 >                 * by memory position.  We then copy values in "loops"
809 >                 * to minimize memory hits.  Nevertheless, we will visit
810 >                 * everyone at least twice, and this is an expensive process
811 >                 * when we're thrashing, which is when we need to do it.
812 >                 */
813 > #ifdef DEBUG
814 >                sprintf(errmsg, "sorting %u ambient values at ambclock=%lu...",
815 >                                nambvals, ambclock);
816 >                eputs(errmsg);
817 > #endif
818 >                i_avlist = 0;
819 >                unloadatree(&atrunk, av2list);  /* empty current tree */
820 > #ifdef DEBUG
821 >                if (i_avlist < nambvals)
822 >                        error(CONSISTENCY, "missing ambient values in sortambvals");
823 > #endif
824 >                qsort((char *)avlist1, nambvals, sizeof(struct avl), alatcmp);
825 >                qsort((char *)avlist2, nambvals, sizeof(AMBVAL *), aposcmp);
826 >                for (i = 0; i < nambvals; i++) {
827 >                        if (avlist1[i].p == NULL)
828 >                                continue;
829 >                        tap = avlist2[i];
830 >                        copystruct(&tav, tap);
831 >                        for (j = i; (pnext = avlist1[j].p) != tap;
832 >                                        j = avlmemi(pnext)) {
833 >                                copystruct(avlist2[j], pnext);
834 >                                avinsert(avlist2[j]);
835 >                                avlist1[j].p = NULL;
836 >                        }
837 >                        copystruct(avlist2[j], &tav);
838 >                        avinsert(avlist2[j]);
839 >                        avlist1[j].p = NULL;
840 >                }
841 >                free((void *)avlist1);
842 >                free((void *)avlist2);
843 >                                                /* compute new sort interval */
844 >                sortintvl = ambclock - lastsort;
845 >                if (sortintvl >= MAX_SORT_INTVL/2)
846 >                        sortintvl = MAX_SORT_INTVL;
847 >                else
848 >                        sortintvl <<= 1;        /* wait twice as long next */
849 > #ifdef DEBUG
850 >                eputs("done\n");
851 > #endif
852 >        }
853 >        if (ambclock >= MAXACLOCK)
854 >                ambclock = MAXACLOCK/2;
855 >        lastsort = ambclock;
856 > }
857 >
858 >
859 > #ifdef  F_SETLKW
860 >
861 > static void
862 > aflock(typ)                     /* lock/unlock ambient file */
863 > int  typ;
864 > {
865 >        static struct flock  fls;       /* static so initialized to zeroes */
866 >
867 >        fls.l_type = typ;
868 >        if (fcntl(fileno(ambfp), F_SETLKW, &fls) < 0)
869 >                error(SYSTEM, "cannot (un)lock ambient file");
870 > }
871 >
872 >
873 > int
874   ambsync()                       /* synchronize ambient file */
875   {
876 <        static FILE  *ambinp = NULL;
410 <        struct flock  fls;
411 <        struct stat  sts;
412 < #define flen    sts.st_size
876 >        long  flen;
877          AMBVAL  avs;
414 –        long  lastpos;
878          register int  n;
879 +
880 +        if (nunflshed == 0)
881 +                return(0);
882 +        if (lastpos < 0)        /* initializing (locked in initambfile) */
883 +                goto syncend;
884                                  /* gain exclusive access */
885 <        fls.l_type = F_WRLCK;
418 <        fls.l_whence = 0;
419 <        fls.l_start = 0L;
420 <        fls.l_len = 0L;
421 <        if (fcntl(fileno(ambfp), F_SETLKW, &fls) < 0)
422 <                error(SYSTEM, "cannot lock ambient file");
885 >        aflock(F_WRLCK);
886                                  /* see if file has grown */
887 <        lastpos = lseek(fileno(ambfp), 0L, 1);  /* get previous position */
888 <        if (fstat(fileno(ambfp), &sts) < 0)     /* get current length */
889 <                error(SYSTEM, "cannot stat ambient file");
890 <        if (n = (flen - lastpos)/AMBVALSIZ) {   /* file has grown */
428 <                if (ambinp == NULL) {           /* use duplicate file */
887 >        if ((flen = lseek(fileno(ambfp), (off_t)0L, 2)) < 0)
888 >                goto seekerr;
889 >        if (n = flen - lastpos) {               /* file has grown */
890 >                if (ambinp == NULL) {           /* use duplicate filedes */
891                          ambinp = fdopen(dup(fileno(ambfp)), "r");
892                          if (ambinp == NULL)
893                                  error(SYSTEM, "fdopen failed in ambsync");
894                  }
895 <                while (n--) {                   /* load contributed values */
896 <                        readambval(&avs, ambinp);
897 <                        avinsert(&avs,&atrunk,thescene.cuorg,thescene.cusize);
898 <                }                               /* moves shared file pointer */
899 <                if (n = (flen - lastpos)%AMBVALSIZ)     /* alignment */
900 <                        lseek(fileno(ambfp), flen-n, 0);
895 >                if (fseek(ambinp, lastpos, 0) < 0)
896 >                        goto seekerr;
897 >                while (n >= AMBVALSIZ) {        /* load contributed values */
898 >                        if (!readambval(&avs, ambinp)) {
899 >                                sprintf(errmsg,
900 >                        "ambient file \"%s\" corrupted near character %ld",
901 >                                                ambfile, flen - n);
902 >                                error(WARNING, errmsg);
903 >                                break;
904 >                        }
905 >                        avinsert(avstore(&avs));
906 >                        n -= AMBVALSIZ;
907 >                }
908 >                /*** seek always as safety measure
909 >                if (n) ***/                     /* alignment */
910 >                        if (lseek(fileno(ambfp), (off_t)(flen-n), 0) < 0)
911 >                                goto seekerr;
912          }
913 + #ifdef  DEBUG
914 +        if (ambfp->_ptr - ambfp->_base != nunflshed*AMBVALSIZ) {
915 +                sprintf(errmsg, "ambient file buffer at %d rather than %d",
916 +                                ambfp->_ptr - ambfp->_base,
917 +                                nunflshed*AMBVALSIZ);
918 +                error(CONSISTENCY, errmsg);
919 +        }
920 + #endif
921 + syncend:
922          n = fflush(ambfp);                      /* calls write() at last */
923 <        fls.l_type = F_UNLCK;                   /* release file */
924 <        fcntl(fileno(ambfp), F_SETLKW, &fls);
923 >        if ((lastpos = lseek(fileno(ambfp), (off_t)0L, 1)) < 0)
924 >                goto seekerr;
925 >        aflock(F_UNLCK);                        /* release file */
926 >        nunflshed = 0;
927          return(n);
928 + seekerr:
929 +        error(SYSTEM, "seek failed in ambsync");
930 + }
931 +
932 + #else
933 +
934 + int
935 + ambsync()                       /* flush ambient file */
936 + {
937 +        if (nunflshed == 0)
938 +                return(0);
939 +        nunflshed = 0;
940 +        return(fflush(ambfp));
941   }
942  
943   #endif

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