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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 2.58 by greg, Tue Apr 19 01:15:06 2005 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 < #include  "ray.h"
10 > #include "copyright.h"
11  
12 < #include  "octree.h"
12 > #include <string.h>
13  
14 + #include  "platform.h"
15 + #include  "ray.h"
16   #include  "otypes.h"
17 <
17 > #include  "resolu.h"
18   #include  "ambient.h"
20 –
19   #include  "random.h"
20  
21 < #define  OCTSCALE       0.5     /* ceil((valid rad.)/(cube size)) */
21 > #ifndef  OCTSCALE
22 > #define  OCTSCALE       1.0     /* ceil((valid rad.)/(cube size)) */
23 > #endif
24  
25 < typedef struct ambtree {
26 <        AMBVAL  *alist;         /* ambient value list */
27 <        struct ambtree  *kid;   /* 8 child nodes */
28 < }  AMBTREE;                     /* ambient octree */
25 > extern char  *shm_boundary;     /* memory sharing boundary */
26  
27 < extern CUBE  thescene;          /* contains space boundaries */
28 <
29 < #define  MAXASET        511     /* maximum number of elements in ambient set */
27 > #ifndef  MAXASET
28 > #define  MAXASET        2047    /* maximum number of elements in ambient set */
29 > #endif
30   OBJECT  ambset[MAXASET+1]={0};  /* ambient include/exclude set */
31  
32   double  maxarad;                /* maximum ambient radius */
# Line 38 | Line 35 | double minarad;                /* minimum ambient radius */
35   static AMBTREE  atrunk;         /* our ambient trunk node */
36  
37   static FILE  *ambfp = NULL;     /* ambient file pointer */
38 + static int  nunflshed = 0;      /* number of unflushed ambient values */
39  
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 +
54 + static double  avsum = 0.;              /* computed ambient value sum (log) */
55 + static unsigned int  navsum = 0;        /* number of values in avsum */
56 + static unsigned int  nambvals = 0;      /* total number of indirect values */
57 + 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 */
61 + static FILE  *ambinp = NULL;            /* auxiliary file for input */
62 + static long  lastpos = -1;              /* last flush position */
63 +
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 +
76   #define  AMBFLUSH       (BUFSIZ/AMBVALSIZ)
77  
78 < #define  newambval()    (AMBVAL *)bmalloc(sizeof(AMBVAL))
78 > #define  newambval()    (AMBVAL *)malloc(sizeof(AMBVAL))
79 > #define  freeav(av)     free((void *)av);
80  
81 < #define  newambtree()   (AMBTREE *)calloc(8, sizeof(AMBTREE))
81 > static void initambfile(int creat);
82 > static void avsave(AMBVAL *av);
83 > static AMBVAL *avstore(AMBVAL  *aval);
84 > static AMBTREE *newambtree(void);
85 > static void freeambtree(AMBTREE  *atp);
86  
87 < extern long  ftell(), lseek();
88 < static int  initambfile(), avsave(), avinsert(), ambsync();
87 > typedef void unloadtf_t(void *);
88 > static unloadtf_t avinsert;
89 > static unloadtf_t av2list;
90 > static void unloadatree(AMBTREE  *at, unloadtf_t *f);
91  
92 + static int aposcmp(const void *avp1, const void *avp2);
93 + static int avlmemi(AMBVAL *avaddr);
94 + static void sortambvals(int always);
95  
96 < setambres(ar)                           /* set ambient resolution */
97 < int  ar;
96 > #ifdef  F_SETLKW
97 > static void aflock(int  typ);
98 > #endif
99 >
100 >
101 > extern void
102 > setambres(                              /* set ambient resolution */
103 >        int  ar
104 > )
105   {
106 +        ambres = ar < 0 ? 0 : ar;               /* may be done already */
107                                                  /* set min & max radii */
108          if (ar <= 0) {
109 <                minarad = 0.0;
109 >                minarad = 0;
110                  maxarad = thescene.cusize / 2.0;
111          } else {
112                  minarad = thescene.cusize / ar;
113 <                maxarad = 16.0 * minarad;               /* heuristic */
113 >                maxarad = 64 * minarad;                 /* heuristic */
114                  if (maxarad > thescene.cusize / 2.0)
115                          maxarad = thescene.cusize / 2.0;
116          }
117 <        if (maxarad <= FTINY)
118 <                maxarad = .001;
117 >        if (minarad <= FTINY)
118 >                minarad = 10*FTINY;
119 >        if (maxarad <= minarad)
120 >                maxarad = 64 * minarad;
121   }
122  
123  
124 < setambient(afile)                       /* initialize calculation */
125 < char  *afile;
124 > extern void
125 > setambacc(                              /* set ambient accuracy */
126 >        double  newa
127 > )
128   {
129 <        long  headlen;
129 >        double  ambdiff;
130 >
131 >        if (newa < 0.0)
132 >                newa = 0.0;
133 >        ambdiff = fabs(newa - ambacc);
134 >        if (ambdiff >= .01 && (ambacc = newa) > FTINY && nambvals > 0)
135 >                sortambvals(1);                 /* rebuild tree */
136 > }
137 >
138 >
139 > extern void
140 > setambient(void)                                /* initialize calculation */
141 > {
142 >        int     readonly = 0;
143 >        long  pos, flen;
144          AMBVAL  amb;
145 +                                                /* make sure we're fresh */
146 +        ambdone();
147                                                  /* init ambient limits */
148          setambres(ambres);
149 +        setambacc(ambacc);
150 +        if (ambfile == NULL || !ambfile[0])
151 +                return;
152 +        if (ambacc <= FTINY) {
153 +                sprintf(errmsg, "zero ambient accuracy so \"%s\" not opened",
154 +                                ambfile);
155 +                error(WARNING, errmsg);
156 +                return;
157 +        }
158                                                  /* open ambient file */
159 <        if (afile != NULL)
160 <                if ((ambfp = fopen(afile, "r+")) != NULL) {
161 <                        initambfile(0);
162 <                        headlen = ftell(ambfp);
163 <                        while (readambval(&amb, ambfp))
164 <                                avinsert(&amb, &atrunk, thescene.cuorg,
165 <                                                thescene.cusize);
166 <                                                        /* align */
167 <                        fseek(ambfp, -((ftell(ambfp)-headlen)%AMBVALSIZ), 1);
168 <                } else if ((ambfp = fopen(afile, "w+")) != NULL)
169 <                        initambfile(1);
170 <                else {
171 <                        sprintf(errmsg, "cannot open ambient file \"%s\"",
172 <                                        afile);
173 <                        error(SYSTEM, errmsg);
159 >        if ((ambfp = fopen(ambfile, "r+")) == NULL)
160 >                readonly = (ambfp = fopen(ambfile, "r")) != NULL;
161 >        if (ambfp != NULL) {
162 >                initambfile(0);                 /* file exists */
163 >                pos = ftell(ambfp);
164 >                while (readambval(&amb, ambfp))
165 >                        avinsert(avstore(&amb));
166 >                nambshare = nambvals;           /* share loaded values */
167 >                if (readonly) {
168 >                        sprintf(errmsg,
169 >                                "loaded %u values from read-only ambient file",
170 >                                        nambvals);
171 >                        error(WARNING, errmsg);
172 >                        fclose(ambfp);          /* close file so no writes */
173 >                        ambfp = NULL;
174 >                        return;                 /* avoid ambsync() */
175                  }
176 +                                                /* align file pointer */
177 +                pos += (long)nambvals*AMBVALSIZ;
178 +                flen = lseek(fileno(ambfp), (off_t)0, SEEK_END);
179 +                if (flen != pos) {
180 +                        sprintf(errmsg,
181 +                        "ignoring last %ld values in ambient file (corrupted)",
182 +                                        (flen - pos)/AMBVALSIZ);
183 +                        error(WARNING, errmsg);
184 +                        fseek(ambfp, pos, 0);
185 + #ifndef _WIN32 /* XXX we need a replacement for that one */
186 +                        ftruncate(fileno(ambfp), (off_t)pos);
187 + #endif
188 +                }
189 +        } else if ((ambfp = fopen(ambfile, "w+")) != NULL) {
190 +                initambfile(1);                 /* else create new file */
191 +        } else {
192 +                sprintf(errmsg, "cannot open ambient file \"%s\"", ambfile);
193 +                error(SYSTEM, errmsg);
194 +        }
195 +        nunflshed++;    /* lie */
196 +        ambsync();
197   }
198  
199  
200 < ambnotify(obj)                  /* record new modifier */
201 < OBJECT  obj;
200 > extern void
201 > ambdone(void)                   /* close ambient file and free memory */
202   {
203 +        if (ambfp != NULL) {            /* close ambient file */
204 +                ambsync();
205 +                fclose(ambfp);
206 +                ambfp = NULL;
207 +                if (ambinp != NULL) {  
208 +                        fclose(ambinp);
209 +                        ambinp = NULL;
210 +                }
211 +                lastpos = -1;
212 +        }
213 +                                        /* free ambient tree */
214 +        unloadatree(&atrunk, free);
215 +                                        /* reset state variables */
216 +        avsum = 0.;
217 +        navsum = 0;
218 +        nambvals = 0;
219 +        nambshare = 0;
220 +        ambclock = 0;
221 +        lastsort = 0;
222 +        sortintvl = SORT_INTVL;
223 + }
224 +
225 +
226 + extern void
227 + ambnotify(                      /* record new modifier */
228 +        OBJECT  obj
229 + )
230 + {
231          static int  hitlimit = 0;
232 <        register OBJREC  *o = objptr(obj);
232 >        register OBJREC  *o;
233          register char  **amblp;
234  
235 +        if (obj == OVOID) {             /* starting over */
236 +                ambset[0] = 0;
237 +                hitlimit = 0;
238 +                return;
239 +        }
240 +        o = objptr(obj);
241          if (hitlimit || !ismodifier(o->otype))
242                  return;
243          for (amblp = amblist; *amblp != NULL; amblp++)
# Line 116 | Line 253 | OBJECT obj;
253   }
254  
255  
256 < ambient(acol, r)                /* compute ambient component for ray */
257 < COLOR  acol;
258 < register RAY  *r;
256 > extern void
257 > multambient(            /* compute ambient component & multiply by coef. */
258 >        COLOR  aval,
259 >        register RAY  *r,
260 >        FVECT  nrm
261 > )
262   {
263          static int  rdepth = 0;                 /* ambient recursion */
264 <        double  d;
264 >        COLOR   acol;
265 >        double  d, l;
266  
267          if (ambdiv <= 0)                        /* no ambient calculation */
268                  goto dumbamb;
# Line 135 | Line 276 | register RAY  *r;
276  
277          if (ambacc <= FTINY) {                  /* no ambient storage */
278                  rdepth++;
279 <                d = doambient(acol, r, r->rweight, NULL, NULL);
279 >                d = doambient(acol, r, aval, intens(aval)*r->rweight,
280 >                                                        NULL, NULL);
281                  rdepth--;
282 <                if (d == 0.0)
282 >                if (d <= FTINY)
283                          goto dumbamb;
284 +                multcolor(aval, acol);
285                  return;
286          }
287 +
288 +        if (tracktime)                          /* sort to minimize thrashing */
289 +                sortambvals(0);
290                                                  /* get ambient value */
291          setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
292 <        d = sumambient(acol, r, rdepth,
292 >        d = sumambient(acol, r, nrm, rdepth,
293                          &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
294 <        if (d > FTINY)
294 >        if (d > FTINY) {
295                  scalecolor(acol, 1.0/d);
296 <        else {
297 <                d = makeambient(acol, r, rdepth++);
152 <                rdepth--;
296 >                multcolor(aval, acol);
297 >                return;
298          }
299 <        if (d > FTINY)
299 >        rdepth++;                               /* need to cache new value */
300 >        d = makeambient(acol, r, aval, nrm, rdepth-1);
301 >        rdepth--;
302 >        if (d > FTINY) {
303 >                multcolor(aval, acol);          /* got new value */
304                  return;
305 +        }
306   dumbamb:                                        /* return global value */
307 <        copycolor(acol, ambval);
307 >        if ((ambvwt <= 0) | (navsum == 0)) {
308 >                multcolor(aval, ambval);
309 >                return;
310 >        }
311 >        l = bright(ambval);                     /* average in computations */
312 >        if (l > FTINY) {
313 >                d = (log(l)*(double)ambvwt + avsum) /
314 >                                (double)(ambvwt + navsum);
315 >                d = exp(d) / l;
316 >                scalecolor(aval, d);
317 >                multcolor(aval, ambval);        /* apply color of ambval */
318 >        } else {
319 >                d = exp( avsum / (double)navsum );
320 >                scalecolor(aval, d);            /* neutral color */
321 >        }
322   }
323  
324  
325 < double
326 < sumambient(acol, r, al, at, c0, s)      /* get interpolated ambient value */
327 < COLOR  acol;
328 < register RAY  *r;
329 < int  al;
330 < AMBTREE  *at;
331 < FVECT  c0;
332 < double  s;
325 > extern double
326 > sumambient(     /* get interpolated ambient value */
327 >        COLOR  acol,
328 >        register RAY  *r,
329 >        FVECT  rn,
330 >        int  al,
331 >        AMBTREE  *at,
332 >        FVECT  c0,
333 >        double  s
334 > )
335   {
336          double  d, e1, e2, wt, wsum;
337          COLOR  ct;
# Line 173 | Line 339 | double s;
339          int  i;
340          register int  j;
341          register AMBVAL  *av;
342 <                                        /* do this node */
342 >
343          wsum = 0.0;
344 +                                        /* do this node */
345          for (av = at->alist; av != NULL; av = av->next) {
346 +                double  rn_dot = -2.0;
347 +                if (tracktime)
348 +                        av->latick = ambclock;
349                  /*
350                   *  Ambient level test.
351                   */
352 <                if (av->lvl > al || av->weight < r->rweight-FTINY)
352 >                if (av->lvl > al)       /* list sorted, so this works */
353 >                        break;
354 >                if (av->weight < r->rweight-FTINY)
355                          continue;
356                  /*
357                   *  Ambient radius test.
358                   */
359 <                e1 = 0.0;
360 <                for (j = 0; j < 3; j++) {
361 <                        d = av->pos[j] - r->rop[j];
362 <                        e1 += d * d;
363 <                }
359 >                d = av->pos[0] - r->rop[0];
360 >                e1 = d * d;
361 >                d = av->pos[1] - r->rop[1];
362 >                e1 += d * d;
363 >                d = av->pos[2] - r->rop[2];
364 >                e1 += d * d;
365                  e1 /= av->rad * av->rad;
366                  if (e1 > ambacc*ambacc*1.21)
367                          continue;
368                  /*
369 <                 *  Normal direction test.
369 >                 *  Direction test using closest normal.
370                   */
371 <                e2 = (1.0 - DOT(av->dir, r->ron)) * r->rweight;
371 >                d = DOT(av->dir, r->ron);
372 >                if (rn != r->ron) {
373 >                        rn_dot = DOT(av->dir, rn);
374 >                        if (rn_dot > 1.0-FTINY)
375 >                                rn_dot = 1.0-FTINY;
376 >                        if (rn_dot >= d-FTINY) {
377 >                                d = rn_dot;
378 >                                rn_dot = -2.0;
379 >                        }
380 >                }
381 >                e2 = (1.0 - d) * r->rweight;
382                  if (e2 < 0.0) e2 = 0.0;
383                  if (e1 + e2 > ambacc*ambacc*1.21)
384                          continue;
# Line 211 | Line 394 | double s;
394                  /*
395                   *  Jittering final test reduces image artifacts.
396                   */
397 <                wt = sqrt(e1) + sqrt(e2);
398 <                wt *= .9 + .2*urand(9015+samplendx);
399 <                if (wt > ambacc)
397 >                e1 = sqrt(e1);
398 >                e2 = sqrt(e2);
399 >                wt = e1 + e2;
400 >                if (wt > ambacc*(.9+.2*urand(9015+samplendx)))
401                          continue;
402 +                /*
403 +                 *  Recompute directional error using perturbed normal
404 +                 */
405 +                if (rn_dot > 0.0) {
406 +                        e2 = sqrt((1.0 - rn_dot)*r->rweight);
407 +                        wt = e1 + e2;
408 +                }
409                  if (wt <= 1e-3)
410                          wt = 1e3;
411                  else
412                          wt = 1.0 / wt;
413                  wsum += wt;
414 <                extambient(ct, av, r->rop, r->ron);
414 >                extambient(ct, av, r->rop, rn);
415                  scalecolor(ct, wt);
416                  addcolor(acol, ct);
417          }
# Line 239 | Line 430 | double s;
430                                  break;
431                  }
432                  if (j == 3)
433 <                        wsum += sumambient(acol, r, al, at->kid+i, ck0, s);
433 >                        wsum += sumambient(acol, r, rn, al, at->kid+i, ck0, s);
434          }
435          return(wsum);
436   }
437  
438  
439 < double
440 < makeambient(acol, r, al)        /* make a new ambient value */
441 < COLOR  acol;
442 < register RAY  *r;
443 < int  al;
439 > extern double
440 > makeambient(    /* make a new ambient value */
441 >        COLOR  acol,
442 >        RAY  *r,
443 >        COLOR  ac,
444 >        FVECT  rn,
445 >        int  al
446 > )
447   {
448          AMBVAL  amb;
449 +        double  coef;
450          FVECT   gp, gd;
451                                                  /* compute weight */
452          amb.weight = pow(AVGREFL, (double)al);
453 <        if (r->rweight < 0.2*amb.weight)        /* heuristic */
454 <                amb.weight = r->rweight;
453 >        coef = intens(ac)*r->rweight;
454 >        if (coef < 0.1*amb.weight)              /* heuristic */
455 >                amb.weight = coef;
456                                                  /* compute ambient */
457 <        amb.rad = doambient(acol, r, amb.weight, gp, gd);
458 <        if (amb.rad == 0.0)
457 >        amb.rad = doambient(acol, r, ac, amb.weight, gp, gd);
458 >        if (amb.rad <= FTINY)
459                  return(0.0);
460                                                  /* store it */
461          VCOPY(amb.pos, r->rop);
# Line 270 | Line 466 | int  al;
466          VCOPY(amb.gdir, gd);
467                                                  /* insert into tree */
468          avsave(&amb);                           /* and save to file */
469 +        if (rn != r->ron)
470 +                extambient(acol, &amb, r->rop, rn);     /* texture */
471          return(amb.rad);
472   }
473  
474  
475 < extambient(cr, ap, pv, nv)              /* extrapolate value at pv, nv */
476 < COLOR  cr;
477 < register AMBVAL  *ap;
478 < FVECT  pv, nv;
475 > extern void
476 > extambient(             /* extrapolate value at pv, nv */
477 >        COLOR  cr,
478 >        register AMBVAL  *ap,
479 >        FVECT  pv,
480 >        FVECT  nv
481 > )
482   {
483 <        FVECT  v1, v2;
483 >        FVECT  v1;
484          register int  i;
485          double  d;
486  
# Line 288 | Line 489 | FVECT  pv, nv;
489          for (i = 0; i < 3; i++)
490                  d += ap->gpos[i]*(pv[i]-ap->pos[i]);
491                                          /* gradient due to rotation */
492 <        VCOPY(v1, ap->dir);
493 <        fcross(v2, v1, nv);
293 <        d += DOT(ap->gdir, v2);
492 >        VCROSS(v1, ap->dir, nv);
493 >        d += DOT(ap->gdir, v1);
494          if (d <= 0.0) {
495                  setcolor(cr, 0.0, 0.0, 0.0);
496                  return;
# Line 300 | Line 500 | FVECT  pv, nv;
500   }
501  
502  
503 < static
504 < initambfile(creat)              /* initialize ambient file */
505 < int  creat;
503 > static void
504 > initambfile(            /* initialize ambient file */
505 >        int  creat
506 > )
507   {
508 <        extern char  *progname, *octname, VersionID[];
508 >        extern char  *progname, *octname;
509 >        static char  *mybuf = NULL;
510  
511 < #ifdef MSDOS
512 <        setmode(fileno(ambfp), O_BINARY);
511 > #ifdef  F_SETLKW
512 >        aflock(creat ? F_WRLCK : F_RDLCK);
513   #endif
514 <        setbuf(ambfp, bmalloc(BUFSIZ));
514 >        SET_FILE_BINARY(ambfp);
515 >        if (mybuf == NULL)
516 >                mybuf = (char *)bmalloc(BUFSIZ+8);
517 >        setbuf(ambfp, mybuf);
518          if (creat) {                    /* new file */
519 <                fprintf(ambfp, "%s -av %g %g %g -ab %d -aa %g ",
519 >                newheader("RADIANCE", ambfp);
520 >                fprintf(ambfp, "%s -av %g %g %g -aw %d -ab %d -aa %g ",
521                                  progname, colval(ambval,RED),
522                                  colval(ambval,GRN), colval(ambval,BLU),
523 <                                ambounce, ambacc);
524 <                fprintf(ambfp, "-ad %d -as %d -ar %d %s\n",
525 <                                ambdiv, ambssamp, ambres,
526 <                                octname==NULL ? "" : octname);
523 >                                ambvwt, ambounce, ambacc);
524 >                fprintf(ambfp, "-ad %d -as %d -ar %d ",
525 >                                ambdiv, ambssamp, ambres);
526 >                if (octname != NULL)
527 >                        printargs(1, &octname, ambfp);
528 >                else
529 >                        fputc('\n', ambfp);
530                  fprintf(ambfp, "SOFTWARE= %s\n", VersionID);
531 +                fputnow(ambfp);
532                  fputformat(AMBFMT, ambfp);
533                  putc('\n', ambfp);
534                  putambmagic(ambfp);
325 –                fflush(ambfp);
326 – #ifndef  NIX
327 –                sync();                 /* protect against NFS buffering */
328 – #endif
535          } else if (checkheader(ambfp, AMBFMT, NULL) < 0 || !hasambmagic(ambfp))
536                  error(USER, "bad ambient file");
537   }
538  
539  
540 < static
541 < avsave(av)                              /* insert and save an ambient value */
542 < AMBVAL  *av;
540 > static void
541 > avsave(                         /* insert and save an ambient value */
542 >        AMBVAL  *av
543 > )
544   {
545 <        static int  nunflshed = 0;
339 <
340 <        avinsert(av, &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
545 >        avinsert(avstore(av));
546          if (ambfp == NULL)
547                  return;
548          if (writambval(av, ambfp) < 0)
549                  goto writerr;
550 <        if (++nunflshed >= AMBFLUSH) {
550 >        if (++nunflshed >= AMBFLUSH)
551                  if (ambsync() == EOF)
552                          goto writerr;
348 –                nunflshed = 0;
349 –        }
553          return;
554   writerr:
555 <        error(SYSTEM, "error writing ambient file");
555 >        error(SYSTEM, "error writing to ambient file");
556   }
557  
558  
559 < static
560 < avinsert(aval, at, c0, s)               /* insert ambient value in a tree */
561 < AMBVAL  *aval;
562 < register AMBTREE  *at;
360 < FVECT  c0;
361 < double  s;
559 > static AMBVAL *
560 > avstore(                                /* allocate memory and store aval */
561 >        register AMBVAL  *aval
562 > )
563   {
564 +        register AMBVAL  *av;
565 +        double  d;
566 +
567 +        if ((av = newambval()) == NULL)
568 +                error(SYSTEM, "out of memory in avstore");
569 +        *av = *aval;
570 +        av->latick = ambclock;
571 +        av->next = NULL;
572 +        nambvals++;
573 +        d = bright(av->val);
574 +        if (d > FTINY) {                /* add to log sum for averaging */
575 +                avsum += log(d);
576 +                navsum++;
577 +        }
578 +        return(av);
579 + }
580 +
581 +
582 + #define ATALLOCSZ       512             /* #/8 trees to allocate at once */
583 +
584 + static AMBTREE  *atfreelist = NULL;     /* free ambient tree structures */
585 +
586 +
587 + static AMBTREE *
588 + newambtree(void)                                /* allocate 8 ambient tree structs */
589 + {
590 +        register AMBTREE  *atp, *upperlim;
591 +
592 +        if (atfreelist == NULL) {       /* get more nodes */
593 +                atfreelist = (AMBTREE *)malloc(ATALLOCSZ*8*sizeof(AMBTREE));
594 +                if (atfreelist == NULL)
595 +                        return(NULL);
596 +                                        /* link new free list */
597 +                upperlim = atfreelist + 8*(ATALLOCSZ-1);
598 +                for (atp = atfreelist; atp < upperlim; atp += 8)
599 +                        atp->kid = atp + 8;
600 +                atp->kid = NULL;
601 +        }
602 +        atp = atfreelist;
603 +        atfreelist = atp->kid;
604 +        memset((char *)atp, '\0', 8*sizeof(AMBTREE));
605 +        return(atp);
606 + }
607 +
608 +
609 + static void
610 + freeambtree(                    /* free 8 ambient tree structs */
611 +        AMBTREE  *atp
612 + )
613 + {
614 +        atp->kid = atfreelist;
615 +        atfreelist = atp;
616 + }
617 +
618 +
619 + static void
620 + avinsert(                               /* insert ambient value in our tree */
621 +        void *av
622 + )
623 + {
624 +        register AMBTREE  *at;
625 +        register AMBVAL  *ap;
626 +        AMBVAL  avh;
627          FVECT  ck0;
628 +        double  s;
629          int  branch;
365 –        register AMBVAL  *av;
630          register int  i;
631  
632 <        if ((av = newambval()) == NULL)
633 <                goto memerr;
634 <        copystruct(av, aval);
635 <        VCOPY(ck0, c0);
636 <        while (s*(OCTSCALE/2) > av->rad*ambacc) {
632 >        if (((AMBVAL*)av)->rad <= FTINY)
633 >                error(CONSISTENCY, "zero ambient radius in avinsert");
634 >        at = &atrunk;
635 >        VCOPY(ck0, thescene.cuorg);
636 >        s = thescene.cusize;
637 >        while (s*(OCTSCALE/2) > ((AMBVAL*)av)->rad*ambacc) {
638                  if (at->kid == NULL)
639                          if ((at->kid = newambtree()) == NULL)
640 <                                goto memerr;
640 >                                error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
641                  s *= 0.5;
642                  branch = 0;
643                  for (i = 0; i < 3; i++)
644 <                        if (av->pos[i] > ck0[i] + s) {
644 >                        if (((AMBVAL*)av)->pos[i] > ck0[i] + s) {
645                                  ck0[i] += s;
646                                  branch |= 1 << i;
647                          }
648                  at = at->kid + branch;
649          }
650 <        av->next = at->alist;
651 <        at->alist = av;
652 <        return;
653 < memerr:
654 <        error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
650 >        avh.next = at->alist;           /* order by increasing level */
651 >        for (ap = &avh; ap->next != NULL; ap = ap->next)
652 >                if (ap->next->lvl >= ((AMBVAL*)av)->lvl)
653 >                        break;
654 >        ((AMBVAL*)av)->next = ap->next;
655 >        ap->next = (AMBVAL*)av;
656 >        at->alist = avh.next;
657   }
658  
659  
660 < #ifdef  NIX
660 > static void
661 > unloadatree(                    /* unload an ambient value tree */
662 >        register AMBTREE  *at,
663 >        unloadtf_t *f
664 > )
665 > {
666 >        register AMBVAL  *av;
667 >        register int  i;
668 >                                        /* transfer values at this node */
669 >        for (av = at->alist; av != NULL; av = at->alist) {
670 >                at->alist = av->next;
671 >                (*f)(av);
672 >        }
673 >        if (at->kid == NULL)
674 >                return;
675 >        for (i = 0; i < 8; i++)         /* transfer and free children */
676 >                unloadatree(at->kid+i, f);
677 >        freeambtree(at->kid);
678 >        at->kid = NULL;
679 > }
680  
681 < static
682 < ambsync()                       /* flush ambient file */
681 >
682 > static struct avl {
683 >        AMBVAL  *p;
684 >        unsigned long   t;
685 > }       *avlist1;                       /* ambient value list with ticks */
686 > static AMBVAL   **avlist2;              /* memory positions for sorting */
687 > static int      i_avlist;               /* index for lists */
688 >
689 > static int alatcmp(const void *av1, const void *av2);
690 >
691 > static void
692 > av2list(
693 >        void *av
694 > )
695   {
696 <        return(fflush(ambfp));
696 > #ifdef DEBUG
697 >        if (i_avlist >= nambvals)
698 >                error(CONSISTENCY, "too many ambient values in av2list1");
699 > #endif
700 >        avlist1[i_avlist].p = avlist2[i_avlist] = (AMBVAL*)av;
701 >        avlist1[i_avlist++].t = ((AMBVAL*)av)->latick;
702   }
703  
704 +
705 + static int
706 + alatcmp(                        /* compare ambient values for MRA */
707 +        const void *av1,
708 +        const void *av2
709 + )
710 + {
711 +        register long  lc = ((struct avl *)av2)->t - ((struct avl *)av1)->t;
712 +        return(lc<0 ? -1 : lc>0 ? 1 : 0);
713 + }
714 +
715 +
716 + /* GW NOTE 2002/10/3:
717 + * I used to compare AMBVAL pointers, but found that this was the
718 + * cause of a serious consistency error with gcc, since the optimizer
719 + * uses some dangerous trick in pointer subtraction that
720 + * assumes pointers differ by exact struct size increments.
721 + */
722 + static int
723 + aposcmp(                        /* compare ambient value positions */
724 +        const void      *avp1,
725 +        const void      *avp2
726 + )
727 + {
728 +        register long   diff = *(char * const *)avp1 - *(char * const *)avp2;
729 +        if (diff < 0)
730 +                return(-1);
731 +        return(diff > 0);
732 + }
733 +
734 + #if 1
735 + static int
736 + avlmemi(                                /* find list position from address */
737 +        AMBVAL  *avaddr
738 + )
739 + {
740 +        register AMBVAL  **avlpp;
741 +
742 +        avlpp = (AMBVAL **)bsearch((char *)&avaddr, (char *)avlist2,
743 +                        nambvals, sizeof(AMBVAL *), aposcmp);
744 +        if (avlpp == NULL)
745 +                error(CONSISTENCY, "address not found in avlmemi");
746 +        return(avlpp - avlist2);
747 + }
748   #else
749 + #define avlmemi(avaddr) ((AMBVAL **)bsearch((char *)&avaddr,(char *)avlist2, \
750 +                                nambvals,sizeof(AMBVAL *),aposcmp) - avlist2)
751 + #endif
752  
403 – #include  <sys/types.h>
404 – #include  <sys/stat.h>
753  
754 < static
755 < ambsync()                       /* synchronize ambient file */
754 > static void
755 > sortambvals(                    /* resort ambient values */
756 >        int     always
757 > )
758   {
759 <        static FILE  *ambinp = NULL;
760 <        struct flock  fls;
761 <        struct stat  sts;
762 < #define flen    sts.st_size
759 >        AMBTREE  oldatrunk;
760 >        AMBVAL  tav, *tap, *pnext;
761 >        register int    i, j;
762 >                                        /* see if it's time yet */
763 >        if (!always && (ambclock++ < lastsort+sortintvl ||
764 >                        nambvals < SORT_THRESH))
765 >                return;
766 >        /*
767 >         * The idea here is to minimize memory thrashing
768 >         * in VM systems by improving reference locality.
769 >         * We do this by periodically sorting our stored ambient
770 >         * values in memory in order of most recently to least
771 >         * recently accessed.  This ordering was chosen so that new
772 >         * ambient values (which tend to be less important) go into
773 >         * higher memory with the infrequently accessed values.
774 >         *      Since we expect our values to need sorting less
775 >         * frequently as the process continues, we double our
776 >         * waiting interval after each call.
777 >         *      This routine is also called by setambacc() with
778 >         * the "always" parameter set to 1 so that the ambient
779 >         * tree will be rebuilt with the new accuracy parameter.
780 >         */
781 >        if (tracktime) {                /* allocate pointer arrays to sort */
782 >                avlist2 = (AMBVAL **)malloc(nambvals*sizeof(AMBVAL *));
783 >                avlist1 = (struct avl *)malloc(nambvals*sizeof(struct avl));
784 >        } else {
785 >                avlist2 = NULL;
786 >                avlist1 = NULL;
787 >        }
788 >        if (avlist1 == NULL) {          /* no time tracking -- rebuild tree? */
789 >                if (avlist2 != NULL)
790 >                        free((void *)avlist2);
791 >                if (always) {           /* rebuild without sorting */
792 >                        oldatrunk = atrunk;
793 >                        atrunk.alist = NULL;
794 >                        atrunk.kid = NULL;
795 >                        unloadatree(&oldatrunk, avinsert);
796 >                }
797 >        } else {                        /* sort memory by last access time */
798 >                /*
799 >                 * Sorting memory is tricky because it isn't contiguous.
800 >                 * We have to sort an array of pointers by MRA and also
801 >                 * by memory position.  We then copy values in "loops"
802 >                 * to minimize memory hits.  Nevertheless, we will visit
803 >                 * everyone at least twice, and this is an expensive process
804 >                 * when we're thrashing, which is when we need to do it.
805 >                 */
806 > #ifdef DEBUG
807 >                sprintf(errmsg, "sorting %u ambient values at ambclock=%lu...",
808 >                                nambvals, ambclock);
809 >                eputs(errmsg);
810 > #endif
811 >                i_avlist = 0;
812 >                unloadatree(&atrunk, av2list);  /* empty current tree */
813 > #ifdef DEBUG
814 >                if (i_avlist < nambvals)
815 >                        error(CONSISTENCY, "missing ambient values in sortambvals");
816 > #endif
817 >                qsort((char *)avlist1, nambvals, sizeof(struct avl), alatcmp);
818 >                qsort((char *)avlist2, nambvals, sizeof(AMBVAL *), aposcmp);
819 >                for (i = 0; i < nambvals; i++) {
820 >                        if (avlist1[i].p == NULL)
821 >                                continue;
822 >                        tap = avlist2[i];
823 >                        tav = *tap;
824 >                        for (j = i; (pnext = avlist1[j].p) != tap;
825 >                                        j = avlmemi(pnext)) {
826 >                                *(avlist2[j]) = *pnext;
827 >                                avinsert(avlist2[j]);
828 >                                avlist1[j].p = NULL;
829 >                        }
830 >                        *(avlist2[j]) = tav;
831 >                        avinsert(avlist2[j]);
832 >                        avlist1[j].p = NULL;
833 >                }
834 >                free((void *)avlist1);
835 >                free((void *)avlist2);
836 >                                                /* compute new sort interval */
837 >                sortintvl = ambclock - lastsort;
838 >                if (sortintvl >= MAX_SORT_INTVL/2)
839 >                        sortintvl = MAX_SORT_INTVL;
840 >                else
841 >                        sortintvl <<= 1;        /* wait twice as long next */
842 > #ifdef DEBUG
843 >                eputs("done\n");
844 > #endif
845 >        }
846 >        if (ambclock >= MAXACLOCK)
847 >                ambclock = MAXACLOCK/2;
848 >        lastsort = ambclock;
849 > }
850 >
851 >
852 > #ifdef  F_SETLKW
853 >
854 > static void
855 > aflock(                 /* lock/unlock ambient file */
856 >        int  typ
857 > )
858 > {
859 >        static struct flock  fls;       /* static so initialized to zeroes */
860 >
861 >        fls.l_type = typ;
862 >        if (fcntl(fileno(ambfp), F_SETLKW, &fls) < 0)
863 >                error(SYSTEM, "cannot (un)lock ambient file");
864 > }
865 >
866 >
867 > extern int
868 > ambsync(void)                   /* synchronize ambient file */
869 > {
870 >        long  flen;
871          AMBVAL  avs;
414 –        long  lastpos;
872          register int  n;
873 +
874 +        if (nunflshed == 0)
875 +                return(0);
876 +        if (lastpos < 0)        /* initializing (locked in initambfile) */
877 +                goto syncend;
878                                  /* gain exclusive access */
879 <        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");
879 >        aflock(F_WRLCK);
880                                  /* see if file has grown */
881 <        lastpos = lseek(fileno(ambfp), 0L, 1);  /* get previous position */
882 <        if (fstat(fileno(ambfp), &sts) < 0)     /* get current length */
883 <                error(SYSTEM, "cannot stat ambient file");
884 <        if (n = (flen - lastpos)/AMBVALSIZ) {   /* file has grown */
428 <                if (ambinp == NULL) {           /* use duplicate file */
881 >        if ((flen = lseek(fileno(ambfp), (off_t)0, SEEK_END)) < 0)
882 >                goto seekerr;
883 >        if ( (n = flen - lastpos) ) {           /* file has grown */
884 >                if (ambinp == NULL) {           /* use duplicate filedes */
885                          ambinp = fdopen(dup(fileno(ambfp)), "r");
886                          if (ambinp == NULL)
887                                  error(SYSTEM, "fdopen failed in ambsync");
888                  }
889 <                while (n--) {                   /* load contributed values */
890 <                        readambval(&avs, ambinp);
891 <                        avinsert(&avs,&atrunk,thescene.cuorg,thescene.cusize);
892 <                }                               /* moves shared file pointer */
893 <                if (n = (flen - lastpos)%AMBVALSIZ)     /* alignment */
894 <                        lseek(fileno(ambfp), flen-n, 0);
889 >                if (fseek(ambinp, lastpos, 0) < 0)
890 >                        goto seekerr;
891 >                while (n >= AMBVALSIZ) {        /* load contributed values */
892 >                        if (!readambval(&avs, ambinp)) {
893 >                                sprintf(errmsg,
894 >                        "ambient file \"%s\" corrupted near character %ld",
895 >                                                ambfile, flen - n);
896 >                                error(WARNING, errmsg);
897 >                                break;
898 >                        }
899 >                        avinsert(avstore(&avs));
900 >                        n -= AMBVALSIZ;
901 >                }
902 >                /*** seek always as safety measure
903 >                if (n) ***/                     /* alignment */
904 >                        if (lseek(fileno(ambfp), (off_t)(flen-n), SEEK_SET) < 0)
905 >                                goto seekerr;
906          }
907 + #ifdef  DEBUG
908 +        if (ambfp->_ptr - ambfp->_base != nunflshed*AMBVALSIZ) {
909 +                sprintf(errmsg, "ambient file buffer at %d rather than %d",
910 +                                ambfp->_ptr - ambfp->_base,
911 +                                nunflshed*AMBVALSIZ);
912 +                error(CONSISTENCY, errmsg);
913 +        }
914 + #endif
915 + syncend:
916          n = fflush(ambfp);                      /* calls write() at last */
917 <        fls.l_type = F_UNLCK;                   /* release file */
918 <        fcntl(fileno(ambfp), F_SETLKW, &fls);
917 >        if ((lastpos = lseek(fileno(ambfp), (off_t)0, SEEK_CUR)) < 0)
918 >                goto seekerr;
919 >        aflock(F_UNLCK);                        /* release file */
920 >        nunflshed = 0;
921          return(n);
922 + seekerr:
923 +        error(SYSTEM, "seek failed in ambsync");
924 +        return -1; /* pro forma return */
925 + }
926 +
927 + #else
928 +
929 + extern int
930 + ambsync(void)                   /* flush ambient file */
931 + {
932 +        if (nunflshed == 0)
933 +                return(0);
934 +        nunflshed = 0;
935 +        return(fflush(ambfp));
936   }
937  
938   #endif

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