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

Comparing ray/src/rt/ambient.c (file contents):
Revision 2.19 by greg, Wed Aug 4 14:22:11 1993 UTC vs.
Revision 2.30 by greg, Wed May 3 09:46:27 1995 UTC

# Line 1 | Line 1
1 < /* Copyright (c) 1993 Regents of the University of California */
1 > /* Copyright (c) 1995 Regents of the University of California */
2  
3   #ifndef lint
4   static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
# Line 18 | Line 18 | static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
18  
19   #include  "random.h"
20  
21 < #define  OCTSCALE       0.5     /* ceil((valid rad.)/(cube size)) */
21 > #define  OCTSCALE       1.0     /* ceil((valid rad.)/(cube size)) */
22  
23   typedef struct ambtree {
24          AMBVAL  *alist;         /* ambient value list */
# Line 27 | Line 27 | typedef struct ambtree {
27  
28   extern CUBE  thescene;          /* contains space boundaries */
29  
30 + extern char  *shm_boundary;     /* memory sharing boundary */
31 +
32   #define  MAXASET        511     /* maximum number of elements in ambient set */
33   OBJECT  ambset[MAXASET+1]={0};  /* ambient include/exclude set */
34  
# Line 38 | Line 40 | static AMBTREE atrunk;         /* our ambient trunk node */
40   static FILE  *ambfp = NULL;     /* ambient file pointer */
41   static int  nunflshed = 0;      /* number of unflushed ambient values */
42  
43 + #ifndef SORT_THRESH
44 + #ifdef BIGMEM
45 + #define SORT_THRESH     ((9L<<20)/sizeof(AMBVAL))
46 + #else
47 + #define SORT_THRESH     ((3L<<20)/sizeof(AMBVAL))
48 + #endif
49 + #endif
50 + #ifndef SORT_INTVL
51 + #define SORT_INTVL      (SORT_THRESH*256)
52 + #endif
53 + #ifndef MAX_SORT_INTVL
54 + #define MAX_SORT_INTVL  (SORT_INTVL<<4)
55 + #endif
56 +
57 + static unsigned long  ambclock = 0;     /* ambient access clock */
58 + static unsigned int  nambvals = 0;      /* number of stored ambient values */
59 + static unsigned long  lastsort = 0;     /* time of last value sort */
60 + static long  sortintvl = SORT_INTVL;    /* time until next sort */
61 +
62 + #define MAXACLOCK       (1L<<30)        /* clock turnover value */
63 +        /*
64 +         * Track access times unless we are sharing ambient values
65 +         * through memory on a multiprocessor, when we want to avoid
66 +         * claiming our own memory (copy on write).
67 +         */
68 + #define tracktime       (shm_boundary == NULL || ambfp == NULL)
69 +
70   #define  AMBFLUSH       (BUFSIZ/AMBVALSIZ)
71  
72   #define  newambval()    (AMBVAL *)bmalloc(sizeof(AMBVAL))
73  
45 – #define  newambtree()   (AMBTREE *)calloc(8, sizeof(AMBTREE))
46 –
74   extern long  ftell(), lseek();
75 < static int  initambfile(), avsave(), avinsert();
75 > static int  initambfile(), avsave(), avinsert(), sortambvals();
76 > static AMBVAL  *avstore();
77   #ifdef  F_SETLKW
78   static  aflock();
79   #endif
# Line 54 | Line 82 | static  aflock();
82   setambres(ar)                           /* set ambient resolution */
83   int  ar;
84   {
85 +        ambres = ar < 0 ? 0 : ar;               /* may be done already */
86                                                  /* set min & max radii */
87          if (ar <= 0) {
88 <                minarad = 0.0;
88 >                minarad = 0;
89                  maxarad = thescene.cusize / 2.0;
90          } else {
91                  minarad = thescene.cusize / ar;
92 <                maxarad = 16.0 * minarad;               /* heuristic */
92 >                maxarad = 64 * minarad;                 /* heuristic */
93                  if (maxarad > thescene.cusize / 2.0)
94                          maxarad = thescene.cusize / 2.0;
95          }
96 <        if (maxarad <= FTINY)
97 <                maxarad = .001;
96 >        if (minarad <= FTINY)
97 >                minarad = 10*FTINY;
98 >        if (maxarad <= minarad)
99 >                maxarad = 64 * minarad;
100   }
101  
102  
103 + setambacc(newa)                         /* set ambient accuracy */
104 + double  newa;
105 + {
106 +        static double  oldambacc = -1.0;
107 +
108 +        ambacc = newa < 0.0 ? 0.0 : newa;       /* may be done already */
109 +        if (oldambacc < -FTINY)
110 +                oldambacc = ambacc;     /* do nothing first call */
111 +        if (fabs(newa - oldambacc) < 0.01)
112 +                return;                 /* insignificant -- don't bother */
113 +        if (ambacc <= FTINY)
114 +                return;                 /* cannot build new tree */
115 +                                        /* else need to rebuild tree */
116 +        sortambvals(1);
117 +        oldambacc = ambacc;             /* remeber setting for next call */
118 + }
119 +
120 +
121   setambient(afile)                       /* initialize calculation */
122   char  *afile;
123   {
# Line 76 | Line 125 | char  *afile;
125          AMBVAL  amb;
126                                                  /* init ambient limits */
127          setambres(ambres);
128 +        setambacc(ambacc);
129          if (afile == NULL)
130                  return;
131 +        if (ambacc <= FTINY) {
132 +                sprintf(errmsg, "zero ambient accuracy so \"%s\" not opened",
133 +                                afile);
134 +                error(WARNING, errmsg);
135 +                return;
136 +        }
137                                                  /* open ambient file */
138          if ((ambfp = fopen(afile, "r+")) != NULL) {
139                  initambfile(0);
140                  headlen = ftell(ambfp);
141                  while (readambval(&amb, ambfp))
142 <                        avinsert(&amb, &atrunk, thescene.cuorg,
87 <                                        thescene.cusize);
142 >                        avinsert(avstore(&amb));
143                                                  /* align */
144                  fseek(ambfp, -((ftell(ambfp)-headlen)%AMBVALSIZ), 1);
145          } else if ((ambfp = fopen(afile, "w+")) != NULL)
# Line 145 | Line 200 | register RAY  *r;
200                          goto dumbamb;
201                  return;
202          }
203 +                                                /* resort memory? */
204 +        sortambvals(0);
205                                                  /* get ambient value */
206          setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
207          d = sumambient(acol, r, rdepth,
# Line 177 | Line 234 | double s;
234          int  i;
235          register int  j;
236          register AMBVAL  *av;
237 <                                        /* do this node */
237 >
238          wsum = 0.0;
239 +                                        /* do this node */
240          for (av = at->alist; av != NULL; av = av->next) {
241 +                if (tracktime)
242 +                        av->latick = ambclock++;
243                  /*
244                   *  Ambient level test.
245                   */
246 <                if (av->lvl > al || av->weight < r->rweight-FTINY)
246 >                if (av->lvl > al)       /* list sorted, so this works */
247 >                        break;
248 >                if (av->weight < r->rweight-FTINY)
249                          continue;
250                  /*
251                   *  Ambient radius test.
252                   */
253 <                e1 = 0.0;
254 <                for (j = 0; j < 3; j++) {
255 <                        d = av->pos[j] - r->rop[j];
256 <                        e1 += d * d;
257 <                }
253 >                d = av->pos[0] - r->rop[0];
254 >                e1 = d * d;
255 >                d = av->pos[1] - r->rop[1];
256 >                e1 += d * d;
257 >                d = av->pos[2] - r->rop[2];
258 >                e1 += d * d;
259                  e1 /= av->rad * av->rad;
260                  if (e1 > ambacc*ambacc*1.21)
261                          continue;
# Line 316 | Line 379 | int  creat;
379   #ifdef MSDOS
380          setmode(fileno(ambfp), O_BINARY);
381   #endif
382 <        setbuf(ambfp, bmalloc(BUFSIZ));
382 >        setbuf(ambfp, bmalloc(BUFSIZ+8));
383          if (creat) {                    /* new file */
384 +                newheader("RADIANCE", ambfp);
385                  fprintf(ambfp, "%s -av %g %g %g -ab %d -aa %g ",
386                                  progname, colval(ambval,RED),
387                                  colval(ambval,GRN), colval(ambval,BLU),
# Line 338 | Line 402 | static
402   avsave(av)                              /* insert and save an ambient value */
403   AMBVAL  *av;
404   {
405 <        avinsert(av, &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
405 >        avinsert(avstore(av));
406          if (ambfp == NULL)
407                  return;
408          if (writambval(av, ambfp) < 0)
# Line 352 | Line 416 | writerr:
416   }
417  
418  
419 + static AMBVAL *
420 + avstore(aval)                           /* allocate memory and store aval */
421 + register AMBVAL  *aval;
422 + {
423 +        register AMBVAL  *av;
424 +
425 +        if ((av = newambval()) == NULL)
426 +                error(SYSTEM, "out of memory in avstore");
427 +        copystruct(av, aval);
428 +        av->latick = ambclock;
429 +        av->next = NULL;
430 +        nambvals++;
431 +        return(av);
432 + }
433 +
434 +
435 + #define ATALLOCSZ       512             /* #/8 trees to allocate at once */
436 +
437 + static AMBTREE  *atfreelist = NULL;     /* free ambient tree structures */
438 +
439 +
440   static
441 < avinsert(aval, at, c0, s)               /* insert ambient value in a tree */
442 < AMBVAL  *aval;
358 < register AMBTREE  *at;
359 < FVECT  c0;
360 < double  s;
441 > AMBTREE *
442 > newambtree()                            /* allocate 8 ambient tree structs */
443   {
444 +        register AMBTREE  *atp, *upperlim;
445 +
446 +        if (atfreelist == NULL) {       /* get more nodes */
447 +                atfreelist = (AMBTREE *)bmalloc(ATALLOCSZ*8*sizeof(AMBTREE));
448 +                if (atfreelist == NULL)
449 +                        return(NULL);
450 +                                        /* link new free list */
451 +                upperlim = atfreelist + 8*(ATALLOCSZ-1);
452 +                for (atp = atfreelist; atp < upperlim; atp += 8)
453 +                        atp->kid = atp + 8;
454 +                atp->kid = NULL;
455 +        }
456 +        atp = atfreelist;
457 +        atfreelist = atp->kid;
458 +        bzero((char *)atp, 8*sizeof(AMBTREE));
459 +        return(atp);
460 + }
461 +
462 +
463 + static
464 + freeambtree(atp)                        /* free 8 ambient tree structs */
465 + AMBTREE  *atp;
466 + {
467 +        atp->kid = atfreelist;
468 +        atfreelist = atp;
469 + }
470 +
471 +
472 + static
473 + avinsert(av)                            /* insert ambient value in our tree */
474 + register AMBVAL  *av;
475 + {
476 +        register AMBTREE  *at;
477 +        register AMBVAL  *ap;
478 +        AMBVAL  avh;
479          FVECT  ck0;
480 +        double  s;
481          int  branch;
364 –        register AMBVAL  *av;
482          register int  i;
483  
484 <        if ((av = newambval()) == NULL)
485 <                goto memerr;
486 <        copystruct(av, aval);
487 <        VCOPY(ck0, c0);
484 >        if (av->rad <= FTINY)
485 >                error(CONSISTENCY, "zero ambient radius in avinsert");
486 >        at = &atrunk;
487 >        VCOPY(ck0, thescene.cuorg);
488 >        s = thescene.cusize;
489          while (s*(OCTSCALE/2) > av->rad*ambacc) {
490                  if (at->kid == NULL)
491                          if ((at->kid = newambtree()) == NULL)
492 <                                goto memerr;
492 >                                error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
493                  s *= 0.5;
494                  branch = 0;
495                  for (i = 0; i < 3; i++)
# Line 381 | Line 499 | double s;
499                          }
500                  at = at->kid + branch;
501          }
502 <        av->next = at->alist;
503 <        at->alist = av;
504 <        return;
505 < memerr:
506 <        error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
502 >        avh.next = at->alist;           /* order by increasing level */
503 >        for (ap = &avh; ap->next != NULL; ap = ap->next)
504 >                if (ap->next->lvl >= av->lvl)
505 >                        break;
506 >        av->next = ap->next;
507 >        ap->next = av;
508 >        at->alist = avh.next;
509   }
510  
511  
512 + static
513 + unloadatree(at, f)                      /* unload an ambient value tree */
514 + register AMBTREE  *at;
515 + int     (*f)();
516 + {
517 +        register AMBVAL  *av;
518 +        register int  i;
519 +                                        /* transfer values at this node */
520 +        for (av = at->alist; av != NULL; av = at->alist) {
521 +                at->alist = av->next;
522 +                (*f)(av);
523 +        }
524 +        if (at->kid == NULL)
525 +                return;
526 +        for (i = 0; i < 8; i++)         /* transfer and free children */
527 +                unloadatree(at->kid+i, f);
528 +        freeambtree(at->kid);
529 +        at->kid = NULL;
530 + }
531 +
532 +
533 + static AMBVAL   **avlist1, **avlist2;   /* ambient value lists for sorting */
534 + static int      i_avlist;               /* index for lists */
535 +
536 +
537 + static
538 + av2list(av)
539 + AMBVAL  *av;
540 + {
541 + #ifdef DEBUG
542 +        if (i_avlist >= nambvals)
543 +                error(CONSISTENCY, "too many ambient values in av2list1");
544 + #endif
545 +        avlist1[i_avlist] = avlist2[i_avlist] = av;
546 +        i_avlist++;
547 + }
548 +
549 +
550 + static int
551 + alatcmp(avp1, avp2)                     /* compare ambient values for MRA */
552 + AMBVAL  **avp1, **avp2;
553 + {
554 +        return((**avp2).latick - (**avp1).latick);
555 + }
556 +
557 +
558 + static int
559 + aposcmp(avp1, avp2)                     /* compare ambient value positions */
560 + AMBVAL  **avp1, **avp2;
561 + {
562 +        return(*avp1 - *avp2);
563 + }
564 +
565 +
566 + #ifdef DEBUG
567 + static int
568 + avlmemi(avaddr)                         /* find list position from address */
569 + AMBVAL  *avaddr;
570 + {
571 +        register AMBVAL  **avlpp;
572 +
573 +        avlpp = (AMBVAL **)bsearch((char *)&avaddr, (char *)avlist2,
574 +                        nambvals, sizeof(AMBVAL *), aposcmp);
575 +        if (avlpp == NULL)
576 +                error(CONSISTENCY, "address not found in avlmemi");
577 +        return(avlpp - avlist2);
578 + }
579 + #else
580 + #define avlmemi(avaddr) ((AMBVAL **)bsearch((char *)&avaddr,(char *)avlist2, \
581 +                                nambvals,sizeof(AMBVAL *),aposcmp) - avlist2)
582 + #endif
583 +
584 +
585 + static
586 + sortambvals(always)                     /* resort ambient values */
587 + int     always;
588 + {
589 +        AMBTREE  oldatrunk;
590 +        AMBVAL  tav, *tap, *pnext;
591 +        register int    i, j;
592 +                                        /* see if it's time yet */
593 +        if (!always && (ambclock < lastsort+sortintvl ||
594 +                        nambvals < SORT_THRESH))
595 +                return;
596 +        /*
597 +         * The idea here is to minimize memory thrashing
598 +         * in VM systems by improving reference locality.
599 +         * We do this by periodically sorting our stored ambient
600 +         * values in memory in order of most recently to least
601 +         * recently accessed.  This ordering was chosen so that new
602 +         * ambient values (which tend to be less important) go into
603 +         * higher memory with the infrequently accessed values.
604 +         *      Since we expect our values to need sorting less
605 +         * frequently as the process continues, we double our
606 +         * waiting interval after each call.
607 +         *      This routine is also called by setambacc() with
608 +         * the "always" parameter set to 1 so that the ambient
609 +         * tree will be rebuilt with the new accuracy parameter.
610 +         */
611 +        if (tracktime) {                /* allocate pointer arrays to sort */
612 +                avlist1 = (AMBVAL **)malloc(nambvals*sizeof(AMBVAL *));
613 +                avlist2 = (AMBVAL **)malloc(nambvals*sizeof(AMBVAL *));
614 +        } else
615 +                avlist1 = avlist2 = NULL;
616 +        if (avlist2 == NULL) {          /* no time tracking -- rebuild tree? */
617 +                if (avlist1 != NULL)
618 +                        free((char *)avlist1);
619 +                if (always) {           /* rebuild without sorting */
620 +                        copystruct(&oldatrunk, &atrunk);
621 +                        atrunk.alist = NULL;
622 +                        atrunk.kid = NULL;
623 +                        unloadatree(&oldatrunk, avinsert);
624 +                }
625 +        } else {                        /* sort memory by last access time */
626 +                /*
627 +                 * Sorting memory is tricky because it isn't contiguous.
628 +                 * We have to sort an array of pointers by MRA and also
629 +                 * by memory position.  We then copy values in "loops"
630 +                 * to minimize memory hits.  Nevertheless, we will visit
631 +                 * everyone at least twice, and this is an expensive process
632 +                 * when we're thrashing, which is when we need to do it.
633 +                 */
634 + #ifdef DEBUG
635 +                sprintf(errmsg, "sorting %u ambient values at ambclock=%lu...",
636 +                                nambvals, ambclock);
637 +                eputs(errmsg);
638 + #endif
639 +                i_avlist = 0;
640 +                unloadatree(&atrunk, av2list);  /* empty current tree */
641 + #ifdef DEBUG
642 +                if (i_avlist < nambvals)
643 +                        error(CONSISTENCY, "missing ambient values in sortambvals");
644 + #endif
645 +                qsort((char *)avlist1, nambvals, sizeof(AMBVAL *), alatcmp);
646 +                qsort((char *)avlist2, nambvals, sizeof(AMBVAL *), aposcmp);
647 +                for (i = 0; i < nambvals; i++) {
648 +                        if (avlist1[i] == NULL)
649 +                                continue;
650 +                        tap = avlist2[i];
651 +                        copystruct(&tav, tap);
652 +                        for (j = i; (pnext = avlist1[j]) != tap;
653 +                                        j = avlmemi(pnext)) {
654 +                                copystruct(avlist2[j], pnext);
655 +                                avinsert(avlist2[j]);
656 +                                avlist1[j] = NULL;
657 +                        }
658 +                        copystruct(avlist2[j], &tav);
659 +                        avinsert(avlist2[j]);
660 +                        avlist1[j] = NULL;
661 +                }
662 +                free((char *)avlist1);
663 +                free((char *)avlist2);
664 +                                                /* compute new sort interval */
665 +                sortintvl = ambclock - lastsort;
666 +                if (sortintvl > MAX_SORT_INTVL)
667 +                        sortintvl = MAX_SORT_INTVL;
668 +                else
669 +                        sortintvl <<= 1;        /* wait twice as long next */
670 + #ifdef DEBUG
671 +                eputs("done\n");
672 + #endif
673 +        }
674 +        if (ambclock >= MAXACLOCK)
675 +                ambclock = MAXACLOCK/2;
676 +        lastsort = ambclock;
677 + }
678 +
679 +
680   #ifdef  F_SETLKW
681  
682   static
# Line 420 | Line 708 | ambsync()                      /* synchronize ambient file */
708          aflock(F_WRLCK);
709                                  /* see if file has grown */
710          if ((flen = lseek(fileno(ambfp), 0L, 2)) < 0)
711 <                error(SYSTEM, "cannot seek on ambient file");
711 >                goto seekerr;
712          if (n = flen - lastpos) {               /* file has grown */
713                  if (ambinp == NULL) {           /* use duplicate filedes */
714                          ambinp = fdopen(dup(fileno(ambfp)), "r");
# Line 428 | Line 716 | ambsync()                      /* synchronize ambient file */
716                                  error(SYSTEM, "fdopen failed in ambsync");
717                  }
718                  if (fseek(ambinp, lastpos, 0) < 0)
719 <                        error(SYSTEM, "fseek failed in ambsync");
719 >                        goto seekerr;
720                  while (n >= AMBVALSIZ) {        /* load contributed values */
721                          readambval(&avs, ambinp);
722 <                        avinsert(&avs,&atrunk,thescene.cuorg,thescene.cusize);
722 >                        avinsert(avstore(&avs));
723                          n -= AMBVALSIZ;
724                  }
725 <                if (n)                          /* alignment */
726 <                        lseek(fileno(ambfp), flen-n, 0);
725 >                /*** seek always as safety measure
726 >                if (n) ***/                     /* alignment */
727 >                        if (lseek(fileno(ambfp), flen-n, 0) < 0)
728 >                                goto seekerr;
729          }
730 + #ifdef  DEBUG
731 +        if (ambfp->_ptr - ambfp->_base != nunflshed*AMBVALSIZ) {
732 +                sprintf(errmsg, "ambient file buffer at %d rather than %d",
733 +                                ambfp->_ptr - ambfp->_base,
734 +                                nunflshed*AMBVALSIZ);
735 +                error(CONSISTENCY, errmsg);
736 +        }
737 + #endif
738   syncend:
739          n = fflush(ambfp);                      /* calls write() at last */
740 <        lastpos = lseek(fileno(ambfp), 0L, 1);
740 >        if ((lastpos = lseek(fileno(ambfp), 0L, 1)) < 0)
741 >                goto seekerr;
742          aflock(F_UNLCK);                        /* release file */
743          nunflshed = 0;
744          return(n);
745 + seekerr:
746 +        error(SYSTEM, "seek failed in ambsync");
747   }
748  
749   #else

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