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

Comparing ray/src/rt/ambient.c (file contents):
Revision 2.20 by greg, Thu Aug 5 10:02:00 1993 UTC vs.
Revision 2.27 by greg, Sat Apr 29 10:51:28 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 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*8)
52 + #endif
53 +
54 + static unsigned long  ambclock = 0;     /* ambient access clock */
55 + static unsigned int  nambvals = 0;      /* number of stored ambient values */
56 + static unsigned long  lastsort = 0;     /* time of last value sort */
57 + static long  sortintvl = SORT_INTVL;    /* time until next sort */
58 +
59 + #define MAXACLOCK       (1L<<30)        /* clock turnover value */
60 +        /*
61 +         * Track access times unless we are sharing ambient values
62 +         * through memory on a multiprocessor, when we want to avoid
63 +         * claiming our own memory (copy on write).
64 +         */
65 + #define tracktime       (shm_boundary == NULL || ambfp == NULL)
66 + #define checksort()     if (ambclock > lastsort+sortintvl && \
67 +                        nambvals > SORT_THRESH) sortambvals(0)
68 +
69   #define  AMBFLUSH       (BUFSIZ/AMBVALSIZ)
70  
71   #define  newambval()    (AMBVAL *)bmalloc(sizeof(AMBVAL))
72  
45 – #define  newambtree()   (AMBTREE *)calloc(8, sizeof(AMBTREE))
46 – #define  freeambtree(t) free((char *)(t))
47 –
73   extern long  ftell(), lseek();
74 < static int  initambfile(), avsave(), avinsert(), loadtree();
74 > static int  initambfile(), avsave(), avinsert(), sortambvals();
75   static AMBVAL  *avstore();
76   #ifdef  F_SETLKW
77   static  aflock();
# Line 56 | Line 81 | static  aflock();
81   setambres(ar)                           /* set ambient resolution */
82   int  ar;
83   {
84 <        ambres = ar;                    /* may be done already */
84 >        ambres = ar < 0 ? 0 : ar;               /* may be done already */
85                                                  /* set min & max radii */
86          if (ar <= 0) {
87 <                minarad = 0.0;
87 >                minarad = 0;
88                  maxarad = thescene.cusize / 2.0;
89          } else {
90                  minarad = thescene.cusize / ar;
91 <                maxarad = 16.0 * minarad;               /* heuristic */
91 >                maxarad = 16 * minarad;                 /* heuristic */
92                  if (maxarad > thescene.cusize / 2.0)
93                          maxarad = thescene.cusize / 2.0;
94          }
95 <        if (maxarad <= FTINY)
96 <                maxarad = .001;
95 >        if (minarad <= FTINY)
96 >                minarad = 10*FTINY;
97 >        if (maxarad <= minarad)
98 >                maxarad = 64 * minarad;
99   }
100  
101  
102 < resetambacc(newa)                       /* change ambient accuracy setting */
102 > setambacc(newa)                         /* set ambient accuracy */
103   double  newa;
104   {
105 <        AMBTREE  oldatrunk;
105 >        static double  oldambacc = -1.0;
106  
107 <        if (fabs(newa - ambacc) < 0.01)
107 >        ambacc = newa < 0.0 ? 0.0 : newa;       /* may be done already */
108 >        if (oldambacc < -FTINY)
109 >                oldambacc = ambacc;     /* do nothing first call */
110 >        if (fabs(newa - oldambacc) < 0.01)
111                  return;                 /* insignificant -- don't bother */
82 –        ambacc = newa;
112          if (ambacc <= FTINY)
113                  return;                 /* cannot build new tree */
114                                          /* else need to rebuild tree */
115 <        copystruct(&oldatrunk, &atrunk);
116 <        atrunk.alist = NULL;
88 <        atrunk.kid = NULL;
89 <        loadtree(&oldatrunk);
115 >        sortambvals(1);
116 >        oldambacc = ambacc;             /* remeber setting for next call */
117   }
118  
119  
# Line 97 | Line 124 | char  *afile;
124          AMBVAL  amb;
125                                                  /* init ambient limits */
126          setambres(ambres);
127 +        setambacc(ambacc);
128          if (afile == NULL)
129                  return;
130          if (ambacc <= FTINY) {
131 <                sprintf(errmsg, "zero ambient accuracy so \"%s\" not loaded",
131 >                sprintf(errmsg, "zero ambient accuracy so \"%s\" not opened",
132                                  afile);
133                  error(WARNING, errmsg);
134                  return;
# Line 110 | Line 138 | char  *afile;
138                  initambfile(0);
139                  headlen = ftell(ambfp);
140                  while (readambval(&amb, ambfp))
141 <                        avinsert(avstore(&amb), &atrunk,
114 <                                        thescene.cuorg, thescene.cusize);
141 >                        avinsert(avstore(&amb));
142                                                  /* align */
143                  fseek(ambfp, -((ftell(ambfp)-headlen)%AMBVALSIZ), 1);
144          } else if ((ambfp = fopen(afile, "w+")) != NULL)
# Line 172 | Line 199 | register RAY  *r;
199                          goto dumbamb;
200                  return;
201          }
202 +                                                /* resort memory? */
203 +        checksort();
204                                                  /* get ambient value */
205          setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
206          d = sumambient(acol, r, rdepth,
# Line 207 | Line 236 | double s;
236                                          /* do this node */
237          wsum = 0.0;
238          for (av = at->alist; av != NULL; av = av->next) {
239 +                if (tracktime)
240 +                        av->latick = ambclock++;
241                  /*
242                   *  Ambient level test.
243                   */
244 <                if (av->lvl > al || av->weight < r->rweight-FTINY)
244 >                if (av->lvl > al)       /* list sorted, so this works */
245 >                        break;
246 >                if (av->weight < r->rweight-FTINY)
247                          continue;
248                  /*
249                   *  Ambient radius test.
# Line 343 | Line 376 | int  creat;
376   #ifdef MSDOS
377          setmode(fileno(ambfp), O_BINARY);
378   #endif
379 <        setbuf(ambfp, bmalloc(BUFSIZ));
379 >        setbuf(ambfp, bmalloc(BUFSIZ+8));
380          if (creat) {                    /* new file */
381 +                newheader("RADIANCE", ambfp);
382                  fprintf(ambfp, "%s -av %g %g %g -ab %d -aa %g ",
383                                  progname, colval(ambval,RED),
384                                  colval(ambval,GRN), colval(ambval,BLU),
# Line 365 | Line 399 | static
399   avsave(av)                              /* insert and save an ambient value */
400   AMBVAL  *av;
401   {
402 <        avinsert(avstore(av), &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
402 >        avinsert(avstore(av));
403          if (ambfp == NULL)
404                  return;
405          if (writambval(av, ambfp) < 0)
# Line 388 | Line 422 | register AMBVAL  *aval;
422          if ((av = newambval()) == NULL)
423                  error(SYSTEM, "out of memory in avstore");
424          copystruct(av, aval);
425 +        av->latick = ambclock;
426 +        av->next = NULL;
427 +        nambvals++;
428          return(av);
429   }
430  
431  
432 + #define ATALLOCSZ       512             /* #/8 trees to allocate at once */
433 +
434 + static AMBTREE  *atfreelist = NULL;     /* free ambient tree structures */
435 +
436 +
437   static
438 < avinsert(av, at, c0, s)                 /* insert ambient value in a tree */
438 > AMBTREE *
439 > newambtree()                            /* allocate 8 ambient tree structs */
440 > {
441 >        register AMBTREE  *atp, *upperlim;
442 >
443 >        if (atfreelist == NULL) {       /* get more nodes */
444 >                atfreelist = (AMBTREE *)bmalloc(ATALLOCSZ*8*sizeof(AMBTREE));
445 >                if (atfreelist == NULL)
446 >                        return(NULL);
447 >                                        /* link new free list */
448 >                upperlim = atfreelist + 8*(ATALLOCSZ-1);
449 >                for (atp = atfreelist; atp < upperlim; atp += 8)
450 >                        atp->kid = atp + 8;
451 >                atp->kid = NULL;
452 >        }
453 >        atp = atfreelist;
454 >        atfreelist = atp->kid;
455 >        bzero((char *)atp, 8*sizeof(AMBTREE));
456 >        return(atp);
457 > }
458 >
459 >
460 > static
461 > freeambtree(atp)                        /* free 8 ambient tree structs */
462 > AMBTREE  *atp;
463 > {
464 >        atp->kid = atfreelist;
465 >        atfreelist = atp;
466 > }
467 >
468 >
469 > static
470 > avinsert(av)                            /* insert ambient value in our tree */
471   register AMBVAL  *av;
398 – register AMBTREE  *at;
399 – FVECT  c0;
400 – double  s;
472   {
473 +        register AMBTREE  *at;
474 +        register AMBVAL  *ap;
475 +        AMBVAL  avh;
476          FVECT  ck0;
477 +        double  s;
478          int  branch;
479          register int  i;
480  
481          if (av->rad <= FTINY)
482                  error(CONSISTENCY, "zero ambient radius in avinsert");
483 <        VCOPY(ck0, c0);
483 >        at = &atrunk;
484 >        VCOPY(ck0, thescene.cuorg);
485 >        s = thescene.cusize;
486          while (s*(OCTSCALE/2) > av->rad*ambacc) {
487                  if (at->kid == NULL)
488                          if ((at->kid = newambtree()) == NULL)
# Line 419 | Line 496 | double s;
496                          }
497                  at = at->kid + branch;
498          }
499 <        av->next = at->alist;
500 <        at->alist = av;
499 >        avh.next = at->alist;           /* order by increasing level */
500 >        for (ap = &avh; ap->next != NULL; ap = ap->next)
501 >                if (ap->next->lvl >= av->lvl)
502 >                        break;
503 >        av->next = ap->next;
504 >        ap->next = av;
505 >        at->alist = avh.next;
506   }
507  
508  
509   static
510 < loadtree(at)                            /* move tree to main store */
510 > unloadatree(at, f)                      /* unload an ambient value tree */
511   register AMBTREE  *at;
512 + int     (*f)();
513   {
514          register AMBVAL  *av;
515          register int  i;
516                                          /* transfer values at this node */
517          for (av = at->alist; av != NULL; av = at->alist) {
518                  at->alist = av->next;
519 <                avinsert(av, &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
519 >                (*f)(av);
520          }
521 +        if (at->kid == NULL)
522 +                return;
523          for (i = 0; i < 8; i++)         /* transfer and free children */
524 <                loadtree(at->kid+i);
524 >                unloadatree(at->kid+i, f);
525          freeambtree(at->kid);
526 +        at->kid = NULL;
527   }
528  
529  
530 + static AMBVAL   **avlist1, **avlist2;   /* ambient value lists for sorting */
531 + static int      i_avlist;               /* index for lists */
532 +
533 +
534 + static
535 + av2list(av)
536 + AMBVAL  *av;
537 + {
538 + #ifdef DEBUG
539 +        if (i_avlist >= nambvals)
540 +                error(CONSISTENCY, "too many ambient values in av2list1");
541 + #endif
542 +        avlist1[i_avlist] = avlist2[i_avlist] = av;
543 +        i_avlist++;
544 + }
545 +
546 +
547 + static int
548 + alatcmp(avp1, avp2)                     /* compare ambient values for MRA */
549 + AMBVAL  **avp1, **avp2;
550 + {
551 +        return((**avp2).latick - (**avp1).latick);
552 + }
553 +
554 +
555 + static int
556 + aposcmp(avp1, avp2)                     /* compare ambient value positions */
557 + AMBVAL  **avp1, **avp2;
558 + {
559 +        return(*avp1 - *avp2);
560 + }
561 +
562 +
563 + #ifdef DEBUG
564 + static int
565 + avlmemi(avaddr)                         /* find list position from address */
566 + AMBVAL  *avaddr;
567 + {
568 +        register AMBVAL  **avlpp;
569 +
570 +        avlpp = (AMBVAL **)bsearch((char *)&avaddr, (char *)avlist2,
571 +                        nambvals, sizeof(AMBVAL *), aposcmp);
572 +        if (avlpp == NULL)
573 +                error(CONSISTENCY, "address not found in avlmemi");
574 +        return(avlpp - avlist2);
575 + }
576 + #else
577 + #define avlmemi(avaddr) ((AMBVAL **)bsearch((char *)&avaddr,(char *)avlist2, \
578 +                                nambvals,sizeof(AMBVAL *),aposcmp) - avlist2)
579 + #endif
580 +
581 +
582 + static
583 + sortambvals(always)                     /* resort ambient values */
584 + int     always;
585 + {
586 +        AMBTREE  oldatrunk;
587 +        AMBVAL  tav, *tap, *pnext;
588 +        register int    i, j;
589 +        /*
590 +         * The idea here is to minimize memory thrashing
591 +         * in VM systems by improving reference locality.
592 +         * We do this by periodically sorting our stored ambient
593 +         * values in memory in order of most recently to least
594 +         * recently accessed.  This ordering was chosen so that new
595 +         * ambient values (which tend to be less important) go into
596 +         * higher memory with the infrequently accessed values.
597 +         *      Since we expect our values to need sorting less
598 +         * frequently as the process continues, we double our
599 +         * waiting interval after each call.
600 +         *      This routine is also called by setambacc() with
601 +         * the "always" parameter set to 1 so that the ambient
602 +         * tree will be rebuilt with the new accuracy parameter.
603 +         */
604 +        if (tracktime) {                /* allocate pointer arrays to sort */
605 +                avlist1 = (AMBVAL **)malloc(nambvals*sizeof(AMBVAL *));
606 +                avlist2 = (AMBVAL **)malloc(nambvals*sizeof(AMBVAL *));
607 +        } else
608 +                avlist1 = avlist2 = NULL;
609 +        if (avlist2 == NULL) {          /* no time tracking -- rebuild tree? */
610 +                if (avlist1 != NULL)
611 +                        free((char *)avlist1);
612 +                if (always) {           /* rebuild without sorting */
613 +                        copystruct(&oldatrunk, &atrunk);
614 +                        atrunk.alist = NULL;
615 +                        atrunk.kid = NULL;
616 +                        unloadatree(&oldatrunk, avinsert);
617 +                }
618 +        } else {                        /* sort memory by last access time */
619 +                /*
620 +                 * Sorting memory is tricky because it isn't contiguous.
621 +                 * We have to sort an array of pointers by MRA and also
622 +                 * by memory position.  We then copy values in "loops"
623 +                 * to minimize memory hits.  Nevertheless, we will visit
624 +                 * everyone at least twice, and this is an expensive process
625 +                 * when we're thrashing, which is when we need to do it.
626 +                 */
627 + #ifdef DEBUG
628 +                sprintf(errmsg, "sorting %u ambient values...", nambvals);
629 +                eputs(errmsg);
630 + #endif
631 +                i_avlist = 0;
632 +                unloadatree(&atrunk, av2list);  /* empty current tree */
633 + #ifdef DEBUG
634 +                if (i_avlist < nambvals)
635 +                        error(CONSISTENCY, "missing ambient values in sortambvals");
636 + #endif
637 +                qsort((char *)avlist1, nambvals, sizeof(AMBVAL *), alatcmp);
638 +                qsort((char *)avlist2, nambvals, sizeof(AMBVAL *), aposcmp);
639 +                for (i = 0; i < nambvals; i++) {
640 +                        if (avlist1[i] == NULL)
641 +                                continue;
642 +                        tap = avlist2[i];
643 +                        copystruct(&tav, tap);
644 +                        for (j = i; (pnext = avlist1[j]) != tap;
645 +                                        j = avlmemi(pnext)) {
646 +                                copystruct(avlist2[j], pnext);
647 +                                avinsert(avlist2[j]);
648 +                                avlist1[j] = NULL;
649 +                        }
650 +                        copystruct(avlist2[j], &tav);
651 +                        avinsert(avlist2[j]);
652 +                        avlist1[j] = NULL;
653 +                }
654 +                free((char *)avlist1);
655 +                free((char *)avlist2);
656 +                if (sortintvl < SORT_INTVL<<6)
657 +                        sortintvl <<= 1;        /* wait twice as long next */
658 + #ifdef DEBUG
659 +                eputs("done\n");
660 + #endif
661 +        }
662 +        if (ambclock >= MAXACLOCK)
663 +                ambclock = MAXACLOCK/2;
664 +        lastsort = ambclock;
665 + }
666 +
667 +
668   #ifdef  F_SETLKW
669  
670   static
# Line 472 | Line 696 | ambsync()                      /* synchronize ambient file */
696          aflock(F_WRLCK);
697                                  /* see if file has grown */
698          if ((flen = lseek(fileno(ambfp), 0L, 2)) < 0)
699 <                error(SYSTEM, "cannot seek on ambient file");
699 >                goto seekerr;
700          if (n = flen - lastpos) {               /* file has grown */
701                  if (ambinp == NULL) {           /* use duplicate filedes */
702                          ambinp = fdopen(dup(fileno(ambfp)), "r");
# Line 480 | Line 704 | ambsync()                      /* synchronize ambient file */
704                                  error(SYSTEM, "fdopen failed in ambsync");
705                  }
706                  if (fseek(ambinp, lastpos, 0) < 0)
707 <                        error(SYSTEM, "fseek failed in ambsync");
707 >                        goto seekerr;
708                  while (n >= AMBVALSIZ) {        /* load contributed values */
709                          readambval(&avs, ambinp);
710 <                        avinsert(avstore(&avs), &atrunk,
487 <                                        thescene.cuorg, thescene.cusize);
710 >                        avinsert(avstore(&avs));
711                          n -= AMBVALSIZ;
712                  }
713 <                if (n)                          /* alignment */
714 <                        lseek(fileno(ambfp), flen-n, 0);
713 >                /*** seek always as safety measure
714 >                if (n) ***/                     /* alignment */
715 >                        if (lseek(fileno(ambfp), flen-n, 0) < 0)
716 >                                goto seekerr;
717          }
718 + #ifdef  DEBUG
719 +        if (ambfp->_ptr - ambfp->_base != nunflshed*AMBVALSIZ) {
720 +                sprintf(errmsg, "ambient file buffer at %d rather than %d",
721 +                                ambfp->_ptr - ambfp->_base,
722 +                                nunflshed*AMBVALSIZ);
723 +                error(CONSISTENCY, errmsg);
724 +        }
725 + #endif
726   syncend:
727          n = fflush(ambfp);                      /* calls write() at last */
728 <        lastpos = lseek(fileno(ambfp), 0L, 1);
728 >        if ((lastpos = lseek(fileno(ambfp), 0L, 1)) < 0)
729 >                goto seekerr;
730          aflock(F_UNLCK);                        /* release file */
731          nunflshed = 0;
732          return(n);
733 + seekerr:
734 +        error(SYSTEM, "seek failed in ambsync");
735   }
736  
737   #else

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> Changed lines