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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 2.31 by greg, Tue Oct 3 11:53:30 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 – #define  freeambtree(t) free((char *)(t))
47 –
74   extern long  ftell(), lseek();
75 < static int  initambfile(), avsave(), avinsert(), loadtree();
75 > static int  initambfile(), avsave(), avinsert(), sortambvals();
76   static AMBVAL  *avstore();
77   #ifdef  F_SETLKW
78   static  aflock();
# Line 56 | Line 82 | static  aflock();
82   setambres(ar)                           /* set ambient resolution */
83   int  ar;
84   {
85 <        ambres = ar;                    /* may be done already */
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 < resetambacc(newa)                       /* change ambient accuracy setting */
103 > setambacc(newa)                         /* set ambient accuracy */
104   double  newa;
105   {
106 <        AMBTREE  oldatrunk;
106 >        static double  oldambacc = -1.0;
107  
108 <        if (fabs(newa - ambacc) < 0.01)
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 */
82 –        ambacc = newa;
113          if (ambacc <= FTINY)
114                  return;                 /* cannot build new tree */
115                                          /* else need to rebuild tree */
116 <        copystruct(&oldatrunk, &atrunk);
117 <        atrunk.alist = NULL;
88 <        atrunk.kid = NULL;
89 <        loadtree(&oldatrunk);
116 >        sortambvals(1);
117 >        oldambacc = ambacc;             /* remeber setting for next call */
118   }
119  
120  
# Line 97 | 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 loaded",
132 >                sprintf(errmsg, "zero ambient accuracy so \"%s\" not opened",
133                                  afile);
134                  error(WARNING, errmsg);
135                  return;
# Line 110 | Line 139 | char  *afile;
139                  initambfile(0);
140                  headlen = ftell(ambfp);
141                  while (readambval(&amb, ambfp))
142 <                        avinsert(avstore(&amb), &atrunk,
114 <                                        thescene.cuorg, 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 172 | 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 204 | 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 243 | Line 279 | double s;
279                   *  Jittering final test reduces image artifacts.
280                   */
281                  wt = sqrt(e1) + sqrt(e2);
282 <                wt *= .9 + .2*urand(9015+samplendx);
247 <                if (wt > ambacc)
282 >                if (wt > ambacc*(.9+.2*urand(9015+samplendx)))
283                          continue;
284                  if (wt <= 1e-3)
285                          wt = 1e3;
# Line 343 | Line 378 | int  creat;
378   #ifdef MSDOS
379          setmode(fileno(ambfp), O_BINARY);
380   #endif
381 <        setbuf(ambfp, bmalloc(BUFSIZ));
381 >        setbuf(ambfp, bmalloc(BUFSIZ+8));
382          if (creat) {                    /* new file */
383 +                newheader("RADIANCE", ambfp);
384                  fprintf(ambfp, "%s -av %g %g %g -ab %d -aa %g ",
385                                  progname, colval(ambval,RED),
386                                  colval(ambval,GRN), colval(ambval,BLU),
# Line 365 | Line 401 | static
401   avsave(av)                              /* insert and save an ambient value */
402   AMBVAL  *av;
403   {
404 <        avinsert(avstore(av), &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
404 >        avinsert(avstore(av));
405          if (ambfp == NULL)
406                  return;
407          if (writambval(av, ambfp) < 0)
# Line 388 | Line 424 | register AMBVAL  *aval;
424          if ((av = newambval()) == NULL)
425                  error(SYSTEM, "out of memory in avstore");
426          copystruct(av, aval);
427 +        av->latick = ambclock;
428 +        av->next = NULL;
429 +        nambvals++;
430          return(av);
431   }
432  
433  
434 + #define ATALLOCSZ       512             /* #/8 trees to allocate at once */
435 +
436 + static AMBTREE  *atfreelist = NULL;     /* free ambient tree structures */
437 +
438 +
439   static
440 < avinsert(av, at, c0, s)                 /* insert ambient value in a tree */
440 > AMBTREE *
441 > newambtree()                            /* allocate 8 ambient tree structs */
442 > {
443 >        register AMBTREE  *atp, *upperlim;
444 >
445 >        if (atfreelist == NULL) {       /* get more nodes */
446 >                atfreelist = (AMBTREE *)bmalloc(ATALLOCSZ*8*sizeof(AMBTREE));
447 >                if (atfreelist == NULL)
448 >                        return(NULL);
449 >                                        /* link new free list */
450 >                upperlim = atfreelist + 8*(ATALLOCSZ-1);
451 >                for (atp = atfreelist; atp < upperlim; atp += 8)
452 >                        atp->kid = atp + 8;
453 >                atp->kid = NULL;
454 >        }
455 >        atp = atfreelist;
456 >        atfreelist = atp->kid;
457 >        bzero((char *)atp, 8*sizeof(AMBTREE));
458 >        return(atp);
459 > }
460 >
461 >
462 > static
463 > freeambtree(atp)                        /* free 8 ambient tree structs */
464 > AMBTREE  *atp;
465 > {
466 >        atp->kid = atfreelist;
467 >        atfreelist = atp;
468 > }
469 >
470 >
471 > static
472 > avinsert(av)                            /* insert ambient value in our tree */
473   register AMBVAL  *av;
398 – register AMBTREE  *at;
399 – FVECT  c0;
400 – double  s;
474   {
475 +        register AMBTREE  *at;
476 +        register AMBVAL  *ap;
477 +        AMBVAL  avh;
478          FVECT  ck0;
479 +        double  s;
480          int  branch;
481          register int  i;
482  
483          if (av->rad <= FTINY)
484                  error(CONSISTENCY, "zero ambient radius in avinsert");
485 <        VCOPY(ck0, c0);
485 >        at = &atrunk;
486 >        VCOPY(ck0, thescene.cuorg);
487 >        s = thescene.cusize;
488          while (s*(OCTSCALE/2) > av->rad*ambacc) {
489                  if (at->kid == NULL)
490                          if ((at->kid = newambtree()) == NULL)
# Line 419 | Line 498 | double s;
498                          }
499                  at = at->kid + branch;
500          }
501 <        av->next = at->alist;
502 <        at->alist = av;
501 >        avh.next = at->alist;           /* order by increasing level */
502 >        for (ap = &avh; ap->next != NULL; ap = ap->next)
503 >                if (ap->next->lvl >= av->lvl)
504 >                        break;
505 >        av->next = ap->next;
506 >        ap->next = av;
507 >        at->alist = avh.next;
508   }
509  
510  
511   static
512 < loadtree(at)                            /* move tree to main store */
512 > unloadatree(at, f)                      /* unload an ambient value tree */
513   register AMBTREE  *at;
514 + int     (*f)();
515   {
516          register AMBVAL  *av;
517          register int  i;
518                                          /* transfer values at this node */
519          for (av = at->alist; av != NULL; av = at->alist) {
520                  at->alist = av->next;
521 <                avinsert(av, &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
521 >                (*f)(av);
522          }
523 +        if (at->kid == NULL)
524 +                return;
525          for (i = 0; i < 8; i++)         /* transfer and free children */
526 <                loadtree(at->kid+i);
526 >                unloadatree(at->kid+i, f);
527          freeambtree(at->kid);
528 +        at->kid = NULL;
529   }
530  
531  
532 + static AMBVAL   **avlist1, **avlist2;   /* ambient value lists for sorting */
533 + static int      i_avlist;               /* index for lists */
534 +
535 +
536 + static
537 + av2list(av)
538 + AMBVAL  *av;
539 + {
540 + #ifdef DEBUG
541 +        if (i_avlist >= nambvals)
542 +                error(CONSISTENCY, "too many ambient values in av2list1");
543 + #endif
544 +        avlist1[i_avlist] = avlist2[i_avlist] = av;
545 +        i_avlist++;
546 + }
547 +
548 +
549 + static int
550 + alatcmp(avp1, avp2)                     /* compare ambient values for MRA */
551 + AMBVAL  **avp1, **avp2;
552 + {
553 +        return((**avp2).latick - (**avp1).latick);
554 + }
555 +
556 +
557 + static int
558 + aposcmp(avp1, avp2)                     /* compare ambient value positions */
559 + AMBVAL  **avp1, **avp2;
560 + {
561 +        return(*avp1 - *avp2);
562 + }
563 +
564 +
565 + #ifdef DEBUG
566 + static int
567 + avlmemi(avaddr)                         /* find list position from address */
568 + AMBVAL  *avaddr;
569 + {
570 +        register AMBVAL  **avlpp;
571 +
572 +        avlpp = (AMBVAL **)bsearch((char *)&avaddr, (char *)avlist2,
573 +                        nambvals, sizeof(AMBVAL *), aposcmp);
574 +        if (avlpp == NULL)
575 +                error(CONSISTENCY, "address not found in avlmemi");
576 +        return(avlpp - avlist2);
577 + }
578 + #else
579 + #define avlmemi(avaddr) ((AMBVAL **)bsearch((char *)&avaddr,(char *)avlist2, \
580 +                                nambvals,sizeof(AMBVAL *),aposcmp) - avlist2)
581 + #endif
582 +
583 +
584 + static
585 + sortambvals(always)                     /* resort ambient values */
586 + int     always;
587 + {
588 +        AMBTREE  oldatrunk;
589 +        AMBVAL  tav, *tap, *pnext;
590 +        register int    i, j;
591 +                                        /* see if it's time yet */
592 +        if (!always && (ambclock < lastsort+sortintvl ||
593 +                        nambvals < SORT_THRESH))
594 +                return;
595 +        /*
596 +         * The idea here is to minimize memory thrashing
597 +         * in VM systems by improving reference locality.
598 +         * We do this by periodically sorting our stored ambient
599 +         * values in memory in order of most recently to least
600 +         * recently accessed.  This ordering was chosen so that new
601 +         * ambient values (which tend to be less important) go into
602 +         * higher memory with the infrequently accessed values.
603 +         *      Since we expect our values to need sorting less
604 +         * frequently as the process continues, we double our
605 +         * waiting interval after each call.
606 +         *      This routine is also called by setambacc() with
607 +         * the "always" parameter set to 1 so that the ambient
608 +         * tree will be rebuilt with the new accuracy parameter.
609 +         */
610 +        if (tracktime) {                /* allocate pointer arrays to sort */
611 +                avlist1 = (AMBVAL **)malloc(nambvals*sizeof(AMBVAL *));
612 +                avlist2 = (AMBVAL **)malloc(nambvals*sizeof(AMBVAL *));
613 +        } else
614 +                avlist1 = avlist2 = NULL;
615 +        if (avlist2 == NULL) {          /* no time tracking -- rebuild tree? */
616 +                if (avlist1 != NULL)
617 +                        free((char *)avlist1);
618 +                if (always) {           /* rebuild without sorting */
619 +                        copystruct(&oldatrunk, &atrunk);
620 +                        atrunk.alist = NULL;
621 +                        atrunk.kid = NULL;
622 +                        unloadatree(&oldatrunk, avinsert);
623 +                }
624 +        } else {                        /* sort memory by last access time */
625 +                /*
626 +                 * Sorting memory is tricky because it isn't contiguous.
627 +                 * We have to sort an array of pointers by MRA and also
628 +                 * by memory position.  We then copy values in "loops"
629 +                 * to minimize memory hits.  Nevertheless, we will visit
630 +                 * everyone at least twice, and this is an expensive process
631 +                 * when we're thrashing, which is when we need to do it.
632 +                 */
633 + #ifdef DEBUG
634 +                sprintf(errmsg, "sorting %u ambient values at ambclock=%lu...",
635 +                                nambvals, ambclock);
636 +                eputs(errmsg);
637 + #endif
638 +                i_avlist = 0;
639 +                unloadatree(&atrunk, av2list);  /* empty current tree */
640 + #ifdef DEBUG
641 +                if (i_avlist < nambvals)
642 +                        error(CONSISTENCY, "missing ambient values in sortambvals");
643 + #endif
644 +                qsort((char *)avlist1, nambvals, sizeof(AMBVAL *), alatcmp);
645 +                qsort((char *)avlist2, nambvals, sizeof(AMBVAL *), aposcmp);
646 +                for (i = 0; i < nambvals; i++) {
647 +                        if (avlist1[i] == NULL)
648 +                                continue;
649 +                        tap = avlist2[i];
650 +                        copystruct(&tav, tap);
651 +                        for (j = i; (pnext = avlist1[j]) != tap;
652 +                                        j = avlmemi(pnext)) {
653 +                                copystruct(avlist2[j], pnext);
654 +                                avinsert(avlist2[j]);
655 +                                avlist1[j] = NULL;
656 +                        }
657 +                        copystruct(avlist2[j], &tav);
658 +                        avinsert(avlist2[j]);
659 +                        avlist1[j] = NULL;
660 +                }
661 +                free((char *)avlist1);
662 +                free((char *)avlist2);
663 +                                                /* compute new sort interval */
664 +                sortintvl = ambclock - lastsort;
665 +                if (sortintvl > MAX_SORT_INTVL)
666 +                        sortintvl = MAX_SORT_INTVL;
667 +                else
668 +                        sortintvl <<= 1;        /* wait twice as long next */
669 + #ifdef DEBUG
670 +                eputs("done\n");
671 + #endif
672 +        }
673 +        if (ambclock >= MAXACLOCK)
674 +                ambclock = MAXACLOCK/2;
675 +        lastsort = ambclock;
676 + }
677 +
678 +
679   #ifdef  F_SETLKW
680  
681   static
# Line 472 | Line 707 | ambsync()                      /* synchronize ambient file */
707          aflock(F_WRLCK);
708                                  /* see if file has grown */
709          if ((flen = lseek(fileno(ambfp), 0L, 2)) < 0)
710 <                error(SYSTEM, "cannot seek on ambient file");
710 >                goto seekerr;
711          if (n = flen - lastpos) {               /* file has grown */
712                  if (ambinp == NULL) {           /* use duplicate filedes */
713                          ambinp = fdopen(dup(fileno(ambfp)), "r");
# Line 480 | Line 715 | ambsync()                      /* synchronize ambient file */
715                                  error(SYSTEM, "fdopen failed in ambsync");
716                  }
717                  if (fseek(ambinp, lastpos, 0) < 0)
718 <                        error(SYSTEM, "fseek failed in ambsync");
718 >                        goto seekerr;
719                  while (n >= AMBVALSIZ) {        /* load contributed values */
720                          readambval(&avs, ambinp);
721 <                        avinsert(avstore(&avs), &atrunk,
487 <                                        thescene.cuorg, thescene.cusize);
721 >                        avinsert(avstore(&avs));
722                          n -= AMBVALSIZ;
723                  }
724 <                if (n)                          /* alignment */
725 <                        lseek(fileno(ambfp), flen-n, 0);
724 >                /*** seek always as safety measure
725 >                if (n) ***/                     /* alignment */
726 >                        if (lseek(fileno(ambfp), flen-n, 0) < 0)
727 >                                goto seekerr;
728          }
729 + #ifdef  DEBUG
730 +        if (ambfp->_ptr - ambfp->_base != nunflshed*AMBVALSIZ) {
731 +                sprintf(errmsg, "ambient file buffer at %d rather than %d",
732 +                                ambfp->_ptr - ambfp->_base,
733 +                                nunflshed*AMBVALSIZ);
734 +                error(CONSISTENCY, errmsg);
735 +        }
736 + #endif
737   syncend:
738          n = fflush(ambfp);                      /* calls write() at last */
739 <        lastpos = lseek(fileno(ambfp), 0L, 1);
739 >        if ((lastpos = lseek(fileno(ambfp), 0L, 1)) < 0)
740 >                goto seekerr;
741          aflock(F_UNLCK);                        /* release file */
742          nunflshed = 0;
743          return(n);
744 + seekerr:
745 +        error(SYSTEM, "seek failed in ambsync");
746   }
747  
748   #else

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