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

Comparing ray/src/rt/ambient.c (file contents):
Revision 1.10 by greg, Tue Jun 26 09:00:07 1990 UTC vs.
Revision 2.32 by greg, Tue Oct 17 18:22:47 1995 UTC

# Line 1 | Line 1
1 < /* Copyright (c) 1986 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 6 | Line 6 | static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
6  
7   /*
8   *  ambient.c - routines dealing with ambient (inter-reflected) component.
9 – *
10 – *  The macro AMBFLUSH (if defined) is the number of ambient values
11 – *      to wait before flushing to the ambient file.
12 – *
13 – *     5/9/86
9   */
10  
11   #include  "ray.h"
# Line 19 | Line 14 | static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
14  
15   #include  "otypes.h"
16  
17 + #include  "ambient.h"
18 +
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 > #ifndef  AMBVWT
25 > #define  AMBVWT         250     /* relative ambient value weight (# calcs) */
26 > #endif
27  
28 + typedef struct ambtree {
29 +        AMBVAL  *alist;         /* ambient value list */
30 +        struct ambtree  *kid;   /* 8 child nodes */
31 + }  AMBTREE;                     /* ambient octree */
32 +
33   extern CUBE  thescene;          /* contains space boundaries */
34  
35 < extern COLOR  ambval;           /* global ambient component */
29 < extern double  ambacc;          /* ambient accuracy */
30 < extern int  ambres;             /* ambient resolution */
31 < extern int  ambdiv;             /* number of divisions for calculation */
32 < extern int  ambssamp;           /* number of super-samples */
33 < extern int  ambounce;           /* number of ambient bounces */
34 < extern char  *amblist[];        /* ambient include/exclude list */
35 < extern int  ambincl;            /* include == 1, exclude == 0 */
35 > extern char  *shm_boundary;     /* memory sharing boundary */
36  
37 < OBJECT  ambset[256]={0};        /* ambient include/exclude set */
37 > #define  MAXASET        511     /* maximum number of elements in ambient set */
38 > OBJECT  ambset[MAXASET+1]={0};  /* ambient include/exclude set */
39  
40 < double  maxarad;                /* maximum ambient radius */
41 < double  minarad;                /* minimum ambient radius */
40 > double  maxarad;                /* maximum ambient radius */
41 > double  minarad;                /* minimum ambient radius */
42  
43 < typedef struct ambval {
43 <        FVECT  pos;             /* position in space */
44 <        FVECT  dir;             /* normal direction */
45 <        int  lvl;               /* recursion level of parent ray */
46 <        float  weight;          /* weight of parent ray */
47 <        COLOR  val;             /* computed ambient value */
48 <        float  rad;             /* validity radius */
49 <        struct ambval  *next;   /* next in list */
50 < }  AMBVAL;                      /* ambient value */
43 > static AMBTREE  atrunk;         /* our ambient trunk node */
44  
45 < typedef struct ambtree {
46 <        AMBVAL  *alist;         /* ambient value list */
54 <        struct ambtree  *kid;   /* 8 child nodes */
55 < }  AMBTREE;                     /* ambient octree */
45 > static FILE  *ambfp = NULL;     /* ambient file pointer */
46 > static int  nunflshed = 0;      /* number of unflushed ambient values */
47  
48 < typedef struct {
49 <        float  k;               /* error contribution per sample */
50 <        COLOR  v;               /* ray sum */
51 <        int  n;                 /* number of samples */
52 <        short  t, p;            /* theta, phi indices */
53 < }  AMBSAMP;                     /* ambient sample */
48 > #ifndef SORT_THRESH
49 > #ifdef BIGMEM
50 > #define SORT_THRESH     ((9L<<20)/sizeof(AMBVAL))
51 > #else
52 > #define SORT_THRESH     ((3L<<20)/sizeof(AMBVAL))
53 > #endif
54 > #endif
55 > #ifndef SORT_INTVL
56 > #define SORT_INTVL      (SORT_THRESH*256)
57 > #endif
58 > #ifndef MAX_SORT_INTVL
59 > #define MAX_SORT_INTVL  (SORT_INTVL<<4)
60 > #endif
61  
62 < static AMBTREE  atrunk;         /* our ambient trunk node */
62 > static COLOR  avsum = BLKCOLOR;         /* computed ambient value sum */
63 > static unsigned int  nambvals = 0;      /* number of computed ambient values */
64 > static unsigned long  ambclock = 0;     /* ambient access clock */
65 > static unsigned long  lastsort = 0;     /* time of last value sort */
66 > static long  sortintvl = SORT_INTVL;    /* time until next sort */
67  
68 < static FILE  *ambfp = NULL;     /* ambient file pointer */
68 > #define MAXACLOCK       (1L<<30)        /* clock turnover value */
69 >        /*
70 >         * Track access times unless we are sharing ambient values
71 >         * through memory on a multiprocessor, when we want to avoid
72 >         * claiming our own memory (copy on write).
73 >         */
74 > #define tracktime       (shm_boundary == NULL || ambfp == NULL)
75  
76 < #define  newambval()    (AMBVAL *)bmalloc(sizeof(AMBVAL))
76 > #define  AMBFLUSH       (BUFSIZ/AMBVALSIZ)
77  
78 < #define  newambtree()   (AMBTREE *)calloc(8, sizeof(AMBTREE))
78 > #define  newambval()    (AMBVAL *)bmalloc(sizeof(AMBVAL))
79  
80 < double  sumambient(), doambient(), makeambient();
80 > extern long  ftell(), lseek();
81 > static int  initambfile(), avsave(), avinsert(), sortambvals();
82 > static AMBVAL  *avstore();
83 > #ifdef  F_SETLKW
84 > static  aflock();
85 > #endif
86  
87  
88 < setambient(afile)                       /* initialize calculation */
89 < char  *afile;
88 > setambres(ar)                           /* set ambient resolution */
89 > int  ar;
90   {
91 <        long  ftell();
92 <        AMBVAL  amb;
91 >        ambres = ar < 0 ? 0 : ar;               /* may be done already */
92 >                                                /* set min & max radii */
93 >        if (ar <= 0) {
94 >                minarad = 0;
95 >                maxarad = thescene.cusize / 2.0;
96 >        } else {
97 >                minarad = thescene.cusize / ar;
98 >                maxarad = 64 * minarad;                 /* heuristic */
99 >                if (maxarad > thescene.cusize / 2.0)
100 >                        maxarad = thescene.cusize / 2.0;
101 >        }
102 >        if (minarad <= FTINY)
103 >                minarad = 10*FTINY;
104 >        if (maxarad <= minarad)
105 >                maxarad = 64 * minarad;
106 > }
107  
81 –        maxarad = thescene.cusize / 2.0;                /* maximum radius */
82 –                                                        /* minimum radius */
83 –        minarad = ambres > 0 ? thescene.cusize/ambres : 0.0;
108  
109 <                                        /* open ambient file */
110 <        if (afile != NULL)
111 <                if ((ambfp = fopen(afile, "r+")) != NULL) {
112 <                        while (fread((char *)&amb,sizeof(AMBVAL),1,ambfp) == 1)
113 <                                avinsert(&amb, &atrunk, thescene.cuorg,
114 <                                                thescene.cusize);
115 <                                                        /* align */
116 <                        fseek(ambfp, -(ftell(ambfp)%sizeof(AMBVAL)), 1);
117 <                } else if ((ambfp = fopen(afile, "w")) == NULL) {
118 <                        sprintf(errmsg, "cannot open ambient file \"%s\"",
119 <                                        afile);
120 <                        error(SYSTEM, errmsg);
121 <                }
109 > setambacc(newa)                         /* set ambient accuracy */
110 > double  newa;
111 > {
112 >        static double  oldambacc = -1.0;
113 >
114 >        ambacc = newa < 0.0 ? 0.0 : newa;       /* may be done already */
115 >        if (oldambacc < -FTINY)
116 >                oldambacc = ambacc;     /* do nothing first call */
117 >        if (fabs(newa - oldambacc) < 0.01)
118 >                return;                 /* insignificant -- don't bother */
119 >        if (ambacc <= FTINY)
120 >                return;                 /* cannot build new tree */
121 >                                        /* else need to rebuild tree */
122 >        sortambvals(1);
123 >        oldambacc = ambacc;             /* remeber setting for next call */
124   }
125  
126  
127 + setambient(afile)                       /* initialize calculation */
128 + char  *afile;
129 + {
130 +        long  headlen;
131 +        AMBVAL  amb;
132 +                                                /* init ambient limits */
133 +        setambres(ambres);
134 +        setambacc(ambacc);
135 +        if (afile == NULL)
136 +                return;
137 +        if (ambacc <= FTINY) {
138 +                sprintf(errmsg, "zero ambient accuracy so \"%s\" not opened",
139 +                                afile);
140 +                error(WARNING, errmsg);
141 +                return;
142 +        }
143 +                                                /* open ambient file */
144 +        if ((ambfp = fopen(afile, "r+")) != NULL) {
145 +                initambfile(0);
146 +                headlen = ftell(ambfp);
147 +                while (readambval(&amb, ambfp))
148 +                        avinsert(avstore(&amb));
149 +                                                /* align */
150 +                fseek(ambfp, -((ftell(ambfp)-headlen)%AMBVALSIZ), 1);
151 +        } else if ((ambfp = fopen(afile, "w+")) != NULL)
152 +                initambfile(1);
153 +        else {
154 +                sprintf(errmsg, "cannot open ambient file \"%s\"", afile);
155 +                error(SYSTEM, errmsg);
156 +        }
157 +        nunflshed++;    /* lie */
158 +        ambsync();
159 + }
160 +
161 +
162   ambnotify(obj)                  /* record new modifier */
163 < OBJECT  obj;
163 > OBJECT  obj;
164   {
165 <        register OBJREC  *o = objptr(obj);
165 >        static int  hitlimit = 0;
166 >        register OBJREC  *o = objptr(obj);
167          register char  **amblp;
168  
169 <        if (!ismodifier(o->otype))
169 >        if (hitlimit || !ismodifier(o->otype))
170                  return;
171          for (amblp = amblist; *amblp != NULL; amblp++)
172                  if (!strcmp(o->oname, *amblp)) {
173 +                        if (ambset[0] >= MAXASET) {
174 +                                error(WARNING, "too many modifiers in ambient list");
175 +                                hitlimit++;
176 +                                return;         /* should this be fatal? */
177 +                        }
178                          insertelem(ambset, obj);
179                          return;
180                  }
# Line 119 | Line 186 | COLOR  acol;
186   register RAY  *r;
187   {
188          static int  rdepth = 0;                 /* ambient recursion */
189 <        double  wsum;
189 >        double  d;
190  
124 –        rdepth++;                               /* increment level */
125 –
191          if (ambdiv <= 0)                        /* no ambient calculation */
192                  goto dumbamb;
193                                                  /* check number of bounces */
194 <        if (rdepth > ambounce)
194 >        if (rdepth >= ambounce)
195                  goto dumbamb;
196                                                  /* check ambient list */
197          if (ambincl != -1 && r->ro != NULL &&
# Line 134 | Line 199 | register RAY  *r;
199                  goto dumbamb;
200  
201          if (ambacc <= FTINY) {                  /* no ambient storage */
202 <                if (doambient(acol, r) == 0.0)
202 >                rdepth++;
203 >                d = doambient(acol, r, r->rweight, NULL, NULL);
204 >                rdepth--;
205 >                if (d <= FTINY)
206                          goto dumbamb;
207 <                goto done;
207 >                return;
208          }
209 +                                                /* resort memory? */
210 +        sortambvals(0);
211                                                  /* get ambient value */
212          setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
213 <        wsum = sumambient(acol, r, &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
214 <        if (wsum > FTINY)
215 <                scalecolor(acol, 1.0/wsum);
216 <        else if (makeambient(acol, r) == 0.0)
217 <                goto dumbamb;
218 <        goto done;
219 <
213 >        d = sumambient(acol, r, rdepth,
214 >                        &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
215 >        if (d > FTINY) {
216 >                scalecolor(acol, 1.0/d);
217 >                return;
218 >        }
219 >        rdepth++;
220 >        d = makeambient(acol, r, rdepth-1);
221 >        rdepth--;
222 >        if (d > FTINY)
223 >                return;
224   dumbamb:                                        /* return global value */
225          copycolor(acol, ambval);
226 < done:                                           /* must finish here! */
227 <        rdepth--;
226 > #if  AMBVWT
227 >        if (nambvals == 0)
228 >                return;
229 >        scalecolor(acol, (double)AMBVWT);
230 >        addcolor(acol, avsum);                  /* average in computations */
231 >        d = 1.0/(AMBVWT+nambvals);
232 >        scalecolor(acol, d);
233 > #endif
234   }
235  
236  
237   double
238 < sumambient(acol, r, at, c0, s)          /* get interpolated ambient value */
238 > sumambient(acol, r, al, at, c0, s)      /* get interpolated ambient value */
239   COLOR  acol;
240   register RAY  *r;
241 < AMBTREE  *at;
241 > int  al;
242 > AMBTREE  *at;
243   FVECT  c0;
244 < double  s;
244 > double  s;
245   {
246 <        extern double  sqrt();
166 <        double  d, e1, e2, wt, wsum;
246 >        double  d, e1, e2, wt, wsum;
247          COLOR  ct;
248          FVECT  ck0;
249          int  i;
250          register int  j;
251 <        register AMBVAL  *av;
252 <                                        /* do this node */
251 >        register AMBVAL  *av;
252 >
253          wsum = 0.0;
254 +                                        /* do this node */
255          for (av = at->alist; av != NULL; av = av->next) {
256 +                if (tracktime)
257 +                        av->latick = ambclock++;
258                  /*
259 <                 *  Ray strength test.
259 >                 *  Ambient level test.
260                   */
261 <                if (av->lvl > r->rlvl || av->weight < r->rweight-FTINY)
261 >                if (av->lvl > al)       /* list sorted, so this works */
262 >                        break;
263 >                if (av->weight < r->rweight-FTINY)
264                          continue;
265                  /*
266                   *  Ambient radius test.
267                   */
268 <                e1 = 0.0;
269 <                for (j = 0; j < 3; j++) {
270 <                        d = av->pos[j] - r->rop[j];
271 <                        e1 += d * d;
272 <                }
268 >                d = av->pos[0] - r->rop[0];
269 >                e1 = d * d;
270 >                d = av->pos[1] - r->rop[1];
271 >                e1 += d * d;
272 >                d = av->pos[2] - r->rop[2];
273 >                e1 += d * d;
274                  e1 /= av->rad * av->rad;
275                  if (e1 > ambacc*ambacc*1.21)
276                          continue;
# Line 202 | Line 288 | double  s;
288                  for (j = 0; j < 3; j++)
289                          d += (r->rop[j] - av->pos[j]) *
290                                          (av->dir[j] + r->ron[j]);
291 <                if (d < -minarad)
291 >                if (d*0.5 < -minarad*ambacc-.001)
292                          continue;
293                  /*
294                   *  Jittering final test reduces image artifacts.
295                   */
296                  wt = sqrt(e1) + sqrt(e2);
297 <                wt *= .9 + .2*frandom();
212 <                if (wt > ambacc)
297 >                if (wt > ambacc*(.9+.2*urand(9015+samplendx)))
298                          continue;
299                  if (wt <= 1e-3)
300                          wt = 1e3;
301                  else
302                          wt = 1.0 / wt;
303                  wsum += wt;
304 <                copycolor(ct, av->val);
304 >                extambient(ct, av, r->rop, r->ron);
305                  scalecolor(ct, wt);
306                  addcolor(acol, ct);
307          }
# Line 235 | Line 320 | double  s;
320                                  break;
321                  }
322                  if (j == 3)
323 <                        wsum += sumambient(acol, r, at->kid+i, ck0, s);
323 >                        wsum += sumambient(acol, r, al, at->kid+i, ck0, s);
324          }
325          return(wsum);
326   }
327  
328  
329   double
330 < makeambient(acol, r)            /* make a new ambient value */
330 > makeambient(acol, r, al)        /* make a new ambient value */
331   COLOR  acol;
332   register RAY  *r;
333 + int  al;
334   {
335 <        AMBVAL  amb;
336 <
337 <        amb.rad = doambient(acol, r);           /* compute ambient */
335 >        AMBVAL  amb;
336 >        FVECT   gp, gd;
337 >                                                /* compute weight */
338 >        amb.weight = pow(AVGREFL, (double)al);
339 >        if (r->rweight < 0.2*amb.weight)        /* heuristic */
340 >                amb.weight = r->rweight;
341 >                                                /* compute ambient */
342 >        amb.rad = doambient(acol, r, amb.weight, gp, gd);
343          if (amb.rad == 0.0)
344                  return(0.0);
345                                                  /* store it */
346          VCOPY(amb.pos, r->rop);
347          VCOPY(amb.dir, r->ron);
348 <        amb.lvl = r->rlvl;
258 <        amb.weight = r->rweight;
348 >        amb.lvl = al;
349          copycolor(amb.val, acol);
350 +        VCOPY(amb.gpos, gp);
351 +        VCOPY(amb.gdir, gd);
352                                                  /* insert into tree */
353 <        avinsert(&amb, &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
262 <        avsave(&amb);                           /* write to file */
353 >        avsave(&amb);                           /* and save to file */
354          return(amb.rad);
355   }
356  
357  
358 < double
359 < doambient(acol, r)                      /* compute ambient component */
360 < COLOR  acol;
361 < register RAY  *r;
358 > extambient(cr, ap, pv, nv)              /* extrapolate value at pv, nv */
359 > COLOR  cr;
360 > register AMBVAL  *ap;
361 > FVECT  pv, nv;
362   {
363 <        extern int  ambcmp();
364 <        extern double  sin(), cos(), sqrt();
365 <        double  phi, xd, yd, zd;
275 <        double  b, b2;
276 <        register AMBSAMP  *div;
277 <        AMBSAMP  dnew;
278 <        RAY  ar;
279 <        FVECT  ux, uy;
280 <        double  arad;
281 <        int  ndivs, nt, np, ns, ne, i, j;
282 <        register int  k;
363 >        FVECT  v1, v2;
364 >        register int  i;
365 >        double  d;
366  
367 <        setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
368 <                                        /* set number of divisions */
369 <        nt = sqrt(ambdiv * r->rweight * 0.5) + 0.5;
370 <        np = 2 * nt;
371 <        ndivs = nt * np;
372 <                                        /* check first */
373 <        if (ndivs == 0 || rayorigin(&ar, r, AMBIENT, 0.5) < 0)
374 <                return(0.0);
375 <                                        /* set number of super-samples */
376 <        ns = ambssamp * r->rweight + 0.5;
377 <        if (ns > 0) {
295 <                div = (AMBSAMP *)malloc(ndivs*sizeof(AMBSAMP));
296 <                if (div == NULL)
297 <                        error(SYSTEM, "out of memory in doambient");
367 >        d = 1.0;                        /* zeroeth order */
368 >                                        /* gradient due to translation */
369 >        for (i = 0; i < 3; i++)
370 >                d += ap->gpos[i]*(pv[i]-ap->pos[i]);
371 >                                        /* gradient due to rotation */
372 >        VCOPY(v1, ap->dir);
373 >        fcross(v2, v1, nv);
374 >        d += DOT(ap->gdir, v2);
375 >        if (d <= 0.0) {
376 >                setcolor(cr, 0.0, 0.0, 0.0);
377 >                return;
378          }
379 <                                        /* make axes */
380 <        uy[0] = uy[1] = uy[2] = 0.0;
301 <        for (k = 0; k < 3; k++)
302 <                if (r->ron[k] < 0.6 && r->ron[k] > -0.6)
303 <                        break;
304 <        uy[k] = 1.0;
305 <        fcross(ux, r->ron, uy);
306 <        normalize(ux);
307 <        fcross(uy, ux, r->ron);
308 <                                                /* sample divisions */
309 <        arad = 0.0;
310 <        ne = 0;
311 <        for (i = 0; i < nt; i++)
312 <                for (j = 0; j < np; j++) {
313 <                        rayorigin(&ar, r, AMBIENT, 0.5);        /* pretested */
314 <                        zd = sqrt((i+frandom())/nt);
315 <                        phi = 2.0*PI * (j+frandom())/np;
316 <                        xd = cos(phi) * zd;
317 <                        yd = sin(phi) * zd;
318 <                        zd = sqrt(1.0 - zd*zd);
319 <                        for (k = 0; k < 3; k++)
320 <                                ar.rdir[k] = xd*ux[k]+yd*uy[k]+zd*r->ron[k];
321 <                        rayvalue(&ar);
322 <                        if (ar.rot < FHUGE)
323 <                                arad += 1.0 / ar.rot;
324 <                        if (ns > 0) {                   /* save division */
325 <                                div[ne].k = 0.0;
326 <                                copycolor(div[ne].v, ar.rcol);
327 <                                div[ne].n = 0;
328 <                                div[ne].t = i; div[ne].p = j;
329 <                                                        /* sum errors */
330 <                                b = bright(ar.rcol);
331 <                                if (i > 0) {            /* from above */
332 <                                        b2 = bright(div[ne-np].v) - b;
333 <                                        b2 *= b2 * 0.25;
334 <                                        div[ne].k += b2;
335 <                                        div[ne].n++;
336 <                                        div[ne-np].k += b2;
337 <                                        div[ne-np].n++;
338 <                                }
339 <                                if (j > 0) {            /* from behind */
340 <                                        b2 = bright(div[ne-1].v) - b;
341 <                                        b2 *= b2 * 0.25;
342 <                                        div[ne].k += b2;
343 <                                        div[ne].n++;
344 <                                        div[ne-1].k += b2;
345 <                                        div[ne-1].n++;
346 <                                }
347 <                                if (j == np-1) {        /* around */
348 <                                        b2 = bright(div[ne-(np-1)].v) - b;
349 <                                        b2 *= b2 * 0.25;
350 <                                        div[ne].k += b2;
351 <                                        div[ne].n++;
352 <                                        div[ne-(np-1)].k += b2;
353 <                                        div[ne-(np-1)].n++;
354 <                                }
355 <                                ne++;
356 <                        } else
357 <                                addcolor(acol, ar.rcol);
358 <                }
359 <        for (k = 0; k < ne; k++) {              /* compute errors */
360 <                if (div[k].n > 1)
361 <                        div[k].k /= div[k].n;
362 <                div[k].n = 1;
363 <        }
364 <                                                /* sort the divisions */
365 <        qsort(div, ne, sizeof(AMBSAMP), ambcmp);
366 <                                                /* skim excess */
367 <        while (ne > ns) {
368 <                ne--;
369 <                addcolor(acol, div[ne].v);
370 <        }
371 <                                                /* super-sample */
372 <        for (i = ns; i > 0; i--) {
373 <                rayorigin(&ar, r, AMBIENT, 0.5);        /* pretested */
374 <                zd = sqrt((div[0].t+frandom())/nt);
375 <                phi = 2.0*PI * (div[0].p+frandom())/np;
376 <                xd = cos(phi) * zd;
377 <                yd = sin(phi) * zd;
378 <                zd = sqrt(1.0 - zd*zd);
379 <                for (k = 0; k < 3; k++)
380 <                        ar.rdir[k] = xd*ux[k]+yd*uy[k]+zd*r->ron[k];
381 <                rayvalue(&ar);
382 <                if (ar.rot < FHUGE)
383 <                        arad += 1.0 / ar.rot;
384 <                                                /* recompute error */
385 <                copycolor(dnew.v, div[0].v);
386 <                addcolor(dnew.v, ar.rcol);
387 <                dnew.n = div[0].n + 1;
388 <                dnew.t = div[0].t; dnew.p = div[0].p;
389 <                b2 = bright(dnew.v)/dnew.n - bright(ar.rcol);
390 <                b2 = b2*b2 + div[0].k*(div[0].n*div[0].n);
391 <                dnew.k = b2/(dnew.n*dnew.n);
392 <                                                /* reinsert */
393 <                for (k = 0; k < ne-1 && dnew.k < div[k+1].k; k++)
394 <                        copystruct(&div[k], &div[k+1]);
395 <                copystruct(&div[k], &dnew);
396 <
397 <                if (ne >= i) {          /* extract darkest division */
398 <                        ne--;
399 <                        if (div[ne].n > 1)
400 <                                scalecolor(div[ne].v, 1.0/div[ne].n);
401 <                        addcolor(acol, div[ne].v);
402 <                }
403 <        }
404 <        scalecolor(acol, 1.0/ndivs);
405 <        if (arad <= FTINY)
406 <                arad = FHUGE;
407 <        else
408 <                arad = (ndivs+ns) / arad / sqrt(r->rweight);
409 <        if (arad > maxarad)
410 <                arad = maxarad;
411 <        else if (arad < minarad)
412 <                arad = minarad;
413 <        if (ns > 0)
414 <                free((char *)div);
415 <        return(arad);
379 >        copycolor(cr, ap->val);
380 >        scalecolor(cr, d);
381   }
382  
383  
384 < static int
385 < ambcmp(d1, d2)                          /* decreasing order */
386 < AMBSAMP  *d1, *d2;
384 > static
385 > initambfile(creat)              /* initialize ambient file */
386 > int  creat;
387   {
388 <        if (d1->k < d2->k)
389 <                return(1);
390 <        if (d1->k > d2->k)
391 <                return(-1);
392 <        return(0);
388 >        extern char  *progname, *octname, VersionID[];
389 >
390 > #ifdef  F_SETLKW
391 >        aflock(creat ? F_WRLCK : F_RDLCK);
392 > #endif
393 > #ifdef MSDOS
394 >        setmode(fileno(ambfp), O_BINARY);
395 > #endif
396 >        setbuf(ambfp, bmalloc(BUFSIZ+8));
397 >        if (creat) {                    /* new file */
398 >                newheader("RADIANCE", ambfp);
399 >                fprintf(ambfp, "%s -av %g %g %g -ab %d -aa %g ",
400 >                                progname, colval(ambval,RED),
401 >                                colval(ambval,GRN), colval(ambval,BLU),
402 >                                ambounce, ambacc);
403 >                fprintf(ambfp, "-ad %d -as %d -ar %d %s\n",
404 >                                ambdiv, ambssamp, ambres,
405 >                                octname==NULL ? "" : octname);
406 >                fprintf(ambfp, "SOFTWARE= %s\n", VersionID);
407 >                fputformat(AMBFMT, ambfp);
408 >                putc('\n', ambfp);
409 >                putambmagic(ambfp);
410 >        } else if (checkheader(ambfp, AMBFMT, NULL) < 0 || !hasambmagic(ambfp))
411 >                error(USER, "bad ambient file");
412   }
413  
414  
415   static
416 < avsave(av)                              /* save an ambient value */
417 < AMBVAL  *av;
416 > avsave(av)                              /* insert and save an ambient value */
417 > AMBVAL  *av;
418   {
419 < #ifdef  AMBFLUSH
436 <        static int  nunflshed = 0;
437 < #endif
419 >        avinsert(avstore(av));
420          if (ambfp == NULL)
421                  return;
422 <        if (fwrite((char *)av, sizeof(AMBVAL), 1, ambfp) != 1)
422 >        if (writambval(av, ambfp) < 0)
423                  goto writerr;
424 < #ifdef  AMBFLUSH
425 <        if (++nunflshed >= AMBFLUSH) {
444 <                if (fflush(ambfp) == EOF)
424 >        if (++nunflshed >= AMBFLUSH)
425 >                if (ambsync() == EOF)
426                          goto writerr;
446 –                nunflshed = 0;
447 –        }
448 – #endif
427          return;
428   writerr:
429          error(SYSTEM, "error writing ambient file");
430   }
431  
432  
433 + static AMBVAL *
434 + avstore(aval)                           /* allocate memory and store aval */
435 + register AMBVAL  *aval;
436 + {
437 +        register AMBVAL  *av;
438 +
439 +        if ((av = newambval()) == NULL)
440 +                error(SYSTEM, "out of memory in avstore");
441 +        copystruct(av, aval);
442 +        av->latick = ambclock;
443 +        av->next = NULL;
444 +        addcolor(avsum, av->val);       /* add to sum for averaging */
445 +        nambvals++;
446 +        return(av);
447 + }
448 +
449 +
450 + #define ATALLOCSZ       512             /* #/8 trees to allocate at once */
451 +
452 + static AMBTREE  *atfreelist = NULL;     /* free ambient tree structures */
453 +
454 +
455   static
456 < avinsert(aval, at, c0, s)               /* insert ambient value in a tree */
457 < AMBVAL  *aval;
458 < register AMBTREE  *at;
459 < FVECT  c0;
460 < double  s;
456 > AMBTREE *
457 > newambtree()                            /* allocate 8 ambient tree structs */
458   {
459 +        register AMBTREE  *atp, *upperlim;
460 +
461 +        if (atfreelist == NULL) {       /* get more nodes */
462 +                atfreelist = (AMBTREE *)bmalloc(ATALLOCSZ*8*sizeof(AMBTREE));
463 +                if (atfreelist == NULL)
464 +                        return(NULL);
465 +                                        /* link new free list */
466 +                upperlim = atfreelist + 8*(ATALLOCSZ-1);
467 +                for (atp = atfreelist; atp < upperlim; atp += 8)
468 +                        atp->kid = atp + 8;
469 +                atp->kid = NULL;
470 +        }
471 +        atp = atfreelist;
472 +        atfreelist = atp->kid;
473 +        bzero((char *)atp, 8*sizeof(AMBTREE));
474 +        return(atp);
475 + }
476 +
477 +
478 + static
479 + freeambtree(atp)                        /* free 8 ambient tree structs */
480 + AMBTREE  *atp;
481 + {
482 +        atp->kid = atfreelist;
483 +        atfreelist = atp;
484 + }
485 +
486 +
487 + static
488 + avinsert(av)                            /* insert ambient value in our tree */
489 + register AMBVAL  *av;
490 + {
491 +        register AMBTREE  *at;
492 +        register AMBVAL  *ap;
493 +        AMBVAL  avh;
494          FVECT  ck0;
495 +        double  s;
496          int  branch;
464 –        register AMBVAL  *av;
497          register int  i;
498  
499 <        if ((av = newambval()) == NULL)
500 <                goto memerr;
501 <        copystruct(av, aval);
502 <        VCOPY(ck0, c0);
499 >        if (av->rad <= FTINY)
500 >                error(CONSISTENCY, "zero ambient radius in avinsert");
501 >        at = &atrunk;
502 >        VCOPY(ck0, thescene.cuorg);
503 >        s = thescene.cusize;
504          while (s*(OCTSCALE/2) > av->rad*ambacc) {
505                  if (at->kid == NULL)
506                          if ((at->kid = newambtree()) == NULL)
507 <                                goto memerr;
507 >                                error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
508                  s *= 0.5;
509                  branch = 0;
510                  for (i = 0; i < 3; i++)
# Line 481 | Line 514 | double  s;
514                          }
515                  at = at->kid + branch;
516          }
517 <        av->next = at->alist;
518 <        at->alist = av;
519 <        return;
520 < memerr:
521 <        error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
517 >        avh.next = at->alist;           /* order by increasing level */
518 >        for (ap = &avh; ap->next != NULL; ap = ap->next)
519 >                if (ap->next->lvl >= av->lvl)
520 >                        break;
521 >        av->next = ap->next;
522 >        ap->next = av;
523 >        at->alist = avh.next;
524   }
525 +
526 +
527 + static
528 + unloadatree(at, f)                      /* unload an ambient value tree */
529 + register AMBTREE  *at;
530 + int     (*f)();
531 + {
532 +        register AMBVAL  *av;
533 +        register int  i;
534 +                                        /* transfer values at this node */
535 +        for (av = at->alist; av != NULL; av = at->alist) {
536 +                at->alist = av->next;
537 +                (*f)(av);
538 +        }
539 +        if (at->kid == NULL)
540 +                return;
541 +        for (i = 0; i < 8; i++)         /* transfer and free children */
542 +                unloadatree(at->kid+i, f);
543 +        freeambtree(at->kid);
544 +        at->kid = NULL;
545 + }
546 +
547 +
548 + static AMBVAL   **avlist1, **avlist2;   /* ambient value lists for sorting */
549 + static int      i_avlist;               /* index for lists */
550 +
551 +
552 + static
553 + av2list(av)
554 + AMBVAL  *av;
555 + {
556 + #ifdef DEBUG
557 +        if (i_avlist >= nambvals)
558 +                error(CONSISTENCY, "too many ambient values in av2list1");
559 + #endif
560 +        avlist1[i_avlist] = avlist2[i_avlist] = av;
561 +        i_avlist++;
562 + }
563 +
564 +
565 + static int
566 + alatcmp(avp1, avp2)                     /* compare ambient values for MRA */
567 + AMBVAL  **avp1, **avp2;
568 + {
569 +        return((**avp2).latick - (**avp1).latick);
570 + }
571 +
572 +
573 + static int
574 + aposcmp(avp1, avp2)                     /* compare ambient value positions */
575 + AMBVAL  **avp1, **avp2;
576 + {
577 +        return(*avp1 - *avp2);
578 + }
579 +
580 +
581 + #ifdef DEBUG
582 + static int
583 + avlmemi(avaddr)                         /* find list position from address */
584 + AMBVAL  *avaddr;
585 + {
586 +        register AMBVAL  **avlpp;
587 +
588 +        avlpp = (AMBVAL **)bsearch((char *)&avaddr, (char *)avlist2,
589 +                        nambvals, sizeof(AMBVAL *), aposcmp);
590 +        if (avlpp == NULL)
591 +                error(CONSISTENCY, "address not found in avlmemi");
592 +        return(avlpp - avlist2);
593 + }
594 + #else
595 + #define avlmemi(avaddr) ((AMBVAL **)bsearch((char *)&avaddr,(char *)avlist2, \
596 +                                nambvals,sizeof(AMBVAL *),aposcmp) - avlist2)
597 + #endif
598 +
599 +
600 + static
601 + sortambvals(always)                     /* resort ambient values */
602 + int     always;
603 + {
604 +        AMBTREE  oldatrunk;
605 +        AMBVAL  tav, *tap, *pnext;
606 +        register int    i, j;
607 +                                        /* see if it's time yet */
608 +        if (!always && (ambclock < lastsort+sortintvl ||
609 +                        nambvals < SORT_THRESH))
610 +                return;
611 +        /*
612 +         * The idea here is to minimize memory thrashing
613 +         * in VM systems by improving reference locality.
614 +         * We do this by periodically sorting our stored ambient
615 +         * values in memory in order of most recently to least
616 +         * recently accessed.  This ordering was chosen so that new
617 +         * ambient values (which tend to be less important) go into
618 +         * higher memory with the infrequently accessed values.
619 +         *      Since we expect our values to need sorting less
620 +         * frequently as the process continues, we double our
621 +         * waiting interval after each call.
622 +         *      This routine is also called by setambacc() with
623 +         * the "always" parameter set to 1 so that the ambient
624 +         * tree will be rebuilt with the new accuracy parameter.
625 +         */
626 +        if (tracktime) {                /* allocate pointer arrays to sort */
627 +                avlist1 = (AMBVAL **)malloc(nambvals*sizeof(AMBVAL *));
628 +                avlist2 = (AMBVAL **)malloc(nambvals*sizeof(AMBVAL *));
629 +        } else
630 +                avlist1 = avlist2 = NULL;
631 +        if (avlist2 == NULL) {          /* no time tracking -- rebuild tree? */
632 +                if (avlist1 != NULL)
633 +                        free((char *)avlist1);
634 +                if (always) {           /* rebuild without sorting */
635 +                        copystruct(&oldatrunk, &atrunk);
636 +                        atrunk.alist = NULL;
637 +                        atrunk.kid = NULL;
638 +                        unloadatree(&oldatrunk, avinsert);
639 +                }
640 +        } else {                        /* sort memory by last access time */
641 +                /*
642 +                 * Sorting memory is tricky because it isn't contiguous.
643 +                 * We have to sort an array of pointers by MRA and also
644 +                 * by memory position.  We then copy values in "loops"
645 +                 * to minimize memory hits.  Nevertheless, we will visit
646 +                 * everyone at least twice, and this is an expensive process
647 +                 * when we're thrashing, which is when we need to do it.
648 +                 */
649 + #ifdef DEBUG
650 +                sprintf(errmsg, "sorting %u ambient values at ambclock=%lu...",
651 +                                nambvals, ambclock);
652 +                eputs(errmsg);
653 + #endif
654 +                i_avlist = 0;
655 +                unloadatree(&atrunk, av2list);  /* empty current tree */
656 + #ifdef DEBUG
657 +                if (i_avlist < nambvals)
658 +                        error(CONSISTENCY, "missing ambient values in sortambvals");
659 + #endif
660 +                qsort((char *)avlist1, nambvals, sizeof(AMBVAL *), alatcmp);
661 +                qsort((char *)avlist2, nambvals, sizeof(AMBVAL *), aposcmp);
662 +                for (i = 0; i < nambvals; i++) {
663 +                        if (avlist1[i] == NULL)
664 +                                continue;
665 +                        tap = avlist2[i];
666 +                        copystruct(&tav, tap);
667 +                        for (j = i; (pnext = avlist1[j]) != tap;
668 +                                        j = avlmemi(pnext)) {
669 +                                copystruct(avlist2[j], pnext);
670 +                                avinsert(avlist2[j]);
671 +                                avlist1[j] = NULL;
672 +                        }
673 +                        copystruct(avlist2[j], &tav);
674 +                        avinsert(avlist2[j]);
675 +                        avlist1[j] = NULL;
676 +                }
677 +                free((char *)avlist1);
678 +                free((char *)avlist2);
679 +                                                /* compute new sort interval */
680 +                sortintvl = ambclock - lastsort;
681 +                if (sortintvl >= MAX_SORT_INTVL/2)
682 +                        sortintvl = MAX_SORT_INTVL;
683 +                else
684 +                        sortintvl <<= 1;        /* wait twice as long next */
685 + #ifdef DEBUG
686 +                eputs("done\n");
687 + #endif
688 +        }
689 +        if (ambclock >= MAXACLOCK)
690 +                ambclock = MAXACLOCK/2;
691 +        lastsort = ambclock;
692 + }
693 +
694 +
695 + #ifdef  F_SETLKW
696 +
697 + static
698 + aflock(typ)                     /* lock/unlock ambient file */
699 + int  typ;
700 + {
701 +        static struct flock  fls;       /* static so initialized to zeroes */
702 +
703 +        fls.l_type = typ;
704 +        if (fcntl(fileno(ambfp), F_SETLKW, &fls) < 0)
705 +                error(SYSTEM, "cannot (un)lock ambient file");
706 + }
707 +
708 +
709 + int
710 + ambsync()                       /* synchronize ambient file */
711 + {
712 +        static FILE  *ambinp = NULL;
713 +        static long  lastpos = -1;
714 +        long  flen;
715 +        AMBVAL  avs;
716 +        register int  n;
717 +
718 +        if (nunflshed == 0)
719 +                return(0);
720 +        if (lastpos < 0)        /* initializing (locked in initambfile) */
721 +                goto syncend;
722 +                                /* gain exclusive access */
723 +        aflock(F_WRLCK);
724 +                                /* see if file has grown */
725 +        if ((flen = lseek(fileno(ambfp), 0L, 2)) < 0)
726 +                goto seekerr;
727 +        if (n = flen - lastpos) {               /* file has grown */
728 +                if (ambinp == NULL) {           /* use duplicate filedes */
729 +                        ambinp = fdopen(dup(fileno(ambfp)), "r");
730 +                        if (ambinp == NULL)
731 +                                error(SYSTEM, "fdopen failed in ambsync");
732 +                }
733 +                if (fseek(ambinp, lastpos, 0) < 0)
734 +                        goto seekerr;
735 +                while (n >= AMBVALSIZ) {        /* load contributed values */
736 +                        readambval(&avs, ambinp);
737 +                        avinsert(avstore(&avs));
738 +                        n -= AMBVALSIZ;
739 +                }
740 +                /*** seek always as safety measure
741 +                if (n) ***/                     /* alignment */
742 +                        if (lseek(fileno(ambfp), flen-n, 0) < 0)
743 +                                goto seekerr;
744 +        }
745 + #ifdef  DEBUG
746 +        if (ambfp->_ptr - ambfp->_base != nunflshed*AMBVALSIZ) {
747 +                sprintf(errmsg, "ambient file buffer at %d rather than %d",
748 +                                ambfp->_ptr - ambfp->_base,
749 +                                nunflshed*AMBVALSIZ);
750 +                error(CONSISTENCY, errmsg);
751 +        }
752 + #endif
753 + syncend:
754 +        n = fflush(ambfp);                      /* calls write() at last */
755 +        if ((lastpos = lseek(fileno(ambfp), 0L, 1)) < 0)
756 +                goto seekerr;
757 +        aflock(F_UNLCK);                        /* release file */
758 +        nunflshed = 0;
759 +        return(n);
760 + seekerr:
761 +        error(SYSTEM, "seek failed in ambsync");
762 + }
763 +
764 + #else
765 +
766 + int
767 + ambsync()                       /* flush ambient file */
768 + {
769 +        if (nunflshed == 0)
770 +                return(0);
771 +        nunflshed = 0;
772 +        return(fflush(ambfp));
773 + }
774 +
775 + #endif

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