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

Comparing ray/src/rt/ambient.c (file contents):
Revision 1.3 by greg, Fri May 26 17:58:01 1989 UTC vs.
Revision 2.44 by gwlarson, Wed Jun 17 13:29:55 1998 UTC

# Line 1 | Line 1
1 < /* Copyright (c) 1986 Regents of the University of California */
1 > /* Copyright (c) 1996 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"
12  
13   #include  "octree.h"
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  
25 + typedef struct ambtree {
26 +        AMBVAL  *alist;         /* ambient value list */
27 +        struct ambtree  *kid;   /* 8 child nodes */
28 + }  AMBTREE;                     /* ambient octree */
29 +
30   extern CUBE  thescene;          /* contains space boundaries */
31  
32 < extern COLOR  ambval;           /* global ambient component */
27 < extern double  ambacc;          /* ambient accuracy */
28 < extern int  ambres;             /* ambient resolution */
29 < extern int  ambdiv;             /* number of divisions for calculation */
30 < extern int  ambssamp;           /* number of super-samples */
31 < extern int  ambounce;           /* number of ambient bounces */
32 < extern char  *amblist[];        /* ambient include/exclude list */
33 < extern int  ambincl;            /* include == 1, exclude == 0 */
32 > extern char  *shm_boundary;     /* memory sharing boundary */
33  
34 < OBJECT  ambset[128];            /* ambient include/exclude set */
34 > #define  MAXASET        511     /* maximum number of elements in ambient set */
35 > OBJECT  ambset[MAXASET+1]={0};  /* ambient include/exclude set */
36  
37 < double  maxarad;                /* maximum ambient radius */
38 < double  minarad;                /* minimum ambient radius */
37 > double  maxarad;                /* maximum ambient radius */
38 > double  minarad;                /* minimum ambient radius */
39  
40 < typedef struct ambval {
41 <        FVECT  pos;             /* position in space */
42 <        FVECT  dir;             /* normal direction */
43 <        int  lvl;               /* recursion level of parent ray */
44 <        float  weight;          /* weight of parent ray */
45 <        COLOR  val;             /* computed ambient value */
46 <        float  rad;             /* validity radius */
47 <        struct ambval  *next;   /* next in list */
48 < }  AMBVAL;                      /* ambient value */
40 > static AMBTREE  atrunk;         /* our ambient trunk node */
41  
42 < typedef struct ambtree {
43 <        AMBVAL  *alist;         /* ambient value list */
52 <        struct ambtree  *kid;   /* 8 child nodes */
53 < }  AMBTREE;                     /* ambient octree */
42 > static FILE  *ambfp = NULL;     /* ambient file pointer */
43 > static int  nunflshed = 0;      /* number of unflushed ambient values */
44  
45 < typedef struct {
46 <        float  k;               /* error contribution per sample */
47 <        COLOR  v;               /* ray sum */
48 <        int  n;                 /* number of samples */
49 <        short  t, p;            /* theta, phi indices */
50 < }  AMBSAMP;                     /* ambient sample */
45 > #ifndef SORT_THRESH
46 > #ifdef BIGMEM
47 > #define SORT_THRESH     ((9L<<20)/sizeof(AMBVAL))
48 > #else
49 > #define SORT_THRESH     ((3L<<20)/sizeof(AMBVAL))
50 > #endif
51 > #endif
52 > #ifndef SORT_INTVL
53 > #define SORT_INTVL      (SORT_THRESH<<1)
54 > #endif
55 > #ifndef MAX_SORT_INTVL
56 > #define MAX_SORT_INTVL  (SORT_INTVL<<6)
57 > #endif
58  
59 < static AMBTREE  atrunk;         /* our ambient trunk node */
59 > static double  avsum = 0.;              /* computed ambient value sum (log) */
60 > static unsigned int  navsum = 0;        /* number of values in avsum */
61 > static unsigned int  nambvals = 0;      /* total number of indirect values */
62 > static unsigned int  nambshare = 0;     /* number of values from file */
63 > static unsigned long  ambclock = 0;     /* ambient access clock */
64 > static unsigned long  lastsort = 0;     /* time of last value sort */
65 > static long  sortintvl = SORT_INTVL;    /* time until next sort */
66  
67 < static FILE  *ambfp = NULL;     /* ambient file pointer */
67 > #define MAXACLOCK       (1L<<30)        /* clock turnover value */
68 >        /*
69 >         * Track access times unless we are sharing ambient values
70 >         * through memory on a multiprocessor, when we want to avoid
71 >         * claiming our own memory (copy on write).  Go ahead anyway
72 >         * if more than two thirds of our values are unshared.
73 >         * Compile with -Dtracktime=0 to turn this code off.
74 >         */
75 > #ifndef tracktime
76 > #define tracktime       (shm_boundary == NULL || nambvals > 3*nambshare)
77 > #endif
78  
79 < #define  newambval()    (AMBVAL *)bmalloc(sizeof(AMBVAL))
79 > #define  AMBFLUSH       (BUFSIZ/AMBVALSIZ)
80  
81 < #define  newambtree()   (AMBTREE *)calloc(8, sizeof(AMBTREE))
81 > #define  newambval()    (AMBVAL *)bmalloc(sizeof(AMBVAL))
82  
83 < double  sumambient(), doambient(), makeambient();
83 > static int  initambfile(), avsave(), avinsert(), sortambvals(), avlmemi();
84 > static AMBVAL  *avstore();
85 > #ifdef  F_SETLKW
86 > static  aflock();
87 > #endif
88  
89  
90 + setambres(ar)                           /* set ambient resolution */
91 + int  ar;
92 + {
93 +        ambres = ar < 0 ? 0 : ar;               /* may be done already */
94 +                                                /* set min & max radii */
95 +        if (ar <= 0) {
96 +                minarad = 0;
97 +                maxarad = thescene.cusize / 2.0;
98 +        } else {
99 +                minarad = thescene.cusize / ar;
100 +                maxarad = 64 * minarad;                 /* heuristic */
101 +                if (maxarad > thescene.cusize / 2.0)
102 +                        maxarad = thescene.cusize / 2.0;
103 +        }
104 +        if (minarad <= FTINY)
105 +                minarad = 10*FTINY;
106 +        if (maxarad <= minarad)
107 +                maxarad = 64 * minarad;
108 + }
109 +
110 +
111 + setambacc(newa)                         /* set ambient accuracy */
112 + double  newa;
113 + {
114 +        double  ambdiff;
115 +
116 +        if (newa < 0.0)
117 +                newa = 0.0;
118 +        ambdiff = fabs(newa - ambacc);
119 +        if (ambdiff >= .01 && (ambacc = newa) > FTINY && nambvals > 0)
120 +                sortambvals(1);                 /* rebuild tree */
121 + }
122 +
123 +
124   setambient(afile)                       /* initialize calculation */
125   char  *afile;
126   {
127 <        long  ftell();
128 <        char  **amblp;
129 <        OBJECT  obj;
130 <        AMBVAL  amb;
131 <                                        /* set up ambient set */
132 <        ambset[0] = 0;
133 <        for (amblp = amblist; *amblp != NULL; amblp++) {
134 <                if ((obj = modifier(*amblp)) == OVOID) {
135 <                        sprintf(errmsg, "unknown %s modifier \"%s\"",
136 <                                ambincl ? "include" : "exclude", *amblp);
127 >        long  pos, flen;
128 >        AMBVAL  amb;
129 >                                                /* init ambient limits */
130 >        setambres(ambres);
131 >        setambacc(ambacc);
132 >        if (afile == NULL)
133 >                return;
134 >        if (ambacc <= FTINY) {
135 >                sprintf(errmsg, "zero ambient accuracy so \"%s\" not opened",
136 >                                afile);
137 >                error(WARNING, errmsg);
138 >                return;
139 >        }
140 >                                                /* open ambient file */
141 >        if ((ambfp = fopen(afile, "r+")) != NULL) {
142 >                initambfile(0);
143 >                pos = ftell(ambfp);
144 >                while (readambval(&amb, ambfp))
145 >                        avinsert(avstore(&amb));
146 >                                                /* align */
147 >                pos += (long)nambvals*AMBVALSIZ;
148 >                flen = lseek(fileno(ambfp), 0L, 2);
149 >                if (flen != pos) {
150 >                        sprintf(errmsg,
151 >                        "ignoring last %ld values in ambient file (corrupted)",
152 >                                        (flen - pos)/AMBVALSIZ);
153                          error(WARNING, errmsg);
154 <                        continue;
154 >                        fseek(ambfp, pos, 0);
155 >                        ftruncate(fileno(ambfp), pos);
156                  }
157 <                if (!inset(ambset, obj))
158 <                        insertelem(ambset, obj);
157 >                nambshare = nambvals;
158 >        } else if ((ambfp = fopen(afile, "w+")) != NULL)
159 >                initambfile(1);
160 >        else {
161 >                sprintf(errmsg, "cannot open ambient file \"%s\"", afile);
162 >                error(SYSTEM, errmsg);
163          }
164 <        maxarad = thescene.cusize / 2.0;                /* maximum radius */
165 <                                                        /* minimum radius */
166 <        minarad = ambres > 0 ? thescene.cusize/ambres : 0.0;
164 >        nunflshed++;    /* lie */
165 >        ambsync();
166 > }
167  
168 <                                        /* open ambient file */
169 <        if (afile != NULL)
170 <                if ((ambfp = fopen(afile, "r+")) != NULL) {
171 <                        while (fread(&amb, sizeof(AMBVAL), 1, ambfp) == 1)
172 <                                avinsert(&amb, &atrunk, thescene.cuorg,
173 <                                                thescene.cusize);
174 <                                                        /* align */
175 <                        fseek(ambfp, -(ftell(ambfp)%sizeof(AMBVAL)), 1);
176 <                } else if ((ambfp = fopen(afile, "w")) == NULL) {
177 <                        sprintf(errmsg, "cannot open ambient file \"%s\"",
178 <                                        afile);
179 <                        error(SYSTEM, errmsg);
168 >
169 > ambnotify(obj)                  /* record new modifier */
170 > OBJECT  obj;
171 > {
172 >        static int  hitlimit = 0;
173 >        register OBJREC  *o = objptr(obj);
174 >        register char  **amblp;
175 >
176 >        if (hitlimit || !ismodifier(o->otype))
177 >                return;
178 >        for (amblp = amblist; *amblp != NULL; amblp++)
179 >                if (!strcmp(o->oname, *amblp)) {
180 >                        if (ambset[0] >= MAXASET) {
181 >                                error(WARNING, "too many modifiers in ambient list");
182 >                                hitlimit++;
183 >                                return;         /* should this be fatal? */
184 >                        }
185 >                        insertelem(ambset, obj);
186 >                        return;
187                  }
188   }
189  
190  
191 < ambient(acol, r)                /* compute ambient component for ray */
191 > ambient(acol, r, nrm)           /* compute ambient component for ray */
192   COLOR  acol;
193   register RAY  *r;
194 + FVECT  nrm;
195   {
196          static int  rdepth = 0;                 /* ambient recursion */
197 <        double  wsum;
197 >        double  d, l;
198  
119 –        rdepth++;                               /* increment level */
120 –
199          if (ambdiv <= 0)                        /* no ambient calculation */
200                  goto dumbamb;
201                                                  /* check number of bounces */
202 <        if (rdepth > ambounce)
202 >        if (rdepth >= ambounce)
203                  goto dumbamb;
204                                                  /* check ambient list */
205          if (ambincl != -1 && r->ro != NULL &&
# Line 129 | Line 207 | register RAY  *r;
207                  goto dumbamb;
208  
209          if (ambacc <= FTINY) {                  /* no ambient storage */
210 <                if (doambient(acol, r) == 0.0)
210 >                rdepth++;
211 >                d = doambient(acol, r, r->rweight, NULL, NULL);
212 >                rdepth--;
213 >                if (d <= FTINY)
214                          goto dumbamb;
215 <                goto done;
215 >                return;
216          }
217 +
218 +        if (tracktime)                          /* sort to minimize thrashing */
219 +                sortambvals(0);
220                                                  /* get ambient value */
221          setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
222 <        wsum = sumambient(acol, r, &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
223 <        if (wsum > FTINY)
224 <                scalecolor(acol, 1.0/wsum);
225 <        else if (makeambient(acol, r) == 0.0)
226 <                goto dumbamb;
227 <        goto done;
228 <
222 >        d = sumambient(acol, r, nrm, rdepth,
223 >                        &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
224 >        if (d > FTINY) {
225 >                scalecolor(acol, 1.0/d);
226 >                return;
227 >        }
228 >        rdepth++;                               /* need to cache new value */
229 >        d = makeambient(acol, r, nrm, rdepth-1);
230 >        rdepth--;
231 >        if (d > FTINY)
232 >                return;
233   dumbamb:                                        /* return global value */
234          copycolor(acol, ambval);
235 < done:                                           /* must finish here! */
236 <        rdepth--;
235 >        if (ambvwt <= 0 | navsum == 0)
236 >                return;
237 >        l = bright(ambval);                     /* average in computations */
238 >        if (l > FTINY) {
239 >                d = (log(l)*(double)ambvwt + avsum) /
240 >                                (double)(ambvwt + navsum);
241 >                d = exp(d) / l;
242 >                scalecolor(acol, d);            /* apply color of ambval */
243 >        } else {
244 >                d = exp( avsum / (double)navsum );
245 >                setcolor(acol, d, d, d);        /* neutral color */
246 >        }
247   }
248  
249  
250   double
251 < sumambient(acol, r, at, c0, s)          /* get interpolated ambient value */
251 > sumambient(acol, r, rn, al, at, c0, s)  /* get interpolated ambient value */
252   COLOR  acol;
253   register RAY  *r;
254 < AMBTREE  *at;
254 > FVECT  rn;
255 > int  al;
256 > AMBTREE  *at;
257   FVECT  c0;
258 < double  s;
258 > double  s;
259   {
260 <        extern double  sqrt();
161 <        double  d, e1, e2, wt, wsum;
260 >        double  d, e1, e2, wt, wsum;
261          COLOR  ct;
262          FVECT  ck0;
263          int  i;
264          register int  j;
265 <        register AMBVAL  *av;
266 <                                        /* do this node */
265 >        register AMBVAL  *av;
266 >
267          wsum = 0.0;
268 +                                        /* do this node */
269          for (av = at->alist; av != NULL; av = av->next) {
270 +                if (tracktime)
271 +                        av->latick = ambclock;
272                  /*
273 <                 *  Ray strength test.
273 >                 *  Ambient level test.
274                   */
275 <                if (av->lvl > r->rlvl || av->weight < r->rweight-FTINY)
275 >                if (av->lvl > al)       /* list sorted, so this works */
276 >                        break;
277 >                if (av->weight < r->rweight-FTINY)
278                          continue;
279                  /*
280                   *  Ambient radius test.
281                   */
282 <                e1 = 0.0;
283 <                for (j = 0; j < 3; j++) {
284 <                        d = av->pos[j] - r->rop[j];
285 <                        e1 += d * d;
286 <                }
282 >                d = av->pos[0] - r->rop[0];
283 >                e1 = d * d;
284 >                d = av->pos[1] - r->rop[1];
285 >                e1 += d * d;
286 >                d = av->pos[2] - r->rop[2];
287 >                e1 += d * d;
288                  e1 /= av->rad * av->rad;
289                  if (e1 > ambacc*ambacc*1.21)
290                          continue;
# Line 197 | Line 302 | double  s;
302                  for (j = 0; j < 3; j++)
303                          d += (r->rop[j] - av->pos[j]) *
304                                          (av->dir[j] + r->ron[j]);
305 <                if (d < -minarad)
305 >                if (d*0.5 < -minarad*ambacc-.001)
306                          continue;
307                  /*
308                   *  Jittering final test reduces image artifacts.
309                   */
310                  wt = sqrt(e1) + sqrt(e2);
311 <                if (wt > ambacc*(0.9 + 0.2*frandom()))
311 >                if (wt > ambacc*(.9+.2*urand(9015+samplendx)))
312                          continue;
313                  if (wt <= 1e-3)
314                          wt = 1e3;
315                  else
316                          wt = 1.0 / wt;
317                  wsum += wt;
318 <                copycolor(ct, av->val);
318 >                extambient(ct, av, r->rop, rn);
319                  scalecolor(ct, wt);
320                  addcolor(acol, ct);
321          }
# Line 229 | Line 334 | double  s;
334                                  break;
335                  }
336                  if (j == 3)
337 <                        wsum += sumambient(acol, r, at->kid+i, ck0, s);
337 >                        wsum += sumambient(acol, r, rn, al, at->kid+i, ck0, s);
338          }
339          return(wsum);
340   }
341  
342  
343   double
344 < makeambient(acol, r)            /* make a new ambient value */
344 > makeambient(acol, r, rn, al)    /* make a new ambient value */
345   COLOR  acol;
346   register RAY  *r;
347 + FVECT  rn;
348 + int  al;
349   {
350 <        AMBVAL  amb;
351 <
352 <        amb.rad = doambient(acol, r);           /* compute ambient */
353 <        if (amb.rad == 0.0)
350 >        AMBVAL  amb;
351 >        FVECT   gp, gd;
352 >                                                /* compute weight */
353 >        amb.weight = pow(AVGREFL, (double)al);
354 >        if (r->rweight < 0.1*amb.weight)        /* heuristic */
355 >                amb.weight = r->rweight;
356 >                                                /* compute ambient */
357 >        amb.rad = doambient(acol, r, amb.weight, gp, gd);
358 >        if (amb.rad <= FTINY)
359                  return(0.0);
360                                                  /* store it */
361          VCOPY(amb.pos, r->rop);
362          VCOPY(amb.dir, r->ron);
363 <        amb.lvl = r->rlvl;
252 <        amb.weight = r->rweight;
363 >        amb.lvl = al;
364          copycolor(amb.val, acol);
365 +        VCOPY(amb.gpos, gp);
366 +        VCOPY(amb.gdir, gd);
367                                                  /* insert into tree */
368 <        avinsert(&amb, &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
369 <        avsave(&amb);                           /* write to file */
368 >        avsave(&amb);                           /* and save to file */
369 >        if (rn != r->ron)
370 >                extambient(acol, &amb, r->rop, rn);     /* texture */
371          return(amb.rad);
372   }
373  
374  
375 < double
376 < doambient(acol, r)                      /* compute ambient component */
377 < COLOR  acol;
378 < register RAY  *r;
375 > extambient(cr, ap, pv, nv)              /* extrapolate value at pv, nv */
376 > COLOR  cr;
377 > register AMBVAL  *ap;
378 > FVECT  pv, nv;
379   {
380 <        extern int  ambcmp();
381 <        extern double  sin(), cos(), sqrt();
382 <        double  phi, xd, yd, zd;
269 <        double  b, b2;
270 <        register AMBSAMP  *div;
271 <        AMBSAMP  dnew;
272 <        RAY  ar;
273 <        FVECT  ux, uy;
274 <        double  arad;
275 <        int  ndivs, nt, np, ns, ne, i, j;
276 <        register int  k;
380 >        FVECT  v1, v2;
381 >        register int  i;
382 >        double  d;
383  
384 <        setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
385 <                                        /* set number of divisions */
386 <        nt = sqrt(ambdiv * r->rweight * 0.5) + 0.5;
387 <        np = 2 * nt;
388 <        ndivs = nt * np;
389 <                                        /* check first */
390 <        if (ndivs == 0 || rayorigin(&ar, r, AMBIENT, 0.5) < 0)
391 <                return(0.0);
392 <                                        /* set number of super-samples */
393 <        ns = ambssamp * r->rweight + 0.5;
394 <        if (ns > 0) {
289 <                div = (AMBSAMP *)malloc(ndivs*sizeof(AMBSAMP));
290 <                if (div == NULL)
291 <                        error(SYSTEM, "out of memory in doambient");
384 >        d = 1.0;                        /* zeroeth order */
385 >                                        /* gradient due to translation */
386 >        for (i = 0; i < 3; i++)
387 >                d += ap->gpos[i]*(pv[i]-ap->pos[i]);
388 >                                        /* gradient due to rotation */
389 >        VCOPY(v1, ap->dir);
390 >        fcross(v2, v1, nv);
391 >        d += DOT(ap->gdir, v2);
392 >        if (d <= 0.0) {
393 >                setcolor(cr, 0.0, 0.0, 0.0);
394 >                return;
395          }
396 <                                        /* make axes */
397 <        uy[0] = uy[1] = uy[2] = 0.0;
295 <        for (k = 0; k < 3; k++)
296 <                if (r->ron[k] < 0.6 && r->ron[k] > -0.6)
297 <                        break;
298 <        uy[k] = 1.0;
299 <        fcross(ux, r->ron, uy);
300 <        normalize(ux);
301 <        fcross(uy, ux, r->ron);
302 <                                                /* sample divisions */
303 <        arad = 0.0;
304 <        ne = 0;
305 <        for (i = 0; i < nt; i++)
306 <                for (j = 0; j < np; j++) {
307 <                        rayorigin(&ar, r, AMBIENT, 0.5);        /* pretested */
308 <                        zd = sqrt((i+frandom())/nt);
309 <                        phi = 2.0*PI * (j+frandom())/np;
310 <                        xd = cos(phi) * zd;
311 <                        yd = sin(phi) * zd;
312 <                        zd = sqrt(1.0 - zd*zd);
313 <                        for (k = 0; k < 3; k++)
314 <                                ar.rdir[k] = xd*ux[k]+yd*uy[k]+zd*r->ron[k];
315 <                        rayvalue(&ar);
316 <                        if (ar.rot < FHUGE)
317 <                                arad += 1.0 / ar.rot;
318 <                        if (ns > 0) {                   /* save division */
319 <                                div[ne].k = 0.0;
320 <                                copycolor(div[ne].v, ar.rcol);
321 <                                div[ne].n = 0;
322 <                                div[ne].t = i; div[ne].p = j;
323 <                                                        /* sum errors */
324 <                                b = bright(ar.rcol);
325 <                                if (i > 0) {            /* from above */
326 <                                        b2 = bright(div[ne-np].v) - b;
327 <                                        b2 *= b2 * 0.25;
328 <                                        div[ne].k += b2;
329 <                                        div[ne].n++;
330 <                                        div[ne-np].k += b2;
331 <                                        div[ne-np].n++;
332 <                                }
333 <                                if (j > 0) {            /* from behind */
334 <                                        b2 = bright(div[ne-1].v) - b;
335 <                                        b2 *= b2 * 0.25;
336 <                                        div[ne].k += b2;
337 <                                        div[ne].n++;
338 <                                        div[ne-1].k += b2;
339 <                                        div[ne-1].n++;
340 <                                }
341 <                                if (j == np-1) {        /* around */
342 <                                        b2 = bright(div[ne-(np-1)].v) - b;
343 <                                        b2 *= b2 * 0.25;
344 <                                        div[ne].k += b2;
345 <                                        div[ne].n++;
346 <                                        div[ne-(np-1)].k += b2;
347 <                                        div[ne-(np-1)].n++;
348 <                                }
349 <                                ne++;
350 <                        } else
351 <                                addcolor(acol, ar.rcol);
352 <                }
353 <        for (k = 0; k < ne; k++) {              /* compute errors */
354 <                if (div[k].n > 1)
355 <                        div[k].k /= div[k].n;
356 <                div[k].n = 1;
357 <        }
358 <                                                /* sort the divisions */
359 <        qsort(div, ne, sizeof(AMBSAMP), ambcmp);
360 <                                                /* skim excess */
361 <        while (ne > ns) {
362 <                ne--;
363 <                addcolor(acol, div[ne].v);
364 <        }
365 <                                                /* super-sample */
366 <        for (i = ns; i > 0; i--) {
367 <                rayorigin(&ar, r, AMBIENT, 0.5);        /* pretested */
368 <                zd = sqrt((div[0].t+frandom())/nt);
369 <                phi = 2.0*PI * (div[0].p+frandom())/np;
370 <                xd = cos(phi) * zd;
371 <                yd = sin(phi) * zd;
372 <                zd = sqrt(1.0 - zd*zd);
373 <                for (k = 0; k < 3; k++)
374 <                        ar.rdir[k] = xd*ux[k]+yd*uy[k]+zd*r->ron[k];
375 <                rayvalue(&ar);
376 <                if (ar.rot < FHUGE)
377 <                        arad += 1.0 / ar.rot;
378 <                                                /* recompute error */
379 <                copycolor(dnew.v, div[0].v);
380 <                addcolor(dnew.v, ar.rcol);
381 <                dnew.n = div[0].n + 1;
382 <                dnew.t = div[0].t; dnew.p = div[0].p;
383 <                b2 = bright(dnew.v)/dnew.n - bright(ar.rcol);
384 <                b2 = b2*b2 + div[0].k*(div[0].n*div[0].n);
385 <                dnew.k = b2/(dnew.n*dnew.n);
386 <                                                /* reinsert */
387 <                for (k = 0; k < ne-1 && dnew.k < div[k+1].k; k++)
388 <                        bcopy(&div[k+1], &div[k], sizeof(AMBSAMP));
389 <                bcopy(&dnew, &div[k], sizeof(AMBSAMP));
390 <
391 <                if (ne >= i) {          /* extract darkest division */
392 <                        ne--;
393 <                        if (div[ne].n > 1)
394 <                                scalecolor(div[ne].v, 1.0/div[ne].n);
395 <                        addcolor(acol, div[ne].v);
396 <                }
397 <        }
398 <        scalecolor(acol, 1.0/ndivs);
399 <        if (arad <= FTINY)
400 <                arad = FHUGE;
401 <        else
402 <                arad = (ndivs+ns) / arad / sqrt(r->rweight);
403 <        if (arad > maxarad)
404 <                arad = maxarad;
405 <        else if (arad < minarad)
406 <                arad = minarad;
407 <        if (ns > 0)
408 <                free((char *)div);
409 <        return(arad);
396 >        copycolor(cr, ap->val);
397 >        scalecolor(cr, d);
398   }
399  
400  
401 < static int
402 < ambcmp(d1, d2)                          /* decreasing order */
403 < AMBSAMP  *d1, *d2;
401 > static
402 > initambfile(creat)              /* initialize ambient file */
403 > int  creat;
404   {
405 <        if (d1->k < d2->k)
406 <                return(1);
407 <        if (d1->k > d2->k)
408 <                return(-1);
409 <        return(0);
405 >        extern char  *progname, *octname, VersionID[];
406 >
407 > #ifdef  F_SETLKW
408 >        aflock(creat ? F_WRLCK : F_RDLCK);
409 > #endif
410 > #ifdef MSDOS
411 >        setmode(fileno(ambfp), O_BINARY);
412 > #endif
413 >        setbuf(ambfp, bmalloc(BUFSIZ+8));
414 >        if (creat) {                    /* new file */
415 >                newheader("RADIANCE", ambfp);
416 >                fprintf(ambfp, "%s -av %g %g %g -aw %d -ab %d -aa %g ",
417 >                                progname, colval(ambval,RED),
418 >                                colval(ambval,GRN), colval(ambval,BLU),
419 >                                ambvwt, ambounce, ambacc);
420 >                fprintf(ambfp, "-ad %d -as %d -ar %d %s\n",
421 >                                ambdiv, ambssamp, ambres,
422 >                                octname==NULL ? "" : octname);
423 >                fprintf(ambfp, "SOFTWARE= %s\n", VersionID);
424 >                fputformat(AMBFMT, ambfp);
425 >                putc('\n', ambfp);
426 >                putambmagic(ambfp);
427 >        } else if (checkheader(ambfp, AMBFMT, NULL) < 0 || !hasambmagic(ambfp))
428 >                error(USER, "bad ambient file");
429   }
430  
431  
432   static
433 < avsave(av)                              /* save an ambient value */
434 < AMBVAL  *av;
433 > avsave(av)                              /* insert and save an ambient value */
434 > AMBVAL  *av;
435   {
436 < #ifdef  AMBFLUSH
430 <        static int  nunflshed = 0;
431 < #endif
436 >        avinsert(avstore(av));
437          if (ambfp == NULL)
438                  return;
439 <        if (fwrite(av, sizeof(AMBVAL), 1, ambfp) != 1)
439 >        if (writambval(av, ambfp) < 0)
440                  goto writerr;
441 < #ifdef  AMBFLUSH
442 <        if (++nunflshed >= AMBFLUSH) {
438 <                if (fflush(ambfp) == EOF)
441 >        if (++nunflshed >= AMBFLUSH)
442 >                if (ambsync() == EOF)
443                          goto writerr;
440 –                nunflshed = 0;
441 –        }
442 – #endif
444          return;
445   writerr:
446          error(SYSTEM, "error writing ambient file");
447   }
448  
449  
450 + static AMBVAL *
451 + avstore(aval)                           /* allocate memory and store aval */
452 + register AMBVAL  *aval;
453 + {
454 +        register AMBVAL  *av;
455 +        double  d;
456 +
457 +        if ((av = newambval()) == NULL)
458 +                error(SYSTEM, "out of memory in avstore");
459 +        copystruct(av, aval);
460 +        av->latick = ambclock;
461 +        av->next = NULL;
462 +        nambvals++;
463 +        d = bright(av->val);
464 +        if (d > FTINY) {                /* add to log sum for averaging */
465 +                avsum += log(d);
466 +                navsum++;
467 +        }
468 +        return(av);
469 + }
470 +
471 +
472 + #define ATALLOCSZ       512             /* #/8 trees to allocate at once */
473 +
474 + static AMBTREE  *atfreelist = NULL;     /* free ambient tree structures */
475 +
476 +
477   static
478 < avinsert(aval, at, c0, s)               /* insert ambient value in a tree */
479 < AMBVAL  *aval;
452 < register AMBTREE  *at;
453 < FVECT  c0;
454 < double  s;
478 > AMBTREE *
479 > newambtree()                            /* allocate 8 ambient tree structs */
480   {
481 +        register AMBTREE  *atp, *upperlim;
482 +
483 +        if (atfreelist == NULL) {       /* get more nodes */
484 +                atfreelist = (AMBTREE *)bmalloc(ATALLOCSZ*8*sizeof(AMBTREE));
485 +                if (atfreelist == NULL)
486 +                        return(NULL);
487 +                                        /* link new free list */
488 +                upperlim = atfreelist + 8*(ATALLOCSZ-1);
489 +                for (atp = atfreelist; atp < upperlim; atp += 8)
490 +                        atp->kid = atp + 8;
491 +                atp->kid = NULL;
492 +        }
493 +        atp = atfreelist;
494 +        atfreelist = atp->kid;
495 +        bzero((char *)atp, 8*sizeof(AMBTREE));
496 +        return(atp);
497 + }
498 +
499 +
500 + static
501 + freeambtree(atp)                        /* free 8 ambient tree structs */
502 + AMBTREE  *atp;
503 + {
504 +        atp->kid = atfreelist;
505 +        atfreelist = atp;
506 + }
507 +
508 +
509 + static
510 + avinsert(av)                            /* insert ambient value in our tree */
511 + register AMBVAL  *av;
512 + {
513 +        register AMBTREE  *at;
514 +        register AMBVAL  *ap;
515 +        AMBVAL  avh;
516          FVECT  ck0;
517 +        double  s;
518          int  branch;
458 –        register AMBVAL  *av;
519          register int  i;
520  
521 <        if ((av = newambval()) == NULL)
522 <                goto memerr;
523 <        bcopy(aval, av, sizeof(AMBVAL));
524 <        VCOPY(ck0, c0);
521 >        if (av->rad <= FTINY)
522 >                error(CONSISTENCY, "zero ambient radius in avinsert");
523 >        at = &atrunk;
524 >        VCOPY(ck0, thescene.cuorg);
525 >        s = thescene.cusize;
526          while (s*(OCTSCALE/2) > av->rad*ambacc) {
527                  if (at->kid == NULL)
528                          if ((at->kid = newambtree()) == NULL)
529 <                                goto memerr;
529 >                                error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
530                  s *= 0.5;
531                  branch = 0;
532                  for (i = 0; i < 3; i++)
# Line 475 | Line 536 | double  s;
536                          }
537                  at = at->kid + branch;
538          }
539 <        av->next = at->alist;
540 <        at->alist = av;
541 <        return;
542 < memerr:
543 <        error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
539 >        avh.next = at->alist;           /* order by increasing level */
540 >        for (ap = &avh; ap->next != NULL; ap = ap->next)
541 >                if (ap->next->lvl >= av->lvl)
542 >                        break;
543 >        av->next = ap->next;
544 >        ap->next = av;
545 >        at->alist = avh.next;
546   }
547 +
548 +
549 + static
550 + unloadatree(at, f)                      /* unload an ambient value tree */
551 + register AMBTREE  *at;
552 + int     (*f)();
553 + {
554 +        register AMBVAL  *av;
555 +        register int  i;
556 +                                        /* transfer values at this node */
557 +        for (av = at->alist; av != NULL; av = at->alist) {
558 +                at->alist = av->next;
559 +                (*f)(av);
560 +        }
561 +        if (at->kid == NULL)
562 +                return;
563 +        for (i = 0; i < 8; i++)         /* transfer and free children */
564 +                unloadatree(at->kid+i, f);
565 +        freeambtree(at->kid);
566 +        at->kid = NULL;
567 + }
568 +
569 +
570 + static struct avl {
571 +        AMBVAL  *p;
572 +        unsigned long   t;
573 + }       *avlist1;                       /* ambient value list with ticks */
574 + static AMBVAL   **avlist2;              /* memory positions for sorting */
575 + static int      i_avlist;               /* index for lists */
576 +
577 +
578 + static
579 + av2list(av)
580 + register AMBVAL *av;
581 + {
582 + #ifdef DEBUG
583 +        if (i_avlist >= nambvals)
584 +                error(CONSISTENCY, "too many ambient values in av2list1");
585 + #endif
586 +        avlist1[i_avlist].p = avlist2[i_avlist] = av;
587 +        avlist1[i_avlist++].t = av->latick;
588 + }
589 +
590 +
591 + static int
592 + alatcmp(av1, av2)                       /* compare ambient values for MRA */
593 + struct avl      *av1, *av2;
594 + {
595 +        register long  lc = av2->t - av1->t;
596 +        return(lc<0 ? -1 : lc>0 ? 1 : 0);
597 + }
598 +
599 +
600 + static int
601 + aposcmp(avp1, avp2)                     /* compare ambient value positions */
602 + AMBVAL  **avp1, **avp2;
603 + {
604 +        return(*avp1 - *avp2);
605 + }
606 +
607 +
608 + #if 1
609 + static int
610 + avlmemi(avaddr)                         /* find list position from address */
611 + AMBVAL  *avaddr;
612 + {
613 +        register AMBVAL  **avlpp;
614 +
615 +        avlpp = (AMBVAL **)bsearch((char *)&avaddr, (char *)avlist2,
616 +                        nambvals, sizeof(AMBVAL *), aposcmp);
617 +        if (avlpp == NULL)
618 +                error(CONSISTENCY, "address not found in avlmemi");
619 +        return(avlpp - avlist2);
620 + }
621 + #else
622 + #define avlmemi(avaddr) ((AMBVAL **)bsearch((char *)&avaddr,(char *)avlist2, \
623 +                                nambvals,sizeof(AMBVAL *),aposcmp) - avlist2)
624 + #endif
625 +
626 +
627 + static
628 + sortambvals(always)                     /* resort ambient values */
629 + int     always;
630 + {
631 +        AMBTREE  oldatrunk;
632 +        AMBVAL  tav, *tap, *pnext;
633 +        register int    i, j;
634 +                                        /* see if it's time yet */
635 +        if (!always && (ambclock++ < lastsort+sortintvl ||
636 +                        nambvals < SORT_THRESH))
637 +                return;
638 +        /*
639 +         * The idea here is to minimize memory thrashing
640 +         * in VM systems by improving reference locality.
641 +         * We do this by periodically sorting our stored ambient
642 +         * values in memory in order of most recently to least
643 +         * recently accessed.  This ordering was chosen so that new
644 +         * ambient values (which tend to be less important) go into
645 +         * higher memory with the infrequently accessed values.
646 +         *      Since we expect our values to need sorting less
647 +         * frequently as the process continues, we double our
648 +         * waiting interval after each call.
649 +         *      This routine is also called by setambacc() with
650 +         * the "always" parameter set to 1 so that the ambient
651 +         * tree will be rebuilt with the new accuracy parameter.
652 +         */
653 +        if (tracktime) {                /* allocate pointer arrays to sort */
654 +                avlist2 = (AMBVAL **)malloc(nambvals*sizeof(AMBVAL *));
655 +                avlist1 = (struct avl *)malloc(nambvals*sizeof(struct avl));
656 +        } else {
657 +                avlist2 = NULL;
658 +                avlist1 = NULL;
659 +        }
660 +        if (avlist1 == NULL) {          /* no time tracking -- rebuild tree? */
661 +                if (avlist2 != NULL)
662 +                        free((char *)avlist2);
663 +                if (always) {           /* rebuild without sorting */
664 +                        copystruct(&oldatrunk, &atrunk);
665 +                        atrunk.alist = NULL;
666 +                        atrunk.kid = NULL;
667 +                        unloadatree(&oldatrunk, avinsert);
668 +                }
669 +        } else {                        /* sort memory by last access time */
670 +                /*
671 +                 * Sorting memory is tricky because it isn't contiguous.
672 +                 * We have to sort an array of pointers by MRA and also
673 +                 * by memory position.  We then copy values in "loops"
674 +                 * to minimize memory hits.  Nevertheless, we will visit
675 +                 * everyone at least twice, and this is an expensive process
676 +                 * when we're thrashing, which is when we need to do it.
677 +                 */
678 + #ifdef DEBUG
679 +                sprintf(errmsg, "sorting %u ambient values at ambclock=%lu...",
680 +                                nambvals, ambclock);
681 +                eputs(errmsg);
682 + #endif
683 +                i_avlist = 0;
684 +                unloadatree(&atrunk, av2list);  /* empty current tree */
685 + #ifdef DEBUG
686 +                if (i_avlist < nambvals)
687 +                        error(CONSISTENCY, "missing ambient values in sortambvals");
688 + #endif
689 +                qsort((char *)avlist1, nambvals, sizeof(struct avl), alatcmp);
690 +                qsort((char *)avlist2, nambvals, sizeof(AMBVAL *), aposcmp);
691 +                for (i = 0; i < nambvals; i++) {
692 +                        if (avlist1[i].p == NULL)
693 +                                continue;
694 +                        tap = avlist2[i];
695 +                        copystruct(&tav, tap);
696 +                        for (j = i; (pnext = avlist1[j].p) != tap;
697 +                                        j = avlmemi(pnext)) {
698 +                                copystruct(avlist2[j], pnext);
699 +                                avinsert(avlist2[j]);
700 +                                avlist1[j].p = NULL;
701 +                        }
702 +                        copystruct(avlist2[j], &tav);
703 +                        avinsert(avlist2[j]);
704 +                        avlist1[j].p = NULL;
705 +                }
706 +                free((char *)avlist1);
707 +                free((char *)avlist2);
708 +                                                /* compute new sort interval */
709 +                sortintvl = ambclock - lastsort;
710 +                if (sortintvl >= MAX_SORT_INTVL/2)
711 +                        sortintvl = MAX_SORT_INTVL;
712 +                else
713 +                        sortintvl <<= 1;        /* wait twice as long next */
714 + #ifdef DEBUG
715 +                eputs("done\n");
716 + #endif
717 +        }
718 +        if (ambclock >= MAXACLOCK)
719 +                ambclock = MAXACLOCK/2;
720 +        lastsort = ambclock;
721 + }
722 +
723 +
724 + #ifdef  F_SETLKW
725 +
726 + static
727 + aflock(typ)                     /* lock/unlock ambient file */
728 + int  typ;
729 + {
730 +        static struct flock  fls;       /* static so initialized to zeroes */
731 +
732 +        fls.l_type = typ;
733 +        if (fcntl(fileno(ambfp), F_SETLKW, &fls) < 0)
734 +                error(SYSTEM, "cannot (un)lock ambient file");
735 + }
736 +
737 +
738 + int
739 + ambsync()                       /* synchronize ambient file */
740 + {
741 +        static FILE  *ambinp = NULL;
742 +        static long  lastpos = -1;
743 +        long  flen;
744 +        AMBVAL  avs;
745 +        register int  n;
746 +
747 +        if (nunflshed == 0)
748 +                return(0);
749 +        if (lastpos < 0)        /* initializing (locked in initambfile) */
750 +                goto syncend;
751 +                                /* gain exclusive access */
752 +        aflock(F_WRLCK);
753 +                                /* see if file has grown */
754 +        if ((flen = lseek(fileno(ambfp), 0L, 2)) < 0)
755 +                goto seekerr;
756 +        if (n = flen - lastpos) {               /* file has grown */
757 +                if (ambinp == NULL) {           /* use duplicate filedes */
758 +                        ambinp = fdopen(dup(fileno(ambfp)), "r");
759 +                        if (ambinp == NULL)
760 +                                error(SYSTEM, "fdopen failed in ambsync");
761 +                }
762 +                if (fseek(ambinp, lastpos, 0) < 0)
763 +                        goto seekerr;
764 +                while (n >= AMBVALSIZ) {        /* load contributed values */
765 +                        if (!readambval(&avs, ambinp)) {
766 +                                sprintf(errmsg,
767 +                                "ambient file corrupted near character %ld",
768 +                                                flen - n);
769 +                                error(WARNING, errmsg);
770 +                                break;
771 +                        }
772 +                        avinsert(avstore(&avs));
773 +                        n -= AMBVALSIZ;
774 +                }
775 +                /*** seek always as safety measure
776 +                if (n) ***/                     /* alignment */
777 +                        if (lseek(fileno(ambfp), flen-n, 0) < 0)
778 +                                goto seekerr;
779 +        }
780 + #ifdef  DEBUG
781 +        if (ambfp->_ptr - ambfp->_base != nunflshed*AMBVALSIZ) {
782 +                sprintf(errmsg, "ambient file buffer at %d rather than %d",
783 +                                ambfp->_ptr - ambfp->_base,
784 +                                nunflshed*AMBVALSIZ);
785 +                error(CONSISTENCY, errmsg);
786 +        }
787 + #endif
788 + syncend:
789 +        n = fflush(ambfp);                      /* calls write() at last */
790 +        if ((lastpos = lseek(fileno(ambfp), 0L, 1)) < 0)
791 +                goto seekerr;
792 +        aflock(F_UNLCK);                        /* release file */
793 +        nunflshed = 0;
794 +        return(n);
795 + seekerr:
796 +        error(SYSTEM, "seek failed in ambsync");
797 + }
798 +
799 + #else
800 +
801 + int
802 + ambsync()                       /* flush ambient file */
803 + {
804 +        if (nunflshed == 0)
805 +                return(0);
806 +        nunflshed = 0;
807 +        return(fflush(ambfp));
808 + }
809 +
810 + #endif

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