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

Comparing ray/src/rt/ambient.c (file contents):
Revision 2.10 by greg, Thu Jul 16 16:47:28 1992 UTC vs.
Revision 2.59 by greg, Wed May 25 18:06:22 2005 UTC

# Line 1 | Line 1
1 – /* Copyright (c) 1991 Regents of the University of California */
2 –
1   #ifndef lint
2 < static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
2 > static const char       RCSid[] = "$Id$";
3   #endif
6 –
4   /*
5   *  ambient.c - routines dealing with ambient (inter-reflected) component.
6   *
7 < *  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
7 > *  Declarations of external symbols in ambient.h
8   */
9  
10 < #include  "ray.h"
10 > #include "copyright.h"
11  
12 < #include  "octree.h"
12 > #include <string.h>
13  
14 + #include  "platform.h"
15 + #include  "ray.h"
16   #include  "otypes.h"
17 <
17 > #include  "resolu.h"
18   #include  "ambient.h"
23 –
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 {
29 <        AMBVAL  *alist;         /* ambient value list */
30 <        struct ambtree  *kid;   /* 8 child nodes */
31 < }  AMBTREE;                     /* ambient octree */
25 > extern char  *shm_boundary;     /* memory sharing boundary */
26  
27 < extern CUBE  thescene;          /* contains space boundaries */
27 > #ifndef  MAXASET
28 > #define  MAXASET        2047    /* maximum number of elements in ambient set */
29 > #endif
30 > OBJECT  ambset[MAXASET+1]={0};  /* ambient include/exclude set */
31  
32 < #define  MAXASET        511     /* maximum number of elements in ambient set */
33 < OBJECT  ambset[MAXASET+1]={0};  /* ambient include/exclude set */
32 > double  maxarad;                /* maximum ambient radius */
33 > double  minarad;                /* minimum ambient radius */
34  
35 < double  maxarad;                /* maximum ambient radius */
39 < double  minarad;                /* minimum ambient radius */
35 > static AMBTREE  atrunk;         /* our ambient trunk node */
36  
41 – static AMBTREE  atrunk;         /* our ambient trunk node */
42 –
37   static FILE  *ambfp = NULL;     /* ambient file pointer */
38 + static int  nunflshed = 0;      /* number of unflushed ambient values */
39  
40 < #define  AMBFLUSH       (BUFSIZ/AMBVALSIZ)
40 > #ifndef SORT_THRESH
41 > #ifdef SMLMEM
42 > #define SORT_THRESH     ((3L<<20)/sizeof(AMBVAL))
43 > #else
44 > #define SORT_THRESH     ((9L<<20)/sizeof(AMBVAL))
45 > #endif
46 > #endif
47 > #ifndef SORT_INTVL
48 > #define SORT_INTVL      (SORT_THRESH<<1)
49 > #endif
50 > #ifndef MAX_SORT_INTVL
51 > #define MAX_SORT_INTVL  (SORT_INTVL<<6)
52 > #endif
53  
54 < #define  newambval()    (AMBVAL *)bmalloc(sizeof(AMBVAL))
54 > static double  avsum = 0.;              /* computed ambient value sum (log) */
55 > static unsigned int  navsum = 0;        /* number of values in avsum */
56 > static unsigned int  nambvals = 0;      /* total number of indirect values */
57 > static unsigned int  nambshare = 0;     /* number of values from file */
58 > static unsigned long  ambclock = 0;     /* ambient access clock */
59 > static unsigned long  lastsort = 0;     /* time of last value sort */
60 > static long  sortintvl = SORT_INTVL;    /* time until next sort */
61 > static FILE  *ambinp = NULL;            /* auxiliary file for input */
62 > static long  lastpos = -1;              /* last flush position */
63  
64 < #define  newambtree()   (AMBTREE *)calloc(8, sizeof(AMBTREE))
64 > #define MAXACLOCK       (1L<<30)        /* clock turnover value */
65 >        /*
66 >         * Track access times unless we are sharing ambient values
67 >         * through memory on a multiprocessor, when we want to avoid
68 >         * claiming our own memory (copy on write).  Go ahead anyway
69 >         * if more than two thirds of our values are unshared.
70 >         * Compile with -Dtracktime=0 to turn this code off.
71 >         */
72 > #ifndef tracktime
73 > #define tracktime       (shm_boundary == NULL || nambvals > 3*nambshare)
74 > #endif
75  
76 < extern long  ftell(), lseek();
52 < static int  initambfile(), avsave(), avinsert(), ambsync();
76 > #define  AMBFLUSH       (BUFSIZ/AMBVALSIZ)
77  
78 + #define  newambval()    (AMBVAL *)malloc(sizeof(AMBVAL))
79 + #define  freeav(av)     free((void *)av);
80  
81 < setambres(ar)                           /* set ambient resolution */
82 < int  ar;
81 > static void initambfile(int creat);
82 > static void avsave(AMBVAL *av);
83 > static AMBVAL *avstore(AMBVAL  *aval);
84 > static AMBTREE *newambtree(void);
85 > static void freeambtree(AMBTREE  *atp);
86 >
87 > typedef void unloadtf_t(void *);
88 > static unloadtf_t avinsert;
89 > static unloadtf_t av2list;
90 > static void unloadatree(AMBTREE  *at, unloadtf_t *f);
91 >
92 > static int aposcmp(const void *avp1, const void *avp2);
93 > static int avlmemi(AMBVAL *avaddr);
94 > static void sortambvals(int always);
95 >
96 > #ifdef  F_SETLKW
97 > static void aflock(int  typ);
98 > #endif
99 >
100 >
101 > extern void
102 > setambres(                              /* set ambient resolution */
103 >        int  ar
104 > )
105   {
106 +        ambres = ar < 0 ? 0 : ar;               /* may be done already */
107                                                  /* set min & max radii */
108          if (ar <= 0) {
109 <                minarad = 0.0;
109 >                minarad = 0;
110                  maxarad = thescene.cusize / 2.0;
111          } else {
112                  minarad = thescene.cusize / ar;
113 <                maxarad = 16.0 * minarad;               /* heuristic */
113 >                maxarad = 64 * minarad;                 /* heuristic */
114                  if (maxarad > thescene.cusize / 2.0)
115                          maxarad = thescene.cusize / 2.0;
116          }
117 <        if (maxarad <= FTINY)
118 <                maxarad = .001;
117 >        if (minarad <= FTINY)
118 >                minarad = 10*FTINY;
119 >        if (maxarad <= minarad)
120 >                maxarad = 64 * minarad;
121   }
122  
123  
124 < setambient(afile)                       /* initialize calculation */
125 < char  *afile;
124 > extern void
125 > setambacc(                              /* set ambient accuracy */
126 >        double  newa
127 > )
128   {
129 <        long  headlen;
130 <        AMBVAL  amb;
129 >        double  ambdiff;
130 >
131 >        if (newa < 0.0)
132 >                newa = 0.0;
133 >        ambdiff = fabs(newa - ambacc);
134 >        if (ambdiff >= .01 && (ambacc = newa) > FTINY && nambvals > 0)
135 >                sortambvals(1);                 /* rebuild tree */
136 > }
137 >
138 >
139 > extern void
140 > setambient(void)                                /* initialize calculation */
141 > {
142 >        int     readonly = 0;
143 >        long  pos, flen;
144 >        AMBVAL  amb;
145 >                                                /* make sure we're fresh */
146 >        ambdone();
147                                                  /* init ambient limits */
148          setambres(ambres);
149 +        setambacc(ambacc);
150 +        if (ambfile == NULL || !ambfile[0])
151 +                return;
152 +        if (ambacc <= FTINY) {
153 +                sprintf(errmsg, "zero ambient accuracy so \"%s\" not opened",
154 +                                ambfile);
155 +                error(WARNING, errmsg);
156 +                return;
157 +        }
158                                                  /* open ambient file */
159 <        if (afile != NULL)
160 <                if ((ambfp = fopen(afile, "r+")) != NULL) {
161 <                        initambfile(0);
162 <                        headlen = ftell(ambfp);
163 <                        while (readambval(&amb, ambfp))
164 <                                avinsert(&amb, &atrunk, thescene.cuorg,
165 <                                                thescene.cusize);
166 <                                                        /* align */
167 <                        fseek(ambfp, -((ftell(ambfp)-headlen)%AMBVALSIZ), 1);
168 <                } else if ((ambfp = fopen(afile, "w+")) != NULL)
169 <                        initambfile(1);
170 <                else {
171 <                        sprintf(errmsg, "cannot open ambient file \"%s\"",
172 <                                        afile);
173 <                        error(SYSTEM, errmsg);
159 >        if ((ambfp = fopen(ambfile, "r+")) == NULL)
160 >                readonly = (ambfp = fopen(ambfile, "r")) != NULL;
161 >        if (ambfp != NULL) {
162 >                initambfile(0);                 /* file exists */
163 >                pos = ftell(ambfp);
164 >                while (readambval(&amb, ambfp))
165 >                        avinsert(avstore(&amb));
166 >                nambshare = nambvals;           /* share loaded values */
167 >                if (readonly) {
168 >                        sprintf(errmsg,
169 >                                "loaded %u values from read-only ambient file",
170 >                                        nambvals);
171 >                        error(WARNING, errmsg);
172 >                        fclose(ambfp);          /* close file so no writes */
173 >                        ambfp = NULL;
174 >                        return;                 /* avoid ambsync() */
175                  }
176 +                                                /* align file pointer */
177 +                pos += (long)nambvals*AMBVALSIZ;
178 +                flen = lseek(fileno(ambfp), (off_t)0, SEEK_END);
179 +                if (flen != pos) {
180 +                        sprintf(errmsg,
181 +                        "ignoring last %ld values in ambient file (corrupted)",
182 +                                        (flen - pos)/AMBVALSIZ);
183 +                        error(WARNING, errmsg);
184 +                        fseek(ambfp, pos, 0);
185 + #ifndef _WIN32 /* XXX we need a replacement for that one */
186 +                        ftruncate(fileno(ambfp), (off_t)pos);
187 + #endif
188 +                }
189 +        } else if ((ambfp = fopen(ambfile, "w+")) != NULL) {
190 +                initambfile(1);                 /* else create new file */
191 +        } else {
192 +                sprintf(errmsg, "cannot open ambient file \"%s\"", ambfile);
193 +                error(SYSTEM, errmsg);
194 +        }
195 +        nunflshed++;    /* lie */
196 +        ambsync();
197   }
198  
199  
200 < ambnotify(obj)                  /* record new modifier */
201 < OBJECT  obj;
200 > extern void
201 > ambdone(void)                   /* close ambient file and free memory */
202   {
203 +        if (ambfp != NULL) {            /* close ambient file */
204 +                ambsync();
205 +                fclose(ambfp);
206 +                ambfp = NULL;
207 +                if (ambinp != NULL) {  
208 +                        fclose(ambinp);
209 +                        ambinp = NULL;
210 +                }
211 +                lastpos = -1;
212 +        }
213 +                                        /* free ambient tree */
214 +        unloadatree(&atrunk, free);
215 +                                        /* reset state variables */
216 +        avsum = 0.;
217 +        navsum = 0;
218 +        nambvals = 0;
219 +        nambshare = 0;
220 +        ambclock = 0;
221 +        lastsort = 0;
222 +        sortintvl = SORT_INTVL;
223 + }
224 +
225 +
226 + extern void
227 + ambnotify(                      /* record new modifier */
228 +        OBJECT  obj
229 + )
230 + {
231          static int  hitlimit = 0;
232 <        register OBJREC  *o = objptr(obj);
232 >        register OBJREC  *o;
233          register char  **amblp;
234  
235 +        if (obj == OVOID) {             /* starting over */
236 +                ambset[0] = 0;
237 +                hitlimit = 0;
238 +                return;
239 +        }
240 +        o = objptr(obj);
241          if (hitlimit || !ismodifier(o->otype))
242                  return;
243          for (amblp = amblist; *amblp != NULL; amblp++)
# Line 119 | Line 253 | OBJECT  obj;
253   }
254  
255  
256 < ambient(acol, r)                /* compute ambient component for ray */
257 < COLOR  acol;
258 < register RAY  *r;
256 > extern void
257 > multambient(            /* compute ambient component & multiply by coef. */
258 >        COLOR  aval,
259 >        register RAY  *r,
260 >        FVECT  nrm
261 > )
262   {
263          static int  rdepth = 0;                 /* ambient recursion */
264 <        double  d;
264 >        COLOR   acol;
265 >        double  d, l;
266  
267          if (ambdiv <= 0)                        /* no ambient calculation */
268                  goto dumbamb;
# Line 138 | Line 276 | register RAY  *r;
276  
277          if (ambacc <= FTINY) {                  /* no ambient storage */
278                  rdepth++;
279 <                d = doambient(acol, r, r->rweight, NULL, NULL);
279 >                d = doambient(acol, r, aval, intens(aval)*r->rweight,
280 >                                                        NULL, NULL);
281                  rdepth--;
282 <                if (d == 0.0)
282 >                if (d <= FTINY)
283                          goto dumbamb;
284 +                multcolor(aval, acol);
285                  return;
286          }
287 +
288 +        if (tracktime)                          /* sort to minimize thrashing */
289 +                sortambvals(0);
290                                                  /* get ambient value */
291          setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
292 <        d = sumambient(acol, r, rdepth,
292 >        d = sumambient(acol, r, intens(aval)*r->rweight, nrm, rdepth,
293                          &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
294 <        if (d > FTINY)
294 >        if (d > FTINY) {
295                  scalecolor(acol, 1.0/d);
296 <        else {
297 <                d = makeambient(acol, r, rdepth++);
155 <                rdepth--;
296 >                multcolor(aval, acol);
297 >                return;
298          }
299 <        if (d > FTINY)
299 >        rdepth++;                               /* need to cache new value */
300 >        d = makeambient(acol, r, aval, nrm, rdepth-1);
301 >        rdepth--;
302 >        if (d > FTINY) {
303 >                multcolor(aval, acol);          /* got new value */
304                  return;
305 +        }
306   dumbamb:                                        /* return global value */
307 <        copycolor(acol, ambval);
307 >        if ((ambvwt <= 0) | (navsum == 0)) {
308 >                multcolor(aval, ambval);
309 >                return;
310 >        }
311 >        l = bright(ambval);                     /* average in computations */
312 >        if (l > FTINY) {
313 >                d = (log(l)*(double)ambvwt + avsum) /
314 >                                (double)(ambvwt + navsum);
315 >                d = exp(d) / l;
316 >                scalecolor(aval, d);
317 >                multcolor(aval, ambval);        /* apply color of ambval */
318 >        } else {
319 >                d = exp( avsum / (double)navsum );
320 >                scalecolor(aval, d);            /* neutral color */
321 >        }
322   }
323  
324  
325 < double
326 < sumambient(acol, r, al, at, c0, s)      /* get interpolated ambient value */
327 < COLOR  acol;
328 < register RAY  *r;
329 < int  al;
330 < AMBTREE  *at;
331 < FVECT  c0;
332 < double  s;
325 > extern double
326 > sumambient(     /* get interpolated ambient value */
327 >        COLOR  acol,
328 >        register RAY  *r,
329 >        double  rw,
330 >        FVECT  rn,
331 >        int  al,
332 >        AMBTREE  *at,
333 >        FVECT  c0,
334 >        double  s
335 > )
336   {
337 <        extern double  sqrt();
174 <        double  d, e1, e2, wt, wsum;
337 >        double  d, e1, e2, wt, wsum;
338          COLOR  ct;
339          FVECT  ck0;
340          int  i;
341          register int  j;
342 <        register AMBVAL  *av;
343 <                                        /* do this node */
342 >        register AMBVAL  *av;
343 >
344          wsum = 0.0;
345 +                                        /* do this node */
346          for (av = at->alist; av != NULL; av = av->next) {
347 +                double  rn_dot = -2.0;
348 +                if (tracktime)
349 +                        av->latick = ambclock;
350                  /*
351                   *  Ambient level test.
352                   */
353 <                if (av->lvl > al || av->weight < r->rweight-FTINY)
353 >                if (av->lvl > al)       /* list sorted, so this works */
354 >                        break;
355 >                if (av->weight < 0.9*rw)
356                          continue;
357                  /*
358                   *  Ambient radius test.
359                   */
360 <                e1 = 0.0;
361 <                for (j = 0; j < 3; j++) {
362 <                        d = av->pos[j] - r->rop[j];
363 <                        e1 += d * d;
364 <                }
360 >                d = av->pos[0] - r->rop[0];
361 >                e1 = d * d;
362 >                d = av->pos[1] - r->rop[1];
363 >                e1 += d * d;
364 >                d = av->pos[2] - r->rop[2];
365 >                e1 += d * d;
366                  e1 /= av->rad * av->rad;
367                  if (e1 > ambacc*ambacc*1.21)
368                          continue;
369                  /*
370 <                 *  Normal direction test.
370 >                 *  Direction test using closest normal.
371                   */
372 <                e2 = (1.0 - DOT(av->dir, r->ron)) * r->rweight;
372 >                d = DOT(av->dir, r->ron);
373 >                if (rn != r->ron) {
374 >                        rn_dot = DOT(av->dir, rn);
375 >                        if (rn_dot > 1.0-FTINY)
376 >                                rn_dot = 1.0-FTINY;
377 >                        if (rn_dot >= d-FTINY) {
378 >                                d = rn_dot;
379 >                                rn_dot = -2.0;
380 >                        }
381 >                }
382 >                e2 = (1.0 - d) * r->rweight;
383                  if (e2 < 0.0) e2 = 0.0;
384                  if (e1 + e2 > ambacc*ambacc*1.21)
385                          continue;
# Line 215 | Line 395 | double  s;
395                  /*
396                   *  Jittering final test reduces image artifacts.
397                   */
398 <                wt = sqrt(e1) + sqrt(e2);
399 <                wt *= .9 + .2*urand(9015+samplendx);
400 <                if (wt > ambacc)
398 >                e1 = sqrt(e1);
399 >                e2 = sqrt(e2);
400 >                wt = e1 + e2;
401 >                if (wt > ambacc*(.9+.2*urand(9015+samplendx)))
402                          continue;
403 +                /*
404 +                 *  Recompute directional error using perturbed normal
405 +                 */
406 +                if (rn_dot > 0.0) {
407 +                        e2 = sqrt((1.0 - rn_dot)*r->rweight);
408 +                        wt = e1 + e2;
409 +                }
410                  if (wt <= 1e-3)
411                          wt = 1e3;
412                  else
413                          wt = 1.0 / wt;
414                  wsum += wt;
415 <                extambient(ct, av, r->rop, r->ron);
415 >                extambient(ct, av, r->rop, rn);
416                  scalecolor(ct, wt);
417                  addcolor(acol, ct);
418          }
# Line 243 | Line 431 | double  s;
431                                  break;
432                  }
433                  if (j == 3)
434 <                        wsum += sumambient(acol, r, al, at->kid+i, ck0, s);
434 >                        wsum += sumambient(acol, r, rw, rn, al,
435 >                                                at->kid+i, ck0, s);
436          }
437          return(wsum);
438   }
439  
440  
441 < double
442 < makeambient(acol, r, al)        /* make a new ambient value */
443 < COLOR  acol;
444 < register RAY  *r;
445 < int  al;
441 > extern double
442 > makeambient(    /* make a new ambient value */
443 >        COLOR  acol,
444 >        RAY  *r,
445 >        COLOR  ac,
446 >        FVECT  rn,
447 >        int  al
448 > )
449   {
450 <        AMBVAL  amb;
450 >        AMBVAL  amb;
451 >        double  coef;
452          FVECT   gp, gd;
453                                                  /* compute weight */
454          amb.weight = pow(AVGREFL, (double)al);
455 <        if (r->rweight < 0.2*amb.weight)        /* heuristic */
456 <                amb.weight = r->rweight;
455 >        coef = intens(ac)*r->rweight;
456 >        if (coef < 0.1*amb.weight)              /* heuristic */
457 >                amb.weight = coef;
458                                                  /* compute ambient */
459 <        amb.rad = doambient(acol, r, amb.weight, gp, gd);
460 <        if (amb.rad == 0.0)
459 >        amb.rad = doambient(acol, r, ac, amb.weight, gp, gd);
460 >        if (amb.rad <= FTINY)
461                  return(0.0);
462                                                  /* store it */
463          VCOPY(amb.pos, r->rop);
# Line 274 | Line 468 | int  al;
468          VCOPY(amb.gdir, gd);
469                                                  /* insert into tree */
470          avsave(&amb);                           /* and save to file */
471 +        if (rn != r->ron)
472 +                extambient(acol, &amb, r->rop, rn);     /* texture */
473          return(amb.rad);
474   }
475  
476  
477 < extambient(cr, ap, pv, nv)              /* extrapolate value at pv, nv */
478 < COLOR  cr;
479 < register AMBVAL  *ap;
480 < FVECT  pv, nv;
477 > extern void
478 > extambient(             /* extrapolate value at pv, nv */
479 >        COLOR  cr,
480 >        register AMBVAL  *ap,
481 >        FVECT  pv,
482 >        FVECT  nv
483 > )
484   {
485 <        FVECT  v1, v2;
485 >        FVECT  v1;
486          register int  i;
487 <        double  d;
487 >        double  d;
488  
489          d = 1.0;                        /* zeroeth order */
490                                          /* gradient due to translation */
491          for (i = 0; i < 3; i++)
492                  d += ap->gpos[i]*(pv[i]-ap->pos[i]);
493                                          /* gradient due to rotation */
494 <        VCOPY(v1, ap->dir);
495 <        fcross(v2, v1, nv);
297 <        d += DOT(ap->gdir, v2);
494 >        VCROSS(v1, ap->dir, nv);
495 >        d += DOT(ap->gdir, v1);
496          if (d <= 0.0) {
497                  setcolor(cr, 0.0, 0.0, 0.0);
498                  return;
# Line 304 | Line 502 | FVECT  pv, nv;
502   }
503  
504  
505 < static
506 < initambfile(creat)              /* initialize ambient file */
507 < int  creat;
505 > static void
506 > initambfile(            /* initialize ambient file */
507 >        int  creat
508 > )
509   {
510 <        extern char  *progname, *octname, VersionID[];
510 >        extern char  *progname, *octname;
511 >        static char  *mybuf = NULL;
512  
513 <        setbuf(ambfp, bmalloc(BUFSIZ));
513 > #ifdef  F_SETLKW
514 >        aflock(creat ? F_WRLCK : F_RDLCK);
515 > #endif
516 >        SET_FILE_BINARY(ambfp);
517 >        if (mybuf == NULL)
518 >                mybuf = (char *)bmalloc(BUFSIZ+8);
519 >        setbuf(ambfp, mybuf);
520          if (creat) {                    /* new file */
521 <                fprintf(ambfp, "%s -av %g %g %g -ab %d -aa %g ",
521 >                newheader("RADIANCE", ambfp);
522 >                fprintf(ambfp, "%s -av %g %g %g -aw %d -ab %d -aa %g ",
523                                  progname, colval(ambval,RED),
524                                  colval(ambval,GRN), colval(ambval,BLU),
525 <                                ambounce, ambacc);
526 <                fprintf(ambfp, "-ad %d -as %d -ar %d %s\n",
527 <                                ambdiv, ambssamp, ambres,
528 <                                octname==NULL ? "" : octname);
525 >                                ambvwt, ambounce, ambacc);
526 >                fprintf(ambfp, "-ad %d -as %d -ar %d ",
527 >                                ambdiv, ambssamp, ambres);
528 >                if (octname != NULL)
529 >                        printargs(1, &octname, ambfp);
530 >                else
531 >                        fputc('\n', ambfp);
532                  fprintf(ambfp, "SOFTWARE= %s\n", VersionID);
533 +                fputnow(ambfp);
534                  fputformat(AMBFMT, ambfp);
535                  putc('\n', ambfp);
536                  putambmagic(ambfp);
326 –                fflush(ambfp);
537          } else if (checkheader(ambfp, AMBFMT, NULL) < 0 || !hasambmagic(ambfp))
538                  error(USER, "bad ambient file");
539   }
540  
541  
542 < static
543 < avsave(av)                              /* insert and save an ambient value */
544 < AMBVAL  *av;
542 > static void
543 > avsave(                         /* insert and save an ambient value */
544 >        AMBVAL  *av
545 > )
546   {
547 <        static int  nunflshed = 0;
337 <
338 <        avinsert(av, &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
547 >        avinsert(avstore(av));
548          if (ambfp == NULL)
549                  return;
550          if (writambval(av, ambfp) < 0)
551                  goto writerr;
552 <        if (++nunflshed >= AMBFLUSH) {
552 >        if (++nunflshed >= AMBFLUSH)
553                  if (ambsync() == EOF)
554                          goto writerr;
346 –                nunflshed = 0;
347 –        }
555          return;
556   writerr:
557 <        error(SYSTEM, "error writing ambient file");
557 >        error(SYSTEM, "error writing to ambient file");
558   }
559  
560  
561 < static
562 < avinsert(aval, at, c0, s)               /* insert ambient value in a tree */
563 < AMBVAL  *aval;
564 < register AMBTREE  *at;
358 < FVECT  c0;
359 < double  s;
561 > static AMBVAL *
562 > avstore(                                /* allocate memory and store aval */
563 >        register AMBVAL  *aval
564 > )
565   {
566 +        register AMBVAL  *av;
567 +        double  d;
568 +
569 +        if ((av = newambval()) == NULL)
570 +                error(SYSTEM, "out of memory in avstore");
571 +        *av = *aval;
572 +        av->latick = ambclock;
573 +        av->next = NULL;
574 +        nambvals++;
575 +        d = bright(av->val);
576 +        if (d > FTINY) {                /* add to log sum for averaging */
577 +                avsum += log(d);
578 +                navsum++;
579 +        }
580 +        return(av);
581 + }
582 +
583 +
584 + #define ATALLOCSZ       512             /* #/8 trees to allocate at once */
585 +
586 + static AMBTREE  *atfreelist = NULL;     /* free ambient tree structures */
587 +
588 +
589 + static AMBTREE *
590 + newambtree(void)                                /* allocate 8 ambient tree structs */
591 + {
592 +        register AMBTREE  *atp, *upperlim;
593 +
594 +        if (atfreelist == NULL) {       /* get more nodes */
595 +                atfreelist = (AMBTREE *)malloc(ATALLOCSZ*8*sizeof(AMBTREE));
596 +                if (atfreelist == NULL)
597 +                        return(NULL);
598 +                                        /* link new free list */
599 +                upperlim = atfreelist + 8*(ATALLOCSZ-1);
600 +                for (atp = atfreelist; atp < upperlim; atp += 8)
601 +                        atp->kid = atp + 8;
602 +                atp->kid = NULL;
603 +        }
604 +        atp = atfreelist;
605 +        atfreelist = atp->kid;
606 +        memset((char *)atp, '\0', 8*sizeof(AMBTREE));
607 +        return(atp);
608 + }
609 +
610 +
611 + static void
612 + freeambtree(                    /* free 8 ambient tree structs */
613 +        AMBTREE  *atp
614 + )
615 + {
616 +        atp->kid = atfreelist;
617 +        atfreelist = atp;
618 + }
619 +
620 +
621 + static void
622 + avinsert(                               /* insert ambient value in our tree */
623 +        void *av
624 + )
625 + {
626 +        register AMBTREE  *at;
627 +        register AMBVAL  *ap;
628 +        AMBVAL  avh;
629          FVECT  ck0;
630 +        double  s;
631          int  branch;
363 –        register AMBVAL  *av;
632          register int  i;
633  
634 <        if ((av = newambval()) == NULL)
635 <                goto memerr;
636 <        copystruct(av, aval);
637 <        VCOPY(ck0, c0);
638 <        while (s*(OCTSCALE/2) > av->rad*ambacc) {
634 >        if (((AMBVAL*)av)->rad <= FTINY)
635 >                error(CONSISTENCY, "zero ambient radius in avinsert");
636 >        at = &atrunk;
637 >        VCOPY(ck0, thescene.cuorg);
638 >        s = thescene.cusize;
639 >        while (s*(OCTSCALE/2) > ((AMBVAL*)av)->rad*ambacc) {
640                  if (at->kid == NULL)
641                          if ((at->kid = newambtree()) == NULL)
642 <                                goto memerr;
642 >                                error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
643                  s *= 0.5;
644                  branch = 0;
645                  for (i = 0; i < 3; i++)
646 <                        if (av->pos[i] > ck0[i] + s) {
646 >                        if (((AMBVAL*)av)->pos[i] > ck0[i] + s) {
647                                  ck0[i] += s;
648                                  branch |= 1 << i;
649                          }
650                  at = at->kid + branch;
651          }
652 <        av->next = at->alist;
653 <        at->alist = av;
654 <        return;
655 < memerr:
656 <        error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
652 >        avh.next = at->alist;           /* order by increasing level */
653 >        for (ap = &avh; ap->next != NULL; ap = ap->next)
654 >                if (ap->next->lvl >= ((AMBVAL*)av)->lvl)
655 >                        break;
656 >        ((AMBVAL*)av)->next = ap->next;
657 >        ap->next = (AMBVAL*)av;
658 >        at->alist = avh.next;
659   }
660  
661  
662 < #ifdef  NIX
662 > static void
663 > unloadatree(                    /* unload an ambient value tree */
664 >        register AMBTREE  *at,
665 >        unloadtf_t *f
666 > )
667 > {
668 >        register AMBVAL  *av;
669 >        register int  i;
670 >                                        /* transfer values at this node */
671 >        for (av = at->alist; av != NULL; av = at->alist) {
672 >                at->alist = av->next;
673 >                (*f)(av);
674 >        }
675 >        if (at->kid == NULL)
676 >                return;
677 >        for (i = 0; i < 8; i++)         /* transfer and free children */
678 >                unloadatree(at->kid+i, f);
679 >        freeambtree(at->kid);
680 >        at->kid = NULL;
681 > }
682  
683 < static
684 < ambsync()                       /* flush ambient file */
683 >
684 > static struct avl {
685 >        AMBVAL  *p;
686 >        unsigned long   t;
687 > }       *avlist1;                       /* ambient value list with ticks */
688 > static AMBVAL   **avlist2;              /* memory positions for sorting */
689 > static int      i_avlist;               /* index for lists */
690 >
691 > static int alatcmp(const void *av1, const void *av2);
692 >
693 > static void
694 > av2list(
695 >        void *av
696 > )
697   {
698 <        return(fflush(ambfp));
698 > #ifdef DEBUG
699 >        if (i_avlist >= nambvals)
700 >                error(CONSISTENCY, "too many ambient values in av2list1");
701 > #endif
702 >        avlist1[i_avlist].p = avlist2[i_avlist] = (AMBVAL*)av;
703 >        avlist1[i_avlist++].t = ((AMBVAL*)av)->latick;
704   }
705  
706 +
707 + static int
708 + alatcmp(                        /* compare ambient values for MRA */
709 +        const void *av1,
710 +        const void *av2
711 + )
712 + {
713 +        register long  lc = ((struct avl *)av2)->t - ((struct avl *)av1)->t;
714 +        return(lc<0 ? -1 : lc>0 ? 1 : 0);
715 + }
716 +
717 +
718 + /* GW NOTE 2002/10/3:
719 + * I used to compare AMBVAL pointers, but found that this was the
720 + * cause of a serious consistency error with gcc, since the optimizer
721 + * uses some dangerous trick in pointer subtraction that
722 + * assumes pointers differ by exact struct size increments.
723 + */
724 + static int
725 + aposcmp(                        /* compare ambient value positions */
726 +        const void      *avp1,
727 +        const void      *avp2
728 + )
729 + {
730 +        register long   diff = *(char * const *)avp1 - *(char * const *)avp2;
731 +        if (diff < 0)
732 +                return(-1);
733 +        return(diff > 0);
734 + }
735 +
736 + #if 1
737 + static int
738 + avlmemi(                                /* find list position from address */
739 +        AMBVAL  *avaddr
740 + )
741 + {
742 +        register AMBVAL  **avlpp;
743 +
744 +        avlpp = (AMBVAL **)bsearch((char *)&avaddr, (char *)avlist2,
745 +                        nambvals, sizeof(AMBVAL *), aposcmp);
746 +        if (avlpp == NULL)
747 +                error(CONSISTENCY, "address not found in avlmemi");
748 +        return(avlpp - avlist2);
749 + }
750   #else
751 + #define avlmemi(avaddr) ((AMBVAL **)bsearch((char *)&avaddr,(char *)avlist2, \
752 +                                nambvals,sizeof(AMBVAL *),aposcmp) - avlist2)
753 + #endif
754  
401 – #include  <fcntl.h>
402 – #include  <sys/types.h>
403 – #include  <sys/stat.h>
755  
756 < static
757 < ambsync()                       /* synchronize ambient file */
756 > static void
757 > sortambvals(                    /* resort ambient values */
758 >        int     always
759 > )
760   {
761 <        static FILE  *ambinp = NULL;
762 <        struct flock  fls;
763 <        struct stat  sts;
764 <        AMBVAL  avs;
765 <        long  lastpos, flen;
761 >        AMBTREE  oldatrunk;
762 >        AMBVAL  tav, *tap, *pnext;
763 >        register int    i, j;
764 >                                        /* see if it's time yet */
765 >        if (!always && (ambclock++ < lastsort+sortintvl ||
766 >                        nambvals < SORT_THRESH))
767 >                return;
768 >        /*
769 >         * The idea here is to minimize memory thrashing
770 >         * in VM systems by improving reference locality.
771 >         * We do this by periodically sorting our stored ambient
772 >         * values in memory in order of most recently to least
773 >         * recently accessed.  This ordering was chosen so that new
774 >         * ambient values (which tend to be less important) go into
775 >         * higher memory with the infrequently accessed values.
776 >         *      Since we expect our values to need sorting less
777 >         * frequently as the process continues, we double our
778 >         * waiting interval after each call.
779 >         *      This routine is also called by setambacc() with
780 >         * the "always" parameter set to 1 so that the ambient
781 >         * tree will be rebuilt with the new accuracy parameter.
782 >         */
783 >        if (tracktime) {                /* allocate pointer arrays to sort */
784 >                avlist2 = (AMBVAL **)malloc(nambvals*sizeof(AMBVAL *));
785 >                avlist1 = (struct avl *)malloc(nambvals*sizeof(struct avl));
786 >        } else {
787 >                avlist2 = NULL;
788 >                avlist1 = NULL;
789 >        }
790 >        if (avlist1 == NULL) {          /* no time tracking -- rebuild tree? */
791 >                if (avlist2 != NULL)
792 >                        free((void *)avlist2);
793 >                if (always) {           /* rebuild without sorting */
794 >                        oldatrunk = atrunk;
795 >                        atrunk.alist = NULL;
796 >                        atrunk.kid = NULL;
797 >                        unloadatree(&oldatrunk, avinsert);
798 >                }
799 >        } else {                        /* sort memory by last access time */
800 >                /*
801 >                 * Sorting memory is tricky because it isn't contiguous.
802 >                 * We have to sort an array of pointers by MRA and also
803 >                 * by memory position.  We then copy values in "loops"
804 >                 * to minimize memory hits.  Nevertheless, we will visit
805 >                 * everyone at least twice, and this is an expensive process
806 >                 * when we're thrashing, which is when we need to do it.
807 >                 */
808 > #ifdef DEBUG
809 >                sprintf(errmsg, "sorting %u ambient values at ambclock=%lu...",
810 >                                nambvals, ambclock);
811 >                eputs(errmsg);
812 > #endif
813 >                i_avlist = 0;
814 >                unloadatree(&atrunk, av2list);  /* empty current tree */
815 > #ifdef DEBUG
816 >                if (i_avlist < nambvals)
817 >                        error(CONSISTENCY, "missing ambient values in sortambvals");
818 > #endif
819 >                qsort((char *)avlist1, nambvals, sizeof(struct avl), alatcmp);
820 >                qsort((char *)avlist2, nambvals, sizeof(AMBVAL *), aposcmp);
821 >                for (i = 0; i < nambvals; i++) {
822 >                        if (avlist1[i].p == NULL)
823 >                                continue;
824 >                        tap = avlist2[i];
825 >                        tav = *tap;
826 >                        for (j = i; (pnext = avlist1[j].p) != tap;
827 >                                        j = avlmemi(pnext)) {
828 >                                *(avlist2[j]) = *pnext;
829 >                                avinsert(avlist2[j]);
830 >                                avlist1[j].p = NULL;
831 >                        }
832 >                        *(avlist2[j]) = tav;
833 >                        avinsert(avlist2[j]);
834 >                        avlist1[j].p = NULL;
835 >                }
836 >                free((void *)avlist1);
837 >                free((void *)avlist2);
838 >                                                /* compute new sort interval */
839 >                sortintvl = ambclock - lastsort;
840 >                if (sortintvl >= MAX_SORT_INTVL/2)
841 >                        sortintvl = MAX_SORT_INTVL;
842 >                else
843 >                        sortintvl <<= 1;        /* wait twice as long next */
844 > #ifdef DEBUG
845 >                eputs("done\n");
846 > #endif
847 >        }
848 >        if (ambclock >= MAXACLOCK)
849 >                ambclock = MAXACLOCK/2;
850 >        lastsort = ambclock;
851 > }
852 >
853 >
854 > #ifdef  F_SETLKW
855 >
856 > static void
857 > aflock(                 /* lock/unlock ambient file */
858 >        int  typ
859 > )
860 > {
861 >        static struct flock  fls;       /* static so initialized to zeroes */
862 >
863 >        fls.l_type = typ;
864 >        if (fcntl(fileno(ambfp), F_SETLKW, &fls) < 0)
865 >                error(SYSTEM, "cannot (un)lock ambient file");
866 > }
867 >
868 >
869 > extern int
870 > ambsync(void)                   /* synchronize ambient file */
871 > {
872 >        long  flen;
873 >        AMBVAL  avs;
874          register int  n;
875 +
876 +        if (nunflshed == 0)
877 +                return(0);
878 +        if (lastpos < 0)        /* initializing (locked in initambfile) */
879 +                goto syncend;
880                                  /* gain exclusive access */
881 <        fls.l_type = F_WRLCK;
416 <        fls.l_whence = 0;
417 <        fls.l_start = 0L;
418 <        fls.l_len = 0L;
419 <        if (fcntl(fileno(ambfp), F_SETLKW, &fls) < 0)
420 <                error(SYSTEM, "cannot lock ambient file");
881 >        aflock(F_WRLCK);
882                                  /* see if file has grown */
883 <        lastpos = lseek(fileno(ambfp), 0L, 1);  /* get previous position */
884 <        if (fstat(fileno(ambfp), &sts) < 0)     /* get current length */
885 <                error(SYSTEM, "cannot stat ambient file");
886 <        flen = sts.st_size;
426 <        if (n = (flen - lastpos)/AMBVALSIZ) {   /* file has grown */
427 <                if (ambinp == NULL)             /* use duplicate file */
883 >        if ((flen = lseek(fileno(ambfp), (off_t)0, SEEK_END)) < 0)
884 >                goto seekerr;
885 >        if ( (n = flen - lastpos) ) {           /* file has grown */
886 >                if (ambinp == NULL) {           /* use duplicate filedes */
887                          ambinp = fdopen(dup(fileno(ambfp)), "r");
888 <                while (n--) {                   /* load contributed values */
889 <                        readambval(&avs, ambinp);
890 <                        avinsert(&avs,&atrunk,thescene.cuorg,thescene.cusize);
891 <                }                               /* moves shared file pointer */
892 <                if (n = (flen - lastpos)%AMBVALSIZ)     /* alignment */
893 <                        lseek(fileno(ambfp), flen-n, 0);
888 >                        if (ambinp == NULL)
889 >                                error(SYSTEM, "fdopen failed in ambsync");
890 >                }
891 >                if (fseek(ambinp, lastpos, 0) < 0)
892 >                        goto seekerr;
893 >                while (n >= AMBVALSIZ) {        /* load contributed values */
894 >                        if (!readambval(&avs, ambinp)) {
895 >                                sprintf(errmsg,
896 >                        "ambient file \"%s\" corrupted near character %ld",
897 >                                                ambfile, flen - n);
898 >                                error(WARNING, errmsg);
899 >                                break;
900 >                        }
901 >                        avinsert(avstore(&avs));
902 >                        n -= AMBVALSIZ;
903 >                }
904 >                /*** seek always as safety measure
905 >                if (n) ***/                     /* alignment */
906 >                        if (lseek(fileno(ambfp), (off_t)(flen-n), SEEK_SET) < 0)
907 >                                goto seekerr;
908          }
909 + #ifdef  DEBUG
910 +        if (ambfp->_ptr - ambfp->_base != nunflshed*AMBVALSIZ) {
911 +                sprintf(errmsg, "ambient file buffer at %d rather than %d",
912 +                                ambfp->_ptr - ambfp->_base,
913 +                                nunflshed*AMBVALSIZ);
914 +                error(CONSISTENCY, errmsg);
915 +        }
916 + #endif
917 + syncend:
918          n = fflush(ambfp);                      /* calls write() at last */
919 <        fls.l_type = F_UNLCK;                   /* release file */
920 <        fcntl(fileno(ambfp), F_SETLKW, &fls);
919 >        if ((lastpos = lseek(fileno(ambfp), (off_t)0, SEEK_CUR)) < 0)
920 >                goto seekerr;
921 >        aflock(F_UNLCK);                        /* release file */
922 >        nunflshed = 0;
923          return(n);
924 + seekerr:
925 +        error(SYSTEM, "seek failed in ambsync");
926 +        return -1; /* pro forma return */
927 + }
928 +
929 + #else
930 +
931 + extern int
932 + ambsync(void)                   /* flush ambient file */
933 + {
934 +        if (nunflshed == 0)
935 +                return(0);
936 +        nunflshed = 0;
937 +        return(fflush(ambfp));
938   }
939  
940   #endif

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