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

Comparing ray/src/rt/ambient.c (file contents):
Revision 2.6 by greg, Thu Jul 16 12:09:08 1992 UTC vs.
Revision 2.123 by greg, Fri Apr 5 01:10:26 2024 UTC

# Line 1 | Line 1
1 < /* Copyright (c) 1991 Regents of the University of California */
2 <
3 < #ifndef lint
4 < static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
5 < #endif
6 <
1 > static const char       RCSid[] = "$Id$";
2   /*
3   *  ambient.c - routines dealing with ambient (inter-reflected) component.
4   *
5 < *  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
5 > *  Declarations of external symbols in ambient.h
6   */
7  
8 < #include  "ray.h"
8 > #include "copyright.h"
9  
10 < #include  "octree.h"
10 > #include <string.h>
11  
12 + #include  "platform.h"
13 + #include  "ray.h"
14   #include  "otypes.h"
15 <
15 > #include  "otspecial.h"
16 > #include  "resolu.h"
17   #include  "ambient.h"
23
18   #include  "random.h"
19 + #include  "pmapamb.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 */
25 > #ifndef  MAXASET
26 > #define  MAXASET        4095    /* maximum number of elements in ambient set */
27 > #endif
28 > OBJECT  ambset[MAXASET+1]={0};  /* ambient include/exclude set */
29  
30 < extern CUBE  thescene;          /* contains space boundaries */
30 > double  maxarad;                /* maximum ambient radius */
31 > double  minarad;                /* minimum ambient radius */
32  
33 < #define  MAXASET        511     /* maximum number of elements in ambient set */
36 < OBJECT  ambset[MAXASET+1]={0};  /* ambient include/exclude set */
33 > static AMBTREE  atrunk;         /* our ambient trunk node */
34  
35 < double  maxarad;                /* maximum ambient radius */
36 < double  minarad;                /* minimum ambient radius */
35 > static FILE  *ambfp = NULL;     /* ambient file pointer */
36 > static int  nunflshed = 0;      /* number of unflushed ambient values */
37  
38 < static AMBTREE  atrunk;         /* our ambient trunk node */
38 > static double  avsum = 0.;              /* computed ambient value sum (log) */
39 > static unsigned int  navsum = 0;        /* number of values in avsum */
40 > static unsigned int  nambvals = 0;      /* total number of indirect values */
41 > static unsigned int  nambshare = 0;     /* number of values from file */
42 > static FILE  *ambinp = NULL;            /* auxiliary file for input */
43 > static long  lastpos = -1;              /* last flush position */
44  
45 < static FILE  *ambfp = NULL;     /* ambient file pointer */
44 < static int  ambheadlen;         /* length of ambient file header */
45 > #define  AMBFLUSH       (BUFSIZ/AMBVALSIZ)
46  
47 < #define  AMBFLUSH       (BUFSIZ/AMBVALSIZ)
47 > #define  AVSIZE         (sizeof(AMBVAL)-sizeof(SCOLOR)+sizeof(COLORV)*NCSAMP)
48 > #define  newambval()    (AMBVAL *)malloc(AVSIZE)
49  
50 < #define  newambval()    (AMBVAL *)bmalloc(sizeof(AMBVAL))
50 > #define  tfunc(x0, x, x1)       (((x)-(x0))/((x1)-(x0)))
51  
52 < #define  newambtree()   (AMBTREE *)calloc(8, sizeof(AMBTREE))
52 > static void initambfile(int cre8);
53 > static void avsave(AMBVAL *av);
54 > static AMBVAL *avstore(AMBVAL  *aval);
55 > static AMBTREE *newambtree(void);
56 > static void freeambtree(AMBTREE  *atp);
57  
58 + typedef void unloadtf_t(AMBVAL *);
59 + static unloadtf_t avinsert;
60 + static unloadtf_t avfree;
61 + static void unloadatree(AMBTREE  *at, unloadtf_t *f);
62  
63 < setambres(ar)                           /* set ambient resolution */
64 < int  ar;
63 > static void sortambvals(void);
64 >
65 > static int      plugaleak(RAY *r, AMBVAL *ap, FVECT anorm, double ang);
66 > static double   sumambient(SCOLOR acol, RAY *r, FVECT rn, int al,
67 >                                AMBTREE *at, FVECT c0, double s);
68 > static int      makeambient(SCOLOR acol, RAY *r, FVECT rn, int al);
69 > static int      extambient(SCOLOR cr, AMBVAL *ap, FVECT pv, FVECT nv,
70 >                                FVECT uvw[3]);
71 >
72 > #ifdef  F_SETLKW
73 > static void aflock(int  typ);
74 > #endif
75 >
76 >
77 > void
78 > setambres(                              /* set ambient resolution */
79 >        int  ar
80 > )
81   {
82 +        ambres = ar < 0 ? 0 : ar;               /* may be done already */
83                                                  /* set min & max radii */
84          if (ar <= 0) {
85 <                minarad = 0.0;
86 <                maxarad = thescene.cusize / 2.0;
85 >                minarad = 0;
86 >                maxarad = thescene.cusize*0.2;
87          } else {
88                  minarad = thescene.cusize / ar;
89 <                maxarad = 16.0 * minarad;               /* heuristic */
90 <                if (maxarad > thescene.cusize / 2.0)
91 <                        maxarad = thescene.cusize / 2.0;
89 >                maxarad = 64.0 * minarad;               /* heuristic */
90 >                if (maxarad > thescene.cusize*0.2)
91 >                        maxarad = thescene.cusize*0.2;
92          }
93 <        if (maxarad <= FTINY)
94 <                maxarad = .001;
93 >        if (minarad <= FTINY)
94 >                minarad = 10.0*FTINY;
95 >        if (maxarad <= minarad)
96 >                maxarad = 64.0 * minarad;
97   }
98  
99  
100 < setambient(afile)                       /* initialize calculation */
101 < char  *afile;
100 > void
101 > setambacc(                              /* set ambient accuracy */
102 >        double  newa
103 > )
104   {
105 <        extern long  ftell();
106 <        AMBVAL  amb;
105 >        static double   olda;           /* remember previous setting here */
106 >        
107 >        newa *= (newa > 0);
108 >        if (fabs(newa - olda) >= .05*(newa + olda)) {
109 >                ambacc = newa;
110 >                if (ambacc > FTINY && nambvals > 0)
111 >                        sortambvals();          /* rebuild tree */
112 >        }
113 > }
114 >
115 >
116 > void
117 > setambient(void)                                /* initialize calculation */
118 > {
119 >        int     readonly = 0;
120 >        long    flen;
121 >        AMBVAL  amb;
122 >                                                /* make sure we're fresh */
123 >        ambdone();
124                                                  /* init ambient limits */
125          setambres(ambres);
126 +        setambacc(ambacc);
127 +        if (ambfile == NULL || !ambfile[0])
128 +                return;
129 +        if (ambacc <= FTINY) {
130 +                sprintf(errmsg, "zero ambient accuracy so \"%s\" not opened",
131 +                                ambfile);
132 +                error(WARNING, errmsg);
133 +                return;
134 +        }
135                                                  /* open ambient file */
136 <        if (afile != NULL)
137 <                if ((ambfp = fopen(afile, "r+")) != NULL) {
138 <                        initambfile(0);
139 <                        while (readambval(&amb, ambfp))
140 <                                avinsert(&amb, &atrunk, thescene.cuorg,
141 <                                                thescene.cusize);
142 <                                                        /* align */
143 <                        fseek(ambfp, -((ftell(ambfp)-ambheadlen)%AMBVALSIZ), 1);
144 <                } else if ((ambfp = fopen(afile, "w")) != NULL)
145 <                        initambfile(1);
146 <                else {
147 <                        sprintf(errmsg, "cannot open ambient file \"%s\"",
148 <                                        afile);
149 <                        error(SYSTEM, errmsg);
136 >        if ((ambfp = fopen(ambfile, "r+")) == NULL)
137 >                readonly = (ambfp = fopen(ambfile, "r")) != NULL;
138 >        if (ambfp != NULL) {
139 >                initambfile(0);                 /* file exists */
140 >                lastpos = ftell(ambfp);
141 >                while (readambval(&amb, ambfp))
142 >                        avstore(&amb);
143 >                nambshare = nambvals;           /* share loaded values */
144 >                if (readonly) {
145 >                        sprintf(errmsg,
146 >                                "loaded %u values from read-only ambient file",
147 >                                        nambvals);
148 >                        error(WARNING, errmsg);
149 >                        fclose(ambfp);          /* close file so no writes */
150 >                        ambfp = NULL;
151 >                        return;                 /* avoid ambsync() */
152                  }
153 +                                                /* align file pointer */
154 +                lastpos += (long)nambvals*AMBVALSIZ;
155 +                flen = lseek(fileno(ambfp), (off_t)0, SEEK_END);
156 +                if (flen != lastpos) {
157 +                        sprintf(errmsg,
158 +                        "ignoring last %ld values in ambient file (corrupted)",
159 +                                        (flen - lastpos)/AMBVALSIZ);
160 +                        error(WARNING, errmsg);
161 +                        fseek(ambfp, lastpos, SEEK_SET);
162 +                        ftruncate(fileno(ambfp), (off_t)lastpos);
163 +                }
164 +        } else if ((ambfp = fopen(ambfile, "w+")) != NULL) {
165 +                initambfile(1);                 /* else create new file */
166 +                fflush(ambfp);
167 +                lastpos = ftell(ambfp);
168 +        } else {
169 +                sprintf(errmsg, "cannot open ambient file \"%s\"", ambfile);
170 +                error(SYSTEM, errmsg);
171 +        }
172 + #ifdef  F_SETLKW
173 +        aflock(F_UNLCK);                        /* release file */
174 + #endif
175   }
176  
177  
178 < initambfile(creat)              /* initialize ambient file */
179 < int  creat;
178 > void
179 > ambdone(void)                   /* close ambient file and free memory */
180   {
181 <        extern char  *progname, *octname;
182 <
183 <        setbuf(ambfp, bmalloc(BUFSIZ));
184 <        if (creat) {                    /* new file */
185 <                fprintf(ambfp, "%s -av %g %g %g -ab %d -aa %g ",
186 <                                progname, colval(ambval,RED),
187 <                                colval(ambval,GRN), colval(ambval,BLU),
188 <                                ambounce, ambacc);
189 <                fprintf(ambfp, "-ad %d -as %d -ar %d %s\n",
190 <                                ambdiv, ambssamp, ambres,
191 <                                octname==NULL ? "" : octname);
192 <                fputformat(AMBFMT, ambfp);
193 <                putc('\n', ambfp);
194 <                putambmagic(ambfp);
195 <                fflush(ambfp);
196 <        } else if (checkheader(ambfp, AMBFMT, NULL) < 0 || !hasambmagic(ambfp))
197 <                error(USER, "ambient file format error");
117 <        ambheadlen = ftell(ambfp);
181 >        if (ambfp != NULL) {            /* close ambient file */
182 >                ambsync();
183 >                fclose(ambfp);
184 >                ambfp = NULL;
185 >                if (ambinp != NULL) {  
186 >                        fclose(ambinp);
187 >                        ambinp = NULL;
188 >                }
189 >                lastpos = -1;
190 >        }
191 >                                        /* free ambient tree */
192 >        unloadatree(&atrunk, avfree);
193 >                                        /* reset state variables */
194 >        avsum = 0.;
195 >        navsum = 0;
196 >        nambvals = 0;
197 >        nambshare = 0;
198   }
199  
200  
201 < ambnotify(obj)                  /* record new modifier */
202 < OBJECT  obj;
201 > void
202 > ambnotify(                      /* record new modifier */
203 >        OBJECT  obj
204 > )
205   {
206          static int  hitlimit = 0;
207 <        register OBJREC  *o = objptr(obj);
208 <        register char  **amblp;
207 >        OBJREC   *o;
208 >        char  **amblp;
209  
210 +        if (obj == OVOID) {             /* starting over */
211 +                ambset[0] = 0;
212 +                hitlimit = 0;
213 +                return;
214 +        }
215 +        o = objptr(obj);
216          if (hitlimit || !ismodifier(o->otype))
217                  return;
218          for (amblp = amblist; *amblp != NULL; amblp++)
# Line 140 | Line 228 | OBJECT  obj;
228   }
229  
230  
231 < ambient(acol, r)                /* compute ambient component for ray */
232 < COLOR  acol;
233 < register RAY  *r;
231 > void
232 > multambient(            /* compute ambient component & multiply by coef. */
233 >        SCOLOR  aval,
234 >        RAY  *r,
235 >        FVECT  nrm
236 > )
237   {
238 +        static double  logAvgAbsorp = 1;
239          static int  rdepth = 0;                 /* ambient recursion */
240 <        double  d;
240 >        SCOLOR  acol, caustic;
241 >        int     i, ok;
242 >        double  d, l;
243  
244 +        /* PMAP: Factor in ambient from photon map, if enabled and ray is
245 +         * ambient. Return as all ambient components accounted for, else
246 +         * continue. */
247 +        if (ambPmap(aval, r, rdepth))
248 +                return;
249 +
250 +        if (logAvgAbsorp > 0)                   /* exclude in -aw to avoid growth */
251 +                logAvgAbsorp = log(1.-AVGREFL);
252 +
253 +        /* PMAP: Factor in specular-diffuse ambient (caustics) from photon
254 +         * map, if enabled and ray is primary, else caustic is zero.  Continue
255 +         * with RADIANCE ambient calculation */
256 + {/* XXX TEMPORARY */
257 +        COLOR   pmc;
258 +        scolor_color(pmc, aval);
259 +        ambPmapCaustic(pmc, r, rdepth);
260 +        setscolor(caustic, colval(pmc,RED), colval(pmc,GRN), colval(pmc,BLU));
261 + }
262          if (ambdiv <= 0)                        /* no ambient calculation */
263                  goto dumbamb;
264                                                  /* check number of bounces */
# Line 157 | Line 269 | register RAY  *r;
269                          ambincl != inset(ambset, r->ro->omod))
270                  goto dumbamb;
271  
272 <        if (ambacc <= FTINY) {                  /* no ambient storage */
272 >        if (ambacc <= FTINY) {                  /* no ambient storage? */
273 >                double  rdot = DOT(nrm,r->ron);
274 >                int     sgn = 1 - 2*(rdot < 0);
275 >                float   dgrad[2], *dgp = NULL;
276 >                FVECT   uvd[2];
277 >
278 >                if (sgn*rdot < 0.9999)
279 >                        dgp = dgrad;            /* compute rotational grad. */
280 >                copyscolor(acol, aval);
281                  rdepth++;
282 <                d = doambient(acol, r, r->rweight, NULL, NULL);
282 >                ok = doambient(acol, r, r->rweight*sgn,
283 >                                uvd, NULL, NULL, dgp, NULL);
284                  rdepth--;
285 <                if (d == 0.0)
285 >                if (!ok)
286                          goto dumbamb;
287 +                if ((ok > 0) & (dgp != NULL)) { /* apply texture */
288 +                        FVECT   v1;
289 +                        VCROSS(v1, r->ron, nrm);
290 +                        d = 1.0;
291 +                        for (i = 3; i--; )
292 +                                d += sgn*v1[i] * (dgp[0]*uvd[0][i] + dgp[1]*uvd[1][i]);
293 +                        if (d >= 0.05)
294 +                                scalescolor(acol, d);
295 +                }
296 +                copyscolor(aval, acol);
297 +
298 +                /* PMAP: add in caustic */
299 +                saddscolor(aval, caustic);
300                  return;
301          }
302 <                                                /* get ambient value */
303 <        setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
304 <        d = sumambient(acol, r, rdepth,
302 >                                                /* interpolate ambient value */
303 >        scolorblack(acol);
304 >        d = sumambient(acol, r, nrm, rdepth,
305                          &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
306 <        if (d > FTINY)
307 <                scalecolor(acol, 1.0/d);
308 <        else {
309 <                d = makeambient(acol, r, rdepth++);
310 <                rdepth--;
306 >                        
307 >        if (d > FTINY) {
308 >                scalescolor(acol, 1.0/d);
309 >                smultscolor(aval, acol);
310 >
311 >                /* PMAP: add in caustic */
312 >                saddscolor(aval, caustic);
313 >                return;
314          }
315 <        if (d > FTINY)
315 >        
316 >        rdepth++;                               /* need to cache new value */
317 >        ok = makeambient(acol, r, nrm, rdepth-1);
318 >        rdepth--;
319 >        
320 >        if (ok) {
321 >                smultscolor(aval, acol);        /* computed new value */
322 >
323 >                /* PMAP: add in caustic */
324 >                saddscolor(aval, caustic);
325                  return;
326 +        }
327 +        
328   dumbamb:                                        /* return global value */
329 <        copycolor(acol, ambval);
329 >        if ((ambvwt <= 0) | (navsum == 0)) {
330 >                smultcolor(aval, ambval);
331 >                
332 >                /* PMAP: add in caustic */
333 >                saddscolor(aval, caustic);
334 >                return;
335 >        }
336 >        
337 >        l = bright(ambval);                     /* average in computations */  
338 >        if (l > FTINY) {
339 >                d = (log(l)*(double)ambvwt + avsum + logAvgAbsorp*navsum) /
340 >                                (double)(ambvwt + navsum);
341 >                d = exp(d) / l;
342 >                scalescolor(aval, d);
343 >                smultcolor(aval, ambval);       /* apply color of ambval */
344 >        } else {
345 >                d = exp( avsum/(double)navsum + logAvgAbsorp );
346 >                scalescolor(aval, d);           /* neutral color */
347 >        }
348   }
349  
350  
351 < double
352 < sumambient(acol, r, al, at, c0, s)      /* get interpolated ambient value */
353 < COLOR  acol;
188 < register RAY  *r;
189 < int  al;
190 < AMBTREE  *at;
191 < FVECT  c0;
192 < double  s;
351 > /* Plug a potential leak where ambient cache value is occluded */
352 > static int
353 > plugaleak(RAY *r, AMBVAL *ap, FVECT anorm, double ang)
354   {
355 <        extern double  sqrt();
356 <        double  d, e1, e2, wt, wsum;
357 <        COLOR  ct;
358 <        FVECT  ck0;
359 <        int  i;
360 <        register int  j;
361 <        register AMBVAL  *av;
362 <                                        /* do this node */
363 <        wsum = 0.0;
355 >        const double    cost70sq = 0.1169778;   /* cos(70deg)^2 */
356 >        RAY             rtst;
357 >        FVECT           vdif;
358 >        double          normdot, ndotd, nadotd;
359 >        double          a, b, c, t[2];
360 >
361 >        ang += 2.*PI*(ang < 0);                 /* check direction flags */
362 >        if ( !(ap->corral>>(int)(ang*(16./PI)) & 1) )
363 >                return(0);
364 >        /*
365 >         * Generate test ray, targeting 20 degrees above sample point plane
366 >         * along surface normal from cache position.  This should be high
367 >         * enough to miss local geometry we don't really care about.
368 >         */
369 >        VSUB(vdif, ap->pos, r->rop);
370 >        normdot = DOT(anorm, r->ron);
371 >        ndotd = DOT(vdif, r->ron);
372 >        nadotd = DOT(vdif, anorm);
373 >        a = normdot*normdot - cost70sq;
374 >        b = 2.0*(normdot*ndotd - nadotd*cost70sq);
375 >        c = ndotd*ndotd - DOT(vdif,vdif)*cost70sq;
376 >        if (quadratic(t, a, b, c) != 2)
377 >                return(1);                      /* should rarely happen */
378 >        if (t[1] <= FTINY)
379 >                return(0);                      /* should fail behind test */
380 >        rayorigin(&rtst, SHADOW, r, NULL);
381 >        VSUM(rtst.rdir, vdif, anorm, t[1]);     /* further dist. > plane */
382 >        rtst.rmax = normalize(rtst.rdir);       /* short ray test */
383 >        while (localhit(&rtst, &thescene)) {    /* check for occluder */
384 >                OBJREC  *m = findmaterial(rtst.ro);
385 >                if (m != NULL && !istransp(m->otype) && !isBSDFproxy(m) &&
386 >                                (rtst.clipset == NULL ||
387 >                                        !inset(rtst.clipset, rtst.ro->omod)))
388 >                        return(1);              /* plug light leak */
389 >                VCOPY(rtst.rorg, rtst.rop);     /* skip invisible surface */
390 >                rtst.rmax -= rtst.rot;
391 >                rayclear(&rtst);
392 >        }
393 >        return(0);                              /* seems we're OK */
394 > }
395 >
396 >
397 > static double
398 > sumambient(             /* get interpolated ambient value */
399 >        SCOLOR  acol,
400 >        RAY  *r,
401 >        FVECT  rn,
402 >        int  al,
403 >        AMBTREE  *at,
404 >        FVECT  c0,
405 >        double  s
406 > )
407 > {                       /* initial limit is 10 degrees plus ambacc radians */
408 >        const double    minangle = 10.0 * PI/180.;
409 >        const int       sgn = 1 - 2*(DOT(r->ron,rn) < 0);
410 >        double          maxangle = minangle + ambacc;
411 >        double          wsum = 0.0;
412 >        FVECT           ck0;
413 >        int             i, j;
414 >        AMBVAL          *av;
415 >
416 >        if (at->kid != NULL) {          /* sum children first */                                
417 >                s *= 0.5;
418 >                for (i = 0; i < 8; i++) {
419 >                        for (j = 0; j < 3; j++) {
420 >                                ck0[j] = c0[j];
421 >                                if (1<<j & i)
422 >                                        ck0[j] += s;
423 >                                if (r->rop[j] < ck0[j] - OCTSCALE*s)
424 >                                        break;
425 >                                if (r->rop[j] > ck0[j] + (1.0+OCTSCALE)*s)
426 >                                        break;
427 >                        }
428 >                        if (j == 3)
429 >                                wsum += sumambient(acol, r, rn, al,
430 >                                                        at->kid+i, ck0, s);
431 >                }
432 >                                        /* good enough? */
433 >                if ((wsum >= 0.05) & (s*ambacc > minarad))
434 >                        return(wsum);
435 >        }
436 >                                        /* adjust maximum angle */
437 >        if (at->alist != NULL && (at->alist->lvl <= al) & (r->rweight < 0.6))
438 >                maxangle = (maxangle - PI/2.)*pow(r->rweight,0.13) + PI/2.;
439 >                                        /* sum this node */
440          for (av = at->alist; av != NULL; av = av->next) {
441 +                double  u, v, d, delta_r2, delta_t2;
442 +                SCOLOR  sct;
443 +                FVECT   uvw[3];
444                  /*
445 <                 *  Ambient level test.
445 >                 *  Ambient level test
446                   */
447 <                if (av->lvl > al || av->weight < r->rweight-FTINY)
447 >                if (av->lvl > al ||     /* list sorted, so this works */
448 >                                (av->lvl == al) & (av->weight < 0.9*r->rweight))
449 >                        break;
450 >                /*
451 >                 *  Direction test using unperturbed normal
452 >                 */
453 >                decodedir(uvw[2], av->ndir);
454 >                d = sgn * DOT(uvw[2], r->ron);
455 >                if (d <= 0.0)           /* >= 90 degrees */
456                          continue;
457 +                delta_r2 = 2.0 - 2.0*d; /* approx. radians^2 */
458 +                if (delta_r2 >= maxangle*maxangle)
459 +                        continue;
460                  /*
461 <                 *  Ambient radius test.
461 >                 *  Modified ray behind test
462                   */
463 <                e1 = 0.0;
464 <                for (j = 0; j < 3; j++) {
465 <                        d = av->pos[j] - r->rop[j];
215 <                        e1 += d * d;
216 <                }
217 <                e1 /= av->rad * av->rad;
218 <                if (e1 > ambacc*ambacc*1.21)
463 >                VSUB(ck0, r->rop, av->pos);
464 >                d = DOT(ck0, uvw[2]);
465 >                if (d < -minarad*ambacc)
466                          continue;
467 +                d /= av->rad[0];
468 +                delta_t2 = d*d;
469 +                if (delta_t2 >= ambacc*ambacc)
470 +                        continue;
471                  /*
472 <                 *  Normal direction test.
472 >                 *  Elliptical radii test based on Hessian
473                   */
474 <                e2 = (1.0 - DOT(av->dir, r->ron)) * r->rweight;
475 <                if (e2 < 0.0) e2 = 0.0;
476 <                if (e1 + e2 > ambacc*ambacc*1.21)
474 >                decodedir(uvw[0], av->udir);
475 >                VCROSS(uvw[1], uvw[2], uvw[0]);
476 >                d = (u = DOT(ck0, uvw[0])) / av->rad[0];
477 >                delta_t2 += d*d;
478 >                d = (v = DOT(ck0, uvw[1])) / av->rad[1];
479 >                delta_t2 += d*d;
480 >                if (delta_t2 >= ambacc*ambacc)
481                          continue;
482                  /*
483 <                 *  Ray behind test.
483 >                 *  Test for potential light leak
484                   */
485 <                d = 0.0;
231 <                for (j = 0; j < 3; j++)
232 <                        d += (r->rop[j] - av->pos[j]) *
233 <                                        (av->dir[j] + r->ron[j]);
234 <                if (d*0.5 < -minarad*ambacc-.001)
485 >                if (av->corral && plugaleak(r, av, uvw[2], atan2a(v,u)))
486                          continue;
487                  /*
488 <                 *  Jittering final test reduces image artifacts.
488 >                 *  Extrapolate value and compute final weight (hat function)
489                   */
490 <                wt = sqrt(e1) + sqrt(e2);
240 <                wt *= .9 + .2*urand(9015+samplendx);
241 <                if (wt > ambacc)
490 >                if (!extambient(sct, av, r->rop, rn, uvw))
491                          continue;
492 <                if (wt <= 1e-3)
493 <                        wt = 1e3;
494 <                else
495 <                        wt = 1.0 / wt;
496 <                wsum += wt;
248 <                extambient(ct, av, r->rop, r->ron);
249 <                scalecolor(ct, wt);
250 <                addcolor(acol, ct);
492 >                d = tfunc(maxangle, sqrt(delta_r2), 0.0) *
493 >                        tfunc(ambacc, sqrt(delta_t2), 0.0);
494 >                scalescolor(sct, d);
495 >                saddscolor(acol, sct);
496 >                wsum += d;
497          }
252        if (at->kid == NULL)
253                return(wsum);
254                                        /* do children */
255        s *= 0.5;
256        for (i = 0; i < 8; i++) {
257                for (j = 0; j < 3; j++) {
258                        ck0[j] = c0[j];
259                        if (1<<j & i)
260                                ck0[j] += s;
261                        if (r->rop[j] < ck0[j] - OCTSCALE*s)
262                                break;
263                        if (r->rop[j] > ck0[j] + (1.0+OCTSCALE)*s)
264                                break;
265                }
266                if (j == 3)
267                        wsum += sumambient(acol, r, al, at->kid+i, ck0, s);
268        }
498          return(wsum);
499   }
500  
501  
502 < double
503 < makeambient(acol, r, al)        /* make a new ambient value */
504 < COLOR  acol;
505 < register RAY  *r;
506 < int  al;
502 > static int
503 > makeambient(            /* make a new ambient value for storage */
504 >        SCOLOR  acol,
505 >        RAY  *r,
506 >        FVECT  rn,
507 >        int  al
508 > )
509   {
510 <        AMBVAL  amb;
511 <        FVECT   gp, gd;
512 <                                                /* compute weight */
513 <        amb.weight = pow(AVGREFL, (double)al);
514 <        if (r->rweight < 0.2*amb.weight)        /* heuristic */
515 <                amb.weight = r->rweight;
510 >        int     sgn = 1 - 2*(DOT(r->ron,rn) < 0);
511 >        AMBVAL  amb;
512 >        FVECT   uvw[3];
513 >        int     i;
514 >
515 >        amb.weight = 1.0;                       /* compute weight */
516 >        for (i = al; i-- > 0; )
517 >                amb.weight *= AVGREFL;
518 >        if (r->rweight < 0.1*amb.weight)        /* heuristic override */
519 >                amb.weight = 1.25*r->rweight;
520 >        setscolor(acol, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
521                                                  /* compute ambient */
522 <        amb.rad = doambient(acol, r, amb.weight, gp, gd);
523 <        if (amb.rad == 0.0)
524 <                return(0.0);
525 <                                                /* store it */
522 >        i = doambient(acol, r, amb.weight*sgn,
523 >                        uvw, amb.rad, amb.gpos, amb.gdir, &amb.corral);
524 >        scalescolor(acol, 1./AVGREFL);          /* undo assumed reflectance */
525 >        if (i <= 0 || amb.rad[0] <= FTINY)      /* no Hessian or zero radius */
526 >                return(i);
527 >        uvw[2][0] = sgn*r->ron[0];              /* orient unperturbed normal */
528 >        uvw[2][1] = sgn*r->ron[1];
529 >        uvw[2][2] = sgn*r->ron[2];
530 >                                                /* store value */
531          VCOPY(amb.pos, r->rop);
532 <        VCOPY(amb.dir, r->ron);
532 >        amb.ndir = encodedir(uvw[2]);
533 >        amb.udir = encodedir(uvw[0]);
534          amb.lvl = al;
535 <        copycolor(amb.val, acol);
536 <        VCOPY(amb.gpos, gp);
537 <        VCOPY(amb.gdir, gd);
538 <                                                /* insert into tree */
539 <        avinsert(&amb, &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
298 <        avsave(&amb);                           /* write to file */
299 <        return(amb.rad);
535 >        copyscolor(amb.val, acol);
536 >        avsave(&amb);                           /* insert and save to file */
537 >        if (DOT(uvw[2],rn) < 0.9999)            /* texture? */
538 >                extambient(acol, &amb, r->rop, rn, uvw);
539 >        return(1);
540   }
541  
542  
543 < extambient(cr, ap, pv, nv)              /* extrapolate value at pv, nv */
544 < COLOR  cr;
545 < register AMBVAL  *ap;
546 < FVECT  pv, nv;
543 > static int
544 > extambient(             /* extrapolate value at pv, nv */
545 >        SCOLOR  scr,
546 >        AMBVAL   *ap,
547 >        FVECT  pv,
548 >        FVECT  nv,
549 >        FVECT  uvw[3]
550 > )
551   {
552 <        FVECT  v1, v2;
553 <        register int  i;
554 <        double  d;
552 >        const double    min_d = 0.05;
553 >        const double    max_d = 20.;
554 >        static FVECT    my_uvw[3];
555 >        FVECT           v1;
556 >        int             i;
557 >        double          d = 1.0;        /* zeroeth order */
558  
559 <        d = 1.0;                        /* zeroeth order */
560 <                                        /* gradient due to translation */
561 <        for (i = 0; i < 3; i++)
562 <                d += ap->gpos[i]*(pv[i]-ap->pos[i]);
563 <                                        /* gradient due to rotation */
317 <        VCOPY(v1, ap->dir);
318 <        fcross(v2, v1, nv);
319 <        d += DOT(ap->gdir, v2);
320 <        if (d <= 0.0) {
321 <                setcolor(cr, 0.0, 0.0, 0.0);
322 <                return;
559 >        if (uvw == NULL) {              /* need local coordinates? */
560 >                decodedir(my_uvw[2], ap->ndir);
561 >                decodedir(my_uvw[0], ap->udir);
562 >                VCROSS(my_uvw[1], my_uvw[2], my_uvw[0]);
563 >                uvw = my_uvw;
564          }
565 <        copycolor(cr, ap->val);
566 <        scalecolor(cr, d);
567 < }
565 >        for (i = 3; i--; )              /* gradient due to translation */
566 >                d += (pv[i] - ap->pos[i]) *
567 >                        (ap->gpos[0]*uvw[0][i] + ap->gpos[1]*uvw[1][i]);
568  
569 <
570 < static
571 < avsave(av)                              /* save an ambient value */
572 < AMBVAL  *av;
573 < {
574 <        static int  nunflshed = 0;
575 <
576 <        if (ambfp == NULL)
577 <                return;
578 <        if (writambval(av, ambfp) < 0)
579 <                goto writerr;
339 <        if (++nunflshed >= AMBFLUSH) {
340 <                if (fflush(ambfp) == EOF)
341 <                        goto writerr;
342 <                nunflshed = 0;
343 <        }
344 <        return;
345 < writerr:
346 <        error(SYSTEM, "error writing ambient file");
569 >        VCROSS(v1, uvw[2], nv);         /* gradient due to rotation */
570 >        for (i = 3; i--; )
571 >                d += v1[i] * (ap->gdir[0]*uvw[0][i] + ap->gdir[1]*uvw[1][i]);
572 >        
573 >        if (d < min_d)                  /* clamp min/max scaling */
574 >                d = min_d;
575 >        else if (d > max_d)
576 >                d = max_d;
577 >        copyscolor(scr, ap->val);
578 >        scalescolor(scr, d);
579 >        return(d > min_d);
580   }
581  
582  
583 < static
584 < avinsert(aval, at, c0, s)               /* insert ambient value in a tree */
585 < AMBVAL  *aval;
586 < register AMBTREE  *at;
354 < FVECT  c0;
355 < double  s;
583 > static void
584 > avinsert(                               /* insert ambient value in our tree */
585 >        AMBVAL *av
586 > )
587   {
588 +        AMBTREE  *at;
589 +        AMBVAL  *ap;
590 +        AMBVAL  avh;
591          FVECT  ck0;
592 +        double  s;
593          int  branch;
594 <        register AMBVAL  *av;
360 <        register int  i;
594 >        int  i;
595  
596 <        if ((av = newambval()) == NULL)
597 <                goto memerr;
598 <        copystruct(av, aval);
599 <        VCOPY(ck0, c0);
600 <        while (s*(OCTSCALE/2) > av->rad*ambacc) {
596 >        if (av->rad[0] <= FTINY)
597 >                error(CONSISTENCY, "zero ambient radius in avinsert");
598 >        at = &atrunk;
599 >        VCOPY(ck0, thescene.cuorg);
600 >        s = thescene.cusize;
601 >        while (s*(OCTSCALE/2) > av->rad[1]*ambacc) {
602                  if (at->kid == NULL)
603                          if ((at->kid = newambtree()) == NULL)
604 <                                goto memerr;
604 >                                error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
605                  s *= 0.5;
606                  branch = 0;
607                  for (i = 0; i < 3; i++)
# Line 376 | Line 611 | double  s;
611                          }
612                  at = at->kid + branch;
613          }
614 <        av->next = at->alist;
615 <        at->alist = av;
614 >        avh.next = at->alist;           /* order by increasing level */
615 >        for (ap = &avh; ap->next != NULL; ap = ap->next)
616 >                if ( ap->next->lvl > av->lvl ||
617 >                                (ap->next->lvl == av->lvl) &
618 >                                (ap->next->weight <= av->weight) )
619 >                        break;
620 >        av->next = ap->next;
621 >        ap->next = (AMBVAL*)av;
622 >        at->alist = avh.next;
623 > }
624 >
625 >
626 > static void
627 > initambfile(            /* initialize ambient file */
628 >        int  cre8
629 > )
630 > {
631 >        extern char  *progname, *octname;
632 >        static char  *mybuf = NULL;
633 >
634 > #ifdef  F_SETLKW
635 >        aflock(cre8 ? F_WRLCK : F_RDLCK);
636 > #endif
637 >        SET_FILE_BINARY(ambfp);
638 >        if (mybuf == NULL)
639 >                mybuf = (char *)bmalloc(BUFSIZ+8);
640 >        setbuf(ambfp, mybuf);
641 > retry:
642 >        if (cre8) {                     /* new file */
643 >                newheader("RADIANCE", ambfp);
644 >                fprintf(ambfp, "%s -av %g %g %g -aw %d -ab %d -aa %g ",
645 >                                progname, colval(ambval,RED),
646 >                                colval(ambval,GRN), colval(ambval,BLU),
647 >                                ambvwt, ambounce, ambacc);
648 >                fprintf(ambfp, "-ad %d -as %d -ar %d ",
649 >                                ambdiv, ambssamp, ambres);
650 >                fprintf(ambfp, "-dr %d -ds %g -dt %g -dc %g ", directrelay,
651 >                                srcsizerat, shadthresh, shadcert);
652 >                fprintf(ambfp, "-ss %g -st %g -lr %d -lw %g ", specjitter,
653 >                                specthresh, maxdepth, minweight);
654 >                fprintf(ambfp, "-cw %g %g -cs %d ", WLPART[3], WLPART[0], NCSAMP);
655 >                if (octname != NULL)
656 >                        fputs(octname, ambfp);
657 >                fputc('\n', ambfp);     /* end of command line, not header! */
658 >                fprintf(ambfp, "SOFTWARE= %s\n", VersionID);
659 >                fputnow(ambfp);
660 >                AMB_CNDX = CNDX;        /* use current spectral sampling */
661 >                AMB_WLPART = WLPART;
662 >                fputwlsplit(WLPART, ambfp);
663 >                fputncomp(NCSAMP, ambfp);
664 >                fputformat(AMBFMT, ambfp);
665 >                fputc('\n', ambfp);
666 >                putambmagic(ambfp);
667 >        } else if (getheader(ambfp, amb_headline, NULL) < 0 || !hasambmagic(ambfp)) {
668 > #ifndef  F_SETLKW
669 >                static int      ntries = 3;
670 >                if (--ntries > 0 && ftell(ambfp) == 0) {
671 >                        clearerr(ambfp);
672 >                        sleep(2);
673 >                        goto retry;
674 >                }
675 > #endif
676 >                error(USER, "bad/incompatible ambient file");
677 >        }
678 >        if ((AMB_CNDX != CNDX) | (AMB_WLPART != WLPART)) {
679 >                if (setspectrsamp(AMB_CNDX, AMB_WLPART) < 0)
680 >                        error(USER, "bad wavelength sampling in ambient file");
681 >                if (AMB_CNDX[3] == CNDX[3] && FABSEQ(AMB_WLPART[0],WLPART[0]) &&
682 >                                        FABSEQ(AMB_WLPART[3],WLPART[3])) {
683 >                        AMB_CNDX = CNDX;
684 >                        AMB_WLPART = WLPART;            /* just the same */
685 >                } else
686 >                        error(WARNING, "different ambient file wavelength sampling");
687 >        }
688 > }
689 >
690 >
691 > static void
692 > avsave(                         /* insert and save an ambient value */
693 >        AMBVAL  *av
694 > )
695 > {
696 >        avstore(av);
697 >        if (ambfp == NULL)
698 >                return;
699 >        if (writambval(av, ambfp) < 0)
700 >                goto writerr;
701 >        if (++nunflshed >= AMBFLUSH)
702 >                if (ambsync() == EOF)
703 >                        goto writerr;
704          return;
705 < memerr:
706 <        error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
705 > writerr:
706 >        error(SYSTEM, "error writing to ambient file");
707   }
708 +
709 +
710 + static AMBVAL *
711 + avstore(                                /* allocate memory and save aval */
712 +        AMBVAL  *aval
713 + )
714 + {
715 +        AMBVAL  *av;
716 +        double  d;
717 +
718 +        if ((av = newambval()) == NULL)
719 +                error(SYSTEM, "out of memory in avstore");
720 +        memcpy(av, aval, AVSIZE);       /* AVSIZE <= sizeof(AMBVAL) */
721 +        av->next = NULL;
722 +        nambvals++;
723 +        d = pbright(av->val);
724 +        if (d > FTINY) {                /* add to log sum for averaging */
725 +                avsum += log(d);
726 +                navsum++;
727 +        }
728 +        avinsert(av);                   /* insert in our cache tree */
729 +        return(av);
730 + }
731 +
732 +
733 + #define ATALLOCSZ       512             /* #/8 trees to allocate at once */
734 +
735 + static AMBTREE  *atfreelist = NULL;     /* free ambient tree structures */
736 +
737 +
738 + static AMBTREE *
739 + newambtree(void)                                /* allocate 8 ambient tree structs */
740 + {
741 +        AMBTREE  *atp, *upperlim;
742 +
743 +        if (atfreelist == NULL) {       /* get more nodes */
744 +                atfreelist = (AMBTREE *)malloc(ATALLOCSZ*8*sizeof(AMBTREE));
745 +                if (atfreelist == NULL)
746 +                        return(NULL);
747 +                                        /* link new free list */
748 +                upperlim = atfreelist + 8*(ATALLOCSZ-1);
749 +                for (atp = atfreelist; atp < upperlim; atp += 8)
750 +                        atp->kid = atp + 8;
751 +                atp->kid = NULL;
752 +        }
753 +        atp = atfreelist;
754 +        atfreelist = atp->kid;
755 +        memset(atp, 0, 8*sizeof(AMBTREE));
756 +        return(atp);
757 + }
758 +
759 +
760 + static void
761 + freeambtree(                    /* free 8 ambient tree structs */
762 +        AMBTREE  *atp
763 + )
764 + {
765 +        atp->kid = atfreelist;
766 +        atfreelist = atp;
767 + }
768 +
769 +
770 + static void
771 + unloadatree(                    /* unload an ambient value tree */
772 +        AMBTREE  *at,
773 +        unloadtf_t *f
774 + )
775 + {
776 +        AMBVAL  *av;
777 +        int  i;
778 +                                        /* transfer values at this node */
779 +        for (av = at->alist; av != NULL; av = at->alist) {
780 +                at->alist = av->next;
781 +                av->next = NULL;
782 +                (*f)(av);
783 +        }
784 +        if (at->kid == NULL)
785 +                return;
786 +        for (i = 0; i < 8; i++)         /* transfer and free children */
787 +                unloadatree(at->kid+i, f);
788 +        freeambtree(at->kid);
789 +        at->kid = NULL;
790 + }
791 +
792 +
793 + static void
794 + avfree(AMBVAL *av)
795 + {
796 +        free(av);
797 + }
798 +
799 +
800 + static void
801 + sortambvals(void)                       /* resort ambient values */
802 + {
803 +        AMBTREE  oldatrunk = atrunk;
804 +
805 +        atrunk.alist = NULL;
806 +        atrunk.kid = NULL;
807 +        unloadatree(&oldatrunk, avinsert);
808 + }
809 +
810 +
811 + #ifdef  F_SETLKW
812 +
813 + static void
814 + aflock(                 /* lock/unlock ambient file */
815 +        int  typ
816 + )
817 + {
818 +        static struct flock  fls;       /* static so initialized to zeroes */
819 +
820 +        if (typ == fls.l_type)          /* already called? */
821 +                return;
822 +
823 +        fls.l_type = typ;
824 +        do
825 +                if (fcntl(fileno(ambfp), F_SETLKW, &fls) != -1)
826 +                        return;
827 +        while (errno == EINTR);
828 +        
829 +        error(SYSTEM, "cannot (un)lock ambient file");
830 + }
831 +
832 +
833 + int
834 + ambsync(void)                   /* synchronize ambient file */
835 + {
836 +        long  flen;
837 +        AMBVAL  avs;
838 +        int  n;
839 +
840 +        if (ambfp == NULL)      /* no ambient file? */
841 +                return(0);
842 +                                /* gain appropriate access */
843 +        aflock(nunflshed ? F_WRLCK : F_RDLCK);
844 +                                /* see if file has grown */
845 +        if ((flen = lseek(fileno(ambfp), (off_t)0, SEEK_END)) < 0)
846 +                goto seekerr;
847 +        if ((n = flen - lastpos) > 0) {         /* file has grown */
848 +                if (ambinp == NULL) {           /* get new file pointer */
849 +                        ambinp = fopen(ambfile, "rb");
850 +                        if (ambinp == NULL)
851 +                                error(SYSTEM, "fopen failed in ambsync");
852 +                }
853 +                if (fseek(ambinp, lastpos, SEEK_SET) < 0)
854 +                        goto seekerr;
855 +                while (n >= AMBVALSIZ) {        /* load contributed values */
856 +                        if (!readambval(&avs, ambinp)) {
857 +                                sprintf(errmsg,
858 +                        "ambient file \"%s\" corrupted near character %ld",
859 +                                                ambfile, flen - n);
860 +                                error(WARNING, errmsg);
861 +                                break;
862 +                        }
863 +                        avstore(&avs);
864 +                        n -= AMBVALSIZ;
865 +                }
866 +                lastpos = flen - n;             /* check alignment */
867 +                if (n && lseek(fileno(ambfp), (off_t)lastpos, SEEK_SET) < 0)
868 +                        goto seekerr;
869 +        }
870 +        n = fflush(ambfp);                      /* calls write() at last */
871 +        lastpos += (long)nunflshed*AMBVALSIZ;
872 +        aflock(F_UNLCK);                        /* release file */
873 +        nunflshed = 0;
874 +        return(n);
875 + seekerr:
876 +        error(SYSTEM, "seek failed in ambsync");
877 +        return(EOF);    /* pro forma return */
878 + }
879 +
880 + #else   /* ! F_SETLKW */
881 +
882 + int
883 + ambsync(void)                   /* flush ambient file */
884 + {
885 +        if (ambfp == NULL)
886 +                return(0);
887 +        nunflshed = 0;
888 +        return(fflush(ambfp));
889 + }
890 +
891 + #endif  /* ! F_SETLKW */

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