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

Comparing ray/src/rt/ambient.c (file contents):
Revision 2.63 by greg, Thu Sep 13 20:13:16 2007 UTC vs.
Revision 2.111 by greg, Thu Nov 18 19:38:21 2021 UTC

# Line 1 | Line 1
1 #ifndef lint
1   static const char       RCSid[] = "$Id$";
3 #endif
2   /*
3   *  ambient.c - routines dealing with ambient (inter-reflected) component.
4   *
# Line 14 | Line 12 | static const char      RCSid[] = "$Id$";
12   #include  "platform.h"
13   #include  "ray.h"
14   #include  "otypes.h"
15 + #include  "otspecial.h"
16   #include  "resolu.h"
17   #include  "ambient.h"
18   #include  "random.h"
19 + #include  "pmapamb.h"
20  
21   #ifndef  OCTSCALE
22   #define  OCTSCALE       1.0     /* ceil((valid rad.)/(cube size)) */
# Line 25 | Line 25 | static const char      RCSid[] = "$Id$";
25   extern char  *shm_boundary;     /* memory sharing boundary */
26  
27   #ifndef  MAXASET
28 < #define  MAXASET        2047    /* maximum number of elements in ambient set */
28 > #define  MAXASET        4095    /* maximum number of elements in ambient set */
29   #endif
30   OBJECT  ambset[MAXASET+1]={0};  /* ambient include/exclude set */
31  
# Line 39 | Line 39 | static int  nunflshed = 0;     /* number of unflushed ambi
39  
40   #ifndef SORT_THRESH
41   #ifdef SMLMEM
42 < #define SORT_THRESH     ((3L<<20)/sizeof(AMBVAL))
42 > #define SORT_THRESH     ((16L<<20)/sizeof(AMBVAL))
43   #else
44 < #define SORT_THRESH     ((9L<<20)/sizeof(AMBVAL))
44 > #define SORT_THRESH     ((64L<<20)/sizeof(AMBVAL))
45   #endif
46   #endif
47   #ifndef SORT_INTVL
# Line 51 | Line 51 | static int  nunflshed = 0;     /* number of unflushed ambi
51   #define MAX_SORT_INTVL  (SORT_INTVL<<6)
52   #endif
53  
54 +
55   static double  avsum = 0.;              /* computed ambient value sum (log) */
56   static unsigned int  navsum = 0;        /* number of values in avsum */
57   static unsigned int  nambvals = 0;      /* total number of indirect values */
# Line 76 | Line 77 | static long  lastpos = -1;             /* last flush position */
77   #define  AMBFLUSH       (BUFSIZ/AMBVALSIZ)
78  
79   #define  newambval()    (AMBVAL *)malloc(sizeof(AMBVAL))
79 #define  freeav(av)     free((void *)av);
80  
81 + #define  tfunc(lwr, x, upr)     (((x)-(lwr))/((upr)-(lwr)))
82 +
83   static void initambfile(int creat);
84   static void avsave(AMBVAL *av);
85   static AMBVAL *avstore(AMBVAL  *aval);
86   static AMBTREE *newambtree(void);
87   static void freeambtree(AMBTREE  *atp);
88  
89 < typedef void unloadtf_t(void *);
89 > typedef void unloadtf_t(AMBVAL *);
90   static unloadtf_t avinsert;
91   static unloadtf_t av2list;
92 + static unloadtf_t avfree;
93   static void unloadatree(AMBTREE  *at, unloadtf_t *f);
94  
95   static int aposcmp(const void *avp1, const void *avp2);
96   static int avlmemi(AMBVAL *avaddr);
97   static void sortambvals(int always);
98  
99 + static int      plugaleak(RAY *r, AMBVAL *ap, FVECT anorm, double ang);
100 + static double   sumambient(COLOR acol, RAY *r, FVECT rn, int al,
101 +                                AMBTREE *at, FVECT c0, double s);
102 + static int      makeambient(COLOR acol, RAY *r, FVECT rn, int al);
103 + static int      extambient(COLOR cr, AMBVAL *ap, FVECT pv, FVECT nv,
104 +                                FVECT uvw[3]);
105 +
106   #ifdef  F_SETLKW
107   static void aflock(int  typ);
108   #endif
109  
110  
111 < extern void
111 > void
112   setambres(                              /* set ambient resolution */
113          int  ar
114   )
# Line 107 | Line 117 | setambres(                             /* set ambient resolution */
117                                                  /* set min & max radii */
118          if (ar <= 0) {
119                  minarad = 0;
120 <                maxarad = thescene.cusize / 2.0;
120 >                maxarad = thescene.cusize*0.2;
121          } else {
122                  minarad = thescene.cusize / ar;
123 <                maxarad = 64 * minarad;                 /* heuristic */
124 <                if (maxarad > thescene.cusize / 2.0)
125 <                        maxarad = thescene.cusize / 2.0;
123 >                maxarad = 64.0 * minarad;               /* heuristic */
124 >                if (maxarad > thescene.cusize*0.2)
125 >                        maxarad = thescene.cusize*0.2;
126          }
127          if (minarad <= FTINY)
128 <                minarad = 10*FTINY;
128 >                minarad = 10.0*FTINY;
129          if (maxarad <= minarad)
130 <                maxarad = 64 * minarad;
130 >                maxarad = 64.0 * minarad;
131   }
132  
133  
134 < extern void
134 > void
135   setambacc(                              /* set ambient accuracy */
136          double  newa
137   )
138   {
139 <        double  ambdiff;
140 <
141 <        if (newa < 0.0)
142 <                newa = 0.0;
143 <        ambdiff = fabs(newa - ambacc);
144 <        if (ambdiff >= .01 && (ambacc = newa) > FTINY && nambvals > 0)
145 <                sortambvals(1);                 /* rebuild tree */
139 >        static double   olda;           /* remember previous setting here */
140 >        
141 >        newa *= (newa > 0);
142 >        if (fabs(newa - olda) >= .05*(newa + olda)) {
143 >                ambacc = newa;
144 >                if (ambacc > FTINY && nambvals > 0)
145 >                        sortambvals(1);         /* rebuild tree */
146 >        }
147   }
148  
149  
150 < extern void
150 > void
151   setambient(void)                                /* initialize calculation */
152   {
153          int     readonly = 0;
154 <        long  pos, flen;
154 >        long    flen;
155          AMBVAL  amb;
156                                                  /* make sure we're fresh */
157          ambdone();
# Line 160 | Line 171 | setambient(void)                               /* initialize calculation */
171                  readonly = (ambfp = fopen(ambfile, "r")) != NULL;
172          if (ambfp != NULL) {
173                  initambfile(0);                 /* file exists */
174 <                pos = ftell(ambfp);
174 >                lastpos = ftell(ambfp);
175                  while (readambval(&amb, ambfp))
176 <                        avinsert(avstore(&amb));
176 >                        avstore(&amb);
177                  nambshare = nambvals;           /* share loaded values */
178                  if (readonly) {
179                          sprintf(errmsg,
# Line 174 | Line 185 | setambient(void)                               /* initialize calculation */
185                          return;                 /* avoid ambsync() */
186                  }
187                                                  /* align file pointer */
188 <                pos += (long)nambvals*AMBVALSIZ;
188 >                lastpos += (long)nambvals*AMBVALSIZ;
189                  flen = lseek(fileno(ambfp), (off_t)0, SEEK_END);
190 <                if (flen != pos) {
190 >                if (flen != lastpos) {
191                          sprintf(errmsg,
192                          "ignoring last %ld values in ambient file (corrupted)",
193 <                                        (flen - pos)/AMBVALSIZ);
193 >                                        (flen - lastpos)/AMBVALSIZ);
194                          error(WARNING, errmsg);
195 <                        fseek(ambfp, pos, 0);
196 < #ifndef _WIN32 /* XXX we need a replacement for that one */
186 <                        ftruncate(fileno(ambfp), (off_t)pos);
187 < #endif
195 >                        fseek(ambfp, lastpos, SEEK_SET);
196 >                        ftruncate(fileno(ambfp), (off_t)lastpos);
197                  }
198          } else if ((ambfp = fopen(ambfile, "w+")) != NULL) {
199                  initambfile(1);                 /* else create new file */
200 +                fflush(ambfp);
201 +                lastpos = ftell(ambfp);
202          } else {
203                  sprintf(errmsg, "cannot open ambient file \"%s\"", ambfile);
204                  error(SYSTEM, errmsg);
205          }
206 <        ambsync();                      /* load previous values */
206 > #ifdef  F_SETLKW
207 >        aflock(F_UNLCK);                        /* release file */
208 > #endif
209   }
210  
211  
212 < extern void
212 > void
213   ambdone(void)                   /* close ambient file and free memory */
214   {
215          if (ambfp != NULL) {            /* close ambient file */
# Line 210 | Line 223 | ambdone(void)                  /* close ambient file and free memory
223                  lastpos = -1;
224          }
225                                          /* free ambient tree */
226 <        unloadatree(&atrunk, free);
226 >        unloadatree(&atrunk, avfree);
227                                          /* reset state variables */
228          avsum = 0.;
229          navsum = 0;
# Line 222 | Line 235 | ambdone(void)                  /* close ambient file and free memory
235   }
236  
237  
238 < extern void
238 > void
239   ambnotify(                      /* record new modifier */
240          OBJECT  obj
241   )
242   {
243          static int  hitlimit = 0;
244 <        register OBJREC  *o;
245 <        register char  **amblp;
244 >        OBJREC   *o;
245 >        char  **amblp;
246  
247          if (obj == OVOID) {             /* starting over */
248                  ambset[0] = 0;
# Line 252 | Line 265 | ambnotify(                     /* record new modifier */
265   }
266  
267  
268 < extern void
268 > void
269   multambient(            /* compute ambient component & multiply by coef. */
270          COLOR  aval,
271 <        register RAY  *r,
271 >        RAY  *r,
272          FVECT  nrm
273   )
274   {
275 +        static double  logAvgAbsorp = 1;
276          static int  rdepth = 0;                 /* ambient recursion */
277 <        COLOR   acol;
277 >        COLOR   acol, caustic;
278 >        int     i, ok;
279          double  d, l;
280  
281 +        /* PMAP: Factor in ambient from photon map, if enabled and ray is
282 +         * ambient. Return as all ambient components accounted for, else
283 +         * continue. */
284 +        if (ambPmap(aval, r, rdepth))
285 +                return;
286 +
287 +        if (logAvgAbsorp > 0)                   /* exclude in -aw to avoid growth */
288 +                logAvgAbsorp = log(1.-AVGREFL);
289 +
290 +        /* PMAP: Factor in specular-diffuse ambient (caustics) from photon
291 +         * map, if enabled and ray is primary, else caustic is zero.  Continue
292 +         * with RADIANCE ambient calculation */
293 +        copycolor(caustic, aval);
294 +        ambPmapCaustic(caustic, r, rdepth);
295 +        
296          if (ambdiv <= 0)                        /* no ambient calculation */
297                  goto dumbamb;
298                                                  /* check number of bounces */
# Line 274 | Line 304 | multambient(           /* compute ambient component & multiply
304                  goto dumbamb;
305  
306          if (ambacc <= FTINY) {                  /* no ambient storage */
307 +                FVECT   uvd[2];
308 +                float   dgrad[2], *dgp = NULL;
309 +
310 +                if (nrm != r->ron && DOT(nrm,r->ron) < 0.9999)
311 +                        dgp = dgrad;            /* compute rotational grad. */
312                  copycolor(acol, aval);
313                  rdepth++;
314 <                d = doambient(acol, r, r->rweight, NULL, NULL);
314 >                ok = doambient(acol, r, r->rweight,
315 >                                uvd, NULL, NULL, dgp, NULL);
316                  rdepth--;
317 <                if (d <= FTINY)
317 >                if (!ok)
318                          goto dumbamb;
319 +                if ((ok > 0) & (dgp != NULL)) { /* apply texture */
320 +                        FVECT   v1;
321 +                        VCROSS(v1, r->ron, nrm);
322 +                        d = 1.0;
323 +                        for (i = 3; i--; )
324 +                                d += v1[i] * (dgp[0]*uvd[0][i] + dgp[1]*uvd[1][i]);
325 +                        if (d >= 0.05)
326 +                                scalecolor(acol, d);
327 +                }
328                  copycolor(aval, acol);
329 +
330 +                /* PMAP: add in caustic */
331 +                addcolor(aval, caustic);
332                  return;
333          }
334  
# Line 290 | Line 338 | multambient(           /* compute ambient component & multiply
338          setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
339          d = sumambient(acol, r, nrm, rdepth,
340                          &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
341 +                        
342          if (d > FTINY) {
343                  d = 1.0/d;
344                  scalecolor(acol, d);
345                  multcolor(aval, acol);
346 +
347 +                /* PMAP: add in caustic */
348 +                addcolor(aval, caustic);
349                  return;
350          }
351 +        
352          rdepth++;                               /* need to cache new value */
353 <        d = makeambient(acol, r, nrm, rdepth-1);
353 >        ok = makeambient(acol, r, nrm, rdepth-1);
354          rdepth--;
355 <        if (d > FTINY) {
356 <                multcolor(aval, acol);          /* got new value */
355 >        
356 >        if (ok) {
357 >                multcolor(aval, acol);          /* computed new value */
358 >
359 >                /* PMAP: add in caustic */
360 >                addcolor(aval, caustic);
361                  return;
362          }
363 +        
364   dumbamb:                                        /* return global value */
365          if ((ambvwt <= 0) | (navsum == 0)) {
366                  multcolor(aval, ambval);
367 +                
368 +                /* PMAP: add in caustic */
369 +                addcolor(aval, caustic);
370                  return;
371          }
372 <        l = bright(ambval);                     /* average in computations */
372 >        
373 >        l = bright(ambval);                     /* average in computations */  
374          if (l > FTINY) {
375 <                d = (log(l)*(double)ambvwt + avsum) /
375 >                d = (log(l)*(double)ambvwt + avsum + logAvgAbsorp*navsum) /
376                                  (double)(ambvwt + navsum);
377                  d = exp(d) / l;
378                  scalecolor(aval, d);
379                  multcolor(aval, ambval);        /* apply color of ambval */
380          } else {
381 <                d = exp( avsum / (double)navsum );
381 >                d = exp( avsum/(double)navsum + logAvgAbsorp );
382                  scalecolor(aval, d);            /* neutral color */
383          }
384   }
385  
386  
387 < extern double
388 < sumambient(     /* get interpolated ambient value */
387 > /* Plug a potential leak where ambient cache value is occluded */
388 > static int
389 > plugaleak(RAY *r, AMBVAL *ap, FVECT anorm, double ang)
390 > {
391 >        const double    cost70sq = 0.1169778;   /* cos(70deg)^2 */
392 >        RAY             rtst;
393 >        FVECT           vdif;
394 >        double          normdot, ndotd, nadotd;
395 >        double          a, b, c, t[2];
396 >
397 >        ang += 2.*PI*(ang < 0);                 /* check direction flags */
398 >        if ( !(ap->corral>>(int)(ang*(16./PI)) & 1) )
399 >                return(0);
400 >        /*
401 >         * Generate test ray, targeting 20 degrees above sample point plane
402 >         * along surface normal from cache position.  This should be high
403 >         * enough to miss local geometry we don't really care about.
404 >         */
405 >        VSUB(vdif, ap->pos, r->rop);
406 >        normdot = DOT(anorm, r->ron);
407 >        ndotd = DOT(vdif, r->ron);
408 >        nadotd = DOT(vdif, anorm);
409 >        a = normdot*normdot - cost70sq;
410 >        b = 2.0*(normdot*ndotd - nadotd*cost70sq);
411 >        c = ndotd*ndotd - DOT(vdif,vdif)*cost70sq;
412 >        if (quadratic(t, a, b, c) != 2)
413 >                return(1);                      /* should rarely happen */
414 >        if (t[1] <= FTINY)
415 >                return(0);                      /* should fail behind test */
416 >        rayorigin(&rtst, SHADOW, r, NULL);
417 >        VSUM(rtst.rdir, vdif, anorm, t[1]);     /* further dist. > plane */
418 >        rtst.rmax = normalize(rtst.rdir);       /* short ray test */
419 >        while (localhit(&rtst, &thescene)) {    /* check for occluder */
420 >                OBJREC  *m = findmaterial(rtst.ro);
421 >                if (m != NULL && !istransp(m->otype) && !isBSDFproxy(m) &&
422 >                                (rtst.clipset == NULL ||
423 >                                        !inset(rtst.clipset, rtst.ro->omod)))
424 >                        return(1);              /* plug light leak */
425 >                VCOPY(rtst.rorg, rtst.rop);     /* skip invisible surface */
426 >                rtst.rmax -= rtst.rot;
427 >                rayclear(&rtst);
428 >        }
429 >        return(0);                              /* seems we're OK */
430 > }
431 >
432 >
433 > static double
434 > sumambient(             /* get interpolated ambient value */
435          COLOR  acol,
436 <        register RAY  *r,
436 >        RAY  *r,
437          FVECT  rn,
438          int  al,
439          AMBTREE  *at,
440          FVECT  c0,
441          double  s
442   )
443 < {
444 <        double  d, e1, e2, wt, wsum;
445 <        COLOR  ct;
446 <        FVECT  ck0;
447 <        int  i;
448 <        register int  j;
449 <        register AMBVAL  *av;
443 > {                       /* initial limit is 10 degrees plus ambacc radians */
444 >        const double    minangle = 10.0 * PI/180.;
445 >        double          maxangle = minangle + ambacc;
446 >        double          wsum = 0.0;
447 >        FVECT           ck0;
448 >        int             i, j;
449 >        AMBVAL          *av;
450  
451 <        wsum = 0.0;
452 <                                        /* do this node */
451 >        if (at->kid != NULL) {          /* sum children first */                                
452 >                s *= 0.5;
453 >                for (i = 0; i < 8; i++) {
454 >                        for (j = 0; j < 3; j++) {
455 >                                ck0[j] = c0[j];
456 >                                if (1<<j & i)
457 >                                        ck0[j] += s;
458 >                                if (r->rop[j] < ck0[j] - OCTSCALE*s)
459 >                                        break;
460 >                                if (r->rop[j] > ck0[j] + (1.0+OCTSCALE)*s)
461 >                                        break;
462 >                        }
463 >                        if (j == 3)
464 >                                wsum += sumambient(acol, r, rn, al,
465 >                                                        at->kid+i, ck0, s);
466 >                }
467 >                                        /* good enough? */
468 >                if (wsum >= 0.05 && s > minarad*10.0)
469 >                        return(wsum);
470 >        }
471 >                                        /* adjust maximum angle */
472 >        if (at->alist != NULL && (at->alist->lvl <= al) & (r->rweight < 0.6))
473 >                maxangle = (maxangle - PI/2.)*pow(r->rweight,0.13) + PI/2.;
474 >                                        /* sum this node */
475          for (av = at->alist; av != NULL; av = av->next) {
476 <                double  rn_dot = -2.0;
476 >                double  u, v, d, delta_r2, delta_t2;
477 >                COLOR   ct;
478 >                FVECT   uvw[3];
479 >                                        /* record access */
480                  if (tracktime)
481                          av->latick = ambclock;
482                  /*
483 <                 *  Ambient level test.
483 >                 *  Ambient level test
484                   */
485 <                if (av->lvl > al)       /* list sorted, so this works */
485 >                if (av->lvl > al ||     /* list sorted, so this works */
486 >                                (av->lvl == al) & (av->weight < 0.9*r->rweight))
487                          break;
354                if (av->weight < 0.9*r->rweight)
355                        continue;
488                  /*
489 <                 *  Ambient radius test.
489 >                 *  Direction test using unperturbed normal
490                   */
491 <                d = av->pos[0] - r->rop[0];
492 <                e1 = d * d;
493 <                d = av->pos[1] - r->rop[1];
362 <                e1 += d * d;
363 <                d = av->pos[2] - r->rop[2];
364 <                e1 += d * d;
365 <                e1 /= av->rad * av->rad;
366 <                if (e1 > ambacc*ambacc*1.21)
491 >                decodedir(uvw[2], av->ndir);
492 >                d = DOT(uvw[2], r->ron);
493 >                if (d <= 0.0)           /* >= 90 degrees */
494                          continue;
495 +                delta_r2 = 2.0 - 2.0*d; /* approx. radians^2 */
496 +                if (delta_r2 >= maxangle*maxangle)
497 +                        continue;
498                  /*
499 <                 *  Direction test using closest normal.
499 >                 *  Modified ray behind test
500                   */
501 <                d = DOT(av->dir, r->ron);
502 <                if (rn != r->ron) {
503 <                        rn_dot = DOT(av->dir, rn);
374 <                        if (rn_dot > 1.0-FTINY)
375 <                                rn_dot = 1.0-FTINY;
376 <                        if (rn_dot >= d-FTINY) {
377 <                                d = rn_dot;
378 <                                rn_dot = -2.0;
379 <                        }
380 <                }
381 <                e2 = (1.0 - d) * r->rweight;
382 <                if (e2 < 0.0) e2 = 0.0;
383 <                if (e1 + e2 > ambacc*ambacc*1.21)
501 >                VSUB(ck0, r->rop, av->pos);
502 >                d = DOT(ck0, uvw[2]);
503 >                if (d < -minarad*ambacc-.001)
504                          continue;
505 +                d /= av->rad[0];
506 +                delta_t2 = d*d;
507 +                if (delta_t2 >= ambacc*ambacc)
508 +                        continue;
509                  /*
510 <                 *  Ray behind test.
510 >                 *  Elliptical radii test based on Hessian
511                   */
512 <                d = 0.0;
513 <                for (j = 0; j < 3; j++)
514 <                        d += (r->rop[j] - av->pos[j]) *
515 <                                        (av->dir[j] + r->ron[j]);
516 <                if (d*0.5 < -minarad*ambacc-.001)
512 >                decodedir(uvw[0], av->udir);
513 >                VCROSS(uvw[1], uvw[2], uvw[0]);
514 >                d = (u = DOT(ck0, uvw[0])) / av->rad[0];
515 >                delta_t2 += d*d;
516 >                d = (v = DOT(ck0, uvw[1])) / av->rad[1];
517 >                delta_t2 += d*d;
518 >                if (delta_t2 >= ambacc*ambacc)
519                          continue;
520                  /*
521 <                 *  Jittering final test reduces image artifacts.
521 >                 *  Test for potential light leak
522                   */
523 <                e1 = sqrt(e1);
398 <                e2 = sqrt(e2);
399 <                wt = e1 + e2;
400 <                if (wt > ambacc*(.9+.2*urand(9015+samplendx)))
523 >                if (av->corral && plugaleak(r, av, uvw[2], atan2a(v,u)))
524                          continue;
525                  /*
526 <                 *  Recompute directional error using perturbed normal
526 >                 *  Extrapolate value and compute final weight (hat function)
527                   */
528 <                if (rn_dot > 0.0) {
529 <                        e2 = sqrt((1.0 - rn_dot)*r->rweight);
530 <                        wt = e1 + e2;
531 <                }
532 <                if (wt <= 1e-3)
410 <                        wt = 1e3;
411 <                else
412 <                        wt = 1.0 / wt;
413 <                wsum += wt;
414 <                extambient(ct, av, r->rop, rn);
415 <                scalecolor(ct, wt);
528 >                if (!extambient(ct, av, r->rop, rn, uvw))
529 >                        continue;
530 >                d = tfunc(maxangle, sqrt(delta_r2), 0.0) *
531 >                        tfunc(ambacc, sqrt(delta_t2), 0.0);
532 >                scalecolor(ct, d);
533                  addcolor(acol, ct);
534 +                wsum += d;
535          }
418        if (at->kid == NULL)
419                return(wsum);
420                                        /* do children */
421        s *= 0.5;
422        for (i = 0; i < 8; i++) {
423                for (j = 0; j < 3; j++) {
424                        ck0[j] = c0[j];
425                        if (1<<j & i)
426                                ck0[j] += s;
427                        if (r->rop[j] < ck0[j] - OCTSCALE*s)
428                                break;
429                        if (r->rop[j] > ck0[j] + (1.0+OCTSCALE)*s)
430                                break;
431                }
432                if (j == 3)
433                        wsum += sumambient(acol, r, rn, al,
434                                                at->kid+i, ck0, s);
435        }
536          return(wsum);
537   }
538  
539  
540 < extern double
540 > static int
541   makeambient(            /* make a new ambient value for storage */
542          COLOR  acol,
543          RAY  *r,
# Line 446 | Line 546 | makeambient(           /* make a new ambient value for storage
546   )
547   {
548          AMBVAL  amb;
549 <        FVECT   gp, gd;
549 >        FVECT   uvw[3];
550          int     i;
551  
552          amb.weight = 1.0;                       /* compute weight */
# Line 456 | Line 556 | makeambient(           /* make a new ambient value for storage
556                  amb.weight = 1.25*r->rweight;
557          setcolor(acol, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
558                                                  /* compute ambient */
559 <        amb.rad = doambient(acol, r, amb.weight, gp, gd);
560 <        if (amb.rad <= FTINY) {
461 <                setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
462 <                return(0.0);
463 <        }
559 >        i = doambient(acol, r, amb.weight,
560 >                        uvw, amb.rad, amb.gpos, amb.gdir, &amb.corral);
561          scalecolor(acol, 1./AVGREFL);           /* undo assumed reflectance */
562 +        if (i <= 0 || amb.rad[0] <= FTINY)      /* no Hessian or zero radius */
563 +                return(i);
564                                                  /* store value */
565          VCOPY(amb.pos, r->rop);
566 <        VCOPY(amb.dir, r->ron);
566 >        amb.ndir = encodedir(r->ron);
567 >        amb.udir = encodedir(uvw[0]);
568          amb.lvl = al;
569          copycolor(amb.val, acol);
470        VCOPY(amb.gpos, gp);
471        VCOPY(amb.gdir, gd);
570                                                  /* insert into tree */
571          avsave(&amb);                           /* and save to file */
572 <        if (rn != r->ron)
573 <                extambient(acol, &amb, r->rop, rn);     /* texture */
574 <        return(amb.rad);
572 >        if (rn != r->ron) {                     /* texture */
573 >                VCOPY(uvw[2], r->ron);
574 >                extambient(acol, &amb, r->rop, rn, uvw);
575 >        }
576 >        return(1);
577   }
578  
579  
580 < extern void
580 > static int
581   extambient(             /* extrapolate value at pv, nv */
582          COLOR  cr,
583 <        register AMBVAL  *ap,
583 >        AMBVAL   *ap,
584          FVECT  pv,
585 <        FVECT  nv
585 >        FVECT  nv,
586 >        FVECT  uvw[3]
587   )
588   {
589 <        FVECT  v1;
590 <        register int  i;
591 <        double  d;
589 >        const double    min_d = 0.05;
590 >        const double    max_d = 20.;
591 >        static FVECT    my_uvw[3];
592 >        FVECT           v1;
593 >        int             i;
594 >        double          d = 1.0;        /* zeroeth order */
595  
596 <        d = 1.0;                        /* zeroeth order */
597 <                                        /* gradient due to translation */
598 <        for (i = 0; i < 3; i++)
599 <                d += ap->gpos[i]*(pv[i]-ap->pos[i]);
600 <                                        /* gradient due to rotation */
497 <        VCROSS(v1, ap->dir, nv);
498 <        d += DOT(ap->gdir, v1);
499 <        if (d <= 0.0) {
500 <                setcolor(cr, 0.0, 0.0, 0.0);
501 <                return;
596 >        if (uvw == NULL) {              /* need local coordinates? */
597 >                decodedir(my_uvw[2], ap->ndir);
598 >                decodedir(my_uvw[0], ap->udir);
599 >                VCROSS(my_uvw[1], my_uvw[2], my_uvw[0]);
600 >                uvw = my_uvw;
601          }
602 +        for (i = 3; i--; )              /* gradient due to translation */
603 +                d += (pv[i] - ap->pos[i]) *
604 +                        (ap->gpos[0]*uvw[0][i] + ap->gpos[1]*uvw[1][i]);
605 +
606 +        VCROSS(v1, uvw[2], nv);         /* gradient due to rotation */
607 +        for (i = 3; i--; )
608 +                d += v1[i] * (ap->gdir[0]*uvw[0][i] + ap->gdir[1]*uvw[1][i]);
609 +        
610 +        if (d < min_d)                  /* clamp min/max scaling */
611 +                d = min_d;
612 +        else if (d > max_d)
613 +                d = max_d;
614          copycolor(cr, ap->val);
615          scalecolor(cr, d);
616 +        return(d > min_d);
617   }
618  
619  
620   static void
621 + avinsert(                               /* insert ambient value in our tree */
622 +        AMBVAL *av
623 + )
624 + {
625 +        AMBTREE  *at;
626 +        AMBVAL  *ap;
627 +        AMBVAL  avh;
628 +        FVECT  ck0;
629 +        double  s;
630 +        int  branch;
631 +        int  i;
632 +
633 +        if (av->rad[0] <= FTINY)
634 +                error(CONSISTENCY, "zero ambient radius in avinsert");
635 +        at = &atrunk;
636 +        VCOPY(ck0, thescene.cuorg);
637 +        s = thescene.cusize;
638 +        while (s*(OCTSCALE/2) > av->rad[1]*ambacc) {
639 +                if (at->kid == NULL)
640 +                        if ((at->kid = newambtree()) == NULL)
641 +                                error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
642 +                s *= 0.5;
643 +                branch = 0;
644 +                for (i = 0; i < 3; i++)
645 +                        if (av->pos[i] > ck0[i] + s) {
646 +                                ck0[i] += s;
647 +                                branch |= 1 << i;
648 +                        }
649 +                at = at->kid + branch;
650 +        }
651 +        avh.next = at->alist;           /* order by increasing level */
652 +        for (ap = &avh; ap->next != NULL; ap = ap->next)
653 +                if ( ap->next->lvl > av->lvl ||
654 +                                (ap->next->lvl == av->lvl) &
655 +                                (ap->next->weight <= av->weight) )
656 +                        break;
657 +        av->next = ap->next;
658 +        ap->next = (AMBVAL*)av;
659 +        at->alist = avh.next;
660 + }
661 +
662 +
663 + static void
664   initambfile(            /* initialize ambient file */
665 <        int  creat
665 >        int  cre8
666   )
667   {
668          extern char  *progname, *octname;
669          static char  *mybuf = NULL;
670  
671   #ifdef  F_SETLKW
672 <        aflock(creat ? F_WRLCK : F_RDLCK);
672 >        aflock(cre8 ? F_WRLCK : F_RDLCK);
673   #endif
674          SET_FILE_BINARY(ambfp);
675          if (mybuf == NULL)
676                  mybuf = (char *)bmalloc(BUFSIZ+8);
677          setbuf(ambfp, mybuf);
678 <        if (creat) {                    /* new file */
678 >        if (cre8) {                     /* new file */
679                  newheader("RADIANCE", ambfp);
680                  fprintf(ambfp, "%s -av %g %g %g -aw %d -ab %d -aa %g ",
681                                  progname, colval(ambval,RED),
# Line 529 | Line 684 | initambfile(           /* initialize ambient file */
684                  fprintf(ambfp, "-ad %d -as %d -ar %d ",
685                                  ambdiv, ambssamp, ambres);
686                  if (octname != NULL)
687 <                        printargs(1, &octname, ambfp);
688 <                else
534 <                        fputc('\n', ambfp);
687 >                        fputs(octname, ambfp);
688 >                fputc('\n', ambfp);
689                  fprintf(ambfp, "SOFTWARE= %s\n", VersionID);
690                  fputnow(ambfp);
691                  fputformat(AMBFMT, ambfp);
692 <                putc('\n', ambfp);
692 >                fputc('\n', ambfp);
693                  putambmagic(ambfp);
694          } else if (checkheader(ambfp, AMBFMT, NULL) < 0 || !hasambmagic(ambfp))
695                  error(USER, "bad ambient file");
# Line 547 | Line 701 | avsave(                                /* insert and save an ambient value */
701          AMBVAL  *av
702   )
703   {
704 <        avinsert(avstore(av));
704 >        avstore(av);
705          if (ambfp == NULL)
706                  return;
707          if (writambval(av, ambfp) < 0)
# Line 562 | Line 716 | writerr:
716  
717  
718   static AMBVAL *
719 < avstore(                                /* allocate memory and store aval */
720 <        register AMBVAL  *aval
719 > avstore(                                /* allocate memory and save aval */
720 >        AMBVAL  *aval
721   )
722   {
723 <        register AMBVAL  *av;
723 >        AMBVAL  *av;
724          double  d;
725  
726          if ((av = newambval()) == NULL)
# Line 580 | Line 734 | avstore(                               /* allocate memory and store aval */
734                  avsum += log(d);
735                  navsum++;
736          }
737 +        avinsert(av);                   /* insert in our cache tree */
738          return(av);
739   }
740  
# Line 592 | Line 747 | static AMBTREE  *atfreelist = NULL;    /* free ambient tr
747   static AMBTREE *
748   newambtree(void)                                /* allocate 8 ambient tree structs */
749   {
750 <        register AMBTREE  *atp, *upperlim;
750 >        AMBTREE  *atp, *upperlim;
751  
752          if (atfreelist == NULL) {       /* get more nodes */
753                  atfreelist = (AMBTREE *)malloc(ATALLOCSZ*8*sizeof(AMBTREE));
# Line 606 | Line 761 | newambtree(void)                               /* allocate 8 ambient tree structs
761          }
762          atp = atfreelist;
763          atfreelist = atp->kid;
764 <        memset((char *)atp, '\0', 8*sizeof(AMBTREE));
764 >        memset(atp, 0, 8*sizeof(AMBTREE));
765          return(atp);
766   }
767  
# Line 622 | Line 777 | freeambtree(                   /* free 8 ambient tree structs */
777  
778  
779   static void
625 avinsert(                               /* insert ambient value in our tree */
626        void *av
627 )
628 {
629        register AMBTREE  *at;
630        register AMBVAL  *ap;
631        AMBVAL  avh;
632        FVECT  ck0;
633        double  s;
634        int  branch;
635        register int  i;
636
637        if (((AMBVAL*)av)->rad <= FTINY)
638                error(CONSISTENCY, "zero ambient radius in avinsert");
639        at = &atrunk;
640        VCOPY(ck0, thescene.cuorg);
641        s = thescene.cusize;
642        while (s*(OCTSCALE/2) > ((AMBVAL*)av)->rad*ambacc) {
643                if (at->kid == NULL)
644                        if ((at->kid = newambtree()) == NULL)
645                                error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
646                s *= 0.5;
647                branch = 0;
648                for (i = 0; i < 3; i++)
649                        if (((AMBVAL*)av)->pos[i] > ck0[i] + s) {
650                                ck0[i] += s;
651                                branch |= 1 << i;
652                        }
653                at = at->kid + branch;
654        }
655        avh.next = at->alist;           /* order by increasing level */
656        for (ap = &avh; ap->next != NULL; ap = ap->next)
657                if (ap->next->lvl >= ((AMBVAL*)av)->lvl)
658                        break;
659        ((AMBVAL*)av)->next = ap->next;
660        ap->next = (AMBVAL*)av;
661        at->alist = avh.next;
662 }
663
664
665 static void
780   unloadatree(                    /* unload an ambient value tree */
781 <        register AMBTREE  *at,
781 >        AMBTREE  *at,
782          unloadtf_t *f
783   )
784   {
785 <        register AMBVAL  *av;
786 <        register int  i;
785 >        AMBVAL  *av;
786 >        int  i;
787                                          /* transfer values at this node */
788          for (av = at->alist; av != NULL; av = at->alist) {
789                  at->alist = av->next;
790 +                av->next = NULL;
791                  (*f)(av);
792          }
793          if (at->kid == NULL)
# Line 694 | Line 809 | static int     i_avlist;               /* index for lists */
809   static int alatcmp(const void *av1, const void *av2);
810  
811   static void
812 + avfree(AMBVAL *av)
813 + {
814 +        free(av);
815 + }
816 +
817 + static void
818   av2list(
819 <        void *av
819 >        AMBVAL *av
820   )
821   {
822   #ifdef DEBUG
# Line 703 | Line 824 | av2list(
824                  error(CONSISTENCY, "too many ambient values in av2list1");
825   #endif
826          avlist1[i_avlist].p = avlist2[i_avlist] = (AMBVAL*)av;
827 <        avlist1[i_avlist++].t = ((AMBVAL*)av)->latick;
827 >        avlist1[i_avlist++].t = av->latick;
828   }
829  
830  
# Line 713 | Line 834 | alatcmp(                       /* compare ambient values for MRA */
834          const void *av2
835   )
836   {
837 <        register long  lc = ((struct avl *)av2)->t - ((struct avl *)av1)->t;
837 >        long  lc = ((struct avl *)av2)->t - ((struct avl *)av1)->t;
838          return(lc<0 ? -1 : lc>0 ? 1 : 0);
839   }
840  
# Line 730 | Line 851 | aposcmp(                       /* compare ambient value positions */
851          const void      *avp2
852   )
853   {
854 <        register long   diff = *(char * const *)avp1 - *(char * const *)avp2;
854 >        long    diff = *(char * const *)avp1 - *(char * const *)avp2;
855          if (diff < 0)
856                  return(-1);
857          return(diff > 0);
858   }
859  
860 < #if 1
860 >
861   static int
862   avlmemi(                                /* find list position from address */
863          AMBVAL  *avaddr
864   )
865   {
866 <        register AMBVAL  **avlpp;
866 >        AMBVAL  **avlpp;
867  
868 <        avlpp = (AMBVAL **)bsearch((char *)&avaddr, (char *)avlist2,
868 >        avlpp = (AMBVAL **)bsearch(&avaddr, avlist2,
869                          nambvals, sizeof(AMBVAL *), aposcmp);
870          if (avlpp == NULL)
871                  error(CONSISTENCY, "address not found in avlmemi");
872          return(avlpp - avlist2);
873   }
753 #else
754 #define avlmemi(avaddr) ((AMBVAL **)bsearch((char *)&avaddr,(char *)avlist2, \
755                                nambvals,sizeof(AMBVAL *),aposcmp) - avlist2)
756 #endif
874  
875  
876   static void
# Line 763 | Line 880 | sortambvals(                   /* resort ambient values */
880   {
881          AMBTREE  oldatrunk;
882          AMBVAL  tav, *tap, *pnext;
883 <        register int    i, j;
883 >        int     i, j;
884                                          /* see if it's time yet */
885          if (!always && (ambclock++ < lastsort+sortintvl ||
886                          nambvals < SORT_THRESH))
# Line 792 | Line 909 | sortambvals(                   /* resort ambient values */
909          }
910          if (avlist1 == NULL) {          /* no time tracking -- rebuild tree? */
911                  if (avlist2 != NULL)
912 <                        free((void *)avlist2);
912 >                        free(avlist2);
913                  if (always) {           /* rebuild without sorting */
914                          oldatrunk = atrunk;
915                          atrunk.alist = NULL;
# Line 819 | Line 936 | sortambvals(                   /* resort ambient values */
936                  if (i_avlist < nambvals)
937                          error(CONSISTENCY, "missing ambient values in sortambvals");
938   #endif
939 <                qsort((char *)avlist1, nambvals, sizeof(struct avl), alatcmp);
940 <                qsort((char *)avlist2, nambvals, sizeof(AMBVAL *), aposcmp);
939 >                qsort(avlist1, nambvals, sizeof(struct avl), alatcmp);
940 >                qsort(avlist2, nambvals, sizeof(AMBVAL *), aposcmp);
941                  for (i = 0; i < nambvals; i++) {
942                          if (avlist1[i].p == NULL)
943                                  continue;
# Line 836 | Line 953 | sortambvals(                   /* resort ambient values */
953                          avinsert(avlist2[j]);
954                          avlist1[j].p = NULL;
955                  }
956 <                free((void *)avlist1);
957 <                free((void *)avlist2);
956 >                free(avlist1);
957 >                free(avlist2);
958                                                  /* compute new sort interval */
959                  sortintvl = ambclock - lastsort;
960                  if (sortintvl >= MAX_SORT_INTVL/2)
# Line 863 | Line 980 | aflock(                        /* lock/unlock ambient file */
980   {
981          static struct flock  fls;       /* static so initialized to zeroes */
982  
983 +        if (typ == fls.l_type)          /* already called? */
984 +                return;
985 +
986          fls.l_type = typ;
987 <        if (fcntl(fileno(ambfp), F_SETLKW, &fls) < 0)
988 <                error(SYSTEM, "cannot (un)lock ambient file");
987 >        do
988 >                if (fcntl(fileno(ambfp), F_SETLKW, &fls) != -1)
989 >                        return;
990 >        while (errno == EINTR);
991 >        
992 >        error(SYSTEM, "cannot (un)lock ambient file");
993   }
994  
995  
996 < extern int
996 > int
997   ambsync(void)                   /* synchronize ambient file */
998   {
999          long  flen;
1000          AMBVAL  avs;
1001 <        register int  n;
1001 >        int  n;
1002  
1003 <        if (lastpos < 0)        /* initializing (locked in initambfile) */
1004 <                goto syncend;
1003 >        if (ambfp == NULL)      /* no ambient file? */
1004 >                return(0);
1005                                  /* gain appropriate access */
1006          aflock(nunflshed ? F_WRLCK : F_RDLCK);
1007                                  /* see if file has grown */
1008          if ((flen = lseek(fileno(ambfp), (off_t)0, SEEK_END)) < 0)
1009                  goto seekerr;
1010 <        if ( (n = flen - lastpos) ) {           /* file has grown */
1011 <                if (ambinp == NULL) {           /* use duplicate filedes */
1012 <                        ambinp = fdopen(dup(fileno(ambfp)), "r");
1010 >        if ((n = flen - lastpos) > 0) {         /* file has grown */
1011 >                if (ambinp == NULL) {           /* get new file pointer */
1012 >                        ambinp = fopen(ambfile, "rb");
1013                          if (ambinp == NULL)
1014 <                                error(SYSTEM, "fdopen failed in ambsync");
1014 >                                error(SYSTEM, "fopen failed in ambsync");
1015                  }
1016 <                if (fseek(ambinp, lastpos, 0) < 0)
1016 >                if (fseek(ambinp, lastpos, SEEK_SET) < 0)
1017                          goto seekerr;
1018                  while (n >= AMBVALSIZ) {        /* load contributed values */
1019                          if (!readambval(&avs, ambinp)) {
# Line 899 | Line 1023 | ambsync(void)                  /* synchronize ambient file */
1023                                  error(WARNING, errmsg);
1024                                  break;
1025                          }
1026 <                        avinsert(avstore(&avs));
1026 >                        avstore(&avs);
1027                          n -= AMBVALSIZ;
1028                  }
1029 <                /*** seek always as safety measure
1030 <                if (n) ***/                     /* alignment */
1031 <                        if (lseek(fileno(ambfp), (off_t)(flen-n), SEEK_SET) < 0)
908 <                                goto seekerr;
1029 >                lastpos = flen - n;             /* check alignment */
1030 >                if (n && lseek(fileno(ambfp), (off_t)lastpos, SEEK_SET) < 0)
1031 >                        goto seekerr;
1032          }
910 #ifdef  DEBUG
911        if (ambfp->_ptr - ambfp->_base != nunflshed*AMBVALSIZ) {
912                sprintf(errmsg, "ambient file buffer at %d rather than %d",
913                                ambfp->_ptr - ambfp->_base,
914                                nunflshed*AMBVALSIZ);
915                error(CONSISTENCY, errmsg);
916        }
917 #endif
918 syncend:
1033          n = fflush(ambfp);                      /* calls write() at last */
1034 <        if ((lastpos = lseek(fileno(ambfp), (off_t)0, SEEK_CUR)) < 0)
921 <                goto seekerr;
1034 >        lastpos += (long)nunflshed*AMBVALSIZ;
1035          aflock(F_UNLCK);                        /* release file */
1036          nunflshed = 0;
1037          return(n);
1038   seekerr:
1039          error(SYSTEM, "seek failed in ambsync");
1040 <        return -1; /* pro forma return */
1040 >        return(EOF);    /* pro forma return */
1041   }
1042  
1043 < #else
1043 > #else   /* ! F_SETLKW */
1044  
1045 < extern int
1045 > int
1046   ambsync(void)                   /* flush ambient file */
1047   {
1048 +        if (ambfp == NULL)
1049 +                return(0);
1050          nunflshed = 0;
1051          return(fflush(ambfp));
1052   }
1053  
1054 < #endif
1054 > #endif  /* ! F_SETLKW */

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