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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 2.112 by greg, Mon Mar 7 17:52:14 2022 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 37 | Line 37 | static AMBTREE atrunk;         /* our ambient trunk node */
37   static FILE  *ambfp = NULL;     /* ambient file pointer */
38   static int  nunflshed = 0;      /* number of unflushed ambient values */
39  
40 #ifndef SORT_THRESH
41 #ifdef SMLMEM
42 #define SORT_THRESH     ((3L<<20)/sizeof(AMBVAL))
43 #else
44 #define SORT_THRESH     ((9L<<20)/sizeof(AMBVAL))
45 #endif
46 #endif
47 #ifndef SORT_INTVL
48 #define SORT_INTVL      (SORT_THRESH<<1)
49 #endif
50 #ifndef MAX_SORT_INTVL
51 #define MAX_SORT_INTVL  (SORT_INTVL<<6)
52 #endif
53
40   static double  avsum = 0.;              /* computed ambient value sum (log) */
41   static unsigned int  navsum = 0;        /* number of values in avsum */
42   static unsigned int  nambvals = 0;      /* total number of indirect values */
43   static unsigned int  nambshare = 0;     /* number of values from file */
58 static unsigned long  ambclock = 0;     /* ambient access clock */
59 static unsigned long  lastsort = 0;     /* time of last value sort */
60 static long  sortintvl = SORT_INTVL;    /* time until next sort */
44   static FILE  *ambinp = NULL;            /* auxiliary file for input */
45   static long  lastpos = -1;              /* last flush position */
46  
64 #define MAXACLOCK       (1L<<30)        /* clock turnover value */
65        /*
66         * Track access times unless we are sharing ambient values
67         * through memory on a multiprocessor, when we want to avoid
68         * claiming our own memory (copy on write).  Go ahead anyway
69         * if more than two thirds of our values are unshared.
70         * Compile with -Dtracktime=0 to turn this code off.
71         */
72 #ifndef tracktime
73 #define tracktime       (shm_boundary == NULL || nambvals > 3*nambshare)
74 #endif
75
47   #define  AMBFLUSH       (BUFSIZ/AMBVALSIZ)
48  
49   #define  newambval()    (AMBVAL *)malloc(sizeof(AMBVAL))
79 #define  freeav(av)     free((void *)av);
50  
51 + #define  tfunc(lwr, x, upr)     (((x)-(lwr))/((upr)-(lwr)))
52 +
53   static void initambfile(int creat);
54   static void avsave(AMBVAL *av);
55   static AMBVAL *avstore(AMBVAL  *aval);
56   static AMBTREE *newambtree(void);
57   static void freeambtree(AMBTREE  *atp);
58  
59 < typedef void unloadtf_t(void *);
59 > typedef void unloadtf_t(AMBVAL *);
60   static unloadtf_t avinsert;
61 < static unloadtf_t av2list;
61 > static unloadtf_t avfree;
62   static void unloadatree(AMBTREE  *at, unloadtf_t *f);
63  
64 < static int aposcmp(const void *avp1, const void *avp2);
93 < static int avlmemi(AMBVAL *avaddr);
94 < static void sortambvals(int always);
64 > static void sortambvals(void);
65  
66 + static int      plugaleak(RAY *r, AMBVAL *ap, FVECT anorm, double ang);
67 + static double   sumambient(COLOR acol, RAY *r, FVECT rn, int al,
68 +                                AMBTREE *at, FVECT c0, double s);
69 + static int      makeambient(COLOR acol, RAY *r, FVECT rn, int al);
70 + static int      extambient(COLOR cr, AMBVAL *ap, FVECT pv, FVECT nv,
71 +                                FVECT uvw[3]);
72 +
73   #ifdef  F_SETLKW
74   static void aflock(int  typ);
75   #endif
76  
77  
78 < extern void
78 > void
79   setambres(                              /* set ambient resolution */
80          int  ar
81   )
# Line 107 | Line 84 | setambres(                             /* set ambient resolution */
84                                                  /* set min & max radii */
85          if (ar <= 0) {
86                  minarad = 0;
87 <                maxarad = thescene.cusize / 2.0;
87 >                maxarad = thescene.cusize*0.2;
88          } else {
89                  minarad = thescene.cusize / ar;
90 <                maxarad = 64 * minarad;                 /* heuristic */
91 <                if (maxarad > thescene.cusize / 2.0)
92 <                        maxarad = thescene.cusize / 2.0;
90 >                maxarad = 64.0 * minarad;               /* heuristic */
91 >                if (maxarad > thescene.cusize*0.2)
92 >                        maxarad = thescene.cusize*0.2;
93          }
94          if (minarad <= FTINY)
95 <                minarad = 10*FTINY;
95 >                minarad = 10.0*FTINY;
96          if (maxarad <= minarad)
97 <                maxarad = 64 * minarad;
97 >                maxarad = 64.0 * minarad;
98   }
99  
100  
101 < extern void
101 > void
102   setambacc(                              /* set ambient accuracy */
103          double  newa
104   )
105   {
106 <        double  ambdiff;
107 <
108 <        if (newa < 0.0)
109 <                newa = 0.0;
110 <        ambdiff = fabs(newa - ambacc);
111 <        if (ambdiff >= .01 && (ambacc = newa) > FTINY && nambvals > 0)
112 <                sortambvals(1);                 /* rebuild tree */
106 >        static double   olda;           /* remember previous setting here */
107 >        
108 >        newa *= (newa > 0);
109 >        if (fabs(newa - olda) >= .05*(newa + olda)) {
110 >                ambacc = newa;
111 >                if (ambacc > FTINY && nambvals > 0)
112 >                        sortambvals();          /* rebuild tree */
113 >        }
114   }
115  
116  
117 < extern void
117 > void
118   setambient(void)                                /* initialize calculation */
119   {
120          int     readonly = 0;
121 <        long  pos, flen;
121 >        long    flen;
122          AMBVAL  amb;
123                                                  /* make sure we're fresh */
124          ambdone();
# Line 160 | Line 138 | setambient(void)                               /* initialize calculation */
138                  readonly = (ambfp = fopen(ambfile, "r")) != NULL;
139          if (ambfp != NULL) {
140                  initambfile(0);                 /* file exists */
141 <                pos = ftell(ambfp);
141 >                lastpos = ftell(ambfp);
142                  while (readambval(&amb, ambfp))
143 <                        avinsert(avstore(&amb));
143 >                        avstore(&amb);
144                  nambshare = nambvals;           /* share loaded values */
145                  if (readonly) {
146                          sprintf(errmsg,
# Line 174 | Line 152 | setambient(void)                               /* initialize calculation */
152                          return;                 /* avoid ambsync() */
153                  }
154                                                  /* align file pointer */
155 <                pos += (long)nambvals*AMBVALSIZ;
155 >                lastpos += (long)nambvals*AMBVALSIZ;
156                  flen = lseek(fileno(ambfp), (off_t)0, SEEK_END);
157 <                if (flen != pos) {
157 >                if (flen != lastpos) {
158                          sprintf(errmsg,
159                          "ignoring last %ld values in ambient file (corrupted)",
160 <                                        (flen - pos)/AMBVALSIZ);
160 >                                        (flen - lastpos)/AMBVALSIZ);
161                          error(WARNING, errmsg);
162 <                        fseek(ambfp, pos, 0);
163 < #ifndef _WIN32 /* XXX we need a replacement for that one */
186 <                        ftruncate(fileno(ambfp), (off_t)pos);
187 < #endif
162 >                        fseek(ambfp, lastpos, SEEK_SET);
163 >                        ftruncate(fileno(ambfp), (off_t)lastpos);
164                  }
165          } else if ((ambfp = fopen(ambfile, "w+")) != NULL) {
166                  initambfile(1);                 /* else create new file */
167 +                fflush(ambfp);
168 +                lastpos = ftell(ambfp);
169          } else {
170                  sprintf(errmsg, "cannot open ambient file \"%s\"", ambfile);
171                  error(SYSTEM, errmsg);
172          }
173 <        ambsync();                      /* load previous values */
173 > #ifdef  F_SETLKW
174 >        aflock(F_UNLCK);                        /* release file */
175 > #endif
176   }
177  
178  
179 < extern void
179 > void
180   ambdone(void)                   /* close ambient file and free memory */
181   {
182          if (ambfp != NULL) {            /* close ambient file */
# Line 210 | Line 190 | ambdone(void)                  /* close ambient file and free memory
190                  lastpos = -1;
191          }
192                                          /* free ambient tree */
193 <        unloadatree(&atrunk, free);
193 >        unloadatree(&atrunk, avfree);
194                                          /* reset state variables */
195          avsum = 0.;
196          navsum = 0;
197          nambvals = 0;
198          nambshare = 0;
219        ambclock = 0;
220        lastsort = 0;
221        sortintvl = SORT_INTVL;
199   }
200  
201  
202 < extern void
202 > void
203   ambnotify(                      /* record new modifier */
204          OBJECT  obj
205   )
206   {
207          static int  hitlimit = 0;
208 <        register OBJREC  *o;
209 <        register char  **amblp;
208 >        OBJREC   *o;
209 >        char  **amblp;
210  
211          if (obj == OVOID) {             /* starting over */
212                  ambset[0] = 0;
# Line 252 | Line 229 | ambnotify(                     /* record new modifier */
229   }
230  
231  
232 < extern void
232 > void
233   multambient(            /* compute ambient component & multiply by coef. */
234          COLOR  aval,
235 <        register RAY  *r,
235 >        RAY  *r,
236          FVECT  nrm
237   )
238   {
239 +        static double  logAvgAbsorp = 1;
240          static int  rdepth = 0;                 /* ambient recursion */
241 <        COLOR   acol;
241 >        COLOR   acol, caustic;
242 >        int     i, ok;
243          double  d, l;
244  
245 +        /* PMAP: Factor in ambient from photon map, if enabled and ray is
246 +         * ambient. Return as all ambient components accounted for, else
247 +         * continue. */
248 +        if (ambPmap(aval, r, rdepth))
249 +                return;
250 +
251 +        if (logAvgAbsorp > 0)                   /* exclude in -aw to avoid growth */
252 +                logAvgAbsorp = log(1.-AVGREFL);
253 +
254 +        /* PMAP: Factor in specular-diffuse ambient (caustics) from photon
255 +         * map, if enabled and ray is primary, else caustic is zero.  Continue
256 +         * with RADIANCE ambient calculation */
257 +        copycolor(caustic, aval);
258 +        ambPmapCaustic(caustic, r, rdepth);
259 +        
260          if (ambdiv <= 0)                        /* no ambient calculation */
261                  goto dumbamb;
262                                                  /* check number of bounces */
# Line 274 | Line 268 | multambient(           /* compute ambient component & multiply
268                  goto dumbamb;
269  
270          if (ambacc <= FTINY) {                  /* no ambient storage */
271 +                FVECT   uvd[2];
272 +                float   dgrad[2], *dgp = NULL;
273 +
274 +                if (nrm != r->ron && DOT(nrm,r->ron) < 0.9999)
275 +                        dgp = dgrad;            /* compute rotational grad. */
276                  copycolor(acol, aval);
277                  rdepth++;
278 <                d = doambient(acol, r, r->rweight, NULL, NULL);
278 >                ok = doambient(acol, r, r->rweight,
279 >                                uvd, NULL, NULL, dgp, NULL);
280                  rdepth--;
281 <                if (d <= FTINY)
281 >                if (!ok)
282                          goto dumbamb;
283 +                if ((ok > 0) & (dgp != NULL)) { /* apply texture */
284 +                        FVECT   v1;
285 +                        VCROSS(v1, r->ron, nrm);
286 +                        d = 1.0;
287 +                        for (i = 3; i--; )
288 +                                d += v1[i] * (dgp[0]*uvd[0][i] + dgp[1]*uvd[1][i]);
289 +                        if (d >= 0.05)
290 +                                scalecolor(acol, d);
291 +                }
292                  copycolor(aval, acol);
293 +
294 +                /* PMAP: add in caustic */
295 +                addcolor(aval, caustic);
296                  return;
297          }
286
287        if (tracktime)                          /* sort to minimize thrashing */
288                sortambvals(0);
298                                                  /* interpolate ambient value */
299          setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
300          d = sumambient(acol, r, nrm, rdepth,
301                          &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
302 +                        
303          if (d > FTINY) {
304                  d = 1.0/d;
305                  scalecolor(acol, d);
306                  multcolor(aval, acol);
307 +
308 +                /* PMAP: add in caustic */
309 +                addcolor(aval, caustic);
310                  return;
311          }
312 +        
313          rdepth++;                               /* need to cache new value */
314 <        d = makeambient(acol, r, nrm, rdepth-1);
314 >        ok = makeambient(acol, r, nrm, rdepth-1);
315          rdepth--;
316 <        if (d > FTINY) {
317 <                multcolor(aval, acol);          /* got new value */
316 >        
317 >        if (ok) {
318 >                multcolor(aval, acol);          /* computed new value */
319 >
320 >                /* PMAP: add in caustic */
321 >                addcolor(aval, caustic);
322                  return;
323          }
324 +        
325   dumbamb:                                        /* return global value */
326          if ((ambvwt <= 0) | (navsum == 0)) {
327                  multcolor(aval, ambval);
328 +                
329 +                /* PMAP: add in caustic */
330 +                addcolor(aval, caustic);
331                  return;
332          }
333 <        l = bright(ambval);                     /* average in computations */
333 >        
334 >        l = bright(ambval);                     /* average in computations */  
335          if (l > FTINY) {
336 <                d = (log(l)*(double)ambvwt + avsum) /
336 >                d = (log(l)*(double)ambvwt + avsum + logAvgAbsorp*navsum) /
337                                  (double)(ambvwt + navsum);
338                  d = exp(d) / l;
339                  scalecolor(aval, d);
340                  multcolor(aval, ambval);        /* apply color of ambval */
341          } else {
342 <                d = exp( avsum / (double)navsum );
342 >                d = exp( avsum/(double)navsum + logAvgAbsorp );
343                  scalecolor(aval, d);            /* neutral color */
344          }
345   }
346  
347  
348 < extern double
349 < sumambient(     /* get interpolated ambient value */
348 > /* Plug a potential leak where ambient cache value is occluded */
349 > static int
350 > plugaleak(RAY *r, AMBVAL *ap, FVECT anorm, double ang)
351 > {
352 >        const double    cost70sq = 0.1169778;   /* cos(70deg)^2 */
353 >        RAY             rtst;
354 >        FVECT           vdif;
355 >        double          normdot, ndotd, nadotd;
356 >        double          a, b, c, t[2];
357 >
358 >        ang += 2.*PI*(ang < 0);                 /* check direction flags */
359 >        if ( !(ap->corral>>(int)(ang*(16./PI)) & 1) )
360 >                return(0);
361 >        /*
362 >         * Generate test ray, targeting 20 degrees above sample point plane
363 >         * along surface normal from cache position.  This should be high
364 >         * enough to miss local geometry we don't really care about.
365 >         */
366 >        VSUB(vdif, ap->pos, r->rop);
367 >        normdot = DOT(anorm, r->ron);
368 >        ndotd = DOT(vdif, r->ron);
369 >        nadotd = DOT(vdif, anorm);
370 >        a = normdot*normdot - cost70sq;
371 >        b = 2.0*(normdot*ndotd - nadotd*cost70sq);
372 >        c = ndotd*ndotd - DOT(vdif,vdif)*cost70sq;
373 >        if (quadratic(t, a, b, c) != 2)
374 >                return(1);                      /* should rarely happen */
375 >        if (t[1] <= FTINY)
376 >                return(0);                      /* should fail behind test */
377 >        rayorigin(&rtst, SHADOW, r, NULL);
378 >        VSUM(rtst.rdir, vdif, anorm, t[1]);     /* further dist. > plane */
379 >        rtst.rmax = normalize(rtst.rdir);       /* short ray test */
380 >        while (localhit(&rtst, &thescene)) {    /* check for occluder */
381 >                OBJREC  *m = findmaterial(rtst.ro);
382 >                if (m != NULL && !istransp(m->otype) && !isBSDFproxy(m) &&
383 >                                (rtst.clipset == NULL ||
384 >                                        !inset(rtst.clipset, rtst.ro->omod)))
385 >                        return(1);              /* plug light leak */
386 >                VCOPY(rtst.rorg, rtst.rop);     /* skip invisible surface */
387 >                rtst.rmax -= rtst.rot;
388 >                rayclear(&rtst);
389 >        }
390 >        return(0);                              /* seems we're OK */
391 > }
392 >
393 >
394 > static double
395 > sumambient(             /* get interpolated ambient value */
396          COLOR  acol,
397 <        register RAY  *r,
397 >        RAY  *r,
398          FVECT  rn,
399          int  al,
400          AMBTREE  *at,
401          FVECT  c0,
402          double  s
403   )
404 < {
405 <        double  d, e1, e2, wt, wsum;
406 <        COLOR  ct;
407 <        FVECT  ck0;
408 <        int  i;
409 <        register int  j;
410 <        register AMBVAL  *av;
404 > {                       /* initial limit is 10 degrees plus ambacc radians */
405 >        const double    minangle = 10.0 * PI/180.;
406 >        double          maxangle = minangle + ambacc;
407 >        double          wsum = 0.0;
408 >        FVECT           ck0;
409 >        int             i, j;
410 >        AMBVAL          *av;
411  
412 <        wsum = 0.0;
413 <                                        /* do this node */
412 >        if (at->kid != NULL) {          /* sum children first */                                
413 >                s *= 0.5;
414 >                for (i = 0; i < 8; i++) {
415 >                        for (j = 0; j < 3; j++) {
416 >                                ck0[j] = c0[j];
417 >                                if (1<<j & i)
418 >                                        ck0[j] += s;
419 >                                if (r->rop[j] < ck0[j] - OCTSCALE*s)
420 >                                        break;
421 >                                if (r->rop[j] > ck0[j] + (1.0+OCTSCALE)*s)
422 >                                        break;
423 >                        }
424 >                        if (j == 3)
425 >                                wsum += sumambient(acol, r, rn, al,
426 >                                                        at->kid+i, ck0, s);
427 >                }
428 >                                        /* good enough? */
429 >                if (wsum >= 0.05 && s > minarad*10.0)
430 >                        return(wsum);
431 >        }
432 >                                        /* adjust maximum angle */
433 >        if (at->alist != NULL && (at->alist->lvl <= al) & (r->rweight < 0.6))
434 >                maxangle = (maxangle - PI/2.)*pow(r->rweight,0.13) + PI/2.;
435 >                                        /* sum this node */
436          for (av = at->alist; av != NULL; av = av->next) {
437 <                double  rn_dot = -2.0;
438 <                if (tracktime)
439 <                        av->latick = ambclock;
437 >                double  u, v, d, delta_r2, delta_t2;
438 >                COLOR   ct;
439 >                FVECT   uvw[3];
440                  /*
441 <                 *  Ambient level test.
441 >                 *  Ambient level test
442                   */
443 <                if (av->lvl > al)       /* list sorted, so this works */
443 >                if (av->lvl > al ||     /* list sorted, so this works */
444 >                                (av->lvl == al) & (av->weight < 0.9*r->rweight))
445                          break;
354                if (av->weight < 0.9*r->rweight)
355                        continue;
446                  /*
447 <                 *  Ambient radius test.
447 >                 *  Direction test using unperturbed normal
448                   */
449 <                d = av->pos[0] - r->rop[0];
450 <                e1 = d * d;
451 <                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)
449 >                decodedir(uvw[2], av->ndir);
450 >                d = DOT(uvw[2], r->ron);
451 >                if (d <= 0.0)           /* >= 90 degrees */
452                          continue;
453 +                delta_r2 = 2.0 - 2.0*d; /* approx. radians^2 */
454 +                if (delta_r2 >= maxangle*maxangle)
455 +                        continue;
456                  /*
457 <                 *  Direction test using closest normal.
457 >                 *  Modified ray behind test
458                   */
459 <                d = DOT(av->dir, r->ron);
460 <                if (rn != r->ron) {
461 <                        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)
459 >                VSUB(ck0, r->rop, av->pos);
460 >                d = DOT(ck0, uvw[2]);
461 >                if (d < -minarad*ambacc-.001)
462                          continue;
463 +                d /= av->rad[0];
464 +                delta_t2 = d*d;
465 +                if (delta_t2 >= ambacc*ambacc)
466 +                        continue;
467                  /*
468 <                 *  Ray behind test.
468 >                 *  Elliptical radii test based on Hessian
469                   */
470 <                d = 0.0;
471 <                for (j = 0; j < 3; j++)
472 <                        d += (r->rop[j] - av->pos[j]) *
473 <                                        (av->dir[j] + r->ron[j]);
474 <                if (d*0.5 < -minarad*ambacc-.001)
470 >                decodedir(uvw[0], av->udir);
471 >                VCROSS(uvw[1], uvw[2], uvw[0]);
472 >                d = (u = DOT(ck0, uvw[0])) / av->rad[0];
473 >                delta_t2 += d*d;
474 >                d = (v = DOT(ck0, uvw[1])) / av->rad[1];
475 >                delta_t2 += d*d;
476 >                if (delta_t2 >= ambacc*ambacc)
477                          continue;
478                  /*
479 <                 *  Jittering final test reduces image artifacts.
479 >                 *  Test for potential light leak
480                   */
481 <                e1 = sqrt(e1);
398 <                e2 = sqrt(e2);
399 <                wt = e1 + e2;
400 <                if (wt > ambacc*(.9+.2*urand(9015+samplendx)))
481 >                if (av->corral && plugaleak(r, av, uvw[2], atan2a(v,u)))
482                          continue;
483                  /*
484 <                 *  Recompute directional error using perturbed normal
484 >                 *  Extrapolate value and compute final weight (hat function)
485                   */
486 <                if (rn_dot > 0.0) {
487 <                        e2 = sqrt((1.0 - rn_dot)*r->rweight);
488 <                        wt = e1 + e2;
489 <                }
490 <                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);
486 >                if (!extambient(ct, av, r->rop, rn, uvw))
487 >                        continue;
488 >                d = tfunc(maxangle, sqrt(delta_r2), 0.0) *
489 >                        tfunc(ambacc, sqrt(delta_t2), 0.0);
490 >                scalecolor(ct, d);
491                  addcolor(acol, ct);
492 +                wsum += d;
493          }
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        }
494          return(wsum);
495   }
496  
497  
498 < extern double
498 > static int
499   makeambient(            /* make a new ambient value for storage */
500          COLOR  acol,
501          RAY  *r,
# Line 446 | Line 504 | makeambient(           /* make a new ambient value for storage
504   )
505   {
506          AMBVAL  amb;
507 <        FVECT   gp, gd;
507 >        FVECT   uvw[3];
508          int     i;
509  
510          amb.weight = 1.0;                       /* compute weight */
# Line 456 | Line 514 | makeambient(           /* make a new ambient value for storage
514                  amb.weight = 1.25*r->rweight;
515          setcolor(acol, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
516                                                  /* compute ambient */
517 <        amb.rad = doambient(acol, r, amb.weight, gp, gd);
518 <        if (amb.rad <= FTINY) {
461 <                setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
462 <                return(0.0);
463 <        }
517 >        i = doambient(acol, r, amb.weight,
518 >                        uvw, amb.rad, amb.gpos, amb.gdir, &amb.corral);
519          scalecolor(acol, 1./AVGREFL);           /* undo assumed reflectance */
520 +        if (i <= 0 || amb.rad[0] <= FTINY)      /* no Hessian or zero radius */
521 +                return(i);
522                                                  /* store value */
523          VCOPY(amb.pos, r->rop);
524 <        VCOPY(amb.dir, r->ron);
524 >        amb.ndir = encodedir(r->ron);
525 >        amb.udir = encodedir(uvw[0]);
526          amb.lvl = al;
527          copycolor(amb.val, acol);
470        VCOPY(amb.gpos, gp);
471        VCOPY(amb.gdir, gd);
528                                                  /* insert into tree */
529          avsave(&amb);                           /* and save to file */
530 <        if (rn != r->ron)
531 <                extambient(acol, &amb, r->rop, rn);     /* texture */
532 <        return(amb.rad);
530 >        if (rn != r->ron) {                     /* texture */
531 >                VCOPY(uvw[2], r->ron);
532 >                extambient(acol, &amb, r->rop, rn, uvw);
533 >        }
534 >        return(1);
535   }
536  
537  
538 < extern void
538 > static int
539   extambient(             /* extrapolate value at pv, nv */
540          COLOR  cr,
541 <        register AMBVAL  *ap,
541 >        AMBVAL   *ap,
542          FVECT  pv,
543 <        FVECT  nv
543 >        FVECT  nv,
544 >        FVECT  uvw[3]
545   )
546   {
547 <        FVECT  v1;
548 <        register int  i;
549 <        double  d;
547 >        const double    min_d = 0.05;
548 >        const double    max_d = 20.;
549 >        static FVECT    my_uvw[3];
550 >        FVECT           v1;
551 >        int             i;
552 >        double          d = 1.0;        /* zeroeth order */
553  
554 <        d = 1.0;                        /* zeroeth order */
555 <                                        /* gradient due to translation */
556 <        for (i = 0; i < 3; i++)
557 <                d += ap->gpos[i]*(pv[i]-ap->pos[i]);
558 <                                        /* 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;
554 >        if (uvw == NULL) {              /* need local coordinates? */
555 >                decodedir(my_uvw[2], ap->ndir);
556 >                decodedir(my_uvw[0], ap->udir);
557 >                VCROSS(my_uvw[1], my_uvw[2], my_uvw[0]);
558 >                uvw = my_uvw;
559          }
560 +        for (i = 3; i--; )              /* gradient due to translation */
561 +                d += (pv[i] - ap->pos[i]) *
562 +                        (ap->gpos[0]*uvw[0][i] + ap->gpos[1]*uvw[1][i]);
563 +
564 +        VCROSS(v1, uvw[2], nv);         /* gradient due to rotation */
565 +        for (i = 3; i--; )
566 +                d += v1[i] * (ap->gdir[0]*uvw[0][i] + ap->gdir[1]*uvw[1][i]);
567 +        
568 +        if (d < min_d)                  /* clamp min/max scaling */
569 +                d = min_d;
570 +        else if (d > max_d)
571 +                d = max_d;
572          copycolor(cr, ap->val);
573          scalecolor(cr, d);
574 +        return(d > min_d);
575   }
576  
577  
578   static void
579 + avinsert(                               /* insert ambient value in our tree */
580 +        AMBVAL *av
581 + )
582 + {
583 +        AMBTREE  *at;
584 +        AMBVAL  *ap;
585 +        AMBVAL  avh;
586 +        FVECT  ck0;
587 +        double  s;
588 +        int  branch;
589 +        int  i;
590 +
591 +        if (av->rad[0] <= FTINY)
592 +                error(CONSISTENCY, "zero ambient radius in avinsert");
593 +        at = &atrunk;
594 +        VCOPY(ck0, thescene.cuorg);
595 +        s = thescene.cusize;
596 +        while (s*(OCTSCALE/2) > av->rad[1]*ambacc) {
597 +                if (at->kid == NULL)
598 +                        if ((at->kid = newambtree()) == NULL)
599 +                                error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
600 +                s *= 0.5;
601 +                branch = 0;
602 +                for (i = 0; i < 3; i++)
603 +                        if (av->pos[i] > ck0[i] + s) {
604 +                                ck0[i] += s;
605 +                                branch |= 1 << i;
606 +                        }
607 +                at = at->kid + branch;
608 +        }
609 +        avh.next = at->alist;           /* order by increasing level */
610 +        for (ap = &avh; ap->next != NULL; ap = ap->next)
611 +                if ( ap->next->lvl > av->lvl ||
612 +                                (ap->next->lvl == av->lvl) &
613 +                                (ap->next->weight <= av->weight) )
614 +                        break;
615 +        av->next = ap->next;
616 +        ap->next = (AMBVAL*)av;
617 +        at->alist = avh.next;
618 + }
619 +
620 +
621 + static void
622   initambfile(            /* initialize ambient file */
623 <        int  creat
623 >        int  cre8
624   )
625   {
626          extern char  *progname, *octname;
627          static char  *mybuf = NULL;
628  
629   #ifdef  F_SETLKW
630 <        aflock(creat ? F_WRLCK : F_RDLCK);
630 >        aflock(cre8 ? F_WRLCK : F_RDLCK);
631   #endif
632          SET_FILE_BINARY(ambfp);
633          if (mybuf == NULL)
634                  mybuf = (char *)bmalloc(BUFSIZ+8);
635          setbuf(ambfp, mybuf);
636 <        if (creat) {                    /* new file */
636 >        if (cre8) {                     /* new file */
637                  newheader("RADIANCE", ambfp);
638                  fprintf(ambfp, "%s -av %g %g %g -aw %d -ab %d -aa %g ",
639                                  progname, colval(ambval,RED),
# Line 529 | Line 642 | initambfile(           /* initialize ambient file */
642                  fprintf(ambfp, "-ad %d -as %d -ar %d ",
643                                  ambdiv, ambssamp, ambres);
644                  if (octname != NULL)
645 <                        printargs(1, &octname, ambfp);
646 <                else
534 <                        fputc('\n', ambfp);
645 >                        fputs(octname, ambfp);
646 >                fputc('\n', ambfp);
647                  fprintf(ambfp, "SOFTWARE= %s\n", VersionID);
648                  fputnow(ambfp);
649                  fputformat(AMBFMT, ambfp);
650 <                putc('\n', ambfp);
650 >                fputc('\n', ambfp);
651                  putambmagic(ambfp);
652          } else if (checkheader(ambfp, AMBFMT, NULL) < 0 || !hasambmagic(ambfp))
653                  error(USER, "bad ambient file");
# Line 547 | Line 659 | avsave(                                /* insert and save an ambient value */
659          AMBVAL  *av
660   )
661   {
662 <        avinsert(avstore(av));
662 >        avstore(av);
663          if (ambfp == NULL)
664                  return;
665          if (writambval(av, ambfp) < 0)
# Line 562 | Line 674 | writerr:
674  
675  
676   static AMBVAL *
677 < avstore(                                /* allocate memory and store aval */
678 <        register AMBVAL  *aval
677 > avstore(                                /* allocate memory and save aval */
678 >        AMBVAL  *aval
679   )
680   {
681 <        register AMBVAL  *av;
681 >        AMBVAL  *av;
682          double  d;
683  
684          if ((av = newambval()) == NULL)
685                  error(SYSTEM, "out of memory in avstore");
686          *av = *aval;
575        av->latick = ambclock;
687          av->next = NULL;
688          nambvals++;
689          d = bright(av->val);
# Line 580 | Line 691 | avstore(                               /* allocate memory and store aval */
691                  avsum += log(d);
692                  navsum++;
693          }
694 +        avinsert(av);                   /* insert in our cache tree */
695          return(av);
696   }
697  
# Line 592 | Line 704 | static AMBTREE  *atfreelist = NULL;    /* free ambient tr
704   static AMBTREE *
705   newambtree(void)                                /* allocate 8 ambient tree structs */
706   {
707 <        register AMBTREE  *atp, *upperlim;
707 >        AMBTREE  *atp, *upperlim;
708  
709          if (atfreelist == NULL) {       /* get more nodes */
710                  atfreelist = (AMBTREE *)malloc(ATALLOCSZ*8*sizeof(AMBTREE));
# Line 606 | Line 718 | newambtree(void)                               /* allocate 8 ambient tree structs
718          }
719          atp = atfreelist;
720          atfreelist = atp->kid;
721 <        memset((char *)atp, '\0', 8*sizeof(AMBTREE));
721 >        memset(atp, 0, 8*sizeof(AMBTREE));
722          return(atp);
723   }
724  
# Line 622 | Line 734 | freeambtree(                   /* free 8 ambient tree structs */
734  
735  
736   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
737   unloadatree(                    /* unload an ambient value tree */
738 <        register AMBTREE  *at,
738 >        AMBTREE  *at,
739          unloadtf_t *f
740   )
741   {
742 <        register AMBVAL  *av;
743 <        register int  i;
742 >        AMBVAL  *av;
743 >        int  i;
744                                          /* transfer values at this node */
745          for (av = at->alist; av != NULL; av = at->alist) {
746                  at->alist = av->next;
747 +                av->next = NULL;
748                  (*f)(av);
749          }
750          if (at->kid == NULL)
# Line 684 | Line 756 | unloadatree(                   /* unload an ambient value tree */
756   }
757  
758  
687 static struct avl {
688        AMBVAL  *p;
689        unsigned long   t;
690 }       *avlist1;                       /* ambient value list with ticks */
691 static AMBVAL   **avlist2;              /* memory positions for sorting */
692 static int      i_avlist;               /* index for lists */
693
694 static int alatcmp(const void *av1, const void *av2);
695
759   static void
760 < av2list(
698 <        void *av
699 < )
760 > avfree(AMBVAL *av)
761   {
762 < #ifdef DEBUG
702 <        if (i_avlist >= nambvals)
703 <                error(CONSISTENCY, "too many ambient values in av2list1");
704 < #endif
705 <        avlist1[i_avlist].p = avlist2[i_avlist] = (AMBVAL*)av;
706 <        avlist1[i_avlist++].t = ((AMBVAL*)av)->latick;
762 >        free(av);
763   }
764  
765  
766 < static int
767 < alatcmp(                        /* compare ambient values for MRA */
712 <        const void *av1,
713 <        const void *av2
714 < )
766 > static void
767 > sortambvals(void)                       /* resort ambient values */
768   {
769 <        register long  lc = ((struct avl *)av2)->t - ((struct avl *)av1)->t;
717 <        return(lc<0 ? -1 : lc>0 ? 1 : 0);
718 < }
769 >        AMBTREE  oldatrunk = atrunk;
770  
771 <
772 < /* GW NOTE 2002/10/3:
773 < * I used to compare AMBVAL pointers, but found that this was the
723 < * cause of a serious consistency error with gcc, since the optimizer
724 < * uses some dangerous trick in pointer subtraction that
725 < * assumes pointers differ by exact struct size increments.
726 < */
727 < static int
728 < aposcmp(                        /* compare ambient value positions */
729 <        const void      *avp1,
730 <        const void      *avp2
731 < )
732 < {
733 <        register long   diff = *(char * const *)avp1 - *(char * const *)avp2;
734 <        if (diff < 0)
735 <                return(-1);
736 <        return(diff > 0);
771 >        atrunk.alist = NULL;
772 >        atrunk.kid = NULL;
773 >        unloadatree(&oldatrunk, avinsert);
774   }
775  
739 #if 1
740 static int
741 avlmemi(                                /* find list position from address */
742        AMBVAL  *avaddr
743 )
744 {
745        register AMBVAL  **avlpp;
776  
747        avlpp = (AMBVAL **)bsearch((char *)&avaddr, (char *)avlist2,
748                        nambvals, sizeof(AMBVAL *), aposcmp);
749        if (avlpp == NULL)
750                error(CONSISTENCY, "address not found in avlmemi");
751        return(avlpp - avlist2);
752 }
753 #else
754 #define avlmemi(avaddr) ((AMBVAL **)bsearch((char *)&avaddr,(char *)avlist2, \
755                                nambvals,sizeof(AMBVAL *),aposcmp) - avlist2)
756 #endif
757
758
759 static void
760 sortambvals(                    /* resort ambient values */
761        int     always
762 )
763 {
764        AMBTREE  oldatrunk;
765        AMBVAL  tav, *tap, *pnext;
766        register int    i, j;
767                                        /* see if it's time yet */
768        if (!always && (ambclock++ < lastsort+sortintvl ||
769                        nambvals < SORT_THRESH))
770                return;
771        /*
772         * The idea here is to minimize memory thrashing
773         * in VM systems by improving reference locality.
774         * We do this by periodically sorting our stored ambient
775         * values in memory in order of most recently to least
776         * recently accessed.  This ordering was chosen so that new
777         * ambient values (which tend to be less important) go into
778         * higher memory with the infrequently accessed values.
779         *      Since we expect our values to need sorting less
780         * frequently as the process continues, we double our
781         * waiting interval after each call.
782         *      This routine is also called by setambacc() with
783         * the "always" parameter set to 1 so that the ambient
784         * tree will be rebuilt with the new accuracy parameter.
785         */
786        if (tracktime) {                /* allocate pointer arrays to sort */
787                avlist2 = (AMBVAL **)malloc(nambvals*sizeof(AMBVAL *));
788                avlist1 = (struct avl *)malloc(nambvals*sizeof(struct avl));
789        } else {
790                avlist2 = NULL;
791                avlist1 = NULL;
792        }
793        if (avlist1 == NULL) {          /* no time tracking -- rebuild tree? */
794                if (avlist2 != NULL)
795                        free((void *)avlist2);
796                if (always) {           /* rebuild without sorting */
797                        oldatrunk = atrunk;
798                        atrunk.alist = NULL;
799                        atrunk.kid = NULL;
800                        unloadatree(&oldatrunk, avinsert);
801                }
802        } else {                        /* sort memory by last access time */
803                /*
804                 * Sorting memory is tricky because it isn't contiguous.
805                 * We have to sort an array of pointers by MRA and also
806                 * by memory position.  We then copy values in "loops"
807                 * to minimize memory hits.  Nevertheless, we will visit
808                 * everyone at least twice, and this is an expensive process
809                 * when we're thrashing, which is when we need to do it.
810                 */
811 #ifdef DEBUG
812                sprintf(errmsg, "sorting %u ambient values at ambclock=%lu...",
813                                nambvals, ambclock);
814                eputs(errmsg);
815 #endif
816                i_avlist = 0;
817                unloadatree(&atrunk, av2list);  /* empty current tree */
818 #ifdef DEBUG
819                if (i_avlist < nambvals)
820                        error(CONSISTENCY, "missing ambient values in sortambvals");
821 #endif
822                qsort((char *)avlist1, nambvals, sizeof(struct avl), alatcmp);
823                qsort((char *)avlist2, nambvals, sizeof(AMBVAL *), aposcmp);
824                for (i = 0; i < nambvals; i++) {
825                        if (avlist1[i].p == NULL)
826                                continue;
827                        tap = avlist2[i];
828                        tav = *tap;
829                        for (j = i; (pnext = avlist1[j].p) != tap;
830                                        j = avlmemi(pnext)) {
831                                *(avlist2[j]) = *pnext;
832                                avinsert(avlist2[j]);
833                                avlist1[j].p = NULL;
834                        }
835                        *(avlist2[j]) = tav;
836                        avinsert(avlist2[j]);
837                        avlist1[j].p = NULL;
838                }
839                free((void *)avlist1);
840                free((void *)avlist2);
841                                                /* compute new sort interval */
842                sortintvl = ambclock - lastsort;
843                if (sortintvl >= MAX_SORT_INTVL/2)
844                        sortintvl = MAX_SORT_INTVL;
845                else
846                        sortintvl <<= 1;        /* wait twice as long next */
847 #ifdef DEBUG
848                eputs("done\n");
849 #endif
850        }
851        if (ambclock >= MAXACLOCK)
852                ambclock = MAXACLOCK/2;
853        lastsort = ambclock;
854 }
855
856
777   #ifdef  F_SETLKW
778  
779   static void
# Line 863 | Line 783 | aflock(                        /* lock/unlock ambient file */
783   {
784          static struct flock  fls;       /* static so initialized to zeroes */
785  
786 +        if (typ == fls.l_type)          /* already called? */
787 +                return;
788 +
789          fls.l_type = typ;
790 <        if (fcntl(fileno(ambfp), F_SETLKW, &fls) < 0)
791 <                error(SYSTEM, "cannot (un)lock ambient file");
790 >        do
791 >                if (fcntl(fileno(ambfp), F_SETLKW, &fls) != -1)
792 >                        return;
793 >        while (errno == EINTR);
794 >        
795 >        error(SYSTEM, "cannot (un)lock ambient file");
796   }
797  
798  
799 < extern int
799 > int
800   ambsync(void)                   /* synchronize ambient file */
801   {
802          long  flen;
803          AMBVAL  avs;
804 <        register int  n;
804 >        int  n;
805  
806 <        if (lastpos < 0)        /* initializing (locked in initambfile) */
807 <                goto syncend;
806 >        if (ambfp == NULL)      /* no ambient file? */
807 >                return(0);
808                                  /* gain appropriate access */
809          aflock(nunflshed ? F_WRLCK : F_RDLCK);
810                                  /* see if file has grown */
811          if ((flen = lseek(fileno(ambfp), (off_t)0, SEEK_END)) < 0)
812                  goto seekerr;
813 <        if ( (n = flen - lastpos) ) {           /* file has grown */
814 <                if (ambinp == NULL) {           /* use duplicate filedes */
815 <                        ambinp = fdopen(dup(fileno(ambfp)), "r");
813 >        if ((n = flen - lastpos) > 0) {         /* file has grown */
814 >                if (ambinp == NULL) {           /* get new file pointer */
815 >                        ambinp = fopen(ambfile, "rb");
816                          if (ambinp == NULL)
817 <                                error(SYSTEM, "fdopen failed in ambsync");
817 >                                error(SYSTEM, "fopen failed in ambsync");
818                  }
819 <                if (fseek(ambinp, lastpos, 0) < 0)
819 >                if (fseek(ambinp, lastpos, SEEK_SET) < 0)
820                          goto seekerr;
821                  while (n >= AMBVALSIZ) {        /* load contributed values */
822                          if (!readambval(&avs, ambinp)) {
# Line 899 | Line 826 | ambsync(void)                  /* synchronize ambient file */
826                                  error(WARNING, errmsg);
827                                  break;
828                          }
829 <                        avinsert(avstore(&avs));
829 >                        avstore(&avs);
830                          n -= AMBVALSIZ;
831                  }
832 <                /*** seek always as safety measure
833 <                if (n) ***/                     /* alignment */
834 <                        if (lseek(fileno(ambfp), (off_t)(flen-n), SEEK_SET) < 0)
908 <                                goto seekerr;
832 >                lastpos = flen - n;             /* check alignment */
833 >                if (n && lseek(fileno(ambfp), (off_t)lastpos, SEEK_SET) < 0)
834 >                        goto seekerr;
835          }
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:
836          n = fflush(ambfp);                      /* calls write() at last */
837 <        if ((lastpos = lseek(fileno(ambfp), (off_t)0, SEEK_CUR)) < 0)
921 <                goto seekerr;
837 >        lastpos += (long)nunflshed*AMBVALSIZ;
838          aflock(F_UNLCK);                        /* release file */
839          nunflshed = 0;
840          return(n);
841   seekerr:
842          error(SYSTEM, "seek failed in ambsync");
843 <        return -1; /* pro forma return */
843 >        return(EOF);    /* pro forma return */
844   }
845  
846 < #else
846 > #else   /* ! F_SETLKW */
847  
848 < extern int
848 > int
849   ambsync(void)                   /* flush ambient file */
850   {
851 +        if (ambfp == NULL)
852 +                return(0);
853          nunflshed = 0;
854          return(fflush(ambfp));
855   }
856  
857 < #endif
857 > #endif  /* ! F_SETLKW */

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> Changed lines