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

Comparing ray/src/rt/ambient.c (file contents):
Revision 2.14 by greg, Tue Nov 3 21:29:52 1992 UTC vs.
Revision 2.65 by greg, Sat Sep 15 02:47:30 2007 UTC

# Line 1 | Line 1
1 – /* Copyright (c) 1992 Regents of the University of California */
2 –
1   #ifndef lint
2 < static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
2 > static const char       RCSid[] = "$Id$";
3   #endif
6 –
4   /*
5   *  ambient.c - routines dealing with ambient (inter-reflected) component.
6   *
7 < *     5/9/86
7 > *  Declarations of external symbols in ambient.h
8   */
9  
10 < #include  "ray.h"
10 > #include "copyright.h"
11  
12 < #include  "octree.h"
12 > #include <string.h>
13  
14 + #include  "platform.h"
15 + #include  "ray.h"
16   #include  "otypes.h"
17 <
17 > #include  "resolu.h"
18   #include  "ambient.h"
20 –
19   #include  "random.h"
20  
21 < #define  OCTSCALE       0.5     /* ceil((valid rad.)/(cube size)) */
21 > #ifndef  OCTSCALE
22 > #define  OCTSCALE       1.0     /* ceil((valid rad.)/(cube size)) */
23 > #endif
24  
25 < typedef struct ambtree {
26 <        AMBVAL  *alist;         /* ambient value list */
27 <        struct ambtree  *kid;   /* 8 child nodes */
28 < }  AMBTREE;                     /* ambient octree */
25 > extern char  *shm_boundary;     /* memory sharing boundary */
26  
27 < extern CUBE  thescene;          /* contains space boundaries */
28 <
29 < #define  MAXASET        511     /* maximum number of elements in ambient set */
27 > #ifndef  MAXASET
28 > #define  MAXASET        2047    /* maximum number of elements in ambient set */
29 > #endif
30   OBJECT  ambset[MAXASET+1]={0};  /* ambient include/exclude set */
31  
32   double  maxarad;                /* maximum ambient radius */
# Line 38 | Line 35 | double minarad;                /* minimum ambient radius */
35   static AMBTREE  atrunk;         /* our ambient trunk node */
36  
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 +
54 + static double  avsum = 0.;              /* computed ambient value sum (log) */
55 + static unsigned int  navsum = 0;        /* number of values in avsum */
56 + static unsigned int  nambvals = 0;      /* total number of indirect values */
57 + static unsigned int  nambshare = 0;     /* number of values from file */
58 + static unsigned long  ambclock = 0;     /* ambient access clock */
59 + static unsigned long  lastsort = 0;     /* time of last value sort */
60 + static long  sortintvl = SORT_INTVL;    /* time until next sort */
61 + static FILE  *ambinp = NULL;            /* auxiliary file for input */
62 + static long  lastpos = -1;              /* last flush position */
63 +
64 + #define MAXACLOCK       (1L<<30)        /* clock turnover value */
65 +        /*
66 +         * Track access times unless we are sharing ambient values
67 +         * through memory on a multiprocessor, when we want to avoid
68 +         * claiming our own memory (copy on write).  Go ahead anyway
69 +         * if more than two thirds of our values are unshared.
70 +         * Compile with -Dtracktime=0 to turn this code off.
71 +         */
72 + #ifndef tracktime
73 + #define tracktime       (shm_boundary == NULL || nambvals > 3*nambshare)
74 + #endif
75 +
76   #define  AMBFLUSH       (BUFSIZ/AMBVALSIZ)
77  
78 < #define  newambval()    (AMBVAL *)bmalloc(sizeof(AMBVAL))
78 > #define  newambval()    (AMBVAL *)malloc(sizeof(AMBVAL))
79 > #define  freeav(av)     free((void *)av);
80  
81 < #define  newambtree()   (AMBTREE *)calloc(8, sizeof(AMBTREE))
81 > static void initambfile(int creat);
82 > static void avsave(AMBVAL *av);
83 > static AMBVAL *avstore(AMBVAL  *aval);
84 > static AMBTREE *newambtree(void);
85 > static void freeambtree(AMBTREE  *atp);
86  
87 < extern long  ftell(), lseek();
88 < static int  initambfile(), avsave(), avinsert(), ambsync();
87 > typedef void unloadtf_t(void *);
88 > static unloadtf_t avinsert;
89 > static unloadtf_t av2list;
90 > static void unloadatree(AMBTREE  *at, unloadtf_t *f);
91  
92 + static int aposcmp(const void *avp1, const void *avp2);
93 + static int avlmemi(AMBVAL *avaddr);
94 + static void sortambvals(int always);
95  
96 < setambres(ar)                           /* set ambient resolution */
97 < int  ar;
96 > #ifdef  F_SETLKW
97 > static void aflock(int  typ);
98 > #endif
99 >
100 >
101 > extern void
102 > setambres(                              /* set ambient resolution */
103 >        int  ar
104 > )
105   {
106 +        ambres = ar < 0 ? 0 : ar;               /* may be done already */
107                                                  /* set min & max radii */
108          if (ar <= 0) {
109 <                minarad = 0.0;
109 >                minarad = 0;
110                  maxarad = thescene.cusize / 2.0;
111          } else {
112                  minarad = thescene.cusize / ar;
113 <                maxarad = 16.0 * minarad;               /* heuristic */
113 >                maxarad = 64 * minarad;                 /* heuristic */
114                  if (maxarad > thescene.cusize / 2.0)
115                          maxarad = thescene.cusize / 2.0;
116          }
117 <        if (maxarad <= FTINY)
118 <                maxarad = .001;
117 >        if (minarad <= FTINY)
118 >                minarad = 10*FTINY;
119 >        if (maxarad <= minarad)
120 >                maxarad = 64 * minarad;
121   }
122  
123  
124 < setambient(afile)                       /* initialize calculation */
125 < char  *afile;
124 > extern void
125 > setambacc(                              /* set ambient accuracy */
126 >        double  newa
127 > )
128   {
129 <        long  headlen;
129 >        double  ambdiff;
130 >
131 >        if (newa < 0.0)
132 >                newa = 0.0;
133 >        ambdiff = fabs(newa - ambacc);
134 >        if (ambdiff >= .01 && (ambacc = newa) > FTINY && nambvals > 0)
135 >                sortambvals(1);                 /* rebuild tree */
136 > }
137 >
138 >
139 > extern void
140 > setambient(void)                                /* initialize calculation */
141 > {
142 >        int     readonly = 0;
143 >        long  pos, flen;
144          AMBVAL  amb;
145 +                                                /* make sure we're fresh */
146 +        ambdone();
147                                                  /* init ambient limits */
148          setambres(ambres);
149 +        setambacc(ambacc);
150 +        if (ambfile == NULL || !ambfile[0])
151 +                return;
152 +        if (ambacc <= FTINY) {
153 +                sprintf(errmsg, "zero ambient accuracy so \"%s\" not opened",
154 +                                ambfile);
155 +                error(WARNING, errmsg);
156 +                return;
157 +        }
158                                                  /* open ambient file */
159 <        if (afile != NULL)
160 <                if ((ambfp = fopen(afile, "r+")) != NULL) {
161 <                        initambfile(0);
162 <                        headlen = ftell(ambfp);
163 <                        while (readambval(&amb, ambfp))
164 <                                avinsert(&amb, &atrunk, thescene.cuorg,
165 <                                                thescene.cusize);
166 <                                                        /* align */
167 <                        fseek(ambfp, -((ftell(ambfp)-headlen)%AMBVALSIZ), 1);
168 <                } else if ((ambfp = fopen(afile, "w+")) != NULL)
169 <                        initambfile(1);
170 <                else {
171 <                        sprintf(errmsg, "cannot open ambient file \"%s\"",
172 <                                        afile);
173 <                        error(SYSTEM, errmsg);
159 >        if ((ambfp = fopen(ambfile, "r+")) == NULL)
160 >                readonly = (ambfp = fopen(ambfile, "r")) != NULL;
161 >        if (ambfp != NULL) {
162 >                initambfile(0);                 /* file exists */
163 >                pos = ftell(ambfp);
164 >                while (readambval(&amb, ambfp))
165 >                        avinsert(avstore(&amb));
166 >                nambshare = nambvals;           /* share loaded values */
167 >                if (readonly) {
168 >                        sprintf(errmsg,
169 >                                "loaded %u values from read-only ambient file",
170 >                                        nambvals);
171 >                        error(WARNING, errmsg);
172 >                        fclose(ambfp);          /* close file so no writes */
173 >                        ambfp = NULL;
174 >                        return;                 /* avoid ambsync() */
175                  }
176 +                                                /* align file pointer */
177 +                pos += (long)nambvals*AMBVALSIZ;
178 +                flen = lseek(fileno(ambfp), (off_t)0, SEEK_END);
179 +                if (flen != pos) {
180 +                        sprintf(errmsg,
181 +                        "ignoring last %ld values in ambient file (corrupted)",
182 +                                        (flen - pos)/AMBVALSIZ);
183 +                        error(WARNING, errmsg);
184 +                        fseek(ambfp, pos, 0);
185 + #ifndef _WIN32 /* XXX we need a replacement for that one */
186 +                        ftruncate(fileno(ambfp), (off_t)pos);
187 + #endif
188 +                }
189 +        } else if ((ambfp = fopen(ambfile, "w+")) != NULL) {
190 +                initambfile(1);                 /* else create new file */
191 +        } else {
192 +                sprintf(errmsg, "cannot open ambient file \"%s\"", ambfile);
193 +                error(SYSTEM, errmsg);
194 +        }
195 +        ambsync();                      /* load previous values */
196   }
197  
198  
199 < ambnotify(obj)                  /* record new modifier */
200 < OBJECT  obj;
199 > extern void
200 > ambdone(void)                   /* close ambient file and free memory */
201   {
202 +        if (ambfp != NULL) {            /* close ambient file */
203 +                ambsync();
204 +                fclose(ambfp);
205 +                ambfp = NULL;
206 +                if (ambinp != NULL) {  
207 +                        fclose(ambinp);
208 +                        ambinp = NULL;
209 +                }
210 +                lastpos = -1;
211 +        }
212 +                                        /* free ambient tree */
213 +        unloadatree(&atrunk, free);
214 +                                        /* reset state variables */
215 +        avsum = 0.;
216 +        navsum = 0;
217 +        nambvals = 0;
218 +        nambshare = 0;
219 +        ambclock = 0;
220 +        lastsort = 0;
221 +        sortintvl = SORT_INTVL;
222 + }
223 +
224 +
225 + extern void
226 + ambnotify(                      /* record new modifier */
227 +        OBJECT  obj
228 + )
229 + {
230          static int  hitlimit = 0;
231 <        register OBJREC  *o = objptr(obj);
231 >        register OBJREC  *o;
232          register char  **amblp;
233  
234 +        if (obj == OVOID) {             /* starting over */
235 +                ambset[0] = 0;
236 +                hitlimit = 0;
237 +                return;
238 +        }
239 +        o = objptr(obj);
240          if (hitlimit || !ismodifier(o->otype))
241                  return;
242          for (amblp = amblist; *amblp != NULL; amblp++)
# Line 116 | Line 252 | OBJECT obj;
252   }
253  
254  
255 < ambient(acol, r)                /* compute ambient component for ray */
256 < COLOR  acol;
257 < register RAY  *r;
255 > extern void
256 > multambient(            /* compute ambient component & multiply by coef. */
257 >        COLOR  aval,
258 >        register RAY  *r,
259 >        FVECT  nrm
260 > )
261   {
262          static int  rdepth = 0;                 /* ambient recursion */
263 <        double  d;
263 >        COLOR   acol;
264 >        double  d, l;
265  
266          if (ambdiv <= 0)                        /* no ambient calculation */
267                  goto dumbamb;
# Line 134 | Line 274 | register RAY  *r;
274                  goto dumbamb;
275  
276          if (ambacc <= FTINY) {                  /* no ambient storage */
277 +                copycolor(acol, aval);
278                  rdepth++;
279                  d = doambient(acol, r, r->rweight, NULL, NULL);
280                  rdepth--;
281 <                if (d == 0.0)
281 >                if (d <= FTINY)
282                          goto dumbamb;
283 +                copycolor(aval, acol);
284                  return;
285          }
286 <                                                /* get ambient value */
286 >
287 >        if (tracktime)                          /* sort to minimize thrashing */
288 >                sortambvals(0);
289 >                                                /* interpolate ambient value */
290          setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
291 <        d = sumambient(acol, r, rdepth,
291 >        d = sumambient(acol, r, nrm, rdepth,
292                          &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
293 <        if (d > FTINY)
294 <                scalecolor(acol, 1.0/d);
295 <        else {
296 <                d = makeambient(acol, r, rdepth++);
297 <                rdepth--;
293 >        if (d > FTINY) {
294 >                d = 1.0/d;
295 >                scalecolor(acol, d);
296 >                multcolor(aval, acol);
297 >                return;
298          }
299 <        if (d > FTINY)
299 >        rdepth++;                               /* need to cache new value */
300 >        d = makeambient(acol, r, nrm, rdepth-1);
301 >        rdepth--;
302 >        if (d > FTINY) {
303 >                multcolor(aval, acol);          /* got new value */
304                  return;
305 +        }
306   dumbamb:                                        /* return global value */
307 <        copycolor(acol, ambval);
307 >        if ((ambvwt <= 0) | (navsum == 0)) {
308 >                multcolor(aval, ambval);
309 >                return;
310 >        }
311 >        l = bright(ambval);                     /* average in computations */
312 >        if (l > FTINY) {
313 >                d = (log(l)*(double)ambvwt + avsum) /
314 >                                (double)(ambvwt + navsum);
315 >                d = exp(d) / l;
316 >                scalecolor(aval, d);
317 >                multcolor(aval, ambval);        /* apply color of ambval */
318 >        } else {
319 >                d = exp( avsum / (double)navsum );
320 >                scalecolor(aval, d);            /* neutral color */
321 >        }
322   }
323  
324  
325 < double
326 < sumambient(acol, r, al, at, c0, s)      /* get interpolated ambient value */
327 < COLOR  acol;
328 < register RAY  *r;
329 < int  al;
330 < AMBTREE  *at;
331 < FVECT  c0;
332 < double  s;
325 > extern double
326 > sumambient(     /* get interpolated ambient value */
327 >        COLOR  acol,
328 >        register RAY  *r,
329 >        FVECT  rn,
330 >        int  al,
331 >        AMBTREE  *at,
332 >        FVECT  c0,
333 >        double  s
334 > )
335   {
336          double  d, e1, e2, wt, wsum;
337          COLOR  ct;
# Line 173 | Line 339 | double s;
339          int  i;
340          register int  j;
341          register AMBVAL  *av;
342 <                                        /* do this node */
342 >
343          wsum = 0.0;
344 +                                        /* do this node */
345          for (av = at->alist; av != NULL; av = av->next) {
346 +                double  rn_dot = -2.0;
347 +                if (tracktime)
348 +                        av->latick = ambclock;
349                  /*
350                   *  Ambient level test.
351                   */
352 <                if (av->lvl > al || av->weight < r->rweight-FTINY)
352 >                if (av->lvl > al)       /* list sorted, so this works */
353 >                        break;
354 >                if (av->weight < 0.9*r->rweight)
355                          continue;
356                  /*
357                   *  Ambient radius test.
358                   */
359 <                e1 = 0.0;
360 <                for (j = 0; j < 3; j++) {
361 <                        d = av->pos[j] - r->rop[j];
362 <                        e1 += d * d;
363 <                }
359 >                d = av->pos[0] - r->rop[0];
360 >                e1 = d * d;
361 >                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)
367                          continue;
368                  /*
369 <                 *  Normal direction test.
369 >                 *  Direction test using closest normal.
370                   */
371 <                e2 = (1.0 - DOT(av->dir, r->ron)) * r->rweight;
371 >                d = DOT(av->dir, r->ron);
372 >                if (rn != r->ron) {
373 >                        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)
384                          continue;
# Line 211 | Line 394 | double s;
394                  /*
395                   *  Jittering final test reduces image artifacts.
396                   */
397 <                wt = sqrt(e1) + sqrt(e2);
398 <                wt *= .9 + .2*urand(9015+samplendx);
399 <                if (wt > ambacc)
397 >                e1 = sqrt(e1);
398 >                e2 = sqrt(e2);
399 >                wt = e1 + e2;
400 >                if (wt > ambacc*(.9+.2*urand(9015+samplendx)))
401                          continue;
402 +                /*
403 +                 *  Recompute directional error using perturbed normal
404 +                 */
405 +                if (rn_dot > 0.0) {
406 +                        e2 = sqrt((1.0 - rn_dot)*r->rweight);
407 +                        wt = e1 + e2;
408 +                }
409                  if (wt <= 1e-3)
410                          wt = 1e3;
411                  else
412                          wt = 1.0 / wt;
413                  wsum += wt;
414 <                extambient(ct, av, r->rop, r->ron);
414 >                extambient(ct, av, r->rop, rn);
415                  scalecolor(ct, wt);
416                  addcolor(acol, ct);
417          }
# Line 239 | Line 430 | double s;
430                                  break;
431                  }
432                  if (j == 3)
433 <                        wsum += sumambient(acol, r, al, at->kid+i, ck0, s);
433 >                        wsum += sumambient(acol, r, rn, al,
434 >                                                at->kid+i, ck0, s);
435          }
436          return(wsum);
437   }
438  
439  
440 < double
441 < makeambient(acol, r, al)        /* make a new ambient value */
442 < COLOR  acol;
443 < register RAY  *r;
444 < int  al;
440 > extern double
441 > makeambient(            /* make a new ambient value for storage */
442 >        COLOR  acol,
443 >        RAY  *r,
444 >        FVECT  rn,
445 >        int  al
446 > )
447   {
448          AMBVAL  amb;
449          FVECT   gp, gd;
450 <                                                /* compute weight */
451 <        amb.weight = pow(AVGREFL, (double)al);
452 <        if (r->rweight < 0.2*amb.weight)        /* heuristic */
453 <                amb.weight = r->rweight;
450 >        int     i;
451 >
452 >        amb.weight = 1.0;                       /* compute weight */
453 >        for (i = al; i-- > 0; )
454 >                amb.weight *= AVGREFL;
455 >        if (r->rweight < 0.1*amb.weight)        /* heuristic override */
456 >                amb.weight = 1.25*r->rweight;
457 >        setcolor(acol, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
458                                                  /* compute ambient */
459          amb.rad = doambient(acol, r, amb.weight, gp, gd);
460 <        if (amb.rad == 0.0)
460 >        if (amb.rad <= FTINY) {
461 >                setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
462                  return(0.0);
463 <                                                /* store it */
463 >        }
464 >        scalecolor(acol, 1./AVGREFL);           /* undo assumed reflectance */
465 >                                                /* store value */
466          VCOPY(amb.pos, r->rop);
467          VCOPY(amb.dir, r->ron);
468          amb.lvl = al;
# Line 270 | Line 471 | int  al;
471          VCOPY(amb.gdir, gd);
472                                                  /* insert into tree */
473          avsave(&amb);                           /* and save to file */
474 +        if (rn != r->ron)
475 +                extambient(acol, &amb, r->rop, rn);     /* texture */
476          return(amb.rad);
477   }
478  
479  
480 < extambient(cr, ap, pv, nv)              /* extrapolate value at pv, nv */
481 < COLOR  cr;
482 < register AMBVAL  *ap;
483 < FVECT  pv, nv;
480 > extern void
481 > extambient(             /* extrapolate value at pv, nv */
482 >        COLOR  cr,
483 >        register AMBVAL  *ap,
484 >        FVECT  pv,
485 >        FVECT  nv
486 > )
487   {
488 <        FVECT  v1, v2;
488 >        FVECT  v1;
489          register int  i;
490          double  d;
491  
# Line 288 | Line 494 | FVECT  pv, nv;
494          for (i = 0; i < 3; i++)
495                  d += ap->gpos[i]*(pv[i]-ap->pos[i]);
496                                          /* gradient due to rotation */
497 <        VCOPY(v1, ap->dir);
498 <        fcross(v2, v1, nv);
293 <        d += DOT(ap->gdir, v2);
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;
# Line 300 | Line 505 | FVECT  pv, nv;
505   }
506  
507  
508 < static
509 < initambfile(creat)              /* initialize ambient file */
510 < int  creat;
508 > static void
509 > initambfile(            /* initialize ambient file */
510 >        int  creat
511 > )
512   {
513 <        extern char  *progname, *octname, VersionID[];
513 >        extern char  *progname, *octname;
514 >        static char  *mybuf = NULL;
515  
516 < #ifdef MSDOS
517 <        setmode(fileno(ambfp), O_BINARY);
516 > #ifdef  F_SETLKW
517 >        aflock(creat ? F_WRLCK : F_RDLCK);
518   #endif
519 <        setbuf(ambfp, bmalloc(BUFSIZ));
519 >        SET_FILE_BINARY(ambfp);
520 >        if (mybuf == NULL)
521 >                mybuf = (char *)bmalloc(BUFSIZ+8);
522 >        setbuf(ambfp, mybuf);
523          if (creat) {                    /* new file */
524 <                fprintf(ambfp, "%s -av %g %g %g -ab %d -aa %g ",
524 >                newheader("RADIANCE", ambfp);
525 >                fprintf(ambfp, "%s -av %g %g %g -aw %d -ab %d -aa %g ",
526                                  progname, colval(ambval,RED),
527                                  colval(ambval,GRN), colval(ambval,BLU),
528 <                                ambounce, ambacc);
529 <                fprintf(ambfp, "-ad %d -as %d -ar %d %s\n",
530 <                                ambdiv, ambssamp, ambres,
531 <                                octname==NULL ? "" : octname);
528 >                                ambvwt, ambounce, ambacc);
529 >                fprintf(ambfp, "-ad %d -as %d -ar %d ",
530 >                                ambdiv, ambssamp, ambres);
531 >                if (octname != NULL)
532 >                        printargs(1, &octname, ambfp);
533 >                else
534 >                        fputc('\n', ambfp);
535                  fprintf(ambfp, "SOFTWARE= %s\n", VersionID);
536 +                fputnow(ambfp);
537                  fputformat(AMBFMT, ambfp);
538                  putc('\n', ambfp);
539                  putambmagic(ambfp);
325 –                fflush(ambfp);
326 – #ifndef  NIX
327 –                sync();                 /* protect against NFS buffering */
328 – #endif
540          } else if (checkheader(ambfp, AMBFMT, NULL) < 0 || !hasambmagic(ambfp))
541                  error(USER, "bad ambient file");
542   }
543  
544  
545 < static
546 < avsave(av)                              /* insert and save an ambient value */
547 < AMBVAL  *av;
545 > static void
546 > avsave(                         /* insert and save an ambient value */
547 >        AMBVAL  *av
548 > )
549   {
550 <        static int  nunflshed = 0;
339 <
340 <        avinsert(av, &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
550 >        avinsert(avstore(av));
551          if (ambfp == NULL)
552                  return;
553          if (writambval(av, ambfp) < 0)
554                  goto writerr;
555 <        if (++nunflshed >= AMBFLUSH) {
555 >        if (++nunflshed >= AMBFLUSH)
556                  if (ambsync() == EOF)
557                          goto writerr;
348 –                nunflshed = 0;
349 –        }
558          return;
559   writerr:
560 <        error(SYSTEM, "error writing ambient file");
560 >        error(SYSTEM, "error writing to ambient file");
561   }
562  
563  
564 < static
565 < avinsert(aval, at, c0, s)               /* insert ambient value in a tree */
566 < AMBVAL  *aval;
567 < register AMBTREE  *at;
360 < FVECT  c0;
361 < double  s;
564 > static AMBVAL *
565 > avstore(                                /* allocate memory and store aval */
566 >        register AMBVAL  *aval
567 > )
568   {
569 +        register AMBVAL  *av;
570 +        double  d;
571 +
572 +        if ((av = newambval()) == NULL)
573 +                error(SYSTEM, "out of memory in avstore");
574 +        *av = *aval;
575 +        av->latick = ambclock;
576 +        av->next = NULL;
577 +        nambvals++;
578 +        d = bright(av->val);
579 +        if (d > FTINY) {                /* add to log sum for averaging */
580 +                avsum += log(d);
581 +                navsum++;
582 +        }
583 +        return(av);
584 + }
585 +
586 +
587 + #define ATALLOCSZ       512             /* #/8 trees to allocate at once */
588 +
589 + static AMBTREE  *atfreelist = NULL;     /* free ambient tree structures */
590 +
591 +
592 + static AMBTREE *
593 + newambtree(void)                                /* allocate 8 ambient tree structs */
594 + {
595 +        register AMBTREE  *atp, *upperlim;
596 +
597 +        if (atfreelist == NULL) {       /* get more nodes */
598 +                atfreelist = (AMBTREE *)malloc(ATALLOCSZ*8*sizeof(AMBTREE));
599 +                if (atfreelist == NULL)
600 +                        return(NULL);
601 +                                        /* link new free list */
602 +                upperlim = atfreelist + 8*(ATALLOCSZ-1);
603 +                for (atp = atfreelist; atp < upperlim; atp += 8)
604 +                        atp->kid = atp + 8;
605 +                atp->kid = NULL;
606 +        }
607 +        atp = atfreelist;
608 +        atfreelist = atp->kid;
609 +        memset((char *)atp, '\0', 8*sizeof(AMBTREE));
610 +        return(atp);
611 + }
612 +
613 +
614 + static void
615 + freeambtree(                    /* free 8 ambient tree structs */
616 +        AMBTREE  *atp
617 + )
618 + {
619 +        atp->kid = atfreelist;
620 +        atfreelist = atp;
621 + }
622 +
623 +
624 + 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;
365 –        register AMBVAL  *av;
635          register int  i;
636  
637 <        if ((av = newambval()) == NULL)
638 <                goto memerr;
639 <        copystruct(av, aval);
640 <        VCOPY(ck0, c0);
641 <        while (s*(OCTSCALE/2) > av->rad*ambacc) {
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 <                                goto memerr;
645 >                                error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
646                  s *= 0.5;
647                  branch = 0;
648                  for (i = 0; i < 3; i++)
649 <                        if (av->pos[i] > ck0[i] + s) {
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 <        av->next = at->alist;
656 <        at->alist = av;
657 <        return;
658 < memerr:
659 <        error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
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 < #ifdef  NIX
665 > static void
666 > unloadatree(                    /* unload an ambient value tree */
667 >        register AMBTREE  *at,
668 >        unloadtf_t *f
669 > )
670 > {
671 >        register AMBVAL  *av;
672 >        register int  i;
673 >                                        /* transfer values at this node */
674 >        for (av = at->alist; av != NULL; av = at->alist) {
675 >                at->alist = av->next;
676 >                (*f)(av);
677 >        }
678 >        if (at->kid == NULL)
679 >                return;
680 >        for (i = 0; i < 8; i++)         /* transfer and free children */
681 >                unloadatree(at->kid+i, f);
682 >        freeambtree(at->kid);
683 >        at->kid = NULL;
684 > }
685  
686 < static
687 < ambsync()                       /* flush ambient file */
686 >
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 >
696 > static void
697 > av2list(
698 >        void *av
699 > )
700   {
701 <        return(fflush(ambfp));
701 > #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;
707   }
708  
709 +
710 + static int
711 + alatcmp(                        /* compare ambient values for MRA */
712 +        const void *av1,
713 +        const void *av2
714 + )
715 + {
716 +        register long  lc = ((struct avl *)av2)->t - ((struct avl *)av1)->t;
717 +        return(lc<0 ? -1 : lc>0 ? 1 : 0);
718 + }
719 +
720 +
721 + /* GW NOTE 2002/10/3:
722 + * 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);
737 + }
738 +
739 + #if 1
740 + static int
741 + avlmemi(                                /* find list position from address */
742 +        AMBVAL  *avaddr
743 + )
744 + {
745 +        register AMBVAL  **avlpp;
746 +
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  
403 – #include  <sys/types.h>
404 – #include  <sys/stat.h>
758  
759 < static
760 < ambsync()                       /* synchronize ambient file */
759 > static void
760 > sortambvals(                    /* resort ambient values */
761 >        int     always
762 > )
763   {
764 <        static FILE  *ambinp = NULL;
765 <        struct flock  fls;
766 <        struct stat  sts;
767 < #define flen    sts.st_size
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 >
857 > #ifdef  F_SETLKW
858 >
859 > static void
860 > aflock(                 /* lock/unlock ambient file */
861 >        int  typ
862 > )
863 > {
864 >        static struct flock  fls;       /* static so initialized to zeroes */
865 >
866 >        fls.l_type = typ;
867 >        if (fcntl(fileno(ambfp), F_SETLKW, &fls) < 0)
868 >                error(SYSTEM, "cannot (un)lock ambient file");
869 > }
870 >
871 >
872 > extern int
873 > ambsync(void)                   /* synchronize ambient file */
874 > {
875 >        long  flen;
876          AMBVAL  avs;
414 –        long  lastpos;
877          register int  n;
878 <                                /* gain exclusive access */
879 <        fls.l_type = F_WRLCK;
880 <        fls.l_whence = 0;
881 <        fls.l_start = 0L;
882 <        fls.l_len = 0L;
883 <        if (fcntl(fileno(ambfp), F_SETLKW, &fls) < 0)
884 <                error(SYSTEM, "cannot lock ambient file");
878 >
879 >        if (ambfp == NULL)      /* no ambient file? */
880 >                return(0);
881 >        if (lastpos < 0)        /* initializing (locked in initambfile) */
882 >                goto syncend;
883 >                                /* gain appropriate access */
884 >        aflock(nunflshed ? F_WRLCK : F_RDLCK);
885                                  /* see if file has grown */
886 <        lastpos = lseek(fileno(ambfp), 0L, 1);  /* get previous position */
887 <        if (fstat(fileno(ambfp), &sts) < 0)     /* get current length */
888 <                error(SYSTEM, "cannot stat ambient file");
889 <        if (n = (flen - lastpos)/AMBVALSIZ) {   /* file has grown */
428 <                if (ambinp == NULL) {           /* use duplicate file */
886 >        if ((flen = lseek(fileno(ambfp), (off_t)0, SEEK_END)) < 0)
887 >                goto seekerr;
888 >        if ( (n = flen - lastpos) ) {           /* file has grown */
889 >                if (ambinp == NULL) {           /* use duplicate filedes */
890                          ambinp = fdopen(dup(fileno(ambfp)), "r");
891                          if (ambinp == NULL)
892                                  error(SYSTEM, "fdopen failed in ambsync");
893                  }
894 <                while (n--) {                   /* load contributed values */
895 <                        readambval(&avs, ambinp);
896 <                        avinsert(&avs,&atrunk,thescene.cuorg,thescene.cusize);
897 <                }                               /* moves shared file pointer */
898 <                if (n = (flen - lastpos)%AMBVALSIZ)     /* alignment */
899 <                        lseek(fileno(ambfp), flen-n, 0);
894 >                if (fseek(ambinp, lastpos, 0) < 0)
895 >                        goto seekerr;
896 >                while (n >= AMBVALSIZ) {        /* load contributed values */
897 >                        if (!readambval(&avs, ambinp)) {
898 >                                sprintf(errmsg,
899 >                        "ambient file \"%s\" corrupted near character %ld",
900 >                                                ambfile, flen - n);
901 >                                error(WARNING, errmsg);
902 >                                break;
903 >                        }
904 >                        avinsert(avstore(&avs));
905 >                        n -= AMBVALSIZ;
906 >                }
907 >                lastpos = flen - n;
908 >                /*** seek always as safety measure
909 >                if (n) ***/                     /* alignment */
910 >                        if (lseek(fileno(ambfp), (off_t)lastpos, SEEK_SET) < 0)
911 >                                goto seekerr;
912          }
913 + #ifdef  DEBUG
914 +        if (ambfp->_ptr - ambfp->_base != nunflshed*AMBVALSIZ) {
915 +                sprintf(errmsg, "ambient file buffer at %d rather than %d",
916 +                                ambfp->_ptr - ambfp->_base,
917 +                                nunflshed*AMBVALSIZ);
918 +                error(CONSISTENCY, errmsg);
919 +        }
920 + #endif
921 + syncend:
922          n = fflush(ambfp);                      /* calls write() at last */
923 <        fls.l_type = F_UNLCK;                   /* release file */
924 <        fcntl(fileno(ambfp), F_SETLKW, &fls);
923 >        if ((n == EOF) | (lastpos < 0)) {
924 >                if ((lastpos = lseek(fileno(ambfp), (off_t)0, SEEK_CUR)) < 0)
925 >                        goto seekerr;
926 >        } else
927 >                lastpos += (long)nunflshed*AMBVALSIZ;
928 >        aflock(F_UNLCK);                        /* release file */
929 >        nunflshed = 0;
930          return(n);
931 + seekerr:
932 +        error(SYSTEM, "seek failed in ambsync");
933 +        return -1; /* pro forma return */
934 + }
935 +
936 + #else
937 +
938 + extern int
939 + ambsync(void)                   /* flush ambient file */
940 + {
941 +        if (ambfp == NULL)
942 +                return(0);
943 +        nunflshed = 0;
944 +        return(fflush(ambfp));
945   }
946  
947   #endif

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