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

Comparing ray/src/rt/ambient.c (file contents):
Revision 2.7 by greg, Thu Jul 16 13:37:12 1992 UTC vs.
Revision 2.112 by greg, Mon Mar 7 17:52:14 2022 UTC

# Line 1 | Line 1
1 < /* Copyright (c) 1991 Regents of the University of California */
2 <
3 < #ifndef lint
4 < static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
5 < #endif
6 <
1 > static const char       RCSid[] = "$Id$";
2   /*
3   *  ambient.c - routines dealing with ambient (inter-reflected) component.
4   *
5 < *  The macro AMBFLUSH (if defined) is the number of ambient values
11 < *      to wait before flushing to the ambient file.
12 < *
13 < *     5/9/86
5 > *  Declarations of external symbols in ambient.h
6   */
7  
8 < #include  "ray.h"
8 > #include "copyright.h"
9  
10 < #include  "octree.h"
10 > #include <string.h>
11  
12 + #include  "platform.h"
13 + #include  "ray.h"
14   #include  "otypes.h"
15 <
15 > #include  "otspecial.h"
16 > #include  "resolu.h"
17   #include  "ambient.h"
23
18   #include  "random.h"
19 + #include  "pmapamb.h"
20  
21 < #define  OCTSCALE       0.5     /* ceil((valid rad.)/(cube size)) */
21 > #ifndef  OCTSCALE
22 > #define  OCTSCALE       1.0     /* ceil((valid rad.)/(cube size)) */
23 > #endif
24  
25 < typedef struct ambtree {
29 <        AMBVAL  *alist;         /* ambient value list */
30 <        struct ambtree  *kid;   /* 8 child nodes */
31 < }  AMBTREE;                     /* ambient octree */
25 > extern char  *shm_boundary;     /* memory sharing boundary */
26  
27 < extern CUBE  thescene;          /* contains space boundaries */
27 > #ifndef  MAXASET
28 > #define  MAXASET        4095    /* maximum number of elements in ambient set */
29 > #endif
30 > OBJECT  ambset[MAXASET+1]={0};  /* ambient include/exclude set */
31  
32 < #define  MAXASET        511     /* maximum number of elements in ambient set */
33 < OBJECT  ambset[MAXASET+1]={0};  /* ambient include/exclude set */
32 > double  maxarad;                /* maximum ambient radius */
33 > double  minarad;                /* minimum ambient radius */
34  
35 < double  maxarad;                /* maximum ambient radius */
39 < double  minarad;                /* minimum ambient radius */
35 > static AMBTREE  atrunk;         /* our ambient trunk node */
36  
41 static AMBTREE  atrunk;         /* our ambient trunk node */
42
37   static FILE  *ambfp = NULL;     /* ambient file pointer */
38 < static char  *afname;           /* ambient file name */
45 < static long  ambheadlen;        /* length of ambient file header */
38 > static int  nunflshed = 0;      /* number of unflushed ambient values */
39  
40 < #define  AMBFLUSH       (BUFSIZ/AMBVALSIZ)
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 */
44 > static FILE  *ambinp = NULL;            /* auxiliary file for input */
45 > static long  lastpos = -1;              /* last flush position */
46  
47 < #define  newambval()    (AMBVAL *)bmalloc(sizeof(AMBVAL))
47 > #define  AMBFLUSH       (BUFSIZ/AMBVALSIZ)
48  
49 < #define  newambtree()   (AMBTREE *)calloc(8, sizeof(AMBTREE))
49 > #define  newambval()    (AMBVAL *)malloc(sizeof(AMBVAL))
50  
51 < extern long  ftell(), lseek();
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 < setambres(ar)                           /* set ambient resolution */
60 < int  ar;
59 > typedef void unloadtf_t(AMBVAL *);
60 > static unloadtf_t avinsert;
61 > static unloadtf_t avfree;
62 > static void unloadatree(AMBTREE  *at, unloadtf_t *f);
63 >
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 > void
79 > setambres(                              /* set ambient resolution */
80 >        int  ar
81 > )
82   {
83 +        ambres = ar < 0 ? 0 : ar;               /* may be done already */
84                                                  /* set min & max radii */
85          if (ar <= 0) {
86 <                minarad = 0.0;
87 <                maxarad = thescene.cusize / 2.0;
86 >                minarad = 0;
87 >                maxarad = thescene.cusize*0.2;
88          } else {
89                  minarad = thescene.cusize / ar;
90 <                maxarad = 16.0 * 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 (maxarad <= FTINY)
95 <                maxarad = .001;
94 >        if (minarad <= FTINY)
95 >                minarad = 10.0*FTINY;
96 >        if (maxarad <= minarad)
97 >                maxarad = 64.0 * minarad;
98   }
99  
100  
101 < setambient(afile)                       /* initialize calculation */
102 < char  *afile;
101 > void
102 > setambacc(                              /* set ambient accuracy */
103 >        double  newa
104 > )
105   {
106 <        AMBVAL  amb;
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 > void
118 > setambient(void)                                /* initialize calculation */
119 > {
120 >        int     readonly = 0;
121 >        long    flen;
122 >        AMBVAL  amb;
123 >                                                /* make sure we're fresh */
124 >        ambdone();
125                                                  /* init ambient limits */
126          setambres(ambres);
127 +        setambacc(ambacc);
128 +        if (ambfile == NULL || !ambfile[0])
129 +                return;
130 +        if (ambacc <= FTINY) {
131 +                sprintf(errmsg, "zero ambient accuracy so \"%s\" not opened",
132 +                                ambfile);
133 +                error(WARNING, errmsg);
134 +                return;
135 +        }
136                                                  /* open ambient file */
137 <        if ((afname = afile) != NULL)
138 <                if ((ambfp = fopen(afile, "r+")) != NULL) {
139 <                        initambfile(0);
140 <                        while (readambval(&amb, ambfp))
141 <                                avinsert(&amb, &atrunk, thescene.cuorg,
142 <                                                thescene.cusize);
143 <                                                        /* align */
144 <                        fseek(ambfp, -((ftell(ambfp)-ambheadlen)%AMBVALSIZ), 1);
145 <                } else if ((ambfp = fopen(afile, "w")) != NULL)
146 <                        initambfile(1);
147 <                else {
148 <                        sprintf(errmsg, "cannot open ambient file \"%s\"",
149 <                                        afile);
150 <                        error(SYSTEM, errmsg);
137 >        if ((ambfp = fopen(ambfile, "r+")) == NULL)
138 >                readonly = (ambfp = fopen(ambfile, "r")) != NULL;
139 >        if (ambfp != NULL) {
140 >                initambfile(0);                 /* file exists */
141 >                lastpos = ftell(ambfp);
142 >                while (readambval(&amb, ambfp))
143 >                        avstore(&amb);
144 >                nambshare = nambvals;           /* share loaded values */
145 >                if (readonly) {
146 >                        sprintf(errmsg,
147 >                                "loaded %u values from read-only ambient file",
148 >                                        nambvals);
149 >                        error(WARNING, errmsg);
150 >                        fclose(ambfp);          /* close file so no writes */
151 >                        ambfp = NULL;
152 >                        return;                 /* avoid ambsync() */
153                  }
154 +                                                /* align file pointer */
155 +                lastpos += (long)nambvals*AMBVALSIZ;
156 +                flen = lseek(fileno(ambfp), (off_t)0, SEEK_END);
157 +                if (flen != lastpos) {
158 +                        sprintf(errmsg,
159 +                        "ignoring last %ld values in ambient file (corrupted)",
160 +                                        (flen - lastpos)/AMBVALSIZ);
161 +                        error(WARNING, errmsg);
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 + #ifdef  F_SETLKW
174 +        aflock(F_UNLCK);                        /* release file */
175 + #endif
176   }
177  
178  
179 < initambfile(creat)              /* initialize ambient file */
180 < int  creat;
179 > void
180 > ambdone(void)                   /* close ambient file and free memory */
181   {
182 <        extern char  *progname, *octname;
183 <
184 <        setbuf(ambfp, bmalloc(BUFSIZ));
185 <        if (creat) {                    /* new file */
186 <                fprintf(ambfp, "%s -av %g %g %g -ab %d -aa %g ",
187 <                                progname, colval(ambval,RED),
188 <                                colval(ambval,GRN), colval(ambval,BLU),
189 <                                ambounce, ambacc);
190 <                fprintf(ambfp, "-ad %d -as %d -ar %d %s\n",
111 <                                ambdiv, ambssamp, ambres,
112 <                                octname==NULL ? "" : octname);
113 <                fputformat(AMBFMT, ambfp);
114 <                putc('\n', ambfp);
115 <                putambmagic(ambfp);
116 <                fflush(ambfp);
117 <        } else if (checkheader(ambfp, AMBFMT, NULL) < 0
118 <                        || !hasambmagic(ambfp)) {
119 <                sprintf(errmsg, "\"%s\" is not an ambient file", afname);
120 <                error(USER, afname);
182 >        if (ambfp != NULL) {            /* close ambient file */
183 >                ambsync();
184 >                fclose(ambfp);
185 >                ambfp = NULL;
186 >                if (ambinp != NULL) {  
187 >                        fclose(ambinp);
188 >                        ambinp = NULL;
189 >                }
190 >                lastpos = -1;
191          }
192 <        ambheadlen = ftell(ambfp);
192 >                                        /* free ambient tree */
193 >        unloadatree(&atrunk, avfree);
194 >                                        /* reset state variables */
195 >        avsum = 0.;
196 >        navsum = 0;
197 >        nambvals = 0;
198 >        nambshare = 0;
199   }
200  
201  
202 < ambnotify(obj)                  /* record new modifier */
203 < OBJECT  obj;
202 > void
203 > ambnotify(                      /* record new modifier */
204 >        OBJECT  obj
205 > )
206   {
207          static int  hitlimit = 0;
208 <        register OBJREC  *o = objptr(obj);
209 <        register char  **amblp;
208 >        OBJREC   *o;
209 >        char  **amblp;
210  
211 +        if (obj == OVOID) {             /* starting over */
212 +                ambset[0] = 0;
213 +                hitlimit = 0;
214 +                return;
215 +        }
216 +        o = objptr(obj);
217          if (hitlimit || !ismodifier(o->otype))
218                  return;
219          for (amblp = amblist; *amblp != NULL; amblp++)
# Line 145 | Line 229 | OBJECT  obj;
229   }
230  
231  
232 < ambient(acol, r)                /* compute ambient component for ray */
233 < COLOR  acol;
234 < register RAY  *r;
232 > void
233 > multambient(            /* compute ambient component & multiply by coef. */
234 >        COLOR  aval,
235 >        RAY  *r,
236 >        FVECT  nrm
237 > )
238   {
239 +        static double  logAvgAbsorp = 1;
240          static int  rdepth = 0;                 /* ambient recursion */
241 <        double  d;
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 163 | Line 268 | register RAY  *r;
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 == 0.0)
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          }
298 <                                                /* get ambient value */
298 >                                                /* interpolate ambient value */
299          setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
300 <        d = sumambient(acol, r, rdepth,
300 >        d = sumambient(acol, r, nrm, rdepth,
301                          &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
302 <        if (d > FTINY)
303 <                scalecolor(acol, 1.0/d);
304 <        else {
305 <                d = makeambient(acol, r, rdepth++);
306 <                rdepth--;
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 <        if (d > FTINY)
312 >        
313 >        rdepth++;                               /* need to cache new value */
314 >        ok = makeambient(acol, r, nrm, rdepth-1);
315 >        rdepth--;
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 <        copycolor(acol, ambval);
326 >        if ((ambvwt <= 0) | (navsum == 0)) {
327 >                multcolor(aval, ambval);
328 >                
329 >                /* PMAP: add in caustic */
330 >                addcolor(aval, caustic);
331 >                return;
332 >        }
333 >        
334 >        l = bright(ambval);                     /* average in computations */  
335 >        if (l > FTINY) {
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 + logAvgAbsorp );
343 >                scalecolor(aval, d);            /* neutral color */
344 >        }
345   }
346  
347  
348 < double
349 < sumambient(acol, r, al, at, c0, s)      /* get interpolated ambient value */
350 < COLOR  acol;
193 < register RAY  *r;
194 < int  al;
195 < AMBTREE  *at;
196 < FVECT  c0;
197 < double  s;
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 <        extern double  sqrt();
353 <        double  d, e1, e2, wt, wsum;
354 <        COLOR  ct;
355 <        FVECT  ck0;
356 <        int  i;
357 <        register int  j;
358 <        register AMBVAL  *av;
359 <                                        /* do this node */
360 <        wsum = 0.0;
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 >        RAY  *r,
398 >        FVECT  rn,
399 >        int  al,
400 >        AMBTREE  *at,
401 >        FVECT  c0,
402 >        double  s
403 > )
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 >        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  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 || av->weight < r->rweight-FTINY)
443 >                if (av->lvl > al ||     /* list sorted, so this works */
444 >                                (av->lvl == al) & (av->weight < 0.9*r->rweight))
445 >                        break;
446 >                /*
447 >                 *  Direction test using unperturbed normal
448 >                 */
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 <                 *  Ambient radius test.
457 >                 *  Modified ray behind test
458                   */
459 <                e1 = 0.0;
460 <                for (j = 0; j < 3; j++) {
461 <                        d = av->pos[j] - r->rop[j];
220 <                        e1 += d * d;
221 <                }
222 <                e1 /= av->rad * av->rad;
223 <                if (e1 > 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 <                 *  Normal direction test.
468 >                 *  Elliptical radii test based on Hessian
469                   */
470 <                e2 = (1.0 - DOT(av->dir, r->ron)) * r->rweight;
471 <                if (e2 < 0.0) e2 = 0.0;
472 <                if (e1 + e2 > ambacc*ambacc*1.21)
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 <                 *  Ray behind test.
479 >                 *  Test for potential light leak
480                   */
481 <                d = 0.0;
236 <                for (j = 0; j < 3; j++)
237 <                        d += (r->rop[j] - av->pos[j]) *
238 <                                        (av->dir[j] + r->ron[j]);
239 <                if (d*0.5 < -minarad*ambacc-.001)
481 >                if (av->corral && plugaleak(r, av, uvw[2], atan2a(v,u)))
482                          continue;
483                  /*
484 <                 *  Jittering final test reduces image artifacts.
484 >                 *  Extrapolate value and compute final weight (hat function)
485                   */
486 <                wt = sqrt(e1) + sqrt(e2);
245 <                wt *= .9 + .2*urand(9015+samplendx);
246 <                if (wt > ambacc)
486 >                if (!extambient(ct, av, r->rop, rn, uvw))
487                          continue;
488 <                if (wt <= 1e-3)
489 <                        wt = 1e3;
490 <                else
251 <                        wt = 1.0 / wt;
252 <                wsum += wt;
253 <                extambient(ct, av, r->rop, r->ron);
254 <                scalecolor(ct, wt);
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          }
257        if (at->kid == NULL)
258                return(wsum);
259                                        /* do children */
260        s *= 0.5;
261        for (i = 0; i < 8; i++) {
262                for (j = 0; j < 3; j++) {
263                        ck0[j] = c0[j];
264                        if (1<<j & i)
265                                ck0[j] += s;
266                        if (r->rop[j] < ck0[j] - OCTSCALE*s)
267                                break;
268                        if (r->rop[j] > ck0[j] + (1.0+OCTSCALE)*s)
269                                break;
270                }
271                if (j == 3)
272                        wsum += sumambient(acol, r, al, at->kid+i, ck0, s);
273        }
494          return(wsum);
495   }
496  
497  
498 < double
499 < makeambient(acol, r, al)        /* make a new ambient value */
500 < COLOR  acol;
501 < register RAY  *r;
502 < int  al;
498 > static int
499 > makeambient(            /* make a new ambient value for storage */
500 >        COLOR  acol,
501 >        RAY  *r,
502 >        FVECT  rn,
503 >        int  al
504 > )
505   {
506 <        AMBVAL  amb;
507 <        FVECT   gp, gd;
508 <                                                /* compute weight */
509 <        amb.weight = pow(AVGREFL, (double)al);
510 <        if (r->rweight < 0.2*amb.weight)        /* heuristic */
511 <                amb.weight = r->rweight;
506 >        AMBVAL  amb;
507 >        FVECT   uvw[3];
508 >        int     i;
509 >
510 >        amb.weight = 1.0;                       /* compute weight */
511 >        for (i = al; i-- > 0; )
512 >                amb.weight *= AVGREFL;
513 >        if (r->rweight < 0.1*amb.weight)        /* heuristic override */
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 == 0.0)
519 <                return(0.0);
520 <                                                /* store it */
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);
299        VCOPY(amb.gpos, gp);
300        VCOPY(amb.gdir, gd);
528                                                  /* insert into tree */
529          avsave(&amb);                           /* and save to file */
530 <        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 < extambient(cr, ap, pv, nv)              /* extrapolate value at pv, nv */
539 < COLOR  cr;
540 < register AMBVAL  *ap;
541 < FVECT  pv, nv;
538 > static int
539 > extambient(             /* extrapolate value at pv, nv */
540 >        COLOR  cr,
541 >        AMBVAL   *ap,
542 >        FVECT  pv,
543 >        FVECT  nv,
544 >        FVECT  uvw[3]
545 > )
546   {
547 <        FVECT  v1, v2;
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 */
321 <        VCOPY(v1, ap->dir);
322 <        fcross(v2, v1, nv);
323 <        d += DOT(ap->gdir, v2);
324 <        if (d <= 0.0) {
325 <                setcolor(cr, 0.0, 0.0, 0.0);
326 <                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
579 < avsave(av)                              /* insert and save an ambient value */
580 < AMBVAL  *av;
578 > static void
579 > avinsert(                               /* insert ambient value in our tree */
580 >        AMBVAL *av
581 > )
582   {
583 <        static int  nunflshed = 0;
583 >        AMBTREE  *at;
584 >        AMBVAL  *ap;
585 >        AMBVAL  avh;
586 >        FVECT  ck0;
587 >        double  s;
588 >        int  branch;
589 >        int  i;
590  
591 <        avinsert(av, &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
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  cre8
624 > )
625 > {
626 >        extern char  *progname, *octname;
627 >        static char  *mybuf = NULL;
628 >
629 > #ifdef  F_SETLKW
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 (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),
640 >                                colval(ambval,GRN), colval(ambval,BLU),
641 >                                ambvwt, ambounce, ambacc);
642 >                fprintf(ambfp, "-ad %d -as %d -ar %d ",
643 >                                ambdiv, ambssamp, ambres);
644 >                if (octname != NULL)
645 >                        fputs(octname, ambfp);
646 >                fputc('\n', ambfp);
647 >                fprintf(ambfp, "SOFTWARE= %s\n", VersionID);
648 >                fputnow(ambfp);
649 >                fputformat(AMBFMT, ambfp);
650 >                fputc('\n', ambfp);
651 >                putambmagic(ambfp);
652 >        } else if (checkheader(ambfp, AMBFMT, NULL) < 0 || !hasambmagic(ambfp))
653 >                error(USER, "bad ambient file");
654 > }
655 >
656 >
657 > static void
658 > avsave(                         /* insert and save an ambient value */
659 >        AMBVAL  *av
660 > )
661 > {
662 >        avstore(av);
663          if (ambfp == NULL)
664                  return;
665          if (writambval(av, ambfp) < 0)
666                  goto writerr;
667 <        if (++nunflshed >= AMBFLUSH) {
667 >        if (++nunflshed >= AMBFLUSH)
668                  if (ambsync() == EOF)
669                          goto writerr;
347                nunflshed = 0;
348        }
670          return;
671   writerr:
672 <        error(SYSTEM, "error writing ambient file");
672 >        error(SYSTEM, "error writing to ambient file");
673   }
674  
675  
676 < static
677 < avinsert(aval, at, c0, s)               /* insert ambient value in a tree */
678 < AMBVAL  *aval;
679 < register AMBTREE  *at;
359 < FVECT  c0;
360 < double  s;
676 > static AMBVAL *
677 > avstore(                                /* allocate memory and save aval */
678 >        AMBVAL  *aval
679 > )
680   {
681 <        FVECT  ck0;
682 <        int  branch;
364 <        register AMBVAL  *av;
365 <        register int  i;
681 >        AMBVAL  *av;
682 >        double  d;
683  
684          if ((av = newambval()) == NULL)
685 <                goto memerr;
686 <        copystruct(av, aval);
687 <        VCOPY(ck0, c0);
688 <        while (s*(OCTSCALE/2) > av->rad*ambacc) {
689 <                if (at->kid == NULL)
690 <                        if ((at->kid = newambtree()) == NULL)
691 <                                goto memerr;
692 <                s *= 0.5;
376 <                branch = 0;
377 <                for (i = 0; i < 3; i++)
378 <                        if (av->pos[i] > ck0[i] + s) {
379 <                                ck0[i] += s;
380 <                                branch |= 1 << i;
381 <                        }
382 <                at = at->kid + branch;
685 >                error(SYSTEM, "out of memory in avstore");
686 >        *av = *aval;
687 >        av->next = NULL;
688 >        nambvals++;
689 >        d = bright(av->val);
690 >        if (d > FTINY) {                /* add to log sum for averaging */
691 >                avsum += log(d);
692 >                navsum++;
693          }
694 <        av->next = at->alist;
695 <        at->alist = av;
386 <        return;
387 < memerr:
388 <        error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
694 >        avinsert(av);                   /* insert in our cache tree */
695 >        return(av);
696   }
697  
698  
699 < #include  <fcntl.h>
699 > #define ATALLOCSZ       512             /* #/8 trees to allocate at once */
700  
701 + static AMBTREE  *atfreelist = NULL;     /* free ambient tree structures */
702  
703 < static
704 < ambsync()                       /* synchronize ambient file */
703 >
704 > static AMBTREE *
705 > newambtree(void)                                /* allocate 8 ambient tree structs */
706   {
707 <        static FILE  *ambinp = NULL;
708 <        struct flock  fls;
709 <        AMBVAL  avs;
710 <        long  lastpos, flen;
711 <        register int  n;
712 <                                /* gain exclusive access */
713 <        fls.l_type = F_WRLCK;
714 <        fls.l_whence = 0;
715 <        fls.l_start = 0L;
716 <        fls.l_len = 0L;
717 <        if (fcntl(fileno(ambfp), F_SETLKW, &fls) < 0)
718 <                error(SYSTEM, "cannot lock ambient file");
707 >        AMBTREE  *atp, *upperlim;
708 >
709 >        if (atfreelist == NULL) {       /* get more nodes */
710 >                atfreelist = (AMBTREE *)malloc(ATALLOCSZ*8*sizeof(AMBTREE));
711 >                if (atfreelist == NULL)
712 >                        return(NULL);
713 >                                        /* link new free list */
714 >                upperlim = atfreelist + 8*(ATALLOCSZ-1);
715 >                for (atp = atfreelist; atp < upperlim; atp += 8)
716 >                        atp->kid = atp + 8;
717 >                atp->kid = NULL;
718 >        }
719 >        atp = atfreelist;
720 >        atfreelist = atp->kid;
721 >        memset(atp, 0, 8*sizeof(AMBTREE));
722 >        return(atp);
723 > }
724 >
725 >
726 > static void
727 > freeambtree(                    /* free 8 ambient tree structs */
728 >        AMBTREE  *atp
729 > )
730 > {
731 >        atp->kid = atfreelist;
732 >        atfreelist = atp;
733 > }
734 >
735 >
736 > static void
737 > unloadatree(                    /* unload an ambient value tree */
738 >        AMBTREE  *at,
739 >        unloadtf_t *f
740 > )
741 > {
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)
751 >                return;
752 >        for (i = 0; i < 8; i++)         /* transfer and free children */
753 >                unloadatree(at->kid+i, f);
754 >        freeambtree(at->kid);
755 >        at->kid = NULL;
756 > }
757 >
758 >
759 > static void
760 > avfree(AMBVAL *av)
761 > {
762 >        free(av);
763 > }
764 >
765 >
766 > static void
767 > sortambvals(void)                       /* resort ambient values */
768 > {
769 >        AMBTREE  oldatrunk = atrunk;
770 >
771 >        atrunk.alist = NULL;
772 >        atrunk.kid = NULL;
773 >        unloadatree(&oldatrunk, avinsert);
774 > }
775 >
776 >
777 > #ifdef  F_SETLKW
778 >
779 > static void
780 > aflock(                 /* lock/unlock ambient file */
781 >        int  typ
782 > )
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 >        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 > int
800 > ambsync(void)                   /* synchronize ambient file */
801 > {
802 >        long  flen;
803 >        AMBVAL  avs;
804 >        int  n;
805 >
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 <        lastpos = lseek(fileno(ambfp), 0L, 2);  /* may move pointer */
812 <        flen = lseek(fileno(ambfp), 0L, 1);     /* new(?) file length */
813 <        if (n = (flen - lastpos)%AMBVALSIZ)     /* assure alignment */
814 <                lseek(fileno(ambfp), flen -= n, 0);
815 <        if (n = (flen - lastpos)/AMBVALSIZ) {   /* file has grown */
816 <                if (ambinp == NULL && (ambinp = fopen(afname, "r")) == NULL)
817 <                        error(SYSTEM, "cannot reopen ambient file");
418 <                fseek(ambinp, lastpos, 0);      /* go to previous position */
419 <                while (n--) {                   /* load contributed values */
420 <                        readambval(&avs, ambinp);
421 <                        avinsert(&avs,&atrunk,thescene.cuorg,thescene.cusize);
811 >        if ((flen = lseek(fileno(ambfp), (off_t)0, SEEK_END)) < 0)
812 >                goto seekerr;
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, "fopen failed in ambsync");
818                  }
819 +                if (fseek(ambinp, lastpos, SEEK_SET) < 0)
820 +                        goto seekerr;
821 +                while (n >= AMBVALSIZ) {        /* load contributed values */
822 +                        if (!readambval(&avs, ambinp)) {
823 +                                sprintf(errmsg,
824 +                        "ambient file \"%s\" corrupted near character %ld",
825 +                                                ambfile, flen - n);
826 +                                error(WARNING, errmsg);
827 +                                break;
828 +                        }
829 +                        avstore(&avs);
830 +                        n -= AMBVALSIZ;
831 +                }
832 +                lastpos = flen - n;             /* check alignment */
833 +                if (n && lseek(fileno(ambfp), (off_t)lastpos, SEEK_SET) < 0)
834 +                        goto seekerr;
835          }
836          n = fflush(ambfp);                      /* calls write() at last */
837 <        fls.l_type = F_UNLCK;                   /* release file */
838 <        fcntl(fileno(ambfp), F_SETLKW, &fls);
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(EOF);    /* pro forma return */
844   }
845 +
846 + #else   /* ! F_SETLKW */
847 +
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  /* ! F_SETLKW */

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