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

Comparing ray/src/rt/ambient.c (file contents):
Revision 2.70 by greg, Thu Sep 22 02:15:56 2011 UTC vs.
Revision 2.71 by greg, Fri Apr 11 20:31:37 2014 UTC

# Line 39 | Line 39 | static int  nunflshed = 0;     /* number of unflushed ambi
39  
40   #ifndef SORT_THRESH
41   #ifdef SMLMEM
42 < #define SORT_THRESH     ((3L<<20)/sizeof(AMBVAL))
42 > #define SORT_THRESH     ((16L<<20)/sizeof(AMBVAL))
43   #else
44 < #define SORT_THRESH     ((9L<<20)/sizeof(AMBVAL))
44 > #define SORT_THRESH     ((64L<<20)/sizeof(AMBVAL))
45   #endif
46   #endif
47   #ifndef SORT_INTVL
# Line 84 | Line 84 | static AMBVAL *avstore(AMBVAL  *aval);
84   static AMBTREE *newambtree(void);
85   static void freeambtree(AMBTREE  *atp);
86  
87 < typedef void unloadtf_t(void *);
87 > typedef void unloadtf_t(AMBVAL *);
88   static unloadtf_t avinsert;
89   static unloadtf_t av2list;
90 + static unloadtf_t avfree;
91   static void unloadatree(AMBTREE  *at, unloadtf_t *f);
92  
93   static int aposcmp(const void *avp1, const void *avp2);
# Line 98 | Line 99 | static void aflock(int  typ);
99   #endif
100  
101  
102 < extern void
102 > void
103   setambres(                              /* set ambient resolution */
104          int  ar
105   )
# Line 121 | Line 122 | setambres(                             /* set ambient resolution */
122   }
123  
124  
125 < extern void
125 > void
126   setambacc(                              /* set ambient accuracy */
127          double  newa
128   )
# Line 136 | Line 137 | setambacc(                             /* set ambient accuracy */
137   }
138  
139  
140 < extern void
140 > void
141   setambient(void)                                /* initialize calculation */
142   {
143          int     readonly = 0;
# Line 194 | Line 195 | setambient(void)                               /* initialize calculation */
195                  sprintf(errmsg, "cannot open ambient file \"%s\"", ambfile);
196                  error(SYSTEM, errmsg);
197          }
198 + #ifdef getc_unlocked
199 +        flockfile(ambfp);                       /* application-level lock */
200 + #endif
201   #ifdef  F_SETLKW
202          aflock(F_UNLCK);                        /* release file */
203   #endif
204   }
205  
206  
207 < extern void
207 > void
208   ambdone(void)                   /* close ambient file and free memory */
209   {
210          if (ambfp != NULL) {            /* close ambient file */
# Line 214 | Line 218 | ambdone(void)                  /* close ambient file and free memory
218                  lastpos = -1;
219          }
220                                          /* free ambient tree */
221 <        unloadatree(&atrunk, free);
221 >        unloadatree(&atrunk, &avfree);
222                                          /* reset state variables */
223          avsum = 0.;
224          navsum = 0;
# Line 226 | Line 230 | ambdone(void)                  /* close ambient file and free memory
230   }
231  
232  
233 < extern void
233 > void
234   ambnotify(                      /* record new modifier */
235          OBJECT  obj
236   )
# Line 255 | Line 259 | ambnotify(                     /* record new modifier */
259                  }
260   }
261  
262 + /************ THE FOLLOWING ROUTINES DIFFER BETWEEN NEW & OLD ***************/
263  
264 < extern void
264 > #ifdef NEWAMB
265 >
266 > #define tfunc(lwr, x, upr)      (((x)-(lwr)/((upr)-(lwr)))
267 >
268 >
269 > void
270   multambient(            /* compute ambient component & multiply by coef. */
271          COLOR  aval,
272          RAY  *r,
# Line 265 | Line 275 | multambient(           /* compute ambient component & multiply
275   {
276          static int  rdepth = 0;                 /* ambient recursion */
277          COLOR   acol;
278 +        int     ok;
279          double  d, l;
280  
281          if (ambdiv <= 0)                        /* no ambient calculation */
# Line 280 | Line 291 | multambient(           /* compute ambient component & multiply
291          if (ambacc <= FTINY) {                  /* no ambient storage */
292                  copycolor(acol, aval);
293                  rdepth++;
294 +                ok = doambient(acol, r, r->rweight, NULL, NULL, NULL, NULL);
295 +                rdepth--;
296 +                if (!ok)
297 +                        goto dumbamb;
298 +                copycolor(aval, acol);
299 +                return;
300 +        }
301 +
302 +        if (tracktime)                          /* sort to minimize thrashing */
303 +                sortambvals(0);
304 +                                                /* interpolate ambient value */
305 +        setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
306 +        d = sumambient(acol, r, nrm, rdepth,
307 +                        &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
308 +        if (d > FTINY) {
309 +                d = 1.0/d;
310 +                scalecolor(acol, d);
311 +                multcolor(aval, acol);
312 +                return;
313 +        }
314 +        rdepth++;                               /* need to cache new value */
315 +        ok = makeambient(acol, r, nrm, rdepth-1);
316 +        rdepth--;
317 +        if (ok) {
318 +                multcolor(aval, acol);          /* got new value */
319 +                return;
320 +        }
321 + dumbamb:                                        /* return global value */
322 +        if ((ambvwt <= 0) | (navsum == 0)) {
323 +                multcolor(aval, ambval);
324 +                return;
325 +        }
326 +        l = bright(ambval);                     /* average in computations */
327 +        if (l > FTINY) {
328 +                d = (log(l)*(double)ambvwt + avsum) /
329 +                                (double)(ambvwt + navsum);
330 +                d = exp(d) / l;
331 +                scalecolor(aval, d);
332 +                multcolor(aval, ambval);        /* apply color of ambval */
333 +        } else {
334 +                d = exp( avsum / (double)navsum );
335 +                scalecolor(aval, d);            /* neutral color */
336 +        }
337 + }
338 +
339 +
340 + double
341 + sumambient(     /* get interpolated ambient value */
342 +        COLOR  acol,
343 +        RAY  *r,
344 +        FVECT  rn,
345 +        int  al,
346 +        AMBTREE  *at,
347 +        FVECT  c0,
348 +        double  s
349 + )
350 + {                                       /* initial limit is ambacc radians */
351 +        const double    maxangle = (ambacc-PI/2.)*pow(r->rweight,0.13) + PI/2.;
352 +        double          wsum = 0.0;
353 +        FVECT           ck0;
354 +        int             i, j;
355 +        AMBVAL          *av;
356 +                                        /* sum this node */
357 +        for (av = at->alist; av != NULL; av = av->next) {
358 +                double  d, delta_r2, delta_t2;
359 +                COLOR   ct;
360 +                FVECT   uvw[3];
361 +                                        /* record access */
362 +                if (tracktime)
363 +                        av->latick = ambclock;
364 +                /*
365 +                 *  Ambient level test.
366 +                 */
367 +                if (av->lvl > al)       /* list sorted, so this works */
368 +                        break;
369 +                if (av->weight < 0.9*r->rweight)
370 +                        continue;
371 +                /*
372 +                 *  Direction test using unperturbed normal.
373 +                 */
374 +                decodedir(uvw[2], av->ndir);
375 +                d = DOT(uvw[2], r->ron);
376 +                if (d <= 0.0)           /* >= 90 degrees */
377 +                        continue;
378 +                delta_r2 = 2.0 - 2.0*d; /* approx. radians^2 */
379 +                if (delta_r2 >= maxangle*maxangle)
380 +                        continue;
381 +                /*
382 +                 *  Ambient radius test.
383 +                 */
384 +                decodedir(uvw[0], av->udir);
385 +                VCROSS(uvw[1], uvw[2], uvw[0]);
386 +                VSUB(ck0, av->pos, r->rop);
387 +                d = DOT(ck0, uvw[0]) / av->rad[0];
388 +                delta_t2 = d*d;
389 +                d = DOT(ck0, uvw[1]) / av->rad[1];
390 +                delta_t2 += d*d;
391 +                if (delta_t2 >= ambacc*ambacc)
392 +                        continue;
393 +                /*
394 +                 *  Ray behind test.
395 +                 */
396 +                d = 0.0;
397 +                for (j = 0; j < 3; j++)
398 +                        d += (r->rop[j] - av->pos[j])*(uvw[2][j] + r->ron[j]);
399 +                if (d*0.5 < -minarad*ambacc-.001)
400 +                        continue;
401 +                /*
402 +                 *  Convert to final weight (hat function)
403 +                 */
404 +                d = tfunc(maxangle, sqrt(delta_r2), 0.0) *
405 +                        tfunc(ambacc, sqrt(delta_t2), 0.0);
406 +                wsum += d;
407 +                extambient(ct, av, uvw, r->rop, rn);
408 +                scalecolor(ct, d);
409 +                addcolor(acol, ct);
410 +        }
411 +        if (at->kid == NULL)
412 +                return(wsum);
413 +                                        /* sum children */
414 +        s *= 0.5;
415 +        for (i = 0; i < 8; i++) {
416 +                for (j = 0; j < 3; j++) {
417 +                        ck0[j] = c0[j];
418 +                        if (1<<j & i)
419 +                                ck0[j] += s;
420 +                        if (r->rop[j] < ck0[j] - OCTSCALE*s)
421 +                                break;
422 +                        if (r->rop[j] > ck0[j] + (1.0+OCTSCALE)*s)
423 +                                break;
424 +                }
425 +                if (j == 3)
426 +                        wsum += sumambient(acol, r, rn, al,
427 +                                                at->kid+i, ck0, s);
428 +        }
429 +        return(wsum);
430 + }
431 +
432 +
433 + int
434 + makeambient(            /* make a new ambient value for storage */
435 +        COLOR  acol,
436 +        RAY  *r,
437 +        FVECT  rn,
438 +        int  al
439 + )
440 + {
441 +        AMBVAL  amb;
442 +        FVECT   uv[2];
443 +        int     i;
444 +
445 +        amb.weight = 1.0;                       /* compute weight */
446 +        for (i = al; i-- > 0; )
447 +                amb.weight *= AVGREFL;
448 +        if (r->rweight < 0.1*amb.weight)        /* heuristic override */
449 +                amb.weight = 1.25*r->rweight;
450 +        setcolor(acol, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
451 +                                                /* compute ambient */
452 +        if (!doambient(acol, r, amb.weight, uv, amb.rad, amb.gpos, amb.gdir)) {
453 +                setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
454 +                return(0);
455 +        }
456 +        scalecolor(acol, 1./AVGREFL);           /* undo assumed reflectance */
457 +                                                /* store value */
458 +        VCOPY(amb.pos, r->rop);
459 +        amb.ndir = encodedir(r->ron);
460 +        amb.udir = encodedir(uv[0]);
461 +        amb.lvl = al;
462 +        copycolor(amb.val, acol);
463 +                                                /* insert into tree */
464 +        avsave(&amb);                           /* and save to file */
465 +        if (rn != r->ron)
466 +                extambient(acol, &amb, r->rop, rn);     /* texture */
467 +        return(1);
468 + }
469 +
470 +
471 + void
472 + extambient(             /* extrapolate value at pv, nv */
473 +        COLOR  cr,
474 +        AMBVAL   *ap,
475 +        FVECT  uvw[3],
476 +        FVECT  pv,
477 +        FVECT  nv
478 + )
479 + {
480 +        FVECT  v1;
481 +        int  i;
482 +        double  d = 1.0;                /* zeroeth order */
483 +
484 +        for (i = 3; i--; )              /* gradient due to translation */
485 +                d += (pv[i] - ap->pos[i]) *
486 +                        (ap->gpos[0]*uvw[0][i] + ap->gpos[1]*uvw[1][i]);
487 +
488 +        VCROSS(v1, uvw[2], nv);         /* gradient due to rotation */
489 +        for (i = 3; i--; )
490 +                d += v1[i] * (ap->gdir[0]*uvw[0][i] + ap->gdir[1]*uvw[1][i]);
491 +        
492 +        if (d <= 0.0) {
493 +                setcolor(cr, 0.0, 0.0, 0.0);
494 +                return;
495 +        }
496 +        copycolor(cr, ap->val);
497 +        scalecolor(cr, d);
498 + }
499 +
500 +
501 + static void
502 + avinsert(                               /* insert ambient value in our tree */
503 +        AMBVAL *av
504 + )
505 + {
506 +        AMBTREE  *at;
507 +        AMBVAL  *ap;
508 +        AMBVAL  avh;
509 +        FVECT  ck0;
510 +        double  s;
511 +        int  branch;
512 +        int  i;
513 +
514 +        if (av->rad[0] <= FTINY)
515 +                error(CONSISTENCY, "zero ambient radius in avinsert");
516 +        at = &atrunk;
517 +        VCOPY(ck0, thescene.cuorg);
518 +        s = thescene.cusize;
519 +        while (s*(OCTSCALE/2) > av->rad[1]*ambacc) {
520 +                if (at->kid == NULL)
521 +                        if ((at->kid = newambtree()) == NULL)
522 +                                error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
523 +                s *= 0.5;
524 +                branch = 0;
525 +                for (i = 0; i < 3; i++)
526 +                        if (av->pos[i] > ck0[i] + s) {
527 +                                ck0[i] += s;
528 +                                branch |= 1 << i;
529 +                        }
530 +                at = at->kid + branch;
531 +        }
532 +        avh.next = at->alist;           /* order by increasing level */
533 +        for (ap = &avh; ap->next != NULL; ap = ap->next)
534 +                if (ap->next->lvl >= av->lvl)
535 +                        break;
536 +        av->next = ap->next;
537 +        ap->next = (AMBVAL*)av;
538 +        at->alist = avh.next;
539 + }
540 +
541 +
542 + #else /* ! NEWAMB */
543 +
544 +
545 + void
546 + multambient(            /* compute ambient component & multiply by coef. */
547 +        COLOR  aval,
548 +        RAY  *r,
549 +        FVECT  nrm
550 + )
551 + {
552 +        static int  rdepth = 0;                 /* ambient recursion */
553 +        COLOR   acol;
554 +        double  d, l;
555 +
556 +        if (ambdiv <= 0)                        /* no ambient calculation */
557 +                goto dumbamb;
558 +                                                /* check number of bounces */
559 +        if (rdepth >= ambounce)
560 +                goto dumbamb;
561 +                                                /* check ambient list */
562 +        if (ambincl != -1 && r->ro != NULL &&
563 +                        ambincl != inset(ambset, r->ro->omod))
564 +                goto dumbamb;
565 +
566 +        if (ambacc <= FTINY) {                  /* no ambient storage */
567 +                copycolor(acol, aval);
568 +                rdepth++;
569                  d = doambient(acol, r, r->rweight, NULL, NULL);
570                  rdepth--;
571                  if (d <= FTINY)
# Line 326 | Line 612 | dumbamb:                                       /* return global value */
612   }
613  
614  
615 < extern double
615 > double
616   sumambient(     /* get interpolated ambient value */
617          COLOR  acol,
618          RAY  *r,
# Line 437 | Line 723 | sumambient(    /* get interpolated ambient value */
723   }
724  
725  
726 < extern double
726 > double
727   makeambient(            /* make a new ambient value for storage */
728          COLOR  acol,
729          RAY  *r,
# Line 477 | Line 763 | makeambient(           /* make a new ambient value for storage
763   }
764  
765  
766 < extern void
766 > void
767   extambient(             /* extrapolate value at pv, nv */
768          COLOR  cr,
769          AMBVAL   *ap,
# Line 506 | Line 792 | extambient(            /* extrapolate value at pv, nv */
792  
793  
794   static void
795 + avinsert(                               /* insert ambient value in our tree */
796 +        AMBVAL *av
797 + )
798 + {
799 +        AMBTREE  *at;
800 +        AMBVAL  *ap;
801 +        AMBVAL  avh;
802 +        FVECT  ck0;
803 +        double  s;
804 +        int  branch;
805 +        int  i;
806 +
807 +        if (av->rad <= FTINY)
808 +                error(CONSISTENCY, "zero ambient radius in avinsert");
809 +        at = &atrunk;
810 +        VCOPY(ck0, thescene.cuorg);
811 +        s = thescene.cusize;
812 +        while (s*(OCTSCALE/2) > av->rad*ambacc) {
813 +                if (at->kid == NULL)
814 +                        if ((at->kid = newambtree()) == NULL)
815 +                                error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
816 +                s *= 0.5;
817 +                branch = 0;
818 +                for (i = 0; i < 3; i++)
819 +                        if (av->pos[i] > ck0[i] + s) {
820 +                                ck0[i] += s;
821 +                                branch |= 1 << i;
822 +                        }
823 +                at = at->kid + branch;
824 +        }
825 +        avh.next = at->alist;           /* order by increasing level */
826 +        for (ap = &avh; ap->next != NULL; ap = ap->next)
827 +                if (ap->next->lvl >= av->lvl)
828 +                        break;
829 +        av->next = ap->next;
830 +        ap->next = (AMBVAL*)av;
831 +        at->alist = avh.next;
832 + }
833 +
834 + #endif  /* ! NEWAMB */
835 +
836 + /************* FOLLOWING ROUTINES SAME FOR NEW & OLD METHODS ***************/
837 +
838 + static void
839   initambfile(            /* initialize ambient file */
840          int  cre8
841   )
# Line 621 | Line 951 | freeambtree(                   /* free 8 ambient tree structs */
951  
952  
953   static void
624 – avinsert(                               /* insert ambient value in our tree */
625 –        void *av
626 – )
627 – {
628 –        AMBTREE  *at;
629 –        AMBVAL  *ap;
630 –        AMBVAL  avh;
631 –        FVECT  ck0;
632 –        double  s;
633 –        int  branch;
634 –        int  i;
635 –
636 –        if (((AMBVAL*)av)->rad <= FTINY)
637 –                error(CONSISTENCY, "zero ambient radius in avinsert");
638 –        at = &atrunk;
639 –        VCOPY(ck0, thescene.cuorg);
640 –        s = thescene.cusize;
641 –        while (s*(OCTSCALE/2) > ((AMBVAL*)av)->rad*ambacc) {
642 –                if (at->kid == NULL)
643 –                        if ((at->kid = newambtree()) == NULL)
644 –                                error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
645 –                s *= 0.5;
646 –                branch = 0;
647 –                for (i = 0; i < 3; i++)
648 –                        if (((AMBVAL*)av)->pos[i] > ck0[i] + s) {
649 –                                ck0[i] += s;
650 –                                branch |= 1 << i;
651 –                        }
652 –                at = at->kid + branch;
653 –        }
654 –        avh.next = at->alist;           /* order by increasing level */
655 –        for (ap = &avh; ap->next != NULL; ap = ap->next)
656 –                if (ap->next->lvl >= ((AMBVAL*)av)->lvl)
657 –                        break;
658 –        ((AMBVAL*)av)->next = ap->next;
659 –        ap->next = (AMBVAL*)av;
660 –        at->alist = avh.next;
661 – }
662 –
663 –
664 – static void
954   unloadatree(                    /* unload an ambient value tree */
955          AMBTREE  *at,
956          unloadtf_t *f
# Line 693 | Line 982 | static int     i_avlist;               /* index for lists */
982   static int alatcmp(const void *av1, const void *av2);
983  
984   static void
985 + avfree(AMBVAL *av)
986 + {
987 +        free(av);
988 + }
989 +
990 + static void
991   av2list(
992 <        void *av
992 >        AMBVAL *av
993   )
994   {
995   #ifdef DEBUG
# Line 702 | Line 997 | av2list(
997                  error(CONSISTENCY, "too many ambient values in av2list1");
998   #endif
999          avlist1[i_avlist].p = avlist2[i_avlist] = (AMBVAL*)av;
1000 <        avlist1[i_avlist++].t = ((AMBVAL*)av)->latick;
1000 >        avlist1[i_avlist++].t = av->latick;
1001   }
1002  
1003  
# Line 735 | Line 1030 | aposcmp(                       /* compare ambient value positions */
1030          return(diff > 0);
1031   }
1032  
1033 < #if 1
1033 >
1034   static int
1035   avlmemi(                                /* find list position from address */
1036          AMBVAL  *avaddr
# Line 744 | Line 1039 | avlmemi(                               /* find list position from address */
1039          AMBVAL  **avlpp;
1040  
1041          avlpp = (AMBVAL **)bsearch((char *)&avaddr, (char *)avlist2,
1042 <                        nambvals, sizeof(AMBVAL *), aposcmp);
1042 >                        nambvals, sizeof(AMBVAL *), &aposcmp);
1043          if (avlpp == NULL)
1044                  error(CONSISTENCY, "address not found in avlmemi");
1045          return(avlpp - avlist2);
1046   }
752 – #else
753 – #define avlmemi(avaddr) ((AMBVAL **)bsearch((char *)&avaddr,(char *)avlist2, \
754 –                                nambvals,sizeof(AMBVAL *),aposcmp) - avlist2)
755 – #endif
1047  
1048  
1049   static void
# Line 796 | Line 1087 | sortambvals(                   /* resort ambient values */
1087                          oldatrunk = atrunk;
1088                          atrunk.alist = NULL;
1089                          atrunk.kid = NULL;
1090 <                        unloadatree(&oldatrunk, avinsert);
1090 >                        unloadatree(&oldatrunk, &avinsert);
1091                  }
1092          } else {                        /* sort memory by last access time */
1093                  /*
# Line 813 | Line 1104 | sortambvals(                   /* resort ambient values */
1104                  eputs(errmsg);
1105   #endif
1106                  i_avlist = 0;
1107 <                unloadatree(&atrunk, av2list);  /* empty current tree */
1107 >                unloadatree(&atrunk, &av2list); /* empty current tree */
1108   #ifdef DEBUG
1109                  if (i_avlist < nambvals)
1110                          error(CONSISTENCY, "missing ambient values in sortambvals");
1111   #endif
1112 <                qsort((char *)avlist1, nambvals, sizeof(struct avl), alatcmp);
1113 <                qsort((char *)avlist2, nambvals, sizeof(AMBVAL *), aposcmp);
1112 >                qsort((char *)avlist1, nambvals, sizeof(struct avl), &alatcmp);
1113 >                qsort((char *)avlist2, nambvals, sizeof(AMBVAL *), &aposcmp);
1114                  for (i = 0; i < nambvals; i++) {
1115                          if (avlist1[i].p == NULL)
1116                                  continue;
# Line 870 | Line 1161 | aflock(                        /* lock/unlock ambient file */
1161   }
1162  
1163  
1164 < extern int
1164 > int
1165   ambsync(void)                   /* synchronize ambient file */
1166   {
1167          long  flen;
# Line 923 | Line 1214 | seekerr:
1214          return -1; /* pro forma return */
1215   }
1216  
1217 < #else
1217 > #else   /* ! F_SETLKW */
1218  
1219 < extern int
1219 > int
1220   ambsync(void)                   /* flush ambient file */
1221   {
1222          if (ambfp == NULL)
# Line 934 | Line 1225 | ambsync(void)                  /* flush ambient file */
1225          return(fflush(ambfp));
1226   }
1227  
1228 < #endif
1228 > #endif  /* ! F_SETLKW */

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