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

Comparing ray/src/rt/ambient.c (file contents):
Revision 1.7 by greg, Tue Sep 5 09:46:17 1989 UTC vs.
Revision 2.72 by greg, Fri Apr 11 22:54:34 2014 UTC

# Line 1 | Line 1
1 /* Copyright (c) 1986 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 < *  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
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 + #include  "resolu.h"
18 + #include  "ambient.h"
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 < extern CUBE  thescene;          /* contains space boundaries */
25 > extern char  *shm_boundary;     /* memory sharing boundary */
26  
27 < extern COLOR  ambval;           /* global ambient component */
28 < extern double  ambacc;          /* ambient accuracy */
29 < extern int  ambres;             /* ambient resolution */
30 < extern int  ambdiv;             /* number of divisions for calculation */
30 < extern int  ambssamp;           /* number of super-samples */
31 < extern int  ambounce;           /* number of ambient bounces */
32 < extern char  *amblist[];        /* ambient include/exclude list */
33 < extern int  ambincl;            /* include == 1, exclude == 0 */
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 < OBJECT  ambset[128];            /* ambient include/exclude set */
32 > double  maxarad;                /* maximum ambient radius */
33 > double  minarad;                /* minimum ambient radius */
34  
35 < double  maxarad;                /* maximum ambient radius */
38 < double  minarad;                /* minimum ambient radius */
35 > static AMBTREE  atrunk;         /* our ambient trunk node */
36  
37 < typedef struct ambval {
38 <        FVECT  pos;             /* position in space */
42 <        FVECT  dir;             /* normal direction */
43 <        int  lvl;               /* recursion level of parent ray */
44 <        float  weight;          /* weight of parent ray */
45 <        COLOR  val;             /* computed ambient value */
46 <        float  rad;             /* validity radius */
47 <        struct ambval  *next;   /* next in list */
48 < }  AMBVAL;                      /* ambient value */
37 > static FILE  *ambfp = NULL;     /* ambient file pointer */
38 > static int  nunflshed = 0;      /* number of unflushed ambient values */
39  
40 < typedef struct ambtree {
41 <        AMBVAL  *alist;         /* ambient value list */
42 <        struct ambtree  *kid;   /* 8 child nodes */
43 < }  AMBTREE;                     /* ambient octree */
40 > #ifndef SORT_THRESH
41 > #ifdef SMLMEM
42 > #define SORT_THRESH     ((16L<<20)/sizeof(AMBVAL))
43 > #else
44 > #define SORT_THRESH     ((64L<<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 < typedef struct {
55 <        float  k;               /* error contribution per sample */
56 <        COLOR  v;               /* ray sum */
57 <        int  n;                 /* number of samples */
58 <        short  t, p;            /* theta, phi indices */
59 < }  AMBSAMP;                     /* ambient sample */
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 < static AMBTREE  atrunk;         /* our ambient trunk node */
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 < static FILE  *ambfp = NULL;     /* ambient file pointer */
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 < double  sumambient(), doambient(), makeambient();
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);
94 + static int avlmemi(AMBVAL *avaddr);
95 + static void sortambvals(int always);
96  
97 < setambient(afile)                       /* initialize calculation */
98 < char  *afile;
97 > #ifdef  F_SETLKW
98 > static void aflock(int  typ);
99 > #endif
100 >
101 >
102 > void
103 > setambres(                              /* set ambient resolution */
104 >        int  ar
105 > )
106   {
107 <        long  ftell();
108 <        char  **amblp;
109 <        OBJECT  obj;
110 <        AMBVAL  amb;
111 <                                        /* set up ambient set */
112 <        ambset[0] = 0;
113 <        for (amblp = amblist; *amblp != NULL; amblp++) {
114 <                if ((obj = modifier(*amblp)) == OVOID) {
115 <                        sprintf(errmsg, "unknown %s modifier \"%s\"",
116 <                                ambincl ? "include" : "exclude", *amblp);
107 >        ambres = ar < 0 ? 0 : ar;               /* may be done already */
108 >                                                /* set min & max radii */
109 >        if (ar <= 0) {
110 >                minarad = 0;
111 >                maxarad = thescene.cusize / 2.0;
112 >        } else {
113 >                minarad = thescene.cusize / ar;
114 >                maxarad = 64 * minarad;                 /* heuristic */
115 >                if (maxarad > thescene.cusize / 2.0)
116 >                        maxarad = thescene.cusize / 2.0;
117 >        }
118 >        if (minarad <= FTINY)
119 >                minarad = 10*FTINY;
120 >        if (maxarad <= minarad)
121 >                maxarad = 64 * minarad;
122 > }
123 >
124 >
125 > void
126 > setambacc(                              /* set ambient accuracy */
127 >        double  newa
128 > )
129 > {
130 >        double  ambdiff;
131 >
132 >        if (newa < 0.0)
133 >                newa = 0.0;
134 >        ambdiff = fabs(newa - ambacc);
135 >        if (ambdiff >= .01 && (ambacc = newa) > FTINY && nambvals > 0)
136 >                sortambvals(1);                 /* rebuild tree */
137 > }
138 >
139 >
140 > void
141 > setambient(void)                                /* initialize calculation */
142 > {
143 >        int     readonly = 0;
144 >        long    flen;
145 >        AMBVAL  amb;
146 >                                                /* make sure we're fresh */
147 >        ambdone();
148 >                                                /* init ambient limits */
149 >        setambres(ambres);
150 >        setambacc(ambacc);
151 >        if (ambfile == NULL || !ambfile[0])
152 >                return;
153 >        if (ambacc <= FTINY) {
154 >                sprintf(errmsg, "zero ambient accuracy so \"%s\" not opened",
155 >                                ambfile);
156 >                error(WARNING, errmsg);
157 >                return;
158 >        }
159 >                                                /* open ambient file */
160 >        if ((ambfp = fopen(ambfile, "r+")) == NULL)
161 >                readonly = (ambfp = fopen(ambfile, "r")) != NULL;
162 >        if (ambfp != NULL) {
163 >                initambfile(0);                 /* file exists */
164 >                lastpos = ftell(ambfp);
165 >                while (readambval(&amb, ambfp))
166 >                        avinsert(avstore(&amb));
167 >                nambshare = nambvals;           /* share loaded values */
168 >                if (readonly) {
169 >                        sprintf(errmsg,
170 >                                "loaded %u values from read-only ambient file",
171 >                                        nambvals);
172                          error(WARNING, errmsg);
173 <                        continue;
173 >                        fclose(ambfp);          /* close file so no writes */
174 >                        ambfp = NULL;
175 >                        return;                 /* avoid ambsync() */
176                  }
177 <                if (!inset(ambset, obj))
178 <                        insertelem(ambset, obj);
177 >                                                /* align file pointer */
178 >                lastpos += (long)nambvals*AMBVALSIZ;
179 >                flen = lseek(fileno(ambfp), (off_t)0, SEEK_END);
180 >                if (flen != lastpos) {
181 >                        sprintf(errmsg,
182 >                        "ignoring last %ld values in ambient file (corrupted)",
183 >                                        (flen - lastpos)/AMBVALSIZ);
184 >                        error(WARNING, errmsg);
185 >                        fseek(ambfp, lastpos, SEEK_SET);
186 > #ifndef _WIN32 /* XXX we need a replacement for that one */
187 >                        ftruncate(fileno(ambfp), (off_t)lastpos);
188 > #endif
189 >                }
190 >        } else if ((ambfp = fopen(ambfile, "w+")) != NULL) {
191 >                initambfile(1);                 /* else create new file */
192 >                fflush(ambfp);
193 >                lastpos = ftell(ambfp);
194 >        } else {
195 >                sprintf(errmsg, "cannot open ambient file \"%s\"", ambfile);
196 >                error(SYSTEM, errmsg);
197          }
198 <        maxarad = thescene.cusize / 2.0;                /* maximum radius */
199 <                                                        /* minimum radius */
200 <        minarad = ambres > 0 ? thescene.cusize/ambres : 0.0;
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 <                                        /* open ambient file */
207 <        if (afile != NULL)
208 <                if ((ambfp = fopen(afile, "r+")) != NULL) {
209 <                        while (fread(&amb, sizeof(AMBVAL), 1, ambfp) == 1)
210 <                                avinsert(&amb, &atrunk, thescene.cuorg,
211 <                                                thescene.cusize);
212 <                                                        /* align */
213 <                        fseek(ambfp, -(ftell(ambfp)%sizeof(AMBVAL)), 1);
214 <                } else if ((ambfp = fopen(afile, "w")) == NULL) {
215 <                        sprintf(errmsg, "cannot open ambient file \"%s\"",
216 <                                        afile);
107 <                        error(SYSTEM, errmsg);
206 >
207 > void
208 > ambdone(void)                   /* close ambient file and free memory */
209 > {
210 >        if (ambfp != NULL) {            /* close ambient file */
211 >                ambsync();
212 >                fclose(ambfp);
213 >                ambfp = NULL;
214 >                if (ambinp != NULL) {  
215 >                        fclose(ambinp);
216 >                        ambinp = NULL;
217                  }
218 +                lastpos = -1;
219 +        }
220 +                                        /* free ambient tree */
221 +        unloadatree(&atrunk, &avfree);
222 +                                        /* reset state variables */
223 +        avsum = 0.;
224 +        navsum = 0;
225 +        nambvals = 0;
226 +        nambshare = 0;
227 +        ambclock = 0;
228 +        lastsort = 0;
229 +        sortintvl = SORT_INTVL;
230   }
231  
232  
233 < ambient(acol, r)                /* compute ambient component for ray */
234 < COLOR  acol;
235 < register RAY  *r;
233 > void
234 > ambnotify(                      /* record new modifier */
235 >        OBJECT  obj
236 > )
237   {
238 <        static int  rdepth = 0;                 /* ambient recursion */
239 <        double  wsum;
238 >        static int  hitlimit = 0;
239 >        OBJREC   *o;
240 >        char  **amblp;
241  
242 <        rdepth++;                               /* increment level */
242 >        if (obj == OVOID) {             /* starting over */
243 >                ambset[0] = 0;
244 >                hitlimit = 0;
245 >                return;
246 >        }
247 >        o = objptr(obj);
248 >        if (hitlimit || !ismodifier(o->otype))
249 >                return;
250 >        for (amblp = amblist; *amblp != NULL; amblp++)
251 >                if (!strcmp(o->oname, *amblp)) {
252 >                        if (ambset[0] >= MAXASET) {
253 >                                error(WARNING, "too many modifiers in ambient list");
254 >                                hitlimit++;
255 >                                return;         /* should this be fatal? */
256 >                        }
257 >                        insertelem(ambset, obj);
258 >                        return;
259 >                }
260 > }
261  
262 + /************ THE FOLLOWING ROUTINES DIFFER BETWEEN NEW & OLD ***************/
263 +
264 + #ifdef NEWAMB
265 +
266 + #define tfunc(lwr, x, upr)      (((x)-(lwr))/((upr)-(lwr)))
267 +
268 + static double   sumambient(COLOR acol, RAY *r, FVECT rn, int al,
269 +                                AMBTREE *at, FVECT c0, double s);
270 + static int      makeambient(COLOR acol, RAY *r, FVECT rn, int al);
271 + static void     extambient(COLOR cr, AMBVAL *ap, FVECT pv, FVECT nv,
272 +                                FVECT uvw[3]);
273 +
274 + void
275 + multambient(            /* compute ambient component & multiply by coef. */
276 +        COLOR  aval,
277 +        RAY  *r,
278 +        FVECT  nrm
279 + )
280 + {
281 +        static int  rdepth = 0;                 /* ambient recursion */
282 +        COLOR   acol;
283 +        int     ok;
284 +        double  d, l;
285 +
286          if (ambdiv <= 0)                        /* no ambient calculation */
287                  goto dumbamb;
288                                                  /* check number of bounces */
289 <        if (rdepth > ambounce)
289 >        if (rdepth >= ambounce)
290                  goto dumbamb;
291                                                  /* check ambient list */
292          if (ambincl != -1 && r->ro != NULL &&
# Line 129 | Line 294 | register RAY  *r;
294                  goto dumbamb;
295  
296          if (ambacc <= FTINY) {                  /* no ambient storage */
297 <                if (doambient(acol, r) == 0.0)
297 >                copycolor(acol, aval);
298 >                rdepth++;
299 >                ok = doambient(acol, r, r->rweight, NULL, NULL, NULL, NULL);
300 >                rdepth--;
301 >                if (!ok)
302                          goto dumbamb;
303 <                goto done;
303 >                copycolor(aval, acol);
304 >                return;
305          }
306 <                                                /* get ambient value */
306 >
307 >        if (tracktime)                          /* sort to minimize thrashing */
308 >                sortambvals(0);
309 >                                                /* interpolate ambient value */
310          setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
311 <        wsum = sumambient(acol, r, &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
312 <        if (wsum > FTINY)
313 <                scalecolor(acol, 1.0/wsum);
314 <        else if (makeambient(acol, r) == 0.0)
311 >        d = sumambient(acol, r, nrm, rdepth,
312 >                        &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
313 >        if (d > FTINY) {
314 >                d = 1.0/d;
315 >                scalecolor(acol, d);
316 >                multcolor(aval, acol);
317 >                return;
318 >        }
319 >        rdepth++;                               /* need to cache new value */
320 >        ok = makeambient(acol, r, nrm, rdepth-1);
321 >        rdepth--;
322 >        if (ok) {
323 >                multcolor(aval, acol);          /* got new value */
324 >                return;
325 >        }
326 > dumbamb:                                        /* return global value */
327 >        if ((ambvwt <= 0) | (navsum == 0)) {
328 >                multcolor(aval, ambval);
329 >                return;
330 >        }
331 >        l = bright(ambval);                     /* average in computations */
332 >        if (l > FTINY) {
333 >                d = (log(l)*(double)ambvwt + avsum) /
334 >                                (double)(ambvwt + navsum);
335 >                d = exp(d) / l;
336 >                scalecolor(aval, d);
337 >                multcolor(aval, ambval);        /* apply color of ambval */
338 >        } else {
339 >                d = exp( avsum / (double)navsum );
340 >                scalecolor(aval, d);            /* neutral color */
341 >        }
342 > }
343 >
344 >
345 > double
346 > sumambient(             /* get interpolated ambient value */
347 >        COLOR  acol,
348 >        RAY  *r,
349 >        FVECT  rn,
350 >        int  al,
351 >        AMBTREE  *at,
352 >        FVECT  c0,
353 >        double  s
354 > )
355 > {                                       /* initial limit is ambacc radians */
356 >        const double    maxangle = (ambacc-PI/2.)*pow(r->rweight,0.13) + PI/2.;
357 >        double          wsum = 0.0;
358 >        FVECT           ck0;
359 >        int             i, j;
360 >        AMBVAL          *av;
361 >                                        /* sum this node */
362 >        for (av = at->alist; av != NULL; av = av->next) {
363 >                double  d, delta_r2, delta_t2;
364 >                COLOR   ct;
365 >                FVECT   uvw[3];
366 >                                        /* record access */
367 >                if (tracktime)
368 >                        av->latick = ambclock;
369 >                /*
370 >                 *  Ambient level test
371 >                 */
372 >                if (av->lvl > al)       /* list sorted, so this works */
373 >                        break;
374 >                if (av->weight < 0.9*r->rweight)
375 >                        continue;
376 >                /*
377 >                 *  Direction test using unperturbed normal
378 >                 */
379 >                decodedir(uvw[2], av->ndir);
380 >                d = DOT(uvw[2], r->ron);
381 >                if (d <= 0.0)           /* >= 90 degrees */
382 >                        continue;
383 >                delta_r2 = 2.0 - 2.0*d; /* approx. radians^2 */
384 >                if (delta_r2 >= maxangle*maxangle)
385 >                        continue;
386 >                /*
387 >                 *  Elliptical radii test based on Hessian
388 >                 */
389 >                decodedir(uvw[0], av->udir);
390 >                VCROSS(uvw[1], uvw[2], uvw[0]);
391 >                VSUB(ck0, av->pos, r->rop);
392 >                d = DOT(ck0, uvw[0]) / av->rad[0];
393 >                delta_t2 = d*d;
394 >                d = DOT(ck0, uvw[1]) / av->rad[1];
395 >                delta_t2 += d*d;
396 >                if (delta_t2 >= ambacc*ambacc)
397 >                        continue;
398 >                /*
399 >                 *  Intersection behind test
400 >                 */
401 >                d = 0.0;
402 >                for (j = 0; j < 3; j++)
403 >                        d += (r->rop[j] - av->pos[j])*(uvw[2][j] + r->ron[j]);
404 >                if (d*0.5 < -minarad*ambacc-.001)
405 >                        continue;
406 >                /*
407 >                 *  Extrapolate value and compute final weight (hat function)
408 >                 */
409 >                extambient(ct, av, r->rop, rn, uvw);
410 >                d = tfunc(maxangle, sqrt(delta_r2), 0.0) *
411 >                        tfunc(ambacc, sqrt(delta_t2), 0.0);
412 >                scalecolor(ct, d);
413 >                addcolor(acol, ct);
414 >                wsum += d;
415 >        }
416 >        if (at->kid == NULL)
417 >                return(wsum);
418 >                                        /* sum children */
419 >        s *= 0.5;
420 >        for (i = 0; i < 8; i++) {
421 >                for (j = 0; j < 3; j++) {
422 >                        ck0[j] = c0[j];
423 >                        if (1<<j & i)
424 >                                ck0[j] += s;
425 >                        if (r->rop[j] < ck0[j] - OCTSCALE*s)
426 >                                break;
427 >                        if (r->rop[j] > ck0[j] + (1.0+OCTSCALE)*s)
428 >                                break;
429 >                }
430 >                if (j == 3)
431 >                        wsum += sumambient(acol, r, rn, al,
432 >                                                at->kid+i, ck0, s);
433 >        }
434 >        return(wsum);
435 > }
436 >
437 >
438 > int
439 > makeambient(            /* make a new ambient value for storage */
440 >        COLOR  acol,
441 >        RAY  *r,
442 >        FVECT  rn,
443 >        int  al
444 > )
445 > {
446 >        AMBVAL  amb;
447 >        FVECT   uvw[3];
448 >        int     i;
449 >
450 >        amb.weight = 1.0;                       /* compute weight */
451 >        for (i = al; i-- > 0; )
452 >                amb.weight *= AVGREFL;
453 >        if (r->rweight < 0.1*amb.weight)        /* heuristic override */
454 >                amb.weight = 1.25*r->rweight;
455 >        setcolor(acol, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
456 >                                                /* compute ambient */
457 >        if (!doambient(acol, r, amb.weight, uvw, amb.rad, amb.gpos, amb.gdir)) {
458 >                setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
459 >                return(0);
460 >        }
461 >        scalecolor(acol, 1./AVGREFL);           /* undo assumed reflectance */
462 >                                                /* store value */
463 >        VCOPY(amb.pos, r->rop);
464 >        amb.ndir = encodedir(r->ron);
465 >        amb.udir = encodedir(uvw[0]);
466 >        amb.lvl = al;
467 >        copycolor(amb.val, acol);
468 >                                                /* insert into tree */
469 >        avsave(&amb);                           /* and save to file */
470 >        if (rn != r->ron) {                     /* texture */
471 >                VCOPY(uvw[2], r->ron);
472 >                extambient(acol, &amb, r->rop, rn, uvw);
473 >        }
474 >        return(1);
475 > }
476 >
477 >
478 > void
479 > extambient(             /* extrapolate value at pv, nv */
480 >        COLOR  cr,
481 >        AMBVAL   *ap,
482 >        FVECT  pv,
483 >        FVECT  nv,
484 >        FVECT  uvw[3]
485 > )
486 > {
487 >        static FVECT    my_uvw[3];
488 >        FVECT           v1;
489 >        int             i;
490 >        double          d = 1.0;        /* zeroeth order */
491 >
492 >        if (uvw == NULL) {              /* need local coordinates? */
493 >                decodedir(my_uvw[2], ap->ndir);
494 >                decodedir(my_uvw[0], ap->udir);
495 >                VCROSS(my_uvw[1], my_uvw[2], my_uvw[0]);
496 >                uvw = my_uvw;
497 >        }
498 >        for (i = 3; i--; )              /* gradient due to translation */
499 >                d += (pv[i] - ap->pos[i]) *
500 >                        (ap->gpos[0]*uvw[0][i] + ap->gpos[1]*uvw[1][i]);
501 >
502 >        VCROSS(v1, uvw[2], nv);         /* gradient due to rotation */
503 >        for (i = 3; i--; )
504 >                d += v1[i] * (ap->gdir[0]*uvw[0][i] + ap->gdir[1]*uvw[1][i]);
505 >        
506 >        if (d <= 0.0) {
507 >                setcolor(cr, 0.0, 0.0, 0.0);
508 >                return;
509 >        }
510 >        copycolor(cr, ap->val);
511 >        scalecolor(cr, d);
512 > }
513 >
514 >
515 > static void
516 > avinsert(                               /* insert ambient value in our tree */
517 >        AMBVAL *av
518 > )
519 > {
520 >        AMBTREE  *at;
521 >        AMBVAL  *ap;
522 >        AMBVAL  avh;
523 >        FVECT  ck0;
524 >        double  s;
525 >        int  branch;
526 >        int  i;
527 >
528 >        if (av->rad[0] <= FTINY)
529 >                error(CONSISTENCY, "zero ambient radius in avinsert");
530 >        at = &atrunk;
531 >        VCOPY(ck0, thescene.cuorg);
532 >        s = thescene.cusize;
533 >        while (s*(OCTSCALE/2) > av->rad[1]*ambacc) {
534 >                if (at->kid == NULL)
535 >                        if ((at->kid = newambtree()) == NULL)
536 >                                error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
537 >                s *= 0.5;
538 >                branch = 0;
539 >                for (i = 0; i < 3; i++)
540 >                        if (av->pos[i] > ck0[i] + s) {
541 >                                ck0[i] += s;
542 >                                branch |= 1 << i;
543 >                        }
544 >                at = at->kid + branch;
545 >        }
546 >        avh.next = at->alist;           /* order by increasing level */
547 >        for (ap = &avh; ap->next != NULL; ap = ap->next)
548 >                if (ap->next->lvl >= av->lvl)
549 >                        break;
550 >        av->next = ap->next;
551 >        ap->next = (AMBVAL*)av;
552 >        at->alist = avh.next;
553 > }
554 >
555 >
556 > #else /* ! NEWAMB */
557 >
558 > static double   sumambient(COLOR acol, RAY *r, FVECT rn, int al,
559 >                                AMBTREE *at, FVECT c0, double s);
560 > static double   makeambient(COLOR acol, RAY *r, FVECT rn, int al);
561 > static void     extambient(COLOR cr, AMBVAL *ap, FVECT pv, FVECT nv);
562 >
563 >
564 > void
565 > multambient(            /* compute ambient component & multiply by coef. */
566 >        COLOR  aval,
567 >        RAY  *r,
568 >        FVECT  nrm
569 > )
570 > {
571 >        static int  rdepth = 0;                 /* ambient recursion */
572 >        COLOR   acol;
573 >        double  d, l;
574 >
575 >        if (ambdiv <= 0)                        /* no ambient calculation */
576                  goto dumbamb;
577 <        goto done;
577 >                                                /* check number of bounces */
578 >        if (rdepth >= ambounce)
579 >                goto dumbamb;
580 >                                                /* check ambient list */
581 >        if (ambincl != -1 && r->ro != NULL &&
582 >                        ambincl != inset(ambset, r->ro->omod))
583 >                goto dumbamb;
584  
585 < dumbamb:                                        /* return global value */
586 <        copycolor(acol, ambval);
587 < done:                                           /* must finish here! */
585 >        if (ambacc <= FTINY) {                  /* no ambient storage */
586 >                copycolor(acol, aval);
587 >                rdepth++;
588 >                d = doambient(acol, r, r->rweight, NULL, NULL);
589 >                rdepth--;
590 >                if (d <= FTINY)
591 >                        goto dumbamb;
592 >                copycolor(aval, acol);
593 >                return;
594 >        }
595 >
596 >        if (tracktime)                          /* sort to minimize thrashing */
597 >                sortambvals(0);
598 >                                                /* interpolate ambient value */
599 >        setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
600 >        d = sumambient(acol, r, nrm, rdepth,
601 >                        &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
602 >        if (d > FTINY) {
603 >                d = 1.0/d;
604 >                scalecolor(acol, d);
605 >                multcolor(aval, acol);
606 >                return;
607 >        }
608 >        rdepth++;                               /* need to cache new value */
609 >        d = makeambient(acol, r, nrm, rdepth-1);
610          rdepth--;
611 +        if (d > FTINY) {
612 +                multcolor(aval, acol);          /* got new value */
613 +                return;
614 +        }
615 + dumbamb:                                        /* return global value */
616 +        if ((ambvwt <= 0) | (navsum == 0)) {
617 +                multcolor(aval, ambval);
618 +                return;
619 +        }
620 +        l = bright(ambval);                     /* average in computations */
621 +        if (l > FTINY) {
622 +                d = (log(l)*(double)ambvwt + avsum) /
623 +                                (double)(ambvwt + navsum);
624 +                d = exp(d) / l;
625 +                scalecolor(aval, d);
626 +                multcolor(aval, ambval);        /* apply color of ambval */
627 +        } else {
628 +                d = exp( avsum / (double)navsum );
629 +                scalecolor(aval, d);            /* neutral color */
630 +        }
631   }
632  
633  
634 < double
635 < sumambient(acol, r, at, c0, s)          /* get interpolated ambient value */
636 < COLOR  acol;
637 < register RAY  *r;
638 < AMBTREE  *at;
639 < FVECT  c0;
640 < double  s;
634 > static double
635 > sumambient(     /* get interpolated ambient value */
636 >        COLOR  acol,
637 >        RAY  *r,
638 >        FVECT  rn,
639 >        int  al,
640 >        AMBTREE  *at,
641 >        FVECT  c0,
642 >        double  s
643 > )
644   {
645 <        extern double  sqrt();
161 <        double  d, e1, e2, wt, wsum;
645 >        double  d, e1, e2, wt, wsum;
646          COLOR  ct;
647          FVECT  ck0;
648          int  i;
649 <        register int  j;
650 <        register AMBVAL  *av;
651 <                                        /* do this node */
649 >        int  j;
650 >        AMBVAL   *av;
651 >
652          wsum = 0.0;
653 +                                        /* do this node */
654          for (av = at->alist; av != NULL; av = av->next) {
655 +                double  rn_dot = -2.0;
656 +                if (tracktime)
657 +                        av->latick = ambclock;
658                  /*
659 <                 *  Ray strength test.
659 >                 *  Ambient level test.
660                   */
661 <                if (av->lvl > r->rlvl || av->weight < r->rweight-FTINY)
661 >                if (av->lvl > al)       /* list sorted, so this works */
662 >                        break;
663 >                if (av->weight < 0.9*r->rweight)
664                          continue;
665                  /*
666                   *  Ambient radius test.
667                   */
668 <                e1 = 0.0;
669 <                for (j = 0; j < 3; j++) {
180 <                        d = av->pos[j] - r->rop[j];
181 <                        e1 += d * d;
182 <                }
183 <                e1 /= av->rad * av->rad;
668 >                VSUB(ck0, av->pos, r->rop);
669 >                e1 = DOT(ck0, ck0) / (av->rad * av->rad);
670                  if (e1 > ambacc*ambacc*1.21)
671                          continue;
672                  /*
673 <                 *  Normal direction test.
673 >                 *  Direction test using closest normal.
674                   */
675 <                e2 = (1.0 - DOT(av->dir, r->ron)) * r->rweight;
676 <                if (e2 < 0.0) e2 = 0.0;
677 <                if (e1 + e2 > ambacc*ambacc*1.21)
675 >                d = DOT(av->dir, r->ron);
676 >                if (rn != r->ron) {
677 >                        rn_dot = DOT(av->dir, rn);
678 >                        if (rn_dot > 1.0-FTINY)
679 >                                rn_dot = 1.0-FTINY;
680 >                        if (rn_dot >= d-FTINY) {
681 >                                d = rn_dot;
682 >                                rn_dot = -2.0;
683 >                        }
684 >                }
685 >                e2 = (1.0 - d) * r->rweight;
686 >                if (e2 < 0.0)
687 >                        e2 = 0.0;
688 >                else if (e1 + e2 > ambacc*ambacc*1.21)
689                          continue;
690                  /*
691                   *  Ray behind test.
# Line 197 | Line 694 | double  s;
694                  for (j = 0; j < 3; j++)
695                          d += (r->rop[j] - av->pos[j]) *
696                                          (av->dir[j] + r->ron[j]);
697 <                if (d < -minarad)
697 >                if (d*0.5 < -minarad*ambacc-.001)
698                          continue;
699                  /*
700                   *  Jittering final test reduces image artifacts.
701                   */
702 <                wt = sqrt(e1) + sqrt(e2);
703 <                wt *= .9 + .2*frandom();
704 <                if (wt > ambacc)
702 >                e1 = sqrt(e1);
703 >                e2 = sqrt(e2);
704 >                wt = e1 + e2;
705 >                if (wt > ambacc*(.9+.2*urand(9015+samplendx)))
706                          continue;
707 +                /*
708 +                 *  Recompute directional error using perturbed normal
709 +                 */
710 +                if (rn_dot > 0.0) {
711 +                        e2 = sqrt((1.0 - rn_dot)*r->rweight);
712 +                        wt = e1 + e2;
713 +                }
714                  if (wt <= 1e-3)
715                          wt = 1e3;
716                  else
717                          wt = 1.0 / wt;
718                  wsum += wt;
719 <                copycolor(ct, av->val);
719 >                extambient(ct, av, r->rop, rn);
720                  scalecolor(ct, wt);
721                  addcolor(acol, ct);
722          }
# Line 230 | Line 735 | double  s;
735                                  break;
736                  }
737                  if (j == 3)
738 <                        wsum += sumambient(acol, r, at->kid+i, ck0, s);
738 >                        wsum += sumambient(acol, r, rn, al,
739 >                                                at->kid+i, ck0, s);
740          }
741          return(wsum);
742   }
743  
744  
745 < double
746 < makeambient(acol, r)            /* make a new ambient value */
747 < COLOR  acol;
748 < register RAY  *r;
745 > static double
746 > makeambient(            /* make a new ambient value for storage */
747 >        COLOR  acol,
748 >        RAY  *r,
749 >        FVECT  rn,
750 >        int  al
751 > )
752   {
753 <        AMBVAL  amb;
753 >        AMBVAL  amb;
754 >        FVECT   gp, gd;
755 >        int     i;
756  
757 <        amb.rad = doambient(acol, r);           /* compute ambient */
758 <        if (amb.rad == 0.0)
757 >        amb.weight = 1.0;                       /* compute weight */
758 >        for (i = al; i-- > 0; )
759 >                amb.weight *= AVGREFL;
760 >        if (r->rweight < 0.1*amb.weight)        /* heuristic override */
761 >                amb.weight = 1.25*r->rweight;
762 >        setcolor(acol, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
763 >                                                /* compute ambient */
764 >        amb.rad = doambient(acol, r, amb.weight, gp, gd);
765 >        if (amb.rad <= FTINY) {
766 >                setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
767                  return(0.0);
768 <                                                /* store it */
768 >        }
769 >        scalecolor(acol, 1./AVGREFL);           /* undo assumed reflectance */
770 >                                                /* store value */
771          VCOPY(amb.pos, r->rop);
772          VCOPY(amb.dir, r->ron);
773 <        amb.lvl = r->rlvl;
253 <        amb.weight = r->rweight;
773 >        amb.lvl = al;
774          copycolor(amb.val, acol);
775 +        VCOPY(amb.gpos, gp);
776 +        VCOPY(amb.gdir, gd);
777                                                  /* insert into tree */
778 <        avinsert(&amb, &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
779 <        avsave(&amb);                           /* write to file */
778 >        avsave(&amb);                           /* and save to file */
779 >        if (rn != r->ron)
780 >                extambient(acol, &amb, r->rop, rn);     /* texture */
781          return(amb.rad);
782   }
783  
784  
785 < double
786 < doambient(acol, r)                      /* compute ambient component */
787 < COLOR  acol;
788 < register RAY  *r;
785 > static void
786 > extambient(             /* extrapolate value at pv, nv */
787 >        COLOR  cr,
788 >        AMBVAL   *ap,
789 >        FVECT  pv,
790 >        FVECT  nv
791 > )
792   {
793 <        extern int  ambcmp();
794 <        extern double  sin(), cos(), sqrt();
795 <        double  phi, xd, yd, zd;
270 <        double  b, b2;
271 <        register AMBSAMP  *div;
272 <        AMBSAMP  dnew;
273 <        RAY  ar;
274 <        FVECT  ux, uy;
275 <        double  arad;
276 <        int  ndivs, nt, np, ns, ne, i, j;
277 <        register int  k;
793 >        FVECT  v1;
794 >        int  i;
795 >        double  d;
796  
797 <        setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
798 <                                        /* set number of divisions */
799 <        nt = sqrt(ambdiv * r->rweight * 0.5) + 0.5;
800 <        np = 2 * nt;
801 <        ndivs = nt * np;
802 <                                        /* check first */
803 <        if (ndivs == 0 || rayorigin(&ar, r, AMBIENT, 0.5) < 0)
804 <                return(0.0);
805 <                                        /* set number of super-samples */
806 <        ns = ambssamp * r->rweight + 0.5;
289 <        if (ns > 0) {
290 <                div = (AMBSAMP *)malloc(ndivs*sizeof(AMBSAMP));
291 <                if (div == NULL)
292 <                        error(SYSTEM, "out of memory in doambient");
797 >        d = 1.0;                        /* zeroeth order */
798 >                                        /* gradient due to translation */
799 >        for (i = 0; i < 3; i++)
800 >                d += ap->gpos[i]*(pv[i]-ap->pos[i]);
801 >                                        /* gradient due to rotation */
802 >        VCROSS(v1, ap->dir, nv);
803 >        d += DOT(ap->gdir, v1);
804 >        if (d <= 0.0) {
805 >                setcolor(cr, 0.0, 0.0, 0.0);
806 >                return;
807          }
808 <                                        /* make axes */
809 <        uy[0] = uy[1] = uy[2] = 0.0;
810 <        for (k = 0; k < 3; k++)
811 <                if (r->ron[k] < 0.6 && r->ron[k] > -0.6)
808 >        copycolor(cr, ap->val);
809 >        scalecolor(cr, d);
810 > }
811 >
812 >
813 > static void
814 > avinsert(                               /* insert ambient value in our tree */
815 >        AMBVAL *av
816 > )
817 > {
818 >        AMBTREE  *at;
819 >        AMBVAL  *ap;
820 >        AMBVAL  avh;
821 >        FVECT  ck0;
822 >        double  s;
823 >        int  branch;
824 >        int  i;
825 >
826 >        if (av->rad <= FTINY)
827 >                error(CONSISTENCY, "zero ambient radius in avinsert");
828 >        at = &atrunk;
829 >        VCOPY(ck0, thescene.cuorg);
830 >        s = thescene.cusize;
831 >        while (s*(OCTSCALE/2) > av->rad*ambacc) {
832 >                if (at->kid == NULL)
833 >                        if ((at->kid = newambtree()) == NULL)
834 >                                error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
835 >                s *= 0.5;
836 >                branch = 0;
837 >                for (i = 0; i < 3; i++)
838 >                        if (av->pos[i] > ck0[i] + s) {
839 >                                ck0[i] += s;
840 >                                branch |= 1 << i;
841 >                        }
842 >                at = at->kid + branch;
843 >        }
844 >        avh.next = at->alist;           /* order by increasing level */
845 >        for (ap = &avh; ap->next != NULL; ap = ap->next)
846 >                if (ap->next->lvl >= av->lvl)
847                          break;
848 <        uy[k] = 1.0;
849 <        fcross(ux, r->ron, uy);
850 <        normalize(ux);
851 <        fcross(uy, ux, r->ron);
852 <                                                /* sample divisions */
853 <        arad = 0.0;
854 <        ne = 0;
855 <        for (i = 0; i < nt; i++)
856 <                for (j = 0; j < np; j++) {
857 <                        rayorigin(&ar, r, AMBIENT, 0.5);        /* pretested */
858 <                        zd = sqrt((i+frandom())/nt);
859 <                        phi = 2.0*PI * (j+frandom())/np;
860 <                        xd = cos(phi) * zd;
861 <                        yd = sin(phi) * zd;
862 <                        zd = sqrt(1.0 - zd*zd);
863 <                        for (k = 0; k < 3; k++)
864 <                                ar.rdir[k] = xd*ux[k]+yd*uy[k]+zd*r->ron[k];
865 <                        rayvalue(&ar);
866 <                        if (ar.rot < FHUGE)
867 <                                arad += 1.0 / ar.rot;
868 <                        if (ns > 0) {                   /* save division */
869 <                                div[ne].k = 0.0;
870 <                                copycolor(div[ne].v, ar.rcol);
871 <                                div[ne].n = 0;
872 <                                div[ne].t = i; div[ne].p = j;
873 <                                                        /* sum errors */
874 <                                b = bright(ar.rcol);
875 <                                if (i > 0) {            /* from above */
876 <                                        b2 = bright(div[ne-np].v) - b;
877 <                                        b2 *= b2 * 0.25;
878 <                                        div[ne].k += b2;
879 <                                        div[ne].n++;
880 <                                        div[ne-np].k += b2;
881 <                                        div[ne-np].n++;
882 <                                }
883 <                                if (j > 0) {            /* from behind */
884 <                                        b2 = bright(div[ne-1].v) - b;
885 <                                        b2 *= b2 * 0.25;
886 <                                        div[ne].k += b2;
887 <                                        div[ne].n++;
888 <                                        div[ne-1].k += b2;
889 <                                        div[ne-1].n++;
890 <                                }
891 <                                if (j == np-1) {        /* around */
892 <                                        b2 = bright(div[ne-(np-1)].v) - b;
893 <                                        b2 *= b2 * 0.25;
894 <                                        div[ne].k += b2;
895 <                                        div[ne].n++;
896 <                                        div[ne-(np-1)].k += b2;
897 <                                        div[ne-(np-1)].n++;
898 <                                }
899 <                                ne++;
900 <                        } else
901 <                                addcolor(acol, ar.rcol);
902 <                }
903 <        for (k = 0; k < ne; k++) {              /* compute errors */
904 <                if (div[k].n > 1)
905 <                        div[k].k /= div[k].n;
906 <                div[k].n = 1;
848 >        av->next = ap->next;
849 >        ap->next = (AMBVAL*)av;
850 >        at->alist = avh.next;
851 > }
852 >
853 > #endif  /* ! NEWAMB */
854 >
855 > /************* FOLLOWING ROUTINES SAME FOR NEW & OLD METHODS ***************/
856 >
857 > static void
858 > initambfile(            /* initialize ambient file */
859 >        int  cre8
860 > )
861 > {
862 >        extern char  *progname, *octname;
863 >        static char  *mybuf = NULL;
864 >
865 > #ifdef  F_SETLKW
866 >        aflock(cre8 ? F_WRLCK : F_RDLCK);
867 > #endif
868 >        SET_FILE_BINARY(ambfp);
869 >        if (mybuf == NULL)
870 >                mybuf = (char *)bmalloc(BUFSIZ+8);
871 >        setbuf(ambfp, mybuf);
872 >        if (cre8) {                     /* new file */
873 >                newheader("RADIANCE", ambfp);
874 >                fprintf(ambfp, "%s -av %g %g %g -aw %d -ab %d -aa %g ",
875 >                                progname, colval(ambval,RED),
876 >                                colval(ambval,GRN), colval(ambval,BLU),
877 >                                ambvwt, ambounce, ambacc);
878 >                fprintf(ambfp, "-ad %d -as %d -ar %d ",
879 >                                ambdiv, ambssamp, ambres);
880 >                if (octname != NULL)
881 >                        fputs(octname, ambfp);
882 >                fputc('\n', ambfp);
883 >                fprintf(ambfp, "SOFTWARE= %s\n", VersionID);
884 >                fputnow(ambfp);
885 >                fputformat(AMBFMT, ambfp);
886 >                fputc('\n', ambfp);
887 >                putambmagic(ambfp);
888 >        } else if (checkheader(ambfp, AMBFMT, NULL) < 0 || !hasambmagic(ambfp))
889 >                error(USER, "bad ambient file");
890 > }
891 >
892 >
893 > static void
894 > avsave(                         /* insert and save an ambient value */
895 >        AMBVAL  *av
896 > )
897 > {
898 >        avinsert(avstore(av));
899 >        if (ambfp == NULL)
900 >                return;
901 >        if (writambval(av, ambfp) < 0)
902 >                goto writerr;
903 >        if (++nunflshed >= AMBFLUSH)
904 >                if (ambsync() == EOF)
905 >                        goto writerr;
906 >        return;
907 > writerr:
908 >        error(SYSTEM, "error writing to ambient file");
909 > }
910 >
911 >
912 > static AMBVAL *
913 > avstore(                                /* allocate memory and store aval */
914 >        AMBVAL  *aval
915 > )
916 > {
917 >        AMBVAL  *av;
918 >        double  d;
919 >
920 >        if ((av = newambval()) == NULL)
921 >                error(SYSTEM, "out of memory in avstore");
922 >        *av = *aval;
923 >        av->latick = ambclock;
924 >        av->next = NULL;
925 >        nambvals++;
926 >        d = bright(av->val);
927 >        if (d > FTINY) {                /* add to log sum for averaging */
928 >                avsum += log(d);
929 >                navsum++;
930          }
931 <                                                /* sort the divisions */
932 <        qsort(div, ne, sizeof(AMBSAMP), ambcmp);
933 <                                                /* skim excess */
934 <        while (ne > ns) {
935 <                ne--;
936 <                addcolor(acol, div[ne].v);
931 >        return(av);
932 > }
933 >
934 >
935 > #define ATALLOCSZ       512             /* #/8 trees to allocate at once */
936 >
937 > static AMBTREE  *atfreelist = NULL;     /* free ambient tree structures */
938 >
939 >
940 > static AMBTREE *
941 > newambtree(void)                                /* allocate 8 ambient tree structs */
942 > {
943 >        AMBTREE  *atp, *upperlim;
944 >
945 >        if (atfreelist == NULL) {       /* get more nodes */
946 >                atfreelist = (AMBTREE *)malloc(ATALLOCSZ*8*sizeof(AMBTREE));
947 >                if (atfreelist == NULL)
948 >                        return(NULL);
949 >                                        /* link new free list */
950 >                upperlim = atfreelist + 8*(ATALLOCSZ-1);
951 >                for (atp = atfreelist; atp < upperlim; atp += 8)
952 >                        atp->kid = atp + 8;
953 >                atp->kid = NULL;
954          }
955 <                                                /* super-sample */
956 <        for (i = ns; i > 0; i--) {
957 <                rayorigin(&ar, r, AMBIENT, 0.5);        /* pretested */
958 <                zd = sqrt((div[0].t+frandom())/nt);
959 <                phi = 2.0*PI * (div[0].p+frandom())/np;
371 <                xd = cos(phi) * zd;
372 <                yd = sin(phi) * zd;
373 <                zd = sqrt(1.0 - zd*zd);
374 <                for (k = 0; k < 3; k++)
375 <                        ar.rdir[k] = xd*ux[k]+yd*uy[k]+zd*r->ron[k];
376 <                rayvalue(&ar);
377 <                if (ar.rot < FHUGE)
378 <                        arad += 1.0 / ar.rot;
379 <                                                /* recompute error */
380 <                copycolor(dnew.v, div[0].v);
381 <                addcolor(dnew.v, ar.rcol);
382 <                dnew.n = div[0].n + 1;
383 <                dnew.t = div[0].t; dnew.p = div[0].p;
384 <                b2 = bright(dnew.v)/dnew.n - bright(ar.rcol);
385 <                b2 = b2*b2 + div[0].k*(div[0].n*div[0].n);
386 <                dnew.k = b2/(dnew.n*dnew.n);
387 <                                                /* reinsert */
388 <                for (k = 0; k < ne-1 && dnew.k < div[k+1].k; k++)
389 <                        bcopy(&div[k+1], &div[k], sizeof(AMBSAMP));
390 <                bcopy(&dnew, &div[k], sizeof(AMBSAMP));
955 >        atp = atfreelist;
956 >        atfreelist = atp->kid;
957 >        memset((char *)atp, '\0', 8*sizeof(AMBTREE));
958 >        return(atp);
959 > }
960  
961 <                if (ne >= i) {          /* extract darkest division */
962 <                        ne--;
963 <                        if (div[ne].n > 1)
964 <                                scalecolor(div[ne].v, 1.0/div[ne].n);
965 <                        addcolor(acol, div[ne].v);
966 <                }
961 >
962 > static void
963 > freeambtree(                    /* free 8 ambient tree structs */
964 >        AMBTREE  *atp
965 > )
966 > {
967 >        atp->kid = atfreelist;
968 >        atfreelist = atp;
969 > }
970 >
971 >
972 > static void
973 > unloadatree(                    /* unload an ambient value tree */
974 >        AMBTREE  *at,
975 >        unloadtf_t *f
976 > )
977 > {
978 >        AMBVAL  *av;
979 >        int  i;
980 >                                        /* transfer values at this node */
981 >        for (av = at->alist; av != NULL; av = at->alist) {
982 >                at->alist = av->next;
983 >                (*f)(av);
984          }
985 <        scalecolor(acol, 1.0/ndivs);
986 <        if (arad <= FTINY)
987 <                arad = FHUGE;
988 <        else
989 <                arad = (ndivs+ns) / arad / sqrt(r->rweight);
990 <        if (arad > maxarad)
405 <                arad = maxarad;
406 <        else if (arad < minarad)
407 <                arad = minarad;
408 <        if (ns > 0)
409 <                free((char *)div);
410 <        return(arad);
985 >        if (at->kid == NULL)
986 >                return;
987 >        for (i = 0; i < 8; i++)         /* transfer and free children */
988 >                unloadatree(at->kid+i, f);
989 >        freeambtree(at->kid);
990 >        at->kid = NULL;
991   }
992  
993  
994 + static struct avl {
995 +        AMBVAL  *p;
996 +        unsigned long   t;
997 + }       *avlist1;                       /* ambient value list with ticks */
998 + static AMBVAL   **avlist2;              /* memory positions for sorting */
999 + static int      i_avlist;               /* index for lists */
1000 +
1001 + static int alatcmp(const void *av1, const void *av2);
1002 +
1003 + static void
1004 + avfree(AMBVAL *av)
1005 + {
1006 +        free(av);
1007 + }
1008 +
1009 + static void
1010 + av2list(
1011 +        AMBVAL *av
1012 + )
1013 + {
1014 + #ifdef DEBUG
1015 +        if (i_avlist >= nambvals)
1016 +                error(CONSISTENCY, "too many ambient values in av2list1");
1017 + #endif
1018 +        avlist1[i_avlist].p = avlist2[i_avlist] = (AMBVAL*)av;
1019 +        avlist1[i_avlist++].t = av->latick;
1020 + }
1021 +
1022 +
1023   static int
1024 < ambcmp(d1, d2)                          /* decreasing order */
1025 < AMBSAMP  *d1, *d2;
1024 > alatcmp(                        /* compare ambient values for MRA */
1025 >        const void *av1,
1026 >        const void *av2
1027 > )
1028   {
1029 <        if (d1->k < d2->k)
1030 <                return(1);
1031 <        if (d1->k > d2->k)
1029 >        long  lc = ((struct avl *)av2)->t - ((struct avl *)av1)->t;
1030 >        return(lc<0 ? -1 : lc>0 ? 1 : 0);
1031 > }
1032 >
1033 >
1034 > /* GW NOTE 2002/10/3:
1035 > * I used to compare AMBVAL pointers, but found that this was the
1036 > * cause of a serious consistency error with gcc, since the optimizer
1037 > * uses some dangerous trick in pointer subtraction that
1038 > * assumes pointers differ by exact struct size increments.
1039 > */
1040 > static int
1041 > aposcmp(                        /* compare ambient value positions */
1042 >        const void      *avp1,
1043 >        const void      *avp2
1044 > )
1045 > {
1046 >        long    diff = *(char * const *)avp1 - *(char * const *)avp2;
1047 >        if (diff < 0)
1048                  return(-1);
1049 <        return(0);
1049 >        return(diff > 0);
1050   }
1051  
1052  
1053 < static
1054 < avsave(av)                              /* save an ambient value */
1055 < AMBVAL  *av;
1053 > static int
1054 > avlmemi(                                /* find list position from address */
1055 >        AMBVAL  *avaddr
1056 > )
1057   {
1058 < #ifdef  AMBFLUSH
1059 <        static int  nunflshed = 0;
1060 < #endif
1061 <        if (ambfp == NULL)
1058 >        AMBVAL  **avlpp;
1059 >
1060 >        avlpp = (AMBVAL **)bsearch((char *)&avaddr, (char *)avlist2,
1061 >                        nambvals, sizeof(AMBVAL *), &aposcmp);
1062 >        if (avlpp == NULL)
1063 >                error(CONSISTENCY, "address not found in avlmemi");
1064 >        return(avlpp - avlist2);
1065 > }
1066 >
1067 >
1068 > static void
1069 > sortambvals(                    /* resort ambient values */
1070 >        int     always
1071 > )
1072 > {
1073 >        AMBTREE  oldatrunk;
1074 >        AMBVAL  tav, *tap, *pnext;
1075 >        int     i, j;
1076 >                                        /* see if it's time yet */
1077 >        if (!always && (ambclock++ < lastsort+sortintvl ||
1078 >                        nambvals < SORT_THRESH))
1079                  return;
1080 <        if (fwrite(av, sizeof(AMBVAL), 1, ambfp) != 1)
1081 <                goto writerr;
1082 < #ifdef  AMBFLUSH
1083 <        if (++nunflshed >= AMBFLUSH) {
1084 <                if (fflush(ambfp) == EOF)
1085 <                        goto writerr;
1086 <                nunflshed = 0;
1080 >        /*
1081 >         * The idea here is to minimize memory thrashing
1082 >         * in VM systems by improving reference locality.
1083 >         * We do this by periodically sorting our stored ambient
1084 >         * values in memory in order of most recently to least
1085 >         * recently accessed.  This ordering was chosen so that new
1086 >         * ambient values (which tend to be less important) go into
1087 >         * higher memory with the infrequently accessed values.
1088 >         *      Since we expect our values to need sorting less
1089 >         * frequently as the process continues, we double our
1090 >         * waiting interval after each call.
1091 >         *      This routine is also called by setambacc() with
1092 >         * the "always" parameter set to 1 so that the ambient
1093 >         * tree will be rebuilt with the new accuracy parameter.
1094 >         */
1095 >        if (tracktime) {                /* allocate pointer arrays to sort */
1096 >                avlist2 = (AMBVAL **)malloc(nambvals*sizeof(AMBVAL *));
1097 >                avlist1 = (struct avl *)malloc(nambvals*sizeof(struct avl));
1098 >        } else {
1099 >                avlist2 = NULL;
1100 >                avlist1 = NULL;
1101          }
1102 +        if (avlist1 == NULL) {          /* no time tracking -- rebuild tree? */
1103 +                if (avlist2 != NULL)
1104 +                        free((void *)avlist2);
1105 +                if (always) {           /* rebuild without sorting */
1106 +                        oldatrunk = atrunk;
1107 +                        atrunk.alist = NULL;
1108 +                        atrunk.kid = NULL;
1109 +                        unloadatree(&oldatrunk, &avinsert);
1110 +                }
1111 +        } else {                        /* sort memory by last access time */
1112 +                /*
1113 +                 * Sorting memory is tricky because it isn't contiguous.
1114 +                 * We have to sort an array of pointers by MRA and also
1115 +                 * by memory position.  We then copy values in "loops"
1116 +                 * to minimize memory hits.  Nevertheless, we will visit
1117 +                 * everyone at least twice, and this is an expensive process
1118 +                 * when we're thrashing, which is when we need to do it.
1119 +                 */
1120 + #ifdef DEBUG
1121 +                sprintf(errmsg, "sorting %u ambient values at ambclock=%lu...",
1122 +                                nambvals, ambclock);
1123 +                eputs(errmsg);
1124   #endif
1125 <        return;
1126 < writerr:
1127 <        error(SYSTEM, "error writing ambient file");
1125 >                i_avlist = 0;
1126 >                unloadatree(&atrunk, &av2list); /* empty current tree */
1127 > #ifdef DEBUG
1128 >                if (i_avlist < nambvals)
1129 >                        error(CONSISTENCY, "missing ambient values in sortambvals");
1130 > #endif
1131 >                qsort((char *)avlist1, nambvals, sizeof(struct avl), &alatcmp);
1132 >                qsort((char *)avlist2, nambvals, sizeof(AMBVAL *), &aposcmp);
1133 >                for (i = 0; i < nambvals; i++) {
1134 >                        if (avlist1[i].p == NULL)
1135 >                                continue;
1136 >                        tap = avlist2[i];
1137 >                        tav = *tap;
1138 >                        for (j = i; (pnext = avlist1[j].p) != tap;
1139 >                                        j = avlmemi(pnext)) {
1140 >                                *(avlist2[j]) = *pnext;
1141 >                                avinsert(avlist2[j]);
1142 >                                avlist1[j].p = NULL;
1143 >                        }
1144 >                        *(avlist2[j]) = tav;
1145 >                        avinsert(avlist2[j]);
1146 >                        avlist1[j].p = NULL;
1147 >                }
1148 >                free((void *)avlist1);
1149 >                free((void *)avlist2);
1150 >                                                /* compute new sort interval */
1151 >                sortintvl = ambclock - lastsort;
1152 >                if (sortintvl >= MAX_SORT_INTVL/2)
1153 >                        sortintvl = MAX_SORT_INTVL;
1154 >                else
1155 >                        sortintvl <<= 1;        /* wait twice as long next */
1156 > #ifdef DEBUG
1157 >                eputs("done\n");
1158 > #endif
1159 >        }
1160 >        if (ambclock >= MAXACLOCK)
1161 >                ambclock = MAXACLOCK/2;
1162 >        lastsort = ambclock;
1163   }
1164  
1165  
1166 < static
1167 < avinsert(aval, at, c0, s)               /* insert ambient value in a tree */
1168 < AMBVAL  *aval;
1169 < register AMBTREE  *at;
1170 < FVECT  c0;
1171 < double  s;
1166 > #ifdef  F_SETLKW
1167 >
1168 > static void
1169 > aflock(                 /* lock/unlock ambient file */
1170 >        int  typ
1171 > )
1172   {
1173 <        FVECT  ck0;
458 <        int  branch;
459 <        register AMBVAL  *av;
460 <        register int  i;
1173 >        static struct flock  fls;       /* static so initialized to zeroes */
1174  
1175 <        if ((av = newambval()) == NULL)
1176 <                goto memerr;
1177 <        bcopy(aval, av, sizeof(AMBVAL));
1178 <        VCOPY(ck0, c0);
1179 <        while (s*(OCTSCALE/2) > av->rad*ambacc) {
1180 <                if (at->kid == NULL)
1181 <                        if ((at->kid = newambtree()) == NULL)
1182 <                                goto memerr;
1183 <                s *= 0.5;
1184 <                branch = 0;
1185 <                for (i = 0; i < 3; i++)
1186 <                        if (av->pos[i] > ck0[i] + s) {
1187 <                                ck0[i] += s;
1188 <                                branch |= 1 << i;
1175 >        if (typ == fls.l_type)          /* already called? */
1176 >                return;
1177 >        fls.l_type = typ;
1178 >        if (fcntl(fileno(ambfp), F_SETLKW, &fls) < 0)
1179 >                error(SYSTEM, "cannot (un)lock ambient file");
1180 > }
1181 >
1182 >
1183 > int
1184 > ambsync(void)                   /* synchronize ambient file */
1185 > {
1186 >        long  flen;
1187 >        AMBVAL  avs;
1188 >        int  n;
1189 >
1190 >        if (ambfp == NULL)      /* no ambient file? */
1191 >                return(0);
1192 >                                /* gain appropriate access */
1193 >        aflock(nunflshed ? F_WRLCK : F_RDLCK);
1194 >                                /* see if file has grown */
1195 >        if ((flen = lseek(fileno(ambfp), (off_t)0, SEEK_END)) < 0)
1196 >                goto seekerr;
1197 >        if ((n = flen - lastpos) > 0) {         /* file has grown */
1198 >                if (ambinp == NULL) {           /* use duplicate filedes */
1199 >                        ambinp = fdopen(dup(fileno(ambfp)), "r");
1200 >                        if (ambinp == NULL)
1201 >                                error(SYSTEM, "fdopen failed in ambsync");
1202 >                }
1203 >                if (fseek(ambinp, lastpos, SEEK_SET) < 0)
1204 >                        goto seekerr;
1205 >                while (n >= AMBVALSIZ) {        /* load contributed values */
1206 >                        if (!readambval(&avs, ambinp)) {
1207 >                                sprintf(errmsg,
1208 >                        "ambient file \"%s\" corrupted near character %ld",
1209 >                                                ambfile, flen - n);
1210 >                                error(WARNING, errmsg);
1211 >                                break;
1212                          }
1213 <                at = at->kid + branch;
1213 >                        avinsert(avstore(&avs));
1214 >                        n -= AMBVALSIZ;
1215 >                }
1216 >                lastpos = flen - n;
1217 >                /*** seek always as safety measure
1218 >                if (n) ***/                     /* alignment */
1219 >                        if (lseek(fileno(ambfp), (off_t)lastpos, SEEK_SET) < 0)
1220 >                                goto seekerr;
1221          }
1222 <        av->next = at->alist;
1223 <        at->alist = av;
1224 <        return;
1225 < memerr:
1226 <        error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
1222 >        n = fflush(ambfp);                      /* calls write() at last */
1223 >        if (n != EOF)
1224 >                lastpos += (long)nunflshed*AMBVALSIZ;
1225 >        else if ((lastpos = lseek(fileno(ambfp), (off_t)0, SEEK_CUR)) < 0)
1226 >                goto seekerr;
1227 >                
1228 >        aflock(F_UNLCK);                        /* release file */
1229 >        nunflshed = 0;
1230 >        return(n);
1231 > seekerr:
1232 >        error(SYSTEM, "seek failed in ambsync");
1233 >        return -1; /* pro forma return */
1234   }
1235 +
1236 + #else   /* ! F_SETLKW */
1237 +
1238 + int
1239 + ambsync(void)                   /* flush ambient file */
1240 + {
1241 +        if (ambfp == NULL)
1242 +                return(0);
1243 +        nunflshed = 0;
1244 +        return(fflush(ambfp));
1245 + }
1246 +
1247 + #endif  /* ! F_SETLKW */

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