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

Comparing ray/src/rt/ambient.c (file contents):
Revision 2.8 by greg, Thu Jul 16 14:03:27 1992 UTC vs.
Revision 2.56 by schorsch, Tue Mar 30 16:13:00 2004 UTC

# Line 1 | Line 1
1 – /* Copyright (c) 1991 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 <
17 > #include  "resolu.h"
18   #include  "ambient.h"
23 –
19   #include  "random.h"
20  
21 < #define  OCTSCALE       0.5     /* ceil((valid rad.)/(cube size)) */
21 > #ifndef  OCTSCALE
22 > #define  OCTSCALE       1.0     /* ceil((valid rad.)/(cube size)) */
23 > #endif
24  
25 < typedef struct ambtree {
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 > #define  MAXASET        511     /* maximum number of elements in ambient set */
28 > OBJECT  ambset[MAXASET+1]={0};  /* ambient include/exclude set */
29  
30 < #define  MAXASET        511     /* maximum number of elements in ambient set */
31 < OBJECT  ambset[MAXASET+1]={0};  /* ambient include/exclude set */
30 > double  maxarad;                /* maximum ambient radius */
31 > double  minarad;                /* minimum ambient radius */
32  
33 < double  maxarad;                /* maximum ambient radius */
39 < double  minarad;                /* minimum ambient radius */
33 > static AMBTREE  atrunk;         /* our ambient trunk node */
34  
41 – static AMBTREE  atrunk;         /* our ambient trunk node */
42 –
35   static FILE  *ambfp = NULL;     /* ambient file pointer */
36 < static char  *afname;           /* ambient file name */
45 < static long  ambheadlen;        /* length of ambient file header */
36 > static int  nunflshed = 0;      /* number of unflushed ambient values */
37  
38 < #define  AMBFLUSH       (BUFSIZ/AMBVALSIZ)
38 > #ifndef SORT_THRESH
39 > #ifdef SMLMEM
40 > #define SORT_THRESH     ((3L<<20)/sizeof(AMBVAL))
41 > #else
42 > #define SORT_THRESH     ((9L<<20)/sizeof(AMBVAL))
43 > #endif
44 > #endif
45 > #ifndef SORT_INTVL
46 > #define SORT_INTVL      (SORT_THRESH<<1)
47 > #endif
48 > #ifndef MAX_SORT_INTVL
49 > #define MAX_SORT_INTVL  (SORT_INTVL<<6)
50 > #endif
51  
52 < #define  newambval()    (AMBVAL *)bmalloc(sizeof(AMBVAL))
52 > static double  avsum = 0.;              /* computed ambient value sum (log) */
53 > static unsigned int  navsum = 0;        /* number of values in avsum */
54 > static unsigned int  nambvals = 0;      /* total number of indirect values */
55 > static unsigned int  nambshare = 0;     /* number of values from file */
56 > static unsigned long  ambclock = 0;     /* ambient access clock */
57 > static unsigned long  lastsort = 0;     /* time of last value sort */
58 > static long  sortintvl = SORT_INTVL;    /* time until next sort */
59 > static FILE  *ambinp = NULL;            /* auxiliary file for input */
60 > static long  lastpos = -1;              /* last flush position */
61  
62 < #define  newambtree()   (AMBTREE *)calloc(8, sizeof(AMBTREE))
62 > #define MAXACLOCK       (1L<<30)        /* clock turnover value */
63 >        /*
64 >         * Track access times unless we are sharing ambient values
65 >         * through memory on a multiprocessor, when we want to avoid
66 >         * claiming our own memory (copy on write).  Go ahead anyway
67 >         * if more than two thirds of our values are unshared.
68 >         * Compile with -Dtracktime=0 to turn this code off.
69 >         */
70 > #ifndef tracktime
71 > #define tracktime       (shm_boundary == NULL || nambvals > 3*nambshare)
72 > #endif
73  
74 < extern long  ftell(), lseek();
74 > #define  AMBFLUSH       (BUFSIZ/AMBVALSIZ)
75  
76 + #define  newambval()    (AMBVAL *)malloc(sizeof(AMBVAL))
77 + #define  freeav(av)     free((void *)av);
78  
79 < setambres(ar)                           /* set ambient resolution */
80 < int  ar;
79 > static void initambfile(int creat);
80 > static void avsave(AMBVAL *av);
81 > static AMBVAL *avstore(AMBVAL  *aval);
82 > static AMBTREE *newambtree(void);
83 > static void freeambtree(AMBTREE  *atp);
84 >
85 > typedef void unloadtf_t(void *);
86 > static unloadtf_t avinsert;
87 > static unloadtf_t av2list;
88 > static void unloadatree(AMBTREE  *at, unloadtf_t *f);
89 >
90 > static int aposcmp(const void *avp1, const void *avp2);
91 > static int avlmemi(AMBVAL *avaddr);
92 > static void sortambvals(int always);
93 >
94 > #ifdef  F_SETLKW
95 > static void aflock(int  typ);
96 > #endif
97 >
98 >
99 > extern void
100 > setambres(                              /* set ambient resolution */
101 >        int  ar
102 > )
103   {
104 +        ambres = ar < 0 ? 0 : ar;               /* may be done already */
105                                                  /* set min & max radii */
106          if (ar <= 0) {
107 <                minarad = 0.0;
107 >                minarad = 0;
108                  maxarad = thescene.cusize / 2.0;
109          } else {
110                  minarad = thescene.cusize / ar;
111 <                maxarad = 16.0 * minarad;               /* heuristic */
111 >                maxarad = 64 * minarad;                 /* heuristic */
112                  if (maxarad > thescene.cusize / 2.0)
113                          maxarad = thescene.cusize / 2.0;
114          }
115 <        if (maxarad <= FTINY)
116 <                maxarad = .001;
115 >        if (minarad <= FTINY)
116 >                minarad = 10*FTINY;
117 >        if (maxarad <= minarad)
118 >                maxarad = 64 * minarad;
119   }
120  
121  
122 < setambient(afile)                       /* initialize calculation */
123 < char  *afile;
122 > extern void
123 > setambacc(                              /* set ambient accuracy */
124 >        double  newa
125 > )
126   {
127 <        AMBVAL  amb;
127 >        double  ambdiff;
128 >
129 >        if (newa < 0.0)
130 >                newa = 0.0;
131 >        ambdiff = fabs(newa - ambacc);
132 >        if (ambdiff >= .01 && (ambacc = newa) > FTINY && nambvals > 0)
133 >                sortambvals(1);                 /* rebuild tree */
134 > }
135 >
136 >
137 > extern void
138 > setambient(void)                                /* initialize calculation */
139 > {
140 >        int     readonly = 0;
141 >        long  pos, flen;
142 >        AMBVAL  amb;
143 >                                                /* make sure we're fresh */
144 >        ambdone();
145                                                  /* init ambient limits */
146          setambres(ambres);
147 +        setambacc(ambacc);
148 +        if (ambfile == NULL || !ambfile[0])
149 +                return;
150 +        if (ambacc <= FTINY) {
151 +                sprintf(errmsg, "zero ambient accuracy so \"%s\" not opened",
152 +                                ambfile);
153 +                error(WARNING, errmsg);
154 +                return;
155 +        }
156                                                  /* open ambient file */
157 <        if ((afname = afile) != NULL)
158 <                if ((ambfp = fopen(afile, "r+")) != NULL) {
159 <                        initambfile(0);
160 <                        while (readambval(&amb, ambfp))
161 <                                avinsert(&amb, &atrunk, thescene.cuorg,
162 <                                                thescene.cusize);
163 <                                                        /* align */
164 <                        fseek(ambfp, -((ftell(ambfp)-ambheadlen)%AMBVALSIZ), 1);
165 <                } else if ((ambfp = fopen(afile, "w")) != NULL)
166 <                        initambfile(1);
167 <                else {
168 <                        sprintf(errmsg, "cannot open ambient file \"%s\"",
169 <                                        afile);
170 <                        error(SYSTEM, errmsg);
157 >        if ((ambfp = fopen(ambfile, "r+")) == NULL)
158 >                readonly = (ambfp = fopen(ambfile, "r")) != NULL;
159 >        if (ambfp != NULL) {
160 >                initambfile(0);                 /* file exists */
161 >                pos = ftell(ambfp);
162 >                while (readambval(&amb, ambfp))
163 >                        avinsert(avstore(&amb));
164 >                nambshare = nambvals;           /* share loaded values */
165 >                if (readonly) {
166 >                        sprintf(errmsg,
167 >                                "loaded %u values from read-only ambient file",
168 >                                        nambvals);
169 >                        error(WARNING, errmsg);
170 >                        fclose(ambfp);          /* close file so no writes */
171 >                        ambfp = NULL;
172 >                        return;                 /* avoid ambsync() */
173                  }
174 +                                                /* align file pointer */
175 +                pos += (long)nambvals*AMBVALSIZ;
176 +                flen = lseek(fileno(ambfp), (off_t)0, SEEK_END);
177 +                if (flen != pos) {
178 +                        sprintf(errmsg,
179 +                        "ignoring last %ld values in ambient file (corrupted)",
180 +                                        (flen - pos)/AMBVALSIZ);
181 +                        error(WARNING, errmsg);
182 +                        fseek(ambfp, pos, 0);
183 + #ifndef _WIN32 /* XXX we need a replacement for that one */
184 +                        ftruncate(fileno(ambfp), (off_t)pos);
185 + #endif
186 +                }
187 +        } else if ((ambfp = fopen(ambfile, "w+")) != NULL) {
188 +                initambfile(1);                 /* else create new file */
189 +        } else {
190 +                sprintf(errmsg, "cannot open ambient file \"%s\"", ambfile);
191 +                error(SYSTEM, errmsg);
192 +        }
193 +        nunflshed++;    /* lie */
194 +        ambsync();
195   }
196  
197  
198 < initambfile(creat)              /* initialize ambient file */
199 < int  creat;
198 > extern void
199 > ambdone(void)                   /* close ambient file and free memory */
200   {
201 <        extern char  *progname, *octname, VersionID[];
202 <
203 <        setbuf(ambfp, bmalloc(BUFSIZ));
204 <        if (creat) {                    /* new file */
205 <                fprintf(ambfp, "%s -av %g %g %g -ab %d -aa %g ",
206 <                                progname, colval(ambval,RED),
207 <                                colval(ambval,GRN), colval(ambval,BLU),
208 <                                ambounce, ambacc);
209 <                fprintf(ambfp, "-ad %d -as %d -ar %d %s\n",
111 <                                ambdiv, ambssamp, ambres,
112 <                                octname==NULL ? "" : octname);
113 <                fprintf(ambfp, "SOFTWARE= %s\n", VersionID);
114 <                fputformat(AMBFMT, ambfp);
115 <                putc('\n', ambfp);
116 <                putambmagic(ambfp);
117 <                fflush(ambfp);
118 <        } else if (checkheader(ambfp, AMBFMT, NULL) < 0
119 <                        || !hasambmagic(ambfp)) {
120 <                sprintf(errmsg, "\"%s\" is not an ambient file", afname);
121 <                error(USER, errmsg);
201 >        if (ambfp != NULL) {            /* close ambient file */
202 >                ambsync();
203 >                fclose(ambfp);
204 >                ambfp = NULL;
205 >                if (ambinp != NULL) {  
206 >                        fclose(ambinp);
207 >                        ambinp = NULL;
208 >                }
209 >                lastpos = -1;
210          }
211 <        ambheadlen = ftell(ambfp);
211 >                                        /* free ambient tree */
212 >        unloadatree(&atrunk, free);
213 >                                        /* reset state variables */
214 >        avsum = 0.;
215 >        navsum = 0;
216 >        nambvals = 0;
217 >        nambshare = 0;
218 >        ambclock = 0;
219 >        lastsort = 0;
220 >        sortintvl = SORT_INTVL;
221   }
222  
223  
224 < ambnotify(obj)                  /* record new modifier */
225 < OBJECT  obj;
224 > extern void
225 > ambnotify(                      /* record new modifier */
226 >        OBJECT  obj
227 > )
228   {
229          static int  hitlimit = 0;
230 <        register OBJREC  *o = objptr(obj);
230 >        register OBJREC  *o;
231          register char  **amblp;
232  
233 +        if (obj == OVOID) {             /* starting over */
234 +                ambset[0] = 0;
235 +                hitlimit = 0;
236 +                return;
237 +        }
238 +        o = objptr(obj);
239          if (hitlimit || !ismodifier(o->otype))
240                  return;
241          for (amblp = amblist; *amblp != NULL; amblp++)
# Line 146 | Line 251 | OBJECT  obj;
251   }
252  
253  
254 < ambient(acol, r)                /* compute ambient component for ray */
255 < COLOR  acol;
256 < register RAY  *r;
254 > extern void
255 > ambient(                /* compute ambient component for ray */
256 >        COLOR  acol,
257 >        register RAY  *r,
258 >        FVECT  nrm
259 > )
260   {
261          static int  rdepth = 0;                 /* ambient recursion */
262 <        double  d;
262 >        double  d, l;
263  
264          if (ambdiv <= 0)                        /* no ambient calculation */
265                  goto dumbamb;
# Line 167 | Line 275 | register RAY  *r;
275                  rdepth++;
276                  d = doambient(acol, r, r->rweight, NULL, NULL);
277                  rdepth--;
278 <                if (d == 0.0)
278 >                if (d <= FTINY)
279                          goto dumbamb;
280                  return;
281          }
282 +
283 +        if (tracktime)                          /* sort to minimize thrashing */
284 +                sortambvals(0);
285                                                  /* get ambient value */
286          setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
287 <        d = sumambient(acol, r, rdepth,
287 >        d = sumambient(acol, r, nrm, rdepth,
288                          &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
289 <        if (d > FTINY)
289 >        if (d > FTINY) {
290                  scalecolor(acol, 1.0/d);
291 <        else {
181 <                d = makeambient(acol, r, rdepth++);
182 <                rdepth--;
291 >                return;
292          }
293 +        rdepth++;                               /* need to cache new value */
294 +        d = makeambient(acol, r, nrm, rdepth-1);
295 +        rdepth--;
296          if (d > FTINY)
297                  return;
298   dumbamb:                                        /* return global value */
299          copycolor(acol, ambval);
300 +        if ((ambvwt <= 0) | (navsum == 0))
301 +                return;
302 +        l = bright(ambval);                     /* average in computations */
303 +        if (l > FTINY) {
304 +                d = (log(l)*(double)ambvwt + avsum) /
305 +                                (double)(ambvwt + navsum);
306 +                d = exp(d) / l;
307 +                scalecolor(acol, d);            /* apply color of ambval */
308 +        } else {
309 +                d = exp( avsum / (double)navsum );
310 +                setcolor(acol, d, d, d);        /* neutral color */
311 +        }
312   }
313  
314  
315 < double
316 < sumambient(acol, r, al, at, c0, s)      /* get interpolated ambient value */
317 < COLOR  acol;
318 < register RAY  *r;
319 < int  al;
320 < AMBTREE  *at;
321 < FVECT  c0;
322 < double  s;
315 > extern double
316 > sumambient(     /* get interpolated ambient value */
317 >        COLOR  acol,
318 >        register RAY  *r,
319 >        FVECT  rn,
320 >        int  al,
321 >        AMBTREE  *at,
322 >        FVECT  c0,
323 >        double  s
324 > )
325   {
326 <        extern double  sqrt();
201 <        double  d, e1, e2, wt, wsum;
326 >        double  d, e1, e2, wt, wsum;
327          COLOR  ct;
328          FVECT  ck0;
329          int  i;
330          register int  j;
331 <        register AMBVAL  *av;
332 <                                        /* do this node */
331 >        register AMBVAL  *av;
332 >
333          wsum = 0.0;
334 +                                        /* do this node */
335          for (av = at->alist; av != NULL; av = av->next) {
336 +                double  rn_dot = -2.0;
337 +                if (tracktime)
338 +                        av->latick = ambclock;
339                  /*
340                   *  Ambient level test.
341                   */
342 <                if (av->lvl > al || av->weight < r->rweight-FTINY)
342 >                if (av->lvl > al)       /* list sorted, so this works */
343 >                        break;
344 >                if (av->weight < r->rweight-FTINY)
345                          continue;
346                  /*
347                   *  Ambient radius test.
348                   */
349 <                e1 = 0.0;
350 <                for (j = 0; j < 3; j++) {
351 <                        d = av->pos[j] - r->rop[j];
352 <                        e1 += d * d;
353 <                }
349 >                d = av->pos[0] - r->rop[0];
350 >                e1 = d * d;
351 >                d = av->pos[1] - r->rop[1];
352 >                e1 += d * d;
353 >                d = av->pos[2] - r->rop[2];
354 >                e1 += d * d;
355                  e1 /= av->rad * av->rad;
356                  if (e1 > ambacc*ambacc*1.21)
357                          continue;
358                  /*
359 <                 *  Normal direction test.
359 >                 *  Direction test using closest normal.
360                   */
361 <                e2 = (1.0 - DOT(av->dir, r->ron)) * r->rweight;
361 >                d = DOT(av->dir, r->ron);
362 >                if (rn != r->ron) {
363 >                        rn_dot = DOT(av->dir, rn);
364 >                        if (rn_dot > 1.0-FTINY)
365 >                                rn_dot = 1.0-FTINY;
366 >                        if (rn_dot >= d-FTINY) {
367 >                                d = rn_dot;
368 >                                rn_dot = -2.0;
369 >                        }
370 >                }
371 >                e2 = (1.0 - d) * r->rweight;
372                  if (e2 < 0.0) e2 = 0.0;
373                  if (e1 + e2 > ambacc*ambacc*1.21)
374                          continue;
# Line 242 | Line 384 | double  s;
384                  /*
385                   *  Jittering final test reduces image artifacts.
386                   */
387 <                wt = sqrt(e1) + sqrt(e2);
388 <                wt *= .9 + .2*urand(9015+samplendx);
389 <                if (wt > ambacc)
387 >                e1 = sqrt(e1);
388 >                e2 = sqrt(e2);
389 >                wt = e1 + e2;
390 >                if (wt > ambacc*(.9+.2*urand(9015+samplendx)))
391                          continue;
392 +                /*
393 +                 *  Recompute directional error using perturbed normal
394 +                 */
395 +                if (rn_dot > 0.0) {
396 +                        e2 = sqrt((1.0 - rn_dot)*r->rweight);
397 +                        wt = e1 + e2;
398 +                }
399                  if (wt <= 1e-3)
400                          wt = 1e3;
401                  else
402                          wt = 1.0 / wt;
403                  wsum += wt;
404 <                extambient(ct, av, r->rop, r->ron);
404 >                extambient(ct, av, r->rop, rn);
405                  scalecolor(ct, wt);
406                  addcolor(acol, ct);
407          }
# Line 270 | Line 420 | double  s;
420                                  break;
421                  }
422                  if (j == 3)
423 <                        wsum += sumambient(acol, r, al, at->kid+i, ck0, s);
423 >                        wsum += sumambient(acol, r, rn, al, at->kid+i, ck0, s);
424          }
425          return(wsum);
426   }
427  
428  
429 < double
430 < makeambient(acol, r, al)        /* make a new ambient value */
431 < COLOR  acol;
432 < register RAY  *r;
433 < int  al;
429 > extern double
430 > makeambient(    /* make a new ambient value */
431 >        COLOR  acol,
432 >        register RAY  *r,
433 >        FVECT  rn,
434 >        int  al
435 > )
436   {
437 <        AMBVAL  amb;
437 >        AMBVAL  amb;
438          FVECT   gp, gd;
439                                                  /* compute weight */
440          amb.weight = pow(AVGREFL, (double)al);
441 <        if (r->rweight < 0.2*amb.weight)        /* heuristic */
441 >        if (r->rweight < 0.1*amb.weight)        /* heuristic */
442                  amb.weight = r->rweight;
443                                                  /* compute ambient */
444          amb.rad = doambient(acol, r, amb.weight, gp, gd);
445 <        if (amb.rad == 0.0)
445 >        if (amb.rad <= FTINY)
446                  return(0.0);
447                                                  /* store it */
448          VCOPY(amb.pos, r->rop);
# Line 301 | Line 453 | int  al;
453          VCOPY(amb.gdir, gd);
454                                                  /* insert into tree */
455          avsave(&amb);                           /* and save to file */
456 +        if (rn != r->ron)
457 +                extambient(acol, &amb, r->rop, rn);     /* texture */
458          return(amb.rad);
459   }
460  
461  
462 < extambient(cr, ap, pv, nv)              /* extrapolate value at pv, nv */
463 < COLOR  cr;
464 < register AMBVAL  *ap;
465 < FVECT  pv, nv;
462 > extern void
463 > extambient(             /* extrapolate value at pv, nv */
464 >        COLOR  cr,
465 >        register AMBVAL  *ap,
466 >        FVECT  pv,
467 >        FVECT  nv
468 > )
469   {
470 <        FVECT  v1, v2;
470 >        FVECT  v1;
471          register int  i;
472 <        double  d;
472 >        double  d;
473  
474          d = 1.0;                        /* zeroeth order */
475                                          /* gradient due to translation */
476          for (i = 0; i < 3; i++)
477                  d += ap->gpos[i]*(pv[i]-ap->pos[i]);
478                                          /* gradient due to rotation */
479 <        VCOPY(v1, ap->dir);
480 <        fcross(v2, v1, nv);
324 <        d += DOT(ap->gdir, v2);
479 >        VCROSS(v1, ap->dir, nv);
480 >        d += DOT(ap->gdir, v1);
481          if (d <= 0.0) {
482                  setcolor(cr, 0.0, 0.0, 0.0);
483                  return;
# Line 331 | Line 487 | FVECT  pv, nv;
487   }
488  
489  
490 < static
491 < avsave(av)                              /* insert and save an ambient value */
492 < AMBVAL  *av;
490 > static void
491 > initambfile(            /* initialize ambient file */
492 >        int  creat
493 > )
494   {
495 <        static int  nunflshed = 0;
495 >        extern char  *progname, *octname;
496 >        static char  *mybuf = NULL;
497  
498 <        avinsert(av, &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
498 > #ifdef  F_SETLKW
499 >        aflock(creat ? F_WRLCK : F_RDLCK);
500 > #endif
501 >        SET_FILE_BINARY(ambfp);
502 >        if (mybuf == NULL)
503 >                mybuf = (char *)bmalloc(BUFSIZ+8);
504 >        setbuf(ambfp, mybuf);
505 >        if (creat) {                    /* new file */
506 >                newheader("RADIANCE", ambfp);
507 >                fprintf(ambfp, "%s -av %g %g %g -aw %d -ab %d -aa %g ",
508 >                                progname, colval(ambval,RED),
509 >                                colval(ambval,GRN), colval(ambval,BLU),
510 >                                ambvwt, ambounce, ambacc);
511 >                fprintf(ambfp, "-ad %d -as %d -ar %d ",
512 >                                ambdiv, ambssamp, ambres);
513 >                if (octname != NULL)
514 >                        printargs(1, &octname, ambfp);
515 >                else
516 >                        fputc('\n', ambfp);
517 >                fprintf(ambfp, "SOFTWARE= %s\n", VersionID);
518 >                fputnow(ambfp);
519 >                fputformat(AMBFMT, ambfp);
520 >                putc('\n', ambfp);
521 >                putambmagic(ambfp);
522 >        } else if (checkheader(ambfp, AMBFMT, NULL) < 0 || !hasambmagic(ambfp))
523 >                error(USER, "bad ambient file");
524 > }
525 >
526 >
527 > static void
528 > avsave(                         /* insert and save an ambient value */
529 >        AMBVAL  *av
530 > )
531 > {
532 >        avinsert(avstore(av));
533          if (ambfp == NULL)
534                  return;
535          if (writambval(av, ambfp) < 0)
536                  goto writerr;
537 <        if (++nunflshed >= AMBFLUSH) {
537 >        if (++nunflshed >= AMBFLUSH)
538                  if (ambsync() == EOF)
539                          goto writerr;
348 –                nunflshed = 0;
349 –        }
540          return;
541   writerr:
542 <        error(SYSTEM, "error writing ambient file");
542 >        error(SYSTEM, "error writing to ambient file");
543   }
544  
545  
546 < static
547 < avinsert(aval, at, c0, s)               /* insert ambient value in a tree */
548 < AMBVAL  *aval;
549 < register AMBTREE  *at;
360 < FVECT  c0;
361 < double  s;
546 > static AMBVAL *
547 > avstore(                                /* allocate memory and store aval */
548 >        register AMBVAL  *aval
549 > )
550   {
551 +        register AMBVAL  *av;
552 +        double  d;
553 +
554 +        if ((av = newambval()) == NULL)
555 +                error(SYSTEM, "out of memory in avstore");
556 +        *av = *aval;
557 +        av->latick = ambclock;
558 +        av->next = NULL;
559 +        nambvals++;
560 +        d = bright(av->val);
561 +        if (d > FTINY) {                /* add to log sum for averaging */
562 +                avsum += log(d);
563 +                navsum++;
564 +        }
565 +        return(av);
566 + }
567 +
568 +
569 + #define ATALLOCSZ       512             /* #/8 trees to allocate at once */
570 +
571 + static AMBTREE  *atfreelist = NULL;     /* free ambient tree structures */
572 +
573 +
574 + static AMBTREE *
575 + newambtree(void)                                /* allocate 8 ambient tree structs */
576 + {
577 +        register AMBTREE  *atp, *upperlim;
578 +
579 +        if (atfreelist == NULL) {       /* get more nodes */
580 +                atfreelist = (AMBTREE *)malloc(ATALLOCSZ*8*sizeof(AMBTREE));
581 +                if (atfreelist == NULL)
582 +                        return(NULL);
583 +                                        /* link new free list */
584 +                upperlim = atfreelist + 8*(ATALLOCSZ-1);
585 +                for (atp = atfreelist; atp < upperlim; atp += 8)
586 +                        atp->kid = atp + 8;
587 +                atp->kid = NULL;
588 +        }
589 +        atp = atfreelist;
590 +        atfreelist = atp->kid;
591 +        memset((char *)atp, '\0', 8*sizeof(AMBTREE));
592 +        return(atp);
593 + }
594 +
595 +
596 + static void
597 + freeambtree(                    /* free 8 ambient tree structs */
598 +        AMBTREE  *atp
599 + )
600 + {
601 +        atp->kid = atfreelist;
602 +        atfreelist = atp;
603 + }
604 +
605 +
606 + static void
607 + avinsert(                               /* insert ambient value in our tree */
608 +        void *av
609 + )
610 + {
611 +        register AMBTREE  *at;
612 +        register AMBVAL  *ap;
613 +        AMBVAL  avh;
614          FVECT  ck0;
615 +        double  s;
616          int  branch;
365 –        register AMBVAL  *av;
617          register int  i;
618  
619 <        if ((av = newambval()) == NULL)
620 <                goto memerr;
621 <        copystruct(av, aval);
622 <        VCOPY(ck0, c0);
623 <        while (s*(OCTSCALE/2) > av->rad*ambacc) {
619 >        if (((AMBVAL*)av)->rad <= FTINY)
620 >                error(CONSISTENCY, "zero ambient radius in avinsert");
621 >        at = &atrunk;
622 >        VCOPY(ck0, thescene.cuorg);
623 >        s = thescene.cusize;
624 >        while (s*(OCTSCALE/2) > ((AMBVAL*)av)->rad*ambacc) {
625                  if (at->kid == NULL)
626                          if ((at->kid = newambtree()) == NULL)
627 <                                goto memerr;
627 >                                error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
628                  s *= 0.5;
629                  branch = 0;
630                  for (i = 0; i < 3; i++)
631 <                        if (av->pos[i] > ck0[i] + s) {
631 >                        if (((AMBVAL*)av)->pos[i] > ck0[i] + s) {
632                                  ck0[i] += s;
633                                  branch |= 1 << i;
634                          }
635                  at = at->kid + branch;
636          }
637 <        av->next = at->alist;
638 <        at->alist = av;
639 <        return;
640 < memerr:
641 <        error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
637 >        avh.next = at->alist;           /* order by increasing level */
638 >        for (ap = &avh; ap->next != NULL; ap = ap->next)
639 >                if (ap->next->lvl >= ((AMBVAL*)av)->lvl)
640 >                        break;
641 >        ((AMBVAL*)av)->next = ap->next;
642 >        ap->next = (AMBVAL*)av;
643 >        at->alist = avh.next;
644   }
645  
646  
647 < #include  <fcntl.h>
647 > static void
648 > unloadatree(                    /* unload an ambient value tree */
649 >        register AMBTREE  *at,
650 >        unloadtf_t *f
651 > )
652 > {
653 >        register AMBVAL  *av;
654 >        register int  i;
655 >                                        /* transfer values at this node */
656 >        for (av = at->alist; av != NULL; av = at->alist) {
657 >                at->alist = av->next;
658 >                (*f)(av);
659 >        }
660 >        if (at->kid == NULL)
661 >                return;
662 >        for (i = 0; i < 8; i++)         /* transfer and free children */
663 >                unloadatree(at->kid+i, f);
664 >        freeambtree(at->kid);
665 >        at->kid = NULL;
666 > }
667  
668  
669 < static
670 < ambsync()                       /* synchronize ambient file */
669 > static struct avl {
670 >        AMBVAL  *p;
671 >        unsigned long   t;
672 > }       *avlist1;                       /* ambient value list with ticks */
673 > static AMBVAL   **avlist2;              /* memory positions for sorting */
674 > static int      i_avlist;               /* index for lists */
675 >
676 > static int alatcmp(const void *av1, const void *av2);
677 >
678 > static void
679 > av2list(
680 >        void *av
681 > )
682   {
683 <        static FILE  *ambinp = NULL;
684 <        struct flock  fls;
685 <        AMBVAL  avs;
686 <        long  lastpos, flen;
683 > #ifdef DEBUG
684 >        if (i_avlist >= nambvals)
685 >                error(CONSISTENCY, "too many ambient values in av2list1");
686 > #endif
687 >        avlist1[i_avlist].p = avlist2[i_avlist] = (AMBVAL*)av;
688 >        avlist1[i_avlist++].t = ((AMBVAL*)av)->latick;
689 > }
690 >
691 >
692 > static int
693 > alatcmp(                        /* compare ambient values for MRA */
694 >        const void *av1,
695 >        const void *av2
696 > )
697 > {
698 >        register long  lc = ((struct avl *)av2)->t - ((struct avl *)av1)->t;
699 >        return(lc<0 ? -1 : lc>0 ? 1 : 0);
700 > }
701 >
702 >
703 > /* GW NOTE 2002/10/3:
704 > * I used to compare AMBVAL pointers, but found that this was the
705 > * cause of a serious consistency error with gcc, since the optimizer
706 > * uses some dangerous trick in pointer subtraction that
707 > * assumes pointers differ by exact struct size increments.
708 > */
709 > static int
710 > aposcmp(                        /* compare ambient value positions */
711 >        const void      *avp1,
712 >        const void      *avp2
713 > )
714 > {
715 >        register long   diff = *(char * const *)avp1 - *(char * const *)avp2;
716 >        if (diff < 0)
717 >                return(-1);
718 >        return(diff > 0);
719 > }
720 >
721 > #if 1
722 > static int
723 > avlmemi(                                /* find list position from address */
724 >        AMBVAL  *avaddr
725 > )
726 > {
727 >        register AMBVAL  **avlpp;
728 >
729 >        avlpp = (AMBVAL **)bsearch((char *)&avaddr, (char *)avlist2,
730 >                        nambvals, sizeof(AMBVAL *), aposcmp);
731 >        if (avlpp == NULL)
732 >                error(CONSISTENCY, "address not found in avlmemi");
733 >        return(avlpp - avlist2);
734 > }
735 > #else
736 > #define avlmemi(avaddr) ((AMBVAL **)bsearch((char *)&avaddr,(char *)avlist2, \
737 >                                nambvals,sizeof(AMBVAL *),aposcmp) - avlist2)
738 > #endif
739 >
740 >
741 > static void
742 > sortambvals(                    /* resort ambient values */
743 >        int     always
744 > )
745 > {
746 >        AMBTREE  oldatrunk;
747 >        AMBVAL  tav, *tap, *pnext;
748 >        register int    i, j;
749 >                                        /* see if it's time yet */
750 >        if (!always && (ambclock++ < lastsort+sortintvl ||
751 >                        nambvals < SORT_THRESH))
752 >                return;
753 >        /*
754 >         * The idea here is to minimize memory thrashing
755 >         * in VM systems by improving reference locality.
756 >         * We do this by periodically sorting our stored ambient
757 >         * values in memory in order of most recently to least
758 >         * recently accessed.  This ordering was chosen so that new
759 >         * ambient values (which tend to be less important) go into
760 >         * higher memory with the infrequently accessed values.
761 >         *      Since we expect our values to need sorting less
762 >         * frequently as the process continues, we double our
763 >         * waiting interval after each call.
764 >         *      This routine is also called by setambacc() with
765 >         * the "always" parameter set to 1 so that the ambient
766 >         * tree will be rebuilt with the new accuracy parameter.
767 >         */
768 >        if (tracktime) {                /* allocate pointer arrays to sort */
769 >                avlist2 = (AMBVAL **)malloc(nambvals*sizeof(AMBVAL *));
770 >                avlist1 = (struct avl *)malloc(nambvals*sizeof(struct avl));
771 >        } else {
772 >                avlist2 = NULL;
773 >                avlist1 = NULL;
774 >        }
775 >        if (avlist1 == NULL) {          /* no time tracking -- rebuild tree? */
776 >                if (avlist2 != NULL)
777 >                        free((void *)avlist2);
778 >                if (always) {           /* rebuild without sorting */
779 >                        oldatrunk = atrunk;
780 >                        atrunk.alist = NULL;
781 >                        atrunk.kid = NULL;
782 >                        unloadatree(&oldatrunk, avinsert);
783 >                }
784 >        } else {                        /* sort memory by last access time */
785 >                /*
786 >                 * Sorting memory is tricky because it isn't contiguous.
787 >                 * We have to sort an array of pointers by MRA and also
788 >                 * by memory position.  We then copy values in "loops"
789 >                 * to minimize memory hits.  Nevertheless, we will visit
790 >                 * everyone at least twice, and this is an expensive process
791 >                 * when we're thrashing, which is when we need to do it.
792 >                 */
793 > #ifdef DEBUG
794 >                sprintf(errmsg, "sorting %u ambient values at ambclock=%lu...",
795 >                                nambvals, ambclock);
796 >                eputs(errmsg);
797 > #endif
798 >                i_avlist = 0;
799 >                unloadatree(&atrunk, av2list);  /* empty current tree */
800 > #ifdef DEBUG
801 >                if (i_avlist < nambvals)
802 >                        error(CONSISTENCY, "missing ambient values in sortambvals");
803 > #endif
804 >                qsort((char *)avlist1, nambvals, sizeof(struct avl), alatcmp);
805 >                qsort((char *)avlist2, nambvals, sizeof(AMBVAL *), aposcmp);
806 >                for (i = 0; i < nambvals; i++) {
807 >                        if (avlist1[i].p == NULL)
808 >                                continue;
809 >                        tap = avlist2[i];
810 >                        tav = *tap;
811 >                        for (j = i; (pnext = avlist1[j].p) != tap;
812 >                                        j = avlmemi(pnext)) {
813 >                                *(avlist2[j]) = *pnext;
814 >                                avinsert(avlist2[j]);
815 >                                avlist1[j].p = NULL;
816 >                        }
817 >                        *(avlist2[j]) = tav;
818 >                        avinsert(avlist2[j]);
819 >                        avlist1[j].p = NULL;
820 >                }
821 >                free((void *)avlist1);
822 >                free((void *)avlist2);
823 >                                                /* compute new sort interval */
824 >                sortintvl = ambclock - lastsort;
825 >                if (sortintvl >= MAX_SORT_INTVL/2)
826 >                        sortintvl = MAX_SORT_INTVL;
827 >                else
828 >                        sortintvl <<= 1;        /* wait twice as long next */
829 > #ifdef DEBUG
830 >                eputs("done\n");
831 > #endif
832 >        }
833 >        if (ambclock >= MAXACLOCK)
834 >                ambclock = MAXACLOCK/2;
835 >        lastsort = ambclock;
836 > }
837 >
838 >
839 > #ifdef  F_SETLKW
840 >
841 > static void
842 > aflock(                 /* lock/unlock ambient file */
843 >        int  typ
844 > )
845 > {
846 >        static struct flock  fls;       /* static so initialized to zeroes */
847 >
848 >        fls.l_type = typ;
849 >        if (fcntl(fileno(ambfp), F_SETLKW, &fls) < 0)
850 >                error(SYSTEM, "cannot (un)lock ambient file");
851 > }
852 >
853 >
854 > extern int
855 > ambsync(void)                   /* synchronize ambient file */
856 > {
857 >        long  flen;
858 >        AMBVAL  avs;
859          register int  n;
860 +
861 +        if (nunflshed == 0)
862 +                return(0);
863 +        if (lastpos < 0)        /* initializing (locked in initambfile) */
864 +                goto syncend;
865                                  /* gain exclusive access */
866 <        fls.l_type = F_WRLCK;
406 <        fls.l_whence = 0;
407 <        fls.l_start = 0L;
408 <        fls.l_len = 0L;
409 <        if (fcntl(fileno(ambfp), F_SETLKW, &fls) < 0)
410 <                error(SYSTEM, "cannot lock ambient file");
866 >        aflock(F_WRLCK);
867                                  /* see if file has grown */
868 <        lastpos = lseek(fileno(ambfp), 0L, 2);  /* may move pointer */
869 <        flen = lseek(fileno(ambfp), 0L, 1);     /* new(?) file length */
870 <        if (n = (flen - lastpos)%AMBVALSIZ)     /* assure alignment */
871 <                lseek(fileno(ambfp), flen -= n, 0);
872 <        if (n = (flen - lastpos)/AMBVALSIZ) {   /* file has grown */
873 <                if (ambinp == NULL && (ambinp = fopen(afname, "r")) == NULL)
874 <                        error(SYSTEM, "cannot reopen ambient file");
419 <                fseek(ambinp, lastpos, 0);      /* go to previous position */
420 <                while (n--) {                   /* load contributed values */
421 <                        readambval(&avs, ambinp);
422 <                        avinsert(&avs,&atrunk,thescene.cuorg,thescene.cusize);
868 >        if ((flen = lseek(fileno(ambfp), (off_t)0, SEEK_END)) < 0)
869 >                goto seekerr;
870 >        if ( (n = flen - lastpos) ) {           /* file has grown */
871 >                if (ambinp == NULL) {           /* use duplicate filedes */
872 >                        ambinp = fdopen(dup(fileno(ambfp)), "r");
873 >                        if (ambinp == NULL)
874 >                                error(SYSTEM, "fdopen failed in ambsync");
875                  }
876 +                if (fseek(ambinp, lastpos, 0) < 0)
877 +                        goto seekerr;
878 +                while (n >= AMBVALSIZ) {        /* load contributed values */
879 +                        if (!readambval(&avs, ambinp)) {
880 +                                sprintf(errmsg,
881 +                        "ambient file \"%s\" corrupted near character %ld",
882 +                                                ambfile, flen - n);
883 +                                error(WARNING, errmsg);
884 +                                break;
885 +                        }
886 +                        avinsert(avstore(&avs));
887 +                        n -= AMBVALSIZ;
888 +                }
889 +                /*** seek always as safety measure
890 +                if (n) ***/                     /* alignment */
891 +                        if (lseek(fileno(ambfp), (off_t)(flen-n), SEEK_SET) < 0)
892 +                                goto seekerr;
893          }
894 + #ifdef  DEBUG
895 +        if (ambfp->_ptr - ambfp->_base != nunflshed*AMBVALSIZ) {
896 +                sprintf(errmsg, "ambient file buffer at %d rather than %d",
897 +                                ambfp->_ptr - ambfp->_base,
898 +                                nunflshed*AMBVALSIZ);
899 +                error(CONSISTENCY, errmsg);
900 +        }
901 + #endif
902 + syncend:
903          n = fflush(ambfp);                      /* calls write() at last */
904 <        fls.l_type = F_UNLCK;                   /* release file */
905 <        fcntl(fileno(ambfp), F_SETLKW, &fls);
904 >        if ((lastpos = lseek(fileno(ambfp), (off_t)0, SEEK_CUR)) < 0)
905 >                goto seekerr;
906 >        aflock(F_UNLCK);                        /* release file */
907 >        nunflshed = 0;
908          return(n);
909 + seekerr:
910 +        error(SYSTEM, "seek failed in ambsync");
911 +        return -1; /* pro forma return */
912   }
913 +
914 + #else
915 +
916 + extern int
917 + ambsync(void)                   /* flush ambient file */
918 + {
919 +        if (nunflshed == 0)
920 +                return(0);
921 +        nunflshed = 0;
922 +        return(fflush(ambfp));
923 + }
924 +
925 + #endif

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