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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 2.66 by greg, Sat Sep 15 05:16:10 2007 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 > #ifndef  MAXASET
28 > #define  MAXASET        2047    /* maximum number of elements in ambient set */
29 > #endif
30 > OBJECT  ambset[MAXASET+1]={0};  /* ambient include/exclude set */
31  
32 < #define  MAXASET        511     /* maximum number of elements in ambient set */
33 < OBJECT  ambset[MAXASET+1]={0};  /* ambient include/exclude set */
32 > double  maxarad;                /* maximum ambient radius */
33 > double  minarad;                /* minimum ambient radius */
34  
35 < double  maxarad;                /* maximum ambient radius */
39 < double  minarad;                /* minimum ambient radius */
35 > static AMBTREE  atrunk;         /* our ambient trunk node */
36  
41 – static AMBTREE  atrunk;         /* our ambient trunk node */
42 –
37   static FILE  *ambfp = NULL;     /* ambient file pointer */
38 < static char  *afname;           /* ambient file name */
45 < static long  ambheadlen;        /* length of ambient file header */
38 > static int  nunflshed = 0;      /* number of unflushed ambient values */
39  
40 < #define  AMBFLUSH       (BUFSIZ/AMBVALSIZ)
40 > #ifndef SORT_THRESH
41 > #ifdef SMLMEM
42 > #define SORT_THRESH     ((3L<<20)/sizeof(AMBVAL))
43 > #else
44 > #define SORT_THRESH     ((9L<<20)/sizeof(AMBVAL))
45 > #endif
46 > #endif
47 > #ifndef SORT_INTVL
48 > #define SORT_INTVL      (SORT_THRESH<<1)
49 > #endif
50 > #ifndef MAX_SORT_INTVL
51 > #define MAX_SORT_INTVL  (SORT_INTVL<<6)
52 > #endif
53  
54 < #define  newambval()    (AMBVAL *)bmalloc(sizeof(AMBVAL))
54 > static double  avsum = 0.;              /* computed ambient value sum (log) */
55 > static unsigned int  navsum = 0;        /* number of values in avsum */
56 > static unsigned int  nambvals = 0;      /* total number of indirect values */
57 > static unsigned int  nambshare = 0;     /* number of values from file */
58 > static unsigned long  ambclock = 0;     /* ambient access clock */
59 > static unsigned long  lastsort = 0;     /* time of last value sort */
60 > static long  sortintvl = SORT_INTVL;    /* time until next sort */
61 > static FILE  *ambinp = NULL;            /* auxiliary file for input */
62 > static long  lastpos = -1;              /* last flush position */
63  
64 < #define  newambtree()   (AMBTREE *)calloc(8, sizeof(AMBTREE))
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 < extern long  ftell(), lseek();
76 > #define  AMBFLUSH       (BUFSIZ/AMBVALSIZ)
77  
78 + #define  newambval()    (AMBVAL *)malloc(sizeof(AMBVAL))
79 + #define  freeav(av)     free((void *)av);
80  
81 < setambres(ar)                           /* set ambient resolution */
82 < int  ar;
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 > typedef void unloadtf_t(void *);
88 > static unloadtf_t avinsert;
89 > static unloadtf_t av2list;
90 > static void unloadatree(AMBTREE  *at, unloadtf_t *f);
91 >
92 > static int aposcmp(const void *avp1, const void *avp2);
93 > static int avlmemi(AMBVAL *avaddr);
94 > static void sortambvals(int always);
95 >
96 > #ifdef  F_SETLKW
97 > static void aflock(int  typ);
98 > #endif
99 >
100 >
101 > extern void
102 > setambres(                              /* set ambient resolution */
103 >        int  ar
104 > )
105   {
106 +        ambres = ar < 0 ? 0 : ar;               /* may be done already */
107                                                  /* set min & max radii */
108          if (ar <= 0) {
109 <                minarad = 0.0;
109 >                minarad = 0;
110                  maxarad = thescene.cusize / 2.0;
111          } else {
112                  minarad = thescene.cusize / ar;
113 <                maxarad = 16.0 * minarad;               /* heuristic */
113 >                maxarad = 64 * minarad;                 /* heuristic */
114                  if (maxarad > thescene.cusize / 2.0)
115                          maxarad = thescene.cusize / 2.0;
116          }
117 <        if (maxarad <= FTINY)
118 <                maxarad = .001;
117 >        if (minarad <= FTINY)
118 >                minarad = 10*FTINY;
119 >        if (maxarad <= minarad)
120 >                maxarad = 64 * minarad;
121   }
122  
123  
124 < setambient(afile)                       /* initialize calculation */
125 < char  *afile;
124 > extern void
125 > setambacc(                              /* set ambient accuracy */
126 >        double  newa
127 > )
128   {
129 <        AMBVAL  amb;
129 >        double  ambdiff;
130 >
131 >        if (newa < 0.0)
132 >                newa = 0.0;
133 >        ambdiff = fabs(newa - ambacc);
134 >        if (ambdiff >= .01 && (ambacc = newa) > FTINY && nambvals > 0)
135 >                sortambvals(1);                 /* rebuild tree */
136 > }
137 >
138 >
139 > extern void
140 > setambient(void)                                /* initialize calculation */
141 > {
142 >        int     readonly = 0;
143 >        long    flen;
144 >        AMBVAL  amb;
145 >                                                /* make sure we're fresh */
146 >        ambdone();
147                                                  /* init ambient limits */
148          setambres(ambres);
149 +        setambacc(ambacc);
150 +        if (ambfile == NULL || !ambfile[0])
151 +                return;
152 +        if (ambacc <= FTINY) {
153 +                sprintf(errmsg, "zero ambient accuracy so \"%s\" not opened",
154 +                                ambfile);
155 +                error(WARNING, errmsg);
156 +                return;
157 +        }
158                                                  /* open ambient file */
159 <        if ((afname = afile) != NULL)
160 <                if ((ambfp = fopen(afile, "r+")) != NULL) {
161 <                        initambfile(0);
162 <                        while (readambval(&amb, ambfp))
163 <                                avinsert(&amb, &atrunk, thescene.cuorg,
164 <                                                thescene.cusize);
165 <                                                        /* align */
166 <                        fseek(ambfp, -((ftell(ambfp)-ambheadlen)%AMBVALSIZ), 1);
167 <                } else if ((ambfp = fopen(afile, "w")) != NULL)
168 <                        initambfile(1);
169 <                else {
170 <                        sprintf(errmsg, "cannot open ambient file \"%s\"",
171 <                                        afile);
172 <                        error(SYSTEM, errmsg);
159 >        if ((ambfp = fopen(ambfile, "r+")) == NULL)
160 >                readonly = (ambfp = fopen(ambfile, "r")) != NULL;
161 >        if (ambfp != NULL) {
162 >                initambfile(0);                 /* file exists */
163 >                lastpos = ftell(ambfp);
164 >                while (readambval(&amb, ambfp))
165 >                        avinsert(avstore(&amb));
166 >                nambshare = nambvals;           /* share loaded values */
167 >                if (readonly) {
168 >                        sprintf(errmsg,
169 >                                "loaded %u values from read-only ambient file",
170 >                                        nambvals);
171 >                        error(WARNING, errmsg);
172 >                        fclose(ambfp);          /* close file so no writes */
173 >                        ambfp = NULL;
174 >                        return;                 /* avoid ambsync() */
175                  }
176 +                                                /* align file pointer */
177 +                lastpos += (long)nambvals*AMBVALSIZ;
178 +                flen = lseek(fileno(ambfp), (off_t)0, SEEK_END);
179 +                if (flen != lastpos) {
180 +                        sprintf(errmsg,
181 +                        "ignoring last %ld values in ambient file (corrupted)",
182 +                                        (flen - lastpos)/AMBVALSIZ);
183 +                        error(WARNING, errmsg);
184 +                        fseek(ambfp, lastpos, SEEK_SET);
185 + #ifndef _WIN32 /* XXX we need a replacement for that one */
186 +                        ftruncate(fileno(ambfp), (off_t)lastpos);
187 + #endif
188 +                }
189 +        } else if ((ambfp = fopen(ambfile, "w+")) != NULL) {
190 +                initambfile(1);                 /* else create new file */
191 +                lastpos = ftell(ambfp);
192 +        } else {
193 +                sprintf(errmsg, "cannot open ambient file \"%s\"", ambfile);
194 +                error(SYSTEM, errmsg);
195 +        }
196 +        ambsync();                      /* load previous values */
197   }
198  
199  
200 < initambfile(creat)              /* initialize ambient file */
201 < int  creat;
200 > extern void
201 > ambdone(void)                   /* close ambient file and free memory */
202   {
203 <        extern char  *progname, *octname, VersionID[];
204 <
205 <        setbuf(ambfp, bmalloc(BUFSIZ));
206 <        if (creat) {                    /* new file */
207 <                fprintf(ambfp, "%s -av %g %g %g -ab %d -aa %g ",
208 <                                progname, colval(ambval,RED),
209 <                                colval(ambval,GRN), colval(ambval,BLU),
210 <                                ambounce, ambacc);
211 <                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);
203 >        if (ambfp != NULL) {            /* close ambient file */
204 >                ambsync();
205 >                fclose(ambfp);
206 >                ambfp = NULL;
207 >                if (ambinp != NULL) {  
208 >                        fclose(ambinp);
209 >                        ambinp = NULL;
210 >                }
211 >                lastpos = -1;
212          }
213 <        ambheadlen = ftell(ambfp);
213 >                                        /* free ambient tree */
214 >        unloadatree(&atrunk, free);
215 >                                        /* reset state variables */
216 >        avsum = 0.;
217 >        navsum = 0;
218 >        nambvals = 0;
219 >        nambshare = 0;
220 >        ambclock = 0;
221 >        lastsort = 0;
222 >        sortintvl = SORT_INTVL;
223   }
224  
225  
226 < ambnotify(obj)                  /* record new modifier */
227 < OBJECT  obj;
226 > extern void
227 > ambnotify(                      /* record new modifier */
228 >        OBJECT  obj
229 > )
230   {
231          static int  hitlimit = 0;
232 <        register OBJREC  *o = objptr(obj);
232 >        register OBJREC  *o;
233          register char  **amblp;
234  
235 +        if (obj == OVOID) {             /* starting over */
236 +                ambset[0] = 0;
237 +                hitlimit = 0;
238 +                return;
239 +        }
240 +        o = objptr(obj);
241          if (hitlimit || !ismodifier(o->otype))
242                  return;
243          for (amblp = amblist; *amblp != NULL; amblp++)
# Line 146 | Line 253 | OBJECT  obj;
253   }
254  
255  
256 < ambient(acol, r)                /* compute ambient component for ray */
257 < COLOR  acol;
258 < register RAY  *r;
256 > extern void
257 > multambient(            /* compute ambient component & multiply by coef. */
258 >        COLOR  aval,
259 >        register RAY  *r,
260 >        FVECT  nrm
261 > )
262   {
263          static int  rdepth = 0;                 /* ambient recursion */
264 <        double  d;
264 >        COLOR   acol;
265 >        double  d, l;
266  
267          if (ambdiv <= 0)                        /* no ambient calculation */
268                  goto dumbamb;
# Line 164 | Line 275 | register RAY  *r;
275                  goto dumbamb;
276  
277          if (ambacc <= FTINY) {                  /* no ambient storage */
278 +                copycolor(acol, aval);
279                  rdepth++;
280                  d = doambient(acol, r, r->rweight, NULL, NULL);
281                  rdepth--;
282 <                if (d == 0.0)
282 >                if (d <= FTINY)
283                          goto dumbamb;
284 +                copycolor(aval, acol);
285                  return;
286          }
287 <                                                /* get ambient value */
287 >
288 >        if (tracktime)                          /* sort to minimize thrashing */
289 >                sortambvals(0);
290 >                                                /* interpolate ambient value */
291          setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
292 <        d = sumambient(acol, r, rdepth,
292 >        d = sumambient(acol, r, nrm, rdepth,
293                          &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
294 <        if (d > FTINY)
295 <                scalecolor(acol, 1.0/d);
296 <        else {
297 <                d = makeambient(acol, r, rdepth++);
298 <                rdepth--;
294 >        if (d > FTINY) {
295 >                d = 1.0/d;
296 >                scalecolor(acol, d);
297 >                multcolor(aval, acol);
298 >                return;
299          }
300 <        if (d > FTINY)
300 >        rdepth++;                               /* need to cache new value */
301 >        d = makeambient(acol, r, nrm, rdepth-1);
302 >        rdepth--;
303 >        if (d > FTINY) {
304 >                multcolor(aval, acol);          /* got new value */
305                  return;
306 +        }
307   dumbamb:                                        /* return global value */
308 <        copycolor(acol, ambval);
308 >        if ((ambvwt <= 0) | (navsum == 0)) {
309 >                multcolor(aval, ambval);
310 >                return;
311 >        }
312 >        l = bright(ambval);                     /* average in computations */
313 >        if (l > FTINY) {
314 >                d = (log(l)*(double)ambvwt + avsum) /
315 >                                (double)(ambvwt + navsum);
316 >                d = exp(d) / l;
317 >                scalecolor(aval, d);
318 >                multcolor(aval, ambval);        /* apply color of ambval */
319 >        } else {
320 >                d = exp( avsum / (double)navsum );
321 >                scalecolor(aval, d);            /* neutral color */
322 >        }
323   }
324  
325  
326 < double
327 < sumambient(acol, r, al, at, c0, s)      /* get interpolated ambient value */
328 < COLOR  acol;
329 < register RAY  *r;
330 < int  al;
331 < AMBTREE  *at;
332 < FVECT  c0;
333 < double  s;
326 > extern double
327 > sumambient(     /* get interpolated ambient value */
328 >        COLOR  acol,
329 >        register RAY  *r,
330 >        FVECT  rn,
331 >        int  al,
332 >        AMBTREE  *at,
333 >        FVECT  c0,
334 >        double  s
335 > )
336   {
337 <        extern double  sqrt();
201 <        double  d, e1, e2, wt, wsum;
337 >        double  d, e1, e2, wt, wsum;
338          COLOR  ct;
339          FVECT  ck0;
340          int  i;
341          register int  j;
342 <        register AMBVAL  *av;
343 <                                        /* do this node */
342 >        register AMBVAL  *av;
343 >
344          wsum = 0.0;
345 +                                        /* do this node */
346          for (av = at->alist; av != NULL; av = av->next) {
347 +                double  rn_dot = -2.0;
348 +                if (tracktime)
349 +                        av->latick = ambclock;
350                  /*
351                   *  Ambient level test.
352                   */
353 <                if (av->lvl > al || av->weight < r->rweight-FTINY)
353 >                if (av->lvl > al)       /* list sorted, so this works */
354 >                        break;
355 >                if (av->weight < 0.9*r->rweight)
356                          continue;
357                  /*
358                   *  Ambient radius test.
359                   */
360 <                e1 = 0.0;
361 <                for (j = 0; j < 3; j++) {
362 <                        d = av->pos[j] - r->rop[j];
363 <                        e1 += d * d;
364 <                }
360 >                d = av->pos[0] - r->rop[0];
361 >                e1 = d * d;
362 >                d = av->pos[1] - r->rop[1];
363 >                e1 += d * d;
364 >                d = av->pos[2] - r->rop[2];
365 >                e1 += d * d;
366                  e1 /= av->rad * av->rad;
367                  if (e1 > ambacc*ambacc*1.21)
368                          continue;
369                  /*
370 <                 *  Normal direction test.
370 >                 *  Direction test using closest normal.
371                   */
372 <                e2 = (1.0 - DOT(av->dir, r->ron)) * r->rweight;
372 >                d = DOT(av->dir, r->ron);
373 >                if (rn != r->ron) {
374 >                        rn_dot = DOT(av->dir, rn);
375 >                        if (rn_dot > 1.0-FTINY)
376 >                                rn_dot = 1.0-FTINY;
377 >                        if (rn_dot >= d-FTINY) {
378 >                                d = rn_dot;
379 >                                rn_dot = -2.0;
380 >                        }
381 >                }
382 >                e2 = (1.0 - d) * r->rweight;
383                  if (e2 < 0.0) e2 = 0.0;
384                  if (e1 + e2 > ambacc*ambacc*1.21)
385                          continue;
# Line 242 | Line 395 | double  s;
395                  /*
396                   *  Jittering final test reduces image artifacts.
397                   */
398 <                wt = sqrt(e1) + sqrt(e2);
399 <                wt *= .9 + .2*urand(9015+samplendx);
400 <                if (wt > ambacc)
398 >                e1 = sqrt(e1);
399 >                e2 = sqrt(e2);
400 >                wt = e1 + e2;
401 >                if (wt > ambacc*(.9+.2*urand(9015+samplendx)))
402                          continue;
403 +                /*
404 +                 *  Recompute directional error using perturbed normal
405 +                 */
406 +                if (rn_dot > 0.0) {
407 +                        e2 = sqrt((1.0 - rn_dot)*r->rweight);
408 +                        wt = e1 + e2;
409 +                }
410                  if (wt <= 1e-3)
411                          wt = 1e3;
412                  else
413                          wt = 1.0 / wt;
414                  wsum += wt;
415 <                extambient(ct, av, r->rop, r->ron);
415 >                extambient(ct, av, r->rop, rn);
416                  scalecolor(ct, wt);
417                  addcolor(acol, ct);
418          }
# Line 270 | Line 431 | double  s;
431                                  break;
432                  }
433                  if (j == 3)
434 <                        wsum += sumambient(acol, r, al, at->kid+i, ck0, s);
434 >                        wsum += sumambient(acol, r, rn, al,
435 >                                                at->kid+i, ck0, s);
436          }
437          return(wsum);
438   }
439  
440  
441 < double
442 < makeambient(acol, r, al)        /* make a new ambient value */
443 < COLOR  acol;
444 < register RAY  *r;
445 < int  al;
441 > extern double
442 > makeambient(            /* make a new ambient value for storage */
443 >        COLOR  acol,
444 >        RAY  *r,
445 >        FVECT  rn,
446 >        int  al
447 > )
448   {
449 <        AMBVAL  amb;
449 >        AMBVAL  amb;
450          FVECT   gp, gd;
451 <                                                /* compute weight */
452 <        amb.weight = pow(AVGREFL, (double)al);
453 <        if (r->rweight < 0.2*amb.weight)        /* heuristic */
454 <                amb.weight = r->rweight;
451 >        int     i;
452 >
453 >        amb.weight = 1.0;                       /* compute weight */
454 >        for (i = al; i-- > 0; )
455 >                amb.weight *= AVGREFL;
456 >        if (r->rweight < 0.1*amb.weight)        /* heuristic override */
457 >                amb.weight = 1.25*r->rweight;
458 >        setcolor(acol, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
459                                                  /* compute ambient */
460          amb.rad = doambient(acol, r, amb.weight, gp, gd);
461 <        if (amb.rad == 0.0)
461 >        if (amb.rad <= FTINY) {
462 >                setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
463                  return(0.0);
464 <                                                /* store it */
464 >        }
465 >        scalecolor(acol, 1./AVGREFL);           /* undo assumed reflectance */
466 >                                                /* store value */
467          VCOPY(amb.pos, r->rop);
468          VCOPY(amb.dir, r->ron);
469          amb.lvl = al;
# Line 301 | Line 472 | int  al;
472          VCOPY(amb.gdir, gd);
473                                                  /* insert into tree */
474          avsave(&amb);                           /* and save to file */
475 +        if (rn != r->ron)
476 +                extambient(acol, &amb, r->rop, rn);     /* texture */
477          return(amb.rad);
478   }
479  
480  
481 < extambient(cr, ap, pv, nv)              /* extrapolate value at pv, nv */
482 < COLOR  cr;
483 < register AMBVAL  *ap;
484 < FVECT  pv, nv;
481 > extern void
482 > extambient(             /* extrapolate value at pv, nv */
483 >        COLOR  cr,
484 >        register AMBVAL  *ap,
485 >        FVECT  pv,
486 >        FVECT  nv
487 > )
488   {
489 <        FVECT  v1, v2;
489 >        FVECT  v1;
490          register int  i;
491 <        double  d;
491 >        double  d;
492  
493          d = 1.0;                        /* zeroeth order */
494                                          /* gradient due to translation */
495          for (i = 0; i < 3; i++)
496                  d += ap->gpos[i]*(pv[i]-ap->pos[i]);
497                                          /* gradient due to rotation */
498 <        VCOPY(v1, ap->dir);
499 <        fcross(v2, v1, nv);
324 <        d += DOT(ap->gdir, v2);
498 >        VCROSS(v1, ap->dir, nv);
499 >        d += DOT(ap->gdir, v1);
500          if (d <= 0.0) {
501                  setcolor(cr, 0.0, 0.0, 0.0);
502                  return;
# Line 331 | Line 506 | FVECT  pv, nv;
506   }
507  
508  
509 < static
510 < avsave(av)                              /* insert and save an ambient value */
511 < AMBVAL  *av;
509 > static void
510 > initambfile(            /* initialize ambient file */
511 >        int  creat
512 > )
513   {
514 <        static int  nunflshed = 0;
514 >        extern char  *progname, *octname;
515 >        static char  *mybuf = NULL;
516  
517 <        avinsert(av, &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
517 > #ifdef  F_SETLKW
518 >        aflock(creat ? F_WRLCK : F_RDLCK);
519 > #endif
520 >        SET_FILE_BINARY(ambfp);
521 >        if (mybuf == NULL)
522 >                mybuf = (char *)bmalloc(BUFSIZ+8);
523 >        setbuf(ambfp, mybuf);
524 >        if (creat) {                    /* new file */
525 >                newheader("RADIANCE", ambfp);
526 >                fprintf(ambfp, "%s -av %g %g %g -aw %d -ab %d -aa %g ",
527 >                                progname, colval(ambval,RED),
528 >                                colval(ambval,GRN), colval(ambval,BLU),
529 >                                ambvwt, ambounce, ambacc);
530 >                fprintf(ambfp, "-ad %d -as %d -ar %d ",
531 >                                ambdiv, ambssamp, ambres);
532 >                if (octname != NULL)
533 >                        printargs(1, &octname, ambfp);
534 >                else
535 >                        fputc('\n', ambfp);
536 >                fprintf(ambfp, "SOFTWARE= %s\n", VersionID);
537 >                fputnow(ambfp);
538 >                fputformat(AMBFMT, ambfp);
539 >                putc('\n', ambfp);
540 >                putambmagic(ambfp);
541 >        } else if (checkheader(ambfp, AMBFMT, NULL) < 0 || !hasambmagic(ambfp))
542 >                error(USER, "bad ambient file");
543 > }
544 >
545 >
546 > static void
547 > avsave(                         /* insert and save an ambient value */
548 >        AMBVAL  *av
549 > )
550 > {
551 >        avinsert(avstore(av));
552          if (ambfp == NULL)
553                  return;
554          if (writambval(av, ambfp) < 0)
555                  goto writerr;
556 <        if (++nunflshed >= AMBFLUSH) {
556 >        if (++nunflshed >= AMBFLUSH)
557                  if (ambsync() == EOF)
558                          goto writerr;
348 –                nunflshed = 0;
349 –        }
559          return;
560   writerr:
561 <        error(SYSTEM, "error writing ambient file");
561 >        error(SYSTEM, "error writing to ambient file");
562   }
563  
564  
565 < static
566 < avinsert(aval, at, c0, s)               /* insert ambient value in a tree */
567 < AMBVAL  *aval;
568 < register AMBTREE  *at;
360 < FVECT  c0;
361 < double  s;
565 > static AMBVAL *
566 > avstore(                                /* allocate memory and store aval */
567 >        register AMBVAL  *aval
568 > )
569   {
570 +        register AMBVAL  *av;
571 +        double  d;
572 +
573 +        if ((av = newambval()) == NULL)
574 +                error(SYSTEM, "out of memory in avstore");
575 +        *av = *aval;
576 +        av->latick = ambclock;
577 +        av->next = NULL;
578 +        nambvals++;
579 +        d = bright(av->val);
580 +        if (d > FTINY) {                /* add to log sum for averaging */
581 +                avsum += log(d);
582 +                navsum++;
583 +        }
584 +        return(av);
585 + }
586 +
587 +
588 + #define ATALLOCSZ       512             /* #/8 trees to allocate at once */
589 +
590 + static AMBTREE  *atfreelist = NULL;     /* free ambient tree structures */
591 +
592 +
593 + static AMBTREE *
594 + newambtree(void)                                /* allocate 8 ambient tree structs */
595 + {
596 +        register AMBTREE  *atp, *upperlim;
597 +
598 +        if (atfreelist == NULL) {       /* get more nodes */
599 +                atfreelist = (AMBTREE *)malloc(ATALLOCSZ*8*sizeof(AMBTREE));
600 +                if (atfreelist == NULL)
601 +                        return(NULL);
602 +                                        /* link new free list */
603 +                upperlim = atfreelist + 8*(ATALLOCSZ-1);
604 +                for (atp = atfreelist; atp < upperlim; atp += 8)
605 +                        atp->kid = atp + 8;
606 +                atp->kid = NULL;
607 +        }
608 +        atp = atfreelist;
609 +        atfreelist = atp->kid;
610 +        memset((char *)atp, '\0', 8*sizeof(AMBTREE));
611 +        return(atp);
612 + }
613 +
614 +
615 + static void
616 + freeambtree(                    /* free 8 ambient tree structs */
617 +        AMBTREE  *atp
618 + )
619 + {
620 +        atp->kid = atfreelist;
621 +        atfreelist = atp;
622 + }
623 +
624 +
625 + static void
626 + avinsert(                               /* insert ambient value in our tree */
627 +        void *av
628 + )
629 + {
630 +        register AMBTREE  *at;
631 +        register AMBVAL  *ap;
632 +        AMBVAL  avh;
633          FVECT  ck0;
634 +        double  s;
635          int  branch;
365 –        register AMBVAL  *av;
636          register int  i;
637  
638 <        if ((av = newambval()) == NULL)
639 <                goto memerr;
640 <        copystruct(av, aval);
641 <        VCOPY(ck0, c0);
642 <        while (s*(OCTSCALE/2) > av->rad*ambacc) {
638 >        if (((AMBVAL*)av)->rad <= FTINY)
639 >                error(CONSISTENCY, "zero ambient radius in avinsert");
640 >        at = &atrunk;
641 >        VCOPY(ck0, thescene.cuorg);
642 >        s = thescene.cusize;
643 >        while (s*(OCTSCALE/2) > ((AMBVAL*)av)->rad*ambacc) {
644                  if (at->kid == NULL)
645                          if ((at->kid = newambtree()) == NULL)
646 <                                goto memerr;
646 >                                error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
647                  s *= 0.5;
648                  branch = 0;
649                  for (i = 0; i < 3; i++)
650 <                        if (av->pos[i] > ck0[i] + s) {
650 >                        if (((AMBVAL*)av)->pos[i] > ck0[i] + s) {
651                                  ck0[i] += s;
652                                  branch |= 1 << i;
653                          }
654                  at = at->kid + branch;
655          }
656 <        av->next = at->alist;
657 <        at->alist = av;
658 <        return;
659 < memerr:
660 <        error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
656 >        avh.next = at->alist;           /* order by increasing level */
657 >        for (ap = &avh; ap->next != NULL; ap = ap->next)
658 >                if (ap->next->lvl >= ((AMBVAL*)av)->lvl)
659 >                        break;
660 >        ((AMBVAL*)av)->next = ap->next;
661 >        ap->next = (AMBVAL*)av;
662 >        at->alist = avh.next;
663   }
664  
665  
666 < #include  <fcntl.h>
666 > static void
667 > unloadatree(                    /* unload an ambient value tree */
668 >        register AMBTREE  *at,
669 >        unloadtf_t *f
670 > )
671 > {
672 >        register AMBVAL  *av;
673 >        register int  i;
674 >                                        /* transfer values at this node */
675 >        for (av = at->alist; av != NULL; av = at->alist) {
676 >                at->alist = av->next;
677 >                (*f)(av);
678 >        }
679 >        if (at->kid == NULL)
680 >                return;
681 >        for (i = 0; i < 8; i++)         /* transfer and free children */
682 >                unloadatree(at->kid+i, f);
683 >        freeambtree(at->kid);
684 >        at->kid = NULL;
685 > }
686  
687  
688 < static
689 < ambsync()                       /* synchronize ambient file */
688 > static struct avl {
689 >        AMBVAL  *p;
690 >        unsigned long   t;
691 > }       *avlist1;                       /* ambient value list with ticks */
692 > static AMBVAL   **avlist2;              /* memory positions for sorting */
693 > static int      i_avlist;               /* index for lists */
694 >
695 > static int alatcmp(const void *av1, const void *av2);
696 >
697 > static void
698 > av2list(
699 >        void *av
700 > )
701   {
702 <        static FILE  *ambinp = NULL;
703 <        struct flock  fls;
704 <        AMBVAL  avs;
705 <        long  lastpos, flen;
706 <        register int  n;
707 <                                /* gain exclusive access */
708 <        fls.l_type = F_WRLCK;
709 <        fls.l_whence = 0;
710 <        fls.l_start = 0L;
711 <        fls.l_len = 0L;
702 > #ifdef DEBUG
703 >        if (i_avlist >= nambvals)
704 >                error(CONSISTENCY, "too many ambient values in av2list1");
705 > #endif
706 >        avlist1[i_avlist].p = avlist2[i_avlist] = (AMBVAL*)av;
707 >        avlist1[i_avlist++].t = ((AMBVAL*)av)->latick;
708 > }
709 >
710 >
711 > static int
712 > alatcmp(                        /* compare ambient values for MRA */
713 >        const void *av1,
714 >        const void *av2
715 > )
716 > {
717 >        register long  lc = ((struct avl *)av2)->t - ((struct avl *)av1)->t;
718 >        return(lc<0 ? -1 : lc>0 ? 1 : 0);
719 > }
720 >
721 >
722 > /* GW NOTE 2002/10/3:
723 > * I used to compare AMBVAL pointers, but found that this was the
724 > * cause of a serious consistency error with gcc, since the optimizer
725 > * uses some dangerous trick in pointer subtraction that
726 > * assumes pointers differ by exact struct size increments.
727 > */
728 > static int
729 > aposcmp(                        /* compare ambient value positions */
730 >        const void      *avp1,
731 >        const void      *avp2
732 > )
733 > {
734 >        register long   diff = *(char * const *)avp1 - *(char * const *)avp2;
735 >        if (diff < 0)
736 >                return(-1);
737 >        return(diff > 0);
738 > }
739 >
740 > #if 1
741 > static int
742 > avlmemi(                                /* find list position from address */
743 >        AMBVAL  *avaddr
744 > )
745 > {
746 >        register AMBVAL  **avlpp;
747 >
748 >        avlpp = (AMBVAL **)bsearch((char *)&avaddr, (char *)avlist2,
749 >                        nambvals, sizeof(AMBVAL *), aposcmp);
750 >        if (avlpp == NULL)
751 >                error(CONSISTENCY, "address not found in avlmemi");
752 >        return(avlpp - avlist2);
753 > }
754 > #else
755 > #define avlmemi(avaddr) ((AMBVAL **)bsearch((char *)&avaddr,(char *)avlist2, \
756 >                                nambvals,sizeof(AMBVAL *),aposcmp) - avlist2)
757 > #endif
758 >
759 >
760 > static void
761 > sortambvals(                    /* resort ambient values */
762 >        int     always
763 > )
764 > {
765 >        AMBTREE  oldatrunk;
766 >        AMBVAL  tav, *tap, *pnext;
767 >        register int    i, j;
768 >                                        /* see if it's time yet */
769 >        if (!always && (ambclock++ < lastsort+sortintvl ||
770 >                        nambvals < SORT_THRESH))
771 >                return;
772 >        /*
773 >         * The idea here is to minimize memory thrashing
774 >         * in VM systems by improving reference locality.
775 >         * We do this by periodically sorting our stored ambient
776 >         * values in memory in order of most recently to least
777 >         * recently accessed.  This ordering was chosen so that new
778 >         * ambient values (which tend to be less important) go into
779 >         * higher memory with the infrequently accessed values.
780 >         *      Since we expect our values to need sorting less
781 >         * frequently as the process continues, we double our
782 >         * waiting interval after each call.
783 >         *      This routine is also called by setambacc() with
784 >         * the "always" parameter set to 1 so that the ambient
785 >         * tree will be rebuilt with the new accuracy parameter.
786 >         */
787 >        if (tracktime) {                /* allocate pointer arrays to sort */
788 >                avlist2 = (AMBVAL **)malloc(nambvals*sizeof(AMBVAL *));
789 >                avlist1 = (struct avl *)malloc(nambvals*sizeof(struct avl));
790 >        } else {
791 >                avlist2 = NULL;
792 >                avlist1 = NULL;
793 >        }
794 >        if (avlist1 == NULL) {          /* no time tracking -- rebuild tree? */
795 >                if (avlist2 != NULL)
796 >                        free((void *)avlist2);
797 >                if (always) {           /* rebuild without sorting */
798 >                        oldatrunk = atrunk;
799 >                        atrunk.alist = NULL;
800 >                        atrunk.kid = NULL;
801 >                        unloadatree(&oldatrunk, avinsert);
802 >                }
803 >        } else {                        /* sort memory by last access time */
804 >                /*
805 >                 * Sorting memory is tricky because it isn't contiguous.
806 >                 * We have to sort an array of pointers by MRA and also
807 >                 * by memory position.  We then copy values in "loops"
808 >                 * to minimize memory hits.  Nevertheless, we will visit
809 >                 * everyone at least twice, and this is an expensive process
810 >                 * when we're thrashing, which is when we need to do it.
811 >                 */
812 > #ifdef DEBUG
813 >                sprintf(errmsg, "sorting %u ambient values at ambclock=%lu...",
814 >                                nambvals, ambclock);
815 >                eputs(errmsg);
816 > #endif
817 >                i_avlist = 0;
818 >                unloadatree(&atrunk, av2list);  /* empty current tree */
819 > #ifdef DEBUG
820 >                if (i_avlist < nambvals)
821 >                        error(CONSISTENCY, "missing ambient values in sortambvals");
822 > #endif
823 >                qsort((char *)avlist1, nambvals, sizeof(struct avl), alatcmp);
824 >                qsort((char *)avlist2, nambvals, sizeof(AMBVAL *), aposcmp);
825 >                for (i = 0; i < nambvals; i++) {
826 >                        if (avlist1[i].p == NULL)
827 >                                continue;
828 >                        tap = avlist2[i];
829 >                        tav = *tap;
830 >                        for (j = i; (pnext = avlist1[j].p) != tap;
831 >                                        j = avlmemi(pnext)) {
832 >                                *(avlist2[j]) = *pnext;
833 >                                avinsert(avlist2[j]);
834 >                                avlist1[j].p = NULL;
835 >                        }
836 >                        *(avlist2[j]) = tav;
837 >                        avinsert(avlist2[j]);
838 >                        avlist1[j].p = NULL;
839 >                }
840 >                free((void *)avlist1);
841 >                free((void *)avlist2);
842 >                                                /* compute new sort interval */
843 >                sortintvl = ambclock - lastsort;
844 >                if (sortintvl >= MAX_SORT_INTVL/2)
845 >                        sortintvl = MAX_SORT_INTVL;
846 >                else
847 >                        sortintvl <<= 1;        /* wait twice as long next */
848 > #ifdef DEBUG
849 >                eputs("done\n");
850 > #endif
851 >        }
852 >        if (ambclock >= MAXACLOCK)
853 >                ambclock = MAXACLOCK/2;
854 >        lastsort = ambclock;
855 > }
856 >
857 >
858 > #ifdef  F_SETLKW
859 >
860 > static void
861 > aflock(                 /* lock/unlock ambient file */
862 >        int  typ
863 > )
864 > {
865 >        static struct flock  fls;       /* static so initialized to zeroes */
866 >
867 >        if (typ == fls.l_type)          /* already called? */
868 >                return;
869 >        fls.l_type = typ;
870          if (fcntl(fileno(ambfp), F_SETLKW, &fls) < 0)
871 <                error(SYSTEM, "cannot lock ambient file");
871 >                error(SYSTEM, "cannot (un)lock ambient file");
872 > }
873 >
874 >
875 > extern int
876 > ambsync(void)                   /* synchronize ambient file */
877 > {
878 >        long  flen;
879 >        AMBVAL  avs;
880 >        register int  n;
881 >
882 >        if (ambfp == NULL)      /* no ambient file? */
883 >                return(0);
884 >                                /* gain appropriate access */
885 >        aflock(nunflshed ? F_WRLCK : F_RDLCK);
886                                  /* see if file has grown */
887 <        lastpos = lseek(fileno(ambfp), 0L, 2);  /* may move pointer */
888 <        flen = lseek(fileno(ambfp), 0L, 1);     /* new(?) file length */
889 <        if (n = (flen - lastpos)%AMBVALSIZ)     /* assure alignment */
890 <                lseek(fileno(ambfp), flen -= n, 0);
891 <        if (n = (flen - lastpos)/AMBVALSIZ) {   /* file has grown */
892 <                if (ambinp == NULL && (ambinp = fopen(afname, "r")) == NULL)
893 <                        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);
887 >        if ((flen = lseek(fileno(ambfp), (off_t)0, SEEK_END)) < 0)
888 >                goto seekerr;
889 >        if ( (n = flen - lastpos) ) {           /* file has grown */
890 >                if (ambinp == NULL) {           /* use duplicate filedes */
891 >                        ambinp = fdopen(dup(fileno(ambfp)), "r");
892 >                        if (ambinp == NULL)
893 >                                error(SYSTEM, "fdopen failed in ambsync");
894                  }
895 +                if (fseek(ambinp, lastpos, SEEK_SET) < 0)
896 +                        goto seekerr;
897 +                while (n >= AMBVALSIZ) {        /* load contributed values */
898 +                        if (!readambval(&avs, ambinp)) {
899 +                                sprintf(errmsg,
900 +                        "ambient file \"%s\" corrupted near character %ld",
901 +                                                ambfile, flen - n);
902 +                                error(WARNING, errmsg);
903 +                                break;
904 +                        }
905 +                        avinsert(avstore(&avs));
906 +                        n -= AMBVALSIZ;
907 +                }
908 +                lastpos = flen - n;
909 +                /*** seek always as safety measure
910 +                if (n) ***/                     /* alignment */
911 +                        if (lseek(fileno(ambfp), (off_t)lastpos, SEEK_SET) < 0)
912 +                                goto seekerr;
913          }
914 + #ifdef  DEBUG
915 +        if (ambfp->_ptr - ambfp->_base != nunflshed*AMBVALSIZ) {
916 +                sprintf(errmsg, "ambient file buffer at %d rather than %d",
917 +                                ambfp->_ptr - ambfp->_base,
918 +                                nunflshed*AMBVALSIZ);
919 +                error(CONSISTENCY, errmsg);
920 +        }
921 + #endif
922          n = fflush(ambfp);                      /* calls write() at last */
923 <        fls.l_type = F_UNLCK;                   /* release file */
924 <        fcntl(fileno(ambfp), F_SETLKW, &fls);
923 >        if (n != EOF)
924 >                lastpos += (long)nunflshed*AMBVALSIZ;
925 >        else if ((lastpos = lseek(fileno(ambfp), (off_t)0, SEEK_CUR)) < 0)
926 >                goto seekerr;
927 >                
928 >        aflock(F_UNLCK);                        /* release file */
929 >        nunflshed = 0;
930          return(n);
931 + seekerr:
932 +        error(SYSTEM, "seek failed in ambsync");
933 +        return -1; /* pro forma return */
934   }
935 +
936 + #else
937 +
938 + extern int
939 + ambsync(void)                   /* flush ambient file */
940 + {
941 +        if (ambfp == NULL)
942 +                return(0);
943 +        nunflshed = 0;
944 +        return(fflush(ambfp));
945 + }
946 +
947 + #endif

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