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

Comparing ray/src/rt/ambient.c (file contents):
Revision 2.80 by greg, Fri Apr 25 18:38:47 2014 UTC vs.
Revision 2.112 by greg, Mon Mar 7 17:52:14 2022 UTC

# Line 1 | Line 1
1 – #ifndef lint
1   static const char       RCSid[] = "$Id$";
3 – #endif
2   /*
3   *  ambient.c - routines dealing with ambient (inter-reflected) component.
4   *
# Line 14 | Line 12 | static const char      RCSid[] = "$Id$";
12   #include  "platform.h"
13   #include  "ray.h"
14   #include  "otypes.h"
15 + #include  "otspecial.h"
16   #include  "resolu.h"
17   #include  "ambient.h"
18   #include  "random.h"
19 + #include  "pmapamb.h"
20  
21   #ifndef  OCTSCALE
22   #define  OCTSCALE       1.0     /* ceil((valid rad.)/(cube size)) */
# Line 37 | Line 37 | static AMBTREE atrunk;         /* our ambient trunk node */
37   static FILE  *ambfp = NULL;     /* ambient file pointer */
38   static int  nunflshed = 0;      /* number of unflushed ambient values */
39  
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 –
55 – static double  qambacc = 0.;            /* ambient accuracy to the 1/4 power */
40   static double  avsum = 0.;              /* computed ambient value sum (log) */
41   static unsigned int  navsum = 0;        /* number of values in avsum */
42   static unsigned int  nambvals = 0;      /* total number of indirect values */
43   static unsigned int  nambshare = 0;     /* number of values from file */
60 – static unsigned long  ambclock = 0;     /* ambient access clock */
61 – static unsigned long  lastsort = 0;     /* time of last value sort */
62 – static long  sortintvl = SORT_INTVL;    /* time until next sort */
44   static FILE  *ambinp = NULL;            /* auxiliary file for input */
45   static long  lastpos = -1;              /* last flush position */
46  
66 – #define MAXACLOCK       (1L<<30)        /* clock turnover value */
67 –        /*
68 –         * Track access times unless we are sharing ambient values
69 –         * through memory on a multiprocessor, when we want to avoid
70 –         * claiming our own memory (copy on write).  Go ahead anyway
71 –         * if more than two thirds of our values are unshared.
72 –         * Compile with -Dtracktime=0 to turn this code off.
73 –         */
74 – #ifndef tracktime
75 – #define tracktime       (shm_boundary == NULL || nambvals > 3*nambshare)
76 – #endif
77 –
47   #define  AMBFLUSH       (BUFSIZ/AMBVALSIZ)
48  
49   #define  newambval()    (AMBVAL *)malloc(sizeof(AMBVAL))
81 – #define  freeav(av)     free((void *)av);
50  
51 + #define  tfunc(lwr, x, upr)     (((x)-(lwr))/((upr)-(lwr)))
52 +
53   static void initambfile(int creat);
54   static void avsave(AMBVAL *av);
55   static AMBVAL *avstore(AMBVAL  *aval);
# Line 88 | Line 58 | static void freeambtree(AMBTREE  *atp);
58  
59   typedef void unloadtf_t(AMBVAL *);
60   static unloadtf_t avinsert;
91 – static unloadtf_t av2list;
61   static unloadtf_t avfree;
62   static void unloadatree(AMBTREE  *at, unloadtf_t *f);
63  
64 < static int aposcmp(const void *avp1, const void *avp2);
96 < static int avlmemi(AMBVAL *avaddr);
97 < static void sortambvals(int always);
64 > static void sortambvals(void);
65  
66 + static int      plugaleak(RAY *r, AMBVAL *ap, FVECT anorm, double ang);
67 + static double   sumambient(COLOR acol, RAY *r, FVECT rn, int al,
68 +                                AMBTREE *at, FVECT c0, double s);
69 + static int      makeambient(COLOR acol, RAY *r, FVECT rn, int al);
70 + static int      extambient(COLOR cr, AMBVAL *ap, FVECT pv, FVECT nv,
71 +                                FVECT uvw[3]);
72 +
73   #ifdef  F_SETLKW
74   static void aflock(int  typ);
75   #endif
# Line 110 | Line 84 | setambres(                             /* set ambient resolution */
84                                                  /* set min & max radii */
85          if (ar <= 0) {
86                  minarad = 0;
87 <                maxarad = thescene.cusize / 2.0;
87 >                maxarad = thescene.cusize*0.2;
88          } else {
89                  minarad = thescene.cusize / ar;
90 <                maxarad = 64 * minarad;                 /* heuristic */
91 <                if (maxarad > thescene.cusize / 2.0)
92 <                        maxarad = thescene.cusize / 2.0;
90 >                maxarad = 64.0 * minarad;               /* heuristic */
91 >                if (maxarad > thescene.cusize*0.2)
92 >                        maxarad = thescene.cusize*0.2;
93          }
94          if (minarad <= FTINY)
95 <                minarad = 10*FTINY;
95 >                minarad = 10.0*FTINY;
96          if (maxarad <= minarad)
97 <                maxarad = 64 * minarad;
97 >                maxarad = 64.0 * minarad;
98   }
99  
100  
# Line 129 | Line 103 | setambacc(                             /* set ambient accuracy */
103          double  newa
104   )
105   {
106 <        double  ambdiff;
107 <
108 <        if (newa < 0.0)
109 <                newa = 0.0;
110 <        ambdiff = fabs(newa - ambacc);
111 <        if (ambdiff >= .01 && (ambacc = newa) > FTINY) {
112 <                qambacc = sqrt(sqrt(ambacc));
139 <                if (nambvals > 0)
140 <                        sortambvals(1);         /* rebuild tree */
106 >        static double   olda;           /* remember previous setting here */
107 >        
108 >        newa *= (newa > 0);
109 >        if (fabs(newa - olda) >= .05*(newa + olda)) {
110 >                ambacc = newa;
111 >                if (ambacc > FTINY && nambvals > 0)
112 >                        sortambvals();          /* rebuild tree */
113          }
114   }
115  
# Line 152 | Line 124 | setambient(void)                               /* initialize calculation */
124          ambdone();
125                                                  /* init ambient limits */
126          setambres(ambres);
127 <        qambacc = sqrt(sqrt(ambacc *= (ambacc > FTINY)));
127 >        setambacc(ambacc);
128          if (ambfile == NULL || !ambfile[0])
129                  return;
130          if (ambacc <= FTINY) {
# Line 168 | Line 140 | setambient(void)                               /* initialize calculation */
140                  initambfile(0);                 /* file exists */
141                  lastpos = ftell(ambfp);
142                  while (readambval(&amb, ambfp))
143 <                        avinsert(avstore(&amb));
143 >                        avstore(&amb);
144                  nambshare = nambvals;           /* share loaded values */
145                  if (readonly) {
146                          sprintf(errmsg,
# Line 188 | Line 160 | setambient(void)                               /* initialize calculation */
160                                          (flen - lastpos)/AMBVALSIZ);
161                          error(WARNING, errmsg);
162                          fseek(ambfp, lastpos, SEEK_SET);
191 – #ifndef _WIN32 /* XXX we need a replacement for that one */
163                          ftruncate(fileno(ambfp), (off_t)lastpos);
193 – #endif
164                  }
165          } else if ((ambfp = fopen(ambfile, "w+")) != NULL) {
166                  initambfile(1);                 /* else create new file */
# Line 200 | Line 170 | setambient(void)                               /* initialize calculation */
170                  sprintf(errmsg, "cannot open ambient file \"%s\"", ambfile);
171                  error(SYSTEM, errmsg);
172          }
203 – #ifdef getc_unlocked
204 –        flockfile(ambfp);                       /* application-level lock */
205 – #endif
173   #ifdef  F_SETLKW
174          aflock(F_UNLCK);                        /* release file */
175   #endif
# Line 223 | Line 190 | ambdone(void)                  /* close ambient file and free memory
190                  lastpos = -1;
191          }
192                                          /* free ambient tree */
193 <        unloadatree(&atrunk, &avfree);
193 >        unloadatree(&atrunk, avfree);
194                                          /* reset state variables */
195          avsum = 0.;
196          navsum = 0;
197          nambvals = 0;
198          nambshare = 0;
232 –        ambclock = 0;
233 –        lastsort = 0;
234 –        sortintvl = SORT_INTVL;
199   }
200  
201  
# Line 264 | Line 228 | ambnotify(                     /* record new modifier */
228                  }
229   }
230  
267 – /************ THE FOLLOWING ROUTINES DIFFER BETWEEN NEW & OLD ***************/
231  
269 – #ifdef NEWAMB
270 –
271 – #define tfunc(lwr, x, upr)      (((x)-(lwr))/((upr)-(lwr)))
272 –
273 – static double   sumambient(COLOR acol, RAY *r, FVECT rn, int al,
274 –                                AMBTREE *at, FVECT c0, double s);
275 – static int      makeambient(COLOR acol, RAY *r, FVECT rn, int al);
276 – static void     extambient(COLOR cr, AMBVAL *ap, FVECT pv, FVECT nv,
277 –                                FVECT uvw[3]);
278 –
232   void
233   multambient(            /* compute ambient component & multiply by coef. */
234          COLOR  aval,
# Line 283 | Line 236 | multambient(           /* compute ambient component & multiply
236          FVECT  nrm
237   )
238   {
239 +        static double  logAvgAbsorp = 1;
240          static int  rdepth = 0;                 /* ambient recursion */
241 <        COLOR   acol;
242 <        int     ok;
241 >        COLOR   acol, caustic;
242 >        int     i, ok;
243          double  d, l;
244  
245 +        /* PMAP: Factor in ambient from photon map, if enabled and ray is
246 +         * ambient. Return as all ambient components accounted for, else
247 +         * continue. */
248 +        if (ambPmap(aval, r, rdepth))
249 +                return;
250 +
251 +        if (logAvgAbsorp > 0)                   /* exclude in -aw to avoid growth */
252 +                logAvgAbsorp = log(1.-AVGREFL);
253 +
254 +        /* PMAP: Factor in specular-diffuse ambient (caustics) from photon
255 +         * map, if enabled and ray is primary, else caustic is zero.  Continue
256 +         * with RADIANCE ambient calculation */
257 +        copycolor(caustic, aval);
258 +        ambPmapCaustic(caustic, r, rdepth);
259 +        
260          if (ambdiv <= 0)                        /* no ambient calculation */
261                  goto dumbamb;
262                                                  /* check number of bounces */
# Line 299 | Line 268 | multambient(           /* compute ambient component & multiply
268                  goto dumbamb;
269  
270          if (ambacc <= FTINY) {                  /* no ambient storage */
271 +                FVECT   uvd[2];
272 +                float   dgrad[2], *dgp = NULL;
273 +
274 +                if (nrm != r->ron && DOT(nrm,r->ron) < 0.9999)
275 +                        dgp = dgrad;            /* compute rotational grad. */
276                  copycolor(acol, aval);
277                  rdepth++;
278 <                ok = doambient(acol, r, r->rweight, NULL, NULL, NULL, NULL);
278 >                ok = doambient(acol, r, r->rweight,
279 >                                uvd, NULL, NULL, dgp, NULL);
280                  rdepth--;
281                  if (!ok)
282                          goto dumbamb;
283 +                if ((ok > 0) & (dgp != NULL)) { /* apply texture */
284 +                        FVECT   v1;
285 +                        VCROSS(v1, r->ron, nrm);
286 +                        d = 1.0;
287 +                        for (i = 3; i--; )
288 +                                d += v1[i] * (dgp[0]*uvd[0][i] + dgp[1]*uvd[1][i]);
289 +                        if (d >= 0.05)
290 +                                scalecolor(acol, d);
291 +                }
292                  copycolor(aval, acol);
293 +
294 +                /* PMAP: add in caustic */
295 +                addcolor(aval, caustic);
296                  return;
297          }
311 –
312 –        if (tracktime)                          /* sort to minimize thrashing */
313 –                sortambvals(0);
298                                                  /* interpolate ambient value */
299          setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
300          d = sumambient(acol, r, nrm, rdepth,
301                          &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
302 +                        
303          if (d > FTINY) {
304                  d = 1.0/d;
305                  scalecolor(acol, d);
306                  multcolor(aval, acol);
307 +
308 +                /* PMAP: add in caustic */
309 +                addcolor(aval, caustic);
310                  return;
311          }
312 +        
313          rdepth++;                               /* need to cache new value */
314          ok = makeambient(acol, r, nrm, rdepth-1);
315          rdepth--;
316 +        
317          if (ok) {
318                  multcolor(aval, acol);          /* computed new value */
319 +
320 +                /* PMAP: add in caustic */
321 +                addcolor(aval, caustic);
322                  return;
323          }
324 +        
325   dumbamb:                                        /* return global value */
326          if ((ambvwt <= 0) | (navsum == 0)) {
327                  multcolor(aval, ambval);
328 +                
329 +                /* PMAP: add in caustic */
330 +                addcolor(aval, caustic);
331                  return;
332          }
333 <        l = bright(ambval);                     /* average in computations */
333 >        
334 >        l = bright(ambval);                     /* average in computations */  
335          if (l > FTINY) {
336 <                d = (log(l)*(double)ambvwt + avsum) /
336 >                d = (log(l)*(double)ambvwt + avsum + logAvgAbsorp*navsum) /
337                                  (double)(ambvwt + navsum);
338                  d = exp(d) / l;
339                  scalecolor(aval, d);
340                  multcolor(aval, ambval);        /* apply color of ambval */
341          } else {
342 <                d = exp( avsum / (double)navsum );
342 >                d = exp( avsum/(double)navsum + logAvgAbsorp );
343                  scalecolor(aval, d);            /* neutral color */
344          }
345   }
346  
347  
348 < double
348 > /* Plug a potential leak where ambient cache value is occluded */
349 > static int
350 > plugaleak(RAY *r, AMBVAL *ap, FVECT anorm, double ang)
351 > {
352 >        const double    cost70sq = 0.1169778;   /* cos(70deg)^2 */
353 >        RAY             rtst;
354 >        FVECT           vdif;
355 >        double          normdot, ndotd, nadotd;
356 >        double          a, b, c, t[2];
357 >
358 >        ang += 2.*PI*(ang < 0);                 /* check direction flags */
359 >        if ( !(ap->corral>>(int)(ang*(16./PI)) & 1) )
360 >                return(0);
361 >        /*
362 >         * Generate test ray, targeting 20 degrees above sample point plane
363 >         * along surface normal from cache position.  This should be high
364 >         * enough to miss local geometry we don't really care about.
365 >         */
366 >        VSUB(vdif, ap->pos, r->rop);
367 >        normdot = DOT(anorm, r->ron);
368 >        ndotd = DOT(vdif, r->ron);
369 >        nadotd = DOT(vdif, anorm);
370 >        a = normdot*normdot - cost70sq;
371 >        b = 2.0*(normdot*ndotd - nadotd*cost70sq);
372 >        c = ndotd*ndotd - DOT(vdif,vdif)*cost70sq;
373 >        if (quadratic(t, a, b, c) != 2)
374 >                return(1);                      /* should rarely happen */
375 >        if (t[1] <= FTINY)
376 >                return(0);                      /* should fail behind test */
377 >        rayorigin(&rtst, SHADOW, r, NULL);
378 >        VSUM(rtst.rdir, vdif, anorm, t[1]);     /* further dist. > plane */
379 >        rtst.rmax = normalize(rtst.rdir);       /* short ray test */
380 >        while (localhit(&rtst, &thescene)) {    /* check for occluder */
381 >                OBJREC  *m = findmaterial(rtst.ro);
382 >                if (m != NULL && !istransp(m->otype) && !isBSDFproxy(m) &&
383 >                                (rtst.clipset == NULL ||
384 >                                        !inset(rtst.clipset, rtst.ro->omod)))
385 >                        return(1);              /* plug light leak */
386 >                VCOPY(rtst.rorg, rtst.rop);     /* skip invisible surface */
387 >                rtst.rmax -= rtst.rot;
388 >                rayclear(&rtst);
389 >        }
390 >        return(0);                              /* seems we're OK */
391 > }
392 >
393 >
394 > static double
395   sumambient(             /* get interpolated ambient value */
396          COLOR  acol,
397          RAY  *r,
# Line 359 | Line 403 | sumambient(            /* get interpolated ambient value */
403   )
404   {                       /* initial limit is 10 degrees plus ambacc radians */
405          const double    minangle = 10.0 * PI/180.;
406 <        const double    maxangle = (minangle+ambacc-PI/2.)*pow(r->rweight,0.13)
363 <                                        + PI/2.;
406 >        double          maxangle = minangle + ambacc;
407          double          wsum = 0.0;
408          FVECT           ck0;
409          int             i, j;
410          AMBVAL          *av;
411 +
412 +        if (at->kid != NULL) {          /* sum children first */                                
413 +                s *= 0.5;
414 +                for (i = 0; i < 8; i++) {
415 +                        for (j = 0; j < 3; j++) {
416 +                                ck0[j] = c0[j];
417 +                                if (1<<j & i)
418 +                                        ck0[j] += s;
419 +                                if (r->rop[j] < ck0[j] - OCTSCALE*s)
420 +                                        break;
421 +                                if (r->rop[j] > ck0[j] + (1.0+OCTSCALE)*s)
422 +                                        break;
423 +                        }
424 +                        if (j == 3)
425 +                                wsum += sumambient(acol, r, rn, al,
426 +                                                        at->kid+i, ck0, s);
427 +                }
428 +                                        /* good enough? */
429 +                if (wsum >= 0.05 && s > minarad*10.0)
430 +                        return(wsum);
431 +        }
432 +                                        /* adjust maximum angle */
433 +        if (at->alist != NULL && (at->alist->lvl <= al) & (r->rweight < 0.6))
434 +                maxangle = (maxangle - PI/2.)*pow(r->rweight,0.13) + PI/2.;
435                                          /* sum this node */
436          for (av = at->alist; av != NULL; av = av->next) {
437 <                double  d, delta_r2, delta_t2;
437 >                double  u, v, d, delta_r2, delta_t2;
438                  COLOR   ct;
439                  FVECT   uvw[3];
373 –                                        /* record access */
374 –                if (tracktime)
375 –                        av->latick = ambclock;
440                  /*
441                   *  Ambient level test
442                   */
443 <                if (av->lvl > al)       /* list sorted, so this works */
443 >                if (av->lvl > al ||     /* list sorted, so this works */
444 >                                (av->lvl == al) & (av->weight < 0.9*r->rweight))
445                          break;
381 –                if (av->weight < 0.9*r->rweight)
382 –                        continue;
446                  /*
447                   *  Direction test using unperturbed normal
448                   */
# Line 391 | Line 454 | sumambient(            /* get interpolated ambient value */
454                  if (delta_r2 >= maxangle*maxangle)
455                          continue;
456                  /*
457 +                 *  Modified ray behind test
458 +                 */
459 +                VSUB(ck0, r->rop, av->pos);
460 +                d = DOT(ck0, uvw[2]);
461 +                if (d < -minarad*ambacc-.001)
462 +                        continue;
463 +                d /= av->rad[0];
464 +                delta_t2 = d*d;
465 +                if (delta_t2 >= ambacc*ambacc)
466 +                        continue;
467 +                /*
468                   *  Elliptical radii test based on Hessian
469                   */
470                  decodedir(uvw[0], av->udir);
471                  VCROSS(uvw[1], uvw[2], uvw[0]);
472 <                VSUB(ck0, av->pos, r->rop);
399 <                d = DOT(ck0, uvw[0]) / av->rad[0];
400 <                delta_t2 = d*d;
401 <                d = DOT(ck0, uvw[1]) / av->rad[1];
472 >                d = (u = DOT(ck0, uvw[0])) / av->rad[0];
473                  delta_t2 += d*d;
474 <                d = DOT(ck0, uvw[2]) / av->rad[0];
474 >                d = (v = DOT(ck0, uvw[1])) / av->rad[1];
475                  delta_t2 += d*d;
476 <                if (delta_t2 >= qambacc*qambacc)
476 >                if (delta_t2 >= ambacc*ambacc)
477                          continue;
478                  /*
479 +                 *  Test for potential light leak
480 +                 */
481 +                if (av->corral && plugaleak(r, av, uvw[2], atan2a(v,u)))
482 +                        continue;
483 +                /*
484                   *  Extrapolate value and compute final weight (hat function)
485                   */
486 <                extambient(ct, av, r->rop, rn, uvw);
486 >                if (!extambient(ct, av, r->rop, rn, uvw))
487 >                        continue;
488                  d = tfunc(maxangle, sqrt(delta_r2), 0.0) *
489 <                        tfunc(qambacc, sqrt(delta_t2), 0.0);
489 >                        tfunc(ambacc, sqrt(delta_t2), 0.0);
490                  scalecolor(ct, d);
491                  addcolor(acol, ct);
492                  wsum += d;
493          }
417 –        if (at->kid == NULL)
418 –                return(wsum);
419 –                                        /* sum children */
420 –        s *= 0.5;
421 –        for (i = 0; i < 8; i++) {
422 –                for (j = 0; j < 3; j++) {
423 –                        ck0[j] = c0[j];
424 –                        if (1<<j & i)
425 –                                ck0[j] += s;
426 –                        if (r->rop[j] < ck0[j] - OCTSCALE*s)
427 –                                break;
428 –                        if (r->rop[j] > ck0[j] + (1.0+OCTSCALE)*s)
429 –                                break;
430 –                }
431 –                if (j == 3)
432 –                        wsum += sumambient(acol, r, rn, al,
433 –                                                at->kid+i, ck0, s);
434 –        }
494          return(wsum);
495   }
496  
497  
498 < int
498 > static int
499   makeambient(            /* make a new ambient value for storage */
500          COLOR  acol,
501          RAY  *r,
# Line 455 | Line 514 | makeambient(           /* make a new ambient value for storage
514                  amb.weight = 1.25*r->rweight;
515          setcolor(acol, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
516                                                  /* compute ambient */
517 <        i = doambient(acol, r, amb.weight, uvw, amb.rad, amb.gpos, amb.gdir);
517 >        i = doambient(acol, r, amb.weight,
518 >                        uvw, amb.rad, amb.gpos, amb.gdir, &amb.corral);
519          scalecolor(acol, 1./AVGREFL);           /* undo assumed reflectance */
520          if (i <= 0 || amb.rad[0] <= FTINY)      /* no Hessian or zero radius */
521                  return(i);
# Line 475 | Line 535 | makeambient(           /* make a new ambient value for storage
535   }
536  
537  
538 < void
538 > static int
539   extambient(             /* extrapolate value at pv, nv */
540          COLOR  cr,
541          AMBVAL   *ap,
# Line 484 | Line 544 | extambient(            /* extrapolate value at pv, nv */
544          FVECT  uvw[3]
545   )
546   {
547 +        const double    min_d = 0.05;
548 +        const double    max_d = 20.;
549          static FVECT    my_uvw[3];
550          FVECT           v1;
551          int             i;
# Line 503 | Line 565 | extambient(            /* extrapolate value at pv, nv */
565          for (i = 3; i--; )
566                  d += v1[i] * (ap->gdir[0]*uvw[0][i] + ap->gdir[1]*uvw[1][i]);
567          
568 <        if (d <= 0.0) {
569 <                setcolor(cr, 0.0, 0.0, 0.0);
570 <                return;
571 <        }
568 >        if (d < min_d)                  /* clamp min/max scaling */
569 >                d = min_d;
570 >        else if (d > max_d)
571 >                d = max_d;
572          copycolor(cr, ap->val);
573          scalecolor(cr, d);
574 +        return(d > min_d);
575   }
576  
577  
# Line 530 | Line 593 | avinsert(                              /* insert ambient value in our tree */
593          at = &atrunk;
594          VCOPY(ck0, thescene.cuorg);
595          s = thescene.cusize;
596 <        while (s*(OCTSCALE/2) > av->rad[1]*qambacc) {
596 >        while (s*(OCTSCALE/2) > av->rad[1]*ambacc) {
597                  if (at->kid == NULL)
598                          if ((at->kid = newambtree()) == NULL)
599                                  error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
# Line 545 | Line 608 | avinsert(                              /* insert ambient value in our tree */
608          }
609          avh.next = at->alist;           /* order by increasing level */
610          for (ap = &avh; ap->next != NULL; ap = ap->next)
611 <                if (ap->next->lvl >= av->lvl)
611 >                if ( ap->next->lvl > av->lvl ||
612 >                                (ap->next->lvl == av->lvl) &
613 >                                (ap->next->weight <= av->weight) )
614                          break;
615          av->next = ap->next;
616          ap->next = (AMBVAL*)av;
# Line 553 | Line 618 | avinsert(                              /* insert ambient value in our tree */
618   }
619  
620  
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 –                                                /* 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 –        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 – 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 –        double  d, e1, e2, wt, wsum;
646 –        COLOR  ct;
647 –        FVECT  ck0;
648 –        int  i;
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 –                 *  Ambient level test.
660 –                 */
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 –                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 –                 *  Direction test using closest normal.
674 –                 */
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.
692 –                 */
693 –                d = 0.0;
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*0.5 < -minarad*ambacc-.001)
698 –                        continue;
699 –                /*
700 –                 *  Jittering final test reduces image artifacts.
701 –                 */
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 –                extambient(ct, av, r->rop, rn);
720 –                scalecolor(ct, wt);
721 –                addcolor(acol, ct);
722 –        }
723 –        if (at->kid == NULL)
724 –                return(wsum);
725 –                                        /* do children */
726 –        s *= 0.5;
727 –        for (i = 0; i < 8; i++) {
728 –                for (j = 0; j < 3; j++) {
729 –                        ck0[j] = c0[j];
730 –                        if (1<<j & i)
731 –                                ck0[j] += s;
732 –                        if (r->rop[j] < ck0[j] - OCTSCALE*s)
733 –                                break;
734 –                        if (r->rop[j] > ck0[j] + (1.0+OCTSCALE)*s)
735 –                                break;
736 –                }
737 –                if (j == 3)
738 –                        wsum += sumambient(acol, r, rn, al,
739 –                                                at->kid+i, ck0, s);
740 –        }
741 –        return(wsum);
742 – }
743 –
744 –
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;
754 –        FVECT   gp, gd;
755 –        int     i;
756 –
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 –        }
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 = al;
774 –        copycolor(amb.val, acol);
775 –        VCOPY(amb.gpos, gp);
776 –        VCOPY(amb.gdir, gd);
777 –                                                /* insert into tree */
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 –
621   static void
786 – extambient(             /* extrapolate value at pv, nv */
787 –        COLOR  cr,
788 –        AMBVAL   *ap,
789 –        FVECT  pv,
790 –        FVECT  nv
791 – )
792 – {
793 –        FVECT  v1;
794 –        int  i;
795 –        double  d;
796 –
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 –        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 –        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
622   initambfile(            /* initialize ambient file */
623          int  cre8
624   )
# Line 895 | Line 659 | avsave(                                /* insert and save an ambient value */
659          AMBVAL  *av
660   )
661   {
662 <        avinsert(avstore(av));
662 >        avstore(av);
663          if (ambfp == NULL)
664                  return;
665          if (writambval(av, ambfp) < 0)
# Line 910 | Line 674 | writerr:
674  
675  
676   static AMBVAL *
677 < avstore(                                /* allocate memory and store aval */
677 > avstore(                                /* allocate memory and save aval */
678          AMBVAL  *aval
679   )
680   {
# Line 920 | Line 684 | avstore(                               /* allocate memory and store aval */
684          if ((av = newambval()) == NULL)
685                  error(SYSTEM, "out of memory in avstore");
686          *av = *aval;
923 –        av->latick = ambclock;
687          av->next = NULL;
688          nambvals++;
689          d = bright(av->val);
# Line 928 | Line 691 | avstore(                               /* allocate memory and store aval */
691                  avsum += log(d);
692                  navsum++;
693          }
694 +        avinsert(av);                   /* insert in our cache tree */
695          return(av);
696   }
697  
# Line 954 | Line 718 | newambtree(void)                               /* allocate 8 ambient tree structs
718          }
719          atp = atfreelist;
720          atfreelist = atp->kid;
721 <        memset((char *)atp, '\0', 8*sizeof(AMBTREE));
721 >        memset(atp, 0, 8*sizeof(AMBTREE));
722          return(atp);
723   }
724  
# Line 980 | Line 744 | unloadatree(                   /* unload an ambient value tree */
744                                          /* transfer values at this node */
745          for (av = at->alist; av != NULL; av = at->alist) {
746                  at->alist = av->next;
747 +                av->next = NULL;
748                  (*f)(av);
749          }
750          if (at->kid == NULL)
# Line 991 | Line 756 | unloadatree(                   /* unload an ambient value tree */
756   }
757  
758  
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 –
759   static void
760   avfree(AMBVAL *av)
761   {
762          free(av);
763   }
764  
765 +
766   static void
767 < av2list(
1011 <        AMBVAL *av
1012 < )
767 > sortambvals(void)                       /* resort ambient values */
768   {
769 < #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 < }
769 >        AMBTREE  oldatrunk = atrunk;
770  
771 <
772 < static int
773 < alatcmp(                        /* compare ambient values for MRA */
1025 <        const void *av1,
1026 <        const void *av2
1027 < )
1028 < {
1029 <        long  lc = ((struct avl *)av2)->t - ((struct avl *)av1)->t;
1030 <        return(lc<0 ? -1 : lc>0 ? 1 : 0);
771 >        atrunk.alist = NULL;
772 >        atrunk.kid = NULL;
773 >        unloadatree(&oldatrunk, avinsert);
774   }
775  
776  
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(diff > 0);
1050 – }
1051 –
1052 –
1053 – static int
1054 – avlmemi(                                /* find list position from address */
1055 –        AMBVAL  *avaddr
1056 – )
1057 – {
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 –        /*
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 –                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 –
777   #ifdef  F_SETLKW
778  
779   static void
# Line 1174 | Line 785 | aflock(                        /* lock/unlock ambient file */
785  
786          if (typ == fls.l_type)          /* already called? */
787                  return;
788 +
789          fls.l_type = typ;
790 <        if (fcntl(fileno(ambfp), F_SETLKW, &fls) < 0)
791 <                error(SYSTEM, "cannot (un)lock ambient file");
790 >        do
791 >                if (fcntl(fileno(ambfp), F_SETLKW, &fls) != -1)
792 >                        return;
793 >        while (errno == EINTR);
794 >        
795 >        error(SYSTEM, "cannot (un)lock ambient file");
796   }
797  
798  
# Line 1195 | Line 811 | ambsync(void)                  /* synchronize ambient file */
811          if ((flen = lseek(fileno(ambfp), (off_t)0, SEEK_END)) < 0)
812                  goto seekerr;
813          if ((n = flen - lastpos) > 0) {         /* file has grown */
814 <                if (ambinp == NULL) {           /* use duplicate filedes */
815 <                        ambinp = fdopen(dup(fileno(ambfp)), "r");
814 >                if (ambinp == NULL) {           /* get new file pointer */
815 >                        ambinp = fopen(ambfile, "rb");
816                          if (ambinp == NULL)
817 <                                error(SYSTEM, "fdopen failed in ambsync");
817 >                                error(SYSTEM, "fopen failed in ambsync");
818                  }
819                  if (fseek(ambinp, lastpos, SEEK_SET) < 0)
820                          goto seekerr;
# Line 1210 | Line 826 | ambsync(void)                  /* synchronize ambient file */
826                                  error(WARNING, errmsg);
827                                  break;
828                          }
829 <                        avinsert(avstore(&avs));
829 >                        avstore(&avs);
830                          n -= AMBVALSIZ;
831                  }
832 <                lastpos = flen - n;
833 <                /*** seek always as safety measure
834 <                if (n) ***/                     /* alignment */
1219 <                        if (lseek(fileno(ambfp), (off_t)lastpos, SEEK_SET) < 0)
1220 <                                goto seekerr;
832 >                lastpos = flen - n;             /* check alignment */
833 >                if (n && lseek(fileno(ambfp), (off_t)lastpos, SEEK_SET) < 0)
834 >                        goto seekerr;
835          }
836          n = fflush(ambfp);                      /* calls write() at last */
837 <        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 <                
837 >        lastpos += (long)nunflshed*AMBVALSIZ;
838          aflock(F_UNLCK);                        /* release file */
839          nunflshed = 0;
840          return(n);
841   seekerr:
842          error(SYSTEM, "seek failed in ambsync");
843 <        return -1; /* pro forma return */
843 >        return(EOF);    /* pro forma return */
844   }
845  
846   #else   /* ! F_SETLKW */

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+ Added lines
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> Changed lines