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

Comparing ray/src/rt/ambient.c (file contents):
Revision 2.85 by greg, Tue May 6 17:15:11 2014 UTC vs.
Revision 2.122 by greg, Wed Jan 31 04:03:03 2024 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)) */
23   #endif
24  
25 extern char  *shm_boundary;     /* memory sharing boundary */
26
25   #ifndef  MAXASET
26   #define  MAXASET        4095    /* maximum number of elements in ambient set */
27   #endif
# Line 37 | Line 35 | static AMBTREE atrunk;         /* our ambient trunk node */
35   static FILE  *ambfp = NULL;     /* ambient file pointer */
36   static int  nunflshed = 0;      /* number of unflushed ambient values */
37  
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
38   static double  avsum = 0.;              /* computed ambient value sum (log) */
39   static unsigned int  navsum = 0;        /* number of values in avsum */
40   static unsigned int  nambvals = 0;      /* total number of indirect values */
41   static unsigned int  nambshare = 0;     /* number of values from file */
59 static unsigned long  ambclock = 0;     /* ambient access clock */
60 static unsigned long  lastsort = 0;     /* time of last value sort */
61 static long  sortintvl = SORT_INTVL;    /* time until next sort */
42   static FILE  *ambinp = NULL;            /* auxiliary file for input */
43   static long  lastpos = -1;              /* last flush position */
44  
65 #define MAXACLOCK       (1L<<30)        /* clock turnover value */
66        /*
67         * Track access times unless we are sharing ambient values
68         * through memory on a multiprocessor, when we want to avoid
69         * claiming our own memory (copy on write).  Go ahead anyway
70         * if more than two thirds of our values are unshared.
71         * Compile with -Dtracktime=0 to turn this code off.
72         */
73 #ifndef tracktime
74 #define tracktime       (shm_boundary == NULL || nambvals > 3*nambshare)
75 #endif
76
45   #define  AMBFLUSH       (BUFSIZ/AMBVALSIZ)
46  
47 < #define  newambval()    (AMBVAL *)malloc(sizeof(AMBVAL))
48 < #define  freeav(av)     free((void *)av);
47 > #define  AVSIZE         (sizeof(AMBVAL)-sizeof(SCOLOR)+sizeof(COLORV)*NCSAMP)
48 > #define  newambval()    (AMBVAL *)malloc(AVSIZE)
49  
50 < static void initambfile(int creat);
50 > #define  tfunc(x0, x, x1)       (((x)-(x0))/((x1)-(x0)))
51 >
52 > static void initambfile(int cre8);
53   static void avsave(AMBVAL *av);
54   static AMBVAL *avstore(AMBVAL  *aval);
55   static AMBTREE *newambtree(void);
# Line 87 | Line 57 | static void freeambtree(AMBTREE  *atp);
57  
58   typedef void unloadtf_t(AMBVAL *);
59   static unloadtf_t avinsert;
90 static unloadtf_t av2list;
60   static unloadtf_t avfree;
61   static void unloadatree(AMBTREE  *at, unloadtf_t *f);
62  
63 < static int aposcmp(const void *avp1, const void *avp2);
95 < static int avlmemi(AMBVAL *avaddr);
96 < static void sortambvals(int always);
63 > static void sortambvals(void);
64  
65 + static int      plugaleak(RAY *r, AMBVAL *ap, FVECT anorm, double ang);
66 + static double   sumambient(SCOLOR acol, RAY *r, FVECT rn, int al,
67 +                                AMBTREE *at, FVECT c0, double s);
68 + static int      makeambient(SCOLOR acol, RAY *r, FVECT rn, int al);
69 + static int      extambient(SCOLOR cr, AMBVAL *ap, FVECT pv, FVECT nv,
70 +                                FVECT uvw[3]);
71 +
72   #ifdef  F_SETLKW
73   static void aflock(int  typ);
74   #endif
# Line 109 | Line 83 | setambres(                             /* set ambient resolution */
83                                                  /* set min & max radii */
84          if (ar <= 0) {
85                  minarad = 0;
86 <                maxarad = thescene.cusize*0.5;
86 >                maxarad = thescene.cusize*0.2;
87          } else {
88                  minarad = thescene.cusize / ar;
89                  maxarad = 64.0 * minarad;               /* heuristic */
90 <                if (maxarad > thescene.cusize*0.5)
91 <                        maxarad = thescene.cusize*0.5;
90 >                if (maxarad > thescene.cusize*0.2)
91 >                        maxarad = thescene.cusize*0.2;
92          }
93          if (minarad <= FTINY)
94                  minarad = 10.0*FTINY;
# Line 133 | Line 107 | setambacc(                             /* set ambient accuracy */
107          newa *= (newa > 0);
108          if (fabs(newa - olda) >= .05*(newa + olda)) {
109                  ambacc = newa;
110 <                if (nambvals > 0)
111 <                        sortambvals(1);         /* rebuild tree */
110 >                if (ambacc > FTINY && nambvals > 0)
111 >                        sortambvals();          /* rebuild tree */
112          }
113   }
114  
# Line 165 | Line 139 | setambient(void)                               /* initialize calculation */
139                  initambfile(0);                 /* file exists */
140                  lastpos = ftell(ambfp);
141                  while (readambval(&amb, ambfp))
142 <                        avinsert(avstore(&amb));
142 >                        avstore(&amb);
143                  nambshare = nambvals;           /* share loaded values */
144                  if (readonly) {
145                          sprintf(errmsg,
# Line 185 | Line 159 | setambient(void)                               /* initialize calculation */
159                                          (flen - lastpos)/AMBVALSIZ);
160                          error(WARNING, errmsg);
161                          fseek(ambfp, lastpos, SEEK_SET);
188 #ifndef _WIN32 /* XXX we need a replacement for that one */
162                          ftruncate(fileno(ambfp), (off_t)lastpos);
190 #endif
163                  }
164          } else if ((ambfp = fopen(ambfile, "w+")) != NULL) {
165                  initambfile(1);                 /* else create new file */
# Line 197 | Line 169 | setambient(void)                               /* initialize calculation */
169                  sprintf(errmsg, "cannot open ambient file \"%s\"", ambfile);
170                  error(SYSTEM, errmsg);
171          }
200 #ifdef getc_unlocked
201        flockfile(ambfp);                       /* application-level lock */
202 #endif
172   #ifdef  F_SETLKW
173          aflock(F_UNLCK);                        /* release file */
174   #endif
# Line 220 | Line 189 | ambdone(void)                  /* close ambient file and free memory
189                  lastpos = -1;
190          }
191                                          /* free ambient tree */
192 <        unloadatree(&atrunk, &avfree);
192 >        unloadatree(&atrunk, avfree);
193                                          /* reset state variables */
194          avsum = 0.;
195          navsum = 0;
196          nambvals = 0;
197          nambshare = 0;
229        ambclock = 0;
230        lastsort = 0;
231        sortintvl = SORT_INTVL;
198   }
199  
200  
# Line 261 | Line 227 | ambnotify(                     /* record new modifier */
227                  }
228   }
229  
264 /************ THE FOLLOWING ROUTINES DIFFER BETWEEN NEW & OLD ***************/
230  
266 #ifdef NEWAMB
267
268 #define tfunc(lwr, x, upr)      (((x)-(lwr))/((upr)-(lwr)))
269
270 static double   sumambient(COLOR acol, RAY *r, FVECT rn, int al,
271                                AMBTREE *at, FVECT c0, double s);
272 static int      makeambient(COLOR acol, RAY *r, FVECT rn, int al);
273 static void     extambient(COLOR cr, AMBVAL *ap, FVECT pv, FVECT nv,
274                                FVECT uvw[3]);
275
231   void
232   multambient(            /* compute ambient component & multiply by coef. */
233 <        COLOR  aval,
233 >        SCOLOR  aval,
234          RAY  *r,
235          FVECT  nrm
236   )
237   {
238 +        static double  logAvgAbsorp = 1;
239          static int  rdepth = 0;                 /* ambient recursion */
240 <        COLOR   acol;
241 <        int     ok;
240 >        SCOLOR  acol, caustic;
241 >        int     i, ok;
242          double  d, l;
243  
244 +        /* PMAP: Factor in ambient from photon map, if enabled and ray is
245 +         * ambient. Return as all ambient components accounted for, else
246 +         * continue. */
247 +        if (ambPmap(aval, r, rdepth))
248 +                return;
249 +
250 +        if (logAvgAbsorp > 0)                   /* exclude in -aw to avoid growth */
251 +                logAvgAbsorp = log(1.-AVGREFL);
252 +
253 +        /* PMAP: Factor in specular-diffuse ambient (caustics) from photon
254 +         * map, if enabled and ray is primary, else caustic is zero.  Continue
255 +         * with RADIANCE ambient calculation */
256 + {/* XXX TEMPORARY */
257 +        COLOR   pmc;
258 +        scolor_color(pmc, aval);
259 +        ambPmapCaustic(pmc, r, rdepth);
260 +        setscolor(caustic, colval(pmc,RED), colval(pmc,GRN), colval(pmc,BLU));
261 + }
262          if (ambdiv <= 0)                        /* no ambient calculation */
263                  goto dumbamb;
264                                                  /* check number of bounces */
# Line 296 | Line 270 | multambient(           /* compute ambient component & multiply
270                  goto dumbamb;
271  
272          if (ambacc <= FTINY) {                  /* no ambient storage */
273 <                copycolor(acol, aval);
273 >                FVECT   uvd[2];
274 >                float   dgrad[2], *dgp = NULL;
275 >
276 >                if (nrm != r->ron && DOT(nrm,r->ron) < 0.9999)
277 >                        dgp = dgrad;            /* compute rotational grad. */
278 >                copyscolor(acol, aval);
279                  rdepth++;
280 <                ok = doambient(acol, r, r->rweight, NULL, NULL, NULL, NULL);
280 >                ok = doambient(acol, r, r->rweight,
281 >                                uvd, NULL, NULL, dgp, NULL);
282                  rdepth--;
283                  if (!ok)
284                          goto dumbamb;
285 <                copycolor(aval, acol);
285 >                if ((ok > 0) & (dgp != NULL)) { /* apply texture */
286 >                        FVECT   v1;
287 >                        VCROSS(v1, r->ron, nrm);
288 >                        d = 1.0;
289 >                        for (i = 3; i--; )
290 >                                d += v1[i] * (dgp[0]*uvd[0][i] + dgp[1]*uvd[1][i]);
291 >                        if (d >= 0.05)
292 >                                scalescolor(acol, d);
293 >                }
294 >                copyscolor(aval, acol);
295 >
296 >                /* PMAP: add in caustic */
297 >                saddscolor(aval, caustic);
298                  return;
299          }
308
309        if (tracktime)                          /* sort to minimize thrashing */
310                sortambvals(0);
300                                                  /* interpolate ambient value */
301 <        setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
301 >        scolorblack(acol);
302          d = sumambient(acol, r, nrm, rdepth,
303                          &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
304 +                        
305          if (d > FTINY) {
306 <                d = 1.0/d;
307 <                scalecolor(acol, d);
308 <                multcolor(aval, acol);
306 >                scalescolor(acol, 1.0/d);
307 >                smultscolor(aval, acol);
308 >
309 >                /* PMAP: add in caustic */
310 >                saddscolor(aval, caustic);
311                  return;
312          }
313 +        
314          rdepth++;                               /* need to cache new value */
315          ok = makeambient(acol, r, nrm, rdepth-1);
316          rdepth--;
317 +        
318          if (ok) {
319 <                multcolor(aval, acol);          /* computed new value */
319 >                smultscolor(aval, acol);        /* computed new value */
320 >
321 >                /* PMAP: add in caustic */
322 >                saddscolor(aval, caustic);
323                  return;
324          }
325 +        
326   dumbamb:                                        /* return global value */
327          if ((ambvwt <= 0) | (navsum == 0)) {
328 <                multcolor(aval, ambval);
328 >                smultcolor(aval, ambval);
329 >                
330 >                /* PMAP: add in caustic */
331 >                saddscolor(aval, caustic);
332                  return;
333          }
334 <        l = bright(ambval);                     /* average in computations */
334 >        
335 >        l = bright(ambval);                     /* average in computations */  
336          if (l > FTINY) {
337 <                d = (log(l)*(double)ambvwt + avsum) /
337 >                d = (log(l)*(double)ambvwt + avsum + logAvgAbsorp*navsum) /
338                                  (double)(ambvwt + navsum);
339                  d = exp(d) / l;
340 <                scalecolor(aval, d);
341 <                multcolor(aval, ambval);        /* apply color of ambval */
340 >                scalescolor(aval, d);
341 >                smultcolor(aval, ambval);       /* apply color of ambval */
342          } else {
343 <                d = exp( avsum / (double)navsum );
344 <                scalecolor(aval, d);            /* neutral color */
343 >                d = exp( avsum/(double)navsum + logAvgAbsorp );
344 >                scalescolor(aval, d);           /* neutral color */
345          }
346   }
347  
348  
349 < double
349 > /* Plug a potential leak where ambient cache value is occluded */
350 > static int
351 > plugaleak(RAY *r, AMBVAL *ap, FVECT anorm, double ang)
352 > {
353 >        const double    cost70sq = 0.1169778;   /* cos(70deg)^2 */
354 >        RAY             rtst;
355 >        FVECT           vdif;
356 >        double          normdot, ndotd, nadotd;
357 >        double          a, b, c, t[2];
358 >
359 >        ang += 2.*PI*(ang < 0);                 /* check direction flags */
360 >        if ( !(ap->corral>>(int)(ang*(16./PI)) & 1) )
361 >                return(0);
362 >        /*
363 >         * Generate test ray, targeting 20 degrees above sample point plane
364 >         * along surface normal from cache position.  This should be high
365 >         * enough to miss local geometry we don't really care about.
366 >         */
367 >        VSUB(vdif, ap->pos, r->rop);
368 >        normdot = DOT(anorm, r->ron);
369 >        ndotd = DOT(vdif, r->ron);
370 >        nadotd = DOT(vdif, anorm);
371 >        a = normdot*normdot - cost70sq;
372 >        b = 2.0*(normdot*ndotd - nadotd*cost70sq);
373 >        c = ndotd*ndotd - DOT(vdif,vdif)*cost70sq;
374 >        if (quadratic(t, a, b, c) != 2)
375 >                return(1);                      /* should rarely happen */
376 >        if (t[1] <= FTINY)
377 >                return(0);                      /* should fail behind test */
378 >        rayorigin(&rtst, SHADOW, r, NULL);
379 >        VSUM(rtst.rdir, vdif, anorm, t[1]);     /* further dist. > plane */
380 >        rtst.rmax = normalize(rtst.rdir);       /* short ray test */
381 >        while (localhit(&rtst, &thescene)) {    /* check for occluder */
382 >                OBJREC  *m = findmaterial(rtst.ro);
383 >                if (m != NULL && !istransp(m->otype) && !isBSDFproxy(m) &&
384 >                                (rtst.clipset == NULL ||
385 >                                        !inset(rtst.clipset, rtst.ro->omod)))
386 >                        return(1);              /* plug light leak */
387 >                VCOPY(rtst.rorg, rtst.rop);     /* skip invisible surface */
388 >                rtst.rmax -= rtst.rot;
389 >                rayclear(&rtst);
390 >        }
391 >        return(0);                              /* seems we're OK */
392 > }
393 >
394 >
395 > static double
396   sumambient(             /* get interpolated ambient value */
397 <        COLOR  acol,
397 >        SCOLOR  acol,
398          RAY  *r,
399          FVECT  rn,
400          int  al,
# Line 379 | Line 427 | sumambient(            /* get interpolated ambient value */
427                                                          at->kid+i, ck0, s);
428                  }
429                                          /* good enough? */
430 <                if (wsum >= 0.05 && s > minarad*10.0)
430 >                if ((wsum >= 0.05) & (s*ambacc > minarad))
431                          return(wsum);
432          }
433                                          /* adjust maximum angle */
# Line 387 | Line 435 | sumambient(            /* get interpolated ambient value */
435                  maxangle = (maxangle - PI/2.)*pow(r->rweight,0.13) + PI/2.;
436                                          /* sum this node */
437          for (av = at->alist; av != NULL; av = av->next) {
438 <                double  d, delta_r2, delta_t2;
439 <                COLOR   ct;
438 >                double  u, v, d, delta_r2, delta_t2;
439 >                SCOLOR  sct;
440                  FVECT   uvw[3];
393                                        /* record access */
394                if (tracktime)
395                        av->latick = ambclock;
441                  /*
442                   *  Ambient level test
443                   */
444 <                if (av->lvl > al)       /* list sorted, so this works */
444 >                if (av->lvl > al ||     /* list sorted, so this works */
445 >                                (av->lvl == al) & (av->weight < 0.9*r->rweight))
446                          break;
401                if (av->weight < 0.9*r->rweight)
402                        continue;
447                  /*
448                   *  Direction test using unperturbed normal
449                   */
# Line 415 | Line 459 | sumambient(            /* get interpolated ambient value */
459                   */
460                  VSUB(ck0, r->rop, av->pos);
461                  d = DOT(ck0, uvw[2]);
462 <                if (d < -minarad*ambacc-.001)
462 >                if (d < -minarad*ambacc)
463                          continue;
464                  d /= av->rad[0];
465                  delta_t2 = d*d;
# Line 426 | Line 470 | sumambient(            /* get interpolated ambient value */
470                   */
471                  decodedir(uvw[0], av->udir);
472                  VCROSS(uvw[1], uvw[2], uvw[0]);
473 <                d = DOT(ck0, uvw[0]) / av->rad[0];
473 >                d = (u = DOT(ck0, uvw[0])) / av->rad[0];
474                  delta_t2 += d*d;
475 <                d = DOT(ck0, uvw[1]) / av->rad[1];
475 >                d = (v = DOT(ck0, uvw[1])) / av->rad[1];
476                  delta_t2 += d*d;
477                  if (delta_t2 >= ambacc*ambacc)
478                          continue;
479                  /*
480 +                 *  Test for potential light leak
481 +                 */
482 +                if (av->corral && plugaleak(r, av, uvw[2], atan2a(v,u)))
483 +                        continue;
484 +                /*
485                   *  Extrapolate value and compute final weight (hat function)
486                   */
487 <                extambient(ct, av, r->rop, rn, uvw);
487 >                if (!extambient(sct, av, r->rop, rn, uvw))
488 >                        continue;
489                  d = tfunc(maxangle, sqrt(delta_r2), 0.0) *
490                          tfunc(ambacc, sqrt(delta_t2), 0.0);
491 <                scalecolor(ct, d);
492 <                addcolor(acol, ct);
491 >                scalescolor(sct, d);
492 >                saddscolor(acol, sct);
493                  wsum += d;
494          }
495          return(wsum);
496   }
497  
498  
499 < int
499 > static int
500   makeambient(            /* make a new ambient value for storage */
501 <        COLOR  acol,
501 >        SCOLOR  acol,
502          RAY  *r,
503          FVECT  rn,
504          int  al
# Line 463 | Line 513 | makeambient(           /* make a new ambient value for storage
513                  amb.weight *= AVGREFL;
514          if (r->rweight < 0.1*amb.weight)        /* heuristic override */
515                  amb.weight = 1.25*r->rweight;
516 <        setcolor(acol, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
516 >        setscolor(acol, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
517                                                  /* compute ambient */
518 <        i = doambient(acol, r, amb.weight, uvw, amb.rad, amb.gpos, amb.gdir);
519 <        scalecolor(acol, 1./AVGREFL);           /* undo assumed reflectance */
518 >        i = doambient(acol, r, amb.weight,
519 >                        uvw, amb.rad, amb.gpos, amb.gdir, &amb.corral);
520 >        scalescolor(acol, 1./AVGREFL);          /* undo assumed reflectance */
521          if (i <= 0 || amb.rad[0] <= FTINY)      /* no Hessian or zero radius */
522                  return(i);
523                                                  /* store value */
# Line 474 | Line 525 | makeambient(           /* make a new ambient value for storage
525          amb.ndir = encodedir(r->ron);
526          amb.udir = encodedir(uvw[0]);
527          amb.lvl = al;
528 <        copycolor(amb.val, acol);
528 >        copyscolor(amb.val, acol);
529                                                  /* insert into tree */
530          avsave(&amb);                           /* and save to file */
531          if (rn != r->ron) {                     /* texture */
# Line 485 | Line 536 | makeambient(           /* make a new ambient value for storage
536   }
537  
538  
539 < void
539 > static int
540   extambient(             /* extrapolate value at pv, nv */
541 <        COLOR  cr,
541 >        SCOLOR  scr,
542          AMBVAL   *ap,
543          FVECT  pv,
544          FVECT  nv,
545          FVECT  uvw[3]
546   )
547   {
548 +        const double    min_d = 0.05;
549 +        const double    max_d = 20.;
550          static FVECT    my_uvw[3];
551          FVECT           v1;
552          int             i;
# Line 513 | Line 566 | extambient(            /* extrapolate value at pv, nv */
566          for (i = 3; i--; )
567                  d += v1[i] * (ap->gdir[0]*uvw[0][i] + ap->gdir[1]*uvw[1][i]);
568          
569 <        if (d <= 0.0) {
570 <                setcolor(cr, 0.0, 0.0, 0.0);
571 <                return;
572 <        }
573 <        copycolor(cr, ap->val);
574 <        scalecolor(cr, d);
569 >        if (d < min_d)                  /* clamp min/max scaling */
570 >                d = min_d;
571 >        else if (d > max_d)
572 >                d = max_d;
573 >        copyscolor(scr, ap->val);
574 >        scalescolor(scr, d);
575 >        return(d > min_d);
576   }
577  
578  
# Line 555 | Line 609 | avinsert(                              /* insert ambient value in our tree */
609          }
610          avh.next = at->alist;           /* order by increasing level */
611          for (ap = &avh; ap->next != NULL; ap = ap->next)
612 <                if (ap->next->lvl >= av->lvl)
612 >                if ( ap->next->lvl > av->lvl ||
613 >                                (ap->next->lvl == av->lvl) &
614 >                                (ap->next->weight <= av->weight) )
615                          break;
616          av->next = ap->next;
617          ap->next = (AMBVAL*)av;
# Line 563 | Line 619 | avinsert(                              /* insert ambient value in our tree */
619   }
620  
621  
566 #else /* ! NEWAMB */
567
568 static double   sumambient(COLOR acol, RAY *r, FVECT rn, int al,
569                                AMBTREE *at, FVECT c0, double s);
570 static double   makeambient(COLOR acol, RAY *r, FVECT rn, int al);
571 static void     extambient(COLOR cr, AMBVAL *ap, FVECT pv, FVECT nv);
572
573
574 void
575 multambient(            /* compute ambient component & multiply by coef. */
576        COLOR  aval,
577        RAY  *r,
578        FVECT  nrm
579 )
580 {
581        static int  rdepth = 0;                 /* ambient recursion */
582        COLOR   acol;
583        double  d, l;
584
585        if (ambdiv <= 0)                        /* no ambient calculation */
586                goto dumbamb;
587                                                /* check number of bounces */
588        if (rdepth >= ambounce)
589                goto dumbamb;
590                                                /* check ambient list */
591        if (ambincl != -1 && r->ro != NULL &&
592                        ambincl != inset(ambset, r->ro->omod))
593                goto dumbamb;
594
595        if (ambacc <= FTINY) {                  /* no ambient storage */
596                copycolor(acol, aval);
597                rdepth++;
598                d = doambient(acol, r, r->rweight, NULL, NULL);
599                rdepth--;
600                if (d <= FTINY)
601                        goto dumbamb;
602                copycolor(aval, acol);
603                return;
604        }
605
606        if (tracktime)                          /* sort to minimize thrashing */
607                sortambvals(0);
608                                                /* interpolate ambient value */
609        setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
610        d = sumambient(acol, r, nrm, rdepth,
611                        &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
612        if (d > FTINY) {
613                d = 1.0/d;
614                scalecolor(acol, d);
615                multcolor(aval, acol);
616                return;
617        }
618        rdepth++;                               /* need to cache new value */
619        d = makeambient(acol, r, nrm, rdepth-1);
620        rdepth--;
621        if (d > FTINY) {
622                multcolor(aval, acol);          /* got new value */
623                return;
624        }
625 dumbamb:                                        /* return global value */
626        if ((ambvwt <= 0) | (navsum == 0)) {
627                multcolor(aval, ambval);
628                return;
629        }
630        l = bright(ambval);                     /* average in computations */
631        if (l > FTINY) {
632                d = (log(l)*(double)ambvwt + avsum) /
633                                (double)(ambvwt + navsum);
634                d = exp(d) / l;
635                scalecolor(aval, d);
636                multcolor(aval, ambval);        /* apply color of ambval */
637        } else {
638                d = exp( avsum / (double)navsum );
639                scalecolor(aval, d);            /* neutral color */
640        }
641 }
642
643
644 static double
645 sumambient(     /* get interpolated ambient value */
646        COLOR  acol,
647        RAY  *r,
648        FVECT  rn,
649        int  al,
650        AMBTREE  *at,
651        FVECT  c0,
652        double  s
653 )
654 {
655        double  d, e1, e2, wt, wsum;
656        COLOR  ct;
657        FVECT  ck0;
658        int  i;
659        int  j;
660        AMBVAL   *av;
661
662        wsum = 0.0;
663                                        /* do this node */
664        for (av = at->alist; av != NULL; av = av->next) {
665                double  rn_dot = -2.0;
666                if (tracktime)
667                        av->latick = ambclock;
668                /*
669                 *  Ambient level test.
670                 */
671                if (av->lvl > al)       /* list sorted, so this works */
672                        break;
673                if (av->weight < 0.9*r->rweight)
674                        continue;
675                /*
676                 *  Ambient radius test.
677                 */
678                VSUB(ck0, av->pos, r->rop);
679                e1 = DOT(ck0, ck0) / (av->rad * av->rad);
680                if (e1 > ambacc*ambacc*1.21)
681                        continue;
682                /*
683                 *  Direction test using closest normal.
684                 */
685                d = DOT(av->dir, r->ron);
686                if (rn != r->ron) {
687                        rn_dot = DOT(av->dir, rn);
688                        if (rn_dot > 1.0-FTINY)
689                                rn_dot = 1.0-FTINY;
690                        if (rn_dot >= d-FTINY) {
691                                d = rn_dot;
692                                rn_dot = -2.0;
693                        }
694                }
695                e2 = (1.0 - d) * r->rweight;
696                if (e2 < 0.0)
697                        e2 = 0.0;
698                else if (e1 + e2 > ambacc*ambacc*1.21)
699                        continue;
700                /*
701                 *  Ray behind test.
702                 */
703                d = 0.0;
704                for (j = 0; j < 3; j++)
705                        d += (r->rop[j] - av->pos[j]) *
706                                        (av->dir[j] + r->ron[j]);
707                if (d*0.5 < -minarad*ambacc-.001)
708                        continue;
709                /*
710                 *  Jittering final test reduces image artifacts.
711                 */
712                e1 = sqrt(e1);
713                e2 = sqrt(e2);
714                wt = e1 + e2;
715                if (wt > ambacc*(.9+.2*urand(9015+samplendx)))
716                        continue;
717                /*
718                 *  Recompute directional error using perturbed normal
719                 */
720                if (rn_dot > 0.0) {
721                        e2 = sqrt((1.0 - rn_dot)*r->rweight);
722                        wt = e1 + e2;
723                }
724                if (wt <= 1e-3)
725                        wt = 1e3;
726                else
727                        wt = 1.0 / wt;
728                wsum += wt;
729                extambient(ct, av, r->rop, rn);
730                scalecolor(ct, wt);
731                addcolor(acol, ct);
732        }
733        if (at->kid == NULL)
734                return(wsum);
735                                        /* do children */
736        s *= 0.5;
737        for (i = 0; i < 8; i++) {
738                for (j = 0; j < 3; j++) {
739                        ck0[j] = c0[j];
740                        if (1<<j & i)
741                                ck0[j] += s;
742                        if (r->rop[j] < ck0[j] - OCTSCALE*s)
743                                break;
744                        if (r->rop[j] > ck0[j] + (1.0+OCTSCALE)*s)
745                                break;
746                }
747                if (j == 3)
748                        wsum += sumambient(acol, r, rn, al,
749                                                at->kid+i, ck0, s);
750        }
751        return(wsum);
752 }
753
754
755 static double
756 makeambient(            /* make a new ambient value for storage */
757        COLOR  acol,
758        RAY  *r,
759        FVECT  rn,
760        int  al
761 )
762 {
763        AMBVAL  amb;
764        FVECT   gp, gd;
765        int     i;
766
767        amb.weight = 1.0;                       /* compute weight */
768        for (i = al; i-- > 0; )
769                amb.weight *= AVGREFL;
770        if (r->rweight < 0.1*amb.weight)        /* heuristic override */
771                amb.weight = 1.25*r->rweight;
772        setcolor(acol, AVGREFL, AVGREFL, AVGREFL);
773                                                /* compute ambient */
774        amb.rad = doambient(acol, r, amb.weight, gp, gd);
775        if (amb.rad <= FTINY) {
776                setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
777                return(0.0);
778        }
779        scalecolor(acol, 1./AVGREFL);           /* undo assumed reflectance */
780                                                /* store value */
781        VCOPY(amb.pos, r->rop);
782        VCOPY(amb.dir, r->ron);
783        amb.lvl = al;
784        copycolor(amb.val, acol);
785        VCOPY(amb.gpos, gp);
786        VCOPY(amb.gdir, gd);
787                                                /* insert into tree */
788        avsave(&amb);                           /* and save to file */
789        if (rn != r->ron)
790                extambient(acol, &amb, r->rop, rn);     /* texture */
791        return(amb.rad);
792 }
793
794
622   static void
796 extambient(             /* extrapolate value at pv, nv */
797        COLOR  cr,
798        AMBVAL   *ap,
799        FVECT  pv,
800        FVECT  nv
801 )
802 {
803        FVECT  v1;
804        int  i;
805        double  d;
806
807        d = 1.0;                        /* zeroeth order */
808                                        /* gradient due to translation */
809        for (i = 0; i < 3; i++)
810                d += ap->gpos[i]*(pv[i]-ap->pos[i]);
811                                        /* gradient due to rotation */
812        VCROSS(v1, ap->dir, nv);
813        d += DOT(ap->gdir, v1);
814        if (d <= 0.0) {
815                setcolor(cr, 0.0, 0.0, 0.0);
816                return;
817        }
818        copycolor(cr, ap->val);
819        scalecolor(cr, d);
820 }
821
822
823 static void
824 avinsert(                               /* insert ambient value in our tree */
825        AMBVAL *av
826 )
827 {
828        AMBTREE  *at;
829        AMBVAL  *ap;
830        AMBVAL  avh;
831        FVECT  ck0;
832        double  s;
833        int  branch;
834        int  i;
835
836        if (av->rad <= FTINY)
837                error(CONSISTENCY, "zero ambient radius in avinsert");
838        at = &atrunk;
839        VCOPY(ck0, thescene.cuorg);
840        s = thescene.cusize;
841        while (s*(OCTSCALE/2) > av->rad*ambacc) {
842                if (at->kid == NULL)
843                        if ((at->kid = newambtree()) == NULL)
844                                error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
845                s *= 0.5;
846                branch = 0;
847                for (i = 0; i < 3; i++)
848                        if (av->pos[i] > ck0[i] + s) {
849                                ck0[i] += s;
850                                branch |= 1 << i;
851                        }
852                at = at->kid + branch;
853        }
854        avh.next = at->alist;           /* order by increasing level */
855        for (ap = &avh; ap->next != NULL; ap = ap->next)
856                if (ap->next->lvl >= av->lvl)
857                        break;
858        av->next = ap->next;
859        ap->next = (AMBVAL*)av;
860        at->alist = avh.next;
861 }
862
863 #endif  /* ! NEWAMB */
864
865 /************* FOLLOWING ROUTINES SAME FOR NEW & OLD METHODS ***************/
866
867 static void
623   initambfile(            /* initialize ambient file */
624          int  cre8
625   )
# Line 879 | Line 634 | initambfile(           /* initialize ambient file */
634          if (mybuf == NULL)
635                  mybuf = (char *)bmalloc(BUFSIZ+8);
636          setbuf(ambfp, mybuf);
637 + retry:
638          if (cre8) {                     /* new file */
639                  newheader("RADIANCE", ambfp);
640                  fprintf(ambfp, "%s -av %g %g %g -aw %d -ab %d -aa %g ",
# Line 887 | Line 643 | initambfile(           /* initialize ambient file */
643                                  ambvwt, ambounce, ambacc);
644                  fprintf(ambfp, "-ad %d -as %d -ar %d ",
645                                  ambdiv, ambssamp, ambres);
646 +                fprintf(ambfp, "-dr %d -ds %g -dt %g -dc %g ", directrelay,
647 +                                srcsizerat, shadthresh, shadcert);
648 +                fprintf(ambfp, "-ss %g -st %g -lr %d -lw %g ", specjitter,
649 +                                specthresh, maxdepth, minweight);
650 +                fprintf(ambfp, "-cw %g %g -cs %d ", WLPART[3], WLPART[0], NCSAMP);
651                  if (octname != NULL)
652                          fputs(octname, ambfp);
653 <                fputc('\n', ambfp);
653 >                fputc('\n', ambfp);     /* end of command line, not header! */
654                  fprintf(ambfp, "SOFTWARE= %s\n", VersionID);
655                  fputnow(ambfp);
656 +                AMB_CNDX = CNDX;        /* use current spectral sampling */
657 +                AMB_WLPART = WLPART;
658 +                fputwlsplit(WLPART, ambfp);
659 +                fputncomp(NCSAMP, ambfp);
660                  fputformat(AMBFMT, ambfp);
661                  fputc('\n', ambfp);
662                  putambmagic(ambfp);
663 <        } else if (checkheader(ambfp, AMBFMT, NULL) < 0 || !hasambmagic(ambfp))
664 <                error(USER, "bad ambient file");
663 >        } else if (getheader(ambfp, amb_headline, NULL) < 0 || !hasambmagic(ambfp)) {
664 > #ifndef  F_SETLKW
665 >                static int      ntries = 3;
666 >                if (--ntries > 0 && ftell(ambfp) == 0) {
667 >                        clearerr(ambfp);
668 >                        sleep(2);
669 >                        goto retry;
670 >                }
671 > #endif
672 >                error(USER, "bad/incompatible ambient file");
673 >        }
674 >        if ((AMB_CNDX != CNDX) | (AMB_WLPART != WLPART)) {
675 >                if (setspectrsamp(AMB_CNDX, AMB_WLPART) < 0)
676 >                        error(USER, "bad wavelength sampling in ambient file");
677 >                if (AMB_CNDX[3] == CNDX[3] && FABSEQ(AMB_WLPART[0],WLPART[0]) &&
678 >                                        FABSEQ(AMB_WLPART[3],WLPART[3])) {
679 >                        AMB_CNDX = CNDX;
680 >                        AMB_WLPART = WLPART;            /* just the same */
681 >                } else
682 >                        error(WARNING, "different ambient file wavelength sampling");
683 >        }
684   }
685  
686  
# Line 905 | Line 689 | avsave(                                /* insert and save an ambient value */
689          AMBVAL  *av
690   )
691   {
692 <        avinsert(avstore(av));
692 >        avstore(av);
693          if (ambfp == NULL)
694                  return;
695          if (writambval(av, ambfp) < 0)
# Line 920 | Line 704 | writerr:
704  
705  
706   static AMBVAL *
707 < avstore(                                /* allocate memory and store aval */
707 > avstore(                                /* allocate memory and save aval */
708          AMBVAL  *aval
709   )
710   {
# Line 929 | Line 713 | avstore(                               /* allocate memory and store aval */
713  
714          if ((av = newambval()) == NULL)
715                  error(SYSTEM, "out of memory in avstore");
716 <        *av = *aval;
933 <        av->latick = ambclock;
716 >        memcpy(av, aval, AVSIZE);       /* AVSIZE <= sizeof(AMBVAL) */
717          av->next = NULL;
718          nambvals++;
719 <        d = bright(av->val);
719 >        d = pbright(av->val);
720          if (d > FTINY) {                /* add to log sum for averaging */
721                  avsum += log(d);
722                  navsum++;
723          }
724 +        avinsert(av);                   /* insert in our cache tree */
725          return(av);
726   }
727  
# Line 964 | Line 748 | newambtree(void)                               /* allocate 8 ambient tree structs
748          }
749          atp = atfreelist;
750          atfreelist = atp->kid;
751 <        memset((char *)atp, '\0', 8*sizeof(AMBTREE));
751 >        memset(atp, 0, 8*sizeof(AMBTREE));
752          return(atp);
753   }
754  
# Line 990 | Line 774 | unloadatree(                   /* unload an ambient value tree */
774                                          /* transfer values at this node */
775          for (av = at->alist; av != NULL; av = at->alist) {
776                  at->alist = av->next;
777 +                av->next = NULL;
778                  (*f)(av);
779          }
780          if (at->kid == NULL)
# Line 1001 | Line 786 | unloadatree(                   /* unload an ambient value tree */
786   }
787  
788  
1004 static struct avl {
1005        AMBVAL  *p;
1006        unsigned long   t;
1007 }       *avlist1;                       /* ambient value list with ticks */
1008 static AMBVAL   **avlist2;              /* memory positions for sorting */
1009 static int      i_avlist;               /* index for lists */
1010
1011 static int alatcmp(const void *av1, const void *av2);
1012
789   static void
790   avfree(AMBVAL *av)
791   {
792          free(av);
793   }
794  
795 +
796   static void
797 < av2list(
1021 <        AMBVAL *av
1022 < )
797 > sortambvals(void)                       /* resort ambient values */
798   {
799 < #ifdef DEBUG
1025 <        if (i_avlist >= nambvals)
1026 <                error(CONSISTENCY, "too many ambient values in av2list1");
1027 < #endif
1028 <        avlist1[i_avlist].p = avlist2[i_avlist] = (AMBVAL*)av;
1029 <        avlist1[i_avlist++].t = av->latick;
1030 < }
799 >        AMBTREE  oldatrunk = atrunk;
800  
801 <
802 < static int
803 < alatcmp(                        /* compare ambient values for MRA */
1035 <        const void *av1,
1036 <        const void *av2
1037 < )
1038 < {
1039 <        long  lc = ((struct avl *)av2)->t - ((struct avl *)av1)->t;
1040 <        return(lc<0 ? -1 : lc>0 ? 1 : 0);
801 >        atrunk.alist = NULL;
802 >        atrunk.kid = NULL;
803 >        unloadatree(&oldatrunk, avinsert);
804   }
805  
806  
1044 /* GW NOTE 2002/10/3:
1045 * I used to compare AMBVAL pointers, but found that this was the
1046 * cause of a serious consistency error with gcc, since the optimizer
1047 * uses some dangerous trick in pointer subtraction that
1048 * assumes pointers differ by exact struct size increments.
1049 */
1050 static int
1051 aposcmp(                        /* compare ambient value positions */
1052        const void      *avp1,
1053        const void      *avp2
1054 )
1055 {
1056        long    diff = *(char * const *)avp1 - *(char * const *)avp2;
1057        if (diff < 0)
1058                return(-1);
1059        return(diff > 0);
1060 }
1061
1062
1063 static int
1064 avlmemi(                                /* find list position from address */
1065        AMBVAL  *avaddr
1066 )
1067 {
1068        AMBVAL  **avlpp;
1069
1070        avlpp = (AMBVAL **)bsearch((char *)&avaddr, (char *)avlist2,
1071                        nambvals, sizeof(AMBVAL *), &aposcmp);
1072        if (avlpp == NULL)
1073                error(CONSISTENCY, "address not found in avlmemi");
1074        return(avlpp - avlist2);
1075 }
1076
1077
1078 static void
1079 sortambvals(                    /* resort ambient values */
1080        int     always
1081 )
1082 {
1083        AMBTREE  oldatrunk;
1084        AMBVAL  tav, *tap, *pnext;
1085        int     i, j;
1086                                        /* see if it's time yet */
1087        if (!always && (ambclock++ < lastsort+sortintvl ||
1088                        nambvals < SORT_THRESH))
1089                return;
1090        /*
1091         * The idea here is to minimize memory thrashing
1092         * in VM systems by improving reference locality.
1093         * We do this by periodically sorting our stored ambient
1094         * values in memory in order of most recently to least
1095         * recently accessed.  This ordering was chosen so that new
1096         * ambient values (which tend to be less important) go into
1097         * higher memory with the infrequently accessed values.
1098         *      Since we expect our values to need sorting less
1099         * frequently as the process continues, we double our
1100         * waiting interval after each call.
1101         *      This routine is also called by setambacc() with
1102         * the "always" parameter set to 1 so that the ambient
1103         * tree will be rebuilt with the new accuracy parameter.
1104         */
1105        if (tracktime) {                /* allocate pointer arrays to sort */
1106                avlist2 = (AMBVAL **)malloc(nambvals*sizeof(AMBVAL *));
1107                avlist1 = (struct avl *)malloc(nambvals*sizeof(struct avl));
1108        } else {
1109                avlist2 = NULL;
1110                avlist1 = NULL;
1111        }
1112        if (avlist1 == NULL) {          /* no time tracking -- rebuild tree? */
1113                if (avlist2 != NULL)
1114                        free((void *)avlist2);
1115                if (always) {           /* rebuild without sorting */
1116                        oldatrunk = atrunk;
1117                        atrunk.alist = NULL;
1118                        atrunk.kid = NULL;
1119                        unloadatree(&oldatrunk, &avinsert);
1120                }
1121        } else {                        /* sort memory by last access time */
1122                /*
1123                 * Sorting memory is tricky because it isn't contiguous.
1124                 * We have to sort an array of pointers by MRA and also
1125                 * by memory position.  We then copy values in "loops"
1126                 * to minimize memory hits.  Nevertheless, we will visit
1127                 * everyone at least twice, and this is an expensive process
1128                 * when we're thrashing, which is when we need to do it.
1129                 */
1130 #ifdef DEBUG
1131                sprintf(errmsg, "sorting %u ambient values at ambclock=%lu...",
1132                                nambvals, ambclock);
1133                eputs(errmsg);
1134 #endif
1135                i_avlist = 0;
1136                unloadatree(&atrunk, &av2list); /* empty current tree */
1137 #ifdef DEBUG
1138                if (i_avlist < nambvals)
1139                        error(CONSISTENCY, "missing ambient values in sortambvals");
1140 #endif
1141                qsort((char *)avlist1, nambvals, sizeof(struct avl), &alatcmp);
1142                qsort((char *)avlist2, nambvals, sizeof(AMBVAL *), &aposcmp);
1143                for (i = 0; i < nambvals; i++) {
1144                        if (avlist1[i].p == NULL)
1145                                continue;
1146                        tap = avlist2[i];
1147                        tav = *tap;
1148                        for (j = i; (pnext = avlist1[j].p) != tap;
1149                                        j = avlmemi(pnext)) {
1150                                *(avlist2[j]) = *pnext;
1151                                avinsert(avlist2[j]);
1152                                avlist1[j].p = NULL;
1153                        }
1154                        *(avlist2[j]) = tav;
1155                        avinsert(avlist2[j]);
1156                        avlist1[j].p = NULL;
1157                }
1158                free((void *)avlist1);
1159                free((void *)avlist2);
1160                                                /* compute new sort interval */
1161                sortintvl = ambclock - lastsort;
1162                if (sortintvl >= MAX_SORT_INTVL/2)
1163                        sortintvl = MAX_SORT_INTVL;
1164                else
1165                        sortintvl <<= 1;        /* wait twice as long next */
1166 #ifdef DEBUG
1167                eputs("done\n");
1168 #endif
1169        }
1170        if (ambclock >= MAXACLOCK)
1171                ambclock = MAXACLOCK/2;
1172        lastsort = ambclock;
1173 }
1174
1175
807   #ifdef  F_SETLKW
808  
809   static void
# Line 1184 | Line 815 | aflock(                        /* lock/unlock ambient file */
815  
816          if (typ == fls.l_type)          /* already called? */
817                  return;
818 +
819          fls.l_type = typ;
820 <        if (fcntl(fileno(ambfp), F_SETLKW, &fls) < 0)
821 <                error(SYSTEM, "cannot (un)lock ambient file");
820 >        do
821 >                if (fcntl(fileno(ambfp), F_SETLKW, &fls) != -1)
822 >                        return;
823 >        while (errno == EINTR);
824 >        
825 >        error(SYSTEM, "cannot (un)lock ambient file");
826   }
827  
828  
# Line 1205 | Line 841 | ambsync(void)                  /* synchronize ambient file */
841          if ((flen = lseek(fileno(ambfp), (off_t)0, SEEK_END)) < 0)
842                  goto seekerr;
843          if ((n = flen - lastpos) > 0) {         /* file has grown */
844 <                if (ambinp == NULL) {           /* use duplicate filedes */
845 <                        ambinp = fdopen(dup(fileno(ambfp)), "r");
844 >                if (ambinp == NULL) {           /* get new file pointer */
845 >                        ambinp = fopen(ambfile, "rb");
846                          if (ambinp == NULL)
847 <                                error(SYSTEM, "fdopen failed in ambsync");
847 >                                error(SYSTEM, "fopen failed in ambsync");
848                  }
849                  if (fseek(ambinp, lastpos, SEEK_SET) < 0)
850                          goto seekerr;
# Line 1220 | Line 856 | ambsync(void)                  /* synchronize ambient file */
856                                  error(WARNING, errmsg);
857                                  break;
858                          }
859 <                        avinsert(avstore(&avs));
859 >                        avstore(&avs);
860                          n -= AMBVALSIZ;
861                  }
862 <                lastpos = flen - n;
863 <                /*** seek always as safety measure
864 <                if (n) ***/                     /* alignment */
1229 <                        if (lseek(fileno(ambfp), (off_t)lastpos, SEEK_SET) < 0)
1230 <                                goto seekerr;
862 >                lastpos = flen - n;             /* check alignment */
863 >                if (n && lseek(fileno(ambfp), (off_t)lastpos, SEEK_SET) < 0)
864 >                        goto seekerr;
865          }
866          n = fflush(ambfp);                      /* calls write() at last */
867 <        if (n != EOF)
1234 <                lastpos += (long)nunflshed*AMBVALSIZ;
1235 <        else if ((lastpos = lseek(fileno(ambfp), (off_t)0, SEEK_CUR)) < 0)
1236 <                goto seekerr;
1237 <                
867 >        lastpos += (long)nunflshed*AMBVALSIZ;
868          aflock(F_UNLCK);                        /* release file */
869          nunflshed = 0;
870          return(n);
871   seekerr:
872          error(SYSTEM, "seek failed in ambsync");
873 <        return -1; /* pro forma return */
873 >        return(EOF);    /* pro forma return */
874   }
875  
876   #else   /* ! F_SETLKW */

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> Changed lines