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

Comparing ray/src/rt/ambient.c (file contents):
Revision 2.9 by greg, Thu Jul 16 15:53:42 1992 UTC vs.
Revision 2.57 by greg, Fri Nov 5 17:36:55 2004 UTC

# Line 1 | Line 1
1 – /* Copyright (c) 1991 Regents of the University of California */
2 –
1   #ifndef lint
2 < static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
2 > static const char       RCSid[] = "$Id$";
3   #endif
6 –
4   /*
5   *  ambient.c - routines dealing with ambient (inter-reflected) component.
6   *
7 < *  The macro AMBFLUSH (if defined) is the number of ambient values
11 < *      to wait before flushing to the ambient file.
12 < *
13 < *     5/9/86
7 > *  Declarations of external symbols in ambient.h
8   */
9  
10 < #include  "ray.h"
10 > #include "copyright.h"
11  
12 < #include  "octree.h"
12 > #include <string.h>
13  
14 + #include  "platform.h"
15 + #include  "ray.h"
16   #include  "otypes.h"
17 <
17 > #include  "resolu.h"
18   #include  "ambient.h"
23 –
19   #include  "random.h"
20  
21 < #define  OCTSCALE       0.5     /* ceil((valid rad.)/(cube size)) */
21 > #ifndef  OCTSCALE
22 > #define  OCTSCALE       1.0     /* ceil((valid rad.)/(cube size)) */
23 > #endif
24  
25 < typedef struct ambtree {
29 <        AMBVAL  *alist;         /* ambient value list */
30 <        struct ambtree  *kid;   /* 8 child nodes */
31 < }  AMBTREE;                     /* ambient octree */
25 > extern char  *shm_boundary;     /* memory sharing boundary */
26  
27 < extern CUBE  thescene;          /* contains space boundaries */
27 > #ifndef  MAXASET
28 > #define  MAXASET        2047    /* maximum number of elements in ambient set */
29 > #endif
30 > OBJECT  ambset[MAXASET+1]={0};  /* ambient include/exclude set */
31  
32 < #define  MAXASET        511     /* maximum number of elements in ambient set */
33 < OBJECT  ambset[MAXASET+1]={0};  /* ambient include/exclude set */
32 > double  maxarad;                /* maximum ambient radius */
33 > double  minarad;                /* minimum ambient radius */
34  
35 < double  maxarad;                /* maximum ambient radius */
39 < double  minarad;                /* minimum ambient radius */
35 > static AMBTREE  atrunk;         /* our ambient trunk node */
36  
41 – static AMBTREE  atrunk;         /* our ambient trunk node */
42 –
37   static FILE  *ambfp = NULL;     /* ambient file pointer */
38 < static char  *afname;           /* ambient file name */
38 > static int  nunflshed = 0;      /* number of unflushed ambient values */
39  
40 < #define  AMBFLUSH       (BUFSIZ/AMBVALSIZ)
40 > #ifndef SORT_THRESH
41 > #ifdef SMLMEM
42 > #define SORT_THRESH     ((3L<<20)/sizeof(AMBVAL))
43 > #else
44 > #define SORT_THRESH     ((9L<<20)/sizeof(AMBVAL))
45 > #endif
46 > #endif
47 > #ifndef SORT_INTVL
48 > #define SORT_INTVL      (SORT_THRESH<<1)
49 > #endif
50 > #ifndef MAX_SORT_INTVL
51 > #define MAX_SORT_INTVL  (SORT_INTVL<<6)
52 > #endif
53  
54 < #define  newambval()    (AMBVAL *)bmalloc(sizeof(AMBVAL))
54 > static double  avsum = 0.;              /* computed ambient value sum (log) */
55 > static unsigned int  navsum = 0;        /* number of values in avsum */
56 > static unsigned int  nambvals = 0;      /* total number of indirect values */
57 > static unsigned int  nambshare = 0;     /* number of values from file */
58 > static unsigned long  ambclock = 0;     /* ambient access clock */
59 > static unsigned long  lastsort = 0;     /* time of last value sort */
60 > static long  sortintvl = SORT_INTVL;    /* time until next sort */
61 > static FILE  *ambinp = NULL;            /* auxiliary file for input */
62 > static long  lastpos = -1;              /* last flush position */
63  
64 < #define  newambtree()   (AMBTREE *)calloc(8, sizeof(AMBTREE))
64 > #define MAXACLOCK       (1L<<30)        /* clock turnover value */
65 >        /*
66 >         * Track access times unless we are sharing ambient values
67 >         * through memory on a multiprocessor, when we want to avoid
68 >         * claiming our own memory (copy on write).  Go ahead anyway
69 >         * if more than two thirds of our values are unshared.
70 >         * Compile with -Dtracktime=0 to turn this code off.
71 >         */
72 > #ifndef tracktime
73 > #define tracktime       (shm_boundary == NULL || nambvals > 3*nambshare)
74 > #endif
75  
76 < extern long  ftell(), lseek();
76 > #define  AMBFLUSH       (BUFSIZ/AMBVALSIZ)
77  
78 + #define  newambval()    (AMBVAL *)malloc(sizeof(AMBVAL))
79 + #define  freeav(av)     free((void *)av);
80  
81 < setambres(ar)                           /* set ambient resolution */
82 < int  ar;
81 > static void initambfile(int creat);
82 > static void avsave(AMBVAL *av);
83 > static AMBVAL *avstore(AMBVAL  *aval);
84 > static AMBTREE *newambtree(void);
85 > static void freeambtree(AMBTREE  *atp);
86 >
87 > typedef void unloadtf_t(void *);
88 > static unloadtf_t avinsert;
89 > static unloadtf_t av2list;
90 > static void unloadatree(AMBTREE  *at, unloadtf_t *f);
91 >
92 > static int aposcmp(const void *avp1, const void *avp2);
93 > static int avlmemi(AMBVAL *avaddr);
94 > static void sortambvals(int always);
95 >
96 > #ifdef  F_SETLKW
97 > static void aflock(int  typ);
98 > #endif
99 >
100 >
101 > extern void
102 > setambres(                              /* set ambient resolution */
103 >        int  ar
104 > )
105   {
106 +        ambres = ar < 0 ? 0 : ar;               /* may be done already */
107                                                  /* set min & max radii */
108          if (ar <= 0) {
109 <                minarad = 0.0;
109 >                minarad = 0;
110                  maxarad = thescene.cusize / 2.0;
111          } else {
112                  minarad = thescene.cusize / ar;
113 <                maxarad = 16.0 * minarad;               /* heuristic */
113 >                maxarad = 64 * minarad;                 /* heuristic */
114                  if (maxarad > thescene.cusize / 2.0)
115                          maxarad = thescene.cusize / 2.0;
116          }
117 <        if (maxarad <= FTINY)
118 <                maxarad = .001;
117 >        if (minarad <= FTINY)
118 >                minarad = 10*FTINY;
119 >        if (maxarad <= minarad)
120 >                maxarad = 64 * minarad;
121   }
122  
123  
124 < setambient(afile)                       /* initialize calculation */
125 < char  *afile;
124 > extern void
125 > setambacc(                              /* set ambient accuracy */
126 >        double  newa
127 > )
128   {
129 <        long  headlen;
130 <        AMBVAL  amb;
129 >        double  ambdiff;
130 >
131 >        if (newa < 0.0)
132 >                newa = 0.0;
133 >        ambdiff = fabs(newa - ambacc);
134 >        if (ambdiff >= .01 && (ambacc = newa) > FTINY && nambvals > 0)
135 >                sortambvals(1);                 /* rebuild tree */
136 > }
137 >
138 >
139 > extern void
140 > setambient(void)                                /* initialize calculation */
141 > {
142 >        int     readonly = 0;
143 >        long  pos, flen;
144 >        AMBVAL  amb;
145 >                                                /* make sure we're fresh */
146 >        ambdone();
147                                                  /* init ambient limits */
148          setambres(ambres);
149 +        setambacc(ambacc);
150 +        if (ambfile == NULL || !ambfile[0])
151 +                return;
152 +        if (ambacc <= FTINY) {
153 +                sprintf(errmsg, "zero ambient accuracy so \"%s\" not opened",
154 +                                ambfile);
155 +                error(WARNING, errmsg);
156 +                return;
157 +        }
158                                                  /* open ambient file */
159 <        if ((afname = afile) != NULL)
160 <                if ((ambfp = fopen(afile, "r+")) != NULL) {
161 <                        initambfile(0);
162 <                        headlen = ftell(ambfp);
163 <                        while (readambval(&amb, ambfp))
164 <                                avinsert(&amb, &atrunk, thescene.cuorg,
165 <                                                thescene.cusize);
166 <                                                        /* align */
167 <                        fseek(ambfp, -((ftell(ambfp)-headlen)%AMBVALSIZ), 1);
168 <                } else if ((ambfp = fopen(afile, "w")) != NULL)
169 <                        initambfile(1);
170 <                else {
171 <                        sprintf(errmsg, "cannot open ambient file \"%s\"",
172 <                                        afile);
173 <                        error(SYSTEM, errmsg);
159 >        if ((ambfp = fopen(ambfile, "r+")) == NULL)
160 >                readonly = (ambfp = fopen(ambfile, "r")) != NULL;
161 >        if (ambfp != NULL) {
162 >                initambfile(0);                 /* file exists */
163 >                pos = ftell(ambfp);
164 >                while (readambval(&amb, ambfp))
165 >                        avinsert(avstore(&amb));
166 >                nambshare = nambvals;           /* share loaded values */
167 >                if (readonly) {
168 >                        sprintf(errmsg,
169 >                                "loaded %u values from read-only ambient file",
170 >                                        nambvals);
171 >                        error(WARNING, errmsg);
172 >                        fclose(ambfp);          /* close file so no writes */
173 >                        ambfp = NULL;
174 >                        return;                 /* avoid ambsync() */
175                  }
176 +                                                /* align file pointer */
177 +                pos += (long)nambvals*AMBVALSIZ;
178 +                flen = lseek(fileno(ambfp), (off_t)0, SEEK_END);
179 +                if (flen != pos) {
180 +                        sprintf(errmsg,
181 +                        "ignoring last %ld values in ambient file (corrupted)",
182 +                                        (flen - pos)/AMBVALSIZ);
183 +                        error(WARNING, errmsg);
184 +                        fseek(ambfp, pos, 0);
185 + #ifndef _WIN32 /* XXX we need a replacement for that one */
186 +                        ftruncate(fileno(ambfp), (off_t)pos);
187 + #endif
188 +                }
189 +        } else if ((ambfp = fopen(ambfile, "w+")) != NULL) {
190 +                initambfile(1);                 /* else create new file */
191 +        } else {
192 +                sprintf(errmsg, "cannot open ambient file \"%s\"", ambfile);
193 +                error(SYSTEM, errmsg);
194 +        }
195 +        nunflshed++;    /* lie */
196 +        ambsync();
197   }
198  
199  
200 < ambnotify(obj)                  /* record new modifier */
201 < OBJECT  obj;
200 > extern void
201 > ambdone(void)                   /* close ambient file and free memory */
202   {
203 +        if (ambfp != NULL) {            /* close ambient file */
204 +                ambsync();
205 +                fclose(ambfp);
206 +                ambfp = NULL;
207 +                if (ambinp != NULL) {  
208 +                        fclose(ambinp);
209 +                        ambinp = NULL;
210 +                }
211 +                lastpos = -1;
212 +        }
213 +                                        /* free ambient tree */
214 +        unloadatree(&atrunk, free);
215 +                                        /* reset state variables */
216 +        avsum = 0.;
217 +        navsum = 0;
218 +        nambvals = 0;
219 +        nambshare = 0;
220 +        ambclock = 0;
221 +        lastsort = 0;
222 +        sortintvl = SORT_INTVL;
223 + }
224 +
225 +
226 + extern void
227 + ambnotify(                      /* record new modifier */
228 +        OBJECT  obj
229 + )
230 + {
231          static int  hitlimit = 0;
232 <        register OBJREC  *o = objptr(obj);
232 >        register OBJREC  *o;
233          register char  **amblp;
234  
235 +        if (obj == OVOID) {             /* starting over */
236 +                ambset[0] = 0;
237 +                hitlimit = 0;
238 +                return;
239 +        }
240 +        o = objptr(obj);
241          if (hitlimit || !ismodifier(o->otype))
242                  return;
243          for (amblp = amblist; *amblp != NULL; amblp++)
# Line 119 | Line 253 | OBJECT  obj;
253   }
254  
255  
256 < ambient(acol, r)                /* compute ambient component for ray */
257 < COLOR  acol;
258 < register RAY  *r;
256 > extern void
257 > ambient(                /* compute ambient component for ray */
258 >        COLOR  acol,
259 >        register RAY  *r,
260 >        FVECT  nrm
261 > )
262   {
263          static int  rdepth = 0;                 /* ambient recursion */
264 <        double  d;
264 >        double  d, l;
265  
266          if (ambdiv <= 0)                        /* no ambient calculation */
267                  goto dumbamb;
# Line 140 | Line 277 | register RAY  *r;
277                  rdepth++;
278                  d = doambient(acol, r, r->rweight, NULL, NULL);
279                  rdepth--;
280 <                if (d == 0.0)
280 >                if (d <= FTINY)
281                          goto dumbamb;
282                  return;
283          }
284 +
285 +        if (tracktime)                          /* sort to minimize thrashing */
286 +                sortambvals(0);
287                                                  /* get ambient value */
288          setcolor(acol, 0.0, 0.0, 0.0);
289 <        d = sumambient(acol, r, rdepth,
289 >        d = sumambient(acol, r, nrm, rdepth,
290                          &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
291 <        if (d > FTINY)
291 >        if (d > FTINY) {
292                  scalecolor(acol, 1.0/d);
293 <        else {
154 <                d = makeambient(acol, r, rdepth++);
155 <                rdepth--;
293 >                return;
294          }
295 +        rdepth++;                               /* need to cache new value */
296 +        d = makeambient(acol, r, nrm, rdepth-1);
297 +        rdepth--;
298          if (d > FTINY)
299                  return;
300   dumbamb:                                        /* return global value */
301          copycolor(acol, ambval);
302 +        if ((ambvwt <= 0) | (navsum == 0))
303 +                return;
304 +        l = bright(ambval);                     /* average in computations */
305 +        if (l > FTINY) {
306 +                d = (log(l)*(double)ambvwt + avsum) /
307 +                                (double)(ambvwt + navsum);
308 +                d = exp(d) / l;
309 +                scalecolor(acol, d);            /* apply color of ambval */
310 +        } else {
311 +                d = exp( avsum / (double)navsum );
312 +                setcolor(acol, d, d, d);        /* neutral color */
313 +        }
314   }
315  
316  
317 < double
318 < sumambient(acol, r, al, at, c0, s)      /* get interpolated ambient value */
319 < COLOR  acol;
320 < register RAY  *r;
321 < int  al;
322 < AMBTREE  *at;
323 < FVECT  c0;
324 < double  s;
317 > extern double
318 > sumambient(     /* get interpolated ambient value */
319 >        COLOR  acol,
320 >        register RAY  *r,
321 >        FVECT  rn,
322 >        int  al,
323 >        AMBTREE  *at,
324 >        FVECT  c0,
325 >        double  s
326 > )
327   {
328 <        extern double  sqrt();
174 <        double  d, e1, e2, wt, wsum;
328 >        double  d, e1, e2, wt, wsum;
329          COLOR  ct;
330          FVECT  ck0;
331          int  i;
332          register int  j;
333 <        register AMBVAL  *av;
334 <                                        /* do this node */
333 >        register AMBVAL  *av;
334 >
335          wsum = 0.0;
336 +                                        /* do this node */
337          for (av = at->alist; av != NULL; av = av->next) {
338 +                double  rn_dot = -2.0;
339 +                if (tracktime)
340 +                        av->latick = ambclock;
341                  /*
342                   *  Ambient level test.
343                   */
344 <                if (av->lvl > al || av->weight < r->rweight-FTINY)
344 >                if (av->lvl > al)       /* list sorted, so this works */
345 >                        break;
346 >                if (av->weight < r->rweight-FTINY)
347                          continue;
348                  /*
349                   *  Ambient radius test.
350                   */
351 <                e1 = 0.0;
352 <                for (j = 0; j < 3; j++) {
353 <                        d = av->pos[j] - r->rop[j];
354 <                        e1 += d * d;
355 <                }
351 >                d = av->pos[0] - r->rop[0];
352 >                e1 = d * d;
353 >                d = av->pos[1] - r->rop[1];
354 >                e1 += d * d;
355 >                d = av->pos[2] - r->rop[2];
356 >                e1 += d * d;
357                  e1 /= av->rad * av->rad;
358                  if (e1 > ambacc*ambacc*1.21)
359                          continue;
360                  /*
361 <                 *  Normal direction test.
361 >                 *  Direction test using closest normal.
362                   */
363 <                e2 = (1.0 - DOT(av->dir, r->ron)) * r->rweight;
363 >                d = DOT(av->dir, r->ron);
364 >                if (rn != r->ron) {
365 >                        rn_dot = DOT(av->dir, rn);
366 >                        if (rn_dot > 1.0-FTINY)
367 >                                rn_dot = 1.0-FTINY;
368 >                        if (rn_dot >= d-FTINY) {
369 >                                d = rn_dot;
370 >                                rn_dot = -2.0;
371 >                        }
372 >                }
373 >                e2 = (1.0 - d) * r->rweight;
374                  if (e2 < 0.0) e2 = 0.0;
375                  if (e1 + e2 > ambacc*ambacc*1.21)
376                          continue;
# Line 215 | Line 386 | double  s;
386                  /*
387                   *  Jittering final test reduces image artifacts.
388                   */
389 <                wt = sqrt(e1) + sqrt(e2);
390 <                wt *= .9 + .2*urand(9015+samplendx);
391 <                if (wt > ambacc)
389 >                e1 = sqrt(e1);
390 >                e2 = sqrt(e2);
391 >                wt = e1 + e2;
392 >                if (wt > ambacc*(.9+.2*urand(9015+samplendx)))
393                          continue;
394 +                /*
395 +                 *  Recompute directional error using perturbed normal
396 +                 */
397 +                if (rn_dot > 0.0) {
398 +                        e2 = sqrt((1.0 - rn_dot)*r->rweight);
399 +                        wt = e1 + e2;
400 +                }
401                  if (wt <= 1e-3)
402                          wt = 1e3;
403                  else
404                          wt = 1.0 / wt;
405                  wsum += wt;
406 <                extambient(ct, av, r->rop, r->ron);
406 >                extambient(ct, av, r->rop, rn);
407                  scalecolor(ct, wt);
408                  addcolor(acol, ct);
409          }
# Line 243 | Line 422 | double  s;
422                                  break;
423                  }
424                  if (j == 3)
425 <                        wsum += sumambient(acol, r, al, at->kid+i, ck0, s);
425 >                        wsum += sumambient(acol, r, rn, al, at->kid+i, ck0, s);
426          }
427          return(wsum);
428   }
429  
430  
431 < double
432 < makeambient(acol, r, al)        /* make a new ambient value */
433 < COLOR  acol;
434 < register RAY  *r;
435 < int  al;
431 > extern double
432 > makeambient(    /* make a new ambient value */
433 >        COLOR  acol,
434 >        register RAY  *r,
435 >        FVECT  rn,
436 >        int  al
437 > )
438   {
439 <        AMBVAL  amb;
439 >        AMBVAL  amb;
440          FVECT   gp, gd;
441                                                  /* compute weight */
442          amb.weight = pow(AVGREFL, (double)al);
443 <        if (r->rweight < 0.2*amb.weight)        /* heuristic */
443 >        if (r->rweight < 0.1*amb.weight)        /* heuristic */
444                  amb.weight = r->rweight;
445                                                  /* compute ambient */
446          amb.rad = doambient(acol, r, amb.weight, gp, gd);
447 <        if (amb.rad == 0.0)
447 >        if (amb.rad <= FTINY)
448                  return(0.0);
449                                                  /* store it */
450          VCOPY(amb.pos, r->rop);
# Line 274 | Line 455 | int  al;
455          VCOPY(amb.gdir, gd);
456                                                  /* insert into tree */
457          avsave(&amb);                           /* and save to file */
458 +        if (rn != r->ron)
459 +                extambient(acol, &amb, r->rop, rn);     /* texture */
460          return(amb.rad);
461   }
462  
463  
464 < extambient(cr, ap, pv, nv)              /* extrapolate value at pv, nv */
465 < COLOR  cr;
466 < register AMBVAL  *ap;
467 < FVECT  pv, nv;
464 > extern void
465 > extambient(             /* extrapolate value at pv, nv */
466 >        COLOR  cr,
467 >        register AMBVAL  *ap,
468 >        FVECT  pv,
469 >        FVECT  nv
470 > )
471   {
472 <        FVECT  v1, v2;
472 >        FVECT  v1;
473          register int  i;
474 <        double  d;
474 >        double  d;
475  
476          d = 1.0;                        /* zeroeth order */
477                                          /* gradient due to translation */
478          for (i = 0; i < 3; i++)
479                  d += ap->gpos[i]*(pv[i]-ap->pos[i]);
480                                          /* gradient due to rotation */
481 <        VCOPY(v1, ap->dir);
482 <        fcross(v2, v1, nv);
297 <        d += DOT(ap->gdir, v2);
481 >        VCROSS(v1, ap->dir, nv);
482 >        d += DOT(ap->gdir, v1);
483          if (d <= 0.0) {
484                  setcolor(cr, 0.0, 0.0, 0.0);
485                  return;
# Line 304 | Line 489 | FVECT  pv, nv;
489   }
490  
491  
492 < static
493 < initambfile(creat)              /* initialize ambient file */
494 < int  creat;
492 > static void
493 > initambfile(            /* initialize ambient file */
494 >        int  creat
495 > )
496   {
497 <        extern char  *progname, *octname, VersionID[];
497 >        extern char  *progname, *octname;
498 >        static char  *mybuf = NULL;
499  
500 <        setbuf(ambfp, bmalloc(BUFSIZ));
500 > #ifdef  F_SETLKW
501 >        aflock(creat ? F_WRLCK : F_RDLCK);
502 > #endif
503 >        SET_FILE_BINARY(ambfp);
504 >        if (mybuf == NULL)
505 >                mybuf = (char *)bmalloc(BUFSIZ+8);
506 >        setbuf(ambfp, mybuf);
507          if (creat) {                    /* new file */
508 <                fprintf(ambfp, "%s -av %g %g %g -ab %d -aa %g ",
508 >                newheader("RADIANCE", ambfp);
509 >                fprintf(ambfp, "%s -av %g %g %g -aw %d -ab %d -aa %g ",
510                                  progname, colval(ambval,RED),
511                                  colval(ambval,GRN), colval(ambval,BLU),
512 <                                ambounce, ambacc);
513 <                fprintf(ambfp, "-ad %d -as %d -ar %d %s\n",
514 <                                ambdiv, ambssamp, ambres,
515 <                                octname==NULL ? "" : octname);
512 >                                ambvwt, ambounce, ambacc);
513 >                fprintf(ambfp, "-ad %d -as %d -ar %d ",
514 >                                ambdiv, ambssamp, ambres);
515 >                if (octname != NULL)
516 >                        printargs(1, &octname, ambfp);
517 >                else
518 >                        fputc('\n', ambfp);
519                  fprintf(ambfp, "SOFTWARE= %s\n", VersionID);
520 +                fputnow(ambfp);
521                  fputformat(AMBFMT, ambfp);
522                  putc('\n', ambfp);
523                  putambmagic(ambfp);
524 <                fflush(ambfp);
525 <        } else if (checkheader(ambfp, AMBFMT, NULL) < 0
328 <                        || !hasambmagic(ambfp)) {
329 <                sprintf(errmsg, "\"%s\" is not an ambient file", afname);
330 <                error(USER, errmsg);
331 <        }
524 >        } else if (checkheader(ambfp, AMBFMT, NULL) < 0 || !hasambmagic(ambfp))
525 >                error(USER, "bad ambient file");
526   }
527  
528  
529 < static
530 < avsave(av)                              /* insert and save an ambient value */
531 < AMBVAL  *av;
529 > static void
530 > avsave(                         /* insert and save an ambient value */
531 >        AMBVAL  *av
532 > )
533   {
534 <        static int  nunflshed = 0;
340 <
341 <        avinsert(av, &atrunk, thescene.cuorg, thescene.cusize);
534 >        avinsert(avstore(av));
535          if (ambfp == NULL)
536                  return;
537          if (writambval(av, ambfp) < 0)
538                  goto writerr;
539 <        if (++nunflshed >= AMBFLUSH) {
539 >        if (++nunflshed >= AMBFLUSH)
540                  if (ambsync() == EOF)
541                          goto writerr;
349 –                nunflshed = 0;
350 –        }
542          return;
543   writerr:
544 <        error(SYSTEM, "error writing ambient file");
544 >        error(SYSTEM, "error writing to ambient file");
545   }
546  
547  
548 < static
549 < avinsert(aval, at, c0, s)               /* insert ambient value in a tree */
550 < AMBVAL  *aval;
551 < register AMBTREE  *at;
361 < FVECT  c0;
362 < double  s;
548 > static AMBVAL *
549 > avstore(                                /* allocate memory and store aval */
550 >        register AMBVAL  *aval
551 > )
552   {
553 +        register AMBVAL  *av;
554 +        double  d;
555 +
556 +        if ((av = newambval()) == NULL)
557 +                error(SYSTEM, "out of memory in avstore");
558 +        *av = *aval;
559 +        av->latick = ambclock;
560 +        av->next = NULL;
561 +        nambvals++;
562 +        d = bright(av->val);
563 +        if (d > FTINY) {                /* add to log sum for averaging */
564 +                avsum += log(d);
565 +                navsum++;
566 +        }
567 +        return(av);
568 + }
569 +
570 +
571 + #define ATALLOCSZ       512             /* #/8 trees to allocate at once */
572 +
573 + static AMBTREE  *atfreelist = NULL;     /* free ambient tree structures */
574 +
575 +
576 + static AMBTREE *
577 + newambtree(void)                                /* allocate 8 ambient tree structs */
578 + {
579 +        register AMBTREE  *atp, *upperlim;
580 +
581 +        if (atfreelist == NULL) {       /* get more nodes */
582 +                atfreelist = (AMBTREE *)malloc(ATALLOCSZ*8*sizeof(AMBTREE));
583 +                if (atfreelist == NULL)
584 +                        return(NULL);
585 +                                        /* link new free list */
586 +                upperlim = atfreelist + 8*(ATALLOCSZ-1);
587 +                for (atp = atfreelist; atp < upperlim; atp += 8)
588 +                        atp->kid = atp + 8;
589 +                atp->kid = NULL;
590 +        }
591 +        atp = atfreelist;
592 +        atfreelist = atp->kid;
593 +        memset((char *)atp, '\0', 8*sizeof(AMBTREE));
594 +        return(atp);
595 + }
596 +
597 +
598 + static void
599 + freeambtree(                    /* free 8 ambient tree structs */
600 +        AMBTREE  *atp
601 + )
602 + {
603 +        atp->kid = atfreelist;
604 +        atfreelist = atp;
605 + }
606 +
607 +
608 + static void
609 + avinsert(                               /* insert ambient value in our tree */
610 +        void *av
611 + )
612 + {
613 +        register AMBTREE  *at;
614 +        register AMBVAL  *ap;
615 +        AMBVAL  avh;
616          FVECT  ck0;
617 +        double  s;
618          int  branch;
366 –        register AMBVAL  *av;
619          register int  i;
620  
621 <        if ((av = newambval()) == NULL)
622 <                goto memerr;
623 <        copystruct(av, aval);
624 <        VCOPY(ck0, c0);
625 <        while (s*(OCTSCALE/2) > av->rad*ambacc) {
621 >        if (((AMBVAL*)av)->rad <= FTINY)
622 >                error(CONSISTENCY, "zero ambient radius in avinsert");
623 >        at = &atrunk;
624 >        VCOPY(ck0, thescene.cuorg);
625 >        s = thescene.cusize;
626 >        while (s*(OCTSCALE/2) > ((AMBVAL*)av)->rad*ambacc) {
627                  if (at->kid == NULL)
628                          if ((at->kid = newambtree()) == NULL)
629 <                                goto memerr;
629 >                                error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
630                  s *= 0.5;
631                  branch = 0;
632                  for (i = 0; i < 3; i++)
633 <                        if (av->pos[i] > ck0[i] + s) {
633 >                        if (((AMBVAL*)av)->pos[i] > ck0[i] + s) {
634                                  ck0[i] += s;
635                                  branch |= 1 << i;
636                          }
637                  at = at->kid + branch;
638          }
639 <        av->next = at->alist;
640 <        at->alist = av;
641 <        return;
642 < memerr:
643 <        error(SYSTEM, "out of memory in avinsert");
639 >        avh.next = at->alist;           /* order by increasing level */
640 >        for (ap = &avh; ap->next != NULL; ap = ap->next)
641 >                if (ap->next->lvl >= ((AMBVAL*)av)->lvl)
642 >                        break;
643 >        ((AMBVAL*)av)->next = ap->next;
644 >        ap->next = (AMBVAL*)av;
645 >        at->alist = avh.next;
646   }
647  
648  
649 < #include  <fcntl.h>
649 > static void
650 > unloadatree(                    /* unload an ambient value tree */
651 >        register AMBTREE  *at,
652 >        unloadtf_t *f
653 > )
654 > {
655 >        register AMBVAL  *av;
656 >        register int  i;
657 >                                        /* transfer values at this node */
658 >        for (av = at->alist; av != NULL; av = at->alist) {
659 >                at->alist = av->next;
660 >                (*f)(av);
661 >        }
662 >        if (at->kid == NULL)
663 >                return;
664 >        for (i = 0; i < 8; i++)         /* transfer and free children */
665 >                unloadatree(at->kid+i, f);
666 >        freeambtree(at->kid);
667 >        at->kid = NULL;
668 > }
669  
670  
671 < static
672 < ambsync()                       /* synchronize ambient file */
671 > static struct avl {
672 >        AMBVAL  *p;
673 >        unsigned long   t;
674 > }       *avlist1;                       /* ambient value list with ticks */
675 > static AMBVAL   **avlist2;              /* memory positions for sorting */
676 > static int      i_avlist;               /* index for lists */
677 >
678 > static int alatcmp(const void *av1, const void *av2);
679 >
680 > static void
681 > av2list(
682 >        void *av
683 > )
684   {
685 <        static FILE  *ambinp = NULL;
686 <        struct flock  fls;
687 <        AMBVAL  avs;
688 <        long  lastpos, flen;
685 > #ifdef DEBUG
686 >        if (i_avlist >= nambvals)
687 >                error(CONSISTENCY, "too many ambient values in av2list1");
688 > #endif
689 >        avlist1[i_avlist].p = avlist2[i_avlist] = (AMBVAL*)av;
690 >        avlist1[i_avlist++].t = ((AMBVAL*)av)->latick;
691 > }
692 >
693 >
694 > static int
695 > alatcmp(                        /* compare ambient values for MRA */
696 >        const void *av1,
697 >        const void *av2
698 > )
699 > {
700 >        register long  lc = ((struct avl *)av2)->t - ((struct avl *)av1)->t;
701 >        return(lc<0 ? -1 : lc>0 ? 1 : 0);
702 > }
703 >
704 >
705 > /* GW NOTE 2002/10/3:
706 > * I used to compare AMBVAL pointers, but found that this was the
707 > * cause of a serious consistency error with gcc, since the optimizer
708 > * uses some dangerous trick in pointer subtraction that
709 > * assumes pointers differ by exact struct size increments.
710 > */
711 > static int
712 > aposcmp(                        /* compare ambient value positions */
713 >        const void      *avp1,
714 >        const void      *avp2
715 > )
716 > {
717 >        register long   diff = *(char * const *)avp1 - *(char * const *)avp2;
718 >        if (diff < 0)
719 >                return(-1);
720 >        return(diff > 0);
721 > }
722 >
723 > #if 1
724 > static int
725 > avlmemi(                                /* find list position from address */
726 >        AMBVAL  *avaddr
727 > )
728 > {
729 >        register AMBVAL  **avlpp;
730 >
731 >        avlpp = (AMBVAL **)bsearch((char *)&avaddr, (char *)avlist2,
732 >                        nambvals, sizeof(AMBVAL *), aposcmp);
733 >        if (avlpp == NULL)
734 >                error(CONSISTENCY, "address not found in avlmemi");
735 >        return(avlpp - avlist2);
736 > }
737 > #else
738 > #define avlmemi(avaddr) ((AMBVAL **)bsearch((char *)&avaddr,(char *)avlist2, \
739 >                                nambvals,sizeof(AMBVAL *),aposcmp) - avlist2)
740 > #endif
741 >
742 >
743 > static void
744 > sortambvals(                    /* resort ambient values */
745 >        int     always
746 > )
747 > {
748 >        AMBTREE  oldatrunk;
749 >        AMBVAL  tav, *tap, *pnext;
750 >        register int    i, j;
751 >                                        /* see if it's time yet */
752 >        if (!always && (ambclock++ < lastsort+sortintvl ||
753 >                        nambvals < SORT_THRESH))
754 >                return;
755 >        /*
756 >         * The idea here is to minimize memory thrashing
757 >         * in VM systems by improving reference locality.
758 >         * We do this by periodically sorting our stored ambient
759 >         * values in memory in order of most recently to least
760 >         * recently accessed.  This ordering was chosen so that new
761 >         * ambient values (which tend to be less important) go into
762 >         * higher memory with the infrequently accessed values.
763 >         *      Since we expect our values to need sorting less
764 >         * frequently as the process continues, we double our
765 >         * waiting interval after each call.
766 >         *      This routine is also called by setambacc() with
767 >         * the "always" parameter set to 1 so that the ambient
768 >         * tree will be rebuilt with the new accuracy parameter.
769 >         */
770 >        if (tracktime) {                /* allocate pointer arrays to sort */
771 >                avlist2 = (AMBVAL **)malloc(nambvals*sizeof(AMBVAL *));
772 >                avlist1 = (struct avl *)malloc(nambvals*sizeof(struct avl));
773 >        } else {
774 >                avlist2 = NULL;
775 >                avlist1 = NULL;
776 >        }
777 >        if (avlist1 == NULL) {          /* no time tracking -- rebuild tree? */
778 >                if (avlist2 != NULL)
779 >                        free((void *)avlist2);
780 >                if (always) {           /* rebuild without sorting */
781 >                        oldatrunk = atrunk;
782 >                        atrunk.alist = NULL;
783 >                        atrunk.kid = NULL;
784 >                        unloadatree(&oldatrunk, avinsert);
785 >                }
786 >        } else {                        /* sort memory by last access time */
787 >                /*
788 >                 * Sorting memory is tricky because it isn't contiguous.
789 >                 * We have to sort an array of pointers by MRA and also
790 >                 * by memory position.  We then copy values in "loops"
791 >                 * to minimize memory hits.  Nevertheless, we will visit
792 >                 * everyone at least twice, and this is an expensive process
793 >                 * when we're thrashing, which is when we need to do it.
794 >                 */
795 > #ifdef DEBUG
796 >                sprintf(errmsg, "sorting %u ambient values at ambclock=%lu...",
797 >                                nambvals, ambclock);
798 >                eputs(errmsg);
799 > #endif
800 >                i_avlist = 0;
801 >                unloadatree(&atrunk, av2list);  /* empty current tree */
802 > #ifdef DEBUG
803 >                if (i_avlist < nambvals)
804 >                        error(CONSISTENCY, "missing ambient values in sortambvals");
805 > #endif
806 >                qsort((char *)avlist1, nambvals, sizeof(struct avl), alatcmp);
807 >                qsort((char *)avlist2, nambvals, sizeof(AMBVAL *), aposcmp);
808 >                for (i = 0; i < nambvals; i++) {
809 >                        if (avlist1[i].p == NULL)
810 >                                continue;
811 >                        tap = avlist2[i];
812 >                        tav = *tap;
813 >                        for (j = i; (pnext = avlist1[j].p) != tap;
814 >                                        j = avlmemi(pnext)) {
815 >                                *(avlist2[j]) = *pnext;
816 >                                avinsert(avlist2[j]);
817 >                                avlist1[j].p = NULL;
818 >                        }
819 >                        *(avlist2[j]) = tav;
820 >                        avinsert(avlist2[j]);
821 >                        avlist1[j].p = NULL;
822 >                }
823 >                free((void *)avlist1);
824 >                free((void *)avlist2);
825 >                                                /* compute new sort interval */
826 >                sortintvl = ambclock - lastsort;
827 >                if (sortintvl >= MAX_SORT_INTVL/2)
828 >                        sortintvl = MAX_SORT_INTVL;
829 >                else
830 >                        sortintvl <<= 1;        /* wait twice as long next */
831 > #ifdef DEBUG
832 >                eputs("done\n");
833 > #endif
834 >        }
835 >        if (ambclock >= MAXACLOCK)
836 >                ambclock = MAXACLOCK/2;
837 >        lastsort = ambclock;
838 > }
839 >
840 >
841 > #ifdef  F_SETLKW
842 >
843 > static void
844 > aflock(                 /* lock/unlock ambient file */
845 >        int  typ
846 > )
847 > {
848 >        static struct flock  fls;       /* static so initialized to zeroes */
849 >
850 >        fls.l_type = typ;
851 >        if (fcntl(fileno(ambfp), F_SETLKW, &fls) < 0)
852 >                error(SYSTEM, "cannot (un)lock ambient file");
853 > }
854 >
855 >
856 > extern int
857 > ambsync(void)                   /* synchronize ambient file */
858 > {
859 >        long  flen;
860 >        AMBVAL  avs;
861          register int  n;
862 +
863 +        if (nunflshed == 0)
864 +                return(0);
865 +        if (lastpos < 0)        /* initializing (locked in initambfile) */
866 +                goto syncend;
867                                  /* gain exclusive access */
868 <        fls.l_type = F_WRLCK;
407 <        fls.l_whence = 0;
408 <        fls.l_start = 0L;
409 <        fls.l_len = 0L;
410 <        if (fcntl(fileno(ambfp), F_SETLKW, &fls) < 0)
411 <                error(SYSTEM, "cannot lock ambient file");
868 >        aflock(F_WRLCK);
869                                  /* see if file has grown */
870 <        lastpos = lseek(fileno(ambfp), 0L, 1);  /* get previous position */
871 <        flen = lseek(fileno(ambfp), 0L, 2);     /* new(?) file length */
872 <        if (n = (flen - lastpos)%AMBVALSIZ)     /* assure alignment */
873 <                lseek(fileno(ambfp), (long)-n, 1);
874 <        if (n = (flen - lastpos)/AMBVALSIZ) {   /* file has grown */
875 <                if (ambinp == NULL && (ambinp = fopen(afname, "r")) == NULL)
876 <                        error(SYSTEM, "cannot reopen ambient file");
420 <                fseek(ambinp, lastpos, 0);      /* go to previous position */
421 <                while (n--) {                   /* load contributed values */
422 <                        readambval(&avs, ambinp);
423 <                        avinsert(&avs,&atrunk,thescene.cuorg,thescene.cusize);
870 >        if ((flen = lseek(fileno(ambfp), (off_t)0, SEEK_END)) < 0)
871 >                goto seekerr;
872 >        if ( (n = flen - lastpos) ) {           /* file has grown */
873 >                if (ambinp == NULL) {           /* use duplicate filedes */
874 >                        ambinp = fdopen(dup(fileno(ambfp)), "r");
875 >                        if (ambinp == NULL)
876 >                                error(SYSTEM, "fdopen failed in ambsync");
877                  }
878 +                if (fseek(ambinp, lastpos, 0) < 0)
879 +                        goto seekerr;
880 +                while (n >= AMBVALSIZ) {        /* load contributed values */
881 +                        if (!readambval(&avs, ambinp)) {
882 +                                sprintf(errmsg,
883 +                        "ambient file \"%s\" corrupted near character %ld",
884 +                                                ambfile, flen - n);
885 +                                error(WARNING, errmsg);
886 +                                break;
887 +                        }
888 +                        avinsert(avstore(&avs));
889 +                        n -= AMBVALSIZ;
890 +                }
891 +                /*** seek always as safety measure
892 +                if (n) ***/                     /* alignment */
893 +                        if (lseek(fileno(ambfp), (off_t)(flen-n), SEEK_SET) < 0)
894 +                                goto seekerr;
895          }
896 + #ifdef  DEBUG
897 +        if (ambfp->_ptr - ambfp->_base != nunflshed*AMBVALSIZ) {
898 +                sprintf(errmsg, "ambient file buffer at %d rather than %d",
899 +                                ambfp->_ptr - ambfp->_base,
900 +                                nunflshed*AMBVALSIZ);
901 +                error(CONSISTENCY, errmsg);
902 +        }
903 + #endif
904 + syncend:
905          n = fflush(ambfp);                      /* calls write() at last */
906 <        fls.l_type = F_UNLCK;                   /* release file */
907 <        fcntl(fileno(ambfp), F_SETLKW, &fls);
906 >        if ((lastpos = lseek(fileno(ambfp), (off_t)0, SEEK_CUR)) < 0)
907 >                goto seekerr;
908 >        aflock(F_UNLCK);                        /* release file */
909 >        nunflshed = 0;
910          return(n);
911 + seekerr:
912 +        error(SYSTEM, "seek failed in ambsync");
913 +        return -1; /* pro forma return */
914   }
915 +
916 + #else
917 +
918 + extern int
919 + ambsync(void)                   /* flush ambient file */
920 + {
921 +        if (nunflshed == 0)
922 +                return(0);
923 +        nunflshed = 0;
924 +        return(fflush(ambfp));
925 + }
926 +
927 + #endif

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