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

Comparing ray/src/rt/raytrace.c (file contents):
Revision 2.53 by greg, Thu Jun 23 09:11:38 2005 UTC vs.
Revision 2.80 by greg, Thu Mar 12 17:19:18 2020 UTC

# Line 14 | Line 14 | static const char RCSid[] = "$Id$";
14   #include  "otypes.h"
15   #include  "otspecial.h"
16   #include  "random.h"
17 + #include  "pmap.h"
18  
19   #define  MAXCSET        ((MAXSET+1)*2-1)        /* maximum check set size */
20  
21 < unsigned long  raynum = 0;              /* next unique ray number */
22 < unsigned long  nrays = 0;               /* number of calls to localhit */
21 > RNUMBER  raynum = 0;            /* next unique ray number */
22 > RNUMBER  nrays = 0;             /* number of calls to localhit */
23  
24   static RREAL  Lambfa[5] = {PI, PI, PI, 0.0, 0.0};
25   OBJREC  Lamb = {
26          OVOID, MAT_PLASTIC, "Lambertian",
27 <        {0, 5, NULL, Lambfa}, NULL,
27 >        {NULL, Lambfa, 0, 5}, NULL
28   };                                      /* a Lambertian surface */
29  
30   OBJREC  Aftplane;                       /* aft clipping plane object */
# Line 35 | Line 36 | static int checkhit(RAY  *r, CUBE  *cu, OBJECT  *cxs);
36   static void checkset(OBJECT  *os, OBJECT  *cs);
37  
38  
39 < extern int
39 > int
40   rayorigin(              /* start new ray from old one */
41          RAY  *r,
42          int  rt,
# Line 50 | Line 51 | rayorigin(             /* start new ray from old one */
51                  setcolor(r->rcoef, 1., 1., 1.);
52          } else {
53                  rw = intens(rc);
54 +                if (rw > 1.0)
55 +                        rw = 1.0;               /* avoid calculation growth */
56                  if (rc != r->rcoef)
57                          copycolor(r->rcoef, rc);
58          }
# Line 65 | Line 68 | rayorigin(             /* start new ray from old one */
68                  r->gecc = seccg;
69                  r->slights = NULL;
70          } else {                                /* spawned ray */
71 <                if (ro->rot >= FHUGE) {
71 >                if (ro->rot >= FHUGE*.99) {
72                          memset(r, 0, sizeof(RAY));
73                          return(-1);             /* illegal continuation */
74                  }
# Line 93 | Line 96 | rayorigin(             /* start new ray from old one */
96                                  colval(ro->cext,RED) : colval(ro->cext,GRN);
97                  if (colval(ro->cext,BLU) < re) re = colval(ro->cext,BLU);
98                  re *= ro->rot;
99 <                if (re > 0.1)
100 <                        if (re > 92.)
99 >                if (re > 0.1) {
100 >                        if (re > 92.) {
101                                  r->rweight = 0.0;
102 <                        else
102 >                        } else {
103                                  r->rweight *= exp(-re);
104 +                        }
105 +                }
106          }
107          rayclear(r);
108          if (r->rweight <= 0.0)                  /* check for expiration */
109                  return(-1);
110          if (r->crtype & SHADOW)                 /* shadow commitment */
111                  return(0);
112 <        if (maxdepth <= 0 && rc != NULL) {      /* Russian roulette */
112 >                                                /* ambient in photon map? */
113 >        if (ro != NULL && ro->crtype & AMBIENT) {
114 >                if (causticPhotonMapping)
115 >                        return(-1);
116 >                if (photonMapping && rt != TRANS)
117 >                        return(-1);
118 >        }
119 >        if ((maxdepth <= 0) & (rc != NULL)) {   /* Russian roulette */
120                  if (minweight <= 0.0)
121                          error(USER, "zero ray weight in Russian roulette");
122 <                if (maxdepth < 0 && r->rlvl > -maxdepth)
122 >                if ((maxdepth < 0) & (r->rlvl > -maxdepth))
123                          return(-1);             /* upper reflection limit */
124                  if (r->rweight >= minweight)
125                          return(0);
126 <                if (frandom() < r->rweight/minweight)
126 >                if (frandom() > r->rweight/minweight)
127                          return(-1);
128                  rw = minweight/r->rweight;      /* promote survivor */
129                  scalecolor(r->rcoef, rw);
130                  r->rweight = minweight;
131                  return(0);
132          }
133 <        return(r->rlvl <= maxdepth && r->rweight >= minweight ? 0 : -1);
133 >        return((r->rweight >= minweight) & (r->rlvl <= abs(maxdepth)) ? 0 : -1);
134   }
135  
136  
137 < extern void
137 > void
138   rayclear(                       /* clear a ray for (re)evaluation */
139 <        register RAY  *r
139 >        RAY  *r
140   )
141   {
142          r->rno = raynum++;
# Line 133 | Line 145 | rayclear(                      /* clear a ray for (re)evaluation */
145          r->robj = OVOID;
146          r->ro = NULL;
147          r->rox = NULL;
148 <        r->rt = r->rot = FHUGE;
148 >        r->rxt = r->rmt = r->rot = FHUGE;
149          r->pert[0] = r->pert[1] = r->pert[2] = 0.0;
150 +        r->rflips = 0;
151          r->uv[0] = r->uv[1] = 0.0;
152          setcolor(r->pcol, 1.0, 1.0, 1.0);
153 +        setcolor(r->mcol, 0.0, 0.0, 0.0);
154          setcolor(r->rcol, 0.0, 0.0, 0.0);
155   }
156  
157  
158 < extern void
158 > void
159   raytrace(                       /* trace a ray and compute its value */
160          RAY  *r
161   )
# Line 161 | Line 175 | raytrace(                      /* trace a ray and compute its value */
175   }
176  
177  
178 < extern void
178 > void
179   raycont(                        /* check for clipped object and continue */
180 <        register RAY  *r
180 >        RAY  *r
181   )
182   {
183          if ((r->clipset != NULL && inset(r->clipset, r->ro->omod)) ||
# Line 172 | Line 186 | raycont(                       /* check for clipped object and continue */
186   }
187  
188  
189 < extern void
189 > void
190   raytrans(                       /* transmit ray as is */
191 <        register RAY  *r
191 >        RAY  *r
192   )
193   {
194          RAY  tr;
195  
196 <        if (rayorigin(&tr, TRANS, r, NULL) == 0) {
197 <                VCOPY(tr.rdir, r->rdir);
198 <                rayvalue(&tr);
199 <                copycolor(r->rcol, tr.rcol);
200 <                r->rt = r->rot + tr.rt;
196 >        rayorigin(&tr, TRANS, r, NULL);         /* always continue */
197 >        VCOPY(tr.rdir, r->rdir);
198 >        rayvalue(&tr);
199 >        copycolor(r->mcol, tr.mcol);
200 >        copycolor(r->rcol, tr.rcol);
201 >        r->rmt = r->rot + tr.rmt;
202 >        r->rxt = r->rot + tr.rxt;
203 > }
204 >
205 >
206 > int
207 > raytirrad(                      /* irradiance hack */
208 >        OBJREC  *m,
209 >        RAY     *r
210 > )
211 > {
212 >        if (ofun[m->otype].flags & (T_M|T_X) && m->otype != MAT_CLIP) {
213 >                if (istransp(m->otype) || isBSDFproxy(m)) {
214 >                        raytrans(r);
215 >                        return(1);
216 >                }
217 >                if (!islight(m->otype))
218 >                        return((*ofun[Lamb.otype].funp)(&Lamb, r));
219          }
220 +        return(0);              /* not a qualifying surface */
221   }
222  
223  
224 < extern int
224 > int
225   rayshade(               /* shade ray r with material mod */
226 <        register RAY  *r,
226 >        RAY  *r,
227          int  mod
228   )
229   {
230 <        register OBJREC  *m;
230 >        int     tst_irrad = do_irrad && !(r->crtype & ~(PRIMARY|TRANS));
231 >        OBJREC  *m;
232  
233 <        r->rt = r->rot;                 /* set effective ray length */
233 >        r->rxt = r->rot;                /* preset effective ray length */
234          for ( ; mod != OVOID; mod = m->omod) {
235                  m = objptr(mod);
236                  /****** unnecessary test since modifier() is always called
# Line 206 | Line 240 | rayshade(              /* shade ray r with material mod */
240                  }
241                  ******/
242                                          /* hack for irradiance calculation */
243 <                if (do_irrad && !(r->crtype & ~(PRIMARY|TRANS)) &&
244 <                                m->otype != MAT_CLIP &&
245 <                                (ofun[m->otype].flags & (T_M|T_X))) {
212 <                        if (irr_ignore(m->otype)) {
213 <                                raytrans(r);
214 <                                return(1);
215 <                        }
216 <                        if (!islight(m->otype))
217 <                                m = &Lamb;
218 <                }
243 >                if (tst_irrad && raytirrad(m, r))
244 >                        return(1);
245 >
246                  if ((*ofun[m->otype].funp)(m, r))
247                          return(1);      /* materials call raytexture() */
248          }
# Line 223 | Line 250 | rayshade(              /* shade ray r with material mod */
250   }
251  
252  
253 < extern void
253 > void
254   rayparticipate(                 /* compute ray medium participation */
255 <        register RAY  *r
255 >        RAY  *r
256   )
257   {
258          COLOR   ce, ca;
# Line 247 | Line 274 | rayparticipate(                        /* compute ray medium participation
274          multcolor(r->rcol, ce);                 /* path extinction */
275          if (r->crtype & SHADOW || intens(r->albedo) <= FTINY)
276                  return;                         /* no scattering */
277 <        setcolor(ca,
278 <                colval(r->albedo,RED)*colval(ambval,RED)*(1.-colval(ce,RED)),
279 <                colval(r->albedo,GRN)*colval(ambval,GRN)*(1.-colval(ce,GRN)),
280 <                colval(r->albedo,BLU)*colval(ambval,BLU)*(1.-colval(ce,BLU)));
281 <        addcolor(r->rcol, ca);                  /* ambient in scattering */
277 >        
278 >        /* PMAP: indirect inscattering accounted for by volume photons? */
279 >        if (!volumePhotonMapping) {
280 >                setcolor(ca,
281 >                        colval(r->albedo,RED)*colval(ambval,RED)*(1.-colval(ce,RED)),
282 >                        colval(r->albedo,GRN)*colval(ambval,GRN)*(1.-colval(ce,GRN)),
283 >                        colval(r->albedo,BLU)*colval(ambval,BLU)*(1.-colval(ce,BLU)));
284 >                addcolor(r->rcol, ca);                  /* ambient in scattering */
285 >        }
286 >        
287          srcscatter(r);                          /* source in scattering */
288   }
289  
290  
291 < extern void
291 > void
292   raytexture(                     /* get material modifiers */
293          RAY  *r,
294          OBJECT  mod
295   )
296   {
297 <        register OBJREC  *m;
297 >        OBJREC  *m;
298                                          /* execute textures and patterns */
299          for ( ; mod != OVOID; mod = m->omod) {
300                  m = objptr(mod);
# Line 281 | Line 313 | raytexture(                    /* get material modifiers */
313   }
314  
315  
316 < extern int
316 > int
317   raymixture(             /* mix modifiers */
318 <        register RAY  *r,
318 >        RAY  *r,
319          OBJECT  fore,
320          OBJECT  back,
321          double  coef
322   )
323   {
324          RAY  fr, br;
325 +        double  mfore, mback;
326          int  foremat, backmat;
327 <        register int  i;
327 >        int  i;
328                                          /* bound coefficient */
329          if (coef > 1.0)
330                  coef = 1.0;
# Line 301 | Line 334 | raymixture(            /* mix modifiers */
334          foremat = backmat = 0;
335                                          /* foreground */
336          fr = *r;
337 <        if (coef > FTINY)
337 >        if (coef > FTINY) {
338 >                fr.rweight *= coef;
339 >                scalecolor(fr.rcoef, coef);
340                  foremat = rayshade(&fr, fore);
341 +        }
342                                          /* background */
343          br = *r;
344 <        if (coef < 1.0-FTINY)
344 >        if (coef < 1.0-FTINY) {
345 >                br.rweight *= 1.0-coef;
346 >                scalecolor(br.rcoef, 1.0-coef);
347                  backmat = rayshade(&br, back);
348 +        }
349                                          /* check for transparency */
350          if (backmat ^ foremat) {
351                  if (backmat && coef > FTINY)
# Line 330 | Line 369 | raymixture(            /* mix modifiers */
369          scalecolor(br.rcol, 1.0-coef);
370          copycolor(r->rcol, fr.rcol);
371          addcolor(r->rcol, br.rcol);
372 <        r->rt = bright(fr.rcol) > bright(br.rcol) ? fr.rt : br.rt;
372 >        scalecolor(fr.mcol, coef);
373 >        scalecolor(br.mcol, 1.0-coef);
374 >        copycolor(r->mcol, fr.mcol);
375 >        addcolor(r->mcol, br.mcol);
376 >        mfore = bright(fr.mcol); mback = bright(br.mcol);
377 >        r->rmt = mfore > mback ? fr.rmt : br.rmt;
378 >        r->rxt = bright(fr.rcol)-mfore > bright(br.rcol)-mback ?
379 >                        fr.rxt : br.rxt;
380          return(1);
381   }
382  
383  
384 < extern double
384 > double
385   raydist(                /* compute (cumulative) ray distance */
386 <        register const RAY  *r,
387 <        register int  flags
386 >        const RAY  *r,
387 >        int  flags
388   )
389   {
390          double  sum = 0.0;
# Line 351 | Line 397 | raydist(               /* compute (cumulative) ray distance */
397   }
398  
399  
400 < extern void
400 > void
401   raycontrib(             /* compute (cumulative) ray contribution */
402 <        double  rc[3],
402 >        RREAL  rc[3],
403          const RAY  *r,
404          int  flags
405   )
406   {
407 <        double  eext[3];
362 <        int     i;
407 >        static int      warnedPM = 0;
408  
364 –        eext[0] = eext[1] = eext[2] = 0.;
409          rc[0] = rc[1] = rc[2] = 1.;
410  
411          while (r != NULL && r->crtype&flags) {
412 <                for (i = 3; i--; ) {
412 >                int     i = 3;
413 >                while (i--)
414                          rc[i] *= colval(r->rcoef,i);
415 <                        eext[i] += r->rot * colval(r->cext,i);
415 >                                        /* check for participating medium */
416 >                if (!warnedPM && (bright(r->cext) > FTINY) |
417 >                                (bright(r->albedo) > FTINY)) {
418 >                        error(WARNING,
419 >        "ray contribution calculation does not support participating media");
420 >                        warnedPM++;
421                  }
422                  r = r->parent;
423          }
374 –        for (i = 3; i--; )
375 –                rc[i] *= (eext[i] <= FTINY) ? 1. :
376 –                                (eext[i] > 92.) ? 0. : exp(-eext[i]);
424   }
425  
426  
427 < extern double
427 > double
428   raynormal(              /* compute perturbed normal for ray */
429          FVECT  norm,
430 <        register RAY  *r
430 >        RAY  *r
431   )
432   {
433          double  newdot;
434 <        register int  i;
434 >        int  i;
435  
436          /*      The perturbation is added to the surface normal to obtain
437           *  the new normal.  If the new normal would affect the surface
# Line 413 | Line 460 | raynormal(             /* compute perturbed normal for ray */
460   }
461  
462  
463 < extern void
463 > void
464   newrayxf(                       /* get new tranformation matrix for ray */
465          RAY  *r
466   )
# Line 422 | Line 469 | newrayxf(                      /* get new tranformation matrix for ray */
469                  struct xfn  *next;
470                  FULLXF  xf;
471          }  xfseed = { &xfseed }, *xflast = &xfseed;
472 <        register struct xfn  *xp;
473 <        register const RAY  *rp;
472 >        struct xfn  *xp;
473 >        const RAY  *rp;
474  
475          /*
476           * Search for transform in circular list that
# Line 434 | Line 481 | newrayxf(                      /* get new tranformation matrix for ray */
481                  if (rp->rox == &xp->xf) {               /* xp in use */
482                          xp = xp->next;                  /* move to next */
483                          if (xp == xflast) {             /* need new one */
484 <                                xp = (struct xfn *)malloc(sizeof(struct xfn));
484 >                                xp = (struct xfn *)bmalloc(sizeof(struct xfn));
485                                  if (xp == NULL)
486                                          error(SYSTEM,
487                                                  "out of memory in newrayxf");
# Line 451 | Line 498 | newrayxf(                      /* get new tranformation matrix for ray */
498   }
499  
500  
501 < extern void
501 > void
502   flipsurface(                    /* reverse surface orientation */
503 <        register RAY  *r
503 >        RAY  *r
504   )
505   {
506          r->rod = -r->rod;
# Line 463 | Line 510 | flipsurface(                   /* reverse surface orientation */
510          r->pert[0] = -r->pert[0];
511          r->pert[1] = -r->pert[1];
512          r->pert[2] = -r->pert[2];
513 +        r->rflips++;
514   }
515  
516  
517 < extern void
517 > void
518   rayhit(                 /* standard ray hit test */
519          OBJECT  *oset,
520          RAY  *r
# Line 483 | Line 531 | rayhit(                        /* standard ray hit test */
531   }
532  
533  
534 < extern int
534 > int
535   localhit(               /* check for hit in the octree */
536 <        register RAY  *r,
537 <        register CUBE  *scene
536 >        RAY  *r,
537 >        CUBE  *scene
538   )
539   {
540          OBJECT  cxset[MAXCSET+1];       /* set of checked objects */
541          FVECT  curpos;                  /* current cube position */
542          int  sflags;                    /* sign flags */
543          double  t, dt;
544 <        register int  i;
544 >        int  i;
545  
546          nrays++;                        /* increment trace counter */
547          sflags = 0;
# Line 504 | Line 552 | localhit(              /* check for hit in the octree */
552                  else if (r->rdir[i] < -1e-7)
553                          sflags |= 0x10 << i;
554          }
555 <        if (sflags == 0)
556 <                error(CONSISTENCY, "zero ray direction in localhit");
555 >        if (!sflags) {
556 >                error(WARNING, "zero ray direction in localhit");
557 >                return(0);
558 >        }
559                                          /* start off assuming nothing hit */
560          if (r->rmax > FTINY) {          /* except aft plane if one */
561                  r->ro = &Aftplane;
562                  r->rot = r->rmax;
563 <                for (i = 0; i < 3; i++)
514 <                        r->rop[i] = r->rorg[i] + r->rot*r->rdir[i];
563 >                VSUM(r->rop, r->rorg, r->rdir, r->rot);
564          }
565                                          /* find global cube entrance point */
566          t = 0.0;
# Line 534 | Line 583 | localhit(              /* check for hit in the octree */
583                  if (t >= r->rot)        /* clipped already */
584                          return(0);
585                                          /* advance position */
586 <                for (i = 0; i < 3; i++)
538 <                        curpos[i] += r->rdir[i]*t;
586 >                VSUM(curpos, curpos, r->rdir, t);
587  
588                  if (!incube(scene, curpos))     /* non-intersecting ray */
589                          return(0);
# Line 551 | Line 599 | raymove(               /* check for hit as we move */
599          FVECT  pos,                     /* current position, modified herein */
600          OBJECT  *cxs,                   /* checked objects, modified by checkhit */
601          int  dirf,                      /* direction indicators to speed tests */
602 <        register RAY  *r,
603 <        register CUBE  *cu
602 >        RAY  *r,
603 >        CUBE  *cu
604   )
605   {
606          int  ax;
# Line 560 | Line 608 | raymove(               /* check for hit as we move */
608  
609          if (istree(cu->cutree)) {               /* recurse on subcubes */
610                  CUBE  cukid;
611 <                register int  br, sgn;
611 >                int  br, sgn;
612  
613                  cukid.cusize = cu->cusize * 0.5;        /* find subcube */
614                  VCOPY(cukid.cuorg, cu->cuorg);
# Line 626 | Line 674 | raymove(               /* check for hit as we move */
674                          ax = 2;
675                  }
676          }
677 <        pos[0] += r->rdir[0]*t;
630 <        pos[1] += r->rdir[1]*t;
631 <        pos[2] += r->rdir[2]*t;
677 >        VSUM(pos, pos, r->rdir, t);
678          return(ax);
679   }
680  
681  
682   static int
683   checkhit(               /* check for hit in full cube */
684 <        register RAY  *r,
684 >        RAY  *r,
685          CUBE  *cu,
686          OBJECT  *cxs
687   )
# Line 656 | Line 702 | checkhit(              /* check for hit in full cube */
702  
703   static void
704   checkset(               /* modify checked set and set to check */
705 <        register OBJECT  *os,                   /* os' = os - cs */
706 <        register OBJECT  *cs                    /* cs' = cs + os */
705 >        OBJECT  *os,                    /* os' = os - cs */
706 >        OBJECT  *cs                     /* cs' = cs + os */
707   )
708   {
709          OBJECT  cset[MAXCSET+MAXSET+1];
710 <        register int  i, j;
710 >        int  i, j;
711          int  k;
712                                          /* copy os in place, cset <- cs */
713          cset[0] = 0;

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