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

Comparing ray/src/rt/raytrace.c (file contents):
Revision 2.49 by greg, Tue Apr 19 01:15:06 2005 UTC vs.
Revision 2.75 by greg, Wed Feb 13 01:00:31 2019 UTC

# Line 13 | Line 13 | static const char RCSid[] = "$Id$";
13   #include  "source.h"
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 34 | 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 49 | 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 58 | Line 62 | rayorigin(             /* start new ray from old one */
62                  r->crtype = r->rtype = rt;
63                  r->rsrc = -1;
64                  r->clipset = NULL;
65 +                r->revf = raytrace;
66                  copycolor(r->cext, cextinction);
67                  copycolor(r->albedo, salbedo);
68                  r->gecc = seccg;
# Line 78 | Line 83 | rayorigin(             /* start new ray from old one */
83                          r->clipset = ro->newcset;
84                          r->rmax = ro->rmax <= FTINY ? 0.0 : ro->rmax - ro->rot;
85                  }
86 +                r->revf = ro->revf;
87                  copycolor(r->cext, ro->cext);
88                  copycolor(r->albedo, ro->albedo);
89                  r->gecc = ro->gecc;
# Line 90 | 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 > .1)
100 <                        r->rweight *= exp(-re);
99 >                if (re > 0.1) {
100 >                        if (re > 92.) {
101 >                                r->rweight = 0.0;
102 >                        } else {
103 >                                r->rweight *= exp(-re);
104 >                        }
105 >                }
106          }
107          rayclear(r);
108 <        return(r->rlvl <= maxdepth && r->rweight >= minweight ? 0 : -1);
108 >        if (r->rweight <= 0.0)                  /* check for expiration */
109 >                return(-1);
110 >        if (r->crtype & SHADOW)                 /* shadow commitment */
111 >                return(0);
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)
123 >                        return(-1);             /* upper reflection limit */
124 >                if (r->rweight >= minweight)
125 >                        return(0);
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->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 109 | 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->uv[0] = r->uv[1] = 0.0;
151          setcolor(r->pcol, 1.0, 1.0, 1.0);
152 +        setcolor(r->mcol, 0.0, 0.0, 0.0);
153          setcolor(r->rcol, 0.0, 0.0, 0.0);
154   }
155  
156  
157 < extern void
158 < rayvalue(                       /* trace a ray and compute its value */
157 > void
158 > raytrace(                       /* trace a ray and compute its value */
159          RAY  *r
160   )
161   {
# Line 137 | Line 174 | rayvalue(                      /* trace a ray and compute its value */
174   }
175  
176  
177 < extern void
177 > void
178   raycont(                        /* check for clipped object and continue */
179 <        register RAY  *r
179 >        RAY  *r
180   )
181   {
182          if ((r->clipset != NULL && inset(r->clipset, r->ro->omod)) ||
# Line 148 | Line 185 | raycont(                       /* check for clipped object and continue */
185   }
186  
187  
188 < extern void
188 > void
189   raytrans(                       /* transmit ray as is */
190 <        register RAY  *r
190 >        RAY  *r
191   )
192   {
193          RAY  tr;
194  
195 <        if (rayorigin(&tr, TRANS, r, NULL) == 0) {
196 <                VCOPY(tr.rdir, r->rdir);
197 <                rayvalue(&tr);
198 <                copycolor(r->rcol, tr.rcol);
199 <                r->rt = r->rot + tr.rt;
195 >        rayorigin(&tr, TRANS, r, NULL);         /* always continue */
196 >        VCOPY(tr.rdir, r->rdir);
197 >        rayvalue(&tr);
198 >        copycolor(r->mcol, tr.mcol);
199 >        copycolor(r->rcol, tr.rcol);
200 >        r->rmt = r->rot + tr.rmt;
201 >        r->rxt = r->rot + tr.rxt;
202 > }
203 >
204 >
205 > int
206 > raytirrad(                      /* irradiance hack */
207 >        OBJREC  *m,
208 >        RAY     *r
209 > )
210 > {
211 >        if (ofun[m->otype].flags & (T_M|T_X) && m->otype != MAT_CLIP) {
212 >                if (istransp(m->otype) || isBSDFproxy(m)) {
213 >                        raytrans(r);
214 >                        return(1);
215 >                }
216 >                if (!islight(m->otype))
217 >                        return((*ofun[Lamb.otype].funp)(&Lamb, r));
218          }
219 +        return(0);              /* not a qualifying surface */
220   }
221  
222  
223 < extern int
223 > int
224   rayshade(               /* shade ray r with material mod */
225 <        register RAY  *r,
225 >        RAY  *r,
226          int  mod
227   )
228   {
229 <        register OBJREC  *m;
229 >        int     tst_irrad = do_irrad && !(r->crtype & ~(PRIMARY|TRANS));
230 >        OBJREC  *m;
231  
232 <        r->rt = r->rot;                 /* set effective ray length */
232 >        r->rxt = r->rmt = r->rot;       /* preset effective ray length */
233          for ( ; mod != OVOID; mod = m->omod) {
234                  m = objptr(mod);
235                  /****** unnecessary test since modifier() is always called
# Line 182 | Line 239 | rayshade(              /* shade ray r with material mod */
239                  }
240                  ******/
241                                          /* hack for irradiance calculation */
242 <                if (do_irrad && !(r->crtype & ~(PRIMARY|TRANS)) &&
243 <                                m->otype != MAT_CLIP &&
244 <                                (ofun[m->otype].flags & (T_M|T_X))) {
188 <                        if (irr_ignore(m->otype)) {
189 <                                raytrans(r);
190 <                                return(1);
191 <                        }
192 <                        if (!islight(m->otype))
193 <                                m = &Lamb;
194 <                }
242 >                if (tst_irrad && raytirrad(m, r))
243 >                        return(1);
244 >
245                  if ((*ofun[m->otype].funp)(m, r))
246                          return(1);      /* materials call raytexture() */
247          }
# Line 199 | Line 249 | rayshade(              /* shade ray r with material mod */
249   }
250  
251  
252 < extern void
252 > void
253   rayparticipate(                 /* compute ray medium participation */
254 <        register RAY  *r
254 >        RAY  *r
255   )
256   {
257          COLOR   ce, ca;
# Line 223 | Line 273 | rayparticipate(                        /* compute ray medium participation
273          multcolor(r->rcol, ce);                 /* path extinction */
274          if (r->crtype & SHADOW || intens(r->albedo) <= FTINY)
275                  return;                         /* no scattering */
276 <        setcolor(ca,
277 <                colval(r->albedo,RED)*colval(ambval,RED)*(1.-colval(ce,RED)),
278 <                colval(r->albedo,GRN)*colval(ambval,GRN)*(1.-colval(ce,GRN)),
279 <                colval(r->albedo,BLU)*colval(ambval,BLU)*(1.-colval(ce,BLU)));
280 <        addcolor(r->rcol, ca);                  /* ambient in scattering */
276 >        
277 >        /* PMAP: indirect inscattering accounted for by volume photons? */
278 >        if (!volumePhotonMapping) {
279 >                setcolor(ca,
280 >                        colval(r->albedo,RED)*colval(ambval,RED)*(1.-colval(ce,RED)),
281 >                        colval(r->albedo,GRN)*colval(ambval,GRN)*(1.-colval(ce,GRN)),
282 >                        colval(r->albedo,BLU)*colval(ambval,BLU)*(1.-colval(ce,BLU)));
283 >                addcolor(r->rcol, ca);                  /* ambient in scattering */
284 >        }
285 >        
286          srcscatter(r);                          /* source in scattering */
287   }
288  
289  
290 < extern void
290 > void
291   raytexture(                     /* get material modifiers */
292          RAY  *r,
293          OBJECT  mod
294   )
295   {
296 <        register OBJREC  *m;
296 >        OBJREC  *m;
297                                          /* execute textures and patterns */
298          for ( ; mod != OVOID; mod = m->omod) {
299                  m = objptr(mod);
# Line 257 | Line 312 | raytexture(                    /* get material modifiers */
312   }
313  
314  
315 < extern int
315 > int
316   raymixture(             /* mix modifiers */
317 <        register RAY  *r,
317 >        RAY  *r,
318          OBJECT  fore,
319          OBJECT  back,
320          double  coef
321   )
322   {
323          RAY  fr, br;
324 +        double  mfore, mback;
325          int  foremat, backmat;
326 <        register int  i;
326 >        int  i;
327                                          /* bound coefficient */
328          if (coef > 1.0)
329                  coef = 1.0;
# Line 277 | Line 333 | raymixture(            /* mix modifiers */
333          foremat = backmat = 0;
334                                          /* foreground */
335          fr = *r;
336 <        if (coef > FTINY)
336 >        if (coef > FTINY) {
337 >                fr.rweight *= coef;
338 >                scalecolor(fr.rcoef, coef);
339                  foremat = rayshade(&fr, fore);
340 +        }
341                                          /* background */
342          br = *r;
343 <        if (coef < 1.0-FTINY)
343 >        if (coef < 1.0-FTINY) {
344 >                br.rweight *= 1.0-coef;
345 >                scalecolor(br.rcoef, 1.0-coef);
346                  backmat = rayshade(&br, back);
347 +        }
348                                          /* check for transparency */
349          if (backmat ^ foremat) {
350                  if (backmat && coef > FTINY)
# Line 306 | Line 368 | raymixture(            /* mix modifiers */
368          scalecolor(br.rcol, 1.0-coef);
369          copycolor(r->rcol, fr.rcol);
370          addcolor(r->rcol, br.rcol);
371 <        r->rt = bright(fr.rcol) > bright(br.rcol) ? fr.rt : br.rt;
371 >        scalecolor(fr.mcol, coef);
372 >        scalecolor(br.mcol, 1.0-coef);
373 >        copycolor(r->mcol, fr.mcol);
374 >        addcolor(r->mcol, br.mcol);
375 >        mfore = bright(fr.mcol); mback = bright(br.mcol);
376 >        r->rmt = mfore > mback ? fr.rmt : br.rmt;
377 >        r->rxt = bright(fr.rcol)-mfore > bright(br.rcol)-mback ?
378 >                        fr.rxt : br.rxt;
379          return(1);
380   }
381  
382  
383 < extern double
383 > double
384   raydist(                /* compute (cumulative) ray distance */
385 <        register const RAY  *r,
386 <        register int  flags
385 >        const RAY  *r,
386 >        int  flags
387   )
388   {
389          double  sum = 0.0;
# Line 327 | Line 396 | raydist(               /* compute (cumulative) ray distance */
396   }
397  
398  
399 < extern void
399 > void
400   raycontrib(             /* compute (cumulative) ray contribution */
401 <        COLOR  rc,
401 >        RREAL  rc[3],
402          const RAY  *r,
403          int  flags
404   )
405   {
406 <        COLOR   eext, ext1;
407 <        
339 <        setcolor(eext, 0., 0., 0.);
340 <        setcolor(rc, 1., 1., 1.);
406 >        double  eext[3];
407 >        int     i;
408  
409 +        eext[0] = eext[1] = eext[2] = 0.;
410 +        rc[0] = rc[1] = rc[2] = 1.;
411 +
412          while (r != NULL && r->crtype&flags) {
413 <                multcolor(rc, r->rcoef);
414 <                copycolor(ext1, r->cext);
415 <                scalecolor(ext1, r->rot);
416 <                addcolor(eext, ext1);
413 >                for (i = 3; i--; ) {
414 >                        rc[i] *= colval(r->rcoef,i);
415 >                        eext[i] += r->rot * colval(r->cext,i);
416 >                }
417                  r = r->parent;
418          }
419 <        if (intens(eext) > FTINY) {
420 <                setcolor(ext1,  exp(-colval(eext,RED)),
421 <                                exp(-colval(eext,GRN)),
352 <                                exp(-colval(eext,BLU)));
353 <                multcolor(rc, ext1);
354 <        }
419 >        for (i = 3; i--; )
420 >                rc[i] *= (eext[i] <= FTINY) ? 1. :
421 >                                (eext[i] > 92.) ? 0. : exp(-eext[i]);
422   }
423  
424  
425 < extern double
425 > double
426   raynormal(              /* compute perturbed normal for ray */
427          FVECT  norm,
428 <        register RAY  *r
428 >        RAY  *r
429   )
430   {
431          double  newdot;
432 <        register int  i;
432 >        int  i;
433  
434          /*      The perturbation is added to the surface normal to obtain
435           *  the new normal.  If the new normal would affect the surface
# Line 391 | Line 458 | raynormal(             /* compute perturbed normal for ray */
458   }
459  
460  
461 < extern void
461 > void
462   newrayxf(                       /* get new tranformation matrix for ray */
463          RAY  *r
464   )
# Line 400 | Line 467 | newrayxf(                      /* get new tranformation matrix for ray */
467                  struct xfn  *next;
468                  FULLXF  xf;
469          }  xfseed = { &xfseed }, *xflast = &xfseed;
470 <        register struct xfn  *xp;
471 <        register const RAY  *rp;
470 >        struct xfn  *xp;
471 >        const RAY  *rp;
472  
473          /*
474           * Search for transform in circular list that
# Line 412 | Line 479 | newrayxf(                      /* get new tranformation matrix for ray */
479                  if (rp->rox == &xp->xf) {               /* xp in use */
480                          xp = xp->next;                  /* move to next */
481                          if (xp == xflast) {             /* need new one */
482 <                                xp = (struct xfn *)malloc(sizeof(struct xfn));
482 >                                xp = (struct xfn *)bmalloc(sizeof(struct xfn));
483                                  if (xp == NULL)
484                                          error(SYSTEM,
485                                                  "out of memory in newrayxf");
# Line 429 | Line 496 | newrayxf(                      /* get new tranformation matrix for ray */
496   }
497  
498  
499 < extern void
499 > void
500   flipsurface(                    /* reverse surface orientation */
501 <        register RAY  *r
501 >        RAY  *r
502   )
503   {
504          r->rod = -r->rod;
# Line 444 | Line 511 | flipsurface(                   /* reverse surface orientation */
511   }
512  
513  
514 < extern void
514 > void
515   rayhit(                 /* standard ray hit test */
516          OBJECT  *oset,
517          RAY  *r
# Line 461 | Line 528 | rayhit(                        /* standard ray hit test */
528   }
529  
530  
531 < extern int
531 > int
532   localhit(               /* check for hit in the octree */
533 <        register RAY  *r,
534 <        register CUBE  *scene
533 >        RAY  *r,
534 >        CUBE  *scene
535   )
536   {
537          OBJECT  cxset[MAXCSET+1];       /* set of checked objects */
538          FVECT  curpos;                  /* current cube position */
539          int  sflags;                    /* sign flags */
540          double  t, dt;
541 <        register int  i;
541 >        int  i;
542  
543          nrays++;                        /* increment trace counter */
544          sflags = 0;
# Line 482 | Line 549 | localhit(              /* check for hit in the octree */
549                  else if (r->rdir[i] < -1e-7)
550                          sflags |= 0x10 << i;
551          }
552 <        if (sflags == 0)
553 <                error(CONSISTENCY, "zero ray direction in localhit");
552 >        if (!sflags) {
553 >                error(WARNING, "zero ray direction in localhit");
554 >                return(0);
555 >        }
556                                          /* start off assuming nothing hit */
557          if (r->rmax > FTINY) {          /* except aft plane if one */
558                  r->ro = &Aftplane;
559                  r->rot = r->rmax;
560 <                for (i = 0; i < 3; i++)
492 <                        r->rop[i] = r->rorg[i] + r->rot*r->rdir[i];
560 >                VSUM(r->rop, r->rorg, r->rdir, r->rot);
561          }
562                                          /* find global cube entrance point */
563          t = 0.0;
# Line 512 | Line 580 | localhit(              /* check for hit in the octree */
580                  if (t >= r->rot)        /* clipped already */
581                          return(0);
582                                          /* advance position */
583 <                for (i = 0; i < 3; i++)
516 <                        curpos[i] += r->rdir[i]*t;
583 >                VSUM(curpos, curpos, r->rdir, t);
584  
585                  if (!incube(scene, curpos))     /* non-intersecting ray */
586                          return(0);
# Line 529 | Line 596 | raymove(               /* check for hit as we move */
596          FVECT  pos,                     /* current position, modified herein */
597          OBJECT  *cxs,                   /* checked objects, modified by checkhit */
598          int  dirf,                      /* direction indicators to speed tests */
599 <        register RAY  *r,
600 <        register CUBE  *cu
599 >        RAY  *r,
600 >        CUBE  *cu
601   )
602   {
603          int  ax;
# Line 538 | Line 605 | raymove(               /* check for hit as we move */
605  
606          if (istree(cu->cutree)) {               /* recurse on subcubes */
607                  CUBE  cukid;
608 <                register int  br, sgn;
608 >                int  br, sgn;
609  
610                  cukid.cusize = cu->cusize * 0.5;        /* find subcube */
611                  VCOPY(cukid.cuorg, cu->cuorg);
# Line 604 | Line 671 | raymove(               /* check for hit as we move */
671                          ax = 2;
672                  }
673          }
674 <        pos[0] += r->rdir[0]*t;
608 <        pos[1] += r->rdir[1]*t;
609 <        pos[2] += r->rdir[2]*t;
674 >        VSUM(pos, pos, r->rdir, t);
675          return(ax);
676   }
677  
678  
679   static int
680   checkhit(               /* check for hit in full cube */
681 <        register RAY  *r,
681 >        RAY  *r,
682          CUBE  *cu,
683          OBJECT  *cxs
684   )
# Line 634 | Line 699 | checkhit(              /* check for hit in full cube */
699  
700   static void
701   checkset(               /* modify checked set and set to check */
702 <        register OBJECT  *os,                   /* os' = os - cs */
703 <        register OBJECT  *cs                    /* cs' = cs + os */
702 >        OBJECT  *os,                    /* os' = os - cs */
703 >        OBJECT  *cs                     /* cs' = cs + os */
704   )
705   {
706          OBJECT  cset[MAXCSET+MAXSET+1];
707 <        register int  i, j;
707 >        int  i, j;
708          int  k;
709                                          /* copy os in place, cset <- cs */
710          cset[0] = 0;

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