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

Comparing ray/src/rt/raytrace.c (file contents):
Revision 2.58 by schorsch, Wed Jun 7 17:52:04 2006 UTC vs.
Revision 2.84 by greg, Sun Jan 31 20:55:04 2021 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 = {
# 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 106 | Line 109 | rayorigin(             /* start new ray from old one */
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);
# Line 120 | Line 130 | rayorigin(             /* start new ray from old one */
130                  r->rweight = minweight;
131                  return(0);
132          }
133 <        return(r->rlvl <= abs(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 135 | 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 >        VCOPY(r->rop, r->rorg);
150 >        r->ron[0] = -r->rdir[0]; r->ron[1] = -r->rdir[1]; r->ron[2] = -r->rdir[2];
151 >        r->rod = 1.0;
152          r->pert[0] = r->pert[1] = r->pert[2] = 0.0;
153 +        r->rflips = 0;
154          r->uv[0] = r->uv[1] = 0.0;
155          setcolor(r->pcol, 1.0, 1.0, 1.0);
156 +        setcolor(r->mcol, 0.0, 0.0, 0.0);
157          setcolor(r->rcol, 0.0, 0.0, 0.0);
158   }
159  
160  
161 < extern void
161 > void
162   raytrace(                       /* trace a ray and compute its value */
163          RAY  *r
164   )
# Line 163 | Line 178 | raytrace(                      /* trace a ray and compute its value */
178   }
179  
180  
181 < extern void
181 > void
182   raycont(                        /* check for clipped object and continue */
183 <        register RAY  *r
183 >        RAY  *r
184   )
185   {
186          if ((r->clipset != NULL && inset(r->clipset, r->ro->omod)) ||
# Line 174 | Line 189 | raycont(                       /* check for clipped object and continue */
189   }
190  
191  
192 < extern void
192 > void
193   raytrans(                       /* transmit ray as is */
194 <        register RAY  *r
194 >        RAY  *r
195   )
196   {
197          RAY  tr;
198  
199 <        if (rayorigin(&tr, TRANS, r, NULL) == 0) {
200 <                VCOPY(tr.rdir, r->rdir);
201 <                rayvalue(&tr);
202 <                copycolor(r->rcol, tr.rcol);
203 <                r->rt = r->rot + tr.rt;
199 >        rayorigin(&tr, TRANS, r, NULL);         /* always continue */
200 >        VCOPY(tr.rdir, r->rdir);
201 >        rayvalue(&tr);
202 >        copycolor(r->mcol, tr.mcol);
203 >        copycolor(r->rcol, tr.rcol);
204 >        r->rmt = r->rot + tr.rmt;
205 >        r->rxt = r->rot + tr.rxt;
206 > }
207 >
208 >
209 > int
210 > raytirrad(                      /* irradiance hack */
211 >        OBJREC  *m,
212 >        RAY     *r
213 > )
214 > {
215 >        if (ofun[m->otype].flags & (T_M|T_X) && m->otype != MAT_CLIP) {
216 >                if (istransp(m->otype) || isBSDFproxy(m)) {
217 >                        raytrans(r);
218 >                        return(1);
219 >                }
220 >                if (!islight(m->otype))
221 >                        return((*ofun[Lamb.otype].funp)(&Lamb, r));
222          }
223 +        return(0);              /* not a qualifying surface */
224   }
225  
226  
227 < extern int
227 > int
228   rayshade(               /* shade ray r with material mod */
229 <        register RAY  *r,
229 >        RAY  *r,
230          int  mod
231   )
232   {
233 <        register OBJREC  *m;
233 >        int     tst_irrad = do_irrad && !(r->crtype & ~(PRIMARY|TRANS));
234 >        OBJREC  *m;
235  
236 <        r->rt = r->rot;                 /* set effective ray length */
236 >        r->rxt = r->rot;                /* preset effective ray length */
237          for ( ; mod != OVOID; mod = m->omod) {
238                  m = objptr(mod);
239                  /****** unnecessary test since modifier() is always called
# Line 208 | Line 243 | rayshade(              /* shade ray r with material mod */
243                  }
244                  ******/
245                                          /* hack for irradiance calculation */
246 <                if (do_irrad && !(r->crtype & ~(PRIMARY|TRANS)) &&
247 <                                m->otype != MAT_CLIP &&
248 <                                (ofun[m->otype].flags & (T_M|T_X))) {
214 <                        if (irr_ignore(m->otype)) {
215 <                                raytrans(r);
216 <                                return(1);
217 <                        }
218 <                        if (!islight(m->otype))
219 <                                m = &Lamb;
220 <                }
246 >                if (tst_irrad && raytirrad(m, r))
247 >                        return(1);
248 >
249                  if ((*ofun[m->otype].funp)(m, r))
250                          return(1);      /* materials call raytexture() */
251          }
# Line 225 | Line 253 | rayshade(              /* shade ray r with material mod */
253   }
254  
255  
256 < extern void
256 > void
257   rayparticipate(                 /* compute ray medium participation */
258 <        register RAY  *r
258 >        RAY  *r
259   )
260   {
261          COLOR   ce, ca;
# Line 249 | Line 277 | rayparticipate(                        /* compute ray medium participation
277          multcolor(r->rcol, ce);                 /* path extinction */
278          if (r->crtype & SHADOW || intens(r->albedo) <= FTINY)
279                  return;                         /* no scattering */
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 */
280 >        
281 >        /* PMAP: indirect inscattering accounted for by volume photons? */
282 >        if (!volumePhotonMapping) {
283 >                setcolor(ca,
284 >                        colval(r->albedo,RED)*colval(ambval,RED)*(1.-colval(ce,RED)),
285 >                        colval(r->albedo,GRN)*colval(ambval,GRN)*(1.-colval(ce,GRN)),
286 >                        colval(r->albedo,BLU)*colval(ambval,BLU)*(1.-colval(ce,BLU)));
287 >                addcolor(r->rcol, ca);                  /* ambient in scattering */
288 >        }
289 >        
290          srcscatter(r);                          /* source in scattering */
291   }
292  
293  
294 < extern void
294 > void
295   raytexture(                     /* get material modifiers */
296          RAY  *r,
297          OBJECT  mod
298   )
299   {
300 <        register OBJREC  *m;
300 >        OBJREC  *m;
301                                          /* execute textures and patterns */
302          for ( ; mod != OVOID; mod = m->omod) {
303                  m = objptr(mod);
# Line 283 | Line 316 | raytexture(                    /* get material modifiers */
316   }
317  
318  
319 < extern int
319 > int
320   raymixture(             /* mix modifiers */
321 <        register RAY  *r,
321 >        RAY  *r,
322          OBJECT  fore,
323          OBJECT  back,
324          double  coef
325   )
326   {
327          RAY  fr, br;
328 +        double  mfore, mback;
329          int  foremat, backmat;
330 <        register int  i;
330 >        int  i;
331                                          /* bound coefficient */
332          if (coef > 1.0)
333                  coef = 1.0;
# Line 304 | Line 338 | raymixture(            /* mix modifiers */
338                                          /* foreground */
339          fr = *r;
340          if (coef > FTINY) {
341 +                fr.rweight *= coef;
342                  scalecolor(fr.rcoef, coef);
343                  foremat = rayshade(&fr, fore);
344          }
345                                          /* background */
346          br = *r;
347          if (coef < 1.0-FTINY) {
348 +                br.rweight *= 1.0-coef;
349                  scalecolor(br.rcoef, 1.0-coef);
350                  backmat = rayshade(&br, back);
351          }
# Line 336 | Line 372 | raymixture(            /* mix modifiers */
372          scalecolor(br.rcol, 1.0-coef);
373          copycolor(r->rcol, fr.rcol);
374          addcolor(r->rcol, br.rcol);
375 <        r->rt = bright(fr.rcol) > bright(br.rcol) ? fr.rt : br.rt;
375 >        scalecolor(fr.mcol, coef);
376 >        scalecolor(br.mcol, 1.0-coef);
377 >        copycolor(r->mcol, fr.mcol);
378 >        addcolor(r->mcol, br.mcol);
379 >        mfore = bright(fr.mcol); mback = bright(br.mcol);
380 >        r->rmt = mfore > mback ? fr.rmt : br.rmt;
381 >        r->rxt = bright(fr.rcol)-mfore > bright(br.rcol)-mback ?
382 >                        fr.rxt : br.rxt;
383          return(1);
384   }
385  
386  
387 < extern double
387 > double
388   raydist(                /* compute (cumulative) ray distance */
389 <        register const RAY  *r,
390 <        register int  flags
389 >        const RAY  *r,
390 >        int  flags
391   )
392   {
393          double  sum = 0.0;
# Line 357 | Line 400 | raydist(               /* compute (cumulative) ray distance */
400   }
401  
402  
403 < extern void
403 > void
404   raycontrib(             /* compute (cumulative) ray contribution */
405 <        double  rc[3],
405 >        RREAL  rc[3],
406          const RAY  *r,
407          int  flags
408   )
409   {
410 <        double  eext[3];
368 <        int     i;
410 >        static int      warnedPM = 0;
411  
370 –        eext[0] = eext[1] = eext[2] = 0.;
412          rc[0] = rc[1] = rc[2] = 1.;
413  
414          while (r != NULL && r->crtype&flags) {
415 <                for (i = 3; i--; ) {
415 >                int     i = 3;
416 >                while (i--)
417                          rc[i] *= colval(r->rcoef,i);
418 <                        eext[i] += r->rot * colval(r->cext,i);
418 >                                        /* check for participating medium */
419 >                if (!warnedPM && (bright(r->cext) > FTINY) |
420 >                                (bright(r->albedo) > FTINY)) {
421 >                        error(WARNING,
422 >        "ray contribution calculation does not support participating media");
423 >                        warnedPM++;
424                  }
425                  r = r->parent;
426          }
380 –        for (i = 3; i--; )
381 –                rc[i] *= (eext[i] <= FTINY) ? 1. :
382 –                                (eext[i] > 92.) ? 0. : exp(-eext[i]);
427   }
428  
429  
430 < extern double
430 > double
431   raynormal(              /* compute perturbed normal for ray */
432          FVECT  norm,
433 <        register RAY  *r
433 >        RAY  *r
434   )
435   {
436          double  newdot;
437 <        register int  i;
437 >        int  i;
438  
439          /*      The perturbation is added to the surface normal to obtain
440           *  the new normal.  If the new normal would affect the surface
# Line 419 | Line 463 | raynormal(             /* compute perturbed normal for ray */
463   }
464  
465  
466 < extern void
466 > void
467   newrayxf(                       /* get new tranformation matrix for ray */
468          RAY  *r
469   )
# Line 428 | Line 472 | newrayxf(                      /* get new tranformation matrix for ray */
472                  struct xfn  *next;
473                  FULLXF  xf;
474          }  xfseed = { &xfseed }, *xflast = &xfseed;
475 <        register struct xfn  *xp;
476 <        register const RAY  *rp;
475 >        struct xfn  *xp;
476 >        const RAY  *rp;
477  
478          /*
479           * Search for transform in circular list that
# Line 440 | Line 484 | newrayxf(                      /* get new tranformation matrix for ray */
484                  if (rp->rox == &xp->xf) {               /* xp in use */
485                          xp = xp->next;                  /* move to next */
486                          if (xp == xflast) {             /* need new one */
487 <                                xp = (struct xfn *)malloc(sizeof(struct xfn));
487 >                                xp = (struct xfn *)bmalloc(sizeof(struct xfn));
488                                  if (xp == NULL)
489                                          error(SYSTEM,
490                                                  "out of memory in newrayxf");
# Line 457 | Line 501 | newrayxf(                      /* get new tranformation matrix for ray */
501   }
502  
503  
504 < extern void
504 > void
505   flipsurface(                    /* reverse surface orientation */
506 <        register RAY  *r
506 >        RAY  *r
507   )
508   {
509          r->rod = -r->rod;
# Line 469 | Line 513 | flipsurface(                   /* reverse surface orientation */
513          r->pert[0] = -r->pert[0];
514          r->pert[1] = -r->pert[1];
515          r->pert[2] = -r->pert[2];
516 +        r->rflips++;
517   }
518  
519  
520 < extern void
520 > int
521 > rayreject(              /* check if candidate hit is worse than current */
522 >        OBJREC *o,
523 >        RAY *r,
524 >        double t
525 > )
526 > {
527 >        OBJREC  *mnew, *mray;
528 >
529 >        if ((t <= FTINY) | (t > r->rot + FTINY))
530 >                return(1);
531 >        if (t < r->rot - FTINY)         /* is new hit significantly closer? */
532 >                return(0);
533 >                                        /* coincident point, so decide... */
534 >        if (o == r->ro)
535 >                return(1);              /* shouldn't happen */
536 >        if (r->ro == NULL)
537 >                return(0);              /* ditto */
538 >        if ((mnew = findmaterial(o)) == NULL)
539 >                return(1);              /* new has no material */
540 >        if ((mray = findmaterial(r->ro)) == NULL)
541 >                return(0);              /* old has no material(!) */
542 >        if (istransp(mnew->otype))
543 >                return(1);              /* new is transparent */
544 >        if (istransp(mray->otype))
545 >                return(0);              /* old is transparent */
546 >                        /* weakest priority to later modifier definition */
547 >        return (r->ro->omod >= o->omod);
548 > }
549 >
550 > void
551   rayhit(                 /* standard ray hit test */
552          OBJECT  *oset,
553          RAY  *r
# Line 489 | Line 564 | rayhit(                        /* standard ray hit test */
564   }
565  
566  
567 < extern int
567 > int
568   localhit(               /* check for hit in the octree */
569 <        register RAY  *r,
570 <        register CUBE  *scene
569 >        RAY  *r,
570 >        CUBE  *scene
571   )
572   {
573          OBJECT  cxset[MAXCSET+1];       /* set of checked objects */
574          FVECT  curpos;                  /* current cube position */
575          int  sflags;                    /* sign flags */
576          double  t, dt;
577 <        register int  i;
577 >        int  i;
578  
579          nrays++;                        /* increment trace counter */
580          sflags = 0;
# Line 510 | Line 585 | localhit(              /* check for hit in the octree */
585                  else if (r->rdir[i] < -1e-7)
586                          sflags |= 0x10 << i;
587          }
588 <        if (sflags == 0)
589 <                error(CONSISTENCY, "zero ray direction in localhit");
588 >        if (!sflags) {
589 >                error(WARNING, "zero ray direction in localhit");
590 >                return(0);
591 >        }
592                                          /* start off assuming nothing hit */
593          if (r->rmax > FTINY) {          /* except aft plane if one */
594                  r->ro = &Aftplane;
595                  r->rot = r->rmax;
596 <                for (i = 0; i < 3; i++)
520 <                        r->rop[i] = r->rorg[i] + r->rot*r->rdir[i];
596 >                VSUM(r->rop, r->rorg, r->rdir, r->rot);
597          }
598                                          /* find global cube entrance point */
599          t = 0.0;
# Line 540 | Line 616 | localhit(              /* check for hit in the octree */
616                  if (t >= r->rot)        /* clipped already */
617                          return(0);
618                                          /* advance position */
619 <                for (i = 0; i < 3; i++)
544 <                        curpos[i] += r->rdir[i]*t;
619 >                VSUM(curpos, curpos, r->rdir, t);
620  
621                  if (!incube(scene, curpos))     /* non-intersecting ray */
622                          return(0);
# Line 557 | Line 632 | raymove(               /* check for hit as we move */
632          FVECT  pos,                     /* current position, modified herein */
633          OBJECT  *cxs,                   /* checked objects, modified by checkhit */
634          int  dirf,                      /* direction indicators to speed tests */
635 <        register RAY  *r,
636 <        register CUBE  *cu
635 >        RAY  *r,
636 >        CUBE  *cu
637   )
638   {
639          int  ax;
# Line 566 | Line 641 | raymove(               /* check for hit as we move */
641  
642          if (istree(cu->cutree)) {               /* recurse on subcubes */
643                  CUBE  cukid;
644 <                register int  br, sgn;
644 >                int  br, sgn;
645  
646                  cukid.cusize = cu->cusize * 0.5;        /* find subcube */
647                  VCOPY(cukid.cuorg, cu->cuorg);
# Line 632 | Line 707 | raymove(               /* check for hit as we move */
707                          ax = 2;
708                  }
709          }
710 <        pos[0] += r->rdir[0]*t;
636 <        pos[1] += r->rdir[1]*t;
637 <        pos[2] += r->rdir[2]*t;
710 >        VSUM(pos, pos, r->rdir, t);
711          return(ax);
712   }
713  
714  
715   static int
716   checkhit(               /* check for hit in full cube */
717 <        register RAY  *r,
717 >        RAY  *r,
718          CUBE  *cu,
719          OBJECT  *cxs
720   )
# Line 662 | Line 735 | checkhit(              /* check for hit in full cube */
735  
736   static void
737   checkset(               /* modify checked set and set to check */
738 <        register OBJECT  *os,                   /* os' = os - cs */
739 <        register OBJECT  *cs                    /* cs' = cs + os */
738 >        OBJECT  *os,                    /* os' = os - cs */
739 >        OBJECT  *cs                     /* cs' = cs + os */
740   )
741   {
742          OBJECT  cset[MAXCSET+MAXSET+1];
743 <        register int  i, j;
743 >        int  i, j;
744          int  k;
745                                          /* copy os in place, cset <- cs */
746          cset[0] = 0;

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