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

Comparing ray/src/rt/raytrace.c (file contents):
Revision 2.48 by greg, Fri Apr 15 04:44:51 2005 UTC vs.
Revision 2.71 by greg, Mon May 16 17:32:10 2016 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 <        register RAY  *r,
40 <        register RAY  *ro,
41 >        RAY  *r,
42          int  rt,
43 <        double  rw
43 >        const RAY  *ro,
44 >        const COLOR rc
45   )
46   {
47 <        double  re;
48 <
47 >        double  rw, re;
48 >                                                /* assign coefficient/weight */
49 >        if (rc == NULL) {
50 >                rw = 1.0;
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 >        }
59          if ((r->parent = ro) == NULL) {         /* primary ray */
60                  r->rlvl = 0;
61                  r->rweight = rw;
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;
69                  r->slights = NULL;
57 –        } else if (ro->rot >= FHUGE) {          /* illegal continuation */
58 –                memset(r, 0, sizeof(RAY));
59 –                return(-1);
70          } else {                                /* spawned ray */
71 +                if (ro->rot >= FHUGE) {
72 +                        memset(r, 0, sizeof(RAY));
73 +                        return(-1);             /* illegal continuation */
74 +                }
75                  r->rlvl = ro->rlvl;
76                  if (rt & RAYREFL) {
77                          r->rlvl++;
# Line 69 | 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 76 | Line 91 | rayorigin(             /* start new ray from old one */
91                  r->crtype = ro->crtype | (r->rtype = rt);
92                  VCOPY(r->rorg, ro->rop);
93                  r->rweight = ro->rweight * rw;
94 <                                                /* estimate absorption */
94 >                                                /* estimate extinction */
95                  re = colval(ro->cext,RED) < colval(ro->cext,GRN) ?
96                                  colval(ro->cext,RED) : colval(ro->cext,GRN);
97                  if (colval(ro->cext,BLU) < re) re = colval(ro->cext,BLU);
98 <                if (re > 0.)
99 <                        r->rweight *= exp(-re*ro->rot);
98 >                re *= ro->rot;
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 107 | Line 153 | rayclear(                      /* clear a ray for (re)evaluation */
153   }
154  
155  
156 < extern void
157 < rayvalue(                       /* trace a ray and compute its value */
156 > void
157 > raytrace(                       /* trace a ray and compute its value */
158          RAY  *r
159   )
160   {
# Line 120 | Line 166 | rayvalue(                      /* trace a ray and compute its value */
166          } else if (sourcehit(r))
167                  rayshade(r, r->ro->omod);       /* distant source */
168  
123 –        rayparticipate(r);              /* for participating medium */
124 –
169          if (trace != NULL)
170                  (*trace)(r);            /* trace execution */
171 +
172 +        rayparticipate(r);              /* for participating medium */
173   }
174  
175  
176 < extern void
176 > void
177   raycont(                        /* check for clipped object and continue */
178 <        register RAY  *r
178 >        RAY  *r
179   )
180   {
181          if ((r->clipset != NULL && inset(r->clipset, r->ro->omod)) ||
# Line 138 | Line 184 | raycont(                       /* check for clipped object and continue */
184   }
185  
186  
187 < extern void
187 > void
188   raytrans(                       /* transmit ray as is */
189 <        register RAY  *r
189 >        RAY  *r
190   )
191   {
192          RAY  tr;
193  
194 <        if (rayorigin(&tr, r, TRANS, 1.0) == 0) {
195 <                VCOPY(tr.rdir, r->rdir);
196 <                rayvalue(&tr);
197 <                copycolor(r->rcol, tr.rcol);
198 <                r->rt = r->rot + tr.rt;
153 <        }
194 >        rayorigin(&tr, TRANS, r, NULL);         /* always continue */
195 >        VCOPY(tr.rdir, r->rdir);
196 >        rayvalue(&tr);
197 >        copycolor(r->rcol, tr.rcol);
198 >        r->rt = r->rot + tr.rt;
199   }
200  
201  
202 < extern int
202 > /* Macro for test to see if BSDF material uses proxy */
203 > #define isBSDFproxy(m)  ((m)->otype == MAT_BSDF && (m)->oargs.nsargs && \
204 >                                strcmp((m)->oargs.sarg[0], "0"))
205 >
206 >
207 > int
208   rayshade(               /* shade ray r with material mod */
209 <        register RAY  *r,
209 >        RAY  *r,
210          int  mod
211   )
212   {
213 <        register OBJREC  *m;
213 >        OBJREC  *m;
214  
215 <        r->rt = r->rot;                 /* set effective ray length */
215 >        r->rt = r->rot;                 /* preset effective ray length */
216          for ( ; mod != OVOID; mod = m->omod) {
217                  m = objptr(mod);
218                  /****** unnecessary test since modifier() is always called
# Line 173 | Line 223 | rayshade(              /* shade ray r with material mod */
223                  ******/
224                                          /* hack for irradiance calculation */
225                  if (do_irrad && !(r->crtype & ~(PRIMARY|TRANS)) &&
226 +                                (ofun[m->otype].flags & (T_M|T_X)) &&
227                                  m->otype != MAT_CLIP &&
228 <                                (ofun[m->otype].flags & (T_M|T_X))) {
228 >                                !isBSDFproxy(m)) {
229                          if (irr_ignore(m->otype)) {
230                                  raytrans(r);
231                                  return(1);
# Line 189 | Line 240 | rayshade(              /* shade ray r with material mod */
240   }
241  
242  
243 < extern void
243 > void
244   rayparticipate(                 /* compute ray medium participation */
245 <        register RAY  *r
245 >        RAY  *r
246   )
247   {
248          COLOR   ce, ca;
# Line 207 | Line 258 | rayparticipate(                        /* compute ray medium participation
258                  ge *= 1. - colval(r->albedo,GRN);
259                  be *= 1. - colval(r->albedo,BLU);
260          }
261 <        setcolor(ce,    re<=0. ? 1. : re>92. ? 0. : exp(-re),
262 <                        ge<=0. ? 1. : ge>92. ? 0. : exp(-ge),
263 <                        be<=0. ? 1. : be>92. ? 0. : exp(-be));
264 <        multcolor(r->rcol, ce);                 /* path absorption */
261 >        setcolor(ce,    re<=FTINY ? 1. : re>92. ? 0. : exp(-re),
262 >                        ge<=FTINY ? 1. : ge>92. ? 0. : exp(-ge),
263 >                        be<=FTINY ? 1. : be>92. ? 0. : exp(-be));
264 >        multcolor(r->rcol, ce);                 /* path extinction */
265          if (r->crtype & SHADOW || intens(r->albedo) <= FTINY)
266                  return;                         /* no scattering */
267 <        setcolor(ca,
268 <                colval(r->albedo,RED)*colval(ambval,RED)*(1.-colval(ce,RED)),
269 <                colval(r->albedo,GRN)*colval(ambval,GRN)*(1.-colval(ce,GRN)),
270 <                colval(r->albedo,BLU)*colval(ambval,BLU)*(1.-colval(ce,BLU)));
271 <        addcolor(r->rcol, ca);                  /* ambient in scattering */
267 >        
268 >        /* PMAP: indirect inscattering accounted for by volume photons? */
269 >        if (!volumePhotonMapping) {
270 >                setcolor(ca,
271 >                        colval(r->albedo,RED)*colval(ambval,RED)*(1.-colval(ce,RED)),
272 >                        colval(r->albedo,GRN)*colval(ambval,GRN)*(1.-colval(ce,GRN)),
273 >                        colval(r->albedo,BLU)*colval(ambval,BLU)*(1.-colval(ce,BLU)));
274 >                addcolor(r->rcol, ca);                  /* ambient in scattering */
275 >        }
276 >        
277          srcscatter(r);                          /* source in scattering */
278   }
279  
280  
281 < extern void
281 > void
282   raytexture(                     /* get material modifiers */
283          RAY  *r,
284          OBJECT  mod
285   )
286   {
287 <        register OBJREC  *m;
287 >        OBJREC  *m;
288                                          /* execute textures and patterns */
289          for ( ; mod != OVOID; mod = m->omod) {
290                  m = objptr(mod);
# Line 247 | Line 303 | raytexture(                    /* get material modifiers */
303   }
304  
305  
306 < extern int
306 > int
307   raymixture(             /* mix modifiers */
308 <        register RAY  *r,
308 >        RAY  *r,
309          OBJECT  fore,
310          OBJECT  back,
311          double  coef
# Line 257 | Line 313 | raymixture(            /* mix modifiers */
313   {
314          RAY  fr, br;
315          int  foremat, backmat;
316 <        register int  i;
316 >        int  i;
317                                          /* bound coefficient */
318          if (coef > 1.0)
319                  coef = 1.0;
# Line 267 | Line 323 | raymixture(            /* mix modifiers */
323          foremat = backmat = 0;
324                                          /* foreground */
325          fr = *r;
326 <        if (coef > FTINY)
326 >        if (coef > FTINY) {
327 >                fr.rweight *= coef;
328 >                scalecolor(fr.rcoef, coef);
329                  foremat = rayshade(&fr, fore);
330 +        }
331                                          /* background */
332          br = *r;
333 <        if (coef < 1.0-FTINY)
333 >        if (coef < 1.0-FTINY) {
334 >                br.rweight *= 1.0-coef;
335 >                scalecolor(br.rcoef, 1.0-coef);
336                  backmat = rayshade(&br, back);
337 +        }
338                                          /* check for transparency */
339          if (backmat ^ foremat) {
340                  if (backmat && coef > FTINY)
# Line 301 | Line 363 | raymixture(            /* mix modifiers */
363   }
364  
365  
366 < extern double
366 > double
367   raydist(                /* compute (cumulative) ray distance */
368 <        register RAY  *r,
369 <        register int  flags
368 >        const RAY  *r,
369 >        int  flags
370   )
371   {
372          double  sum = 0.0;
# Line 317 | Line 379 | raydist(               /* compute (cumulative) ray distance */
379   }
380  
381  
382 < extern double
382 > void
383 > raycontrib(             /* compute (cumulative) ray contribution */
384 >        RREAL  rc[3],
385 >        const RAY  *r,
386 >        int  flags
387 > )
388 > {
389 >        double  eext[3];
390 >        int     i;
391 >
392 >        eext[0] = eext[1] = eext[2] = 0.;
393 >        rc[0] = rc[1] = rc[2] = 1.;
394 >
395 >        while (r != NULL && r->crtype&flags) {
396 >                for (i = 3; i--; ) {
397 >                        rc[i] *= colval(r->rcoef,i);
398 >                        eext[i] += r->rot * colval(r->cext,i);
399 >                }
400 >                r = r->parent;
401 >        }
402 >        for (i = 3; i--; )
403 >                rc[i] *= (eext[i] <= FTINY) ? 1. :
404 >                                (eext[i] > 92.) ? 0. : exp(-eext[i]);
405 > }
406 >
407 >
408 > double
409   raynormal(              /* compute perturbed normal for ray */
410          FVECT  norm,
411 <        register RAY  *r
411 >        RAY  *r
412   )
413   {
414          double  newdot;
415 <        register int  i;
415 >        int  i;
416  
417          /*      The perturbation is added to the surface normal to obtain
418           *  the new normal.  If the new normal would affect the surface
# Line 353 | Line 441 | raynormal(             /* compute perturbed normal for ray */
441   }
442  
443  
444 < extern void
444 > void
445   newrayxf(                       /* get new tranformation matrix for ray */
446          RAY  *r
447   )
# Line 362 | Line 450 | newrayxf(                      /* get new tranformation matrix for ray */
450                  struct xfn  *next;
451                  FULLXF  xf;
452          }  xfseed = { &xfseed }, *xflast = &xfseed;
453 <        register struct xfn  *xp;
454 <        register RAY  *rp;
453 >        struct xfn  *xp;
454 >        const RAY  *rp;
455  
456          /*
457           * Search for transform in circular list that
# Line 374 | Line 462 | newrayxf(                      /* get new tranformation matrix for ray */
462                  if (rp->rox == &xp->xf) {               /* xp in use */
463                          xp = xp->next;                  /* move to next */
464                          if (xp == xflast) {             /* need new one */
465 <                                xp = (struct xfn *)malloc(sizeof(struct xfn));
465 >                                xp = (struct xfn *)bmalloc(sizeof(struct xfn));
466                                  if (xp == NULL)
467                                          error(SYSTEM,
468                                                  "out of memory in newrayxf");
# Line 391 | Line 479 | newrayxf(                      /* get new tranformation matrix for ray */
479   }
480  
481  
482 < extern void
482 > void
483   flipsurface(                    /* reverse surface orientation */
484 <        register RAY  *r
484 >        RAY  *r
485   )
486   {
487          r->rod = -r->rod;
# Line 406 | Line 494 | flipsurface(                   /* reverse surface orientation */
494   }
495  
496  
497 < extern void
497 > void
498   rayhit(                 /* standard ray hit test */
499          OBJECT  *oset,
500          RAY  *r
# Line 423 | Line 511 | rayhit(                        /* standard ray hit test */
511   }
512  
513  
514 < extern int
514 > int
515   localhit(               /* check for hit in the octree */
516 <        register RAY  *r,
517 <        register CUBE  *scene
516 >        RAY  *r,
517 >        CUBE  *scene
518   )
519   {
520          OBJECT  cxset[MAXCSET+1];       /* set of checked objects */
521          FVECT  curpos;                  /* current cube position */
522          int  sflags;                    /* sign flags */
523          double  t, dt;
524 <        register int  i;
524 >        int  i;
525  
526          nrays++;                        /* increment trace counter */
527          sflags = 0;
# Line 444 | Line 532 | localhit(              /* check for hit in the octree */
532                  else if (r->rdir[i] < -1e-7)
533                          sflags |= 0x10 << i;
534          }
535 <        if (sflags == 0)
536 <                error(CONSISTENCY, "zero ray direction in localhit");
535 >        if (!sflags) {
536 >                error(WARNING, "zero ray direction in localhit");
537 >                return(0);
538 >        }
539                                          /* start off assuming nothing hit */
540          if (r->rmax > FTINY) {          /* except aft plane if one */
541                  r->ro = &Aftplane;
542                  r->rot = r->rmax;
543 <                for (i = 0; i < 3; i++)
454 <                        r->rop[i] = r->rorg[i] + r->rot*r->rdir[i];
543 >                VSUM(r->rop, r->rorg, r->rdir, r->rot);
544          }
545                                          /* find global cube entrance point */
546          t = 0.0;
# Line 474 | Line 563 | localhit(              /* check for hit in the octree */
563                  if (t >= r->rot)        /* clipped already */
564                          return(0);
565                                          /* advance position */
566 <                for (i = 0; i < 3; i++)
478 <                        curpos[i] += r->rdir[i]*t;
566 >                VSUM(curpos, curpos, r->rdir, t);
567  
568                  if (!incube(scene, curpos))     /* non-intersecting ray */
569                          return(0);
# Line 491 | Line 579 | raymove(               /* check for hit as we move */
579          FVECT  pos,                     /* current position, modified herein */
580          OBJECT  *cxs,                   /* checked objects, modified by checkhit */
581          int  dirf,                      /* direction indicators to speed tests */
582 <        register RAY  *r,
583 <        register CUBE  *cu
582 >        RAY  *r,
583 >        CUBE  *cu
584   )
585   {
586          int  ax;
# Line 500 | Line 588 | raymove(               /* check for hit as we move */
588  
589          if (istree(cu->cutree)) {               /* recurse on subcubes */
590                  CUBE  cukid;
591 <                register int  br, sgn;
591 >                int  br, sgn;
592  
593                  cukid.cusize = cu->cusize * 0.5;        /* find subcube */
594                  VCOPY(cukid.cuorg, cu->cuorg);
# Line 566 | Line 654 | raymove(               /* check for hit as we move */
654                          ax = 2;
655                  }
656          }
657 <        pos[0] += r->rdir[0]*t;
570 <        pos[1] += r->rdir[1]*t;
571 <        pos[2] += r->rdir[2]*t;
657 >        VSUM(pos, pos, r->rdir, t);
658          return(ax);
659   }
660  
661  
662   static int
663   checkhit(               /* check for hit in full cube */
664 <        register RAY  *r,
664 >        RAY  *r,
665          CUBE  *cu,
666          OBJECT  *cxs
667   )
# Line 596 | Line 682 | checkhit(              /* check for hit in full cube */
682  
683   static void
684   checkset(               /* modify checked set and set to check */
685 <        register OBJECT  *os,                   /* os' = os - cs */
686 <        register OBJECT  *cs                    /* cs' = cs + os */
685 >        OBJECT  *os,                    /* os' = os - cs */
686 >        OBJECT  *cs                     /* cs' = cs + os */
687   )
688   {
689          OBJECT  cset[MAXCSET+MAXSET+1];
690 <        register int  i, j;
690 >        int  i, j;
691          int  k;
692                                          /* copy os in place, cset <- cs */
693          cset[0] = 0;

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