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

Comparing ray/src/rt/raytrace.c (file contents):
Revision 2.47 by greg, Thu Apr 14 18:04:12 2005 UTC vs.
Revision 2.69 by greg, Tue May 26 15:58:35 2015 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 (rc != r->rcoef)
55 >                        copycolor(r->rcoef, rc);
56 >        }
57          if ((r->parent = ro) == NULL) {         /* primary ray */
58                  r->rlvl = 0;
59                  r->rweight = rw;
# Line 55 | Line 65 | rayorigin(             /* start new ray from old one */
65                  copycolor(r->albedo, salbedo);
66                  r->gecc = seccg;
67                  r->slights = NULL;
58 –        } else if (ro->rot >= FHUGE) {          /* illegal continuation */
59 –                memset(r, 0, sizeof(RAY));
60 –                return(-1);
68          } else {                                /* spawned ray */
69 +                if (ro->rot >= FHUGE) {
70 +                        memset(r, 0, sizeof(RAY));
71 +                        return(-1);             /* illegal continuation */
72 +                }
73                  r->rlvl = ro->rlvl;
74                  if (rt & RAYREFL) {
75                          r->rlvl++;
# Line 78 | Line 89 | rayorigin(             /* start new ray from old one */
89                  r->crtype = ro->crtype | (r->rtype = rt);
90                  VCOPY(r->rorg, ro->rop);
91                  r->rweight = ro->rweight * rw;
92 <                                                /* estimate absorption */
92 >                                                /* estimate extinction */
93                  re = colval(ro->cext,RED) < colval(ro->cext,GRN) ?
94                                  colval(ro->cext,RED) : colval(ro->cext,GRN);
95                  if (colval(ro->cext,BLU) < re) re = colval(ro->cext,BLU);
96 <                if (re > 0.)
97 <                        r->rweight *= exp(-re*ro->rot);
96 >                re *= ro->rot;
97 >                if (re > 0.1) {
98 >                        if (re > 92.) {
99 >                                r->rweight = 0.0;
100 >                        } else {
101 >                                r->rweight *= exp(-re);
102 >                        }
103 >                }
104          }
105          rayclear(r);
106 <        return(r->rlvl <= maxdepth && r->rweight >= minweight ? 0 : -1);
106 >        if (r->rweight <= 0.0)                  /* check for expiration */
107 >                return(-1);
108 >        if (r->crtype & SHADOW)                 /* shadow commitment */
109 >                return(0);
110 >                                                /* ambient in photon map? */
111 >        if (ro != NULL && ro->crtype & AMBIENT) {
112 >                if (causticPhotonMapping)
113 >                        return(-1);
114 >                if (photonMapping && rt != TRANS)
115 >                        return(-1);
116 >        }
117 >        if (maxdepth <= 0 && rc != NULL) {      /* Russian roulette */
118 >                if (minweight <= 0.0)
119 >                        error(USER, "zero ray weight in Russian roulette");
120 >                if (maxdepth < 0 && r->rlvl > -maxdepth)
121 >                        return(-1);             /* upper reflection limit */
122 >                if (r->rweight >= minweight)
123 >                        return(0);
124 >                if (frandom() > r->rweight/minweight)
125 >                        return(-1);
126 >                rw = minweight/r->rweight;      /* promote survivor */
127 >                scalecolor(r->rcoef, rw);
128 >                r->rweight = minweight;
129 >                return(0);
130 >        }
131 >        return(r->rweight >= minweight && r->rlvl <= abs(maxdepth) ? 0 : -1);
132   }
133  
134  
135 < extern void
135 > void
136   rayclear(                       /* clear a ray for (re)evaluation */
137 <        register RAY  *r
137 >        RAY  *r
138   )
139   {
140          r->rno = raynum++;
# Line 109 | Line 151 | rayclear(                      /* clear a ray for (re)evaluation */
151   }
152  
153  
154 < extern void
154 > void
155   raytrace(                       /* trace a ray and compute its value */
156          RAY  *r
157   )
# Line 122 | Line 164 | raytrace(                      /* trace a ray and compute its value */
164          } else if (sourcehit(r))
165                  rayshade(r, r->ro->omod);       /* distant source */
166  
125 –        rayparticipate(r);              /* for participating medium */
126 –
167          if (trace != NULL)
168                  (*trace)(r);            /* trace execution */
169 +
170 +        rayparticipate(r);              /* for participating medium */
171   }
172  
173  
174 < extern void
174 > void
175   raycont(                        /* check for clipped object and continue */
176 <        register RAY  *r
176 >        RAY  *r
177   )
178   {
179          if ((r->clipset != NULL && inset(r->clipset, r->ro->omod)) ||
# Line 140 | Line 182 | raycont(                       /* check for clipped object and continue */
182   }
183  
184  
185 < extern void
185 > void
186   raytrans(                       /* transmit ray as is */
187 <        register RAY  *r
187 >        RAY  *r
188   )
189   {
190          RAY  tr;
191  
192 <        if (rayorigin(&tr, r, TRANS, 1.0) == 0) {
193 <                VCOPY(tr.rdir, r->rdir);
194 <                rayvalue(&tr);
195 <                copycolor(r->rcol, tr.rcol);
196 <                r->rt = r->rot + tr.rt;
155 <        }
192 >        rayorigin(&tr, TRANS, r, NULL);         /* always continue */
193 >        VCOPY(tr.rdir, r->rdir);
194 >        rayvalue(&tr);
195 >        copycolor(r->rcol, tr.rcol);
196 >        r->rt = r->rot + tr.rt;
197   }
198  
199  
200 < extern int
200 > int
201   rayshade(               /* shade ray r with material mod */
202 <        register RAY  *r,
202 >        RAY  *r,
203          int  mod
204   )
205   {
206 <        register OBJREC  *m;
206 >        OBJREC  *m;
207  
208          r->rt = r->rot;                 /* set effective ray length */
209          for ( ; mod != OVOID; mod = m->omod) {
# Line 191 | Line 232 | rayshade(              /* shade ray r with material mod */
232   }
233  
234  
235 < extern void
235 > void
236   rayparticipate(                 /* compute ray medium participation */
237 <        register RAY  *r
237 >        RAY  *r
238   )
239   {
240          COLOR   ce, ca;
# Line 209 | Line 250 | rayparticipate(                        /* compute ray medium participation
250                  ge *= 1. - colval(r->albedo,GRN);
251                  be *= 1. - colval(r->albedo,BLU);
252          }
253 <        setcolor(ce,    re<=0. ? 1. : re>92. ? 0. : exp(-re),
254 <                        ge<=0. ? 1. : ge>92. ? 0. : exp(-ge),
255 <                        be<=0. ? 1. : be>92. ? 0. : exp(-be));
256 <        multcolor(r->rcol, ce);                 /* path absorption */
253 >        setcolor(ce,    re<=FTINY ? 1. : re>92. ? 0. : exp(-re),
254 >                        ge<=FTINY ? 1. : ge>92. ? 0. : exp(-ge),
255 >                        be<=FTINY ? 1. : be>92. ? 0. : exp(-be));
256 >        multcolor(r->rcol, ce);                 /* path extinction */
257          if (r->crtype & SHADOW || intens(r->albedo) <= FTINY)
258                  return;                         /* no scattering */
259 <        setcolor(ca,
260 <                colval(r->albedo,RED)*colval(ambval,RED)*(1.-colval(ce,RED)),
261 <                colval(r->albedo,GRN)*colval(ambval,GRN)*(1.-colval(ce,GRN)),
262 <                colval(r->albedo,BLU)*colval(ambval,BLU)*(1.-colval(ce,BLU)));
263 <        addcolor(r->rcol, ca);                  /* ambient in scattering */
259 >        
260 >        /* PMAP: indirect inscattering accounted for by volume photons? */
261 >        if (!volumePhotonMapping) {
262 >                setcolor(ca,
263 >                        colval(r->albedo,RED)*colval(ambval,RED)*(1.-colval(ce,RED)),
264 >                        colval(r->albedo,GRN)*colval(ambval,GRN)*(1.-colval(ce,GRN)),
265 >                        colval(r->albedo,BLU)*colval(ambval,BLU)*(1.-colval(ce,BLU)));
266 >                addcolor(r->rcol, ca);                  /* ambient in scattering */
267 >        }
268 >        
269          srcscatter(r);                          /* source in scattering */
270   }
271  
272  
273 < extern void
273 > void
274   raytexture(                     /* get material modifiers */
275          RAY  *r,
276          OBJECT  mod
277   )
278   {
279 <        register OBJREC  *m;
279 >        OBJREC  *m;
280                                          /* execute textures and patterns */
281          for ( ; mod != OVOID; mod = m->omod) {
282                  m = objptr(mod);
# Line 249 | Line 295 | raytexture(                    /* get material modifiers */
295   }
296  
297  
298 < extern int
298 > int
299   raymixture(             /* mix modifiers */
300 <        register RAY  *r,
300 >        RAY  *r,
301          OBJECT  fore,
302          OBJECT  back,
303          double  coef
# Line 259 | Line 305 | raymixture(            /* mix modifiers */
305   {
306          RAY  fr, br;
307          int  foremat, backmat;
308 <        register int  i;
308 >        int  i;
309                                          /* bound coefficient */
310          if (coef > 1.0)
311                  coef = 1.0;
# Line 269 | Line 315 | raymixture(            /* mix modifiers */
315          foremat = backmat = 0;
316                                          /* foreground */
317          fr = *r;
318 <        if (coef > FTINY)
318 >        if (coef > FTINY) {
319 >                fr.rweight *= coef;
320 >                scalecolor(fr.rcoef, coef);
321                  foremat = rayshade(&fr, fore);
322 +        }
323                                          /* background */
324          br = *r;
325 <        if (coef < 1.0-FTINY)
325 >        if (coef < 1.0-FTINY) {
326 >                br.rweight *= 1.0-coef;
327 >                scalecolor(br.rcoef, 1.0-coef);
328                  backmat = rayshade(&br, back);
329 +        }
330                                          /* check for transparency */
331          if (backmat ^ foremat) {
332                  if (backmat && coef > FTINY)
# Line 303 | Line 355 | raymixture(            /* mix modifiers */
355   }
356  
357  
358 < extern double
358 > double
359   raydist(                /* compute (cumulative) ray distance */
360 <        register RAY  *r,
361 <        register int  flags
360 >        const RAY  *r,
361 >        int  flags
362   )
363   {
364          double  sum = 0.0;
# Line 319 | Line 371 | raydist(               /* compute (cumulative) ray distance */
371   }
372  
373  
374 < extern double
374 > void
375 > raycontrib(             /* compute (cumulative) ray contribution */
376 >        RREAL  rc[3],
377 >        const RAY  *r,
378 >        int  flags
379 > )
380 > {
381 >        double  eext[3];
382 >        int     i;
383 >
384 >        eext[0] = eext[1] = eext[2] = 0.;
385 >        rc[0] = rc[1] = rc[2] = 1.;
386 >
387 >        while (r != NULL && r->crtype&flags) {
388 >                for (i = 3; i--; ) {
389 >                        rc[i] *= colval(r->rcoef,i);
390 >                        eext[i] += r->rot * colval(r->cext,i);
391 >                }
392 >                r = r->parent;
393 >        }
394 >        for (i = 3; i--; )
395 >                rc[i] *= (eext[i] <= FTINY) ? 1. :
396 >                                (eext[i] > 92.) ? 0. : exp(-eext[i]);
397 > }
398 >
399 >
400 > double
401   raynormal(              /* compute perturbed normal for ray */
402          FVECT  norm,
403 <        register RAY  *r
403 >        RAY  *r
404   )
405   {
406          double  newdot;
407 <        register int  i;
407 >        int  i;
408  
409          /*      The perturbation is added to the surface normal to obtain
410           *  the new normal.  If the new normal would affect the surface
# Line 355 | Line 433 | raynormal(             /* compute perturbed normal for ray */
433   }
434  
435  
436 < extern void
436 > void
437   newrayxf(                       /* get new tranformation matrix for ray */
438          RAY  *r
439   )
# Line 364 | Line 442 | newrayxf(                      /* get new tranformation matrix for ray */
442                  struct xfn  *next;
443                  FULLXF  xf;
444          }  xfseed = { &xfseed }, *xflast = &xfseed;
445 <        register struct xfn  *xp;
446 <        register RAY  *rp;
445 >        struct xfn  *xp;
446 >        const RAY  *rp;
447  
448          /*
449           * Search for transform in circular list that
# Line 376 | Line 454 | newrayxf(                      /* get new tranformation matrix for ray */
454                  if (rp->rox == &xp->xf) {               /* xp in use */
455                          xp = xp->next;                  /* move to next */
456                          if (xp == xflast) {             /* need new one */
457 <                                xp = (struct xfn *)malloc(sizeof(struct xfn));
457 >                                xp = (struct xfn *)bmalloc(sizeof(struct xfn));
458                                  if (xp == NULL)
459                                          error(SYSTEM,
460                                                  "out of memory in newrayxf");
# Line 393 | Line 471 | newrayxf(                      /* get new tranformation matrix for ray */
471   }
472  
473  
474 < extern void
474 > void
475   flipsurface(                    /* reverse surface orientation */
476 <        register RAY  *r
476 >        RAY  *r
477   )
478   {
479          r->rod = -r->rod;
# Line 408 | Line 486 | flipsurface(                   /* reverse surface orientation */
486   }
487  
488  
489 < extern void
489 > void
490   rayhit(                 /* standard ray hit test */
491          OBJECT  *oset,
492          RAY  *r
# Line 425 | Line 503 | rayhit(                        /* standard ray hit test */
503   }
504  
505  
506 < extern int
506 > int
507   localhit(               /* check for hit in the octree */
508 <        register RAY  *r,
509 <        register CUBE  *scene
508 >        RAY  *r,
509 >        CUBE  *scene
510   )
511   {
512          OBJECT  cxset[MAXCSET+1];       /* set of checked objects */
513          FVECT  curpos;                  /* current cube position */
514          int  sflags;                    /* sign flags */
515          double  t, dt;
516 <        register int  i;
516 >        int  i;
517  
518          nrays++;                        /* increment trace counter */
519          sflags = 0;
# Line 446 | Line 524 | localhit(              /* check for hit in the octree */
524                  else if (r->rdir[i] < -1e-7)
525                          sflags |= 0x10 << i;
526          }
527 <        if (sflags == 0)
528 <                error(CONSISTENCY, "zero ray direction in localhit");
527 >        if (!sflags) {
528 >                error(WARNING, "zero ray direction in localhit");
529 >                return(0);
530 >        }
531                                          /* start off assuming nothing hit */
532          if (r->rmax > FTINY) {          /* except aft plane if one */
533                  r->ro = &Aftplane;
534                  r->rot = r->rmax;
535 <                for (i = 0; i < 3; i++)
456 <                        r->rop[i] = r->rorg[i] + r->rot*r->rdir[i];
535 >                VSUM(r->rop, r->rorg, r->rdir, r->rot);
536          }
537                                          /* find global cube entrance point */
538          t = 0.0;
# Line 476 | Line 555 | localhit(              /* check for hit in the octree */
555                  if (t >= r->rot)        /* clipped already */
556                          return(0);
557                                          /* advance position */
558 <                for (i = 0; i < 3; i++)
480 <                        curpos[i] += r->rdir[i]*t;
558 >                VSUM(curpos, curpos, r->rdir, t);
559  
560                  if (!incube(scene, curpos))     /* non-intersecting ray */
561                          return(0);
# Line 493 | Line 571 | raymove(               /* check for hit as we move */
571          FVECT  pos,                     /* current position, modified herein */
572          OBJECT  *cxs,                   /* checked objects, modified by checkhit */
573          int  dirf,                      /* direction indicators to speed tests */
574 <        register RAY  *r,
575 <        register CUBE  *cu
574 >        RAY  *r,
575 >        CUBE  *cu
576   )
577   {
578          int  ax;
# Line 502 | Line 580 | raymove(               /* check for hit as we move */
580  
581          if (istree(cu->cutree)) {               /* recurse on subcubes */
582                  CUBE  cukid;
583 <                register int  br, sgn;
583 >                int  br, sgn;
584  
585                  cukid.cusize = cu->cusize * 0.5;        /* find subcube */
586                  VCOPY(cukid.cuorg, cu->cuorg);
# Line 568 | Line 646 | raymove(               /* check for hit as we move */
646                          ax = 2;
647                  }
648          }
649 <        pos[0] += r->rdir[0]*t;
572 <        pos[1] += r->rdir[1]*t;
573 <        pos[2] += r->rdir[2]*t;
649 >        VSUM(pos, pos, r->rdir, t);
650          return(ax);
651   }
652  
653  
654   static int
655   checkhit(               /* check for hit in full cube */
656 <        register RAY  *r,
656 >        RAY  *r,
657          CUBE  *cu,
658          OBJECT  *cxs
659   )
# Line 598 | Line 674 | checkhit(              /* check for hit in full cube */
674  
675   static void
676   checkset(               /* modify checked set and set to check */
677 <        register OBJECT  *os,                   /* os' = os - cs */
678 <        register OBJECT  *cs                    /* cs' = cs + os */
677 >        OBJECT  *os,                    /* os' = os - cs */
678 >        OBJECT  *cs                     /* cs' = cs + os */
679   )
680   {
681          OBJECT  cset[MAXCSET+MAXSET+1];
682 <        register int  i, j;
682 >        int  i, j;
683          int  k;
684                                          /* copy os in place, cset <- cs */
685          cset[0] = 0;

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