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

Comparing ray/src/rt/raytrace.c (file contents):
Revision 2.59 by greg, Mon Jul 2 20:16:00 2007 UTC vs.
Revision 2.87 by greg, Thu Mar 16 00:25:24 2023 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 >                        setcolor(r->pcol, 1.0, 1.0, 1.0);
222 >                        return((*ofun[Lamb.otype].funp)(&Lamb, r));
223 >                }
224          }
225 +        return(0);              /* not a qualifying surface */
226   }
227  
228  
229 < extern int
229 > int
230   rayshade(               /* shade ray r with material mod */
231 <        register RAY  *r,
231 >        RAY  *r,
232          int  mod
233   )
234   {
235 <        register OBJREC  *m;
235 >        int     tst_irrad = do_irrad && !(r->crtype & ~(PRIMARY|TRANS));
236 >        OBJREC  *m;
237  
238 <        r->rt = r->rot;                 /* set effective ray length */
238 >        r->rxt = r->rot;                /* preset effective ray length */
239          for ( ; mod != OVOID; mod = m->omod) {
240                  m = objptr(mod);
241                  /****** unnecessary test since modifier() is always called
# Line 208 | Line 245 | rayshade(              /* shade ray r with material mod */
245                  }
246                  ******/
247                                          /* hack for irradiance calculation */
248 <                if (do_irrad && !(r->crtype & ~(PRIMARY|TRANS)) &&
249 <                                m->otype != MAT_CLIP &&
250 <                                (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 <                }
248 >                if (tst_irrad && raytirrad(m, r))
249 >                        return(1);
250 >
251                  if ((*ofun[m->otype].funp)(m, r))
252                          return(1);      /* materials call raytexture() */
253          }
# Line 225 | Line 255 | rayshade(              /* shade ray r with material mod */
255   }
256  
257  
258 < extern void
258 > void
259   rayparticipate(                 /* compute ray medium participation */
260 <        register RAY  *r
260 >        RAY  *r
261   )
262   {
263          COLOR   ce, ca;
# Line 249 | Line 279 | rayparticipate(                        /* compute ray medium participation
279          multcolor(r->rcol, ce);                 /* path extinction */
280          if (r->crtype & SHADOW || intens(r->albedo) <= FTINY)
281                  return;                         /* no scattering */
282 <        setcolor(ca,
283 <                colval(r->albedo,RED)*colval(ambval,RED)*(1.-colval(ce,RED)),
284 <                colval(r->albedo,GRN)*colval(ambval,GRN)*(1.-colval(ce,GRN)),
285 <                colval(r->albedo,BLU)*colval(ambval,BLU)*(1.-colval(ce,BLU)));
286 <        addcolor(r->rcol, ca);                  /* ambient in scattering */
282 >        
283 >        /* PMAP: indirect inscattering accounted for by volume photons? */
284 >        if (!volumePhotonMapping) {
285 >                setcolor(ca,
286 >                        colval(r->albedo,RED)*colval(ambval,RED)*(1.-colval(ce,RED)),
287 >                        colval(r->albedo,GRN)*colval(ambval,GRN)*(1.-colval(ce,GRN)),
288 >                        colval(r->albedo,BLU)*colval(ambval,BLU)*(1.-colval(ce,BLU)));
289 >                addcolor(r->rcol, ca);                  /* ambient in scattering */
290 >        }
291 >        
292          srcscatter(r);                          /* source in scattering */
293   }
294  
295  
296 < extern void
296 > void
297   raytexture(                     /* get material modifiers */
298          RAY  *r,
299          OBJECT  mod
300   )
301   {
302 <        register OBJREC  *m;
302 >        OBJREC  *m;
303                                          /* execute textures and patterns */
304          for ( ; mod != OVOID; mod = m->omod) {
305                  m = objptr(mod);
# Line 283 | Line 318 | raytexture(                    /* get material modifiers */
318   }
319  
320  
321 < extern int
321 > int
322   raymixture(             /* mix modifiers */
323 <        register RAY  *r,
323 >        RAY  *r,
324          OBJECT  fore,
325          OBJECT  back,
326          double  coef
327   )
328   {
329          RAY  fr, br;
330 +        double  mfore, mback;
331          int  foremat, backmat;
332 <        register int  i;
332 >        int  i;
333                                          /* bound coefficient */
334          if (coef > 1.0)
335                  coef = 1.0;
# Line 338 | Line 374 | raymixture(            /* mix modifiers */
374          scalecolor(br.rcol, 1.0-coef);
375          copycolor(r->rcol, fr.rcol);
376          addcolor(r->rcol, br.rcol);
377 <        r->rt = bright(fr.rcol) > bright(br.rcol) ? fr.rt : br.rt;
377 >        scalecolor(fr.mcol, coef);
378 >        scalecolor(br.mcol, 1.0-coef);
379 >        copycolor(r->mcol, fr.mcol);
380 >        addcolor(r->mcol, br.mcol);
381 >        mfore = bright(fr.mcol); mback = bright(br.mcol);
382 >        r->rmt = mfore > mback ? fr.rmt : br.rmt;
383 >        r->rxt = bright(fr.rcol)-mfore > bright(br.rcol)-mback ?
384 >                        fr.rxt : br.rxt;
385          return(1);
386   }
387  
388  
389 < extern double
389 > double
390   raydist(                /* compute (cumulative) ray distance */
391 <        register const RAY  *r,
392 <        register int  flags
391 >        const RAY  *r,
392 >        int  flags
393   )
394   {
395          double  sum = 0.0;
# Line 359 | Line 402 | raydist(               /* compute (cumulative) ray distance */
402   }
403  
404  
405 < extern void
405 > void
406   raycontrib(             /* compute (cumulative) ray contribution */
407 <        double  rc[3],
407 >        RREAL  rc[3],
408          const RAY  *r,
409          int  flags
410   )
411   {
412 <        double  eext[3];
370 <        int     i;
412 >        static int      warnedPM = 0;
413  
372 –        eext[0] = eext[1] = eext[2] = 0.;
414          rc[0] = rc[1] = rc[2] = 1.;
415  
416          while (r != NULL && r->crtype&flags) {
417 <                for (i = 3; i--; ) {
417 >                int     i = 3;
418 >                while (i--)
419                          rc[i] *= colval(r->rcoef,i);
420 <                        eext[i] += r->rot * colval(r->cext,i);
420 >                                        /* check for participating medium */
421 >                if (!warnedPM && (bright(r->cext) > FTINY) |
422 >                                (bright(r->albedo) > FTINY)) {
423 >                        error(WARNING,
424 >        "ray contribution calculation does not support participating media");
425 >                        warnedPM++;
426                  }
427                  r = r->parent;
428          }
382 –        for (i = 3; i--; )
383 –                rc[i] *= (eext[i] <= FTINY) ? 1. :
384 –                                (eext[i] > 92.) ? 0. : exp(-eext[i]);
429   }
430  
431  
432 < extern double
432 > double
433   raynormal(              /* compute perturbed normal for ray */
434          FVECT  norm,
435 <        register RAY  *r
435 >        RAY  *r
436   )
437   {
438          double  newdot;
439 <        register int  i;
439 >        int  i;
440  
441          /*      The perturbation is added to the surface normal to obtain
442           *  the new normal.  If the new normal would affect the surface
# Line 421 | Line 465 | raynormal(             /* compute perturbed normal for ray */
465   }
466  
467  
468 < extern void
468 > void
469   newrayxf(                       /* get new tranformation matrix for ray */
470          RAY  *r
471   )
# Line 430 | Line 474 | newrayxf(                      /* get new tranformation matrix for ray */
474                  struct xfn  *next;
475                  FULLXF  xf;
476          }  xfseed = { &xfseed }, *xflast = &xfseed;
477 <        register struct xfn  *xp;
478 <        register const RAY  *rp;
477 >        struct xfn  *xp;
478 >        const RAY  *rp;
479  
480          /*
481           * Search for transform in circular list that
# Line 442 | Line 486 | newrayxf(                      /* get new tranformation matrix for ray */
486                  if (rp->rox == &xp->xf) {               /* xp in use */
487                          xp = xp->next;                  /* move to next */
488                          if (xp == xflast) {             /* need new one */
489 <                                xp = (struct xfn *)malloc(sizeof(struct xfn));
489 >                                xp = (struct xfn *)bmalloc(sizeof(struct xfn));
490                                  if (xp == NULL)
491                                          error(SYSTEM,
492                                                  "out of memory in newrayxf");
# Line 459 | Line 503 | newrayxf(                      /* get new tranformation matrix for ray */
503   }
504  
505  
506 < extern void
506 > void
507   flipsurface(                    /* reverse surface orientation */
508 <        register RAY  *r
508 >        RAY  *r
509   )
510   {
511          r->rod = -r->rod;
# Line 471 | Line 515 | flipsurface(                   /* reverse surface orientation */
515          r->pert[0] = -r->pert[0];
516          r->pert[1] = -r->pert[1];
517          r->pert[2] = -r->pert[2];
518 +        r->rflips++;
519   }
520  
521  
522 < extern void
522 > int
523 > rayreject(              /* check if candidate hit is worse than current */
524 >        OBJREC *o,
525 >        RAY *r,
526 >        double t,
527 >        double rod
528 > )
529 > {
530 >        OBJREC  *mnew, *mray;
531 >
532 >        if ((t <= FTINY) | (t > r->rot + FTINY))
533 >                return(1);
534 >        if (t < r->rot - FTINY)         /* is new hit significantly closer? */
535 >                return(0);
536 >                                        /* coincident point, so decide... */
537 >        if (o == r->ro)
538 >                return(1);              /* shouldn't happen */
539 >        if (r->ro == NULL)
540 >                return(0);              /* ditto */
541 >        mnew = findmaterial(o);
542 >        mray = findmaterial(r->ro);     /* check material transparencies */
543 >        if (mnew == NULL) {
544 >                if (mray != NULL)
545 >                        return(1);      /* old has material, new does not */
546 >        } else if (mray == NULL) {
547 >                return(0);              /* new has material, old does not */
548 >        } else if (istransp(mnew->otype)) {
549 >                if (!istransp(mray->otype))
550 >                        return(1);      /* new is transparent, old is not */
551 >        } else if (istransp(mray->otype)) {
552 >                return(0);              /* old is transparent, new is not */
553 >        }
554 >        if (rod <= 0) {                 /* check which side we hit */
555 >                if (r->rod > 0)
556 >                        return(1);      /* old hit front, new did not */
557 >        } else if (r->rod <= 0) {
558 >                return(0);              /* new hit front, old did not */
559 >        }
560 >                        /* earlier modifier definition wins tie */
561 >        return (r->ro->omod >= o->omod);
562 > }
563 >
564 > void
565   rayhit(                 /* standard ray hit test */
566          OBJECT  *oset,
567          RAY  *r
# Line 491 | Line 578 | rayhit(                        /* standard ray hit test */
578   }
579  
580  
581 < extern int
581 > int
582   localhit(               /* check for hit in the octree */
583 <        register RAY  *r,
584 <        register CUBE  *scene
583 >        RAY  *r,
584 >        CUBE  *scene
585   )
586   {
587          OBJECT  cxset[MAXCSET+1];       /* set of checked objects */
588          FVECT  curpos;                  /* current cube position */
589          int  sflags;                    /* sign flags */
590          double  t, dt;
591 <        register int  i;
591 >        int  i;
592  
593          nrays++;                        /* increment trace counter */
594          sflags = 0;
# Line 512 | Line 599 | localhit(              /* check for hit in the octree */
599                  else if (r->rdir[i] < -1e-7)
600                          sflags |= 0x10 << i;
601          }
602 <        if (sflags == 0)
603 <                error(CONSISTENCY, "zero ray direction in localhit");
602 >        if (!sflags) {
603 >                error(WARNING, "zero ray direction in localhit");
604 >                return(0);
605 >        }
606                                          /* start off assuming nothing hit */
607          if (r->rmax > FTINY) {          /* except aft plane if one */
608                  r->ro = &Aftplane;
609                  r->rot = r->rmax;
610 <                for (i = 0; i < 3; i++)
522 <                        r->rop[i] = r->rorg[i] + r->rot*r->rdir[i];
610 >                VSUM(r->rop, r->rorg, r->rdir, r->rot);
611          }
612                                          /* find global cube entrance point */
613          t = 0.0;
# Line 542 | Line 630 | localhit(              /* check for hit in the octree */
630                  if (t >= r->rot)        /* clipped already */
631                          return(0);
632                                          /* advance position */
633 <                for (i = 0; i < 3; i++)
546 <                        curpos[i] += r->rdir[i]*t;
633 >                VSUM(curpos, curpos, r->rdir, t);
634  
635                  if (!incube(scene, curpos))     /* non-intersecting ray */
636                          return(0);
# Line 559 | Line 646 | raymove(               /* check for hit as we move */
646          FVECT  pos,                     /* current position, modified herein */
647          OBJECT  *cxs,                   /* checked objects, modified by checkhit */
648          int  dirf,                      /* direction indicators to speed tests */
649 <        register RAY  *r,
650 <        register CUBE  *cu
649 >        RAY  *r,
650 >        CUBE  *cu
651   )
652   {
653          int  ax;
# Line 568 | Line 655 | raymove(               /* check for hit as we move */
655  
656          if (istree(cu->cutree)) {               /* recurse on subcubes */
657                  CUBE  cukid;
658 <                register int  br, sgn;
658 >                int  br, sgn;
659  
660                  cukid.cusize = cu->cusize * 0.5;        /* find subcube */
661                  VCOPY(cukid.cuorg, cu->cuorg);
# Line 634 | Line 721 | raymove(               /* check for hit as we move */
721                          ax = 2;
722                  }
723          }
724 <        pos[0] += r->rdir[0]*t;
638 <        pos[1] += r->rdir[1]*t;
639 <        pos[2] += r->rdir[2]*t;
724 >        VSUM(pos, pos, r->rdir, t);
725          return(ax);
726   }
727  
728  
729   static int
730   checkhit(               /* check for hit in full cube */
731 <        register RAY  *r,
731 >        RAY  *r,
732          CUBE  *cu,
733          OBJECT  *cxs
734   )
# Line 664 | Line 749 | checkhit(              /* check for hit in full cube */
749  
750   static void
751   checkset(               /* modify checked set and set to check */
752 <        register OBJECT  *os,                   /* os' = os - cs */
753 <        register OBJECT  *cs                    /* cs' = cs + os */
752 >        OBJECT  *os,                    /* os' = os - cs */
753 >        OBJECT  *cs                     /* cs' = cs + os */
754   )
755   {
756          OBJECT  cset[MAXCSET+MAXSET+1];
757 <        register int  i, j;
757 >        int  i, j;
758          int  k;
759                                          /* copy os in place, cset <- cs */
760          cset[0] = 0;

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