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

Comparing ray/src/rt/raytrace.c (file contents):
Revision 2.42 by schorsch, Sun Jul 27 22:12:03 2003 UTC vs.
Revision 2.66 by greg, Tue Feb 24 19:39:27 2015 UTC

# Line 10 | Line 10 | static const char RCSid[] = "$Id$";
10   #include "copyright.h"
11  
12   #include  "ray.h"
13 <
13 > #include  "source.h"
14   #include  "otypes.h"
15 –
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 */
31  
31 – static int  raymove(), checkhit();
32 – static void  checkset();
33 –
34 – #ifndef  MAXLOOP
35 – #define  MAXLOOP        0               /* modifier loop detection */
36 – #endif
37 –
32   #define  RAYHIT         (-1)            /* return value for intercepted ray */
33  
34 + static int raymove(FVECT  pos, OBJECT  *cxs, int  dirf, RAY  *r, CUBE  *cu);
35 + static int checkhit(RAY  *r, CUBE  *cu, OBJECT  *cxs);
36 + static void checkset(OBJECT  *os, OBJECT  *cs);
37  
38 +
39   int
40 < rayorigin(r, ro, rt, rw)                /* start new ray from old one */
41 < register RAY  *r, *ro;
42 < int  rt;
43 < double  rw;
40 > rayorigin(              /* start new ray from old one */
41 >        RAY  *r,
42 >        int  rt,
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 58 | Line 66 | double  rw;
66                  r->gecc = seccg;
67                  r->slights = NULL;
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 77 | Line 89 | double  rw;
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 >        if (maxdepth <= 0 && rc != NULL) {      /* Russian roulette */
111 >                if (minweight <= 0.0)
112 >                        error(USER, "zero ray weight in Russian roulette");
113 >                if (maxdepth < 0 && r->rlvl > -maxdepth)
114 >                        return(-1);             /* upper reflection limit */
115 >                if (r->rweight >= minweight)
116 >                        return(0);
117 >                if (frandom() > r->rweight/minweight)
118 >                        return(-1);
119 >                rw = minweight/r->rweight;      /* promote survivor */
120 >                scalecolor(r->rcoef, rw);
121 >                r->rweight = minweight;
122 >                return(0);
123 >        }
124 >        return(r->rweight >= minweight && r->rlvl <= abs(maxdepth) ? 0 : -1);
125   }
126  
127  
128   void
129 < rayclear(r)                     /* clear a ray for (re)evaluation */
130 < register RAY  *r;
129 > rayclear(                       /* clear a ray for (re)evaluation */
130 >        RAY  *r
131 > )
132   {
133          r->rno = raynum++;
134          r->newcset = r->clipset;
# Line 108 | Line 145 | register RAY  *r;
145  
146  
147   void
148 < raytrace(r)                     /* trace a ray and compute its value */
149 < RAY  *r;
148 > raytrace(                       /* trace a ray and compute its value */
149 >        RAY  *r
150 > )
151   {
152          if (localhit(r, &thescene))
153                  raycont(r);             /* hit local surface, evaluate */
# Line 119 | Line 157 | RAY  *r;
157          } else if (sourcehit(r))
158                  rayshade(r, r->ro->omod);       /* distant source */
159  
122 –        rayparticipate(r);              /* for participating medium */
123 –
160          if (trace != NULL)
161                  (*trace)(r);            /* trace execution */
162 +
163 +        rayparticipate(r);              /* for participating medium */
164   }
165  
166  
167   void
168 < raycont(r)                      /* check for clipped object and continue */
169 < register RAY  *r;
168 > raycont(                        /* check for clipped object and continue */
169 >        RAY  *r
170 > )
171   {
172          if ((r->clipset != NULL && inset(r->clipset, r->ro->omod)) ||
173                          !rayshade(r, r->ro->omod))
# Line 137 | Line 176 | register RAY  *r;
176  
177  
178   void
179 < raytrans(r)                     /* transmit ray as is */
180 < register RAY  *r;
179 > raytrans(                       /* transmit ray as is */
180 >        RAY  *r
181 > )
182   {
183          RAY  tr;
184  
185 <        if (rayorigin(&tr, r, TRANS, 1.0) == 0) {
185 >        if (rayorigin(&tr, TRANS, r, NULL) == 0) {
186                  VCOPY(tr.rdir, r->rdir);
187                  rayvalue(&tr);
188                  copycolor(r->rcol, tr.rcol);
# Line 152 | Line 192 | register RAY  *r;
192  
193  
194   int
195 < rayshade(r, mod)                /* shade ray r with material mod */
196 < register RAY  *r;
197 < int  mod;
195 > rayshade(               /* shade ray r with material mod */
196 >        RAY  *r,
197 >        int  mod
198 > )
199   {
200 <        int  gotmat;
201 <        register OBJREC  *m;
161 < #if  MAXLOOP
162 <        static int  depth = 0;
163 <                                        /* check for infinite loop */
164 <        if (depth++ >= MAXLOOP)
165 <                objerror(r->ro, USER, "possible modifier loop");
166 < #endif
200 >        OBJREC  *m;
201 >
202          r->rt = r->rot;                 /* set effective ray length */
203 <        for (gotmat = 0; !gotmat && mod != OVOID; mod = m->omod) {
203 >        for ( ; mod != OVOID; mod = m->omod) {
204                  m = objptr(mod);
205                  /****** unnecessary test since modifier() is always called
206                  if (!ismodifier(m->otype)) {
# Line 175 | Line 210 | int  mod;
210                  ******/
211                                          /* hack for irradiance calculation */
212                  if (do_irrad && !(r->crtype & ~(PRIMARY|TRANS)) &&
213 +                                m->otype != MAT_CLIP &&
214                                  (ofun[m->otype].flags & (T_M|T_X))) {
215                          if (irr_ignore(m->otype)) {
180 – #if  MAXLOOP
181 –                                depth--;
182 – #endif
216                                  raytrans(r);
217                                  return(1);
218                          }
219                          if (!islight(m->otype))
220                                  m = &Lamb;
221                  }
222 <                                        /* materials call raytexture */
223 <                gotmat = (*ofun[m->otype].funp)(m, r);
222 >                if ((*ofun[m->otype].funp)(m, r))
223 >                        return(1);      /* materials call raytexture() */
224          }
225 < #if  MAXLOOP
193 <        depth--;
194 < #endif
195 <        return(gotmat);
225 >        return(0);                      /* no material! */
226   }
227  
228  
229   void
230 < rayparticipate(r)                       /* compute ray medium participation */
231 < register RAY  *r;
230 > rayparticipate(                 /* compute ray medium participation */
231 >        RAY  *r
232 > )
233   {
234          COLOR   ce, ca;
235          double  re, ge, be;
# Line 213 | Line 244 | register RAY  *r;
244                  ge *= 1. - colval(r->albedo,GRN);
245                  be *= 1. - colval(r->albedo,BLU);
246          }
247 <        setcolor(ce,    re<=0. ? 1. : re>92. ? 0. : exp(-re),
248 <                        ge<=0. ? 1. : ge>92. ? 0. : exp(-ge),
249 <                        be<=0. ? 1. : be>92. ? 0. : exp(-be));
250 <        multcolor(r->rcol, ce);                 /* path absorption */
247 >        setcolor(ce,    re<=FTINY ? 1. : re>92. ? 0. : exp(-re),
248 >                        ge<=FTINY ? 1. : ge>92. ? 0. : exp(-ge),
249 >                        be<=FTINY ? 1. : be>92. ? 0. : exp(-be));
250 >        multcolor(r->rcol, ce);                 /* path extinction */
251          if (r->crtype & SHADOW || intens(r->albedo) <= FTINY)
252                  return;                         /* no scattering */
253 <        setcolor(ca,
254 <                colval(r->albedo,RED)*colval(ambval,RED)*(1.-colval(ce,RED)),
255 <                colval(r->albedo,GRN)*colval(ambval,GRN)*(1.-colval(ce,GRN)),
256 <                colval(r->albedo,BLU)*colval(ambval,BLU)*(1.-colval(ce,BLU)));
257 <        addcolor(r->rcol, ca);                  /* ambient in scattering */
253 >        
254 >        /* PMAP: indirect inscattering accounted for by volume photons? */
255 >        if (!volumePhotonMapping) {
256 >                setcolor(ca,
257 >                        colval(r->albedo,RED)*colval(ambval,RED)*(1.-colval(ce,RED)),
258 >                        colval(r->albedo,GRN)*colval(ambval,GRN)*(1.-colval(ce,GRN)),
259 >                        colval(r->albedo,BLU)*colval(ambval,BLU)*(1.-colval(ce,BLU)));
260 >                addcolor(r->rcol, ca);                  /* ambient in scattering */
261 >        }
262 >        
263          srcscatter(r);                          /* source in scattering */
264   }
265  
266  
267   void
268 < raytexture(r, mod)                      /* get material modifiers */
269 < RAY  *r;
270 < OBJECT  mod;
268 > raytexture(                     /* get material modifiers */
269 >        RAY  *r,
270 >        OBJECT  mod
271 > )
272   {
273 <        register OBJREC  *m;
237 < #if  MAXLOOP
238 <        static int  depth = 0;
239 <                                        /* check for infinite loop */
240 <        if (depth++ >= MAXLOOP)
241 <                objerror(r->ro, USER, "modifier loop");
242 < #endif
273 >        OBJREC  *m;
274                                          /* execute textures and patterns */
275          for ( ; mod != OVOID; mod = m->omod) {
276                  m = objptr(mod);
# Line 255 | Line 286 | OBJECT  mod;
286                          objerror(r->ro, USER, errmsg);
287                  }
288          }
258 – #if  MAXLOOP
259 –        depth--;                        /* end here */
260 – #endif
289   }
290  
291  
292   int
293 < raymixture(r, fore, back, coef)         /* mix modifiers */
294 < register RAY  *r;
295 < OBJECT  fore, back;
296 < double  coef;
293 > raymixture(             /* mix modifiers */
294 >        RAY  *r,
295 >        OBJECT  fore,
296 >        OBJECT  back,
297 >        double  coef
298 > )
299   {
300          RAY  fr, br;
301          int  foremat, backmat;
302 <        register int  i;
302 >        int  i;
303                                          /* bound coefficient */
304          if (coef > 1.0)
305                  coef = 1.0;
# Line 279 | Line 309 | double  coef;
309          foremat = backmat = 0;
310                                          /* foreground */
311          fr = *r;
312 <        if (coef > FTINY)
312 >        if (coef > FTINY) {
313 >                fr.rweight *= coef;
314 >                scalecolor(fr.rcoef, coef);
315                  foremat = rayshade(&fr, fore);
316 +        }
317                                          /* background */
318          br = *r;
319 <        if (coef < 1.0-FTINY)
319 >        if (coef < 1.0-FTINY) {
320 >                br.rweight *= 1.0-coef;
321 >                scalecolor(br.rcoef, 1.0-coef);
322                  backmat = rayshade(&br, back);
323 +        }
324                                          /* check for transparency */
325          if (backmat ^ foremat) {
326                  if (backmat && coef > FTINY)
# Line 314 | Line 350 | double  coef;
350  
351  
352   double
353 < raydist(r, flags)               /* compute (cumulative) ray distance */
354 < register RAY  *r;
355 < register int  flags;
353 > raydist(                /* compute (cumulative) ray distance */
354 >        const RAY  *r,
355 >        int  flags
356 > )
357   {
358          double  sum = 0.0;
359  
# Line 328 | Line 365 | register int  flags;
365   }
366  
367  
368 + void
369 + raycontrib(             /* compute (cumulative) ray contribution */
370 +        RREAL  rc[3],
371 +        const RAY  *r,
372 +        int  flags
373 + )
374 + {
375 +        double  eext[3];
376 +        int     i;
377 +
378 +        eext[0] = eext[1] = eext[2] = 0.;
379 +        rc[0] = rc[1] = rc[2] = 1.;
380 +
381 +        while (r != NULL && r->crtype&flags) {
382 +                for (i = 3; i--; ) {
383 +                        rc[i] *= colval(r->rcoef,i);
384 +                        eext[i] += r->rot * colval(r->cext,i);
385 +                }
386 +                r = r->parent;
387 +        }
388 +        for (i = 3; i--; )
389 +                rc[i] *= (eext[i] <= FTINY) ? 1. :
390 +                                (eext[i] > 92.) ? 0. : exp(-eext[i]);
391 + }
392 +
393 +
394   double
395 < raynormal(norm, r)              /* compute perturbed normal for ray */
396 < FVECT  norm;
397 < register RAY  *r;
395 > raynormal(              /* compute perturbed normal for ray */
396 >        FVECT  norm,
397 >        RAY  *r
398 > )
399   {
400          double  newdot;
401 <        register int  i;
401 >        int  i;
402  
403          /*      The perturbation is added to the surface normal to obtain
404           *  the new normal.  If the new normal would affect the surface
# Line 364 | Line 428 | register RAY  *r;
428  
429  
430   void
431 < newrayxf(r)                     /* get new tranformation matrix for ray */
432 < RAY  *r;
431 > newrayxf(                       /* get new tranformation matrix for ray */
432 >        RAY  *r
433 > )
434   {
435          static struct xfn {
436                  struct xfn  *next;
437                  FULLXF  xf;
438          }  xfseed = { &xfseed }, *xflast = &xfseed;
439 <        register struct xfn  *xp;
440 <        register RAY  *rp;
439 >        struct xfn  *xp;
440 >        const RAY  *rp;
441  
442          /*
443           * Search for transform in circular list that
# Line 383 | Line 448 | RAY  *r;
448                  if (rp->rox == &xp->xf) {               /* xp in use */
449                          xp = xp->next;                  /* move to next */
450                          if (xp == xflast) {             /* need new one */
451 <                                xp = (struct xfn *)malloc(sizeof(struct xfn));
451 >                                xp = (struct xfn *)bmalloc(sizeof(struct xfn));
452                                  if (xp == NULL)
453                                          error(SYSTEM,
454                                                  "out of memory in newrayxf");
# Line 401 | Line 466 | RAY  *r;
466  
467  
468   void
469 < flipsurface(r)                  /* reverse surface orientation */
470 < register RAY  *r;
469 > flipsurface(                    /* reverse surface orientation */
470 >        RAY  *r
471 > )
472   {
473          r->rod = -r->rod;
474          r->ron[0] = -r->ron[0];
# Line 415 | Line 481 | register RAY  *r;
481  
482  
483   void
484 < rayhit(oset, r)                 /* standard ray hit test */
485 < OBJECT  *oset;
486 < RAY  *r;
484 > rayhit(                 /* standard ray hit test */
485 >        OBJECT  *oset,
486 >        RAY  *r
487 > )
488   {
489          OBJREC  *o;
490          int     i;
# Line 431 | Line 498 | RAY  *r;
498  
499  
500   int
501 < localhit(r, scene)              /* check for hit in the octree */
502 < register RAY  *r;
503 < register CUBE  *scene;
501 > localhit(               /* check for hit in the octree */
502 >        RAY  *r,
503 >        CUBE  *scene
504 > )
505   {
506          OBJECT  cxset[MAXCSET+1];       /* set of checked objects */
507          FVECT  curpos;                  /* current cube position */
508          int  sflags;                    /* sign flags */
509          double  t, dt;
510 <        register int  i;
510 >        int  i;
511  
512          nrays++;                        /* increment trace counter */
513          sflags = 0;
# Line 450 | Line 518 | register CUBE  *scene;
518                  else if (r->rdir[i] < -1e-7)
519                          sflags |= 0x10 << i;
520          }
521 <        if (sflags == 0)
522 <                error(CONSISTENCY, "zero ray direction in localhit");
521 >        if (!sflags) {
522 >                error(WARNING, "zero ray direction in localhit");
523 >                return(0);
524 >        }
525                                          /* start off assuming nothing hit */
526          if (r->rmax > FTINY) {          /* except aft plane if one */
527                  r->ro = &Aftplane;
528                  r->rot = r->rmax;
529 <                for (i = 0; i < 3; i++)
460 <                        r->rop[i] = r->rorg[i] + r->rot*r->rdir[i];
529 >                VSUM(r->rop, r->rorg, r->rdir, r->rot);
530          }
531                                          /* find global cube entrance point */
532          t = 0.0;
# Line 480 | Line 549 | register CUBE  *scene;
549                  if (t >= r->rot)        /* clipped already */
550                          return(0);
551                                          /* advance position */
552 <                for (i = 0; i < 3; i++)
484 <                        curpos[i] += r->rdir[i]*t;
552 >                VSUM(curpos, curpos, r->rdir, t);
553  
554                  if (!incube(scene, curpos))     /* non-intersecting ray */
555                          return(0);
# Line 493 | Line 561 | register CUBE  *scene;
561  
562  
563   static int
564 < raymove(pos, cxs, dirf, r, cu)          /* check for hit as we move */
565 < FVECT  pos;                     /* current position, modified herein */
566 < OBJECT  *cxs;                   /* checked objects, modified by checkhit */
567 < int  dirf;                      /* direction indicators to speed tests */
568 < register RAY  *r;
569 < register CUBE  *cu;
564 > raymove(                /* check for hit as we move */
565 >        FVECT  pos,                     /* current position, modified herein */
566 >        OBJECT  *cxs,                   /* checked objects, modified by checkhit */
567 >        int  dirf,                      /* direction indicators to speed tests */
568 >        RAY  *r,
569 >        CUBE  *cu
570 > )
571   {
572          int  ax;
573          double  dt, t;
574  
575          if (istree(cu->cutree)) {               /* recurse on subcubes */
576                  CUBE  cukid;
577 <                register int  br, sgn;
577 >                int  br, sgn;
578  
579                  cukid.cusize = cu->cusize * 0.5;        /* find subcube */
580                  VCOPY(cukid.cuorg, cu->cuorg);
# Line 571 | Line 640 | register CUBE  *cu;
640                          ax = 2;
641                  }
642          }
643 <        pos[0] += r->rdir[0]*t;
575 <        pos[1] += r->rdir[1]*t;
576 <        pos[2] += r->rdir[2]*t;
643 >        VSUM(pos, pos, r->rdir, t);
644          return(ax);
645   }
646  
647  
648   static int
649 < checkhit(r, cu, cxs)            /* check for hit in full cube */
650 < register RAY  *r;
651 < CUBE  *cu;
652 < OBJECT  *cxs;
649 > checkhit(               /* check for hit in full cube */
650 >        RAY  *r,
651 >        CUBE  *cu,
652 >        OBJECT  *cxs
653 > )
654   {
655          OBJECT  oset[MAXSET+1];
656  
# Line 599 | Line 667 | OBJECT  *cxs;
667  
668  
669   static void
670 < checkset(os, cs)                /* modify checked set and set to check */
671 < register OBJECT  *os;                   /* os' = os - cs */
672 < register OBJECT  *cs;                   /* cs' = cs + os */
670 > checkset(               /* modify checked set and set to check */
671 >        OBJECT  *os,                    /* os' = os - cs */
672 >        OBJECT  *cs                     /* cs' = cs + os */
673 > )
674   {
675          OBJECT  cset[MAXCSET+MAXSET+1];
676 <        register int  i, j;
676 >        int  i, j;
677          int  k;
678                                          /* copy os in place, cset <- cs */
679          cset[0] = 0;

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