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root/Development/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 2.68 by greg, Fri May 22 09:19:11 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 (photonMapping && ro != NULL && ro->crtype & AMBIENT)
112 >                return(-1);
113 >        if (maxdepth <= 0 && rc != NULL) {      /* Russian roulette */
114 >                if (minweight <= 0.0)
115 >                        error(USER, "zero ray weight in Russian roulette");
116 >                if (maxdepth < 0 && r->rlvl > -maxdepth)
117 >                        return(-1);             /* upper reflection limit */
118 >                if (r->rweight >= minweight)
119 >                        return(0);
120 >                if (frandom() > r->rweight/minweight)
121 >                        return(-1);
122 >                rw = minweight/r->rweight;      /* promote survivor */
123 >                scalecolor(r->rcoef, rw);
124 >                r->rweight = minweight;
125 >                return(0);
126 >        }
127 >        return(r->rweight >= minweight && r->rlvl <= abs(maxdepth) ? 0 : -1);
128   }
129  
130  
131 < extern void
131 > void
132   rayclear(                       /* clear a ray for (re)evaluation */
133 <        register RAY  *r
133 >        RAY  *r
134   )
135   {
136          r->rno = raynum++;
# Line 109 | Line 147 | rayclear(                      /* clear a ray for (re)evaluation */
147   }
148  
149  
150 < extern void
150 > void
151   raytrace(                       /* trace a ray and compute its value */
152          RAY  *r
153   )
# Line 122 | Line 160 | raytrace(                      /* trace a ray and compute its value */
160          } else if (sourcehit(r))
161                  rayshade(r, r->ro->omod);       /* distant source */
162  
125 –        rayparticipate(r);              /* for participating medium */
126 –
163          if (trace != NULL)
164                  (*trace)(r);            /* trace execution */
165 +
166 +        rayparticipate(r);              /* for participating medium */
167   }
168  
169  
170 < extern void
170 > void
171   raycont(                        /* check for clipped object and continue */
172 <        register RAY  *r
172 >        RAY  *r
173   )
174   {
175          if ((r->clipset != NULL && inset(r->clipset, r->ro->omod)) ||
# Line 140 | Line 178 | raycont(                       /* check for clipped object and continue */
178   }
179  
180  
181 < extern void
181 > void
182   raytrans(                       /* transmit ray as is */
183 <        register RAY  *r
183 >        RAY  *r
184   )
185   {
186          RAY  tr;
187  
188 <        if (rayorigin(&tr, r, TRANS, 1.0) == 0) {
189 <                VCOPY(tr.rdir, r->rdir);
190 <                rayvalue(&tr);
191 <                copycolor(r->rcol, tr.rcol);
192 <                r->rt = r->rot + tr.rt;
155 <        }
188 >        rayorigin(&tr, TRANS, r, NULL);         /* always continue */
189 >        VCOPY(tr.rdir, r->rdir);
190 >        rayvalue(&tr);
191 >        copycolor(r->rcol, tr.rcol);
192 >        r->rt = r->rot + tr.rt;
193   }
194  
195  
196 < extern int
196 > int
197   rayshade(               /* shade ray r with material mod */
198 <        register RAY  *r,
198 >        RAY  *r,
199          int  mod
200   )
201   {
202 <        register OBJREC  *m;
202 >        OBJREC  *m;
203  
204          r->rt = r->rot;                 /* set effective ray length */
205          for ( ; mod != OVOID; mod = m->omod) {
# Line 191 | Line 228 | rayshade(              /* shade ray r with material mod */
228   }
229  
230  
231 < extern void
231 > void
232   rayparticipate(                 /* compute ray medium participation */
233 <        register RAY  *r
233 >        RAY  *r
234   )
235   {
236          COLOR   ce, ca;
# Line 209 | Line 246 | rayparticipate(                        /* compute ray medium participation
246                  ge *= 1. - colval(r->albedo,GRN);
247                  be *= 1. - colval(r->albedo,BLU);
248          }
249 <        setcolor(ce,    re<=0. ? 1. : re>92. ? 0. : exp(-re),
250 <                        ge<=0. ? 1. : ge>92. ? 0. : exp(-ge),
251 <                        be<=0. ? 1. : be>92. ? 0. : exp(-be));
252 <        multcolor(r->rcol, ce);                 /* path absorption */
249 >        setcolor(ce,    re<=FTINY ? 1. : re>92. ? 0. : exp(-re),
250 >                        ge<=FTINY ? 1. : ge>92. ? 0. : exp(-ge),
251 >                        be<=FTINY ? 1. : be>92. ? 0. : exp(-be));
252 >        multcolor(r->rcol, ce);                 /* path extinction */
253          if (r->crtype & SHADOW || intens(r->albedo) <= FTINY)
254                  return;                         /* no scattering */
255 <        setcolor(ca,
256 <                colval(r->albedo,RED)*colval(ambval,RED)*(1.-colval(ce,RED)),
257 <                colval(r->albedo,GRN)*colval(ambval,GRN)*(1.-colval(ce,GRN)),
258 <                colval(r->albedo,BLU)*colval(ambval,BLU)*(1.-colval(ce,BLU)));
259 <        addcolor(r->rcol, ca);                  /* ambient in scattering */
255 >        
256 >        /* PMAP: indirect inscattering accounted for by volume photons? */
257 >        if (!volumePhotonMapping) {
258 >                setcolor(ca,
259 >                        colval(r->albedo,RED)*colval(ambval,RED)*(1.-colval(ce,RED)),
260 >                        colval(r->albedo,GRN)*colval(ambval,GRN)*(1.-colval(ce,GRN)),
261 >                        colval(r->albedo,BLU)*colval(ambval,BLU)*(1.-colval(ce,BLU)));
262 >                addcolor(r->rcol, ca);                  /* ambient in scattering */
263 >        }
264 >        
265          srcscatter(r);                          /* source in scattering */
266   }
267  
268  
269 < extern void
269 > void
270   raytexture(                     /* get material modifiers */
271          RAY  *r,
272          OBJECT  mod
273   )
274   {
275 <        register OBJREC  *m;
275 >        OBJREC  *m;
276                                          /* execute textures and patterns */
277          for ( ; mod != OVOID; mod = m->omod) {
278                  m = objptr(mod);
# Line 249 | Line 291 | raytexture(                    /* get material modifiers */
291   }
292  
293  
294 < extern int
294 > int
295   raymixture(             /* mix modifiers */
296 <        register RAY  *r,
296 >        RAY  *r,
297          OBJECT  fore,
298          OBJECT  back,
299          double  coef
# Line 259 | Line 301 | raymixture(            /* mix modifiers */
301   {
302          RAY  fr, br;
303          int  foremat, backmat;
304 <        register int  i;
304 >        int  i;
305                                          /* bound coefficient */
306          if (coef > 1.0)
307                  coef = 1.0;
# Line 269 | Line 311 | raymixture(            /* mix modifiers */
311          foremat = backmat = 0;
312                                          /* foreground */
313          fr = *r;
314 <        if (coef > FTINY)
314 >        if (coef > FTINY) {
315 >                fr.rweight *= coef;
316 >                scalecolor(fr.rcoef, coef);
317                  foremat = rayshade(&fr, fore);
318 +        }
319                                          /* background */
320          br = *r;
321 <        if (coef < 1.0-FTINY)
321 >        if (coef < 1.0-FTINY) {
322 >                br.rweight *= 1.0-coef;
323 >                scalecolor(br.rcoef, 1.0-coef);
324                  backmat = rayshade(&br, back);
325 +        }
326                                          /* check for transparency */
327          if (backmat ^ foremat) {
328                  if (backmat && coef > FTINY)
# Line 303 | Line 351 | raymixture(            /* mix modifiers */
351   }
352  
353  
354 < extern double
354 > double
355   raydist(                /* compute (cumulative) ray distance */
356 <        register RAY  *r,
357 <        register int  flags
356 >        const RAY  *r,
357 >        int  flags
358   )
359   {
360          double  sum = 0.0;
# Line 319 | Line 367 | raydist(               /* compute (cumulative) ray distance */
367   }
368  
369  
370 < extern double
370 > void
371 > raycontrib(             /* compute (cumulative) ray contribution */
372 >        RREAL  rc[3],
373 >        const RAY  *r,
374 >        int  flags
375 > )
376 > {
377 >        double  eext[3];
378 >        int     i;
379 >
380 >        eext[0] = eext[1] = eext[2] = 0.;
381 >        rc[0] = rc[1] = rc[2] = 1.;
382 >
383 >        while (r != NULL && r->crtype&flags) {
384 >                for (i = 3; i--; ) {
385 >                        rc[i] *= colval(r->rcoef,i);
386 >                        eext[i] += r->rot * colval(r->cext,i);
387 >                }
388 >                r = r->parent;
389 >        }
390 >        for (i = 3; i--; )
391 >                rc[i] *= (eext[i] <= FTINY) ? 1. :
392 >                                (eext[i] > 92.) ? 0. : exp(-eext[i]);
393 > }
394 >
395 >
396 > double
397   raynormal(              /* compute perturbed normal for ray */
398          FVECT  norm,
399 <        register RAY  *r
399 >        RAY  *r
400   )
401   {
402          double  newdot;
403 <        register int  i;
403 >        int  i;
404  
405          /*      The perturbation is added to the surface normal to obtain
406           *  the new normal.  If the new normal would affect the surface
# Line 355 | Line 429 | raynormal(             /* compute perturbed normal for ray */
429   }
430  
431  
432 < extern void
432 > void
433   newrayxf(                       /* get new tranformation matrix for ray */
434          RAY  *r
435   )
# Line 364 | Line 438 | newrayxf(                      /* get new tranformation matrix for ray */
438                  struct xfn  *next;
439                  FULLXF  xf;
440          }  xfseed = { &xfseed }, *xflast = &xfseed;
441 <        register struct xfn  *xp;
442 <        register RAY  *rp;
441 >        struct xfn  *xp;
442 >        const RAY  *rp;
443  
444          /*
445           * Search for transform in circular list that
# Line 376 | Line 450 | newrayxf(                      /* get new tranformation matrix for ray */
450                  if (rp->rox == &xp->xf) {               /* xp in use */
451                          xp = xp->next;                  /* move to next */
452                          if (xp == xflast) {             /* need new one */
453 <                                xp = (struct xfn *)malloc(sizeof(struct xfn));
453 >                                xp = (struct xfn *)bmalloc(sizeof(struct xfn));
454                                  if (xp == NULL)
455                                          error(SYSTEM,
456                                                  "out of memory in newrayxf");
# Line 393 | Line 467 | newrayxf(                      /* get new tranformation matrix for ray */
467   }
468  
469  
470 < extern void
470 > void
471   flipsurface(                    /* reverse surface orientation */
472 <        register RAY  *r
472 >        RAY  *r
473   )
474   {
475          r->rod = -r->rod;
# Line 408 | Line 482 | flipsurface(                   /* reverse surface orientation */
482   }
483  
484  
485 < extern void
485 > void
486   rayhit(                 /* standard ray hit test */
487          OBJECT  *oset,
488          RAY  *r
# Line 425 | Line 499 | rayhit(                        /* standard ray hit test */
499   }
500  
501  
502 < extern int
502 > int
503   localhit(               /* check for hit in the octree */
504 <        register RAY  *r,
505 <        register CUBE  *scene
504 >        RAY  *r,
505 >        CUBE  *scene
506   )
507   {
508          OBJECT  cxset[MAXCSET+1];       /* set of checked objects */
509          FVECT  curpos;                  /* current cube position */
510          int  sflags;                    /* sign flags */
511          double  t, dt;
512 <        register int  i;
512 >        int  i;
513  
514          nrays++;                        /* increment trace counter */
515          sflags = 0;
# Line 446 | Line 520 | localhit(              /* check for hit in the octree */
520                  else if (r->rdir[i] < -1e-7)
521                          sflags |= 0x10 << i;
522          }
523 <        if (sflags == 0)
524 <                error(CONSISTENCY, "zero ray direction in localhit");
523 >        if (!sflags) {
524 >                error(WARNING, "zero ray direction in localhit");
525 >                return(0);
526 >        }
527                                          /* start off assuming nothing hit */
528          if (r->rmax > FTINY) {          /* except aft plane if one */
529                  r->ro = &Aftplane;
530                  r->rot = r->rmax;
531 <                for (i = 0; i < 3; i++)
456 <                        r->rop[i] = r->rorg[i] + r->rot*r->rdir[i];
531 >                VSUM(r->rop, r->rorg, r->rdir, r->rot);
532          }
533                                          /* find global cube entrance point */
534          t = 0.0;
# Line 476 | Line 551 | localhit(              /* check for hit in the octree */
551                  if (t >= r->rot)        /* clipped already */
552                          return(0);
553                                          /* advance position */
554 <                for (i = 0; i < 3; i++)
480 <                        curpos[i] += r->rdir[i]*t;
554 >                VSUM(curpos, curpos, r->rdir, t);
555  
556                  if (!incube(scene, curpos))     /* non-intersecting ray */
557                          return(0);
# Line 493 | Line 567 | raymove(               /* check for hit as we move */
567          FVECT  pos,                     /* current position, modified herein */
568          OBJECT  *cxs,                   /* checked objects, modified by checkhit */
569          int  dirf,                      /* direction indicators to speed tests */
570 <        register RAY  *r,
571 <        register CUBE  *cu
570 >        RAY  *r,
571 >        CUBE  *cu
572   )
573   {
574          int  ax;
# Line 502 | Line 576 | raymove(               /* check for hit as we move */
576  
577          if (istree(cu->cutree)) {               /* recurse on subcubes */
578                  CUBE  cukid;
579 <                register int  br, sgn;
579 >                int  br, sgn;
580  
581                  cukid.cusize = cu->cusize * 0.5;        /* find subcube */
582                  VCOPY(cukid.cuorg, cu->cuorg);
# Line 568 | Line 642 | raymove(               /* check for hit as we move */
642                          ax = 2;
643                  }
644          }
645 <        pos[0] += r->rdir[0]*t;
572 <        pos[1] += r->rdir[1]*t;
573 <        pos[2] += r->rdir[2]*t;
645 >        VSUM(pos, pos, r->rdir, t);
646          return(ax);
647   }
648  
649  
650   static int
651   checkhit(               /* check for hit in full cube */
652 <        register RAY  *r,
652 >        RAY  *r,
653          CUBE  *cu,
654          OBJECT  *cxs
655   )
# Line 598 | Line 670 | checkhit(              /* check for hit in full cube */
670  
671   static void
672   checkset(               /* modify checked set and set to check */
673 <        register OBJECT  *os,                   /* os' = os - cs */
674 <        register OBJECT  *cs                    /* cs' = cs + os */
673 >        OBJECT  *os,                    /* os' = os - cs */
674 >        OBJECT  *cs                     /* cs' = cs + os */
675   )
676   {
677          OBJECT  cset[MAXCSET+MAXSET+1];
678 <        register int  i, j;
678 >        int  i, j;
679          int  k;
680                                          /* copy os in place, cset <- cs */
681          cset[0] = 0;

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