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

Comparing ray/src/rt/raytrace.c (file contents):
Revision 1.15 by greg, Wed May 1 11:17:01 1991 UTC vs.
Revision 2.22 by greg, Wed Dec 6 12:07:50 1995 UTC

# Line 1 | Line 1
1 < /* Copyright (c) 1990 Regents of the University of California */
1 > /* Copyright (c) 1995 Regents of the University of California */
2  
3   #ifndef lint
4   static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
# Line 18 | Line 18 | static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
18  
19   #include  "otspecial.h"
20  
21 + #define  MAXCSET        ((MAXSET+1)*2-1)        /* maximum check set size */
22 +
23   extern CUBE  thescene;                  /* our scene */
24   extern int  maxdepth;                   /* maximum recursion depth */
25   extern double  minweight;               /* minimum ray weight */
26   extern int  do_irrad;                   /* compute irradiance? */
27  
28 < long  nrays = 0L;                       /* number of rays traced */
28 > unsigned long  raynum = 0;              /* next unique ray number */
29 > unsigned long  nrays = 0;               /* number of calls to localhit */
30  
31 < static double  Lambfa[5] = {PI, PI, PI, 0.0, 0.0};
31 > static FLOAT  Lambfa[5] = {PI, PI, PI, 0.0, 0.0};
32   OBJREC  Lamb = {
33          OVOID, MAT_PLASTIC, "Lambertian",
34 <        {0, 5, NULL, Lambfa}, NULL, -1,
34 >        {0, 5, NULL, Lambfa}, NULL,
35   };                                      /* a Lambertian surface */
36  
37 + OBJREC  Aftplane;                       /* aft clipping plane object */
38 +
39 + static int  raymove(), checkset(), checkhit();
40 +
41   #define  MAXLOOP        128             /* modifier loop detection */
42  
43   #define  RAYHIT         (-1)            /* return value for intercepted ray */
# Line 47 | Line 54 | double  rw;
54                  r->crtype = r->rtype = rt;
55                  r->rsrc = -1;
56                  r->clipset = NULL;
57 +                r->revf = raytrace;
58          } else {                                /* spawned ray */
59                  r->rlvl = ro->rlvl;
60                  if (rt & RAYREFL) {
61                          r->rlvl++;
62                          r->rsrc = -1;
63                          r->clipset = ro->clipset;
64 +                        r->rmax = 0.0;
65                  } else {
66                          r->rsrc = ro->rsrc;
67                          r->clipset = ro->newcset;
68 +                        r->rmax = ro->rmax <= FTINY ? 0.0 : ro->rmax - ro->rot;
69                  }
70 +                r->revf = ro->revf;
71                  r->rweight = ro->rweight * rw;
72                  r->crtype = ro->crtype | (r->rtype = rt);
73                  VCOPY(r->rorg, ro->rop);
74          }
75 <        r->rno = nrays;
75 >        rayclear(r);
76 >        return(r->rlvl <= maxdepth && r->rweight >= minweight ? 0 : -1);
77 > }
78 >
79 >
80 > rayclear(r)                     /* clear a ray for (re)evaluation */
81 > register RAY  *r;
82 > {
83 >        r->rno = raynum++;
84          r->newcset = r->clipset;
85          r->ro = NULL;
86          r->rot = FHUGE;
# Line 69 | Line 88 | double  rw;
88          setcolor(r->pcol, 1.0, 1.0, 1.0);
89          setcolor(r->rcol, 0.0, 0.0, 0.0);
90          r->rt = 0.0;
72 –        return(r->rlvl <= maxdepth && r->rweight >= minweight ? 0 : -1);
91   }
92  
93  
94 < rayvalue(r)                     /* compute a ray's value */
94 > raytrace(r)                     /* trace a ray and compute its value */
95   RAY  *r;
96   {
97          extern int  (*trace)();
98 +        int  gotmat;
99  
100          if (localhit(r, &thescene))
101 <                raycont(r);
102 <        else if (sourcehit(r))
103 <                rayshade(r, r->ro->omod);
101 >                gotmat = raycont(r);
102 >        else if (r->ro == &Aftplane) {
103 >                r->ro = NULL;
104 >                r->rot = FHUGE;
105 >        } else if (sourcehit(r))
106 >                gotmat = rayshade(r, r->ro->omod);
107  
108 +        if (r->ro != NULL && !gotmat)
109 +                objerror(r->ro, USER, "material not found");
110 +
111          if (trace != NULL)
112                  (*trace)(r);            /* trace execution */
113   }
# Line 91 | Line 116 | RAY  *r;
116   raycont(r)                      /* check for clipped object and continue */
117   register RAY  *r;
118   {
119 <        if (r->clipset != NULL && inset(r->clipset, r->ro->omod))
119 >        if ((r->clipset != NULL && inset(r->clipset, r->ro->omod)) ||
120 >                        r->ro->omod == OVOID) {
121                  raytrans(r);
122 <        else
123 <                rayshade(r, r->ro->omod);
122 >                return(1);
123 >        }
124 >        return(rayshade(r, r->ro->omod));
125   }
126  
127  
# Line 117 | Line 144 | register RAY  *r;
144   int  mod;
145   {
146          static int  depth = 0;
147 +        int  gotmat;
148          register OBJREC  *m;
121 –                                        /* check for irradiance calc. */
122 –        if (do_irrad && !(r->crtype & ~(PRIMARY|TRANS))) {
123 –                if (irr_ignore(objptr(mod)->otype))
124 –                        raytrans(r);
125 –                else
126 –                        (*ofun[Lamb.otype].funp)(&Lamb, r);
127 –                return;
128 –        }
149                                          /* check for infinite loop */
150          if (depth++ >= MAXLOOP)
151                  objerror(r->ro, USER, "possible modifier loop");
152 <        for ( ; mod != OVOID; mod = m->omod) {
152 >        r->rt = r->rot;                 /* set effective ray length */
153 >        for (gotmat = 0; !gotmat && mod != OVOID; mod = m->omod) {
154                  m = objptr(mod);
155                  /****** unnecessary test since modifier() is always called
156                  if (!ismodifier(m->otype)) {
# Line 137 | Line 158 | int  mod;
158                          error(USER, errmsg);
159                  }
160                  ******/
161 <                (*ofun[m->otype].funp)(m, r);   /* execute function */
162 <                m->lastrno = r->rno;
163 <                if (ismaterial(m->otype)) {     /* materials call raytexture */
164 <                        depth--;
165 <                        return;         /* we're done */
161 >                                        /* hack for irradiance calculation */
162 >                if (do_irrad && !(r->crtype & ~(PRIMARY|TRANS))) {
163 >                        if (irr_ignore(m->otype)) {
164 >                                depth--;
165 >                                raytrans(r);
166 >                                return(1);
167 >                        }
168 >                        if (!islight(m->otype))
169 >                                m = &Lamb;
170                  }
171 +                                        /* materials call raytexture */
172 +                gotmat = (*ofun[m->otype].funp)(m, r);
173          }
174 <        objerror(r->ro, USER, "material not found");
174 >        depth--;
175 >        return(gotmat);
176   }
177  
178  
# Line 160 | Line 188 | int  mod;
188                                          /* execute textures and patterns */
189          for ( ; mod != OVOID; mod = m->omod) {
190                  m = objptr(mod);
191 <                if (!istexture(m->otype)) {
191 >                /****** unnecessary test since modifier() is always called
192 >                if (!ismodifier(m->otype)) {
193                          sprintf(errmsg, "illegal modifier \"%s\"", m->oname);
194                          error(USER, errmsg);
195                  }
196 <                (*ofun[m->otype].funp)(m, r);
197 <                m->lastrno = r->rno;
196 >                ******/
197 >                if ((*ofun[m->otype].funp)(m, r)) {
198 >                        sprintf(errmsg, "conflicting material \"%s\"",
199 >                                        m->oname);
200 >                        objerror(r->ro, USER, errmsg);
201 >                }
202          }
203          depth--;                        /* end here */
204   }
# Line 176 | Line 209 | register RAY  *r;
209   OBJECT  fore, back;
210   double  coef;
211   {
212 <        FVECT  curpert, forepert, backpert;
213 <        COLOR  curpcol, forepcol, backpcol;
212 >        RAY  fr, br;
213 >        int  foremat, backmat;
214          register int  i;
215                                          /* clip coefficient */
216          if (coef > 1.0)
217                  coef = 1.0;
218          else if (coef < 0.0)
219                  coef = 0.0;
220 <                                        /* save current mods */
221 <        VCOPY(curpert, r->pert);
222 <        copycolor(curpcol, r->pcol);
223 <                                        /* compute new mods */
191 <                                                /* foreground */
192 <        r->pert[0] = r->pert[1] = r->pert[2] = 0.0;
193 <        setcolor(r->pcol, 1.0, 1.0, 1.0);
220 >                                        /* compute foreground and background */
221 >        foremat = backmat = -1;
222 >                                        /* foreground */
223 >        copystruct(&fr, r);
224          if (fore != OVOID && coef > FTINY)
225 <                raytexture(r, fore);
226 <        VCOPY(forepert, r->pert);
227 <        copycolor(forepcol, r->pcol);
198 <                                                /* background */
199 <        r->pert[0] = r->pert[1] = r->pert[2] = 0.0;
200 <        setcolor(r->pcol, 1.0, 1.0, 1.0);
225 >                foremat = rayshade(&fr, fore);
226 >                                        /* background */
227 >        copystruct(&br, r);
228          if (back != OVOID && coef < 1.0-FTINY)
229 <                raytexture(r, back);
230 <        VCOPY(backpert, r->pert);
231 <        copycolor(backpcol, r->pcol);
232 <                                        /* sum perturbations */
229 >                backmat = rayshade(&br, back);
230 >                                        /* check */
231 >        if (foremat < 0)
232 >                if (backmat < 0)
233 >                        foremat = backmat = 0;
234 >                else
235 >                        foremat = backmat;
236 >        else if (backmat < 0)
237 >                backmat = foremat;
238 >        if ((foremat==0) != (backmat==0))
239 >                objerror(r->ro, USER, "mixing material with non-material");
240 >                                        /* mix perturbations */
241          for (i = 0; i < 3; i++)
242 <                r->pert[i] = curpert[i] + coef*forepert[i] +
243 <                                (1.0-coef)*backpert[i];
244 <                                        /* multiply colors */
245 <        setcolor(r->pcol, coef*colval(forepcol,RED) +
246 <                                (1.0-coef)*colval(backpcol,RED),
247 <                        coef*colval(forepcol,GRN) +
248 <                                (1.0-coef)*colval(backpcol,GRN),
249 <                        coef*colval(forepcol,BLU) +
250 <                                (1.0-coef)*colval(backpcol,BLU));
251 <        multcolor(r->pcol, curpcol);
242 >                r->pert[i] = coef*fr.pert[i] + (1.0-coef)*br.pert[i];
243 >                                        /* mix pattern colors */
244 >        scalecolor(fr.pcol, coef);
245 >        scalecolor(br.pcol, 1.0-coef);
246 >        copycolor(r->pcol, fr.pcol);
247 >        addcolor(r->pcol, br.pcol);
248 >                                        /* mix returned ray values */
249 >        if (foremat) {
250 >                scalecolor(fr.rcol, coef);
251 >                scalecolor(br.rcol, 1.0-coef);
252 >                copycolor(r->rcol, fr.rcol);
253 >                addcolor(r->rcol, br.rcol);
254 >                r->rt = bright(fr.rcol) > bright(br.rcol) ? fr.rt : br.rt;
255 >        }
256 >                                        /* return value tells if material */
257 >        return(foremat);
258   }
259  
260  
261   double
262 + raydist(r, flags)               /* compute (cumulative) ray distance */
263 + register RAY  *r;
264 + register int  flags;
265 + {
266 +        double  sum = 0.0;
267 +
268 +        while (r != NULL && r->crtype&flags) {
269 +                sum += r->rot;
270 +                r = r->parent;
271 +        }
272 +        return(sum);
273 + }
274 +
275 +
276 + double
277   raynormal(norm, r)              /* compute perturbed normal for ray */
278   FVECT  norm;
279   register RAY  *r;
# Line 305 | Line 361 | localhit(r, scene)             /* check for hit in the octree */
361   register RAY  *r;
362   register CUBE  *scene;
363   {
364 +        OBJECT  cxset[MAXCSET+1];       /* set of checked objects */
365          FVECT  curpos;                  /* current cube position */
366          int  sflags;                    /* sign flags */
367          double  t, dt;
368          register int  i;
369  
370          nrays++;                        /* increment trace counter */
314 –
371          sflags = 0;
372          for (i = 0; i < 3; i++) {
373                  curpos[i] = r->rorg[i];
374 <                if (r->rdir[i] > FTINY)
374 >                if (r->rdir[i] > 1e-7)
375                          sflags |= 1 << i;
376 <                else if (r->rdir[i] < -FTINY)
376 >                else if (r->rdir[i] < -1e-7)
377                          sflags |= 0x10 << i;
378          }
379 +        if (sflags == 0)
380 +                error(CONSISTENCY, "zero ray direction in localhit");
381 +                                        /* start off assuming nothing hit */
382 +        if (r->rmax > FTINY) {          /* except aft plane if one */
383 +                r->ro = &Aftplane;
384 +                r->rot = r->rmax;
385 +                for (i = 0; i < 3; i++)
386 +                        r->rop[i] = r->rorg[i] + r->rot*r->rdir[i];
387 +        }
388 +                                        /* find global cube entrance point */
389          t = 0.0;
390          if (!incube(scene, curpos)) {
391                                          /* find distance to entry */
# Line 337 | Line 403 | register CUBE  *scene;
403                                  t = dt; /* farthest face is the one */
404                  }
405                  t += FTINY;             /* fudge to get inside cube */
406 +                if (t >= r->rot)        /* clipped already */
407 +                        return(0);
408                                          /* advance position */
409                  for (i = 0; i < 3; i++)
410                          curpos[i] += r->rdir[i]*t;
# Line 344 | Line 412 | register CUBE  *scene;
412                  if (!incube(scene, curpos))     /* non-intersecting ray */
413                          return(0);
414          }
415 <        return(raymove(curpos, sflags, r, scene) == RAYHIT);
415 >        cxset[0] = 0;
416 >        raymove(curpos, cxset, sflags, r, scene);
417 >        return(r->ro != NULL & r->ro != &Aftplane);
418   }
419  
420  
421   static int
422 < raymove(pos, dirf, r, cu)               /* check for hit as we move */
423 < FVECT  pos;                     /* modified */
422 > raymove(pos, cxs, dirf, r, cu)          /* check for hit as we move */
423 > FVECT  pos;                     /* current position, modified herein */
424 > OBJECT  *cxs;                   /* checked objects, modified by checkhit */
425   int  dirf;                      /* direction indicators to speed tests */
426   register RAY  *r;
427   register CUBE  *cu;
# Line 379 | Line 450 | register CUBE  *cu;
450                  }
451                  for ( ; ; ) {
452                          cukid.cutree = octkid(cu->cutree, br);
453 <                        if ((ax = raymove(pos,dirf,r,&cukid)) == RAYHIT)
453 >                        if ((ax = raymove(pos,cxs,dirf,r,&cukid)) == RAYHIT)
454                                  return(RAYHIT);
455                          sgn = 1 << ax;
456                          if (sgn & dirf)                 /* positive axis? */
# Line 398 | Line 469 | register CUBE  *cu;
469                  }
470                  /*NOTREACHED*/
471          }
472 <        if (isfull(cu->cutree) && checkhit(r, cu))
472 >        if (isfull(cu->cutree)) {
473 >                if (checkhit(r, cu, cxs))
474 >                        return(RAYHIT);
475 >        } else if (r->ro == &Aftplane && incube(cu, r->rop))
476                  return(RAYHIT);
477                                          /* advance to next cube */
478          if (dirf&0x11) {
# Line 431 | Line 505 | register CUBE  *cu;
505  
506  
507   static
508 < checkhit(r, cu)                 /* check for hit in full cube */
508 > checkhit(r, cu, cxs)            /* check for hit in full cube */
509   register RAY  *r;
510   CUBE  *cu;
511 + OBJECT  *cxs;
512   {
513          OBJECT  oset[MAXSET+1];
514          register OBJREC  *o;
515          register int  i;
516  
517          objset(oset, cu->cutree);
518 +        checkset(oset, cxs);                    /* eliminate double-checking */
519          for (i = oset[0]; i > 0; i--) {
520                  o = objptr(oset[i]);
445 –                if (o->lastrno == r->rno)               /* checked already? */
446 –                        continue;
521                  (*ofun[o->otype].funp)(o, r);
448 –                o->lastrno = r->rno;
522          }
523          if (r->ro == NULL)
524                  return(0);                      /* no scores yet */
525  
526          return(incube(cu, r->rop));             /* hit OK if in current cube */
527 + }
528 +
529 +
530 + static
531 + checkset(os, cs)                /* modify checked set and set to check */
532 + register OBJECT  *os;                   /* os' = os - cs */
533 + register OBJECT  *cs;                   /* cs' = cs + os */
534 + {
535 +        OBJECT  cset[MAXCSET+MAXSET+1];
536 +        register int  i, j;
537 +        int  k;
538 +                                        /* copy os in place, cset <- cs */
539 +        cset[0] = 0;
540 +        k = 0;
541 +        for (i = j = 1; i <= os[0]; i++) {
542 +                while (j <= cs[0] && cs[j] < os[i])
543 +                        cset[++cset[0]] = cs[j++];
544 +                if (j > cs[0] || os[i] != cs[j]) {      /* object to check */
545 +                        os[++k] = os[i];
546 +                        cset[++cset[0]] = os[i];
547 +                }
548 +        }
549 +        if (!(os[0] = k))               /* new "to check" set size */
550 +                return;                 /* special case */
551 +        while (j <= cs[0])              /* get the rest of cs */
552 +                cset[++cset[0]] = cs[j++];
553 +        if (cset[0] > MAXCSET)          /* truncate "checked" set if nec. */
554 +                cset[0] = MAXCSET;
555 +        /* setcopy(cs, cset); */        /* copy cset back to cs */
556 +        os = cset;
557 +        for (i = os[0]; i-- >= 0; )
558 +                *cs++ = *os++;
559   }

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