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

Comparing ray/src/rt/raytrace.c (file contents):
Revision 1.14 by greg, Tue Feb 12 12:57:07 1991 UTC vs.
Revision 2.28 by greg, Fri Mar 7 16:58:54 1997 UTC

# Line 1 | Line 1
1 < /* Copyright (c) 1990 Regents of the University of California */
1 > /* Copyright (c) 1996 Regents of the University of California */
2  
3   #ifndef lint
4   static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
# Line 16 | Line 16 | static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
16  
17   #include  "otypes.h"
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 + extern COLOR  ambval;                   /* ambient value */
28  
29 < long  nrays = 0L;                       /* number of rays traced */
29 > extern COLOR  cextinction;              /* global extinction coefficient */
30 > extern COLOR  salbedo;                  /* global scattering albedo */
31 > extern double  seccg;                   /* global scattering eccentricity */
32 > extern double  ssampdist;               /* scatter sampling distance */
33  
34 + unsigned long  raynum = 0;              /* next unique ray number */
35 + unsigned long  nrays = 0;               /* number of calls to localhit */
36 +
37 + static FLOAT  Lambfa[5] = {PI, PI, PI, 0.0, 0.0};
38 + OBJREC  Lamb = {
39 +        OVOID, MAT_PLASTIC, "Lambertian",
40 +        {0, 5, NULL, Lambfa}, NULL,
41 + };                                      /* a Lambertian surface */
42 +
43 + OBJREC  Aftplane;                       /* aft clipping plane object */
44 +
45 + static int  raymove(), checkset(), checkhit();
46 +
47   #define  MAXLOOP        128             /* modifier loop detection */
48  
49   #define  RAYHIT         (-1)            /* return value for intercepted ray */
# Line 38 | Line 60 | double  rw;
60                  r->crtype = r->rtype = rt;
61                  r->rsrc = -1;
62                  r->clipset = NULL;
63 +                r->revf = raytrace;
64 +                copycolor(r->cext, cextinction);
65 +                copycolor(r->albedo, salbedo);
66 +                r->gecc = seccg;
67 +                r->slights = NULL;
68          } else {                                /* spawned ray */
69                  r->rlvl = ro->rlvl;
70                  if (rt & RAYREFL) {
71                          r->rlvl++;
72                          r->rsrc = -1;
73                          r->clipset = ro->clipset;
74 +                        r->rmax = 0.0;
75                  } else {
76                          r->rsrc = ro->rsrc;
77                          r->clipset = ro->newcset;
78 +                        r->rmax = ro->rmax <= FTINY ? 0.0 : ro->rmax - ro->rot;
79                  }
80 +                r->revf = ro->revf;
81 +                copycolor(r->cext, ro->cext);
82 +                copycolor(r->albedo, ro->albedo);
83 +                r->gecc = ro->gecc;
84 +                r->slights = ro->slights;
85                  r->rweight = ro->rweight * rw;
86                  r->crtype = ro->crtype | (r->rtype = rt);
87                  VCOPY(r->rorg, ro->rop);
88          }
89 <        r->rno = nrays;
89 >        rayclear(r);
90 >        return(r->rlvl <= maxdepth && r->rweight >= minweight ? 0 : -1);
91 > }
92 >
93 >
94 > rayclear(r)                     /* clear a ray for (re)evaluation */
95 > register RAY  *r;
96 > {
97 >        r->rno = raynum++;
98          r->newcset = r->clipset;
99 +        r->robj = OVOID;
100          r->ro = NULL;
101          r->rot = FHUGE;
102          r->pert[0] = r->pert[1] = r->pert[2] = 0.0;
103          setcolor(r->pcol, 1.0, 1.0, 1.0);
104          setcolor(r->rcol, 0.0, 0.0, 0.0);
105          r->rt = 0.0;
63 –        return(r->rlvl <= maxdepth && r->rweight >= minweight ? 0 : -1);
106   }
107  
108  
109 < rayvalue(r)                     /* compute a ray's value */
109 > raytrace(r)                     /* trace a ray and compute its value */
110   RAY  *r;
111   {
112          extern int  (*trace)();
113  
114 <        if (localhit(r, &thescene) || sourcehit(r))
115 <                raycont(r);
114 >        if (localhit(r, &thescene))
115 >                raycont(r);             /* hit local surface, evaluate */
116 >        else if (r->ro == &Aftplane) {
117 >                r->ro = NULL;           /* hit aft clipping plane */
118 >                r->rot = FHUGE;
119 >        } else if (sourcehit(r))
120 >                rayshade(r, r->ro->omod);       /* distant source */
121  
122 +        rayparticipate(r);              /* for participating medium */
123 +
124          if (trace != NULL)
125                  (*trace)(r);            /* trace execution */
126   }
# Line 80 | Line 129 | RAY  *r;
129   raycont(r)                      /* check for clipped object and continue */
130   register RAY  *r;
131   {
132 <        if (r->clipset != NULL && inset(r->clipset, r->ro->omod))
132 >        if ((r->clipset != NULL && inset(r->clipset, r->ro->omod)) ||
133 >                        !rayshade(r, r->ro->omod))
134                  raytrans(r);
85 –        else
86 –                rayshade(r, r->ro->omod);
135   }
136  
137  
# Line 106 | Line 154 | register RAY  *r;
154   int  mod;
155   {
156          static int  depth = 0;
157 +        int  gotmat;
158          register OBJREC  *m;
159                                          /* check for infinite loop */
160          if (depth++ >= MAXLOOP)
161                  objerror(r->ro, USER, "possible modifier loop");
162 <        for ( ; mod != OVOID; mod = m->omod) {
162 >        r->rt = r->rot;                 /* set effective ray length */
163 >        for (gotmat = 0; !gotmat && mod != OVOID; mod = m->omod) {
164                  m = objptr(mod);
165                  /****** unnecessary test since modifier() is always called
166                  if (!ismodifier(m->otype)) {
# Line 118 | Line 168 | int  mod;
168                          error(USER, errmsg);
169                  }
170                  ******/
171 <                (*ofun[m->otype].funp)(m, r);   /* execute function */
172 <                m->lastrno = r->rno;
173 <                if (ismaterial(m->otype)) {     /* materials call raytexture */
174 <                        depth--;
175 <                        return;         /* we're done */
171 >                                        /* hack for irradiance calculation */
172 >                if (do_irrad && !(r->crtype & ~(PRIMARY|TRANS))) {
173 >                        if (irr_ignore(m->otype)) {
174 >                                depth--;
175 >                                raytrans(r);
176 >                                return(1);
177 >                        }
178 >                        if (!islight(m->otype))
179 >                                m = &Lamb;
180                  }
181 +                                        /* materials call raytexture */
182 +                gotmat = (*ofun[m->otype].funp)(m, r);
183          }
184 <        objerror(r->ro, USER, "material not found");
184 >        depth--;
185 >        return(gotmat);
186   }
187  
188  
189 + rayparticipate(r)                       /* compute ray medium participation */
190 + register RAY  *r;
191 + {
192 +        COLOR   ce, ca;
193 +        double  re, ge, be;
194 +
195 +        if (intens(r->cext) <= 1./FHUGE)
196 +                return;                         /* no medium */
197 +        re = r->rot*colval(r->cext,RED);
198 +        ge = r->rot*colval(r->cext,GRN);
199 +        be = r->rot*colval(r->cext,BLU);
200 +        if (r->crtype & SHADOW) {               /* no scattering for sources */
201 +                re *= 1. - colval(r->albedo,RED);
202 +                ge *= 1. - colval(r->albedo,GRN);
203 +                be *= 1. - colval(r->albedo,BLU);
204 +        }
205 +        setcolor(ce,    re<=0. ? 1. : re>92. ? 0. : exp(-re),
206 +                        ge<=0. ? 1. : ge>92. ? 0. : exp(-ge),
207 +                        be<=0. ? 1. : be>92. ? 0. : exp(-be));
208 +        multcolor(r->rcol, ce);                 /* path absorption */
209 +        if (r->crtype & SHADOW || intens(r->albedo) <= FTINY)
210 +                return;                         /* no scattering */
211 +        setcolor(ca,
212 +                colval(r->albedo,RED)*colval(ambval,RED)*(1.-colval(ce,RED)),
213 +                colval(r->albedo,GRN)*colval(ambval,GRN)*(1.-colval(ce,GRN)),
214 +                colval(r->albedo,BLU)*colval(ambval,BLU)*(1.-colval(ce,BLU)));
215 +        addcolor(r->rcol, ca);                  /* ambient in scattering */
216 +        srcscatter(r);                          /* source in scattering */
217 + }
218 +
219 +
220   raytexture(r, mod)                      /* get material modifiers */
221   RAY  *r;
222   int  mod;
# Line 141 | Line 229 | int  mod;
229                                          /* execute textures and patterns */
230          for ( ; mod != OVOID; mod = m->omod) {
231                  m = objptr(mod);
232 <                if (!istexture(m->otype)) {
232 >                /****** unnecessary test since modifier() is always called
233 >                if (!ismodifier(m->otype)) {
234                          sprintf(errmsg, "illegal modifier \"%s\"", m->oname);
235                          error(USER, errmsg);
236                  }
237 <                (*ofun[m->otype].funp)(m, r);
238 <                m->lastrno = r->rno;
237 >                ******/
238 >                if ((*ofun[m->otype].funp)(m, r)) {
239 >                        sprintf(errmsg, "conflicting material \"%s\"",
240 >                                        m->oname);
241 >                        objerror(r->ro, USER, errmsg);
242 >                }
243          }
244          depth--;                        /* end here */
245   }
# Line 157 | Line 250 | register RAY  *r;
250   OBJECT  fore, back;
251   double  coef;
252   {
253 <        FVECT  curpert, forepert, backpert;
254 <        COLOR  curpcol, forepcol, backpcol;
253 >        RAY  fr, br;
254 >        int  foremat, backmat;
255          register int  i;
256 <                                        /* clip coefficient */
256 >                                        /* bound coefficient */
257          if (coef > 1.0)
258                  coef = 1.0;
259          else if (coef < 0.0)
260                  coef = 0.0;
261 <                                        /* save current mods */
262 <        VCOPY(curpert, r->pert);
263 <        copycolor(curpcol, r->pcol);
264 <                                        /* compute new mods */
265 <                                                /* foreground */
266 <        r->pert[0] = r->pert[1] = r->pert[2] = 0.0;
267 <        setcolor(r->pcol, 1.0, 1.0, 1.0);
268 <        if (fore != OVOID && coef > FTINY)
269 <                raytexture(r, fore);
270 <        VCOPY(forepert, r->pert);
271 <        copycolor(forepcol, r->pcol);
272 <                                                /* background */
273 <        r->pert[0] = r->pert[1] = r->pert[2] = 0.0;
274 <        setcolor(r->pcol, 1.0, 1.0, 1.0);
275 <        if (back != OVOID && coef < 1.0-FTINY)
276 <                raytexture(r, back);
277 <        VCOPY(backpert, r->pert);
185 <        copycolor(backpcol, r->pcol);
186 <                                        /* sum perturbations */
261 >                                        /* compute foreground and background */
262 >        foremat = backmat = 0;
263 >                                        /* foreground */
264 >        copystruct(&fr, r);
265 >        if (coef > FTINY)
266 >                foremat = rayshade(&fr, fore);
267 >                                        /* background */
268 >        copystruct(&br, r);
269 >        if (coef < 1.0-FTINY)
270 >                backmat = rayshade(&br, back);
271 >                                        /* check for transparency */
272 >        if (backmat ^ foremat)
273 >                if (backmat)
274 >                        raytrans(&fr);
275 >                else
276 >                        raytrans(&br);
277 >                                        /* mix perturbations */
278          for (i = 0; i < 3; i++)
279 <                r->pert[i] = curpert[i] + coef*forepert[i] +
280 <                                (1.0-coef)*backpert[i];
281 <                                        /* multiply colors */
282 <        setcolor(r->pcol, coef*colval(forepcol,RED) +
283 <                                (1.0-coef)*colval(backpcol,RED),
284 <                        coef*colval(forepcol,GRN) +
285 <                                (1.0-coef)*colval(backpcol,GRN),
286 <                        coef*colval(forepcol,BLU) +
287 <                                (1.0-coef)*colval(backpcol,BLU));
288 <        multcolor(r->pcol, curpcol);
279 >                r->pert[i] = coef*fr.pert[i] + (1.0-coef)*br.pert[i];
280 >                                        /* mix pattern colors */
281 >        scalecolor(fr.pcol, coef);
282 >        scalecolor(br.pcol, 1.0-coef);
283 >        copycolor(r->pcol, fr.pcol);
284 >        addcolor(r->pcol, br.pcol);
285 >                                        /* return value tells if material */
286 >        if (!foremat & !backmat)
287 >                return(0);
288 >                                        /* mix returned ray values */
289 >        scalecolor(fr.rcol, coef);
290 >        scalecolor(br.rcol, 1.0-coef);
291 >        copycolor(r->rcol, fr.rcol);
292 >        addcolor(r->rcol, br.rcol);
293 >        r->rt = bright(fr.rcol) > bright(br.rcol) ? fr.rt : br.rt;
294 >        return(1);
295   }
296  
297  
298   double
299 + raydist(r, flags)               /* compute (cumulative) ray distance */
300 + register RAY  *r;
301 + register int  flags;
302 + {
303 +        double  sum = 0.0;
304 +
305 +        while (r != NULL && r->crtype&flags) {
306 +                sum += r->rot;
307 +                r = r->parent;
308 +        }
309 +        return(sum);
310 + }
311 +
312 +
313 + double
314   raynormal(norm, r)              /* compute perturbed normal for ray */
315   FVECT  norm;
316   register RAY  *r;
# Line 286 | Line 398 | localhit(r, scene)             /* check for hit in the octree */
398   register RAY  *r;
399   register CUBE  *scene;
400   {
401 +        OBJECT  cxset[MAXCSET+1];       /* set of checked objects */
402          FVECT  curpos;                  /* current cube position */
403          int  sflags;                    /* sign flags */
404          double  t, dt;
405          register int  i;
406  
407          nrays++;                        /* increment trace counter */
295 –
408          sflags = 0;
409          for (i = 0; i < 3; i++) {
410                  curpos[i] = r->rorg[i];
411 <                if (r->rdir[i] > FTINY)
411 >                if (r->rdir[i] > 1e-7)
412                          sflags |= 1 << i;
413 <                else if (r->rdir[i] < -FTINY)
413 >                else if (r->rdir[i] < -1e-7)
414                          sflags |= 0x10 << i;
415          }
416 +        if (sflags == 0)
417 +                error(CONSISTENCY, "zero ray direction in localhit");
418 +                                        /* start off assuming nothing hit */
419 +        if (r->rmax > FTINY) {          /* except aft plane if one */
420 +                r->ro = &Aftplane;
421 +                r->rot = r->rmax;
422 +                for (i = 0; i < 3; i++)
423 +                        r->rop[i] = r->rorg[i] + r->rot*r->rdir[i];
424 +        }
425 +                                        /* find global cube entrance point */
426          t = 0.0;
427          if (!incube(scene, curpos)) {
428                                          /* find distance to entry */
# Line 318 | Line 440 | register CUBE  *scene;
440                                  t = dt; /* farthest face is the one */
441                  }
442                  t += FTINY;             /* fudge to get inside cube */
443 +                if (t >= r->rot)        /* clipped already */
444 +                        return(0);
445                                          /* advance position */
446                  for (i = 0; i < 3; i++)
447                          curpos[i] += r->rdir[i]*t;
# Line 325 | Line 449 | register CUBE  *scene;
449                  if (!incube(scene, curpos))     /* non-intersecting ray */
450                          return(0);
451          }
452 <        return(raymove(curpos, sflags, r, scene) == RAYHIT);
452 >        cxset[0] = 0;
453 >        raymove(curpos, cxset, sflags, r, scene);
454 >        return(r->ro != NULL & r->ro != &Aftplane);
455   }
456  
457  
458   static int
459 < raymove(pos, dirf, r, cu)               /* check for hit as we move */
460 < FVECT  pos;                     /* modified */
459 > raymove(pos, cxs, dirf, r, cu)          /* check for hit as we move */
460 > FVECT  pos;                     /* current position, modified herein */
461 > OBJECT  *cxs;                   /* checked objects, modified by checkhit */
462   int  dirf;                      /* direction indicators to speed tests */
463   register RAY  *r;
464   register CUBE  *cu;
# Line 360 | Line 487 | register CUBE  *cu;
487                  }
488                  for ( ; ; ) {
489                          cukid.cutree = octkid(cu->cutree, br);
490 <                        if ((ax = raymove(pos,dirf,r,&cukid)) == RAYHIT)
490 >                        if ((ax = raymove(pos,cxs,dirf,r,&cukid)) == RAYHIT)
491                                  return(RAYHIT);
492                          sgn = 1 << ax;
493                          if (sgn & dirf)                 /* positive axis? */
# Line 379 | Line 506 | register CUBE  *cu;
506                  }
507                  /*NOTREACHED*/
508          }
509 <        if (isfull(cu->cutree) && checkhit(r, cu))
509 >        if (isfull(cu->cutree)) {
510 >                if (checkhit(r, cu, cxs))
511 >                        return(RAYHIT);
512 >        } else if (r->ro == &Aftplane && incube(cu, r->rop))
513                  return(RAYHIT);
514                                          /* advance to next cube */
515          if (dirf&0x11) {
# Line 412 | Line 542 | register CUBE  *cu;
542  
543  
544   static
545 < checkhit(r, cu)                 /* check for hit in full cube */
545 > checkhit(r, cu, cxs)            /* check for hit in full cube */
546   register RAY  *r;
547   CUBE  *cu;
548 + OBJECT  *cxs;
549   {
550          OBJECT  oset[MAXSET+1];
551          register OBJREC  *o;
552          register int  i;
553  
554          objset(oset, cu->cutree);
555 +        checkset(oset, cxs);                    /* eliminate double-checking */
556          for (i = oset[0]; i > 0; i--) {
557                  o = objptr(oset[i]);
558 <                if (o->lastrno == r->rno)               /* checked already? */
559 <                        continue;
428 <                (*ofun[o->otype].funp)(o, r);
429 <                o->lastrno = r->rno;
558 >                if ((*ofun[o->otype].funp)(o, r))
559 >                        r->robj = oset[i];
560          }
561          if (r->ro == NULL)
562                  return(0);                      /* no scores yet */
563  
564          return(incube(cu, r->rop));             /* hit OK if in current cube */
565 + }
566 +
567 +
568 + static
569 + checkset(os, cs)                /* modify checked set and set to check */
570 + register OBJECT  *os;                   /* os' = os - cs */
571 + register OBJECT  *cs;                   /* cs' = cs + os */
572 + {
573 +        OBJECT  cset[MAXCSET+MAXSET+1];
574 +        register int  i, j;
575 +        int  k;
576 +                                        /* copy os in place, cset <- cs */
577 +        cset[0] = 0;
578 +        k = 0;
579 +        for (i = j = 1; i <= os[0]; i++) {
580 +                while (j <= cs[0] && cs[j] < os[i])
581 +                        cset[++cset[0]] = cs[j++];
582 +                if (j > cs[0] || os[i] != cs[j]) {      /* object to check */
583 +                        os[++k] = os[i];
584 +                        cset[++cset[0]] = os[i];
585 +                }
586 +        }
587 +        if (!(os[0] = k))               /* new "to check" set size */
588 +                return;                 /* special case */
589 +        while (j <= cs[0])              /* get the rest of cs */
590 +                cset[++cset[0]] = cs[j++];
591 +        if (cset[0] > MAXCSET)          /* truncate "checked" set if nec. */
592 +                cset[0] = MAXCSET;
593 +        /* setcopy(cs, cset); */        /* copy cset back to cs */
594 +        os = cset;
595 +        for (i = os[0]; i-- >= 0; )
596 +                *cs++ = *os++;
597   }

Diff Legend

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+ Added lines
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> Changed lines