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

Comparing ray/src/rt/raytrace.c (file contents):
Revision 2.20 by greg, Fri Sep 29 10:46:12 1995 UTC vs.
Revision 2.37 by greg, Tue Mar 11 17:08:55 2003 UTC

# Line 1 | Line 1
1 – /* Copyright (c) 1995 Regents of the University of California */
2 –
1   #ifndef lint
2 < static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
2 > static const char RCSid[] = "$Id$";
3   #endif
6 –
4   /*
5   *  raytrace.c - routines for tracing and shading rays.
6   *
7 < *     8/7/85
7 > *  External symbols declared in ray.h
8   */
9  
10 + #include "copyright.h"
11 +
12   #include  "ray.h"
13  
15 – #include  "octree.h"
16 –
14   #include  "otypes.h"
15  
16   #include  "otspecial.h"
17  
18   #define  MAXCSET        ((MAXSET+1)*2-1)        /* maximum check set size */
19  
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 –
20   unsigned long  raynum = 0;              /* next unique ray number */
21   unsigned long  nrays = 0;               /* number of calls to localhit */
22  
# Line 36 | Line 28 | OBJREC  Lamb = {
28  
29   OBJREC  Aftplane;                       /* aft clipping plane object */
30  
31 < static int  raymove(), checkset(), checkhit();
31 > static int  raymove(), checkhit();
32 > static void  checkset();
33  
34 < #define  MAXLOOP        128             /* modifier loop detection */
34 > #ifndef  MAXLOOP
35 > #define  MAXLOOP        0               /* modifier loop detection */
36 > #endif
37  
38   #define  RAYHIT         (-1)            /* return value for intercepted ray */
39  
40  
41 + int
42   rayorigin(r, ro, rt, rw)                /* start new ray from old one */
43   register RAY  *r, *ro;
44   int  rt;
45   double  rw;
46   {
47 +        double  re;
48 +
49          if ((r->parent = ro) == NULL) {         /* primary ray */
50                  r->rlvl = 0;
51                  r->rweight = rw;
# Line 55 | Line 53 | double  rw;
53                  r->rsrc = -1;
54                  r->clipset = NULL;
55                  r->revf = raytrace;
56 +                copycolor(r->cext, cextinction);
57 +                copycolor(r->albedo, salbedo);
58 +                r->gecc = seccg;
59 +                r->slights = NULL;
60          } else {                                /* spawned ray */
61                  r->rlvl = ro->rlvl;
62                  if (rt & RAYREFL) {
63                          r->rlvl++;
64                          r->rsrc = -1;
65                          r->clipset = ro->clipset;
66 +                        r->rmax = 0.0;
67                  } else {
68                          r->rsrc = ro->rsrc;
69                          r->clipset = ro->newcset;
70 +                        r->rmax = ro->rmax <= FTINY ? 0.0 : ro->rmax - ro->rot;
71                  }
72                  r->revf = ro->revf;
73 <                r->rweight = ro->rweight * rw;
73 >                copycolor(r->cext, ro->cext);
74 >                copycolor(r->albedo, ro->albedo);
75 >                r->gecc = ro->gecc;
76 >                r->slights = ro->slights;
77                  r->crtype = ro->crtype | (r->rtype = rt);
78                  VCOPY(r->rorg, ro->rop);
79 <                r->rmax = 0.0;
79 >                r->rweight = ro->rweight * rw;
80 >                                                /* estimate absorption */
81 >                re = colval(ro->cext,RED) < colval(ro->cext,GRN) ?
82 >                                colval(ro->cext,RED) : colval(ro->cext,GRN);
83 >                if (colval(ro->cext,BLU) < re) re = colval(ro->cext,BLU);
84 >                if (re > 0.)
85 >                        r->rweight *= exp(-re*ro->rot);
86          }
87          rayclear(r);
88          return(r->rlvl <= maxdepth && r->rweight >= minweight ? 0 : -1);
89   }
90  
91  
92 + void
93   rayclear(r)                     /* clear a ray for (re)evaluation */
94   register RAY  *r;
95   {
96          r->rno = raynum++;
97          r->newcset = r->clipset;
98 +        r->hitf = rayhit;
99 +        r->robj = OVOID;
100          r->ro = NULL;
101 <        r->rot = FHUGE;
101 >        r->rox = NULL;
102 >        r->rt = r->rot = FHUGE;
103          r->pert[0] = r->pert[1] = r->pert[2] = 0.0;
104 +        r->uv[0] = r->uv[1] = 0.0;
105          setcolor(r->pcol, 1.0, 1.0, 1.0);
106          setcolor(r->rcol, 0.0, 0.0, 0.0);
89 –        r->rt = 0.0;
107   }
108  
109  
110 + void
111   raytrace(r)                     /* trace a ray and compute its value */
112   RAY  *r;
113   {
96 –        extern int  (*trace)();
97 –        int  gotmat;
98 –
114          if (localhit(r, &thescene))
115 <                gotmat = raycont(r);
115 >                raycont(r);             /* hit local surface, evaluate */
116          else if (r->ro == &Aftplane) {
117 <                r->ro = NULL;
117 >                r->ro = NULL;           /* hit aft clipping plane */
118                  r->rot = FHUGE;
119          } else if (sourcehit(r))
120 <                gotmat = rayshade(r, r->ro->omod);
120 >                rayshade(r, r->ro->omod);       /* distant source */
121  
122 <        if (r->ro != NULL && !gotmat)
108 <                objerror(r->ro, USER, "material not found");
122 >        rayparticipate(r);              /* for participating medium */
123  
124          if (trace != NULL)
125                  (*trace)(r);            /* trace execution */
126   }
127  
128  
129 + void
130   raycont(r)                      /* check for clipped object and continue */
131   register RAY  *r;
132   {
133          if ((r->clipset != NULL && inset(r->clipset, r->ro->omod)) ||
134 <                        r->ro->omod == OVOID) {
134 >                        !rayshade(r, r->ro->omod))
135                  raytrans(r);
121 –                return(1);
122 –        }
123 –        return(rayshade(r, r->ro->omod));
136   }
137  
138  
139 + void
140   raytrans(r)                     /* transmit ray as is */
141   register RAY  *r;
142   {
# Line 131 | Line 144 | register RAY  *r;
144  
145          if (rayorigin(&tr, r, TRANS, 1.0) == 0) {
146                  VCOPY(tr.rdir, r->rdir);
134 –                if (r->rmax > FTINY)
135 –                        tr.rmax = r->rmax - r->rot;
147                  rayvalue(&tr);
148                  copycolor(r->rcol, tr.rcol);
149                  r->rt = r->rot + tr.rt;
# Line 140 | Line 151 | register RAY  *r;
151   }
152  
153  
154 + int
155   rayshade(r, mod)                /* shade ray r with material mod */
156   register RAY  *r;
157   int  mod;
158   {
147 –        static int  depth = 0;
159          int  gotmat;
160          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
167          r->rt = r->rot;                 /* set effective ray length */
168          for (gotmat = 0; !gotmat && mod != OVOID; mod = m->omod) {
169                  m = objptr(mod);
# Line 162 | Line 176 | int  mod;
176                                          /* hack for irradiance calculation */
177                  if (do_irrad && !(r->crtype & ~(PRIMARY|TRANS))) {
178                          if (irr_ignore(m->otype)) {
179 + #if  MAXLOOP
180                                  depth--;
181 + #endif
182                                  raytrans(r);
183                                  return(1);
184                          }
# Line 172 | Line 188 | int  mod;
188                                          /* materials call raytexture */
189                  gotmat = (*ofun[m->otype].funp)(m, r);
190          }
191 + #if  MAXLOOP
192          depth--;
193 + #endif
194          return(gotmat);
195   }
196  
197  
198 + void
199 + rayparticipate(r)                       /* compute ray medium participation */
200 + register RAY  *r;
201 + {
202 +        COLOR   ce, ca;
203 +        double  re, ge, be;
204 +
205 +        if (intens(r->cext) <= 1./FHUGE)
206 +                return;                         /* no medium */
207 +        re = r->rot*colval(r->cext,RED);
208 +        ge = r->rot*colval(r->cext,GRN);
209 +        be = r->rot*colval(r->cext,BLU);
210 +        if (r->crtype & SHADOW) {               /* no scattering for sources */
211 +                re *= 1. - colval(r->albedo,RED);
212 +                ge *= 1. - colval(r->albedo,GRN);
213 +                be *= 1. - colval(r->albedo,BLU);
214 +        }
215 +        setcolor(ce,    re<=0. ? 1. : re>92. ? 0. : exp(-re),
216 +                        ge<=0. ? 1. : ge>92. ? 0. : exp(-ge),
217 +                        be<=0. ? 1. : be>92. ? 0. : exp(-be));
218 +        multcolor(r->rcol, ce);                 /* path absorption */
219 +        if (r->crtype & SHADOW || intens(r->albedo) <= FTINY)
220 +                return;                         /* no scattering */
221 +        setcolor(ca,
222 +                colval(r->albedo,RED)*colval(ambval,RED)*(1.-colval(ce,RED)),
223 +                colval(r->albedo,GRN)*colval(ambval,GRN)*(1.-colval(ce,GRN)),
224 +                colval(r->albedo,BLU)*colval(ambval,BLU)*(1.-colval(ce,BLU)));
225 +        addcolor(r->rcol, ca);                  /* ambient in scattering */
226 +        srcscatter(r);                          /* source in scattering */
227 + }
228 +
229 +
230   raytexture(r, mod)                      /* get material modifiers */
231   RAY  *r;
232   int  mod;
233   {
184 –        static int  depth = 0;
234          register OBJREC  *m;
235 + #if  MAXLOOP
236 +        static int  depth = 0;
237                                          /* check for infinite loop */
238          if (depth++ >= MAXLOOP)
239                  objerror(r->ro, USER, "modifier loop");
240 + #endif
241                                          /* execute textures and patterns */
242          for ( ; mod != OVOID; mod = m->omod) {
243                  m = objptr(mod);
# Line 201 | Line 253 | int  mod;
253                          objerror(r->ro, USER, errmsg);
254                  }
255          }
256 + #if  MAXLOOP
257          depth--;                        /* end here */
258 + #endif
259   }
260  
261  
262 + int
263   raymixture(r, fore, back, coef)         /* mix modifiers */
264   register RAY  *r;
265   OBJECT  fore, back;
# Line 213 | Line 268 | double  coef;
268          RAY  fr, br;
269          int  foremat, backmat;
270          register int  i;
271 <                                        /* clip coefficient */
271 >                                        /* bound coefficient */
272          if (coef > 1.0)
273                  coef = 1.0;
274          else if (coef < 0.0)
275                  coef = 0.0;
276                                          /* compute foreground and background */
277 <        foremat = backmat = -1;
277 >        foremat = backmat = 0;
278                                          /* foreground */
279          copystruct(&fr, r);
280 <        if (fore != OVOID && coef > FTINY)
280 >        if (coef > FTINY)
281                  foremat = rayshade(&fr, fore);
282                                          /* background */
283          copystruct(&br, r);
284 <        if (back != OVOID && coef < 1.0-FTINY)
284 >        if (coef < 1.0-FTINY)
285                  backmat = rayshade(&br, back);
286 <                                        /* check */
287 <        if (foremat < 0)
288 <                if (backmat < 0)
289 <                        foremat = backmat = 0;
290 <                else
291 <                        foremat = backmat;
237 <        else if (backmat < 0)
238 <                backmat = foremat;
239 <        if ((foremat==0) != (backmat==0))
240 <                objerror(r->ro, USER, "mixing material with non-material");
286 >                                        /* check for transparency */
287 >        if (backmat ^ foremat)
288 >                if (backmat && coef > FTINY)
289 >                        raytrans(&fr);
290 >                else if (foremat && coef < 1.0-FTINY)
291 >                        raytrans(&br);
292                                          /* mix perturbations */
293          for (i = 0; i < 3; i++)
294                  r->pert[i] = coef*fr.pert[i] + (1.0-coef)*br.pert[i];
# Line 246 | Line 297 | double  coef;
297          scalecolor(br.pcol, 1.0-coef);
298          copycolor(r->pcol, fr.pcol);
299          addcolor(r->pcol, br.pcol);
300 +                                        /* return value tells if material */
301 +        if (!foremat & !backmat)
302 +                return(0);
303                                          /* mix returned ray values */
304 <        if (foremat) {
305 <                scalecolor(fr.rcol, coef);
306 <                scalecolor(br.rcol, 1.0-coef);
307 <                copycolor(r->rcol, fr.rcol);
308 <                addcolor(r->rcol, br.rcol);
309 <                r->rt = bright(fr.rcol) > bright(br.rcol) ? fr.rt : br.rt;
304 >        scalecolor(fr.rcol, coef);
305 >        scalecolor(br.rcol, 1.0-coef);
306 >        copycolor(r->rcol, fr.rcol);
307 >        addcolor(r->rcol, br.rcol);
308 >        r->rt = bright(fr.rcol) > bright(br.rcol) ? fr.rt : br.rt;
309 >        return(1);
310 > }
311 >
312 >
313 > double
314 > raydist(r, flags)               /* compute (cumulative) ray distance */
315 > register RAY  *r;
316 > register int  flags;
317 > {
318 >        double  sum = 0.0;
319 >
320 >        while (r != NULL && r->crtype&flags) {
321 >                sum += r->rot;
322 >                r = r->parent;
323          }
324 <                                        /* return value tells if material */
258 <        return(foremat);
324 >        return(sum);
325   }
326  
327  
# Line 294 | Line 360 | register RAY  *r;
360   }
361  
362  
363 + void
364   newrayxf(r)                     /* get new tranformation matrix for ray */
365   RAY  *r;
366   {
# Line 313 | Line 380 | RAY  *r;
380                  if (rp->rox == &xp->xf) {               /* xp in use */
381                          xp = xp->next;                  /* move to next */
382                          if (xp == xflast) {             /* need new one */
383 <                                xp = (struct xfn *)bmalloc(sizeof(struct xfn));
383 >                                xp = (struct xfn *)malloc(sizeof(struct xfn));
384                                  if (xp == NULL)
385                                          error(SYSTEM,
386                                                  "out of memory in newrayxf");
# Line 330 | Line 397 | RAY  *r;
397   }
398  
399  
400 + void
401   flipsurface(r)                  /* reverse surface orientation */
402   register RAY  *r;
403   {
# Line 343 | Line 411 | register RAY  *r;
411   }
412  
413  
414 + void
415 + rayhit(oset, r)                 /* standard ray hit test */
416 + OBJECT  *oset;
417 + RAY  *r;
418 + {
419 +        OBJREC  *o;
420 +        int     i;
421 +
422 +        for (i = oset[0]; i > 0; i--) {
423 +                o = objptr(oset[i]);
424 +                if ((*ofun[o->otype].funp)(o, r))
425 +                        r->robj = oset[i];
426 +        }
427 + }
428 +
429 +
430 + int
431   localhit(r, scene)              /* check for hit in the octree */
432   register RAY  *r;
433   register CUBE  *scene;
# Line 490 | Line 575 | register CUBE  *cu;
575   }
576  
577  
578 < static
578 > static int
579   checkhit(r, cu, cxs)            /* check for hit in full cube */
580   register RAY  *r;
581   CUBE  *cu;
582   OBJECT  *cxs;
583   {
584          OBJECT  oset[MAXSET+1];
500 –        register OBJREC  *o;
501 –        register int  i;
585  
586          objset(oset, cu->cutree);
587 <        checkset(oset, cxs);                    /* eliminate double-checking */
588 <        for (i = oset[0]; i > 0; i--) {
589 <                o = objptr(oset[i]);
590 <                (*ofun[o->otype].funp)(o, r);
591 <        }
509 <        if (r->ro == NULL)
587 >        checkset(oset, cxs);                    /* avoid double-checking */
588 >
589 >        (*r->hitf)(oset, r);                    /* test for hit in set */
590 >
591 >        if (r->robj == OVOID)
592                  return(0);                      /* no scores yet */
593  
594          return(incube(cu, r->rop));             /* hit OK if in current cube */
595   }
596  
597  
598 < static
598 > static void
599   checkset(os, cs)                /* modify checked set and set to check */
600   register OBJECT  *os;                   /* os' = os - cs */
601   register OBJECT  *cs;                   /* cs' = cs + os */

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