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

Comparing ray/src/rt/raytrace.c (file contents):
Revision 2.12 by greg, Thu Jan 13 10:43:34 1994 UTC vs.
Revision 2.38 by greg, Tue Mar 11 19:29:05 2003 UTC

# Line 1 | Line 1
1 – /* Copyright (c) 1994 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 34 | Line 26 | OBJREC  Lamb = {
26          {0, 5, NULL, Lambfa}, NULL,
27   };                                      /* a Lambertian surface */
28  
29 < static int  raymove(), checkset(), checkhit();
29 > OBJREC  Aftplane;                       /* aft clipping plane object */
30  
31 < #define  MAXLOOP        128             /* modifier loop detection */
31 > static int  raymove(), checkhit();
32 > static void  checkset();
33  
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 53 | 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->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);
86 –        r->rt = 0.0;
107   }
108  
109  
110 + void
111   raytrace(r)                     /* trace a ray and compute its value */
112   RAY  *r;
113   {
93 –        extern int  (*trace)();
94 –        int  gotmat;
95 –
114          if (localhit(r, &thescene))
115 <                gotmat = raycont(r);
116 <        else if (sourcehit(r))
117 <                gotmat = rayshade(r, r->ro->omod);
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 <        if (!gotmat)
102 <                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);
115 –                return(1);
116 –        }
117 –        return(rayshade(r, r->ro->omod));
136   }
137  
138  
139 + void
140   raytrans(r)                     /* transmit ray as is */
141   register RAY  *r;
142   {
# Line 132 | 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   {
139 –        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 152 | Line 174 | int  mod;
174                  }
175                  ******/
176                                          /* hack for irradiance calculation */
177 <                if (do_irrad && !(r->crtype & ~(PRIMARY|TRANS))) {
177 >                if (do_irrad && !(r->crtype & ~(PRIMARY|TRANS)) &&
178 >                                (ofun[m->otype].flags & (T_M|T_X))) {
179                          if (irr_ignore(m->otype)) {
180 + #if  MAXLOOP
181                                  depth--;
182 + #endif
183                                  raytrans(r);
184 <                                return;
184 >                                return(1);
185                          }
186                          if (!islight(m->otype))
187                                  m = &Lamb;
# Line 164 | Line 189 | int  mod;
189                                          /* materials call raytexture */
190                  gotmat = (*ofun[m->otype].funp)(m, r);
191          }
192 + #if  MAXLOOP
193          depth--;
194 + #endif
195          return(gotmat);
196   }
197  
198  
199 + void
200 + rayparticipate(r)                       /* compute ray medium participation */
201 + register RAY  *r;
202 + {
203 +        COLOR   ce, ca;
204 +        double  re, ge, be;
205 +
206 +        if (intens(r->cext) <= 1./FHUGE)
207 +                return;                         /* no medium */
208 +        re = r->rot*colval(r->cext,RED);
209 +        ge = r->rot*colval(r->cext,GRN);
210 +        be = r->rot*colval(r->cext,BLU);
211 +        if (r->crtype & SHADOW) {               /* no scattering for sources */
212 +                re *= 1. - colval(r->albedo,RED);
213 +                ge *= 1. - colval(r->albedo,GRN);
214 +                be *= 1. - colval(r->albedo,BLU);
215 +        }
216 +        setcolor(ce,    re<=0. ? 1. : re>92. ? 0. : exp(-re),
217 +                        ge<=0. ? 1. : ge>92. ? 0. : exp(-ge),
218 +                        be<=0. ? 1. : be>92. ? 0. : exp(-be));
219 +        multcolor(r->rcol, ce);                 /* path absorption */
220 +        if (r->crtype & SHADOW || intens(r->albedo) <= FTINY)
221 +                return;                         /* no scattering */
222 +        setcolor(ca,
223 +                colval(r->albedo,RED)*colval(ambval,RED)*(1.-colval(ce,RED)),
224 +                colval(r->albedo,GRN)*colval(ambval,GRN)*(1.-colval(ce,GRN)),
225 +                colval(r->albedo,BLU)*colval(ambval,BLU)*(1.-colval(ce,BLU)));
226 +        addcolor(r->rcol, ca);                  /* ambient in scattering */
227 +        srcscatter(r);                          /* source in scattering */
228 + }
229 +
230 +
231   raytexture(r, mod)                      /* get material modifiers */
232   RAY  *r;
233   int  mod;
234   {
176 –        static int  depth = 0;
235          register OBJREC  *m;
236 + #if  MAXLOOP
237 +        static int  depth = 0;
238                                          /* check for infinite loop */
239          if (depth++ >= MAXLOOP)
240                  objerror(r->ro, USER, "modifier loop");
241 + #endif
242                                          /* execute textures and patterns */
243          for ( ; mod != OVOID; mod = m->omod) {
244                  m = objptr(mod);
# Line 187 | Line 248 | int  mod;
248                          error(USER, errmsg);
249                  }
250                  ******/
251 <                if ((*ofun[m->otype].funp)(m, r))
252 <                        objerror(r->ro, USER, "conflicting materials");
251 >                if ((*ofun[m->otype].funp)(m, r)) {
252 >                        sprintf(errmsg, "conflicting material \"%s\"",
253 >                                        m->oname);
254 >                        objerror(r->ro, USER, errmsg);
255 >                }
256          }
257 + #if  MAXLOOP
258          depth--;                        /* end here */
259 + #endif
260   }
261  
262  
263 + int
264   raymixture(r, fore, back, coef)         /* mix modifiers */
265   register RAY  *r;
266   OBJECT  fore, back;
# Line 202 | Line 269 | double  coef;
269          RAY  fr, br;
270          int  foremat, backmat;
271          register int  i;
272 <                                        /* clip coefficient */
272 >                                        /* bound coefficient */
273          if (coef > 1.0)
274                  coef = 1.0;
275          else if (coef < 0.0)
276                  coef = 0.0;
277 +                                        /* compute foreground and background */
278 +        foremat = backmat = 0;
279                                          /* foreground */
280          copystruct(&fr, r);
281 <        if (fore != OVOID && coef > FTINY)
281 >        if (coef > FTINY)
282                  foremat = rayshade(&fr, fore);
214 –        else
215 –                foremat = 0;
283                                          /* background */
284          copystruct(&br, r);
285 <        if (back != OVOID && coef < 1.0-FTINY)
285 >        if (coef < 1.0-FTINY)
286                  backmat = rayshade(&br, back);
287 <        else
288 <                backmat = foremat;
289 <                                        /* check */
290 <        if ((foremat==0) != (backmat==0))
291 <                objerror(r->ro, USER, "mixing material with non-material");
287 >                                        /* check for transparency */
288 >        if (backmat ^ foremat)
289 >                if (backmat && coef > FTINY)
290 >                        raytrans(&fr);
291 >                else if (foremat && coef < 1.0-FTINY)
292 >                        raytrans(&br);
293                                          /* mix perturbations */
294          for (i = 0; i < 3; i++)
295                  r->pert[i] = coef*fr.pert[i] + (1.0-coef)*br.pert[i];
# Line 230 | Line 298 | double  coef;
298          scalecolor(br.pcol, 1.0-coef);
299          copycolor(r->pcol, fr.pcol);
300          addcolor(r->pcol, br.pcol);
301 +                                        /* return value tells if material */
302 +        if (!foremat & !backmat)
303 +                return(0);
304                                          /* mix returned ray values */
305 <        if (foremat) {
306 <                scalecolor(fr.rcol, coef);
307 <                scalecolor(br.rcol, 1.0-coef);
308 <                copycolor(r->rcol, fr.rcol);
309 <                addcolor(r->rcol, br.rcol);
310 <                r->rt = bright(fr.rcol) > bright(br.rcol) ? fr.rt : br.rt;
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;
310 >        return(1);
311 > }
312 >
313 >
314 > double
315 > raydist(r, flags)               /* compute (cumulative) ray distance */
316 > register RAY  *r;
317 > register int  flags;
318 > {
319 >        double  sum = 0.0;
320 >
321 >        while (r != NULL && r->crtype&flags) {
322 >                sum += r->rot;
323 >                r = r->parent;
324          }
325 <                                        /* return value tells if material */
242 <        return(foremat);
325 >        return(sum);
326   }
327  
328  
# Line 278 | Line 361 | register RAY  *r;
361   }
362  
363  
364 + void
365   newrayxf(r)                     /* get new tranformation matrix for ray */
366   RAY  *r;
367   {
# Line 297 | Line 381 | RAY  *r;
381                  if (rp->rox == &xp->xf) {               /* xp in use */
382                          xp = xp->next;                  /* move to next */
383                          if (xp == xflast) {             /* need new one */
384 <                                xp = (struct xfn *)bmalloc(sizeof(struct xfn));
384 >                                xp = (struct xfn *)malloc(sizeof(struct xfn));
385                                  if (xp == NULL)
386                                          error(SYSTEM,
387                                                  "out of memory in newrayxf");
# Line 314 | Line 398 | RAY  *r;
398   }
399  
400  
401 + void
402   flipsurface(r)                  /* reverse surface orientation */
403   register RAY  *r;
404   {
# Line 327 | Line 412 | register RAY  *r;
412   }
413  
414  
415 + void
416 + rayhit(oset, r)                 /* standard ray hit test */
417 + OBJECT  *oset;
418 + RAY  *r;
419 + {
420 +        OBJREC  *o;
421 +        int     i;
422 +
423 +        for (i = oset[0]; i > 0; i--) {
424 +                o = objptr(oset[i]);
425 +                if ((*ofun[o->otype].funp)(o, r))
426 +                        r->robj = oset[i];
427 +        }
428 + }
429 +
430 +
431 + int
432   localhit(r, scene)              /* check for hit in the octree */
433   register RAY  *r;
434   register CUBE  *scene;
# Line 348 | Line 450 | register CUBE  *scene;
450          }
451          if (sflags == 0)
452                  error(CONSISTENCY, "zero ray direction in localhit");
453 +                                        /* start off assuming nothing hit */
454 +        if (r->rmax > FTINY) {          /* except aft plane if one */
455 +                r->ro = &Aftplane;
456 +                r->rot = r->rmax;
457 +                for (i = 0; i < 3; i++)
458 +                        r->rop[i] = r->rorg[i] + r->rot*r->rdir[i];
459 +        }
460 +                                        /* find global cube entrance point */
461          t = 0.0;
462          if (!incube(scene, curpos)) {
463                                          /* find distance to entry */
# Line 365 | Line 475 | register CUBE  *scene;
475                                  t = dt; /* farthest face is the one */
476                  }
477                  t += FTINY;             /* fudge to get inside cube */
478 +                if (t >= r->rot)        /* clipped already */
479 +                        return(0);
480                                          /* advance position */
481                  for (i = 0; i < 3; i++)
482                          curpos[i] += r->rdir[i]*t;
# Line 373 | Line 485 | register CUBE  *scene;
485                          return(0);
486          }
487          cxset[0] = 0;
488 <        return(raymove(curpos, cxset, sflags, r, scene) == RAYHIT);
488 >        raymove(curpos, cxset, sflags, r, scene);
489 >        return(r->ro != NULL & r->ro != &Aftplane);
490   }
491  
492  
# Line 428 | Line 541 | register CUBE  *cu;
541                  }
542                  /*NOTREACHED*/
543          }
544 <        if (isfull(cu->cutree) && checkhit(r, cu, cxs))
544 >        if (isfull(cu->cutree)) {
545 >                if (checkhit(r, cu, cxs))
546 >                        return(RAYHIT);
547 >        } else if (r->ro == &Aftplane && incube(cu, r->rop))
548                  return(RAYHIT);
549                                          /* advance to next cube */
550          if (dirf&0x11) {
# Line 460 | Line 576 | register CUBE  *cu;
576   }
577  
578  
579 < static
579 > static int
580   checkhit(r, cu, cxs)            /* check for hit in full cube */
581   register RAY  *r;
582   CUBE  *cu;
583   OBJECT  *cxs;
584   {
585          OBJECT  oset[MAXSET+1];
470 –        register OBJREC  *o;
471 –        register int  i;
586  
587          objset(oset, cu->cutree);
588 <        checkset(oset, cxs);                    /* eliminate double-checking */
589 <        for (i = oset[0]; i > 0; i--) {
590 <                o = objptr(oset[i]);
591 <                (*ofun[o->otype].funp)(o, r);
592 <        }
479 <        if (r->ro == NULL)
588 >        checkset(oset, cxs);                    /* avoid double-checking */
589 >
590 >        (*r->hitf)(oset, r);                    /* test for hit in set */
591 >
592 >        if (r->robj == OVOID)
593                  return(0);                      /* no scores yet */
594  
595          return(incube(cu, r->rop));             /* hit OK if in current cube */
596   }
597  
598  
599 < static
599 > static void
600   checkset(os, cs)                /* modify checked set and set to check */
601   register OBJECT  *os;                   /* os' = os - cs */
602   register OBJECT  *cs;                   /* cs' = cs + os */

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