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

Comparing ray/src/rt/source.c (file contents):
Revision 1.13 by greg, Mon Jun 19 11:44:58 1989 UTC vs.
Revision 2.82 by greg, Fri Apr 5 01:10:26 2024 UTC

# Line 1 | Line 1
1 /* Copyright (c) 1986 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   *  source.c - routines dealing with illumination sources.
6   *
7 < *     8/20/85
7 > *  External symbols declared in source.h
8   */
9  
10   #include  "ray.h"
11 <
12 < #include  "octree.h"
13 <
11 > #include  "otypes.h"
12 > #include  "otspecial.h"
13 > #include  "rtotypes.h"
14   #include  "source.h"
15 + #include  "random.h"
16 + #include  "pmapsrc.h"
17 + #include  "pmapmat.h"
18  
19 < #include  "otypes.h"
19 > #ifndef MAXSSAMP
20 > #define MAXSSAMP        16              /* maximum samples per ray */
21 > #endif
22  
23 < #include  "cone.h"
23 > /*
24 > * Structures used by direct()
25 > */
26  
27 < #include  "face.h"
27 > typedef struct {
28 >        int  sno;               /* source number */
29 >        FVECT  dir;             /* source direction */
30 >        SCOLOR  coef;           /* material coefficient */
31 >        SCOLOR  val;            /* contribution */
32 > }  CONTRIB;             /* direct contribution */
33  
34 < #include  "random.h"
34 > typedef struct {
35 >        int  sndx;              /* source index (to CONTRIB array) */
36 >        float  brt;             /* brightness (for comparison) */
37 > }  CNTPTR;              /* contribution pointer */
38  
39 + static CONTRIB  *srccnt = NULL;         /* source contributions in direct() */
40 + static CNTPTR  *cntord = NULL;          /* source ordering in direct() */
41 + static int  maxcntr = 0;                /* size of contribution arrays */
42  
43 < extern double  dstrsrc;                 /* source distribution amount */
29 < extern double  shadthresh;              /* relative shadow threshold */
30 < extern double  shadcert;                /* shadow testing certainty */
43 > static int cntcmp(const void *p1, const void *p2);
44  
32 SRCREC  *source = NULL;                 /* our list of sources */
33 int  nsources = 0;                      /* the number of sources */
45  
46 <
47 < marksources()                   /* find and mark source objects */
46 > void
47 > marksources(void)                       /* find and mark source objects */
48   {
49 <        register OBJREC  *o, *m;
50 <        register int  i;
51 <
52 <        for (i = 0; i < nobjects; i++) {
49 >        int  indirect = 0;
50 >        int  i;
51 >        OBJREC  *o, *m;
52 >        int  ns;
53 >                                        /* call us only once! */
54 >        if (nsources)
55 >                error(CONSISTENCY, "Multiple calls to marksources!");
56 >                                        /* initialize dispatch table */
57 >        initstypes();
58 >                                        /* find direct sources */
59 >        for (i = 0; i < nsceneobjs; i++) {
60          
61                  o = objptr(i);
62  
63 <                if (o->omod == OVOID)
63 >                if (!issurface(o->otype) || o->omod == OVOID)
64                          continue;
65 <
66 <                m = objptr(o->omod);
67 <
50 <                if (m->otype != MAT_LIGHT &&
51 <                                m->otype != MAT_ILLUM &&
52 <                                m->otype != MAT_GLOW &&
53 <                                m->otype != MAT_SPOT)
65 >                                        /* find material */
66 >                m = findmaterial(o);
67 >                if (m == NULL)
68                          continue;
69 +                if (m->otype == MAT_CLIP) {
70 +                        markclip(m);    /* special case for antimatter */
71 +                        continue;
72 +                }
73 +                if (!islight(m->otype))
74 +                        continue;       /* not source modifier */
75          
76                  if (m->oargs.nfargs != (m->otype == MAT_GLOW ? 4 :
77                                  m->otype == MAT_SPOT ? 7 : 3))
78                          objerror(m, USER, "bad # arguments");
79  
80 +                if (m->oargs.farg[0] <= FTINY && (m->oargs.farg[1] <= FTINY) &
81 +                                (m->oargs.farg[2] <= FTINY))
82 +                        continue;                       /* don't bother */
83                  if (m->otype == MAT_GLOW &&
84                                  o->otype != OBJ_SOURCE &&
85 <                                m->oargs.farg[3] <= FTINY)
86 <                        continue;                       /* don't bother */
85 >                                m->oargs.farg[3] <= FTINY) {
86 >                        indirect += (ambounce > 0);
87 >                        continue;                       /* don't track these */
88 >                }
89 >                if (sfun[o->otype].of == NULL ||
90 >                                sfun[o->otype].of->setsrc == NULL)
91 >                        objerror(o, USER, "illegal material");
92  
93 <                if (source == NULL)
94 <                        source = (SRCREC *)malloc(sizeof(SRCREC));
67 <                else
68 <                        source = (SRCREC *)realloc((char *)source,
69 <                                        (unsigned)(nsources+1)*sizeof(SRCREC));
70 <                if (source == NULL)
71 <                        error(SYSTEM, "out of memory in marksources");
93 >                if ((ns = newsource()) < 0)
94 >                        goto memerr;
95  
96 <                newsource(&source[nsources], o);
96 >                setsource(&source[ns], o);
97  
98                  if (m->otype == MAT_GLOW) {
99 <                        source[nsources].sflags |= SPROX;
100 <                        source[nsources].sl.prox = m->oargs.farg[3];
101 <                        if (o->otype == OBJ_SOURCE)
102 <                                source[nsources].sflags |= SSKIP;
99 >                        source[ns].sflags |= SPROX;
100 >                        source[ns].sl.prox = m->oargs.farg[3];
101 >                        if (source[ns].sflags & SDISTANT) {
102 >                                source[ns].sflags |= SSKIP;
103 >                                indirect += (ambounce > 0);
104 >                        }
105                  } else if (m->otype == MAT_SPOT) {
106 <                        source[nsources].sflags |= SSPOT;
107 <                        source[nsources].sl.s = makespot(m);
106 >                        if (source[ns].sflags & SDISTANT)
107 >                                objerror(o, WARNING,
108 >                                        "distant source is a spotlight");
109 >                        source[ns].sflags |= SSPOT;
110 >                        if ((source[ns].sl.s = makespot(m)) == NULL)
111 >                                goto memerr;
112 >                        if (source[ns].sflags & SFLAT &&
113 >                                !checkspot(source[ns].sl.s,source[ns].snorm)) {
114 >                                objerror(o, WARNING,
115 >                                        "invalid spotlight direction");
116 >                                source[ns].sflags |= SSKIP;
117 >                        }
118                  }
119 <                nsources++;
119 >                maxcntr += !(source[ns].sflags & SSKIP);
120          }
121 +        if (!maxcntr) {
122 +                if (!indirect)
123 +                        error(WARNING, "no light sources found");
124 +                return;         /* no direct calculation, it seems */
125 +        }
126 + #if  SHADCACHE
127 +        for (ns = 0; ns < nsources; ns++)       /* initialize obstructor cache */
128 +                initobscache(ns);
129 + #endif
130 +        /* PMAP: disable virtual sources */
131 +        if (!photonMapping)
132 +                markvirtuals();                 /* find and add virtual sources */
133 +                
134 +                                /* allocate our contribution arrays */
135 +        maxcntr += MAXSPART;    /* start with this many */
136 +        srccnt = (CONTRIB *)malloc(maxcntr*sizeof(CONTRIB));
137 +        cntord = (CNTPTR *)malloc(maxcntr*sizeof(CNTPTR));
138 +        if ((srccnt != NULL) & (cntord != NULL))
139 +                return;
140 + memerr:
141 +        error(SYSTEM, "out of memory in marksources");
142   }
143  
144  
145 < newsource(src, so)                      /* add a source to the array */
146 < register SRCREC  *src;
91 < register OBJREC  *so;
145 > void
146 > distantsources(void)                    /* only mark distant sources */
147   {
148 <        double  cos(), tan(), sqrt();
149 <        double  theta;
150 <        FACE  *f;
151 <        CONE  *co;
152 <        int  j;
153 <        register int  i;
148 >        int  i;
149 >        OBJREC  *o, *m;
150 >        int  ns;
151 >                                        /* call us only once! */
152 >        if (nsources)
153 >                error(CONSISTENCY, "Multiple calls to distantsources!");
154 >                                        /* initialize dispatch table */
155 >        initstypes();
156 >                                        /* sources needed for sourcehit() */
157 >        for (i = 0; i < nsceneobjs; i++) {
158          
159 <        src->sflags = 0;
101 <        src->nhits = 1; src->ntests = 2;        /* start probability = 1/2 */
102 <        src->so = so;
159 >                o = objptr(i);
160  
161 <        switch (so->otype) {
162 <        case OBJ_SOURCE:
163 <                if (so->oargs.nfargs != 4)
164 <                        objerror(so, USER, "bad arguments");
165 <                src->sflags |= SDISTANT;
166 <                VCOPY(src->sloc, so->oargs.farg);
167 <                if (normalize(src->sloc) == 0.0)
168 <                        objerror(so, USER, "zero direction");
169 <                theta = PI/180.0/2.0 * so->oargs.farg[3];
170 <                if (theta <= FTINY)
171 <                        objerror(so, USER, "zero size");
172 <                src->ss = theta >= PI/4 ? 1.0 : tan(theta);
173 <                src->ss2 = 2.0*PI * (1.0 - cos(theta));
174 <                break;
175 <        case OBJ_SPHERE:
176 <                VCOPY(src->sloc, so->oargs.farg);
177 <                src->ss = so->oargs.farg[3];
178 <                src->ss2 = PI * src->ss * src->ss;
179 <                break;
180 <        case OBJ_FACE:
181 <                                                /* get the face */
182 <                f = getface(so);
183 <                                                /* find the center */
184 <                for (j = 0; j < 3; j++) {
185 <                        src->sloc[j] = 0.0;
186 <                        for (i = 0; i < f->nv; i++)
187 <                                src->sloc[j] += VERTEX(f,i)[j];
188 <                        src->sloc[j] /= f->nv;
189 <                }
190 <                if (!inface(src->sloc, f))
134 <                        objerror(so, USER, "cannot hit center");
135 <                src->ss = sqrt(f->area / PI);
136 <                src->ss2 = f->area;
137 <                break;
138 <        case OBJ_RING:
139 <                                                /* get the ring */
140 <                co = getcone(so, 0);
141 <                VCOPY(src->sloc, CO_P0(co));
142 <                if (CO_R0(co) > 0.0)
143 <                        objerror(so, USER, "cannot hit center");
144 <                src->ss = CO_R1(co);
145 <                src->ss2 = PI * src->ss * src->ss;
146 <                break;
147 <        default:
148 <                objerror(so, USER, "illegal material");
161 >                if ((o->otype != OBJ_SOURCE) | (o->omod == OVOID))
162 >                        continue;
163 >                                        /* find material */
164 >                m = findmaterial(o);
165 >                if (m == NULL)
166 >                        continue;
167 >                if (!islight(m->otype))
168 >                        continue;       /* not source modifier */
169 >        
170 >                if (m->oargs.nfargs != (m->otype == MAT_GLOW ? 4 :
171 >                                m->otype == MAT_SPOT ? 7 : 3))
172 >                        objerror(m, USER, "bad # arguments");
173 >
174 >                if (m->oargs.farg[0] <= FTINY && (m->oargs.farg[1] <= FTINY) &
175 >                                (m->oargs.farg[2] <= FTINY))
176 >                        continue;                       /* don't bother */
177 >                if (sfun[o->otype].of == NULL ||
178 >                                sfun[o->otype].of->setsrc == NULL)
179 >                        objerror(o, USER, "illegal material");
180 >
181 >                if ((ns = newsource()) < 0)
182 >                        error(SYSTEM, "out of memory in distantsources");
183 >
184 >                setsource(&source[ns], o);
185 >
186 >                if (m->otype == MAT_GLOW) {
187 >                        source[ns].sflags |= SPROX|SSKIP;
188 >                        source[ns].sl.prox = m->oargs.farg[3];
189 >                } else if (m->otype == MAT_SPOT)
190 >                        objerror(o, WARNING, "distant source is a spotlight");
191          }
192   }
193  
194  
195 < SPOT *
196 < makespot(m)                     /* make a spotlight */
155 < register OBJREC  *m;
195 > void
196 > freesources(void)                       /* free all source structures */
197   {
198 <        extern double  cos();
199 <        register SPOT  *ns;
200 <
201 <        if ((ns = (SPOT *)malloc(sizeof(SPOT))) == NULL)
202 <                error(SYSTEM, "out of memory in makespot");
203 <        ns->siz = 2.0*PI * (1.0 - cos(PI/180.0/2.0 * m->oargs.farg[3]));
204 <        VCOPY(ns->aim, m->oargs.farg+4);
205 <        if ((ns->flen = normalize(ns->aim)) == 0.0)
206 <                objerror(m, USER, "zero focus vector");
207 <        return(ns);
198 >        if (nsources > 0) {
199 > #if SHADCACHE
200 >                while (nsources--)
201 >                        freeobscache(&source[nsources]);
202 > #endif
203 >                free(source);
204 >                source = NULL;
205 >                nsources = 0;
206 >        }
207 >        markclip(NULL);
208 >        if (maxcntr <= 0)
209 >                return;
210 >        free(srccnt);
211 >        srccnt = NULL;
212 >        free(cntord);
213 >        cntord = NULL;
214 >        maxcntr = 0;
215   }
216  
217  
218 < double
219 < srcray(sr, r, sn)               /* send a ray to a source, return domega */
220 < register RAY  *sr;              /* returned source ray */
221 < RAY  *r;                        /* ray which hit object */
222 < register int  sn;               /* source number */
218 > int
219 > srcray(                         /* send a ray to a source, return domega */
220 >        RAY  *sr,               /* returned source ray */
221 >        RAY  *r,                        /* ray which hit object */
222 >        SRCINDEX  *si                   /* source sample index */
223 > )
224   {
225 <        register double  *norm = NULL;  /* plane normal */
226 <        double  ddot;                   /* (distance times) cosine */
178 <        FVECT  vd;
179 <        double  d;
180 <        register int  i;
225 >        double  d;                              /* distance to source */
226 >        SRCREC  *srcp;
227  
228 <        if (source[sn].sflags & SSKIP)
183 <                return(0.0);                    /* skip this source */
228 >        rayorigin(sr, SHADOW, r, NULL);         /* ignore limits */
229  
230 <        rayorigin(sr, r, SHADOW, 1.0);          /* ignore limits */
230 >        if (r == NULL)
231 >                sr->rmax = 0.0;
232  
233 <        sr->rsrc = sn;                          /* remember source */
234 <                                                /* get source direction */
235 <        if (source[sn].sflags & SDISTANT)
236 <                                                /* constant direction */
237 <                VCOPY(sr->rdir, source[sn].sloc);
238 <        else {                                  /* compute direction */
239 <                for (i = 0; i < 3; i++)
240 <                        sr->rdir[i] = source[sn].sloc[i] - sr->rorg[i];
241 <
242 <                if (source[sn].so->otype == OBJ_FACE)
243 <                        norm = getface(source[sn].so)->norm;
244 <                else if (source[sn].so->otype == OBJ_RING)
245 <                        norm = getcone(source[sn].so,0)->ad;
246 <
247 <                if (norm != NULL && (ddot = -DOT(sr->rdir, norm)) <= FTINY)
248 <                        return(0.0);            /* behind surface! */
233 >        while ((d = nextssamp(sr, si)) != 0.0) {
234 >                sr->rsrc = si->sn;                      /* remember source */
235 >                srcp = source + si->sn;
236 >                if (srcp->sflags & SDISTANT) {
237 >                        if (srcp->sflags & SSPOT && spotout(sr, srcp->sl.s))
238 >                                continue;
239 >                        return(1);              /* sample OK */
240 >                }
241 >                                /* local source */
242 >                                                /* check proximity */
243 >                if (srcp->sflags & SPROX && d > srcp->sl.prox)
244 >                        continue;
245 >                                                /* check angle */
246 >                if (srcp->sflags & SSPOT) {
247 >                        if (spotout(sr, srcp->sl.s))
248 >                                continue;
249 >                                        /* adjust solid angle */
250 >                        si->dom *= d*d;
251 >                        d += srcp->sl.s->flen;
252 >                        si->dom /= d*d;
253 >                }
254 >                return(1);                      /* sample OK */
255          }
256 <        if (dstrsrc > FTINY) {
257 <                                        /* distribute source direction */
206 <                for (i = 0; i < 3; i++)
207 <                        vd[i] = dstrsrc * source[sn].ss * (1.0 - 2.0*frandom());
256 >        return(0);                      /* no more samples */
257 > }
258  
209                if (norm != NULL) {             /* project offset */
210                        d = DOT(vd, norm);
211                        for (i = 0; i < 3; i++)
212                                vd[i] -= d * norm[i];
213                }
214                for (i = 0; i < 3; i++)         /* offset source direction */
215                        sr->rdir[i] += vd[i];
259  
260 <        } else if (source[sn].sflags & SDISTANT)
261 <                                                /* already normalized */
262 <                return(source[sn].ss2);
260 > void
261 > srcvalue(                       /* punch ray to source and compute value */
262 >        RAY  *r
263 > )
264 > {
265 >        SRCREC  *sp;
266  
267 <        if ((d = normalize(sr->rdir)) == 0.0)
268 <                                                /* at source! */
269 <                return(0.0);
270 <        
271 <        if (source[sn].sflags & SDISTANT)
272 <                                                /* domega constant */
273 <                return(source[sn].ss2);
267 >        sp = &source[r->rsrc];
268 >        if (sp->sflags & SVIRTUAL) {    /* virtual source */
269 >                                        /* check intersection */
270 >                if (!(*ofun[sp->so->otype].funp)(sp->so, r))
271 >                        return;
272 >                if (!rayshade(r, r->ro->omod))  /* compute contribution */
273 >                        goto nomat;
274 >                rayparticipate(r);
275 >                return;
276 >        }
277 >                                        /* compute intersection */
278 >        if (sp->sflags & SDISTANT ? sourcehit(r) :
279 >                        (*ofun[sp->so->otype].funp)(sp->so, r)) {
280 >                if (sp->sa.success >= 0)
281 >                        sp->sa.success++;
282 >                if (!rayshade(r, r->ro->omod))  /* compute contribution */
283 >                        goto nomat;
284 >                rayparticipate(r);
285 >                return;
286 >        }
287 >                                        /* we missed our mark! */
288 >        if (sp->sa.success < 0)
289 >                return;                 /* bitched already */
290 >        sp->sa.success -= AIMREQT;
291 >        if (sp->sa.success >= 0)
292 >                return;                 /* leniency */
293 >        sprintf(errmsg, "aiming failure for light source \"%s\"",
294 >                        sp->so->oname);
295 >        error(WARNING, errmsg);         /* issue warning */
296 >        return;
297 > nomat:
298 >        objerror(r->ro, USER, "material not found");
299 > }
300  
229        else {
230                                                /* check proximity */
231                if (source[sn].sflags & SPROX &&
232                                d > source[sn].sl.prox)
233                        return(0.0);
301  
302 <                if (norm != NULL)
303 <                        ddot /= d;
304 <                else
305 <                        ddot = 1.0;
306 <                                                /* check angle */
307 <                if (source[sn].sflags & SSPOT) {
308 <                        if (source[sn].sl.s->siz < 2.0*PI *
309 <                                (1.0 + DOT(source[sn].sl.s->aim,sr->rdir)))
310 <                                return(0.0);
311 <                        d += source[sn].sl.s->flen;
312 <                }
246 <                                                /* return domega */
247 <                return(ddot*source[sn].ss2/(d*d));
248 <        }
302 > static int
303 > transillum(                     /* check if material is transparent illum */
304 >        OBJREC *m
305 > )
306 > {
307 >        m = findmaterial(m);
308 >        if (m == NULL)
309 >                return(1);
310 >        if (m->otype != MAT_ILLUM)
311 >                return(0);
312 >        return(!m->oargs.nsargs || !strcmp(m->oargs.sarg[0], VOIDID));
313   }
314  
315  
316 < sourcehit(r)                    /* check to see if ray hit distant source */
317 < register RAY  *r;
316 > int
317 > sourcehit(                      /* check to see if ray hit distant source */
318 >        RAY  *r
319 > )
320   {
321 +        int  glowsrc = -1;
322 +        int  transrc = -1;
323          int  first, last;
324 <        register int  i;
324 >        int  i;
325  
326          if (r->rsrc >= 0) {             /* check only one if aimed */
327                  first = last = r->rsrc;
328          } else {                        /* otherwise check all */
329                  first = 0; last = nsources-1;
330          }
331 <        for (i = first; i <= last; i++)
332 <                if (source[i].sflags & SDISTANT)
333 <                        /*
334 <                         * Check to see if ray is within
335 <                         * solid angle of source.
336 <                         */
337 <                        if (2.0*PI * (1.0 - DOT(source[i].sloc,r->rdir))
338 <                                        <= source[i].ss2) {
339 <                                r->ro = source[i].so;
340 <                                if (!(source[i].sflags & SSKIP))
341 <                                        break;
342 <                        }
343 <
344 <        if (r->ro != NULL) {
345 <                for (i = 0; i < 3; i++)
346 <                        r->ron[i] = -r->rdir[i];
347 <                r->rod = 1.0;
348 <                r->rofs = 1.0; setident4(r->rofx);
349 <                r->robs = 1.0; setident4(r->robx);
350 <                return(1);
331 >        for (i = first; i <= last; i++) {
332 >                if ((source[i].sflags & (SDISTANT|SVIRTUAL)) != SDISTANT)
333 >                        continue;
334 >                /*
335 >                 * Check to see if ray is within
336 >                 * solid angle of source.
337 >                 */
338 >                if (2.*PI*(1. - DOT(source[i].sloc,r->rdir)) > source[i].ss2)
339 >                        continue;
340 >                                        /* is it what we aimed for? */
341 >                if (i == r->rsrc) {
342 >                        r->ro = source[i].so;
343 >                        break;
344 >                }
345 >                /*
346 >                 * If it's a glow or transparent illum, just remember it.
347 >                 */
348 >                if (source[i].sflags & SSKIP) {
349 >                        if (glowsrc < 0)
350 >                                glowsrc = i;
351 >                        continue;
352 >                }
353 >                if (transillum(source[i].so)) {
354 >                        if (transrc < 0)
355 >                                transrc = i;
356 >                        continue;
357 >                }
358 >                r->ro = source[i].so;   /* otherwise, use first hit */
359 >                break;
360          }
361 <        return(0);
361 >        /*
362 >         * Do we need fallback?
363 >         */
364 >        if (r->ro == NULL) {
365 >                if (transrc >= 0 && r->crtype & (AMBIENT|SPECULAR))
366 >                        return(0);      /* avoid overcounting */
367 >                if (glowsrc >= 0)
368 >                        r->ro = source[glowsrc].so;
369 >                else
370 >                        return(0);      /* nothing usable */
371 >        }
372 >        /*
373 >         * Assign object index
374 >         */
375 >        r->robj = objndx(r->ro);
376 >        return(1);
377   }
378  
379  
380   static int
381 < cntcmp(sc1, sc2)                        /* contribution compare (descending) */
382 < register CNTPTR  *sc1, *sc2;
381 > cntcmp(                         /* contribution compare (descending) */
382 >        const void *p1,
383 >        const void *p2
384 > )
385   {
386 +        const CNTPTR  *sc1 = (const CNTPTR *)p1;
387 +        const CNTPTR  *sc2 = (const CNTPTR *)p2;
388 +
389          if (sc1->brt > sc2->brt)
390                  return(-1);
391          if (sc1->brt < sc2->brt)
# Line 297 | Line 394 | register CNTPTR  *sc1, *sc2;
394   }
395  
396  
397 < direct(r, f, p)                         /* add direct component */
398 < RAY  *r;                        /* ray that hit surface */
399 < int  (*f)();                    /* direct component coefficient function */
400 < char  *p;                       /* data for f */
397 > void
398 > direct(                                 /* add direct component */
399 >        RAY  *r,                        /* ray that hit surface */
400 >        srcdirf_t *f,                   /* direct component coefficient function */
401 >        void  *p                        /* data for f */
402 > )
403   {
404 <        extern double  pow();
405 <        register int  sn;
406 <        register CONTRIB  *srccnt;
308 <        register CNTPTR  *cntord;
404 >        int  sn;
405 >        CONTRIB  *scp;
406 >        SRCINDEX  si;
407          int  nshadcheck, ncnts;
408 <        double  prob, ourthresh, hwt, test2, hit2;
408 >        int  nhits;
409 >        double  prob, ourthresh, hwt;
410          RAY  sr;
411 +        
412 +        /* PMAP: Factor in direct photons (primarily for debugging/validation) */
413 +        if (directPhotonMapping) {
414 +                (*f)(r -> rcol, p, r -> ron, PI);              
415 +                multDirectPmap(r);
416 +                return;
417 +        }
418 +                        /* NOTE: srccnt and cntord global so no recursion */
419 +        if (maxcntr <= 0)
420 +                return;         /* no direct?! */
421  
422 <        srccnt = (CONTRIB *)malloc(nsources*sizeof(CONTRIB));
423 <        cntord = (CNTPTR *)malloc(nsources*sizeof(CNTPTR));
424 <        if (srccnt == NULL || cntord == NULL)
425 <                error(SYSTEM, "out of memory in direct");
426 <                                                /* compute number to check */
427 <        nshadcheck = pow((double)nsources, shadcert) + .5;
428 <                                                /* modify threshold */
429 <        ourthresh = shadthresh / r->rweight;
430 <                                                /* potential contributions */
431 <        for (sn = 0; sn < nsources; sn++) {
432 <                cntord[sn].sno = sn;
433 <                cntord[sn].brt = 0.0;
434 <                                                /* get source ray */
435 <                if ((srccnt[sn].dom = srcray(&sr, r, sn)) == 0.0)
422 >        initsrcindex(&si);                      /* potential contributions */
423 >        for (sn = 0; srcray(&sr, r, &si); sn++) {
424 >                if (sn >= maxcntr) {
425 >                        maxcntr = sn + MAXSPART;
426 >                        srccnt = (CONTRIB *)realloc((void *)srccnt,
427 >                                        maxcntr*sizeof(CONTRIB));
428 >                        cntord = (CNTPTR *)realloc((void *)cntord,
429 >                                        maxcntr*sizeof(CNTPTR));
430 >                        if ((srccnt == NULL) | (cntord == NULL))
431 >                                error(SYSTEM, "out of memory in direct");
432 >                }
433 >                cntord[sn].sndx = sn;
434 >                scp = srccnt + sn;
435 >                scp->sno = sr.rsrc;
436 > #if SHADCACHE                                   /* check shadow cache */
437 >                if (si.np == 1 && srcblocked(&sr)) {
438 >                        cntord[sn].brt = 0.0;   /* & count as test */
439 >                        if (source[scp->sno].ntests++ > 0xfffffff0) {
440 >                                source[scp->sno].ntests >>= 1;
441 >                                source[scp->sno].nhits >>= 1;
442 >                        }
443                          continue;
444 <                VCOPY(srccnt[sn].dir, sr.rdir);
444 >                }
445 > #endif
446                                                  /* compute coefficient */
447 <                (*f)(srccnt[sn].val, p, srccnt[sn].dir, srccnt[sn].dom);
448 <                cntord[sn].brt = bright(srccnt[sn].val);
449 <                if (cntord[sn].brt <= FTINY)
447 >                (*f)(scp->coef, p, sr.rdir, si.dom);
448 >                cntord[sn].brt = sintens(scp->coef);
449 >                if (cntord[sn].brt <= 0.0)
450                          continue;
451 <                                                /* compute intersection */
452 <                if (!( source[sn].sflags & SDISTANT ?
453 <                                sourcehit(&sr) :
454 <                                (*ofun[source[sn].so->otype].funp)
455 <                                (source[sn].so, &sr) ))
456 <                        continue;
457 <                                                /* compute contribution */
458 <                rayshade(&sr, sr.ro->omod);
342 <                multcolor(srccnt[sn].val, sr.rcol);
343 <                cntord[sn].brt = bright(srccnt[sn].val);
451 >                VCOPY(scp->dir, sr.rdir);
452 >                copyscolor(sr.rcoef, scp->coef);
453 >                                                /* compute potential */
454 >                sr.revf = srcvalue;
455 >                rayvalue(&sr);
456 >                smultscolor(sr.rcol, sr.rcoef);
457 >                copyscolor(scp->val, sr.rcol);
458 >                cntord[sn].brt = pbright(sr.rcol);
459          }
460                                                  /* sort contributions */
461 <        qsort(cntord, nsources, sizeof(CNTPTR), cntcmp);
461 >        qsort(cntord, sn, sizeof(CNTPTR), cntcmp);
462          {                                       /* find last */
463 <                register int  l, m;
463 >                int  l, m;
464  
465 <                sn = 0; ncnts = l = nsources;
465 >                ncnts = l = sn;
466 >                sn = 0;
467                  while ((m = (sn + ncnts) >> 1) != l) {
468                          if (cntord[m].brt > 0.0)
469                                  sn = m;
# Line 356 | Line 472 | char  *p;                      /* data for f */
472                          l = m;
473                  }
474          }
475 +        if (ncnts == 0)
476 +                return;         /* no contributions! */
477                                                  /* accumulate tail */
478          for (sn = ncnts-1; sn > 0; sn--)
479                  cntord[sn-1].brt += cntord[sn].brt;
480 <                                                /* start with prob=.5 */
481 <        hit2 = 0.5; test2 = 1.0;
480 >                                                /* compute number to check */
481 >        nshadcheck = pow((double)ncnts, shadcert) + .5;
482 >                                                /* modify threshold */
483 >        ourthresh = shadthresh / r->rweight;
484                                                  /* test for shadows */
485 <        for (sn = 0; sn < ncnts; sn++) {
485 >        for (nhits = 0, hwt = 0.0, sn = 0; sn < ncnts;
486 >                        hwt += (double)source[scp->sno].nhits /
487 >                                (double)source[scp->sno].ntests,
488 >                        sn++) {
489                                                  /* check threshold */
490 <                if ((sn+nshadcheck>=ncnts ? cntord[sn].brt :
491 <                                cntord[sn].brt-cntord[sn+nshadcheck].brt) <
492 <                                ourthresh*bright(r->rcol))
490 >                if (sn >= MINSHADCNT &&
491 >                            (sn+nshadcheck>=ncnts ? cntord[sn].brt :
492 >                                cntord[sn].brt-cntord[sn+nshadcheck].brt)
493 >                                        < ourthresh*pbright(r->rcol))
494                          break;
495 <                                                /* get statistics */
372 <                hwt = (double)source[cntord[sn].sno].nhits /
373 <                                (double)source[cntord[sn].sno].ntests;
374 <                test2 += hwt;
375 <                source[cntord[sn].sno].ntests++;
495 >                scp = srccnt + cntord[sn].sndx;
496                                                  /* test for hit */
497 <                rayorigin(&sr, r, SHADOW, 1.0);
498 <                VCOPY(sr.rdir, srccnt[cntord[sn].sno].dir);
497 >                rayorigin(&sr, thrudir(r,scp->dir) ? TSHADOW : RSHADOW, r, NULL);
498 >                copyscolor(sr.rcoef, scp->coef);
499 >                VCOPY(sr.rdir, scp->dir);
500 >                sr.rsrc = scp->sno;
501 >                                                /* keep statistics */
502 >                if (source[scp->sno].ntests++ > 0xfffffff0) {
503 >                        source[scp->sno].ntests >>= 1;
504 >                        source[scp->sno].nhits >>= 1;
505 >                }
506                  if (localhit(&sr, &thescene) &&
507 <                                sr.ro != source[cntord[sn].sno].so) {
508 <                                                /* check for transmission */
509 <                        if (sr.clipset != NULL && inset(sr.clipset,sr.ro->omod))
510 <                                raytrans(&sr);          /* object is clipped */
511 <                        else
512 <                                rayshade(&sr, sr.ro->omod);
513 <                        if (bright(sr.rcol) <= FTINY)
507 >                                ( sr.ro != source[scp->sno].so ||
508 >                                source[scp->sno].sflags & SFOLLOW )) {
509 >                                                /* follow entire path */
510 >                        raycont(&sr);
511 >                        if (trace != NULL)
512 >                                (*trace)(&sr);  /* trace execution */
513 >                        if (scolor_mean(sr.rcol) <= FTINY) {
514 > #if SHADCACHE
515 >                                if ((scp <= srccnt || scp[-1].sno != scp->sno)
516 >                                                && (scp >= srccnt+ncnts-1 ||
517 >                                                    scp[1].sno != scp->sno))
518 >                                        srcblocker(&sr);
519 > #endif
520                                  continue;       /* missed! */
521 <                        (*f)(srccnt[cntord[sn].sno].val, p,
522 <                                        srccnt[cntord[sn].sno].dir,
523 <                                        srccnt[cntord[sn].sno].dom);
524 <                        multcolor(srccnt[cntord[sn].sno].val, sr.rcol);
521 >                        }
522 >                        rayparticipate(&sr);
523 >                        smultscolor(sr.rcol, sr.rcoef);
524 >                        copyscolor(scp->val, sr.rcol);
525 >                } else if (trace != NULL &&
526 >                        (source[scp->sno].sflags & (SDISTANT|SVIRTUAL|SFOLLOW))
527 >                                                == (SDISTANT|SFOLLOW) &&
528 >                                sourcehit(&sr) && rayshade(&sr, sr.ro->omod)) {
529 >                        (*trace)(&sr);          /* trace execution */
530 >                        /* skip call to rayparticipate() & scp->val update */
531                  }
532                                                  /* add contribution if hit */
533 <                addcolor(r->rcol, srccnt[cntord[sn].sno].val);
534 <                hit2 += hwt;
535 <                source[cntord[sn].sno].nhits++;
533 >                saddscolor(r->rcol, scp->val);
534 >                nhits++;
535 >                source[scp->sno].nhits++;
536          }
537 <                                        /* weighted hit rate */
538 <        hwt = hit2 / test2;
537 >                                        /* source hit rate */
538 >        if (hwt > FTINY)
539 >                hwt = (double)nhits / hwt;
540 >        else
541 >                hwt = 0.5;
542   #ifdef DEBUG
543 <        sprintf(errmsg, "%d tested, %d untested, %f hit rate\n",
543 >        sprintf(errmsg, "%d tested, %d untested, %f conditional hit rate\n",
544                          sn, ncnts-sn, hwt);
545          eputs(errmsg);
546   #endif
547                                          /* add in untested sources */
548          for ( ; sn < ncnts; sn++) {
549 <                prob = hwt * (double)source[cntord[sn].sno].nhits /
550 <                                (double)source[cntord[sn].sno].ntests;
551 <                scalecolor(srccnt[cntord[sn].sno].val, prob);
552 <                addcolor(r->rcol, srccnt[cntord[sn].sno].val);
549 >                scp = srccnt + cntord[sn].sndx;
550 >                prob = hwt * (double)source[scp->sno].nhits /
551 >                                (double)source[scp->sno].ntests;
552 >                if (prob < 1.0)
553 >                        scalescolor(scp->val, prob);
554 >                saddscolor(r->rcol, scp->val);
555          }
556 + }
557 +
558 +
559 + void
560 + srcscatter(                     /* compute source scattering into ray */
561 +        RAY  *r
562 + )
563 + {
564 +        int  oldsampndx;
565 +        int  nsamps;
566 +        RAY  sr;
567 +        SRCINDEX  si;
568 +        double  t, d;
569 +        double  re, ge, be;
570 +        COLOR  cvext;
571 +        int  i, j;
572 +
573 +        if (r->rot >= FHUGE*.99 || r->gecc >= 1.-FTINY)
574 +                return;         /* this can never work */
575 +        /* PMAP: do unconditional inscattering for volume photons */
576 +        if (!volumePhotonMapping && (r->slights == NULL || r->slights[0] == 0))
577 +                return;
578                  
579 <        free(srccnt);
580 <        free(cntord);
579 >        if (ssampdist <= FTINY || (nsamps = r->rot/ssampdist + .5) < 1)
580 >                nsamps = 1;
581 > #if MAXSSAMP
582 >        else if (nsamps > MAXSSAMP)
583 >                nsamps = MAXSSAMP;
584 > #endif
585 >        oldsampndx = samplendx;
586 >        samplendx = random()&0x7fff;            /* randomize */
587 >        for (i = volumePhotonMapping ? 1 : r->slights[0]; i > 0; i--) {
588 >                /* for each source OR once if volume photon map enabled */
589 >                for (j = 0; j < nsamps; j++) {  /* for each sample position */
590 >                        samplendx++;
591 >                        t = r->rot * (j+frandom())/nsamps;
592 >                                                        /* extinction */
593 >                        re = t*colval(r->cext,RED);
594 >                        ge = t*colval(r->cext,GRN);
595 >                        be = t*colval(r->cext,BLU);
596 >                        setcolor(cvext, re > 92. ? 0. : exp(-re),
597 >                                        ge > 92. ? 0. : exp(-ge),
598 >                                        be > 92. ? 0. : exp(-be));
599 >                        if (intens(cvext) <= FTINY)
600 >                                break;                  /* too far away */
601 >                        sr.rorg[0] = r->rorg[0] + r->rdir[0]*t;
602 >                        sr.rorg[1] = r->rorg[1] + r->rdir[1]*t;
603 >                        sr.rorg[2] = r->rorg[2] + r->rdir[2]*t;
604 >                        
605 >                        if (!volumePhotonMapping) {
606 >                                initsrcindex(&si);      /* sample ray to this source */
607 >                                si.sn = r->slights[i];
608 >                                nopart(&si, &sr);
609 >                                if (!srcray(&sr, NULL, &si) ||
610 >                                                sr.rsrc != r->slights[i])
611 >                                        continue;       /* no path */
612 > #if SHADCACHE
613 >                                if (srcblocked(&sr))    /* check shadow cache */
614 >                                        continue;
615 > #endif
616 >                                copycolor(sr.cext, r->cext);
617 >                                copycolor(sr.albedo, r->albedo);
618 >                                sr.gecc = r->gecc;
619 >                                sr.slights = r->slights;
620 >                                rayvalue(&sr);          /* eval. source ray */
621 >                                if (pbright(sr.rcol) <= FTINY) {
622 > #if SHADCACHE
623 >                                        srcblocker(&sr); /* add blocker to cache */
624 > #endif
625 >                                        continue;
626 >                                }
627 >                                if (r->gecc <= FTINY)   /* compute P(theta) */
628 >                                        d = 1.;
629 >                                else {
630 >                                        d = DOT(r->rdir, sr.rdir);
631 >                                        d = 1. + r->gecc*r->gecc - 2.*r->gecc*d;
632 >                                        d = (1. - r->gecc*r->gecc) / (d*sqrt(d));
633 >                                }
634 >                                                        /* other factors */
635 >                                d *= si.dom * r->rot / (4.*PI*nsamps);
636 >                                scalescolor(sr.rcol, d);
637 >                        } else {
638 >                                /* PMAP: Add ambient inscattering from
639 >                                 * volume photons; note we reverse the
640 >                                 * incident ray direction since we're
641 >                                 * now in *backward* raytracing mode! */
642 >                                sr.rdir [0] = -r -> rdir [0];
643 >                                sr.rdir [1] = -r -> rdir [1];
644 >                                sr.rdir [2] = -r -> rdir [2];
645 >                                sr.gecc = r -> gecc;
646 >                                inscatterVolumePmap(&sr, sr.rcol);
647 >                                scalescolor(sr.rcol, r -> rot / nsamps);
648 >                        }
649 >                        smultcolor(sr.rcol, r->cext);
650 >                        smultcolor(sr.rcol, r->albedo);
651 >                        smultcolor(sr.rcol, cvext);
652 >                        saddscolor(r->rcol, sr.rcol);   /* add it in */
653 >                }
654 >        }
655 >        samplendx = oldsampndx;
656   }
657  
658  
659 < #define  wrongsource(m, r)      (m->otype!=MAT_ILLUM && \
660 <                                r->rsrc>=0 && \
661 <                                source[r->rsrc].so!=r->ro)
659 > /****************************************************************
660 > * The following macros were separated from the m_light() routine
661 > * because they are very nasty and difficult to understand.
662 > */
663  
664 < #define  badambient(m, r)       ((r->crtype&(AMBIENT|SHADOW))==AMBIENT && \
665 <                                !(r->rtype&REFLECTED) &&        /* hack! */\
666 <                                !(m->otype==MAT_GLOW&&r->rot>m->oargs.farg[3]))
664 > /* illumblock *
665 > *
666 > * We cannot allow an illum to pass to another illum, because that
667 > * would almost certainly constitute overcounting.
668 > * However, we do allow an illum to pass to another illum
669 > * that is actually going to relay to a virtual light source.
670 > * We also prevent an illum from passing to a glow; this provides a
671 > * convenient mechanism for defining detailed light source
672 > * geometry behind (or inside) an effective radiator.
673 > */
674  
675 + static int
676 + weaksrcmat(OBJREC *m)           /* identify material */
677 + {
678 +        m = findmaterial(m);
679 +        if (m == NULL) return(0);
680 +        return((m->otype==MAT_ILLUM) | (m->otype==MAT_GLOW));
681 + }
682 +
683 + #define  illumblock(m, r)       (!(source[r->rsrc].sflags&SVIRTUAL) && \
684 +                                r->rod > 0.0 && \
685 +                                weaksrcmat(source[r->rsrc].so))
686 +
687 + /* wrongsource *
688 + *
689 + * This source is the wrong source (ie. overcounted) if we are
690 + * aimed to a different source than the one we hit and the one
691 + * we hit is not an illum that should be passed.
692 + */
693 +
694 + #define  wrongsource(m, r)      (r->rsrc>=0 && source[r->rsrc].so!=r->ro && \
695 +                                (m->otype!=MAT_ILLUM || illumblock(m,r)))
696 +
697 + /* distglow *
698 + *
699 + * A distant glow is an object that sometimes acts as a light source,
700 + * but is too far away from the test point to be one in this case.
701 + * (Glows with negative radii should NEVER participate in illumination.)
702 + */
703 +
704 + #define  distglow(m, r, d)      (m->otype==MAT_GLOW && \
705 +                                m->oargs.farg[3] >= -FTINY && \
706 +                                d > m->oargs.farg[3])
707 +
708 + /* badcomponent *
709 + *
710 + * We must avoid counting light sources in the ambient calculation,
711 + * since the direct component is handled separately.  Therefore, any
712 + * ambient ray which hits an active light source must be discarded.
713 + * The same is true for stray specular samples, since the specular
714 + * contribution from light sources is calculated separately.
715 + */
716 + /* PMAP: Also avoid counting sources via transferred ambient rays (e.g.
717 + * through glass) when photon mapping is enabled, as these indirect
718 + * components are already accounted for.
719 + */
720 + #define  badcomponent(m, r)   (srcRayInPmap(r) || \
721 +                                (r->crtype&(AMBIENT|SPECULAR) && \
722 +                                !(r->crtype&SHADOW || r->rod < 0.0 || \
723 +                /* not 100% correct */  distglow(m, r, r->rot))))
724 +
725 + /* passillum *
726 + *
727 + * An illum passes to another material type when we didn't hit it
728 + * on purpose (as part of a direct calculation), or it is relaying
729 + * a virtual light source.
730 + */
731 +
732   #define  passillum(m, r)        (m->otype==MAT_ILLUM && \
733 <                                !(r->rsrc>=0&&source[r->rsrc].so==r->ro))
733 >                                (r->rsrc<0 || source[r->rsrc].so!=r->ro || \
734 >                                source[r->rsrc].sflags&SVIRTUAL))
735  
736 + /* srcignore *
737 + *
738 + * The -dv flag is normally on for sources to be visible.
739 + */
740  
741 < m_light(m, r)                   /* ray hit a light source */
742 < register OBJREC  *m;
743 < register RAY  *r;
741 > #define  srcignore(m, r)        !(directvis || r->crtype&SHADOW || \
742 >                                distglow(m, r, raydist(r,PRIMARY)))
743 >
744 >
745 > int
746 > m_light(                                /* ray hit a light source */
747 >        OBJREC  *m,
748 >        RAY  *r
749 > )
750   {
434                                                /* check for behind */
435        if (r->rod < 0.0)
436                return;
751                                                  /* check for over-counting */
752 <        if (wrongsource(m, r) || badambient(m, r))
753 <                return;
752 >        if (badcomponent(m, r)) {
753 >                scolorblack(r->rcoef);
754 >                return(1);
755 >        }
756 >        if (wrongsource(m, r)) {
757 >                scolorblack(r->rcoef);
758 >                return(1);
759 >        }
760                                                  /* check for passed illum */
761          if (passillum(m, r)) {
762 <
763 <                if (m->oargs.nsargs < 1 || !strcmp(m->oargs.sarg[0], VOIDID))
764 <                        raytrans(r);
765 <                else
766 <                        rayshade(r, modifier(m->oargs.sarg[0]));
767 <
768 <                                                /* otherwise treat as source */
769 <        } else {
762 >                if (m->oargs.nsargs && strcmp(m->oargs.sarg[0], VOIDID))
763 >                        return(rayshade(r,lastmod(objndx(m),m->oargs.sarg[0])));
764 >                raytrans(r);
765 >                return(1);
766 >        }
767 >                                                /* check for invisibility */
768 >        if (srcignore(m, r)) {
769 >                scolorblack(r->rcoef);
770 >                return(1);
771 >        }
772 >                                        /* otherwise treat as source */
773 >        if (r->rod < 0.0) {                     /* check for behind */
774 >                if (!backvis)
775 >                        raytrans(r);            /* used to return black */
776 >                return(1);
777 >        }
778 >                                                /* check for outside spot */
779 >        if (m->otype==MAT_SPOT && spotout(r, makespot(m)))
780 >                return(1);
781                                                  /* get distribution pattern */
782 <                raytexture(r, m->omod);
782 >        raytexture(r, m->omod);
783                                                  /* get source color */
784 <                setcolor(r->rcol, m->oargs.farg[0],
785 <                                  m->oargs.farg[1],
786 <                                  m->oargs.farg[2]);
784 >        setscolor(r->rcol, m->oargs.farg[0],
785 >                          m->oargs.farg[1],
786 >                          m->oargs.farg[2]);
787                                                  /* modify value */
788 <                multcolor(r->rcol, r->pcol);
789 <        }
788 >        smultscolor(r->rcol, r->pcol);
789 >        return(1);
790   }
460
461
462 o_source() {}           /* intersection with a source is done elsewhere */

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+ Added lines
< Changed lines
> Changed lines