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

Comparing ray/src/rt/source.c (file contents):
Revision 1.18 by greg, Wed Nov 29 14:35:27 1989 UTC vs.
Revision 2.84 by greg, Fri Nov 15 20:47:42 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 > #ifdef SSKIPOPT
204 >                sskip_rsi(NULL);
205 > #endif
206 >                free(source);
207 >                source = NULL;
208 >                nsources = 0;
209 >        }
210 >        markclip(NULL);
211 >        if (maxcntr <= 0)
212 >                return;
213 >        free(srccnt);
214 >        srccnt = NULL;
215 >        free(cntord);
216 >        cntord = NULL;
217 >        maxcntr = 0;
218   }
219  
220  
221 < double
222 < srcray(sr, r, sn)               /* send a ray to a source, return domega */
223 < register RAY  *sr;              /* returned source ray */
224 < RAY  *r;                        /* ray which hit object */
225 < register int  sn;               /* source number */
221 > int
222 > srcray(                         /* send a ray to a source, return domega */
223 >        RAY  *sr,               /* returned source ray */
224 >        RAY  *r,                        /* ray which hit object */
225 >        SRCINDEX  *si                   /* source sample index */
226 > )
227   {
228 <        register double  *norm = NULL;  /* plane normal */
229 <        double  ddot;                   /* (distance times) cosine */
178 <        FVECT  vd;
179 <        double  d;
180 <        register int  i;
228 >        double  d;                              /* distance to source */
229 >        SRCREC  *srcp;
230  
231 <        if (source[sn].sflags & SSKIP)
183 <                return(0.0);                    /* skip this source */
231 >        rayorigin(sr, SHADOW, r, NULL);         /* ignore limits */
232  
233 <        rayorigin(sr, r, SHADOW, 1.0);          /* ignore limits */
233 >        if (r == NULL)
234 >                sr->rmax = 0.0;
235  
236 <        sr->rsrc = sn;                          /* remember source */
237 <                                                /* get source direction */
238 <        if (source[sn].sflags & SDISTANT)
239 <                                                /* constant direction */
240 <                VCOPY(sr->rdir, source[sn].sloc);
241 <        else {                                  /* compute direction */
242 <                for (i = 0; i < 3; i++)
243 <                        sr->rdir[i] = source[sn].sloc[i] - sr->rorg[i];
244 <
245 <                if (source[sn].so->otype == OBJ_FACE)
246 <                        norm = getface(source[sn].so)->norm;
247 <                else if (source[sn].so->otype == OBJ_RING)
248 <                        norm = getcone(source[sn].so,0)->ad;
249 <
250 <                if (norm != NULL && (ddot = -DOT(sr->rdir, norm)) <= FTINY)
251 <                        return(0.0);            /* behind surface! */
236 >        while ((d = nextssamp(sr, si)) != 0.0) {
237 >                sr->rsrc = si->sn;                      /* remember source */
238 >                srcp = source + si->sn;
239 >                if (srcp->sflags & SDISTANT) {
240 >                        if (srcp->sflags & SSPOT && spotout(sr, srcp->sl.s))
241 >                                continue;
242 >                        return(1);              /* sample OK */
243 >                }
244 >                                /* local source */
245 >                                                /* check proximity */
246 >                if (srcp->sflags & SPROX && d > srcp->sl.prox)
247 >                        continue;
248 >                                                /* check angle */
249 >                if (srcp->sflags & SSPOT) {
250 >                        if (spotout(sr, srcp->sl.s))
251 >                                continue;
252 >                                        /* adjust solid angle */
253 >                        si->dom *= d*d;
254 >                        d += srcp->sl.s->flen;
255 >                        si->dom /= d*d;
256 >                }
257 >                return(1);                      /* sample OK */
258          }
259 <        if (dstrsrc > FTINY) {
260 <                                        /* distribute source direction */
206 <                for (i = 0; i < 3; i++)
207 <                        vd[i] = dstrsrc * source[sn].ss * (1.0 - 2.0*frandom());
259 >        return(0);                      /* no more samples */
260 > }
261  
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];
262  
263 <        } else if (source[sn].sflags & SDISTANT)
264 <                                                /* already normalized */
265 <                return(source[sn].ss2);
263 > void
264 > srcvalue(                       /* punch ray to source and compute value */
265 >        RAY  *r
266 > )
267 > {
268 >        SRCREC  *sp;
269  
270 <        if ((d = normalize(sr->rdir)) == 0.0)
271 <                                                /* at source! */
272 <                return(0.0);
273 <        
274 <        if (source[sn].sflags & SDISTANT)
275 <                                                /* domega constant */
276 <                return(source[sn].ss2);
270 >        sp = &source[r->rsrc];
271 >        if (sp->sflags & SVIRTUAL) {    /* virtual source */
272 >                                        /* check intersection */
273 >                if (!(*ofun[sp->so->otype].funp)(sp->so, r))
274 >                        return;
275 >                if (!rayshade(r, r->ro->omod))  /* compute contribution */
276 >                        goto nomat;
277 >                rayparticipate(r);
278 >                return;
279 >        }
280 >                                        /* compute intersection */
281 >        if (sp->sflags & SDISTANT ? sourcehit(r) :
282 >                        (*ofun[sp->so->otype].funp)(sp->so, r)) {
283 >                if (sp->sa.success >= 0)
284 >                        sp->sa.success++;
285 >                if (!rayshade(r, r->ro->omod))  /* compute contribution */
286 >                        goto nomat;
287 >                rayparticipate(r);
288 >                return;
289 >        }
290 >                                        /* we missed our mark! */
291 >        if (sp->sa.success < 0)
292 >                return;                 /* bitched already */
293 >        sp->sa.success -= AIMREQT;
294 >        if (sp->sa.success >= 0)
295 >                return;                 /* leniency */
296 >        sprintf(errmsg, "aiming failure for light source \"%s\"",
297 >                        sp->so->oname);
298 >        error(WARNING, errmsg);         /* issue warning */
299 >        return;
300 > nomat:
301 >        objerror(r->ro, USER, "material not found");
302 > }
303  
229        else {
230                                                /* check proximity */
231                if (source[sn].sflags & SPROX &&
232                                d > source[sn].sl.prox)
233                        return(0.0);
304  
305 <                if (norm != NULL)
306 <                        ddot /= d;
307 <                else
308 <                        ddot = 1.0;
309 <                                                /* check angle */
310 <                if (source[sn].sflags & SSPOT) {
311 <                        if (source[sn].sl.s->siz < 2.0*PI *
312 <                                (1.0 + DOT(source[sn].sl.s->aim,sr->rdir)))
313 <                                return(0.0);
314 <                        d += source[sn].sl.s->flen;
315 <                }
246 <                                                /* return domega */
247 <                return(ddot*source[sn].ss2/(d*d));
248 <        }
305 > static int
306 > transillum(                     /* check if material is transparent illum */
307 >        OBJREC *m
308 > )
309 > {
310 >        m = findmaterial(m);
311 >        if (m == NULL)
312 >                return(1);
313 >        if (m->otype != MAT_ILLUM)
314 >                return(0);
315 >        return(!m->oargs.nsargs || !strcmp(m->oargs.sarg[0], VOIDID));
316   }
317  
318  
319 < sourcehit(r)                    /* check to see if ray hit distant source */
320 < register RAY  *r;
319 > int
320 > sourcehit(                      /* check to see if ray hit distant source */
321 >        RAY  *r
322 > )
323   {
324 +        int  glowsrc = -1;
325 +        int  transrc = -1;
326          int  first, last;
327 <        register int  i;
327 >        int  i;
328  
329          if (r->rsrc >= 0) {             /* check only one if aimed */
330                  first = last = r->rsrc;
331          } else {                        /* otherwise check all */
332                  first = 0; last = nsources-1;
333          }
334 <        for (i = first; i <= last; i++)
335 <                if (source[i].sflags & SDISTANT)
336 <                        /*
337 <                         * Check to see if ray is within
338 <                         * solid angle of source.
339 <                         */
340 <                        if (2.0*PI * (1.0 - DOT(source[i].sloc,r->rdir))
341 <                                        <= source[i].ss2) {
342 <                                r->ro = source[i].so;
343 <                                if (!(source[i].sflags & SSKIP))
344 <                                        break;
345 <                        }
346 <
347 <        if (r->ro != NULL) {
348 <                for (i = 0; i < 3; i++)
349 <                        r->ron[i] = -r->rdir[i];
350 <                r->rod = 1.0;
351 <                r->rofs = 1.0; setident4(r->rofx);
352 <                r->robs = 1.0; setident4(r->robx);
353 <                return(1);
334 >        for (i = first; i <= last; i++) {
335 >                if ((source[i].sflags & (SDISTANT|SVIRTUAL)) != SDISTANT)
336 >                        continue;
337 >                /*
338 >                 * Check to see if ray is within
339 >                 * solid angle of source.
340 >                 */
341 >                if (2.*PI*(1. - DOT(source[i].sloc,r->rdir)) > source[i].ss2)
342 >                        continue;
343 >                                        /* is it what we aimed for? */
344 >                if (i == r->rsrc) {
345 >                        r->ro = source[i].so;
346 >                        break;
347 >                }
348 >                /*
349 >                 * If it's a glow or transparent illum, just remember it.
350 >                 */
351 >                if (source[i].sflags & SSKIP) {
352 >                        if (glowsrc < 0)
353 >                                glowsrc = i;
354 >                        continue;
355 >                }
356 >                if (transillum(source[i].so)) {
357 >                        if (transrc < 0)
358 >                                transrc = i;
359 >                        continue;
360 >                }
361 >                r->ro = source[i].so;   /* otherwise, use first hit */
362 >                break;
363          }
364 <        return(0);
364 >        /*
365 >         * Do we need fallback?
366 >         */
367 >        if (r->ro == NULL) {
368 >                if (transrc >= 0 && r->crtype & (AMBIENT|SPECULAR))
369 >                        return(0);      /* avoid overcounting */
370 >                if (glowsrc >= 0)
371 >                        r->ro = source[glowsrc].so;
372 >                else
373 >                        return(0);      /* nothing usable */
374 >        }
375 >        /*
376 >         * Assign object index
377 >         */
378 >        r->robj = objndx(r->ro);
379 >        return(1);
380   }
381  
382  
383   static int
384 < cntcmp(sc1, sc2)                        /* contribution compare (descending) */
385 < register CNTPTR  *sc1, *sc2;
384 > cntcmp(                         /* contribution compare (descending) */
385 >        const void *p1,
386 >        const void *p2
387 > )
388   {
389 +        const CNTPTR  *sc1 = (const CNTPTR *)p1;
390 +        const CNTPTR  *sc2 = (const CNTPTR *)p2;
391 +
392          if (sc1->brt > sc2->brt)
393                  return(-1);
394          if (sc1->brt < sc2->brt)
# Line 297 | Line 397 | register CNTPTR  *sc1, *sc2;
397   }
398  
399  
400 < direct(r, f, p)                         /* add direct component */
401 < RAY  *r;                        /* ray that hit surface */
402 < int  (*f)();                    /* direct component coefficient function */
403 < char  *p;                       /* data for f */
400 > void
401 > direct(                                 /* add direct component */
402 >        RAY  *r,                        /* ray that hit surface */
403 >        srcdirf_t *f,                   /* direct component coefficient function */
404 >        void  *p                        /* data for f */
405 > )
406   {
407 <        extern double  pow();
408 <        register int  sn;
409 <        register CONTRIB  *srccnt;
308 <        register CNTPTR  *cntord;
407 >        int  sn;
408 >        CONTRIB  *scp;
409 >        SRCINDEX  si;
410          int  nshadcheck, ncnts;
411 <        double  prob, ourthresh, hwt, test2, hit2;
411 >        int  nhits;
412 >        double  prob, ourthresh, hwt;
413          RAY  sr;
414 +        
415 +        /* PMAP: Factor in direct photons (primarily for debugging/validation) */
416 +        if (directPhotonMapping) {
417 +                (*f)(r -> rcol, p, r -> ron, PI);              
418 +                multDirectPmap(r);
419 +                return;
420 +        }
421 +                        /* NOTE: srccnt and cntord global so no recursion */
422 +        if (maxcntr <= 0)
423 +                return;         /* no direct?! */
424  
425 <        srccnt = (CONTRIB *)malloc(nsources*sizeof(CONTRIB));
426 <        cntord = (CNTPTR *)malloc(nsources*sizeof(CNTPTR));
427 <        if (srccnt == NULL || cntord == NULL)
428 <                error(SYSTEM, "out of memory in direct");
429 <                                                /* compute number to check */
430 <        nshadcheck = pow((double)nsources, shadcert) + .5;
431 <                                                /* modify threshold */
432 <        ourthresh = shadthresh / r->rweight;
433 <                                                /* potential contributions */
434 <        for (sn = 0; sn < nsources; sn++) {
435 <                cntord[sn].sno = sn;
436 <                cntord[sn].brt = 0.0;
437 <                                                /* get source ray */
438 <                if ((srccnt[sn].dom = srcray(&sr, r, sn)) == 0.0)
425 >        initsrcindex(&si);                      /* potential contributions */
426 >        for (sn = 0; srcray(&sr, r, &si); sn++) {
427 >                if (sn >= maxcntr) {
428 >                        maxcntr = sn + MAXSPART;
429 >                        srccnt = (CONTRIB *)realloc((void *)srccnt,
430 >                                        maxcntr*sizeof(CONTRIB));
431 >                        cntord = (CNTPTR *)realloc((void *)cntord,
432 >                                        maxcntr*sizeof(CNTPTR));
433 >                        if ((srccnt == NULL) | (cntord == NULL))
434 >                                error(SYSTEM, "out of memory in direct");
435 >                }
436 >                cntord[sn].sndx = sn;
437 >                scp = srccnt + sn;
438 >                scp->sno = sr.rsrc;
439 > #if SHADCACHE                                   /* check shadow cache */
440 >                if (si.np == 1 && srcblocked(&sr)) {
441 >                        cntord[sn].brt = 0.0;   /* & count as test */
442 >                        if (source[scp->sno].ntests++ > 0xfffffff0) {
443 >                                source[scp->sno].ntests >>= 1;
444 >                                source[scp->sno].nhits >>= 1;
445 >                        }
446                          continue;
447 <                VCOPY(srccnt[sn].dir, sr.rdir);
447 >                }
448 > #endif
449                                                  /* compute coefficient */
450 <                (*f)(srccnt[sn].val, p, srccnt[sn].dir, srccnt[sn].dom);
451 <                cntord[sn].brt = bright(srccnt[sn].val);
450 >                (*f)(scp->coef, p, sr.rdir, si.dom);
451 >                cntord[sn].brt = sintens(scp->coef);
452                  if (cntord[sn].brt <= 0.0)
453                          continue;
454 <                                                /* compute intersection */
455 <                if (!( source[sn].sflags & SDISTANT ?
456 <                                sourcehit(&sr) :
457 <                                (*ofun[source[sn].so->otype].funp)
458 <                                (source[sn].so, &sr) ))
459 <                        continue;
460 <                                                /* compute contribution */
461 <                rayshade(&sr, sr.ro->omod);
462 <                multcolor(srccnt[sn].val, sr.rcol);
463 <                cntord[sn].brt = bright(srccnt[sn].val);
454 > #ifdef SSKIPOPT
455 >                if (ssf_select != NULL && sskip_chk(ssf_select, scp->sno))
456 >                        scalescolor(scp->coef, r->scorr);
457 > #endif
458 >                VCOPY(scp->dir, sr.rdir);
459 >                copyscolor(sr.rcoef, scp->coef);
460 >                                                /* compute potential */
461 >                sr.revf = srcvalue;
462 >                rayvalue(&sr);
463 >                smultscolor(sr.rcol, sr.rcoef);
464 >                copyscolor(scp->val, sr.rcol);
465 >                cntord[sn].brt = pbright(sr.rcol);
466          }
467                                                  /* sort contributions */
468 <        qsort(cntord, nsources, sizeof(CNTPTR), cntcmp);
468 >        qsort(cntord, sn, sizeof(CNTPTR), cntcmp);
469          {                                       /* find last */
470 <                register int  l, m;
470 >                int  l, m;
471  
472 <                sn = 0; ncnts = l = nsources;
472 >                ncnts = l = sn;
473 >                sn = 0;
474                  while ((m = (sn + ncnts) >> 1) != l) {
475                          if (cntord[m].brt > 0.0)
476                                  sn = m;
# Line 356 | Line 479 | char  *p;                      /* data for f */
479                          l = m;
480                  }
481          }
482 +        if (ncnts == 0)
483 +                return;         /* no contributions! */
484                                                  /* accumulate tail */
485          for (sn = ncnts-1; sn > 0; sn--)
486                  cntord[sn-1].brt += cntord[sn].brt;
487 <                                                /* start with prob=.5 */
488 <        hit2 = 0.5; test2 = 1.0;
487 >                                                /* compute number to check */
488 >        nshadcheck = pow((double)ncnts, shadcert) + .5;
489 >                                                /* modify threshold */
490 >        ourthresh = shadthresh / r->rweight;
491                                                  /* test for shadows */
492 <        for (sn = 0; sn < ncnts; sn++) {
492 >        for (nhits = 0, hwt = 0.0, sn = 0; sn < ncnts;
493 >                        hwt += (double)source[scp->sno].nhits /
494 >                                (double)source[scp->sno].ntests,
495 >                        sn++) {
496                                                  /* check threshold */
497 <                if ((sn+nshadcheck>=ncnts ? cntord[sn].brt :
498 <                                cntord[sn].brt-cntord[sn+nshadcheck].brt) <
499 <                                ourthresh*bright(r->rcol))
497 >                if (sn >= MINSHADCNT &&
498 >                            (sn+nshadcheck>=ncnts ? cntord[sn].brt :
499 >                                cntord[sn].brt-cntord[sn+nshadcheck].brt)
500 >                                        < ourthresh*pbright(r->rcol))
501                          break;
502 <                                                /* 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++;
502 >                scp = srccnt + cntord[sn].sndx;
503                                                  /* test for hit */
504 <                rayorigin(&sr, r, SHADOW, 1.0);
505 <                VCOPY(sr.rdir, srccnt[cntord[sn].sno].dir);
504 >                rayorigin(&sr, thrudir(r,scp->dir) ? TSHADOW : RSHADOW, r, NULL);
505 >                copyscolor(sr.rcoef, scp->coef);
506 >                VCOPY(sr.rdir, scp->dir);
507 >                sr.rsrc = scp->sno;
508 >                                                /* keep statistics */
509 >                if (source[scp->sno].ntests++ > 0xfffffff0) {
510 >                        source[scp->sno].ntests >>= 1;
511 >                        source[scp->sno].nhits >>= 1;
512 >                }
513                  if (localhit(&sr, &thescene) &&
514 <                                sr.ro != source[cntord[sn].sno].so) {
515 <                                                /* check for transmission */
516 <                        if (sr.clipset != NULL && inset(sr.clipset, sr.ro->omod))
517 <                                raytrans(&sr);
518 <                        else
519 <                                rayshade(&sr, sr.ro->omod);
520 <                        if (bright(sr.rcol) <= FTINY)
514 >                                ( sr.ro != source[scp->sno].so ||
515 >                                source[scp->sno].sflags & SFOLLOW )) {
516 >                                                /* follow entire path */
517 >                        raycont(&sr);
518 >                        if (trace != NULL)
519 >                                (*trace)(&sr);  /* trace execution */
520 >                        if (scolor_mean(sr.rcol) <= FTINY) {
521 > #if SHADCACHE
522 >                                if ((scp <= srccnt || scp[-1].sno != scp->sno)
523 >                                                && (scp >= srccnt+ncnts-1 ||
524 >                                                    scp[1].sno != scp->sno))
525 >                                        srcblocker(&sr);
526 > #endif
527                                  continue;       /* missed! */
528 <                        (*f)(srccnt[cntord[sn].sno].val, p,
529 <                                        srccnt[cntord[sn].sno].dir,
530 <                                        srccnt[cntord[sn].sno].dom);
531 <                        multcolor(srccnt[cntord[sn].sno].val, sr.rcol);
528 >                        }
529 >                        rayparticipate(&sr);
530 >                        smultscolor(sr.rcol, sr.rcoef);
531 >                        copyscolor(scp->val, sr.rcol);
532 >                } else if (trace != NULL &&
533 >                        (source[scp->sno].sflags & (SDISTANT|SVIRTUAL|SFOLLOW))
534 >                                                == (SDISTANT|SFOLLOW) &&
535 >                                sourcehit(&sr) && rayshade(&sr, sr.ro->omod)) {
536 >                        (*trace)(&sr);          /* trace execution */
537 >                        /* skip call to rayparticipate() & scp->val update */
538                  }
539                                                  /* add contribution if hit */
540 <                addcolor(r->rcol, srccnt[cntord[sn].sno].val);
541 <                hit2 += hwt;
542 <                source[cntord[sn].sno].nhits++;
540 >                saddscolor(r->rcol, scp->val);
541 >                nhits++;
542 >                source[scp->sno].nhits++;
543          }
544 <                                        /* weighted hit rate */
545 <        hwt = hit2 / test2;
546 < #ifdef notdef
547 <        sprintf(errmsg, "%d tested, %d untested, %f hit rate\n",
544 >                                        /* source hit rate */
545 >        if (hwt > FTINY)
546 >                hwt = (double)nhits / hwt;
547 >        else
548 >                hwt = 0.5;
549 > #ifdef DEBUG
550 >        sprintf(errmsg, "%d tested, %d untested, %f conditional hit rate\n",
551                          sn, ncnts-sn, hwt);
552          eputs(errmsg);
553   #endif
554                                          /* add in untested sources */
555          for ( ; sn < ncnts; sn++) {
556 <                prob = hwt * (double)source[cntord[sn].sno].nhits /
557 <                                (double)source[cntord[sn].sno].ntests;
558 <                scalecolor(srccnt[cntord[sn].sno].val, prob);
559 <                addcolor(r->rcol, srccnt[cntord[sn].sno].val);
556 >                scp = srccnt + cntord[sn].sndx;
557 >                prob = hwt * (double)source[scp->sno].nhits /
558 >                                (double)source[scp->sno].ntests;
559 >                if (prob < 1.0)
560 >                        scalescolor(scp->val, prob);
561 >                saddscolor(r->rcol, scp->val);
562          }
563 + }
564 +
565 +
566 + void
567 + srcscatter(                     /* compute source scattering into ray */
568 +        RAY  *r
569 + )
570 + {
571 +        int  oldsampndx;
572 +        int  nsamps;
573 +        RAY  sr;
574 +        SRCINDEX  si;
575 +        double  t, d;
576 +        double  re, ge, be;
577 +        COLOR  cvext;
578 +        int  i, j;
579 +
580 +        if (r->rot >= FHUGE*.99 || r->gecc >= 1.-FTINY)
581 +                return;         /* this can never work */
582 +        /* PMAP: do unconditional inscattering for volume photons */
583 +        if (!volumePhotonMapping && (r->slights == NULL || r->slights[0] == 0))
584 +                return;
585                  
586 <        free(srccnt);
587 <        free(cntord);
586 >        if (ssampdist <= FTINY || (nsamps = r->rot/ssampdist + .5) < 1)
587 >                nsamps = 1;
588 > #if MAXSSAMP
589 >        else if (nsamps > MAXSSAMP)
590 >                nsamps = MAXSSAMP;
591 > #endif
592 >        oldsampndx = samplendx;
593 >        samplendx = random()&0x7fff;            /* randomize */
594 >        for (i = volumePhotonMapping ? 1 : r->slights[0]; i > 0; i--) {
595 >                /* for each source OR once if volume photon map enabled */
596 >                for (j = 0; j < nsamps; j++) {  /* for each sample position */
597 >                        samplendx++;
598 >                        t = r->rot * (j+frandom())/nsamps;
599 >                                                        /* extinction */
600 >                        re = t*colval(r->cext,RED);
601 >                        ge = t*colval(r->cext,GRN);
602 >                        be = t*colval(r->cext,BLU);
603 >                        setcolor(cvext, re > 92. ? 0. : exp(-re),
604 >                                        ge > 92. ? 0. : exp(-ge),
605 >                                        be > 92. ? 0. : exp(-be));
606 >                        if (intens(cvext) <= FTINY*FTINY)
607 >                                break;                  /* too far away */
608 >                        sr.rorg[0] = r->rorg[0] + r->rdir[0]*t;
609 >                        sr.rorg[1] = r->rorg[1] + r->rdir[1]*t;
610 >                        sr.rorg[2] = r->rorg[2] + r->rdir[2]*t;
611 >                        
612 >                        if (!volumePhotonMapping) {
613 >                                if (srcskip(r->slights[i], r))
614 >                                        continue;
615 >                                initsrcindex(&si);      /* sample ray to this source */
616 >                                si.sn = r->slights[i];
617 >                                nopart(&si, &sr);
618 >                                if (!srcray(&sr, NULL, &si) ||
619 >                                                sr.rsrc != r->slights[i])
620 >                                        continue;       /* no path */
621 > #if SHADCACHE
622 >                                if (srcblocked(&sr))    /* check shadow cache */
623 >                                        continue;
624 > #endif
625 >                                copycolor(sr.cext, r->cext);
626 >                                copycolor(sr.albedo, r->albedo);
627 >                                sr.gecc = r->gecc;
628 >                                sr.slights = r->slights;
629 >                                rayvalue(&sr);          /* eval. source ray */
630 >                                if (pbright(sr.rcol) <= FTINY) {
631 > #if SHADCACHE
632 >                                        srcblocker(&sr); /* add blocker to cache */
633 > #endif
634 >                                        continue;
635 >                                }
636 >                                if (r->gecc <= FTINY)   /* compute P(theta) */
637 >                                        d = 1.;
638 >                                else {
639 >                                        d = DOT(r->rdir, sr.rdir);
640 >                                        d = 1. + r->gecc*r->gecc - 2.*r->gecc*d;
641 >                                        d = (1. - r->gecc*r->gecc) / (d*sqrt(d));
642 >                                }
643 >                                                        /* other factors */
644 >                                d *= si.dom * r->rot / (4.*PI*nsamps);
645 > #ifdef SSKIPOPT
646 >                                if (ssf_select != NULL && sskip_chk(ssf_select, sr.rsrc))
647 >                                        d *= r->scorr;
648 > #endif
649 >                                scalescolor(sr.rcol, d);
650 >                        } else {
651 >                                /* PMAP: Add ambient inscattering from
652 >                                 * volume photons; note we reverse the
653 >                                 * incident ray direction since we're
654 >                                 * now in *backward* raytracing mode! */
655 >                                sr.rdir [0] = -r -> rdir [0];
656 >                                sr.rdir [1] = -r -> rdir [1];
657 >                                sr.rdir [2] = -r -> rdir [2];
658 >                                sr.gecc = r -> gecc;
659 >                                inscatterVolumePmap(&sr, sr.rcol);
660 >                                scalescolor(sr.rcol, r -> rot / nsamps);
661 >                        }
662 >                        smultcolor(sr.rcol, r->cext);
663 >                        smultcolor(sr.rcol, r->albedo);
664 >                        smultcolor(sr.rcol, cvext);
665 >                        saddscolor(r->rcol, sr.rcol);   /* add it in */
666 >                }
667 >        }
668 >        samplendx = oldsampndx;
669   }
670  
671  
672 < #define  wrongsource(m, r)      (m->otype!=MAT_ILLUM && \
673 <                                r->rsrc>=0 && \
674 <                                source[r->rsrc].so!=r->ro)
672 > /****************************************************************
673 > * The following macros were separated from the m_light() routine
674 > * because they are very nasty and difficult to understand.
675 > */
676  
677 < #define  badambient(m, r)       ((r->crtype&(AMBIENT|SHADOW))==AMBIENT && \
678 <                                !(r->rtype&REFLECTED) &&        /* hack! */\
679 <                                !(m->otype==MAT_GLOW&&r->rot>m->oargs.farg[3]))
677 > /* illumblock *
678 > *
679 > * We cannot allow an illum to pass to another illum, because that
680 > * would almost certainly constitute overcounting.
681 > * However, we do allow an illum to pass to another illum
682 > * that is actually going to relay to a virtual light source.
683 > * We also prevent an illum from passing to a glow; this provides a
684 > * convenient mechanism for defining detailed light source
685 > * geometry behind (or inside) an effective radiator.
686 > */
687  
688 + static int
689 + weaksrcmat(OBJREC *m)           /* identify material */
690 + {
691 +        m = findmaterial(m);
692 +        if (m == NULL) return(0);
693 +        return((m->otype==MAT_ILLUM) | (m->otype==MAT_GLOW));
694 + }
695 +
696 + #define  illumblock(m, r)       (!(source[r->rsrc].sflags&SVIRTUAL) && \
697 +                                r->rod > 0.0 && \
698 +                                weaksrcmat(source[r->rsrc].so))
699 +
700 + /* wrongsource *
701 + *
702 + * This source is the wrong source (ie. overcounted) if we are
703 + * aimed to a different source than the one we hit and the one
704 + * we hit is not an illum that should be passed.
705 + */
706 +
707 + #define  wrongsource(m, r)      (r->rsrc>=0 && source[r->rsrc].so!=r->ro && \
708 +                                (m->otype!=MAT_ILLUM || illumblock(m,r)))
709 +
710 + /* distglow *
711 + *
712 + * A distant glow is an object that sometimes acts as a light source,
713 + * but is too far away from the test point to be one in this case.
714 + * (Glows with negative radii should NEVER participate in illumination.)
715 + */
716 +
717 + #define  distglow(m, r, d)      (m->otype==MAT_GLOW && \
718 +                                m->oargs.farg[3] >= -FTINY && \
719 +                                d > m->oargs.farg[3])
720 +
721 + /* badcomponent *
722 + *
723 + * We must avoid counting light sources in the ambient calculation,
724 + * since the direct component is handled separately.  Therefore, any
725 + * ambient ray which hits an active light source must be discarded.
726 + * The same is true for stray specular samples, since the specular
727 + * contribution from light sources is calculated separately.
728 + */
729 + /* PMAP: Also avoid counting sources via transferred ambient rays (e.g.
730 + * through glass) when photon mapping is enabled, as these indirect
731 + * components are already accounted for.
732 + */
733 + #define  badcomponent(m, r)   (srcRayInPmap(r) || \
734 +                                (r->crtype&(AMBIENT|SPECULAR) && \
735 +                                !(r->crtype&SHADOW || r->rod < 0.0 || \
736 +                /* not 100% correct */  distglow(m, r, r->rot))))
737 +
738 + /* passillum *
739 + *
740 + * An illum passes to another material type when we didn't hit it
741 + * on purpose (as part of a direct calculation), or it is relaying
742 + * a virtual light source.
743 + */
744 +
745   #define  passillum(m, r)        (m->otype==MAT_ILLUM && \
746 <                                !(r->rsrc>=0&&source[r->rsrc].so==r->ro))
746 >                                (r->rsrc<0 || source[r->rsrc].so!=r->ro || \
747 >                                source[r->rsrc].sflags&SVIRTUAL))
748  
749 + /* srcignore *
750 + *
751 + * The -dv flag is normally on for sources to be visible.
752 + */
753  
754 < m_light(m, r)                   /* ray hit a light source */
755 < register OBJREC  *m;
756 < register RAY  *r;
754 > #define  srcignore(m, r)        !(directvis || r->crtype&SHADOW || \
755 >                                distglow(m, r, raydist(r,PRIMARY)))
756 >
757 >
758 > int
759 > m_light(                                /* ray hit a light source */
760 >        OBJREC  *m,
761 >        RAY  *r
762 > )
763   {
764                                                  /* check for over-counting */
765 <        if (wrongsource(m, r) || badambient(m, r))
766 <                return;
765 >        if (badcomponent(m, r)) {
766 >                scolorblack(r->rcoef);
767 >                return(1);
768 >        }
769 >        if (wrongsource(m, r)) {
770 >                scolorblack(r->rcoef);
771 >                return(1);
772 >        }
773                                                  /* check for passed illum */
774          if (passillum(m, r)) {
775 <
776 <                if (m->oargs.nsargs < 1 || !strcmp(m->oargs.sarg[0], VOIDID))
777 <                        raytrans(r);
778 <                else
779 <                        rayshade(r, modifier(m->oargs.sarg[0]));
780 <
781 <                                                /* otherwise treat as source */
782 <        } else {
783 <                                                /* check for behind */
784 <                if (r->rod < 0.0)
785 <                        return;
775 >                if (m->oargs.nsargs && strcmp(m->oargs.sarg[0], VOIDID))
776 >                        return(rayshade(r,lastmod(objndx(m),m->oargs.sarg[0])));
777 >                raytrans(r);
778 >                return(1);
779 >        }
780 >                                                /* check for invisibility */
781 >        if (srcignore(m, r)) {
782 >                scolorblack(r->rcoef);
783 >                return(1);
784 >        }
785 >                                        /* otherwise treat as source */
786 >        if (r->rod < 0.0) {                     /* check for behind */
787 >                if (!backvis)
788 >                        raytrans(r);            /* used to return black */
789 >                return(1);
790 >        }
791 >                                                /* check for outside spot */
792 >        if (m->otype==MAT_SPOT && spotout(r, makespot(m)))
793 >                return(1);
794                                                  /* get distribution pattern */
795 <                raytexture(r, m->omod);
795 >        raytexture(r, m->omod);
796                                                  /* get source color */
797 <                setcolor(r->rcol, m->oargs.farg[0],
798 <                                  m->oargs.farg[1],
799 <                                  m->oargs.farg[2]);
797 >        setscolor(r->rcol, m->oargs.farg[0],
798 >                          m->oargs.farg[1],
799 >                          m->oargs.farg[2]);
800                                                  /* modify value */
801 <                multcolor(r->rcol, r->pcol);
802 <        }
801 >        smultscolor(r->rcol, r->pcol);
802 >        return(1);
803   }
460
461
462 o_source() {}           /* intersection with a source is done elsewhere */

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+ Added lines
< Changed lines
> Changed lines