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

Comparing ray/src/rt/source.c (file contents):
Revision 1.26 by greg, Sat Dec 15 15:03:34 1990 UTC vs.
Revision 1.43 by greg, Tue Aug 13 12:16:37 1991 UTC

# Line 1 | Line 1
1 < /* Copyright (c) 1990 Regents of the University of California */
1 > /* Copyright (c) 1991 Regents of the University of California */
2  
3   #ifndef lint
4   static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
# Line 14 | Line 14 | static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
14  
15   #include  "octree.h"
16  
17 – #include  "source.h"
18 –
17   #include  "otypes.h"
18  
19 < #include  "cone.h"
19 > #include  "source.h"
20  
23 – #include  "face.h"
24 –
21   #include  "random.h"
22  
23 + /*
24 + * Structures used by direct()
25 + */
26  
27 < extern double  dstrsrc;                 /* source distribution amount */
28 < extern double  shadthresh;              /* relative shadow threshold */
29 < extern double  shadcert;                /* shadow testing certainty */
27 > typedef struct {
28 >        FVECT  dir;             /* source direction */
29 >        COLOR  coef;            /* material coefficient */
30 >        COLOR  val;             /* contribution */
31 > }  CONTRIB;             /* direct contribution */
32  
33 < SRCREC  *source = NULL;                 /* our list of sources */
34 < int  nsources = 0;                      /* the number of sources */
33 > typedef struct {
34 >        int  sno;               /* source number */
35 >        float  brt;             /* brightness (for comparison) */
36 > }  CNTPTR;              /* contribution pointer */
37  
38   static CONTRIB  *srccnt;                /* source contributions in direct() */
39   static CNTPTR  *cntord;                 /* source ordering in direct() */
# Line 38 | Line 41 | static CNTPTR  *cntord;                        /* source ordering in direct
41  
42   marksources()                   /* find and mark source objects */
43   {
44 +        int  i;
45          register OBJREC  *o, *m;
46 <        register int  i;
47 <
46 >        register int  ns;
47 >                                        /* initialize dispatch table */
48 >        initstypes();
49 >                                        /* find direct sources */
50          for (i = 0; i < nobjects; i++) {
51          
52                  o = objptr(i);
53  
54 <                if (o->omod == OVOID)
54 >                if (!issurface(o->otype) || o->omod == OVOID)
55                          continue;
56  
57                  m = objptr(o->omod);
# Line 62 | Line 68 | marksources()                  /* find and mark source objects */
68                                  m->oargs.farg[3] <= FTINY)
69                          continue;                       /* don't bother */
70  
71 <                if (source == NULL)
72 <                        source = (SRCREC *)malloc(sizeof(SRCREC));
73 <                else
74 <                        source = (SRCREC *)realloc((char *)source,
75 <                                        (unsigned)(nsources+1)*sizeof(SRCREC));
70 <                if (source == NULL)
71 >                if (sfun[o->otype].of == NULL ||
72 >                                sfun[o->otype].of->setsrc == NULL)
73 >                        objerror(o, USER, "illegal material");
74 >
75 >                if ((ns = newsource()) < 0)
76                          goto memerr;
77  
78 <                newsource(&source[nsources], o);
78 >                setsource(&source[ns], o);
79  
80                  if (m->otype == MAT_GLOW) {
81 <                        source[nsources].sflags |= SPROX;
82 <                        source[nsources].sl.prox = m->oargs.farg[3];
81 >                        source[ns].sflags |= SPROX;
82 >                        source[ns].sl.prox = m->oargs.farg[3];
83                          if (o->otype == OBJ_SOURCE)
84 <                                source[nsources].sflags |= SSKIP;
84 >                                source[ns].sflags |= SSKIP;
85                  } else if (m->otype == MAT_SPOT) {
86 <                        source[nsources].sflags |= SSPOT;
87 <                        source[nsources].sl.s = makespot(m);
86 >                        source[ns].sflags |= SSPOT;
87 >                        if ((source[ns].sl.s = makespot(m)) == NULL)
88 >                                goto memerr;
89 >                        if (source[ns].sflags & SFLAT &&
90 >                                !checkspot(source[ns].sl.s,source[ns].snorm)) {
91 >                                objerror(o, WARNING,
92 >                                        "invalid spotlight direction");
93 >                                source[ns].sflags |= SSKIP;
94 >                        }
95                  }
84 –                nsources++;
96          }
97          if (nsources <= 0) {
98                  error(WARNING, "no light sources found");
99                  return;
100          }
101 +        markvirtuals();                 /* find and add virtual sources */
102          srccnt = (CONTRIB *)malloc(nsources*sizeof(CONTRIB));
103          cntord = (CNTPTR *)malloc(nsources*sizeof(CNTPTR));
104 <        if (srccnt != NULL && cntord != NULL)
105 <                return;
106 <        /* fall through */
104 >        if (srccnt == NULL || cntord == NULL)
105 >                goto memerr;
106 >        return;
107   memerr:
108          error(SYSTEM, "out of memory in marksources");
109   }
110  
111  
100 – newsource(src, so)                      /* add a source to the array */
101 – register SRCREC  *src;
102 – register OBJREC  *so;
103 – {
104 –        double  cos(), tan(), sqrt();
105 –        double  theta;
106 –        FACE  *f;
107 –        CONE  *co;
108 –        int  j;
109 –        register int  i;
110 –        
111 –        src->sflags = 0;
112 –        src->nhits = 1; src->ntests = 2;        /* start probability = 1/2 */
113 –        src->so = so;
114 –
115 –        switch (so->otype) {
116 –        case OBJ_SOURCE:
117 –                if (so->oargs.nfargs != 4)
118 –                        objerror(so, USER, "bad arguments");
119 –                src->sflags |= SDISTANT;
120 –                VCOPY(src->sloc, so->oargs.farg);
121 –                if (normalize(src->sloc) == 0.0)
122 –                        objerror(so, USER, "zero direction");
123 –                theta = PI/180.0/2.0 * so->oargs.farg[3];
124 –                if (theta <= FTINY)
125 –                        objerror(so, USER, "zero size");
126 –                src->ss = theta >= PI/4 ? 1.0 : tan(theta);
127 –                src->ss2 = 2.0*PI * (1.0 - cos(theta));
128 –                break;
129 –        case OBJ_SPHERE:
130 –                VCOPY(src->sloc, so->oargs.farg);
131 –                src->ss = so->oargs.farg[3];
132 –                src->ss2 = PI * src->ss * src->ss;
133 –                break;
134 –        case OBJ_FACE:
135 –                                                /* get the face */
136 –                f = getface(so);
137 –                                                /* find the center */
138 –                for (j = 0; j < 3; j++) {
139 –                        src->sloc[j] = 0.0;
140 –                        for (i = 0; i < f->nv; i++)
141 –                                src->sloc[j] += VERTEX(f,i)[j];
142 –                        src->sloc[j] /= f->nv;
143 –                }
144 –                if (!inface(src->sloc, f))
145 –                        objerror(so, USER, "cannot hit center");
146 –                src->ss = sqrt(f->area / PI);
147 –                src->ss2 = f->area;
148 –                break;
149 –        case OBJ_RING:
150 –                                                /* get the ring */
151 –                co = getcone(so, 0);
152 –                VCOPY(src->sloc, CO_P0(co));
153 –                if (CO_R0(co) > 0.0)
154 –                        objerror(so, USER, "cannot hit center");
155 –                src->ss = CO_R1(co);
156 –                src->ss2 = PI * src->ss * src->ss;
157 –                break;
158 –        default:
159 –                objerror(so, USER, "illegal material");
160 –        }
161 – }
162 –
163 –
164 – SPOT *
165 – makespot(m)                     /* make a spotlight */
166 – register OBJREC  *m;
167 – {
168 –        extern double  cos();
169 –        register SPOT  *ns;
170 –
171 –        if ((ns = (SPOT *)malloc(sizeof(SPOT))) == NULL)
172 –                error(SYSTEM, "out of memory in makespot");
173 –        ns->siz = 2.0*PI * (1.0 - cos(PI/180.0/2.0 * m->oargs.farg[3]));
174 –        VCOPY(ns->aim, m->oargs.farg+4);
175 –        if ((ns->flen = normalize(ns->aim)) == 0.0)
176 –                objerror(m, USER, "zero focus vector");
177 –        return(ns);
178 – }
179 –
180 –
112   double
113   srcray(sr, r, sn)               /* send a ray to a source, return domega */
114   register RAY  *sr;              /* returned source ray */
115   RAY  *r;                        /* ray which hit object */
116   register int  sn;               /* source number */
117   {
187 –        register double  *norm = NULL;  /* plane normal */
118          double  ddot;                   /* (distance times) cosine */
119          FVECT  vd;
120          double  d;
# Line 197 | Line 127 | register int  sn;              /* source number */
127  
128          sr->rsrc = sn;                          /* remember source */
129                                                  /* get source direction */
130 <        if (source[sn].sflags & SDISTANT)
130 >        if (source[sn].sflags & SDISTANT) {
131                                                  /* constant direction */
132                  VCOPY(sr->rdir, source[sn].sloc);
133 <        else {                                  /* compute direction */
133 >        } else {                                /* compute direction */
134                  for (i = 0; i < 3; i++)
135                          sr->rdir[i] = source[sn].sloc[i] - sr->rorg[i];
136  
137 <                if (source[sn].so->otype == OBJ_FACE)
138 <                        norm = getface(source[sn].so)->norm;
209 <                else if (source[sn].so->otype == OBJ_RING)
210 <                        norm = getcone(source[sn].so,0)->ad;
211 <
212 <                if (norm != NULL && (ddot = -DOT(sr->rdir, norm)) <= FTINY)
137 >                if (source[sn].sflags & SFLAT &&
138 >                        (ddot = -DOT(sr->rdir, source[sn].snorm)) <= FTINY)
139                          return(0.0);            /* behind surface! */
140          }
141          if (dstrsrc > FTINY) {
142                                          /* distribute source direction */
143 +                dimlist[ndims] = sn + 8831;
144 +                peano(vd, 3, urand(ilhash(dimlist,ndims+1)+samplendx), .01);
145                  for (i = 0; i < 3; i++)
146 <                        vd[i] = dstrsrc * source[sn].ss * (1.0 - 2.0*frandom());
147 <
148 <                if (norm != NULL) {             /* project offset */
221 <                        d = DOT(vd, norm);
146 >                        vd[i] = dstrsrc * source[sn].ss * (1. - 2.*vd[i]);
147 >                if (source[sn].sflags & SFLAT) {        /* project offset */
148 >                        d = DOT(vd, source[sn].snorm);
149                          for (i = 0; i < 3; i++)
150 <                                vd[i] -= d * norm[i];
150 >                                vd[i] -= d * source[sn].snorm[i];
151                  }
152                  for (i = 0; i < 3; i++)         /* offset source direction */
153                          sr->rdir[i] += vd[i];
154 +                                                /* normalize */
155 +                d = normalize(sr->rdir);
156  
157 <        } else if (source[sn].sflags & SDISTANT)
158 <                                                /* already normalized */
159 <                return(source[sn].ss2);
157 >        } else if (!(source[sn].sflags & SDISTANT))
158 >                                                /* normalize direction */
159 >                d = normalize(sr->rdir);
160  
161 <        if ((d = normalize(sr->rdir)) == 0.0)
162 <                                                /* at source! */
161 >        if (source[sn].sflags & SDISTANT) {
162 >                if (source[sn].sflags & SSPOT) {        /* check location */
163 >                        for (i = 0; i < 3; i++)
164 >                                vd[i] = source[sn].sl.s->aim[i] - sr->rorg[i];
165 >                        d = DOT(sr->rdir,vd);
166 >                        if (d <= FTINY)
167 >                                return(0.0);
168 >                        d = DOT(vd,vd) - d*d;
169 >                        if (PI*d > source[sn].sl.s->siz)
170 >                                return(0.0);
171 >                }
172 >                return(source[sn].ss2);         /* domega constant */
173 >        }
174 >                                                /* check direction */
175 >        if (d == 0.0)
176                  return(0.0);
235 –        
236 –        if (source[sn].sflags & SDISTANT)
237 –                                                /* domega constant */
238 –                return(source[sn].ss2);
239 –
240 –        else {
177                                                  /* check proximity */
178 <                if (source[sn].sflags & SPROX &&
179 <                                d > source[sn].sl.prox)
180 <                        return(0.0);
181 <
182 <                if (norm != NULL)
183 <                        ddot /= d;
184 <                else
185 <                        ddot = 1.0;
178 >        if (source[sn].sflags & SPROX &&
179 >                        d > source[sn].sl.prox)
180 >                return(0.0);
181 >                                                /* compute dot product */
182 >        if (source[sn].sflags & SFLAT)
183 >                ddot /= d;
184 >        else
185 >                ddot = 1.0;
186                                                  /* check angle */
187 <                if (source[sn].sflags & SSPOT) {
188 <                        if (source[sn].sl.s->siz < 2.0*PI *
187 >        if (source[sn].sflags & SSPOT) {
188 >                if (source[sn].sl.s->siz < 2.0*PI *
189                                  (1.0 + DOT(source[sn].sl.s->aim,sr->rdir)))
190 <                                return(0.0);
191 <                        d += source[sn].sl.s->flen;
256 <                }
257 <                                                /* return domega */
258 <                return(ddot*source[sn].ss2/(d*d));
190 >                        return(0.0);
191 >                d += source[sn].sl.s->flen;     /* adjust length */
192          }
193 +                                                /* compute domega */
194 +        return(ddot*source[sn].ss2/(d*d));
195   }
196  
197  
198 < sourcehit(r)                    /* check to see if ray hit distant source */
199 < register RAY  *r;
198 > srcvalue(r)                     /* punch ray to source and compute value */
199 > RAY  *r;
200   {
201 <        int  first, last;
267 <        register int  i;
201 >        register SRCREC  *sp;
202  
203 <        if (r->rsrc >= 0) {             /* check only one if aimed */
204 <                first = last = r->rsrc;
205 <        } else {                        /* otherwise check all */
206 <                first = 0; last = nsources-1;
203 >        sp = &source[r->rsrc];
204 >        if (sp->sflags & SVIRTUAL) {    /* virtual source */
205 >                                        /* check intersection */
206 >                if (!(*ofun[sp->so->otype].funp)(sp->so, r))
207 >                        return;
208 >                raycont(r);             /* compute contribution */
209 >                return;
210          }
211 <        for (i = first; i <= last; i++)
212 <                if (source[i].sflags & SDISTANT)
213 <                        /*
214 <                         * Check to see if ray is within
215 <                         * solid angle of source.
216 <                         */
217 <                        if (2.0*PI * (1.0 - DOT(source[i].sloc,r->rdir))
281 <                                        <= source[i].ss2) {
282 <                                r->ro = source[i].so;
283 <                                if (!(source[i].sflags & SSKIP))
284 <                                        break;
285 <                        }
286 <
287 <        if (r->ro != NULL) {
288 <                for (i = 0; i < 3; i++)
289 <                        r->ron[i] = -r->rdir[i];
290 <                r->rod = 1.0;
291 <                r->rox = NULL;
292 <                return(1);
211 >                                        /* compute intersection */
212 >        if (sp->sflags & SDISTANT ? sourcehit(r) :
213 >                        (*ofun[sp->so->otype].funp)(sp->so, r)) {
214 >                if (sp->sa.success >= 0)
215 >                        sp->sa.success++;
216 >                raycont(r);             /* compute contribution */
217 >                return;
218          }
219 <        return(0);
219 >        if (sp->sa.success < 0)
220 >                return;                 /* bitched already */
221 >        sp->sa.success -= AIMREQT;
222 >        if (sp->sa.success >= 0)
223 >                return;                 /* leniency */
224 >        sprintf(errmsg, "aiming failure for light source \"%s\"",
225 >                        sp->so->oname);
226 >        error(WARNING, errmsg);         /* issue warning */
227   }
228  
229  
# Line 312 | Line 244 | RAY  *r;                       /* ray that hit surface */
244   int  (*f)();                    /* direct component coefficient function */
245   char  *p;                       /* data for f */
246   {
247 +        extern int  (*trace)();
248          extern double  pow();
249          register int  sn;
250          int  nshadcheck, ncnts;
251 <        double  prob, ourthresh, hwt, test2, hit2;
251 >        int  nhits;
252 >        double  dom, prob, ourthresh, hwt;
253          RAY  sr;
254                          /* NOTE: srccnt and cntord global so no recursion */
255          if (nsources <= 0)
# Line 329 | Line 263 | char  *p;                      /* data for f */
263                  cntord[sn].sno = sn;
264                  cntord[sn].brt = 0.0;
265                                                  /* get source ray */
266 <                if ((srccnt[sn].dom = srcray(&sr, r, sn)) == 0.0)
266 >                if ((dom = srcray(&sr, r, sn)) == 0.0)
267                          continue;
268                  VCOPY(srccnt[sn].dir, sr.rdir);
269                                                  /* compute coefficient */
270 <                (*f)(srccnt[sn].val, p, srccnt[sn].dir, srccnt[sn].dom);
271 <                cntord[sn].brt = bright(srccnt[sn].val);
270 >                (*f)(srccnt[sn].coef, p, srccnt[sn].dir, dom);
271 >                cntord[sn].brt = bright(srccnt[sn].coef);
272                  if (cntord[sn].brt <= 0.0)
273                          continue;
274 <                                                /* compute intersection */
275 <                if (!( source[sn].sflags & SDISTANT ?
276 <                                sourcehit(&sr) :
277 <                                (*ofun[source[sn].so->otype].funp)
278 <                                (source[sn].so, &sr) )) {
345 <                        sprintf(errmsg,
346 <                                "aiming failure for light source \"%s\"",
347 <                                        source[sn].so->oname);
348 <                        error(WARNING, errmsg);
349 <                        continue;
350 <                }
351 <                                                /* compute contribution */
352 <                raycont(&sr);
353 <                multcolor(srccnt[sn].val, sr.rcol);
274 >                                                /* compute potential */
275 >                sr.revf = srcvalue;
276 >                rayvalue(&sr);
277 >                copycolor(srccnt[sn].val, sr.rcol);
278 >                multcolor(srccnt[sn].val, srccnt[sn].coef);
279                  cntord[sn].brt = bright(srccnt[sn].val);
280          }
281                                                  /* sort contributions */
# Line 370 | Line 295 | char  *p;                      /* data for f */
295                                                  /* accumulate tail */
296          for (sn = ncnts-1; sn > 0; sn--)
297                  cntord[sn-1].brt += cntord[sn].brt;
373 –                                                /* start with prob=.5 */
374 –        hit2 = 0.5; test2 = 1.0;
298                                                  /* test for shadows */
299 +        nhits = 0;
300          for (sn = 0; sn < ncnts; sn++) {
301                                                  /* check threshold */
302                  if ((sn+nshadcheck>=ncnts ? cntord[sn].brt :
303 <                                cntord[sn].brt-cntord[sn+nshadcheck].brt) <
304 <                                ourthresh*bright(r->rcol))
303 >                                cntord[sn].brt-cntord[sn+nshadcheck].brt)
304 >                                < ourthresh*bright(r->rcol))
305                          break;
306                                                  /* get statistics */
383 –                hwt = (double)source[cntord[sn].sno].nhits /
384 –                                (double)source[cntord[sn].sno].ntests;
385 –                test2 += hwt;
307                  source[cntord[sn].sno].ntests++;
308                                                  /* test for hit */
309                  rayorigin(&sr, r, SHADOW, 1.0);
310                  VCOPY(sr.rdir, srccnt[cntord[sn].sno].dir);
311                  sr.rsrc = cntord[sn].sno;
312                  if (localhit(&sr, &thescene) &&
313 <                                sr.ro != source[cntord[sn].sno].so) {
314 <                                                /* check for transmission */
313 >                                ( sr.ro != source[cntord[sn].sno].so ||
314 >                                source[cntord[sn].sno].sflags & SFOLLOW )) {
315 >                                                /* follow entire path */
316                          raycont(&sr);
317 +                        if (trace != NULL)
318 +                                (*trace)(&sr);  /* trace execution */
319                          if (bright(sr.rcol) <= FTINY)
320                                  continue;       /* missed! */
321 <                        (*f)(srccnt[cntord[sn].sno].val, p,
322 <                                        srccnt[cntord[sn].sno].dir,
323 <                                        srccnt[cntord[sn].sno].dom);
400 <                        multcolor(srccnt[cntord[sn].sno].val, sr.rcol);
321 >                        copycolor(srccnt[cntord[sn].sno].val, sr.rcol);
322 >                        multcolor(srccnt[cntord[sn].sno].val,
323 >                                        srccnt[cntord[sn].sno].coef);
324                  }
325                                                  /* add contribution if hit */
326                  addcolor(r->rcol, srccnt[cntord[sn].sno].val);
327 <                hit2 += hwt;
327 >                nhits++;
328                  source[cntord[sn].sno].nhits++;
329          }
330 <                                        /* weighted hit rate */
331 <        hwt = hit2 / test2;
330 >                                        /* surface hit rate */
331 >        if (sn > 0)
332 >                hwt = (double)nhits / (double)sn;
333 >        else
334 >                hwt = 0.5;
335   #ifdef DEBUG
336          sprintf(errmsg, "%d tested, %d untested, %f hit rate\n",
337                          sn, ncnts-sn, hwt);
# Line 417 | Line 343 | char  *p;                      /* data for f */
343                                  (double)source[cntord[sn].sno].ntests;
344                  scalecolor(srccnt[cntord[sn].sno].val, prob);
345                  addcolor(r->rcol, srccnt[cntord[sn].sno].val);
420 –        }
421 – }
422 –
423 –
424 – #define  wrongsource(m, r)      (m->otype!=MAT_ILLUM && \
425 –                                r->rsrc>=0 && \
426 –                                source[r->rsrc].so!=r->ro)
427 –
428 – #define  badambient(m, r)       ((r->crtype&(AMBIENT|SHADOW))==AMBIENT && \
429 –                                !(r->rtype&REFLECTED) &&        /* hack! */\
430 –                                !(m->otype==MAT_GLOW&&r->rot>m->oargs.farg[3]))
431 –
432 – #define  passillum(m, r)        (m->otype==MAT_ILLUM && \
433 –                                !(r->rsrc>=0&&source[r->rsrc].so==r->ro))
434 –
435 –
436 – m_light(m, r)                   /* ray hit a light source */
437 – register OBJREC  *m;
438 – register RAY  *r;
439 – {
440 –                                                /* check for over-counting */
441 –        if (wrongsource(m, r) || badambient(m, r))
442 –                return;
443 –                                                /* check for passed illum */
444 –        if (passillum(m, r)) {
445 –
446 –                if (m->oargs.nsargs < 1 || !strcmp(m->oargs.sarg[0], VOIDID))
447 –                        raytrans(r);
448 –                else
449 –                        rayshade(r, modifier(m->oargs.sarg[0]));
450 –
451 –                                                /* otherwise treat as source */
452 –        } else {
453 –                                                /* check for behind */
454 –                if (r->rod < 0.0)
455 –                        return;
456 –                                                /* get distribution pattern */
457 –                raytexture(r, m->omod);
458 –                                                /* get source color */
459 –                setcolor(r->rcol, m->oargs.farg[0],
460 –                                  m->oargs.farg[1],
461 –                                  m->oargs.farg[2]);
462 –                                                /* modify value */
463 –                multcolor(r->rcol, r->pcol);
464 –                                                /* assign distance */
465 –                r->rt = r->rot;
346          }
347   }

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