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

Comparing ray/src/rt/source.c (file contents):
Revision 1.1 by greg, Thu Feb 2 10:41:41 1989 UTC vs.
Revision 1.34 by greg, Thu Jun 20 09:03:57 1991 UTC

# Line 1 | Line 1
1 < /* Copyright (c) 1986 Regents of the University of California */
1 > /* Copyright (c) 1990 Regents of the University of California */
2  
3   #ifndef lint
4   static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
# Line 12 | Line 12 | static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
12  
13   #include  "ray.h"
14  
15 + #include  "octree.h"
16 +
17   #include  "source.h"
18  
19   #include  "otypes.h"
# Line 24 | Line 26 | static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
26  
27  
28   extern double  dstrsrc;                 /* source distribution amount */
29 + extern double  shadthresh;              /* relative shadow threshold */
30 + extern double  shadcert;                /* shadow testing certainty */
31  
32 < SOURCE  srcval[MAXSOURCE];              /* our array of sources */
32 > SRCREC  *source = NULL;                 /* our list of sources */
33   int  nsources = 0;                      /* the number of sources */
34  
35 + static CONTRIB  *srccnt;                /* source contributions in direct() */
36 + static CNTPTR  *cntord;                 /* source ordering in direct() */
37  
38 +
39   marksources()                   /* find and mark source objects */
40   {
41 +        int  i;
42          register OBJREC  *o, *m;
43 <        register int  i;
43 >        register SRCREC  *ns;
44  
45          for (i = 0; i < nobjects; i++) {
46          
# Line 43 | Line 51 | marksources()                  /* find and mark source objects */
51  
52                  m = objptr(o->omod);
53  
54 <                if (m->otype != MAT_LIGHT &&
47 <                                m->otype != MAT_ILLUM &&
48 <                                m->otype != MAT_GLOW &&
49 <                                m->otype != MAT_SPOT)
54 >                if (!islight(m->otype))
55                          continue;
56          
57                  if (m->oargs.nfargs != (m->otype == MAT_GLOW ? 4 :
# Line 58 | Line 63 | marksources()                  /* find and mark source objects */
63                                  m->oargs.farg[3] <= FTINY)
64                          continue;                       /* don't bother */
65  
66 <                if (nsources >= MAXSOURCE)
67 <                        error(INTERNAL, "too many sources in marksources");
66 >                if ((ns = newsource()) == NULL)
67 >                        goto memerr;
68  
69 <                newsource(&srcval[nsources], o);
69 >                setsource(ns, o);
70  
71                  if (m->otype == MAT_GLOW) {
72 <                        srcval[nsources].sflags |= SPROX;
73 <                        srcval[nsources].sl.prox = m->oargs.farg[3];
72 >                        ns->sflags |= SPROX;
73 >                        ns->sl.prox = m->oargs.farg[3];
74                          if (o->otype == OBJ_SOURCE)
75 <                                srcval[nsources].sflags |= SSKIP;
75 >                                ns->sflags |= SSKIP;
76                  } else if (m->otype == MAT_SPOT) {
77 <                        srcval[nsources].sflags |= SSPOT;
78 <                        srcval[nsources].sl.s = makespot(m);
77 >                        ns->sflags |= SSPOT;
78 >                        if ((ns->sl.s = makespot(m)) == NULL)
79 >                                goto memerr;
80                  }
75 –                nsources++;
81          }
82 +        if (nsources <= 0) {
83 +                error(WARNING, "no light sources found");
84 +                return;
85 +        }
86 +        markvirtuals();                 /* find and add virtual sources */
87 +        srccnt = (CONTRIB *)malloc(nsources*sizeof(CONTRIB));
88 +        cntord = (CNTPTR *)malloc(nsources*sizeof(CNTPTR));
89 +        if (srccnt != NULL && cntord != NULL)
90 +                goto memerr;
91 +        return;
92 + memerr:
93 +        error(SYSTEM, "out of memory in marksources");
94   }
95  
96  
97 < newsource(src, so)                      /* add a source to the array */
98 < register SOURCE  *src;
97 > SRCREC *
98 > newsource()                     /* allocate new source in our array */
99 > {
100 >        if (nsources == 0)
101 >                source = (SRCREC *)malloc(sizeof(SRCREC));
102 >        else
103 >                source = (SRCREC *)realloc((char *)source,
104 >                                (unsigned)(nsources+1)*sizeof(SRCREC));
105 >        if (source == NULL)
106 >                return(NULL);
107 >        source[nsources].sflags = 0;
108 >        source[nsources].nhits = 1;
109 >        source[nsources].ntests = 2;    /* initial hit probability = 1/2 */
110 >        return(&source[nsources++]);
111 > }
112 >
113 >
114 > setsource(src, so)                      /* add a source to the array */
115 > register SRCREC  *src;
116   register OBJREC  *so;
117   {
118          double  cos(), tan(), sqrt();
# Line 88 | Line 122 | register OBJREC  *so;
122          int  j;
123          register int  i;
124          
125 <        src->sflags = 0;
125 >        src->sa.success = 2*AIMREQT-1;          /* bitch on second failure */
126          src->so = so;
127  
128          switch (so->otype) {
# Line 118 | Line 152 | register OBJREC  *so;
152                          src->sloc[j] = 0.0;
153                          for (i = 0; i < f->nv; i++)
154                                  src->sloc[j] += VERTEX(f,i)[j];
155 <                        src->sloc[j] /= f->nv;
155 >                        src->sloc[j] /= (double)f->nv;
156                  }
157                  if (!inface(src->sloc, f))
158                          objerror(so, USER, "cannot hit center");
159 +                src->sflags |= SFLAT;
160 +                VCOPY(src->snorm, f->norm);
161                  src->ss = sqrt(f->area / PI);
162                  src->ss2 = f->area;
163                  break;
# Line 131 | Line 167 | register OBJREC  *so;
167                  VCOPY(src->sloc, CO_P0(co));
168                  if (CO_R0(co) > 0.0)
169                          objerror(so, USER, "cannot hit center");
170 +                src->sflags |= SFLAT;
171 +                VCOPY(src->snorm, co->ad);
172                  src->ss = CO_R1(co);
173                  src->ss2 = PI * src->ss * src->ss;
174                  break;
# Line 148 | Line 186 | register OBJREC  *m;
186          register SPOT  *ns;
187  
188          if ((ns = (SPOT *)malloc(sizeof(SPOT))) == NULL)
189 <                error(SYSTEM, "out of memory in makespot");
189 >                return(NULL);
190          ns->siz = 2.0*PI * (1.0 - cos(PI/180.0/2.0 * m->oargs.farg[3]));
191          VCOPY(ns->aim, m->oargs.farg+4);
192          if ((ns->flen = normalize(ns->aim)) == 0.0)
# Line 163 | Line 201 | register RAY  *sr;             /* returned source ray */
201   RAY  *r;                        /* ray which hit object */
202   register int  sn;               /* source number */
203   {
166 –        register double  *norm = NULL;  /* plane normal */
204          double  ddot;                   /* (distance times) cosine */
205          FVECT  vd;
206          double  d;
207          register int  i;
208  
209 <        if (srcval[sn].sflags & SSKIP)
209 >        if (source[sn].sflags & SSKIP)
210                  return(0.0);                    /* skip this source */
211  
212          rayorigin(sr, r, SHADOW, 1.0);          /* ignore limits */
213  
214          sr->rsrc = sn;                          /* remember source */
215                                                  /* get source direction */
216 <        if (srcval[sn].sflags & SDISTANT)
216 >        if (source[sn].sflags & SDISTANT) {
217 >                if (source[sn].sflags & SSPOT) {        /* check location */
218 >                        for (i = 0; i < 3; i++)
219 >                                vd[i] = sr->rorg[i] - source[sn].sl.s->aim[i];
220 >                        d = DOT(source[sn].sloc,vd);
221 >                        d = DOT(vd,vd) - d*d;
222 >                        if (PI*d > source[sn].sl.s->siz)
223 >                                return(0.0);
224 >                }
225                                                  /* constant direction */
226 <                VCOPY(sr->rdir, srcval[sn].sloc);
227 <        else {                                  /* compute direction */
226 >                VCOPY(sr->rdir, source[sn].sloc);
227 >        } else {                                /* compute direction */
228                  for (i = 0; i < 3; i++)
229 <                        sr->rdir[i] = srcval[sn].sloc[i] - sr->rorg[i];
229 >                        sr->rdir[i] = source[sn].sloc[i] - sr->rorg[i];
230  
231 <                if (srcval[sn].so->otype == OBJ_FACE)
232 <                        norm = getface(srcval[sn].so)->norm;
188 <                else if (srcval[sn].so->otype == OBJ_RING)
189 <                        norm = getcone(srcval[sn].so,0)->ad;
190 <
191 <                if (norm != NULL && (ddot = -DOT(sr->rdir, norm)) <= 0.0)
231 >                if (source[sn].sflags & SFLAT &&
232 >                        (ddot = -DOT(sr->rdir, source[sn].snorm)) <= FTINY)
233                          return(0.0);            /* behind surface! */
234          }
235          if (dstrsrc > FTINY) {
236                                          /* distribute source direction */
237 <                for (i = 0; i < 3; i++)
238 <                        vd[i] = dstrsrc * srcval[sn].ss * (1.0 - 2.0*frandom());
239 <
240 <                if (norm != NULL) {             /* project offset */
241 <                        d = DOT(vd, norm);
237 >                dimlist[ndims++] = sn;
238 >                for (i = 0; i < 3; i++) {
239 >                        dimlist[ndims] = i + 8831;
240 >                        vd[i] = dstrsrc * source[sn].ss *
241 >                (1.0 - 2.0*urand(ilhash(dimlist,ndims+1)+samplendx));
242 >                }
243 >                ndims--;
244 >                if (source[sn].sflags & SFLAT) {        /* project offset */
245 >                        d = DOT(vd, source[sn].snorm);
246                          for (i = 0; i < 3; i++)
247 <                                vd[i] -= d * norm[i];
247 >                                vd[i] -= d * source[sn].snorm[i];
248                  }
249                  for (i = 0; i < 3; i++)         /* offset source direction */
250                          sr->rdir[i] += vd[i];
251  
252 <        } else if (srcval[sn].sflags & SDISTANT)
252 >        } else if (source[sn].sflags & SDISTANT)
253                                                  /* already normalized */
254 <                return(srcval[sn].ss2);
254 >                return(source[sn].ss2);
255  
256          if ((d = normalize(sr->rdir)) == 0.0)
257                                                  /* at source! */
258                  return(0.0);
259          
260 <        if (srcval[sn].sflags & SDISTANT)
260 >        if (source[sn].sflags & SDISTANT)
261                                                  /* domega constant */
262 <                return(srcval[sn].ss2);
262 >                return(source[sn].ss2);
263  
219 –        else {
264                                                  /* check proximity */
265 <                if (srcval[sn].sflags & SPROX &&
266 <                                d > srcval[sn].sl.prox)
267 <                        return(0.0);
268 <
269 <                if (norm != NULL)
270 <                        ddot /= d;
271 <                else
272 <                        ddot = 1.0;
265 >        if (source[sn].sflags & SPROX &&
266 >                        d > source[sn].sl.prox)
267 >                return(0.0);
268 >                                                /* compute dot product */
269 >        if (source[sn].sflags & SFLAT)
270 >                ddot /= d;
271 >        else
272 >                ddot = 1.0;
273                                                  /* check angle */
274 <                if (srcval[sn].sflags & SSPOT) {
275 <                        if (srcval[sn].sl.s->siz < 2.0*PI *
276 <                                (1.0 + DOT(srcval[sn].sl.s->aim,sr->rdir)))
277 <                                return(0.0);
278 <                        d += srcval[sn].sl.s->flen;
235 <                }
236 <                                                /* return domega */
237 <                return(ddot*srcval[sn].ss2/(d*d));
274 >        if (source[sn].sflags & SSPOT) {
275 >                if (source[sn].sl.s->siz < 2.0*PI *
276 >                                (1.0 + DOT(source[sn].sl.s->aim,sr->rdir)))
277 >                        return(0.0);
278 >                d += source[sn].sl.s->flen;     /* adjust length */
279          }
280 +                                                /* compute domega */
281 +        return(ddot*source[sn].ss2/(d*d));
282   }
283  
284  
# Line 251 | Line 294 | register RAY  *r;
294                  first = 0; last = nsources-1;
295          }
296          for (i = first; i <= last; i++)
297 <                if (srcval[i].sflags & SDISTANT)
297 >                if (source[i].sflags & SDISTANT)
298                          /*
299                           * Check to see if ray is within
300                           * solid angle of source.
301                           */
302 <                        if (2.0*PI * (1.0 - DOT(srcval[i].sloc,r->rdir))
303 <                                        <= srcval[i].ss2) {
304 <                                r->ro = srcval[i].so;
305 <                                if (!(srcval[i].sflags & SSKIP))
302 >                        if (2.0*PI * (1.0 - DOT(source[i].sloc,r->rdir))
303 >                                        <= source[i].ss2) {
304 >                                r->ro = source[i].so;
305 >                                if (!(source[i].sflags & SSKIP))
306                                          break;
307                          }
308  
# Line 267 | Line 310 | register RAY  *r;
310                  for (i = 0; i < 3; i++)
311                          r->ron[i] = -r->rdir[i];
312                  r->rod = 1.0;
313 +                r->rox = NULL;
314                  return(1);
315          }
316          return(0);
317   }
318  
319  
320 + static int
321 + cntcmp(sc1, sc2)                        /* contribution compare (descending) */
322 + register CNTPTR  *sc1, *sc2;
323 + {
324 +        if (sc1->brt > sc2->brt)
325 +                return(-1);
326 +        if (sc1->brt < sc2->brt)
327 +                return(1);
328 +        return(0);
329 + }
330 +
331 +
332 + direct(r, f, p)                         /* add direct component */
333 + RAY  *r;                        /* ray that hit surface */
334 + int  (*f)();                    /* direct component coefficient function */
335 + char  *p;                       /* data for f */
336 + {
337 +        extern double  pow();
338 +        register int  sn;
339 +        int  nshadcheck, ncnts;
340 +        int  nhits;
341 +        double  dom, prob, ourthresh, hwt;
342 +        RAY  sr;
343 +                        /* NOTE: srccnt and cntord global so no recursion */
344 +        if (nsources <= 0)
345 +                return;         /* no sources?! */
346 +                                                /* compute number to check */
347 +        nshadcheck = pow((double)nsources, shadcert) + .5;
348 +                                                /* modify threshold */
349 +        ourthresh = shadthresh / r->rweight;
350 +                                                /* potential contributions */
351 +        for (sn = 0; sn < nsources; sn++) {
352 +                cntord[sn].sno = sn;
353 +                cntord[sn].brt = 0.0;
354 +                                                /* get source ray */
355 +                if ((dom = srcray(&sr, r, sn)) == 0.0)
356 +                        continue;
357 +                VCOPY(srccnt[sn].dir, sr.rdir);
358 +                                                /* compute coefficient */
359 +                (*f)(srccnt[sn].coef, p, srccnt[sn].dir, dom);
360 +                cntord[sn].brt = bright(srccnt[sn].coef);
361 +                if (cntord[sn].brt <= 0.0)
362 +                        continue;
363 +                                                /* compute contribution */
364 +                srcvalue(&sr);
365 +                copycolor(srccnt[sn].val, sr.rcol);
366 +                multcolor(srccnt[sn].val, srccnt[sn].coef);
367 +                cntord[sn].brt = bright(srccnt[sn].val);
368 +        }
369 +                                                /* sort contributions */
370 +        qsort(cntord, nsources, sizeof(CNTPTR), cntcmp);
371 +        {                                       /* find last */
372 +                register int  l, m;
373 +
374 +                sn = 0; ncnts = l = nsources;
375 +                while ((m = (sn + ncnts) >> 1) != l) {
376 +                        if (cntord[m].brt > 0.0)
377 +                                sn = m;
378 +                        else
379 +                                ncnts = m;
380 +                        l = m;
381 +                }
382 +        }
383 +                                                /* accumulate tail */
384 +        for (sn = ncnts-1; sn > 0; sn--)
385 +                cntord[sn-1].brt += cntord[sn].brt;
386 +                                                /* test for shadows */
387 +        nhits = 0;
388 +        for (sn = 0; sn < ncnts; sn++) {
389 +                                                /* check threshold */
390 +                if ((sn+nshadcheck>=ncnts ? cntord[sn].brt :
391 +                                cntord[sn].brt-cntord[sn+nshadcheck].brt)
392 +                                < ourthresh*bright(r->rcol))
393 +                        break;
394 +                                                /* get statistics */
395 +                source[cntord[sn].sno].ntests++;
396 +                                                /* test for hit */
397 +                rayorigin(&sr, r, SHADOW, 1.0);
398 +                VCOPY(sr.rdir, srccnt[cntord[sn].sno].dir);
399 +                sr.rsrc = cntord[sn].sno;
400 +                if (localhit(&sr, &thescene) &&
401 +                                ( sr.ro != source[cntord[sn].sno].so ||
402 +                                source[cntord[sn].sno].sflags & SFOLLOW )) {
403 +                                                /* follow entire path */
404 +                        raycont(&sr);
405 +                        if (bright(sr.rcol) <= FTINY)
406 +                                continue;       /* missed! */
407 +                        copycolor(srccnt[cntord[sn].sno].val, sr.rcol);
408 +                        multcolor(srccnt[cntord[sn].sno].val,
409 +                                        srccnt[cntord[sn].sno].coef);
410 +                }
411 +                                                /* add contribution if hit */
412 +                addcolor(r->rcol, srccnt[cntord[sn].sno].val);
413 +                nhits++;
414 +                source[cntord[sn].sno].nhits++;
415 +        }
416 +                                        /* surface hit rate */
417 +        if (sn > 0)
418 +                hwt = (double)nhits / (double)sn;
419 +        else
420 +                hwt = 0.5;
421 + #ifdef DEBUG
422 +        sprintf(errmsg, "%d tested, %d untested, %f hit rate\n",
423 +                        sn, ncnts-sn, hwt);
424 +        eputs(errmsg);
425 + #endif
426 +                                        /* add in untested sources */
427 +        for ( ; sn < ncnts; sn++) {
428 +                prob = hwt * (double)source[cntord[sn].sno].nhits /
429 +                                (double)source[cntord[sn].sno].ntests;
430 +                scalecolor(srccnt[cntord[sn].sno].val, prob);
431 +                addcolor(r->rcol, srccnt[cntord[sn].sno].val);
432 +        }
433 + }
434 +
435 +
436 + srcvalue(r)                     /* punch ray to source and compute value */
437 + RAY  *r;
438 + {
439 +        register SRCREC  *sp;
440 +
441 +        sp = &source[r->rsrc];
442 +        if (sp->sflags & SVIRTUAL) {            /* virtual source */
443 +                RAY  nr;
444 +                                        /* check intersection */
445 +                if (!(*ofun[sp->so->otype].funp)(sp->so, r))
446 +                        return;
447 +                                        /* relay ray to source */
448 +                vsrcrelay(&nr, r);
449 +                srcvalue(&nr);
450 +                return;
451 +        }
452 +                                        /* compute intersection */
453 +        if (sp->sflags & SDISTANT ? sourcehit(r) :
454 +                        (*ofun[sp->so->otype].funp)(sp->so, r)) {
455 +                if (sp->sa.success >= 0)
456 +                        sp->sa.success++;
457 +                raycont(r);             /* compute contribution */
458 +                return;
459 +        }
460 +        if (sp->sa.success < 0)
461 +                return;                 /* bitched already */
462 +        sp->sa.success -= AIMREQT;
463 +        if (sp->sa.success >= 0)
464 +                return;                 /* leniency */
465 +        sprintf(errmsg, "aiming failure for light source \"%s\"",
466 +                        sp->so->oname);
467 +        error(WARNING, errmsg);         /* issue warning */
468 + }
469 +
470 +
471   #define  wrongsource(m, r)      (m->otype!=MAT_ILLUM && \
472                                  r->rsrc>=0 && \
473 <                                srcval[r->rsrc].so!=r->ro)
473 >                                source[r->rsrc].so!=r->ro)
474  
475   #define  badambient(m, r)       ((r->crtype&(AMBIENT|SHADOW))==AMBIENT && \
281 –                                !(r->rtype&REFLECTED) &&        /* hack! */\
476                                  !(m->otype==MAT_GLOW&&r->rot>m->oargs.farg[3]))
477  
478   #define  passillum(m, r)        (m->otype==MAT_ILLUM && \
479 <                                !(r->rsrc>=0&&srcval[r->rsrc].so==r->ro))
479 >                                !(r->rsrc>=0&&source[r->rsrc].so==r->ro))
480  
481  
482   m_light(m, r)                   /* ray hit a light source */
483   register OBJREC  *m;
484   register RAY  *r;
485   {
292 –                                                /* check for behind */
293 –        if (r->rod < 0.0)
294 –                return;
486                                                  /* check for over-counting */
487          if (wrongsource(m, r) || badambient(m, r))
488                  return;
# Line 305 | Line 496 | register RAY  *r;
496  
497                                                  /* otherwise treat as source */
498          } else {
499 +                                                /* check for behind */
500 +                if (r->rod < 0.0)
501 +                        return;
502                                                  /* get distribution pattern */
503                  raytexture(r, m->omod);
504                                                  /* get source color */
# Line 315 | Line 509 | register RAY  *r;
509                  multcolor(r->rcol, r->pcol);
510          }
511   }
318 –
319 –
320 – o_source() {}           /* intersection with a source is done elsewhere */

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