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

Comparing ray/src/rt/source.c (file contents):
Revision 1.34 by greg, Thu Jun 20 09:03:57 1991 UTC vs.
Revision 2.62 by greg, Wed May 7 02:08:12 2014 UTC

# Line 1 | Line 1
1 /* Copyright (c) 1990 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"
16 <
11 > #include  "otypes.h"
12 > #include  "rtotypes.h"
13   #include  "source.h"
14 + #include  "random.h"
15  
16 < #include  "otypes.h"
16 > #ifndef MAXSSAMP
17 > #define MAXSSAMP        16              /* maximum samples per ray */
18 > #endif
19  
20 < #include  "cone.h"
20 > /*
21 > * Structures used by direct()
22 > */
23  
24 < #include  "face.h"
24 > typedef struct {
25 >        int  sno;               /* source number */
26 >        FVECT  dir;             /* source direction */
27 >        COLOR  coef;            /* material coefficient */
28 >        COLOR  val;             /* contribution */
29 > }  CONTRIB;             /* direct contribution */
30  
31 < #include  "random.h"
31 > typedef struct {
32 >        int  sndx;              /* source index (to CONTRIB array) */
33 >        float  brt;             /* brightness (for comparison) */
34 > }  CNTPTR;              /* contribution pointer */
35  
36 + static CONTRIB  *srccnt;                /* source contributions in direct() */
37 + static CNTPTR  *cntord;                 /* source ordering in direct() */
38 + static int  maxcntr = 0;                /* size of contribution arrays */
39  
40 < extern double  dstrsrc;                 /* source distribution amount */
29 < extern double  shadthresh;              /* relative shadow threshold */
30 < extern double  shadcert;                /* shadow testing certainty */
40 > static int cntcmp(const void *p1, const void *p2);
41  
32 SRCREC  *source = NULL;                 /* our list of sources */
33 int  nsources = 0;                      /* the number of sources */
42  
43 < static CONTRIB  *srccnt;                /* source contributions in direct() */
44 < static CNTPTR  *cntord;                 /* source ordering in direct() */
43 > OBJREC *                        /* find an object's actual material */
44 > findmaterial(OBJREC *o)
45 > {
46 >        while (!ismaterial(o->otype)) {
47 >                if (o->otype == MOD_ALIAS && o->oargs.nsargs) {
48 >                        OBJECT  aobj;
49 >                        OBJREC  *ao;
50 >                        aobj = lastmod(objndx(o), o->oargs.sarg[0]);
51 >                        if (aobj < 0)
52 >                                objerror(o, USER, "bad reference");
53 >                        ao = objptr(aobj);
54 >                        if (ismaterial(ao->otype))
55 >                                return(ao);
56 >                        if (ao->otype == MOD_ALIAS) {
57 >                                o = ao;
58 >                                continue;
59 >                        }
60 >                }
61 >                if (o->omod == OVOID)
62 >                        return(NULL);
63 >                o = objptr(o->omod);
64 >        }
65 >        return(o);              /* mixtures will return NULL */
66 > }
67  
68  
69 < marksources()                   /* find and mark source objects */
69 > void
70 > marksources(void)                       /* find and mark source objects */
71   {
72 +        int  foundsource = 0;
73          int  i;
74 <        register OBJREC  *o, *m;
75 <        register SRCREC  *ns;
76 <
77 <        for (i = 0; i < nobjects; i++) {
74 >        OBJREC  *o, *m;
75 >        int  ns;
76 >                                        /* initialize dispatch table */
77 >        initstypes();
78 >                                        /* find direct sources */
79 >        for (i = 0; i < nsceneobjs; i++) {
80          
81                  o = objptr(i);
82  
83 <                if (o->omod == OVOID)
83 >                if (!issurface(o->otype) || o->omod == OVOID)
84                          continue;
85 <
86 <                m = objptr(o->omod);
87 <
54 <                if (!islight(m->otype))
85 >                                        /* find material */
86 >                m = findmaterial(objptr(o->omod));
87 >                if (m == NULL)
88                          continue;
89 +                if (m->otype == MAT_CLIP) {
90 +                        markclip(m);    /* special case for antimatter */
91 +                        continue;
92 +                }
93 +                if (!islight(m->otype))
94 +                        continue;       /* not source modifier */
95          
96                  if (m->oargs.nfargs != (m->otype == MAT_GLOW ? 4 :
97                                  m->otype == MAT_SPOT ? 7 : 3))
98                          objerror(m, USER, "bad # arguments");
99  
100 +                if (m->oargs.farg[0] <= FTINY && m->oargs.farg[1] <= FTINY &&
101 +                                m->oargs.farg[2] <= FTINY)
102 +                        continue;                       /* don't bother */
103                  if (m->otype == MAT_GLOW &&
104                                  o->otype != OBJ_SOURCE &&
105 <                                m->oargs.farg[3] <= FTINY)
106 <                        continue;                       /* don't bother */
105 >                                m->oargs.farg[3] <= FTINY) {
106 >                        foundsource += (ambounce > 0);
107 >                        continue;                       /* don't track these */
108 >                }
109 >                if (sfun[o->otype].of == NULL ||
110 >                                sfun[o->otype].of->setsrc == NULL)
111 >                        objerror(o, USER, "illegal material");
112  
113 <                if ((ns = newsource()) == NULL)
113 >                if ((ns = newsource()) < 0)
114                          goto memerr;
115  
116 <                setsource(ns, o);
116 >                setsource(&source[ns], o);
117  
118                  if (m->otype == MAT_GLOW) {
119 <                        ns->sflags |= SPROX;
120 <                        ns->sl.prox = m->oargs.farg[3];
121 <                        if (o->otype == OBJ_SOURCE)
122 <                                ns->sflags |= SSKIP;
119 >                        source[ns].sflags |= SPROX;
120 >                        source[ns].sl.prox = m->oargs.farg[3];
121 >                        if (source[ns].sflags & SDISTANT) {
122 >                                source[ns].sflags |= SSKIP;
123 >                                foundsource += (ambounce > 0);
124 >                        }
125                  } else if (m->otype == MAT_SPOT) {
126 <                        ns->sflags |= SSPOT;
127 <                        if ((ns->sl.s = makespot(m)) == NULL)
126 >                        source[ns].sflags |= SSPOT;
127 >                        if ((source[ns].sl.s = makespot(m)) == NULL)
128                                  goto memerr;
129 +                        if (source[ns].sflags & SFLAT &&
130 +                                !checkspot(source[ns].sl.s,source[ns].snorm)) {
131 +                                objerror(o, WARNING,
132 +                                        "invalid spotlight direction");
133 +                                source[ns].sflags |= SSKIP;
134 +                        }
135                  }
136 + #if  SHADCACHE
137 +                initobscache(ns);
138 + #endif
139 +                foundsource += !(source[ns].sflags & SSKIP);
140          }
141 <        if (nsources <= 0) {
141 >        if (!foundsource) {
142                  error(WARNING, "no light sources found");
143                  return;
144          }
145          markvirtuals();                 /* find and add virtual sources */
146 <        srccnt = (CONTRIB *)malloc(nsources*sizeof(CONTRIB));
147 <        cntord = (CNTPTR *)malloc(nsources*sizeof(CNTPTR));
148 <        if (srccnt != NULL && cntord != NULL)
146 >                                /* allocate our contribution arrays */
147 >        maxcntr = nsources + MAXSPART;  /* start with this many */
148 >        srccnt = (CONTRIB *)malloc(maxcntr*sizeof(CONTRIB));
149 >        cntord = (CNTPTR *)malloc(maxcntr*sizeof(CNTPTR));
150 >        if ((srccnt == NULL) | (cntord == NULL))
151                  goto memerr;
152          return;
153   memerr:
# Line 94 | Line 155 | memerr:
155   }
156  
157  
158 < SRCREC *
159 < newsource()                     /* allocate new source in our array */
158 > void
159 > freesources(void)                       /* free all source structures */
160   {
161 <        if (nsources == 0)
162 <                source = (SRCREC *)malloc(sizeof(SRCREC));
163 <        else
164 <                source = (SRCREC *)realloc((char *)source,
165 <                                (unsigned)(nsources+1)*sizeof(SRCREC));
166 <        if (source == NULL)
167 <                return(NULL);
168 <        source[nsources].sflags = 0;
169 <        source[nsources].nhits = 1;
170 <        source[nsources].ntests = 2;    /* initial hit probability = 1/2 */
171 <        return(&source[nsources++]);
161 >        if (nsources > 0) {
162 > #if SHADCACHE
163 >                while (nsources--)
164 >                        freeobscache(&source[nsources]);
165 > #endif
166 >                free((void *)source);
167 >                source = NULL;
168 >                nsources = 0;
169 >        }
170 >        markclip(NULL);
171 >        if (maxcntr <= 0)
172 >                return;
173 >        free((void *)srccnt);
174 >        srccnt = NULL;
175 >        free((void *)cntord);
176 >        cntord = NULL;
177 >        maxcntr = 0;
178   }
179  
180  
181 < setsource(src, so)                      /* add a source to the array */
182 < register SRCREC  *src;
183 < register OBJREC  *so;
181 > int
182 > srcray(                         /* send a ray to a source, return domega */
183 >        RAY  *sr,               /* returned source ray */
184 >        RAY  *r,                        /* ray which hit object */
185 >        SRCINDEX  *si                   /* source sample index */
186 > )
187   {
188 <        double  cos(), tan(), sqrt();
189 <        double  theta;
120 <        FACE  *f;
121 <        CONE  *co;
122 <        int  j;
123 <        register int  i;
124 <        
125 <        src->sa.success = 2*AIMREQT-1;          /* bitch on second failure */
126 <        src->so = so;
188 >        double  d;                              /* distance to source */
189 >        SRCREC  *srcp;
190  
191 <        switch (so->otype) {
192 <        case OBJ_SOURCE:
193 <                if (so->oargs.nfargs != 4)
194 <                        objerror(so, USER, "bad arguments");
195 <                src->sflags |= SDISTANT;
196 <                VCOPY(src->sloc, so->oargs.farg);
197 <                if (normalize(src->sloc) == 0.0)
198 <                        objerror(so, USER, "zero direction");
199 <                theta = PI/180.0/2.0 * so->oargs.farg[3];
200 <                if (theta <= FTINY)
201 <                        objerror(so, USER, "zero size");
202 <                src->ss = theta >= PI/4 ? 1.0 : tan(theta);
140 <                src->ss2 = 2.0*PI * (1.0 - cos(theta));
141 <                break;
142 <        case OBJ_SPHERE:
143 <                VCOPY(src->sloc, so->oargs.farg);
144 <                src->ss = so->oargs.farg[3];
145 <                src->ss2 = PI * src->ss * src->ss;
146 <                break;
147 <        case OBJ_FACE:
148 <                                                /* get the face */
149 <                f = getface(so);
150 <                                                /* find the center */
151 <                for (j = 0; j < 3; j++) {
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] /= (double)f->nv;
191 >        rayorigin(sr, SHADOW, r, NULL);         /* ignore limits */
192 >
193 >        if (r == NULL)
194 >                sr->rmax = 0.0;
195 >
196 >        while ((d = nextssamp(sr, si)) != 0.0) {
197 >                sr->rsrc = si->sn;                      /* remember source */
198 >                srcp = source + si->sn;
199 >                if (srcp->sflags & SDISTANT) {
200 >                        if (srcp->sflags & SSPOT && spotout(sr, srcp->sl.s))
201 >                                continue;
202 >                        return(1);              /* sample OK */
203                  }
204 <                if (!inface(src->sloc, f))
205 <                        objerror(so, USER, "cannot hit center");
206 <                src->sflags |= SFLAT;
207 <                VCOPY(src->snorm, f->norm);
208 <                src->ss = sqrt(f->area / PI);
209 <                src->ss2 = f->area;
210 <                break;
211 <        case OBJ_RING:
212 <                                                /* get the ring */
213 <                co = getcone(so, 0);
214 <                VCOPY(src->sloc, CO_P0(co));
215 <                if (CO_R0(co) > 0.0)
216 <                        objerror(so, USER, "cannot hit center");
217 <                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;
175 <        default:
176 <                objerror(so, USER, "illegal material");
204 >                                /* local source */
205 >                                                /* check proximity */
206 >                if (srcp->sflags & SPROX && d > srcp->sl.prox)
207 >                        continue;
208 >                                                /* check angle */
209 >                if (srcp->sflags & SSPOT) {
210 >                        if (spotout(sr, srcp->sl.s))
211 >                                continue;
212 >                                        /* adjust solid angle */
213 >                        si->dom *= d*d;
214 >                        d += srcp->sl.s->flen;
215 >                        si->dom /= d*d;
216 >                }
217 >                return(1);                      /* sample OK */
218          }
219 +        return(0);                      /* no more samples */
220   }
221  
222  
223 < SPOT *
224 < makespot(m)                     /* make a spotlight */
225 < register OBJREC  *m;
223 > void
224 > srcvalue(                       /* punch ray to source and compute value */
225 >        RAY  *r
226 > )
227   {
228 <        extern double  cos();
186 <        register SPOT  *ns;
228 >        SRCREC  *sp;
229  
230 <        if ((ns = (SPOT *)malloc(sizeof(SPOT))) == NULL)
231 <                return(NULL);
232 <        ns->siz = 2.0*PI * (1.0 - cos(PI/180.0/2.0 * m->oargs.farg[3]));
233 <        VCOPY(ns->aim, m->oargs.farg+4);
234 <        if ((ns->flen = normalize(ns->aim)) == 0.0)
235 <                objerror(m, USER, "zero focus vector");
236 <        return(ns);
230 >        sp = &source[r->rsrc];
231 >        if (sp->sflags & SVIRTUAL) {    /* virtual source */
232 >                                        /* check intersection */
233 >                if (!(*ofun[sp->so->otype].funp)(sp->so, r))
234 >                        return;
235 >                if (!rayshade(r, r->ro->omod))  /* compute contribution */
236 >                        goto nomat;
237 >                rayparticipate(r);
238 >                return;
239 >        }
240 >                                        /* compute intersection */
241 >        if (sp->sflags & SDISTANT ? sourcehit(r) :
242 >                        (*ofun[sp->so->otype].funp)(sp->so, r)) {
243 >                if (sp->sa.success >= 0)
244 >                        sp->sa.success++;
245 >                if (!rayshade(r, r->ro->omod))  /* compute contribution */
246 >                        goto nomat;
247 >                rayparticipate(r);
248 >                return;
249 >        }
250 >                                        /* we missed our mark! */
251 >        if (sp->sa.success < 0)
252 >                return;                 /* bitched already */
253 >        sp->sa.success -= AIMREQT;
254 >        if (sp->sa.success >= 0)
255 >                return;                 /* leniency */
256 >        sprintf(errmsg, "aiming failure for light source \"%s\"",
257 >                        sp->so->oname);
258 >        error(WARNING, errmsg);         /* issue warning */
259 >        return;
260 > nomat:
261 >        objerror(r->ro, USER, "material not found");
262   }
263  
264  
265 < double
266 < srcray(sr, r, sn)               /* send a ray to a source, return domega */
267 < register RAY  *sr;              /* returned source ray */
268 < RAY  *r;                        /* ray which hit object */
202 < register int  sn;               /* source number */
265 > static int
266 > transillum(                     /* check if material is transparent illum */
267 >        OBJECT  obj
268 > )
269   {
270 <        double  ddot;                   /* (distance times) cosine */
205 <        FVECT  vd;
206 <        double  d;
207 <        register int  i;
208 <
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 (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, source[sn].sloc);
227 <        } else {                                /* compute direction */
228 <                for (i = 0; i < 3; i++)
229 <                        sr->rdir[i] = source[sn].sloc[i] - sr->rorg[i];
230 <
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 <                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 * 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 (source[sn].sflags & SDISTANT)
253 <                                                /* already normalized */
254 <                return(source[sn].ss2);
255 <
256 <        if ((d = normalize(sr->rdir)) == 0.0)
257 <                                                /* at source! */
258 <                return(0.0);
270 >        OBJREC *m = findmaterial(objptr(obj));
271          
272 <        if (source[sn].sflags & SDISTANT)
273 <                                                /* domega constant */
274 <                return(source[sn].ss2);
275 <
276 <                                                /* check proximity */
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 (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));
272 >        if (m == NULL)
273 >                return(1);
274 >        if (m->otype != MAT_ILLUM)
275 >                return(0);
276 >        return(!m->oargs.nsargs || !strcmp(m->oargs.sarg[0], VOIDID));
277   }
278  
279  
280 < sourcehit(r)                    /* check to see if ray hit distant source */
281 < register RAY  *r;
280 > int
281 > sourcehit(                      /* check to see if ray hit distant source */
282 >        RAY  *r
283 > )
284   {
285 +        int  glowsrc = -1;
286 +        int  transrc = -1;
287          int  first, last;
288 <        register int  i;
288 >        int  i;
289  
290          if (r->rsrc >= 0) {             /* check only one if aimed */
291                  first = last = r->rsrc;
292          } else {                        /* otherwise check all */
293                  first = 0; last = nsources-1;
294          }
295 <        for (i = first; i <= last; i++)
296 <                if (source[i].sflags & SDISTANT)
297 <                        /*
298 <                         * Check to see if ray is within
299 <                         * solid angle of source.
300 <                         */
301 <                        if (2.0*PI * (1.0 - DOT(source[i].sloc,r->rdir))
302 <                                        <= source[i].ss2) {
303 <                                r->ro = source[i].so;
304 <                                if (!(source[i].sflags & SSKIP))
305 <                                        break;
306 <                        }
307 <
308 <        if (r->ro != NULL) {
309 <                for (i = 0; i < 3; i++)
310 <                        r->ron[i] = -r->rdir[i];
311 <                r->rod = 1.0;
312 <                r->rox = NULL;
313 <                return(1);
295 >        for (i = first; i <= last; i++) {
296 >                if ((source[i].sflags & (SDISTANT|SVIRTUAL)) != SDISTANT)
297 >                        continue;
298 >                /*
299 >                 * Check to see if ray is within
300 >                 * solid angle of source.
301 >                 */
302 >                if (2.*PI*(1. - DOT(source[i].sloc,r->rdir)) > source[i].ss2)
303 >                        continue;
304 >                                        /* is it the only possibility? */
305 >                if (first == last) {
306 >                        r->ro = source[i].so;
307 >                        break;
308 >                }
309 >                /*
310 >                 * If it's a glow or transparent illum, just remember it.
311 >                 */
312 >                if (source[i].sflags & SSKIP) {
313 >                        if (glowsrc < 0)
314 >                                glowsrc = i;
315 >                        continue;
316 >                }
317 >                if (transillum(source[i].so->omod)) {
318 >                        if (transrc < 0)
319 >                                transrc = i;
320 >                        continue;
321 >                }
322 >                r->ro = source[i].so;   /* otherwise, use first hit */
323 >                break;
324          }
325 <        return(0);
325 >        /*
326 >         * Do we need fallback?
327 >         */
328 >        if (r->ro == NULL) {
329 >                if (transrc >= 0 && r->crtype & (AMBIENT|SPECULAR))
330 >                        return(0);      /* avoid overcounting */
331 >                if (glowsrc >= 0)
332 >                        r->ro = source[glowsrc].so;
333 >                else
334 >                        return(0);      /* nothing usable */
335 >        }
336 >        /*
337 >         * Make assignments.
338 >         */
339 >        r->robj = objndx(r->ro);
340 >        for (i = 0; i < 3; i++)
341 >                r->ron[i] = -r->rdir[i];
342 >        r->rod = 1.0;
343 >        r->pert[0] = r->pert[1] = r->pert[2] = 0.0;
344 >        r->uv[0] = r->uv[1] = 0.0;
345 >        r->rox = NULL;
346 >        return(1);
347   }
348  
349  
350   static int
351 < cntcmp(sc1, sc2)                        /* contribution compare (descending) */
352 < register CNTPTR  *sc1, *sc2;
351 > cntcmp(                         /* contribution compare (descending) */
352 >        const void *p1,
353 >        const void *p2
354 > )
355   {
356 +        const CNTPTR  *sc1 = (const CNTPTR *)p1;
357 +        const CNTPTR  *sc2 = (const CNTPTR *)p2;
358 +
359          if (sc1->brt > sc2->brt)
360                  return(-1);
361          if (sc1->brt < sc2->brt)
# Line 329 | Line 364 | register CNTPTR  *sc1, *sc2;
364   }
365  
366  
367 < direct(r, f, p)                         /* add direct component */
368 < RAY  *r;                        /* ray that hit surface */
369 < int  (*f)();                    /* direct component coefficient function */
370 < char  *p;                       /* data for f */
367 > void
368 > direct(                                 /* add direct component */
369 >        RAY  *r,                        /* ray that hit surface */
370 >        srcdirf_t *f,                   /* direct component coefficient function */
371 >        void  *p                        /* data for f */
372 > )
373   {
374 <        extern double  pow();
375 <        register int  sn;
374 >        int  sn;
375 >        CONTRIB  *scp;
376 >        SRCINDEX  si;
377          int  nshadcheck, ncnts;
378          int  nhits;
379 <        double  dom, prob, ourthresh, hwt;
379 >        double  prob, ourthresh, hwt;
380          RAY  sr;
381                          /* NOTE: srccnt and cntord global so no recursion */
382          if (nsources <= 0)
383                  return;         /* no sources?! */
346                                                /* compute number to check */
347        nshadcheck = pow((double)nsources, shadcert) + .5;
348                                                /* modify threshold */
349        ourthresh = shadthresh / r->rweight;
384                                                  /* potential contributions */
385 <        for (sn = 0; sn < nsources; sn++) {
386 <                cntord[sn].sno = sn;
387 <                cntord[sn].brt = 0.0;
388 <                                                /* get source ray */
389 <                if ((dom = srcray(&sr, r, sn)) == 0.0)
390 <                        continue;
391 <                VCOPY(srccnt[sn].dir, sr.rdir);
385 >        initsrcindex(&si);
386 >        for (sn = 0; srcray(&sr, r, &si); sn++) {
387 >                if (sn >= maxcntr) {
388 >                        maxcntr = sn + MAXSPART;
389 >                        srccnt = (CONTRIB *)realloc((void *)srccnt,
390 >                                        maxcntr*sizeof(CONTRIB));
391 >                        cntord = (CNTPTR *)realloc((void *)cntord,
392 >                                        maxcntr*sizeof(CNTPTR));
393 >                        if ((srccnt == NULL) | (cntord == NULL))
394 >                                error(SYSTEM, "out of memory in direct");
395 >                }
396 >                cntord[sn].sndx = sn;
397 >                scp = srccnt + sn;
398 >                scp->sno = sr.rsrc;
399                                                  /* compute coefficient */
400 <                (*f)(srccnt[sn].coef, p, srccnt[sn].dir, dom);
401 <                cntord[sn].brt = bright(srccnt[sn].coef);
400 >                (*f)(scp->coef, p, sr.rdir, si.dom);
401 >                cntord[sn].brt = intens(scp->coef);
402                  if (cntord[sn].brt <= 0.0)
403                          continue;
404 <                                                /* compute contribution */
405 <                srcvalue(&sr);
406 <                copycolor(srccnt[sn].val, sr.rcol);
407 <                multcolor(srccnt[sn].val, srccnt[sn].coef);
408 <                cntord[sn].brt = bright(srccnt[sn].val);
404 > #if SHADCACHE
405 >                                                /* check shadow cache */
406 >                if (si.np == 1 && srcblocked(&sr)) {
407 >                        cntord[sn].brt = 0.0;
408 >                        continue;
409 >                }
410 > #endif
411 >                VCOPY(scp->dir, sr.rdir);
412 >                copycolor(sr.rcoef, scp->coef);
413 >                                                /* compute potential */
414 >                sr.revf = srcvalue;
415 >                rayvalue(&sr);
416 >                multcolor(sr.rcol, sr.rcoef);
417 >                copycolor(scp->val, sr.rcol);
418 >                cntord[sn].brt = bright(sr.rcol);
419          }
420                                                  /* sort contributions */
421 <        qsort(cntord, nsources, sizeof(CNTPTR), cntcmp);
421 >        qsort(cntord, sn, sizeof(CNTPTR), cntcmp);
422          {                                       /* find last */
423 <                register int  l, m;
423 >                int  l, m;
424  
425 <                sn = 0; ncnts = l = nsources;
425 >                ncnts = l = sn;
426 >                sn = 0;
427                  while ((m = (sn + ncnts) >> 1) != l) {
428                          if (cntord[m].brt > 0.0)
429                                  sn = m;
# Line 380 | Line 432 | char  *p;                      /* data for f */
432                          l = m;
433                  }
434          }
435 +        if (ncnts == 0)
436 +                return;         /* no contributions! */
437                                                  /* accumulate tail */
438          for (sn = ncnts-1; sn > 0; sn--)
439                  cntord[sn-1].brt += cntord[sn].brt;
440 +                                                /* compute number to check */
441 +        nshadcheck = pow((double)ncnts, shadcert) + .5;
442 +                                                /* modify threshold */
443 +        ourthresh = shadthresh / r->rweight;
444                                                  /* test for shadows */
445 <        nhits = 0;
446 <        for (sn = 0; sn < ncnts; sn++) {
445 >        for (nhits = 0, hwt = 0.0, sn = 0; sn < ncnts;
446 >                        hwt += (double)source[scp->sno].nhits /
447 >                                (double)source[scp->sno].ntests,
448 >                        sn++) {
449                                                  /* check threshold */
450                  if ((sn+nshadcheck>=ncnts ? cntord[sn].brt :
451                                  cntord[sn].brt-cntord[sn+nshadcheck].brt)
452                                  < ourthresh*bright(r->rcol))
453                          break;
454 <                                                /* get statistics */
395 <                source[cntord[sn].sno].ntests++;
454 >                scp = srccnt + cntord[sn].sndx;
455                                                  /* test for hit */
456 <                rayorigin(&sr, r, SHADOW, 1.0);
457 <                VCOPY(sr.rdir, srccnt[cntord[sn].sno].dir);
458 <                sr.rsrc = cntord[sn].sno;
456 >                rayorigin(&sr, SHADOW, r, NULL);
457 >                copycolor(sr.rcoef, scp->coef);
458 >                VCOPY(sr.rdir, scp->dir);
459 >                sr.rsrc = scp->sno;
460 >                                                /* keep statistics */
461 >                if (source[scp->sno].ntests++ > 0xfffffff0) {
462 >                        source[scp->sno].ntests >>= 1;
463 >                        source[scp->sno].nhits >>= 1;
464 >                }
465                  if (localhit(&sr, &thescene) &&
466 <                                ( sr.ro != source[cntord[sn].sno].so ||
467 <                                source[cntord[sn].sno].sflags & SFOLLOW )) {
466 >                                ( sr.ro != source[scp->sno].so ||
467 >                                source[scp->sno].sflags & SFOLLOW )) {
468                                                  /* follow entire path */
469                          raycont(&sr);
470 <                        if (bright(sr.rcol) <= FTINY)
470 >                        if (trace != NULL)
471 >                                (*trace)(&sr);  /* trace execution */
472 >                        if (bright(sr.rcol) <= FTINY) {
473 > #if SHADCACHE
474 >                                if ((scp <= srccnt || scp[-1].sno != scp->sno)
475 >                                                && (scp >= srccnt+ncnts-1 ||
476 >                                                    scp[1].sno != scp->sno))
477 >                                        srcblocker(&sr);
478 > #endif
479                                  continue;       /* missed! */
480 <                        copycolor(srccnt[cntord[sn].sno].val, sr.rcol);
481 <                        multcolor(srccnt[cntord[sn].sno].val,
482 <                                        srccnt[cntord[sn].sno].coef);
480 >                        }
481 >                        rayparticipate(&sr);
482 >                        multcolor(sr.rcol, sr.rcoef);
483 >                        copycolor(scp->val, sr.rcol);
484 >                } else if (trace != NULL &&
485 >                        (source[scp->sno].sflags & (SDISTANT|SVIRTUAL|SFOLLOW))
486 >                                                == (SDISTANT|SFOLLOW) &&
487 >                                sourcehit(&sr) && rayshade(&sr, sr.ro->omod)) {
488 >                        (*trace)(&sr);          /* trace execution */
489 >                        /* skip call to rayparticipate() & scp->val update */
490                  }
491                                                  /* add contribution if hit */
492 <                addcolor(r->rcol, srccnt[cntord[sn].sno].val);
492 >                addcolor(r->rcol, scp->val);
493                  nhits++;
494 <                source[cntord[sn].sno].nhits++;
494 >                source[scp->sno].nhits++;
495          }
496 <                                        /* surface hit rate */
497 <        if (sn > 0)
498 <                hwt = (double)nhits / (double)sn;
496 >                                        /* source hit rate */
497 >        if (hwt > FTINY)
498 >                hwt = (double)nhits / hwt;
499          else
500                  hwt = 0.5;
501   #ifdef DEBUG
502 <        sprintf(errmsg, "%d tested, %d untested, %f hit rate\n",
502 >        sprintf(errmsg, "%d tested, %d untested, %f conditional hit rate\n",
503                          sn, ncnts-sn, hwt);
504          eputs(errmsg);
505   #endif
506                                          /* add in untested sources */
507          for ( ; sn < ncnts; sn++) {
508 <                prob = hwt * (double)source[cntord[sn].sno].nhits /
509 <                                (double)source[cntord[sn].sno].ntests;
510 <                scalecolor(srccnt[cntord[sn].sno].val, prob);
511 <                addcolor(r->rcol, srccnt[cntord[sn].sno].val);
508 >                scp = srccnt + cntord[sn].sndx;
509 >                prob = hwt * (double)source[scp->sno].nhits /
510 >                                (double)source[scp->sno].ntests;
511 >                if (prob < 1.0)
512 >                        scalecolor(scp->val, prob);
513 >                addcolor(r->rcol, scp->val);
514          }
515   }
516  
517  
518 < srcvalue(r)                     /* punch ray to source and compute value */
519 < RAY  *r;
518 > void
519 > srcscatter(                     /* compute source scattering into ray */
520 >        RAY  *r
521 > )
522   {
523 <        register SRCREC  *sp;
523 >        int  oldsampndx;
524 >        int  nsamps;
525 >        RAY  sr;
526 >        SRCINDEX  si;
527 >        double  t, d;
528 >        double  re, ge, be;
529 >        COLOR  cvext;
530 >        int  i, j;
531  
532 <        sp = &source[r->rsrc];
533 <        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);
532 >        if (r->slights == NULL || r->slights[0] == 0
533 >                        || r->gecc >= 1.-FTINY || r->rot >= FHUGE)
534                  return;
535 +        if (ssampdist <= FTINY || (nsamps = r->rot/ssampdist + .5) < 1)
536 +                nsamps = 1;
537 + #if MAXSSAMP
538 +        else if (nsamps > MAXSSAMP)
539 +                nsamps = MAXSSAMP;
540 + #endif
541 +        oldsampndx = samplendx;
542 +        samplendx = random()&0x7fff;            /* randomize */
543 +        for (i = r->slights[0]; i > 0; i--) {   /* for each source */
544 +                for (j = 0; j < nsamps; j++) {  /* for each sample position */
545 +                        samplendx++;
546 +                        t = r->rot * (j+frandom())/nsamps;
547 +                                                        /* extinction */
548 +                        re = t*colval(r->cext,RED);
549 +                        ge = t*colval(r->cext,GRN);
550 +                        be = t*colval(r->cext,BLU);
551 +                        setcolor(cvext, re > 92. ? 0. : exp(-re),
552 +                                        ge > 92. ? 0. : exp(-ge),
553 +                                        be > 92. ? 0. : exp(-be));
554 +                        if (intens(cvext) <= FTINY)
555 +                                break;                  /* too far away */
556 +                        sr.rorg[0] = r->rorg[0] + r->rdir[0]*t;
557 +                        sr.rorg[1] = r->rorg[1] + r->rdir[1]*t;
558 +                        sr.rorg[2] = r->rorg[2] + r->rdir[2]*t;
559 +                        initsrcindex(&si);      /* sample ray to this source */
560 +                        si.sn = r->slights[i];
561 +                        nopart(&si, &sr);
562 +                        if (!srcray(&sr, NULL, &si) ||
563 +                                        sr.rsrc != r->slights[i])
564 +                                continue;               /* no path */
565 + #if SHADCACHE
566 +                        if (srcblocked(&sr))            /* check shadow cache */
567 +                                continue;
568 + #endif
569 +                        copycolor(sr.cext, r->cext);
570 +                        copycolor(sr.albedo, r->albedo);
571 +                        sr.gecc = r->gecc;
572 +                        sr.slights = r->slights;
573 +                        rayvalue(&sr);                  /* eval. source ray */
574 +                        if (bright(sr.rcol) <= FTINY) {
575 + #if SHADCACHE
576 +                                srcblocker(&sr);        /* add blocker to cache */
577 + #endif
578 +                                continue;
579 +                        }
580 +                        if (r->gecc <= FTINY)           /* compute P(theta) */
581 +                                d = 1.;
582 +                        else {
583 +                                d = DOT(r->rdir, sr.rdir);
584 +                                d = 1. + r->gecc*r->gecc - 2.*r->gecc*d;
585 +                                d = (1. - r->gecc*r->gecc) / (d*sqrt(d));
586 +                        }
587 +                                                        /* other factors */
588 +                        d *= si.dom * r->rot / (4.*PI*nsamps);
589 +                        multcolor(sr.rcol, r->cext);
590 +                        multcolor(sr.rcol, r->albedo);
591 +                        scalecolor(sr.rcol, d);
592 +                        multcolor(sr.rcol, cvext);
593 +                        addcolor(r->rcol, sr.rcol);     /* add it in */
594 +                }
595          }
596 <                                        /* 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 */
596 >        samplendx = oldsampndx;
597   }
598  
599  
600 < #define  wrongsource(m, r)      (m->otype!=MAT_ILLUM && \
601 <                                r->rsrc>=0 && \
602 <                                source[r->rsrc].so!=r->ro)
600 > /****************************************************************
601 > * The following macros were separated from the m_light() routine
602 > * because they are very nasty and difficult to understand.
603 > */
604  
605 < #define  badambient(m, r)       ((r->crtype&(AMBIENT|SHADOW))==AMBIENT && \
606 <                                !(m->otype==MAT_GLOW&&r->rot>m->oargs.farg[3]))
605 > /* illumblock *
606 > *
607 > * We cannot allow an illum to pass to another illum, because that
608 > * would almost certainly constitute overcounting.
609 > * However, we do allow an illum to pass to another illum
610 > * that is actually going to relay to a virtual light source.
611 > * We also prevent an illum from passing to a glow; this provides a
612 > * convenient mechanism for defining detailed light source
613 > * geometry behind (or inside) an effective radiator.
614 > */
615  
616 + static int
617 + weaksrcmat(OBJECT obj)          /* identify material */
618 + {
619 +        OBJREC *m = findmaterial(objptr(obj));
620 +        
621 +        if (m == NULL) return(0);
622 +        return((m->otype==MAT_ILLUM) | (m->otype==MAT_GLOW));
623 + }
624 +
625 + #define  illumblock(m, r)       (!(source[r->rsrc].sflags&SVIRTUAL) && \
626 +                                r->rod > 0.0 && \
627 +                                weaksrcmat(source[r->rsrc].so->omod))
628 +
629 + /* wrongsource *
630 + *
631 + * This source is the wrong source (ie. overcounted) if we are
632 + * aimed to a different source than the one we hit and the one
633 + * we hit is not an illum that should be passed.
634 + */
635 +
636 + #define  wrongsource(m, r)      (r->rsrc>=0 && source[r->rsrc].so!=r->ro && \
637 +                                (m->otype!=MAT_ILLUM || illumblock(m,r)))
638 +
639 + /* distglow *
640 + *
641 + * A distant glow is an object that sometimes acts as a light source,
642 + * but is too far away from the test point to be one in this case.
643 + * (Glows with negative radii should NEVER participate in illumination.)
644 + */
645 +
646 + #define  distglow(m, r, d)      (m->otype==MAT_GLOW && \
647 +                                m->oargs.farg[3] >= -FTINY && \
648 +                                d > m->oargs.farg[3])
649 +
650 + /* badcomponent *
651 + *
652 + * We must avoid counting light sources in the ambient calculation,
653 + * since the direct component is handled separately.  Therefore, any
654 + * ambient ray which hits an active light source must be discarded.
655 + * The same is true for stray specular samples, since the specular
656 + * contribution from light sources is calculated separately.
657 + */
658 +
659 + #define  badcomponent(m, r)     (r->crtype&(AMBIENT|SPECULAR) && \
660 +                                !(r->crtype&SHADOW || r->rod < 0.0 || \
661 +                /* not 100% correct */  distglow(m, r, r->rot)))
662 +
663 + /* passillum *
664 + *
665 + * An illum passes to another material type when we didn't hit it
666 + * on purpose (as part of a direct calculation), or it is relaying
667 + * a virtual light source.
668 + */
669 +
670   #define  passillum(m, r)        (m->otype==MAT_ILLUM && \
671 <                                !(r->rsrc>=0&&source[r->rsrc].so==r->ro))
671 >                                (r->rsrc<0 || source[r->rsrc].so!=r->ro || \
672 >                                source[r->rsrc].sflags&SVIRTUAL))
673  
674 + /* srcignore *
675 + *
676 + * The -dv flag is normally on for sources to be visible.
677 + */
678  
679 < m_light(m, r)                   /* ray hit a light source */
680 < register OBJREC  *m;
681 < register RAY  *r;
679 > #define  srcignore(m, r)        !(directvis || r->crtype&SHADOW || \
680 >                                distglow(m, r, raydist(r,PRIMARY)))
681 >
682 >
683 > int
684 > m_light(                                /* ray hit a light source */
685 >        OBJREC  *m,
686 >        RAY  *r
687 > )
688   {
689                                                  /* check for over-counting */
690 <        if (wrongsource(m, r) || badambient(m, r))
691 <                return;
690 >        if (badcomponent(m, r)) {
691 >                setcolor(r->rcoef, 0.0, 0.0, 0.0);
692 >                return(1);
693 >        }
694 >        if (wrongsource(m, r)) {
695 >                setcolor(r->rcoef, 0.0, 0.0, 0.0);
696 >                return(1);
697 >        }
698                                                  /* check for passed illum */
699          if (passillum(m, r)) {
700 <
701 <                if (m->oargs.nsargs < 1 || !strcmp(m->oargs.sarg[0], VOIDID))
702 <                        raytrans(r);
703 <                else
704 <                        rayshade(r, modifier(m->oargs.sarg[0]));
705 <
706 <                                                /* otherwise treat as source */
707 <        } else {
700 >                if (m->oargs.nsargs && strcmp(m->oargs.sarg[0], VOIDID))
701 >                        return(rayshade(r,lastmod(objndx(m),m->oargs.sarg[0])));
702 >                raytrans(r);
703 >                return(1);
704 >        }
705 >                                                /* check for invisibility */
706 >        if (srcignore(m, r)) {
707 >                setcolor(r->rcoef, 0.0, 0.0, 0.0);
708 >                return(1);
709 >        }
710 >                                        /* otherwise treat as source */
711                                                  /* check for behind */
712 <                if (r->rod < 0.0)
713 <                        return;
712 >        if (r->rod < 0.0)
713 >                return(1);
714 >                                                /* check for outside spot */
715 >        if (m->otype==MAT_SPOT && spotout(r, makespot(m)))
716 >                return(1);
717                                                  /* get distribution pattern */
718 <                raytexture(r, m->omod);
718 >        raytexture(r, m->omod);
719                                                  /* get source color */
720 <                setcolor(r->rcol, m->oargs.farg[0],
721 <                                  m->oargs.farg[1],
722 <                                  m->oargs.farg[2]);
720 >        setcolor(r->rcol, m->oargs.farg[0],
721 >                          m->oargs.farg[1],
722 >                          m->oargs.farg[2]);
723                                                  /* modify value */
724 <                multcolor(r->rcol, r->pcol);
725 <        }
724 >        multcolor(r->rcol, r->pcol);
725 >        return(1);
726   }

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> Changed lines