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

Comparing ray/src/rt/source.c (file contents):
Revision 1.5 by greg, Wed Jun 7 08:38:38 1989 UTC vs.
Revision 1.35 by greg, Thu Jun 20 13:43:29 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 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 */
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() */
40  
41 +
42   marksources()                   /* find and mark source objects */
43   {
44 +        int  i;
45          register OBJREC  *o, *m;
46 <        register int  i;
47 <
46 >        register SRCREC  *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);
58  
59 <                if (m->otype != MAT_LIGHT &&
50 <                                m->otype != MAT_ILLUM &&
51 <                                m->otype != MAT_GLOW)
59 >                if (!islight(m->otype))
60                          continue;
61          
62 <                if (m->oargs.nfargs != 3)
62 >                if (m->oargs.nfargs != (m->otype == MAT_GLOW ? 4 :
63 >                                m->otype == MAT_SPOT ? 7 : 3))
64                          objerror(m, USER, "bad # arguments");
65  
66 <                if (m->otype == MAT_GLOW && o->otype != OBJ_SOURCE)
66 >                if (m->otype == MAT_GLOW &&
67 >                                o->otype != OBJ_SOURCE &&
68 >                                m->oargs.farg[3] <= FTINY)
69                          continue;                       /* don't bother */
70  
71 <                if (source == NULL)
72 <                        source = (SRCREC *)malloc(sizeof(SRCREC));
73 <                else
63 <                        source = (SRCREC *)realloc((char *)source,
64 <                                        (unsigned)(nsources+1)*sizeof(SRCREC));
65 <                if (source == NULL)
66 <                        error(SYSTEM, "out of memory in marksources");
71 >                if (sfun[o->otype].of == NULL ||
72 >                                sfun[o->otype].of->setsrc == NULL)
73 >                        objerror(o, USER, "illegal material");
74  
75 <                newsource(&source[nsources], o);
75 >                if ((ns = newsource()) == NULL)
76 >                        goto memerr;
77  
78 <                if (m->otype == MAT_GLOW)
71 <                        source[nsources].sflags |= SSKIP;
78 >                (*sfun[o->otype].of->setsrc)(ns, o);
79  
80 <                nsources++;
81 <        }
82 < }
83 <
84 <
85 < newsource(src, so)                      /* add a source to the array */
86 < register SRCREC  *src;
87 < register OBJREC  *so;
88 < {
82 <        double  cos(), tan(), sqrt();
83 <        double  theta;
84 <        FACE  *f;
85 <        CONE  *co;
86 <        int  j;
87 <        register int  i;
88 <        
89 <        src->sflags = 0;
90 <        src->nhits = src->ntests = 1;   /* start with hit probability = 1 */
91 <        src->so = so;
92 <
93 <        switch (so->otype) {
94 <        case OBJ_SOURCE:
95 <                if (so->oargs.nfargs != 4)
96 <                        objerror(so, USER, "bad arguments");
97 <                src->sflags |= SDISTANT;
98 <                VCOPY(src->sloc, so->oargs.farg);
99 <                if (normalize(src->sloc) == 0.0)
100 <                        objerror(so, USER, "zero direction");
101 <                theta = PI/180.0/2.0 * so->oargs.farg[3];
102 <                if (theta <= FTINY)
103 <                        objerror(so, USER, "zero size");
104 <                src->ss = theta >= PI/4 ? 1.0 : tan(theta);
105 <                src->ss2 = 2.0*PI * (1.0 - cos(theta));
106 <                break;
107 <        case OBJ_SPHERE:
108 <                VCOPY(src->sloc, so->oargs.farg);
109 <                src->ss = so->oargs.farg[3];
110 <                src->ss2 = PI * src->ss * src->ss;
111 <                break;
112 <        case OBJ_FACE:
113 <                                                /* get the face */
114 <                f = getface(so);
115 <                                                /* find the center */
116 <                for (j = 0; j < 3; j++) {
117 <                        src->sloc[j] = 0.0;
118 <                        for (i = 0; i < f->nv; i++)
119 <                                src->sloc[j] += VERTEX(f,i)[j];
120 <                        src->sloc[j] /= f->nv;
80 >                if (m->otype == MAT_GLOW) {
81 >                        ns->sflags |= SPROX;
82 >                        ns->sl.prox = m->oargs.farg[3];
83 >                        if (o->otype == OBJ_SOURCE)
84 >                                ns->sflags |= SSKIP;
85 >                } else if (m->otype == MAT_SPOT) {
86 >                        ns->sflags |= SSPOT;
87 >                        if ((ns->sl.s = makespot(m)) == NULL)
88 >                                goto memerr;
89                  }
122                if (!inface(src->sloc, f))
123                        objerror(so, USER, "cannot hit center");
124                src->ss = sqrt(f->area / PI);
125                src->ss2 = f->area;
126                break;
127        case OBJ_RING:
128                                                /* get the ring */
129                co = getcone(so, 0);
130                VCOPY(src->sloc, CO_P0(co));
131                if (CO_R0(co) > 0.0)
132                        objerror(so, USER, "cannot hit center");
133                src->ss = CO_R1(co);
134                src->ss2 = PI * src->ss * src->ss;
135                break;
136        default:
137                objerror(so, USER, "illegal material");
90          }
91 +        if (nsources <= 0) {
92 +                error(WARNING, "no light sources found");
93 +                return;
94 +        }
95 +        markvirtuals();                 /* find and add virtual sources */
96 +        srccnt = (CONTRIB *)malloc(nsources*sizeof(CONTRIB));
97 +        cntord = (CNTPTR *)malloc(nsources*sizeof(CNTPTR));
98 +        if (srccnt != NULL && cntord != NULL)
99 +                goto memerr;
100 +        return;
101 + memerr:
102 +        error(SYSTEM, "out of memory in marksources");
103   }
104  
105  
# Line 145 | Line 109 | register RAY  *sr;             /* returned source ray */
109   RAY  *r;                        /* ray which hit object */
110   register int  sn;               /* source number */
111   {
148        register double  *norm = NULL;  /* plane normal */
112          double  ddot;                   /* (distance times) cosine */
113          FVECT  vd;
114          double  d;
# Line 158 | Line 121 | register int  sn;              /* source number */
121  
122          sr->rsrc = sn;                          /* remember source */
123                                                  /* get source direction */
124 <        if (source[sn].sflags & SDISTANT)
124 >        if (source[sn].sflags & SDISTANT) {
125 >                if (source[sn].sflags & SSPOT) {        /* check location */
126 >                        for (i = 0; i < 3; i++)
127 >                                vd[i] = sr->rorg[i] - source[sn].sl.s->aim[i];
128 >                        d = DOT(source[sn].sloc,vd);
129 >                        d = DOT(vd,vd) - d*d;
130 >                        if (PI*d > source[sn].sl.s->siz)
131 >                                return(0.0);
132 >                }
133                                                  /* constant direction */
134                  VCOPY(sr->rdir, source[sn].sloc);
135 <        else {                                  /* compute direction */
135 >        } else {                                /* compute direction */
136                  for (i = 0; i < 3; i++)
137                          sr->rdir[i] = source[sn].sloc[i] - sr->rorg[i];
138  
139 <                if (source[sn].so->otype == OBJ_FACE)
140 <                        norm = getface(source[sn].so)->norm;
170 <                else if (source[sn].so->otype == OBJ_RING)
171 <                        norm = getcone(source[sn].so,0)->ad;
172 <
173 <                if (norm != NULL && (ddot = -DOT(sr->rdir, norm)) <= FTINY)
139 >                if (source[sn].sflags & SFLAT &&
140 >                        (ddot = -DOT(sr->rdir, source[sn].snorm)) <= FTINY)
141                          return(0.0);            /* behind surface! */
142          }
143          if (dstrsrc > FTINY) {
144                                          /* distribute source direction */
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 */
149 <                        d = DOT(vd, norm);
145 >                dimlist[ndims++] = sn;
146 >                for (i = 0; i < 3; i++) {
147 >                        dimlist[ndims] = i + 8831;
148 >                        vd[i] = dstrsrc * source[sn].ss *
149 >                (1.0 - 2.0*urand(ilhash(dimlist,ndims+1)+samplendx));
150 >                }
151 >                ndims--;
152 >                if (source[sn].sflags & SFLAT) {        /* project offset */
153 >                        d = DOT(vd, source[sn].snorm);
154                          for (i = 0; i < 3; i++)
155 <                                vd[i] -= d * norm[i];
155 >                                vd[i] -= d * source[sn].snorm[i];
156                  }
157                  for (i = 0; i < 3; i++)         /* offset source direction */
158                          sr->rdir[i] += vd[i];
# Line 198 | Line 169 | register int  sn;              /* source number */
169                                                  /* domega constant */
170                  return(source[sn].ss2);
171  
172 <        else {
173 <
174 <                if (norm != NULL)
175 <                        ddot /= d;
176 <                else
177 <                        ddot = 1.0;
178 <                                                /* return domega */
179 <                return(ddot*source[sn].ss2/(d*d));
172 >                                                /* check proximity */
173 >        if (source[sn].sflags & SPROX &&
174 >                        d > source[sn].sl.prox)
175 >                return(0.0);
176 >                                                /* compute dot product */
177 >        if (source[sn].sflags & SFLAT)
178 >                ddot /= d;
179 >        else
180 >                ddot = 1.0;
181 >                                                /* check angle */
182 >        if (source[sn].sflags & SSPOT) {
183 >                if (source[sn].sl.s->siz < 2.0*PI *
184 >                                (1.0 + DOT(source[sn].sl.s->aim,sr->rdir)))
185 >                        return(0.0);
186 >                d += source[sn].sl.s->flen;     /* adjust length */
187          }
188 +                                                /* compute domega */
189 +        return(ddot*source[sn].ss2/(d*d));
190   }
191  
192  
193 < sourcehit(r)                    /* check to see if ray hit distant source */
194 < register RAY  *r;
193 > srcvalue(r)                     /* punch ray to source and compute value */
194 > RAY  *r;
195   {
196 <        int  first, last;
217 <        register int  i;
196 >        register SRCREC  *sp;
197  
198 <        if (r->rsrc >= 0) {             /* check only one if aimed */
199 <                first = last = r->rsrc;
200 <        } else {                        /* otherwise check all */
201 <                first = 0; last = nsources-1;
198 >        sp = &source[r->rsrc];
199 >        if (sp->sflags & SVIRTUAL) {    /* virtual source */
200 >                                        /* check intersection */
201 >                if (!(*ofun[sp->so->otype].funp)(sp->so, r))
202 >                        return;
203 >                raycont(r);             /* compute contribution */
204 >                return;
205          }
206 <        for (i = first; i <= last; i++)
207 <                if (source[i].sflags & SDISTANT)
208 <                        /*
209 <                         * Check to see if ray is within
210 <                         * solid angle of source.
211 <                         */
212 <                        if (2.0*PI * (1.0 - DOT(source[i].sloc,r->rdir))
231 <                                        <= source[i].ss2) {
232 <                                r->ro = source[i].so;
233 <                                if (!(source[i].sflags & SSKIP))
234 <                                        break;
235 <                        }
236 <
237 <        if (r->ro != NULL) {
238 <                for (i = 0; i < 3; i++)
239 <                        r->ron[i] = -r->rdir[i];
240 <                r->rod = 1.0;
241 <                r->rofs = 1.0; setident4(r->rofx);
242 <                r->robs = 1.0; setident4(r->robx);
243 <                return(1);
206 >                                        /* compute intersection */
207 >        if (sp->sflags & SDISTANT ? sourcehit(r) :
208 >                        (*ofun[sp->so->otype].funp)(sp->so, r)) {
209 >                if (sp->sa.success >= 0)
210 >                        sp->sa.success++;
211 >                raycont(r);             /* compute contribution */
212 >                return;
213          }
214 <        return(0);
214 >        if (sp->sa.success < 0)
215 >                return;                 /* bitched already */
216 >        sp->sa.success -= AIMREQT;
217 >        if (sp->sa.success >= 0)
218 >                return;                 /* leniency */
219 >        sprintf(errmsg, "aiming failure for light source \"%s\"",
220 >                        sp->so->oname);
221 >        error(WARNING, errmsg);         /* issue warning */
222   }
223  
224  
225   static int
226   cntcmp(sc1, sc2)                        /* contribution compare (descending) */
227 < register CONTRIB  *sc1, *sc2;
227 > register CNTPTR  *sc1, *sc2;
228   {
229          if (sc1->brt > sc2->brt)
230                  return(-1);
# Line 263 | Line 239 | RAY  *r;                       /* ray that hit surface */
239   int  (*f)();                    /* direct component coefficient function */
240   char  *p;                       /* data for f */
241   {
242 +        extern double  pow();
243          register int  sn;
244 <        register CONTRIB  *srccnt;
245 <        double  dtmp, hwt, test2, hit2;
244 >        int  nshadcheck, ncnts;
245 >        int  nhits;
246 >        double  dom, prob, ourthresh, hwt;
247          RAY  sr;
248 <
249 <        if ((srccnt = (CONTRIB *)malloc(nsources*sizeof(CONTRIB))) == NULL)
250 <                error(SYSTEM, "out of memory in direct");
248 >                        /* NOTE: srccnt and cntord global so no recursion */
249 >        if (nsources <= 0)
250 >                return;         /* no sources?! */
251 >                                                /* compute number to check */
252 >        nshadcheck = pow((double)nsources, shadcert) + .5;
253 >                                                /* modify threshold */
254 >        ourthresh = shadthresh / r->rweight;
255                                                  /* potential contributions */
256          for (sn = 0; sn < nsources; sn++) {
257 <                srccnt[sn].sno = sn;
258 <                setcolor(srccnt[sn].val, 0.0, 0.0, 0.0);
257 >                cntord[sn].sno = sn;
258 >                cntord[sn].brt = 0.0;
259                                                  /* get source ray */
260 <                if ((srccnt[sn].dom = srcray(&sr, r, sn)) == 0.0)
260 >                if ((dom = srcray(&sr, r, sn)) == 0.0)
261                          continue;
262                  VCOPY(srccnt[sn].dir, sr.rdir);
263                                                  /* compute coefficient */
264 <                (*f)(srccnt[sn].val, p, srccnt[sn].dir, srccnt[sn].dom);
265 <                srccnt[sn].brt = bright(srccnt[sn].val);
266 <                if (srccnt[sn].brt <= FTINY)
264 >                (*f)(srccnt[sn].coef, p, srccnt[sn].dir, dom);
265 >                cntord[sn].brt = bright(srccnt[sn].coef);
266 >                if (cntord[sn].brt <= 0.0)
267                          continue;
268 <                                                /* compute intersection */
269 <                if (!( source[sn].sflags & SDISTANT ?
270 <                                sourcehit(&sr) :
271 <                                (*ofun[source[sn].so->otype].funp)
272 <                                (source[sn].so, &sr) ))
273 <                        continue;
292 <                                                /* compute contribution */
293 <                rayshade(&sr, sr.ro->omod);
294 <                multcolor(srccnt[sn].val, sr.rcol);
295 <                srccnt[sn].brt = bright(srccnt[sn].val);
268 >                                                /* compute potential */
269 >                sr.revf = srcvalue;
270 >                rayvalue(&sr);
271 >                copycolor(srccnt[sn].val, sr.rcol);
272 >                multcolor(srccnt[sn].val, srccnt[sn].coef);
273 >                cntord[sn].brt = bright(srccnt[sn].val);
274          }
275                                                  /* sort contributions */
276 <        qsort(srccnt, nsources, sizeof(CONTRIB), cntcmp);
277 <        hit2 = test2 = 0.0;
276 >        qsort(cntord, nsources, sizeof(CNTPTR), cntcmp);
277 >        {                                       /* find last */
278 >                register int  l, m;
279 >
280 >                sn = 0; ncnts = l = nsources;
281 >                while ((m = (sn + ncnts) >> 1) != l) {
282 >                        if (cntord[m].brt > 0.0)
283 >                                sn = m;
284 >                        else
285 >                                ncnts = m;
286 >                        l = m;
287 >                }
288 >        }
289 >                                                /* accumulate tail */
290 >        for (sn = ncnts-1; sn > 0; sn--)
291 >                cntord[sn-1].brt += cntord[sn].brt;
292                                                  /* test for shadows */
293 <        for (sn = 0; sn < nsources; sn++) {
293 >        nhits = 0;
294 >        for (sn = 0; sn < ncnts; sn++) {
295                                                  /* check threshold */
296 <                if (srccnt[sn].brt <= shadthresh*bright(r->rcol)/r->rweight)
296 >                if ((sn+nshadcheck>=ncnts ? cntord[sn].brt :
297 >                                cntord[sn].brt-cntord[sn+nshadcheck].brt)
298 >                                < ourthresh*bright(r->rcol))
299                          break;
300                                                  /* get statistics */
301 <                hwt = (double)source[srccnt[sn].sno].nhits /
307 <                                (double)source[srccnt[sn].sno].ntests;
308 <                test2 += hwt;
309 <                source[srccnt[sn].sno].ntests++;
301 >                source[cntord[sn].sno].ntests++;
302                                                  /* test for hit */
303                  rayorigin(&sr, r, SHADOW, 1.0);
304 <                VCOPY(sr.rdir, srccnt[sn].dir);
304 >                VCOPY(sr.rdir, srccnt[cntord[sn].sno].dir);
305 >                sr.rsrc = cntord[sn].sno;
306                  if (localhit(&sr, &thescene) &&
307 <                                sr.ro != source[srccnt[sn].sno].so) {
308 <                                                /* check for transmission */
309 <                        if (sr.clipset != NULL && inset(sr.clipset,sr.ro->omod))
310 <                                raytrans(&sr);          /* object is clipped */
318 <                        else
319 <                                rayshade(&sr, sr.ro->omod);
307 >                                ( sr.ro != source[cntord[sn].sno].so ||
308 >                                source[cntord[sn].sno].sflags & SFOLLOW )) {
309 >                                                /* follow entire path */
310 >                        raycont(&sr);
311                          if (bright(sr.rcol) <= FTINY)
312                                  continue;       /* missed! */
313 <                        (*f)(srccnt[sn].val, p, srccnt[sn].dir, srccnt[sn].dom);
314 <                        multcolor(srccnt[sn].val, sr.rcol);
313 >                        copycolor(srccnt[cntord[sn].sno].val, sr.rcol);
314 >                        multcolor(srccnt[cntord[sn].sno].val,
315 >                                        srccnt[cntord[sn].sno].coef);
316                  }
317                                                  /* add contribution if hit */
318 <                addcolor(r->rcol, srccnt[sn].val);
319 <                hit2 += hwt;
320 <                source[srccnt[sn].sno].nhits++;
318 >                addcolor(r->rcol, srccnt[cntord[sn].sno].val);
319 >                nhits++;
320 >                source[cntord[sn].sno].nhits++;
321          }
322 <        if (test2 > FTINY)              /* weighted hit rate */
323 <                hwt = hit2 / test2;
322 >                                        /* surface hit rate */
323 >        if (sn > 0)
324 >                hwt = (double)nhits / (double)sn;
325          else
326 <                hwt = 0.0;
326 >                hwt = 0.5;
327   #ifdef DEBUG
328 <        fprintf(stderr, "%d tested, %f hit rate\n", sn, hwt);
328 >        sprintf(errmsg, "%d tested, %d untested, %f hit rate\n",
329 >                        sn, ncnts-sn, hwt);
330 >        eputs(errmsg);
331   #endif
332                                          /* add in untested sources */
333 <        for ( ; sn < nsources; sn++) {
334 <                if (srccnt[sn].brt <= 0.0)
335 <                        break;
336 <                dtmp = hwt * (double)source[srccnt[sn].sno].nhits /
337 <                                (double)source[srccnt[sn].sno].ntests;
343 <                scalecolor(srccnt[sn].val, dtmp);
344 <                addcolor(r->rcol, srccnt[sn].val);
333 >        for ( ; sn < ncnts; sn++) {
334 >                prob = hwt * (double)source[cntord[sn].sno].nhits /
335 >                                (double)source[cntord[sn].sno].ntests;
336 >                scalecolor(srccnt[cntord[sn].sno].val, prob);
337 >                addcolor(r->rcol, srccnt[cntord[sn].sno].val);
338          }
346                
347        free(srccnt);
339   }
349
350
351 #define  wrongsource(m, r)      (m->otype!=MAT_ILLUM && \
352                                r->rsrc>=0 && \
353                                source[r->rsrc].so!=r->ro)
354
355 #define  badambient(m, r)       ((r->crtype&(AMBIENT|SHADOW))==AMBIENT && \
356                                !(r->rtype&REFLECTED))  /* hack! */
357
358 #define  passillum(m, r)        (m->otype==MAT_ILLUM && \
359                                !(r->rsrc>=0&&source[r->rsrc].so==r->ro))
360
361
362 m_light(m, r)                   /* ray hit a light source */
363 register OBJREC  *m;
364 register RAY  *r;
365 {
366                                                /* check for behind */
367        if (r->rod < 0.0)
368                return;
369                                                /* check for over-counting */
370        if (wrongsource(m, r) || badambient(m, r))
371                return;
372                                                /* check for passed illum */
373        if (passillum(m, r)) {
374
375                if (m->oargs.nsargs < 1 || !strcmp(m->oargs.sarg[0], VOIDID))
376                        raytrans(r);
377                else
378                        rayshade(r, modifier(m->oargs.sarg[0]));
379
380                                                /* otherwise treat as source */
381        } else {
382                                                /* get distribution pattern */
383                raytexture(r, m->omod);
384                                                /* get source color */
385                setcolor(r->rcol, m->oargs.farg[0],
386                                  m->oargs.farg[1],
387                                  m->oargs.farg[2]);
388                                                /* modify value */
389                multcolor(r->rcol, r->pcol);
390        }
391 }
392
393
394 o_source() {}           /* intersection with a source is done elsewhere */

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