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

Comparing ray/src/rt/source.c (file contents):
Revision 1.40 by greg, Tue Jul 30 18:23:41 1991 UTC vs.
Revision 2.12 by greg, Wed Aug 18 00:19:05 1993 UTC

# Line 1 | Line 1
1 < /* Copyright (c) 1990 Regents of the University of California */
1 > /* Copyright (c) 1993 Regents of the University of California */
2  
3   #ifndef lint
4   static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
# Line 18 | Line 18 | static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
18  
19   #include  "source.h"
20  
21 – #include  "random.h"
22 –
21   /*
22   * Structures used by direct()
23   */
24  
25   typedef struct {
26 +        int  sno;               /* source number */
27          FVECT  dir;             /* source direction */
28          COLOR  coef;            /* material coefficient */
29          COLOR  val;             /* contribution */
30   }  CONTRIB;             /* direct contribution */
31  
32   typedef struct {
33 <        int  sno;               /* source number */
33 >        int  sndx;              /* source index (to CONTRIB array) */
34          float  brt;             /* brightness (for comparison) */
35   }  CNTPTR;              /* contribution pointer */
36  
37   static CONTRIB  *srccnt;                /* source contributions in direct() */
38   static CNTPTR  *cntord;                 /* source ordering in direct() */
39 + static int  maxcntr = 0;                /* size of contribution arrays */
40  
41  
42   marksources()                   /* find and mark source objects */
43   {
44 +        int  foundsource = 0;
45          int  i;
46          register OBJREC  *o, *m;
47          register int  ns;
# Line 80 | Line 81 | marksources()                  /* find and mark source objects */
81                  if (m->otype == MAT_GLOW) {
82                          source[ns].sflags |= SPROX;
83                          source[ns].sl.prox = m->oargs.farg[3];
84 <                        if (o->otype == OBJ_SOURCE)
84 >                        if (source[ns].sflags & SDISTANT)
85                                  source[ns].sflags |= SSKIP;
86                  } else if (m->otype == MAT_SPOT) {
87                          source[ns].sflags |= SSPOT;
# Line 93 | Line 94 | marksources()                  /* find and mark source objects */
94                                  source[ns].sflags |= SSKIP;
95                          }
96                  }
97 +                if (!(source[ns].sflags & SSKIP))
98 +                        foundsource++;
99          }
100 <        if (nsources <= 0) {
100 >        if (!foundsource) {
101                  error(WARNING, "no light sources found");
102                  return;
103          }
104          markvirtuals();                 /* find and add virtual sources */
105 <        srccnt = (CONTRIB *)malloc(nsources*sizeof(CONTRIB));
106 <        cntord = (CNTPTR *)malloc(nsources*sizeof(CNTPTR));
107 <        if (srccnt == NULL || cntord == NULL)
105 >                                /* allocate our contribution arrays */
106 >        maxcntr = nsources + MAXSPART;  /* start with this many */
107 >        srccnt = (CONTRIB *)malloc(maxcntr*sizeof(CONTRIB));
108 >        cntord = (CNTPTR *)malloc(maxcntr*sizeof(CNTPTR));
109 >        if (srccnt == NULL | cntord == NULL)
110                  goto memerr;
111          return;
112   memerr:
# Line 109 | Line 114 | memerr:
114   }
115  
116  
117 < double
113 < srcray(sr, r, sn)               /* send a ray to a source, return domega */
117 > srcray(sr, r, si)               /* send a ray to a source, return domega */
118   register RAY  *sr;              /* returned source ray */
119   RAY  *r;                        /* ray which hit object */
120 < register int  sn;               /* source number */
120 > SRCINDEX  *si;                  /* source sample index */
121   {
122 <        double  ddot;                   /* (distance times) cosine */
123 <        FVECT  vd;
120 <        double  d;
121 <        register int  i;
122 >    double  d;                          /* distance to source */
123 >    register SRCREC  *srcp;
124  
125 <        if (source[sn].sflags & SSKIP)
124 <                return(0.0);                    /* skip this source */
125 >    rayorigin(sr, r, SHADOW, 1.0);              /* ignore limits */
126  
127 <        rayorigin(sr, r, SHADOW, 1.0);          /* ignore limits */
128 <
129 <        sr->rsrc = sn;                          /* remember source */
130 <                                                /* get source direction */
131 <        if (source[sn].sflags & SDISTANT) {
132 <                                                /* constant direction */
133 <                VCOPY(sr->rdir, source[sn].sloc);
133 <        } else {                                /* compute direction */
134 <                for (i = 0; i < 3; i++)
135 <                        sr->rdir[i] = source[sn].sloc[i] - sr->rorg[i];
136 <
137 <                if (source[sn].sflags & SFLAT &&
138 <                        (ddot = -DOT(sr->rdir, source[sn].snorm)) <= FTINY)
139 <                        return(0.0);            /* behind surface! */
127 >    while ((d = nextssamp(sr, si)) != 0.0) {
128 >        sr->rsrc = si->sn;                      /* remember source */
129 >        srcp = source + si->sn;
130 >        if (srcp->sflags & SDISTANT) {
131 >                if (srcp->sflags & SSPOT && spotout(sr, srcp->sl.s, 1))
132 >                        continue;
133 >                return(1);              /* sample OK */
134          }
135 <        if (dstrsrc > FTINY) {
142 <                                        /* distribute source direction */
143 <                dimlist[ndims++] = sn;
144 <                for (i = 0; i < 3; i++) {
145 <                        dimlist[ndims] = i + 8831;
146 <                        vd[i] = dstrsrc * source[sn].ss *
147 <                (1.0 - 2.0*urand(urind(ilhash(dimlist,ndims+1),samplendx)));
148 <                }
149 <                ndims--;
150 <                if (source[sn].sflags & SFLAT) {        /* project offset */
151 <                        d = DOT(vd, source[sn].snorm);
152 <                        for (i = 0; i < 3; i++)
153 <                                vd[i] -= d * source[sn].snorm[i];
154 <                }
155 <                for (i = 0; i < 3; i++)         /* offset source direction */
156 <                        sr->rdir[i] += vd[i];
157 <                                                /* normalize */
158 <                d = normalize(sr->rdir);
159 <
160 <        } else if (!(source[sn].sflags & SDISTANT))
161 <                                                /* normalize direction */
162 <                d = normalize(sr->rdir);
163 <
164 <        if (source[sn].sflags & SDISTANT) {
165 <                if (source[sn].sflags & SSPOT) {        /* check location */
166 <                        for (i = 0; i < 3; i++)
167 <                                vd[i] = sr->rorg[i] - source[sn].sl.s->aim[i];
168 <                        d = DOT(sr->rdir,vd);
169 <                        d = DOT(vd,vd) - d*d;
170 <                        if (PI*d > source[sn].sl.s->siz)
171 <                                return(0.0);
172 <                }
173 <                return(source[sn].ss2);         /* domega constant */
174 <        }
175 <                                                /* check direction */
176 <        if (d == 0.0)
177 <                return(0.0);
135 >                                /* local source */
136                                                  /* check proximity */
137 <        if (source[sn].sflags & SPROX &&
138 <                        d > source[sn].sl.prox)
181 <                return(0.0);
182 <                                                /* compute dot product */
183 <        if (source[sn].sflags & SFLAT)
184 <                ddot /= d;
185 <        else
186 <                ddot = 1.0;
137 >        if (srcp->sflags & SPROX && d > srcp->sl.prox)
138 >                continue;
139                                                  /* check angle */
140 <        if (source[sn].sflags & SSPOT) {
141 <                if (source[sn].sl.s->siz < 2.0*PI *
142 <                                (1.0 + DOT(source[sn].sl.s->aim,sr->rdir)))
143 <                        return(0.0);
144 <                d += source[sn].sl.s->flen;     /* adjust length */
140 >        if (srcp->sflags & SSPOT) {
141 >                if (spotout(sr, srcp->sl.s, 0))
142 >                        continue;
143 >                                        /* adjust solid angle */
144 >                si->dom *= d*d;
145 >                d += srcp->sl.s->flen;
146 >                si->dom /= d*d;
147          }
148 <                                                /* compute domega */
149 <        return(ddot*source[sn].ss2/(d*d));
148 >        return(1);                      /* sample OK */
149 >    }
150 >    return(0);                  /* no more samples */
151   }
152  
153  
# Line 228 | Line 183 | RAY  *r;
183   }
184  
185  
186 + sourcehit(r)                    /* check to see if ray hit distant source */
187 + register RAY  *r;
188 + {
189 +        int  first, last;
190 +        register int  i;
191 +
192 +        if (r->rsrc >= 0) {             /* check only one if aimed */
193 +                first = last = r->rsrc;
194 +        } else {                        /* otherwise check all */
195 +                first = 0; last = nsources-1;
196 +        }
197 +        for (i = first; i <= last; i++)
198 +                if ((source[i].sflags & (SDISTANT|SVIRTUAL)) == SDISTANT)
199 +                        /*
200 +                         * Check to see if ray is within
201 +                         * solid angle of source.
202 +                         */
203 +                        if (2.0*PI * (1.0 - DOT(source[i].sloc,r->rdir))
204 +                                        <= source[i].ss2) {
205 +                                r->ro = source[i].so;
206 +                                if (!(source[i].sflags & SSKIP))
207 +                                        break;
208 +                        }
209 +
210 +        if (r->ro != NULL) {
211 +                for (i = 0; i < 3; i++)
212 +                        r->ron[i] = -r->rdir[i];
213 +                r->rod = 1.0;
214 +                r->rox = NULL;
215 +                return(1);
216 +        }
217 +        return(0);
218 + }
219 +
220 +
221   static int
222   cntcmp(sc1, sc2)                        /* contribution compare (descending) */
223   register CNTPTR  *sc1, *sc2;
# Line 245 | Line 235 | RAY  *r;                       /* ray that hit surface */
235   int  (*f)();                    /* direct component coefficient function */
236   char  *p;                       /* data for f */
237   {
238 <        extern double  pow();
238 >        extern int  (*trace)();
239          register int  sn;
240 +        register CONTRIB  *scp;
241 +        SRCINDEX  si;
242          int  nshadcheck, ncnts;
243          int  nhits;
244 <        double  dom, prob, ourthresh, hwt;
244 >        double  prob, ourthresh, hwt;
245          RAY  sr;
246                          /* NOTE: srccnt and cntord global so no recursion */
247          if (nsources <= 0)
248                  return;         /* no sources?! */
257 –                                                /* compute number to check */
258 –        nshadcheck = pow((double)nsources, shadcert) + .5;
259 –                                                /* modify threshold */
260 –        ourthresh = shadthresh / r->rweight;
249                                                  /* potential contributions */
250 <        for (sn = 0; sn < nsources; sn++) {
251 <                cntord[sn].sno = sn;
252 <                cntord[sn].brt = 0.0;
253 <                                                /* get source ray */
254 <                if ((dom = srcray(&sr, r, sn)) == 0.0)
255 <                        continue;
256 <                VCOPY(srccnt[sn].dir, sr.rdir);
250 >        initsrcindex(&si);
251 >        for (sn = 0; srcray(&sr, r, &si); sn++) {
252 >                if (sn >= maxcntr) {
253 >                        maxcntr = sn + MAXSPART;
254 >                        srccnt = (CONTRIB *)realloc((char *)srccnt,
255 >                                        maxcntr*sizeof(CONTRIB));
256 >                        cntord = (CNTPTR *)realloc((char *)cntord,
257 >                                        maxcntr*sizeof(CNTPTR));
258 >                        if (srccnt == NULL | cntord == NULL)
259 >                                error(SYSTEM, "out of memory in direct");
260 >                }
261 >                cntord[sn].sndx = sn;
262 >                scp = srccnt + sn;
263 >                scp->sno = sr.rsrc;
264                                                  /* compute coefficient */
265 <                (*f)(srccnt[sn].coef, p, srccnt[sn].dir, dom);
266 <                cntord[sn].brt = bright(srccnt[sn].coef);
265 >                (*f)(scp->coef, p, sr.rdir, si.dom);
266 >                cntord[sn].brt = bright(scp->coef);
267                  if (cntord[sn].brt <= 0.0)
268                          continue;
269 +                VCOPY(scp->dir, sr.rdir);
270                                                  /* compute potential */
271                  sr.revf = srcvalue;
272                  rayvalue(&sr);
273 <                copycolor(srccnt[sn].val, sr.rcol);
274 <                multcolor(srccnt[sn].val, srccnt[sn].coef);
275 <                cntord[sn].brt = bright(srccnt[sn].val);
273 >                copycolor(scp->val, sr.rcol);
274 >                multcolor(scp->val, scp->coef);
275 >                cntord[sn].brt = bright(scp->val);
276          }
277                                                  /* sort contributions */
278 <        qsort(cntord, nsources, sizeof(CNTPTR), cntcmp);
278 >        qsort(cntord, sn, sizeof(CNTPTR), cntcmp);
279          {                                       /* find last */
280                  register int  l, m;
281  
282 <                sn = 0; ncnts = l = nsources;
282 >                ncnts = l = sn;
283 >                sn = 0;
284                  while ((m = (sn + ncnts) >> 1) != l) {
285                          if (cntord[m].brt > 0.0)
286                                  sn = m;
# Line 292 | Line 289 | char  *p;                      /* data for f */
289                          l = m;
290                  }
291          }
292 +        if (ncnts == 0)
293 +                return;         /* no contributions! */
294                                                  /* accumulate tail */
295          for (sn = ncnts-1; sn > 0; sn--)
296                  cntord[sn-1].brt += cntord[sn].brt;
297 +                                                /* compute number to check */
298 +        nshadcheck = pow((double)ncnts, shadcert) + .5;
299 +                                                /* modify threshold */
300 +        ourthresh = shadthresh / r->rweight;
301                                                  /* test for shadows */
302          nhits = 0;
303          for (sn = 0; sn < ncnts; sn++) {
# Line 303 | Line 306 | char  *p;                      /* data for f */
306                                  cntord[sn].brt-cntord[sn+nshadcheck].brt)
307                                  < ourthresh*bright(r->rcol))
308                          break;
309 <                                                /* get statistics */
307 <                source[cntord[sn].sno].ntests++;
309 >                scp = srccnt + cntord[sn].sndx;
310                                                  /* test for hit */
311                  rayorigin(&sr, r, SHADOW, 1.0);
312 <                VCOPY(sr.rdir, srccnt[cntord[sn].sno].dir);
313 <                sr.rsrc = cntord[sn].sno;
312 >                VCOPY(sr.rdir, scp->dir);
313 >                sr.rsrc = scp->sno;
314 >                source[scp->sno].ntests++;      /* keep statistics */
315                  if (localhit(&sr, &thescene) &&
316 <                                ( sr.ro != source[cntord[sn].sno].so ||
317 <                                source[cntord[sn].sno].sflags & SFOLLOW )) {
316 >                                ( sr.ro != source[scp->sno].so ||
317 >                                source[scp->sno].sflags & SFOLLOW )) {
318                                                  /* follow entire path */
319                          raycont(&sr);
320 +                        if (trace != NULL)
321 +                                (*trace)(&sr);  /* trace execution */
322                          if (bright(sr.rcol) <= FTINY)
323                                  continue;       /* missed! */
324 <                        copycolor(srccnt[cntord[sn].sno].val, sr.rcol);
325 <                        multcolor(srccnt[cntord[sn].sno].val,
321 <                                        srccnt[cntord[sn].sno].coef);
324 >                        copycolor(scp->val, sr.rcol);
325 >                        multcolor(scp->val, scp->coef);
326                  }
327                                                  /* add contribution if hit */
328 <                addcolor(r->rcol, srccnt[cntord[sn].sno].val);
328 >                addcolor(r->rcol, scp->val);
329                  nhits++;
330 <                source[cntord[sn].sno].nhits++;
330 >                source[scp->sno].nhits++;
331          }
332                                          /* surface hit rate */
333          if (sn > 0)
# Line 337 | Line 341 | char  *p;                      /* data for f */
341   #endif
342                                          /* add in untested sources */
343          for ( ; sn < ncnts; sn++) {
344 <                prob = hwt * (double)source[cntord[sn].sno].nhits /
345 <                                (double)source[cntord[sn].sno].ntests;
346 <                scalecolor(srccnt[cntord[sn].sno].val, prob);
347 <                addcolor(r->rcol, srccnt[cntord[sn].sno].val);
344 >                scp = srccnt + cntord[sn].sndx;
345 >                prob = hwt * (double)source[scp->sno].nhits /
346 >                                (double)source[scp->sno].ntests;
347 >                scalecolor(scp->val, prob);
348 >                addcolor(r->rcol, scp->val);
349          }
350 + }
351 +
352 +
353 + /****************************************************************
354 + * The following macros were separated from the m_light() routine
355 + * because they are very nasty and difficult to understand.
356 + */
357 +
358 + /* illumblock *
359 + *
360 + * We cannot allow an illum to pass to another illum, because that
361 + * would almost certainly constitute overcounting.
362 + * However, we do allow an illum to pass to another illum
363 + * that is actually going to relay to a virtual light source.
364 + * We also prevent an illum from passing to a glow; this provides a
365 + * convenient mechanism for defining detailed light source
366 + * geometry behind (or inside) an effective radiator.
367 + */
368 +
369 + static int weaksrcmod(obj) int obj;     /* efficiency booster function */
370 + {register OBJREC *o = objptr(obj);
371 + return(o->otype==MAT_ILLUM|o->otype==MAT_GLOW);}
372 +
373 + #define  illumblock(m, r)       (!(source[r->rsrc].sflags&SVIRTUAL) && \
374 +                                r->rod > 0.0 && \
375 +                                weaksrcmod(source[r->rsrc].so->omod))
376 +
377 + /* wrongsource *
378 + *
379 + * This source is the wrong source (ie. overcounted) if we are
380 + * aimed to a different source than the one we hit and the one
381 + * we hit is not an illum that should be passed.
382 + */
383 +
384 + #define  wrongsource(m, r)      (r->rsrc>=0 && source[r->rsrc].so!=r->ro && \
385 +                                (m->otype!=MAT_ILLUM || illumblock(m,r)))
386 +
387 + /* distglow *
388 + *
389 + * A distant glow is an object that sometimes acts as a light source,
390 + * but is too far away from the test point to be one in this case.
391 + * (Glows with negative radii should NEVER participate in illumination.)
392 + */
393 +
394 + #define  distglow(m, r)         (m->otype==MAT_GLOW && \
395 +                                m->oargs.farg[3] >= -FTINY && \
396 +                                r->rot > m->oargs.farg[3])
397 +
398 + /* badcomponent *
399 + *
400 + * We must avoid counting light sources in the ambient calculation,
401 + * since the direct component is handled separately.  Therefore, any
402 + * ambient ray which hits an active light source must be discarded.
403 + * The same is true for stray specular samples, since the specular
404 + * contribution from light sources is calculated separately.
405 + */
406 +
407 + #define  badcomponent(m, r)     (r->crtype&(AMBIENT|SPECULAR) && \
408 +                                !(r->crtype&SHADOW || r->rod < 0.0 || \
409 +                                        distglow(m, r)))
410 +
411 + /* passillum *
412 + *
413 + * An illum passes to another material type when we didn't hit it
414 + * on purpose (as part of a direct calculation), or it is relaying
415 + * a virtual light source.
416 + */
417 +
418 + #define  passillum(m, r)        (m->otype==MAT_ILLUM && \
419 +                                (r->rsrc<0 || source[r->rsrc].so!=r->ro || \
420 +                                source[r->rsrc].sflags&SVIRTUAL))
421 +
422 + /* srcignore *
423 + *
424 + * The -dv flag is normally on for sources to be visible.
425 + */
426 +
427 + #define  srcignore(m, r)        (!directvis && !(r->crtype&SHADOW) && \
428 +                                !distglow(m, r))
429 +
430 +
431 + m_light(m, r)                   /* ray hit a light source */
432 + register OBJREC  *m;
433 + register RAY  *r;
434 + {
435 +                                                /* check for over-counting */
436 +        if (badcomponent(m, r))
437 +                return;
438 +        if (wrongsource(m,r))
439 +                return;
440 +                                                /* check for passed illum */
441 +        if (passillum(m, r)) {
442 +                if (m->oargs.nsargs < 1 || !strcmp(m->oargs.sarg[0], VOIDID))
443 +                        raytrans(r);
444 +                else
445 +                        rayshade(r, modifier(m->oargs.sarg[0]));
446 +                return;
447 +        }
448 +                                        /* otherwise treat as source */
449 +                                                /* check for behind */
450 +        if (r->rod < 0.0)
451 +                return;
452 +                                                /* check for invisibility */
453 +        if (srcignore(m, r))
454 +                return;
455 +                                                /* check for outside spot */
456 +        if (m->otype==MAT_SPOT && spotout(r, makespot(m), r->rot>=FHUGE))
457 +                return;
458 +                                                /* get distribution pattern */
459 +        raytexture(r, m->omod);
460 +                                                /* get source color */
461 +        setcolor(r->rcol, m->oargs.farg[0],
462 +                          m->oargs.farg[1],
463 +                          m->oargs.farg[2]);
464 +                                                /* modify value */
465 +        multcolor(r->rcol, r->pcol);
466   }

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