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

Comparing ray/src/rt/source.c (file contents):
Revision 1.46 by greg, Mon Oct 21 14:23:36 1991 UTC vs.
Revision 2.20 by greg, Sat Dec 9 11:30:19 1995 UTC

# Line 1 | Line 1
1 < /* Copyright (c) 1991 Regents of the University of California */
1 > /* Copyright (c) 1995 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 +
23 + extern double  ssampdist;               /* scatter sampling distance */
24 +
25   /*
26   * Structures used by direct()
27   */
# Line 41 | Line 45 | static int  maxcntr = 0;               /* size of contribution arra
45  
46   marksources()                   /* find and mark source objects */
47   {
48 +        int  foundsource = 0;
49          int  i;
50          register OBJREC  *o, *m;
51          register int  ns;
# Line 67 | Line 72 | marksources()                  /* find and mark source objects */
72                                  o->otype != OBJ_SOURCE &&
73                                  m->oargs.farg[3] <= FTINY)
74                          continue;                       /* don't bother */
75 +                if (m->oargs.farg[0] <= FTINY && m->oargs.farg[1] <= FTINY &&
76 +                                m->oargs.farg[2] <= FTINY)
77 +                        continue;                       /* don't bother */
78  
79                  if (sfun[o->otype].of == NULL ||
80                                  sfun[o->otype].of->setsrc == NULL)
# Line 80 | Line 88 | marksources()                  /* find and mark source objects */
88                  if (m->otype == MAT_GLOW) {
89                          source[ns].sflags |= SPROX;
90                          source[ns].sl.prox = m->oargs.farg[3];
91 <                        if (o->otype == OBJ_SOURCE)
91 >                        if (source[ns].sflags & SDISTANT)
92                                  source[ns].sflags |= SSKIP;
93                  } else if (m->otype == MAT_SPOT) {
94                          source[ns].sflags |= SSPOT;
# Line 93 | Line 101 | marksources()                  /* find and mark source objects */
101                                  source[ns].sflags |= SSKIP;
102                          }
103                  }
104 +                if (!(source[ns].sflags & SSKIP))
105 +                        foundsource++;
106          }
107 <        if (nsources <= 0) {
107 >        if (!foundsource) {
108                  error(WARNING, "no light sources found");
109                  return;
110          }
111          markvirtuals();                 /* find and add virtual sources */
112                                  /* allocate our contribution arrays */
113 <        maxcntr = nsources + MAXSPART*2;        /* start with this many */
113 >        maxcntr = nsources + MAXSPART;  /* start with this many */
114          srccnt = (CONTRIB *)malloc(maxcntr*sizeof(CONTRIB));
115          cntord = (CNTPTR *)malloc(maxcntr*sizeof(CNTPTR));
116 <        if (srccnt == NULL || cntord == NULL)
116 >        if (srccnt == NULL | cntord == NULL)
117                  goto memerr;
118          return;
119   memerr:
# Line 117 | Line 127 | RAY  *r;                       /* ray which hit object */
127   SRCINDEX  *si;                  /* source sample index */
128   {
129      double  d;                          /* distance to source */
120 –    FVECT  vd;
130      register SRCREC  *srcp;
122 –    register int  i;
131  
132      rayorigin(sr, r, SHADOW, 1.0);              /* ignore limits */
133  
134 <    while ((d = nextssamp(sr->rorg, sr->rdir, si)) != 0.0) {
134 >    while ((d = nextssamp(sr, si)) != 0.0) {
135          sr->rsrc = si->sn;                      /* remember source */
136          srcp = source + si->sn;
137          if (srcp->sflags & SDISTANT) {
138 <                if (srcp->sflags & SSPOT) {     /* check location */
139 <                        for (i = 0; i < 3; i++)
132 <                            vd[i] = srcp->sl.s->aim[i] - sr->rorg[i];
133 <                        d = DOT(sr->rdir,vd);
134 <                        if (d <= FTINY)
135 <                                continue;
136 <                        d = DOT(vd,vd) - d*d;
137 <                        if (PI*d > srcp->sl.s->siz)
138 <                                continue;
139 <                }
138 >                if (srcp->sflags & SSPOT && spotout(sr, srcp->sl.s))
139 >                        continue;
140                  return(1);              /* sample OK */
141          }
142                                  /* local source */
# Line 145 | Line 145 | SRCINDEX  *si;                 /* source sample index */
145                  continue;
146                                                  /* check angle */
147          if (srcp->sflags & SSPOT) {
148 <                if (srcp->sl.s->siz < 2.0*PI *
149 <                                (1.0 + DOT(srcp->sl.s->aim,sr->rdir)))
148 >                if (spotout(sr, srcp->sl.s))
149                          continue;
150                                          /* adjust solid angle */
151                  si->dom *= d*d;
# Line 160 | Line 159 | SRCINDEX  *si;                 /* source sample index */
159  
160  
161   srcvalue(r)                     /* punch ray to source and compute value */
162 < RAY  *r;
162 > register RAY  *r;
163   {
164          register SRCREC  *sp;
165  
# Line 169 | Line 168 | RAY  *r;
168                                          /* check intersection */
169                  if (!(*ofun[sp->so->otype].funp)(sp->so, r))
170                          return;
171 <                raycont(r);             /* compute contribution */
171 >                if (!rayshade(r, r->ro->omod))  /* compute contribution */
172 >                        goto nomat;
173 >                rayparticipate(r);
174                  return;
175          }
176                                          /* compute intersection */
# Line 177 | Line 178 | RAY  *r;
178                          (*ofun[sp->so->otype].funp)(sp->so, r)) {
179                  if (sp->sa.success >= 0)
180                          sp->sa.success++;
181 <                raycont(r);             /* compute contribution */
181 >                if (!rayshade(r, r->ro->omod))  /* compute contribution */
182 >                        goto nomat;
183 >                rayparticipate(r);
184                  return;
185          }
186 +                                        /* we missed our mark! */
187          if (sp->sa.success < 0)
188                  return;                 /* bitched already */
189          sp->sa.success -= AIMREQT;
# Line 188 | Line 192 | RAY  *r;
192          sprintf(errmsg, "aiming failure for light source \"%s\"",
193                          sp->so->oname);
194          error(WARNING, errmsg);         /* issue warning */
195 +        return;
196 + nomat:
197 +        objerror(r->ro, USER, "material not found");
198   }
199  
200  
201 + sourcehit(r)                    /* check to see if ray hit distant source */
202 + register RAY  *r;
203 + {
204 +        int  first, last;
205 +        register int  i;
206 +
207 +        if (r->rsrc >= 0) {             /* check only one if aimed */
208 +                first = last = r->rsrc;
209 +        } else {                        /* otherwise check all */
210 +                first = 0; last = nsources-1;
211 +        }
212 +        for (i = first; i <= last; i++)
213 +                if ((source[i].sflags & (SDISTANT|SVIRTUAL)) == SDISTANT)
214 +                        /*
215 +                         * Check to see if ray is within
216 +                         * solid angle of source.
217 +                         */
218 +                        if (2.0*PI * (1.0 - DOT(source[i].sloc,r->rdir))
219 +                                        <= source[i].ss2) {
220 +                                r->ro = source[i].so;
221 +                                if (!(source[i].sflags & SSKIP))
222 +                                        break;
223 +                        }
224 +
225 +        if (r->ro != NULL) {
226 +                for (i = 0; i < 3; i++)
227 +                        r->ron[i] = -r->rdir[i];
228 +                r->rod = 1.0;
229 +                r->rox = NULL;
230 +                return(1);
231 +        }
232 +        return(0);
233 + }
234 +
235 +
236   static int
237   cntcmp(sc1, sc2)                        /* contribution compare (descending) */
238   register CNTPTR  *sc1, *sc2;
# Line 209 | Line 251 | int  (*f)();                   /* direct component coefficient functio
251   char  *p;                       /* data for f */
252   {
253          extern int  (*trace)();
212 –        extern double  pow();
254          register int  sn;
255 +        register CONTRIB  *scp;
256          SRCINDEX  si;
257          int  nshadcheck, ncnts;
258          int  nhits;
# Line 228 | Line 270 | char  *p;                      /* data for f */
270                                          maxcntr*sizeof(CONTRIB));
271                          cntord = (CNTPTR *)realloc((char *)cntord,
272                                          maxcntr*sizeof(CNTPTR));
273 <                        if (srccnt == NULL || cntord == NULL)
273 >                        if (srccnt == NULL | cntord == NULL)
274                                  error(SYSTEM, "out of memory in direct");
275                  }
276                  cntord[sn].sndx = sn;
277 <                srccnt[sn].sno = sr.rsrc;
277 >                scp = srccnt + sn;
278 >                scp->sno = sr.rsrc;
279                                                  /* compute coefficient */
280 <                (*f)(srccnt[sn].coef, p, sr.rdir, si.dom);
281 <                cntord[sn].brt = bright(srccnt[sn].coef);
280 >                (*f)(scp->coef, p, sr.rdir, si.dom);
281 >                cntord[sn].brt = bright(scp->coef);
282                  if (cntord[sn].brt <= 0.0)
283                          continue;
284 <                VCOPY(srccnt[sn].dir, sr.rdir);
284 >                VCOPY(scp->dir, sr.rdir);
285                                                  /* compute potential */
286                  sr.revf = srcvalue;
287                  rayvalue(&sr);
288 <                copycolor(srccnt[sn].val, sr.rcol);
289 <                multcolor(srccnt[sn].val, srccnt[sn].coef);
290 <                cntord[sn].brt = bright(srccnt[sn].val);
288 >                copycolor(scp->val, sr.rcol);
289 >                multcolor(scp->val, scp->coef);
290 >                cntord[sn].brt = bright(scp->val);
291          }
292                                                  /* sort contributions */
293          qsort(cntord, sn, sizeof(CNTPTR), cntcmp);
# Line 261 | Line 304 | char  *p;                      /* data for f */
304                          l = m;
305                  }
306          }
307 +        if (ncnts == 0)
308 +                return;         /* no contributions! */
309                                                  /* accumulate tail */
310          for (sn = ncnts-1; sn > 0; sn--)
311                  cntord[sn-1].brt += cntord[sn].brt;
# Line 269 | Line 314 | char  *p;                      /* data for f */
314                                                  /* modify threshold */
315          ourthresh = shadthresh / r->rweight;
316                                                  /* test for shadows */
317 <        nhits = 0;
318 <        for (sn = 0; sn < ncnts; sn++) {
317 >        for (nhits = 0, hwt = 0.0, sn = 0; sn < ncnts;
318 >                        hwt += (double)source[scp->sno].nhits /
319 >                                (double)source[scp->sno].ntests,
320 >                        sn++) {
321                                                  /* check threshold */
322                  if ((sn+nshadcheck>=ncnts ? cntord[sn].brt :
323                                  cntord[sn].brt-cntord[sn+nshadcheck].brt)
324                                  < ourthresh*bright(r->rcol))
325                          break;
326 +                scp = srccnt + cntord[sn].sndx;
327                                                  /* test for hit */
328                  rayorigin(&sr, r, SHADOW, 1.0);
329 <                VCOPY(sr.rdir, srccnt[cntord[sn].sndx].dir);
330 <                sr.rsrc = srccnt[cntord[sn].sndx].sno;
331 <                source[sr.rsrc].ntests++;       /* keep statistics */
329 >                VCOPY(sr.rdir, scp->dir);
330 >                sr.rsrc = scp->sno;
331 >                source[scp->sno].ntests++;      /* keep statistics */
332                  if (localhit(&sr, &thescene) &&
333 <                                ( sr.ro != source[sr.rsrc].so ||
334 <                                source[sr.rsrc].sflags & SFOLLOW )) {
333 >                                ( sr.ro != source[scp->sno].so ||
334 >                                source[scp->sno].sflags & SFOLLOW )) {
335                                                  /* follow entire path */
336 <                        raycont(&sr);
336 >                        if (!raycont(&sr))
337 >                                objerror(sr.ro, USER, "material not found");
338 >                        rayparticipate(&sr);
339                          if (trace != NULL)
340                                  (*trace)(&sr);  /* trace execution */
341                          if (bright(sr.rcol) <= FTINY)
342                                  continue;       /* missed! */
343 <                        copycolor(srccnt[cntord[sn].sndx].val, sr.rcol);
344 <                        multcolor(srccnt[cntord[sn].sndx].val,
295 <                                        srccnt[cntord[sn].sndx].coef);
343 >                        copycolor(scp->val, sr.rcol);
344 >                        multcolor(scp->val, scp->coef);
345                  }
346                                                  /* add contribution if hit */
347 <                addcolor(r->rcol, srccnt[cntord[sn].sndx].val);
347 >                addcolor(r->rcol, scp->val);
348                  nhits++;
349 <                source[sr.rsrc].nhits++;
349 >                source[scp->sno].nhits++;
350          }
351 <                                        /* surface hit rate */
352 <        if (sn > 0)
353 <                hwt = (double)nhits / (double)sn;
351 >                                        /* source hit rate */
352 >        if (hwt > FTINY)
353 >                hwt = (double)nhits / hwt;
354          else
355                  hwt = 0.5;
356   #ifdef DEBUG
357 <        sprintf(errmsg, "%d tested, %d untested, %f hit rate\n",
357 >        sprintf(errmsg, "%d tested, %d untested, %f conditional hit rate\n",
358                          sn, ncnts-sn, hwt);
359          eputs(errmsg);
360   #endif
361                                          /* add in untested sources */
362          for ( ; sn < ncnts; sn++) {
363 <                sr.rsrc = srccnt[cntord[sn].sndx].sno;
364 <                prob = hwt * (double)source[sr.rsrc].nhits /
365 <                                (double)source[sr.rsrc].ntests;
366 <                scalecolor(srccnt[cntord[sn].sndx].val, prob);
367 <                addcolor(r->rcol, srccnt[cntord[sn].sndx].val);
363 >                scp = srccnt + cntord[sn].sndx;
364 >                prob = hwt * (double)source[scp->sno].nhits /
365 >                                (double)source[scp->sno].ntests;
366 >                if (prob > 1.0)
367 >                        prob = 1.0;
368 >                scalecolor(scp->val, prob);
369 >                addcolor(r->rcol, scp->val);
370          }
371 + }
372 +
373 +
374 + srcscatter(r)                   /* compute source scattering into ray */
375 + register RAY  *r;
376 + {
377 +        int  oldsampndx;
378 +        int  nsamps;
379 +        RAY  sr;
380 +        SRCINDEX  si;
381 +        double  t, lastt, d;
382 +        COLOR  cumval, ctmp;
383 +        int  i, j;
384 +
385 +        if (r->slights == NULL || r->slights[0] == 0 || r->gecc >= 1.-FTINY)
386 +                return;
387 +        if (ssampdist <= FTINY || (nsamps = r->rot/ssampdist + .5) < 1)
388 +                nsamps = 1;
389 +        oldsampndx = samplendx;
390 +        samplendx = random()&0x7fff;            /* randomize */
391 +        initsrcindex(&si);
392 +        for (i = r->slights[0]; i > 0; i--) {   /* for each source */
393 +                setcolor(cumval, 0., 0., 0.);
394 +                lastt = r->rot;
395 +                for (j = nsamps; j-- > 0; ) {   /* for each sample position */
396 +                        samplendx++;
397 +                        t = r->rot * (j+frandom())/nsamps;
398 +                        sr.rorg[0] = r->rorg[0] + r->rdir[0]*t;
399 +                        sr.rorg[1] = r->rorg[1] + r->rdir[1]*t;
400 +                        sr.rorg[2] = r->rorg[2] + r->rdir[2]*t;
401 +                        sr.rmax = 0.;
402 +                                                /* sample ray to this source */
403 +                        if (si.sp >= si.np-1 || !srcray(&sr, NULL, &si) ||
404 +                                        sr.rsrc != r->slights[i]) {
405 +                                si.sn = r->slights[i]-1;        /* reset */
406 +                                si.np = 0;
407 +                                if (!srcray(&sr, NULL, &si) ||
408 +                                                sr.rsrc != r->slights[i])
409 +                                        continue;               /* no path */
410 +                        }
411 +                        copycolor(sr.cext, r->cext);
412 +                        sr.albedo = r->albedo;
413 +                        sr.gecc = r->gecc;
414 +                        rayvalue(&sr);                  /* eval. source ray */
415 +                        if (bright(sr.rcol) <= FTINY)
416 +                                continue;
417 +                                                        /* compute fall-off */
418 +                        d = lastt - t;
419 +                        setcolor(ctmp,  1.-d*colval(r->cext,RED),
420 +                                        1.-d*colval(r->cext,GRN),
421 +                                        1.-d*colval(r->cext,BLU));
422 +                        multcolor(cumval, ctmp);
423 +                        lastt = t;
424 +                        if (r->gecc <= FTINY)           /* compute P(theta) */
425 +                                d = 1.;
426 +                        else {
427 +                                d = DOT(r->rdir, sr.rdir);
428 +                                d = sqrt(1. + r->gecc*r->gecc - 2.*r->gecc*d);
429 +                                d = (1. - r->gecc*r->gecc) / (d*d*d);
430 +                        }
431 +                                                        /* other factors */
432 +                        d *= si.dom * r->albedo * r->rot / (4.*PI*nsamps);
433 +                        multcolor(sr.rcol, r->cext);
434 +                        scalecolor(sr.rcol, d);
435 +                        addcolor(cumval, sr.rcol);
436 +                }
437 +                                                /* final fall-off */
438 +                setcolor(ctmp,  1.-lastt*colval(r->cext,RED),
439 +                                1.-lastt*colval(r->cext,GRN),
440 +                                1.-lastt*colval(r->cext,BLU));
441 +                multcolor(cumval, ctmp);
442 +                addcolor(r->rcol, cumval);      /* sum into ray result */
443 +        }
444 +        samplendx = oldsampndx;
445 + }
446 +
447 +
448 + /****************************************************************
449 + * The following macros were separated from the m_light() routine
450 + * because they are very nasty and difficult to understand.
451 + */
452 +
453 + /* illumblock *
454 + *
455 + * We cannot allow an illum to pass to another illum, because that
456 + * would almost certainly constitute overcounting.
457 + * However, we do allow an illum to pass to another illum
458 + * that is actually going to relay to a virtual light source.
459 + * We also prevent an illum from passing to a glow; this provides a
460 + * convenient mechanism for defining detailed light source
461 + * geometry behind (or inside) an effective radiator.
462 + */
463 +
464 + static int weaksrcmod(obj) int obj;     /* efficiency booster function */
465 + {register OBJREC *o = objptr(obj);
466 + return(o->otype==MAT_ILLUM|o->otype==MAT_GLOW);}
467 +
468 + #define  illumblock(m, r)       (!(source[r->rsrc].sflags&SVIRTUAL) && \
469 +                                r->rod > 0.0 && \
470 +                                weaksrcmod(source[r->rsrc].so->omod))
471 +
472 + /* wrongsource *
473 + *
474 + * This source is the wrong source (ie. overcounted) if we are
475 + * aimed to a different source than the one we hit and the one
476 + * we hit is not an illum that should be passed.
477 + */
478 +
479 + #define  wrongsource(m, r)      (r->rsrc>=0 && source[r->rsrc].so!=r->ro && \
480 +                                (m->otype!=MAT_ILLUM || illumblock(m,r)))
481 +
482 + /* distglow *
483 + *
484 + * A distant glow is an object that sometimes acts as a light source,
485 + * but is too far away from the test point to be one in this case.
486 + * (Glows with negative radii should NEVER participate in illumination.)
487 + */
488 +
489 + #define  distglow(m, r, d)      (m->otype==MAT_GLOW && \
490 +                                m->oargs.farg[3] >= -FTINY && \
491 +                                d > m->oargs.farg[3])
492 +
493 + /* badcomponent *
494 + *
495 + * We must avoid counting light sources in the ambient calculation,
496 + * since the direct component is handled separately.  Therefore, any
497 + * ambient ray which hits an active light source must be discarded.
498 + * The same is true for stray specular samples, since the specular
499 + * contribution from light sources is calculated separately.
500 + */
501 +
502 + #define  badcomponent(m, r)     (r->crtype&(AMBIENT|SPECULAR) && \
503 +                                !(r->crtype&SHADOW || r->rod < 0.0 || \
504 +                /* not 100% correct */  distglow(m, r, r->rot)))
505 +
506 + /* passillum *
507 + *
508 + * An illum passes to another material type when we didn't hit it
509 + * on purpose (as part of a direct calculation), or it is relaying
510 + * a virtual light source.
511 + */
512 +
513 + #define  passillum(m, r)        (m->otype==MAT_ILLUM && \
514 +                                (r->rsrc<0 || source[r->rsrc].so!=r->ro || \
515 +                                source[r->rsrc].sflags&SVIRTUAL))
516 +
517 + /* srcignore *
518 + *
519 + * The -dv flag is normally on for sources to be visible.
520 + */
521 +
522 + #define  srcignore(m, r)        !(directvis || r->crtype&SHADOW || \
523 +                                distglow(m, r, raydist(r,PRIMARY)))
524 +
525 +
526 + m_light(m, r)                   /* ray hit a light source */
527 + register OBJREC  *m;
528 + register RAY  *r;
529 + {
530 +                                                /* check for over-counting */
531 +        if (badcomponent(m, r))
532 +                return(1);
533 +        if (wrongsource(m, r))
534 +                return(1);
535 +                                                /* check for passed illum */
536 +        if (passillum(m, r)) {
537 +                if (m->oargs.nsargs && strcmp(m->oargs.sarg[0], VOIDID))
538 +                        return(rayshade(r, modifier(m->oargs.sarg[0])));
539 +                raytrans(r);
540 +                return(1);
541 +        }
542 +                                        /* otherwise treat as source */
543 +                                                /* check for behind */
544 +        if (r->rod < 0.0)
545 +                return(1);
546 +                                                /* check for invisibility */
547 +        if (srcignore(m, r))
548 +                return(1);
549 +                                                /* check for outside spot */
550 +        if (m->otype==MAT_SPOT && spotout(r, makespot(m)))
551 +                return(1);
552 +                                                /* get distribution pattern */
553 +        raytexture(r, m->omod);
554 +                                                /* get source color */
555 +        setcolor(r->rcol, m->oargs.farg[0],
556 +                          m->oargs.farg[1],
557 +                          m->oargs.farg[2]);
558 +                                                /* modify value */
559 +        multcolor(r->rcol, r->pcol);
560 +        return(1);
561   }

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