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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 2.28 by gwlarson, Mon Aug 10 18:37:56 1998 UTC

# Line 1 | Line 1
1 < /* Copyright (c) 1991 Regents of the University of California */
1 > /* Copyright (c) 1998 Silicon Graphics, Inc. */
2  
3   #ifndef lint
4 < static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
4 > static char SCCSid[] = "$SunId$ SGI";
5   #endif
6  
7   /*
# 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 + #ifndef MAXSSAMP
26 + #define MAXSSAMP        16              /* maximum samples per ray */
27 + #endif
28 +
29   /*
30   * Structures used by direct()
31   */
# Line 41 | Line 49 | static int  maxcntr = 0;               /* size of contribution arra
49  
50   marksources()                   /* find and mark source objects */
51   {
52 +        int  foundsource = 0;
53          int  i;
54          register OBJREC  *o, *m;
55          register int  ns;
# Line 67 | Line 76 | marksources()                  /* find and mark source objects */
76                                  o->otype != OBJ_SOURCE &&
77                                  m->oargs.farg[3] <= FTINY)
78                          continue;                       /* don't bother */
79 +                if (m->oargs.farg[0] <= FTINY && m->oargs.farg[1] <= FTINY &&
80 +                                m->oargs.farg[2] <= FTINY)
81 +                        continue;                       /* don't bother */
82  
83                  if (sfun[o->otype].of == NULL ||
84                                  sfun[o->otype].of->setsrc == NULL)
# Line 80 | Line 92 | marksources()                  /* find and mark source objects */
92                  if (m->otype == MAT_GLOW) {
93                          source[ns].sflags |= SPROX;
94                          source[ns].sl.prox = m->oargs.farg[3];
95 <                        if (o->otype == OBJ_SOURCE)
95 >                        if (source[ns].sflags & SDISTANT)
96                                  source[ns].sflags |= SSKIP;
97                  } else if (m->otype == MAT_SPOT) {
98                          source[ns].sflags |= SSPOT;
# Line 93 | Line 105 | marksources()                  /* find and mark source objects */
105                                  source[ns].sflags |= SSKIP;
106                          }
107                  }
108 +                if (!(source[ns].sflags & SSKIP))
109 +                        foundsource++;
110          }
111 <        if (nsources <= 0) {
111 >        if (!foundsource) {
112                  error(WARNING, "no light sources found");
113                  return;
114          }
115          markvirtuals();                 /* find and add virtual sources */
116                                  /* allocate our contribution arrays */
117 <        maxcntr = nsources + MAXSPART*2;        /* start with this many */
117 >        maxcntr = nsources + MAXSPART;  /* start with this many */
118          srccnt = (CONTRIB *)malloc(maxcntr*sizeof(CONTRIB));
119          cntord = (CNTPTR *)malloc(maxcntr*sizeof(CNTPTR));
120 <        if (srccnt == NULL || cntord == NULL)
120 >        if (srccnt == NULL | cntord == NULL)
121                  goto memerr;
122          return;
123   memerr:
# Line 117 | Line 131 | RAY  *r;                       /* ray which hit object */
131   SRCINDEX  *si;                  /* source sample index */
132   {
133      double  d;                          /* distance to source */
120 –    FVECT  vd;
134      register SRCREC  *srcp;
122 –    register int  i;
135  
136      rayorigin(sr, r, SHADOW, 1.0);              /* ignore limits */
137  
138 <    while ((d = nextssamp(sr->rorg, sr->rdir, si)) != 0.0) {
138 >    while ((d = nextssamp(sr, si)) != 0.0) {
139          sr->rsrc = si->sn;                      /* remember source */
140          srcp = source + si->sn;
141          if (srcp->sflags & SDISTANT) {
142 <                if (srcp->sflags & SSPOT) {     /* check location */
143 <                        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 <                }
142 >                if (srcp->sflags & SSPOT && spotout(sr, srcp->sl.s))
143 >                        continue;
144                  return(1);              /* sample OK */
145          }
146                                  /* local source */
# Line 145 | Line 149 | SRCINDEX  *si;                 /* source sample index */
149                  continue;
150                                                  /* check angle */
151          if (srcp->sflags & SSPOT) {
152 <                if (srcp->sl.s->siz < 2.0*PI *
149 <                                (1.0 + DOT(srcp->sl.s->aim,sr->rdir)))
152 >                if (spotout(sr, srcp->sl.s))
153                          continue;
154                                          /* adjust solid angle */
155                  si->dom *= d*d;
# Line 160 | Line 163 | SRCINDEX  *si;                 /* source sample index */
163  
164  
165   srcvalue(r)                     /* punch ray to source and compute value */
166 < RAY  *r;
166 > register RAY  *r;
167   {
168          register SRCREC  *sp;
169  
# Line 169 | Line 172 | RAY  *r;
172                                          /* check intersection */
173                  if (!(*ofun[sp->so->otype].funp)(sp->so, r))
174                          return;
175 <                raycont(r);             /* compute contribution */
175 >                if (!rayshade(r, r->ro->omod))  /* compute contribution */
176 >                        goto nomat;
177 >                rayparticipate(r);
178                  return;
179          }
180                                          /* compute intersection */
# Line 177 | Line 182 | RAY  *r;
182                          (*ofun[sp->so->otype].funp)(sp->so, r)) {
183                  if (sp->sa.success >= 0)
184                          sp->sa.success++;
185 <                raycont(r);             /* compute contribution */
185 >                if (!rayshade(r, r->ro->omod))  /* compute contribution */
186 >                        goto nomat;
187 >                rayparticipate(r);
188                  return;
189          }
190 +                                        /* we missed our mark! */
191          if (sp->sa.success < 0)
192                  return;                 /* bitched already */
193          sp->sa.success -= AIMREQT;
# Line 188 | Line 196 | RAY  *r;
196          sprintf(errmsg, "aiming failure for light source \"%s\"",
197                          sp->so->oname);
198          error(WARNING, errmsg);         /* issue warning */
199 +        return;
200 + nomat:
201 +        objerror(r->ro, USER, "material not found");
202   }
203  
204  
205 + sourcehit(r)                    /* check to see if ray hit distant source */
206 + register RAY  *r;
207 + {
208 +        int  first, last;
209 +        register int  i;
210 +
211 +        if (r->rsrc >= 0) {             /* check only one if aimed */
212 +                first = last = r->rsrc;
213 +        } else {                        /* otherwise check all */
214 +                first = 0; last = nsources-1;
215 +        }
216 +        for (i = first; i <= last; i++)
217 +                if ((source[i].sflags & (SDISTANT|SVIRTUAL)) == SDISTANT)
218 +                        /*
219 +                         * Check to see if ray is within
220 +                         * solid angle of source.
221 +                         */
222 +                        if (2.0*PI * (1.0 - DOT(source[i].sloc,r->rdir))
223 +                                        <= source[i].ss2) {
224 +                                r->ro = source[i].so;
225 +                                if (!(source[i].sflags & SSKIP))
226 +                                        break;
227 +                        }
228 +
229 +        if (r->ro != NULL) {
230 +                r->robj = objndx(r->ro);
231 +                for (i = 0; i < 3; i++)
232 +                        r->ron[i] = -r->rdir[i];
233 +                r->rod = 1.0;
234 +                r->rox = NULL;
235 +                return(1);
236 +        }
237 +        return(0);
238 + }
239 +
240 +
241   static int
242   cntcmp(sc1, sc2)                        /* contribution compare (descending) */
243   register CNTPTR  *sc1, *sc2;
# Line 209 | Line 256 | int  (*f)();                   /* direct component coefficient functio
256   char  *p;                       /* data for f */
257   {
258          extern int  (*trace)();
212 –        extern double  pow();
259          register int  sn;
260 +        register CONTRIB  *scp;
261          SRCINDEX  si;
262          int  nshadcheck, ncnts;
263          int  nhits;
# Line 228 | Line 275 | char  *p;                      /* data for f */
275                                          maxcntr*sizeof(CONTRIB));
276                          cntord = (CNTPTR *)realloc((char *)cntord,
277                                          maxcntr*sizeof(CNTPTR));
278 <                        if (srccnt == NULL || cntord == NULL)
278 >                        if (srccnt == NULL | cntord == NULL)
279                                  error(SYSTEM, "out of memory in direct");
280                  }
281                  cntord[sn].sndx = sn;
282 <                srccnt[sn].sno = sr.rsrc;
282 >                scp = srccnt + sn;
283 >                scp->sno = sr.rsrc;
284                                                  /* compute coefficient */
285 <                (*f)(srccnt[sn].coef, p, sr.rdir, si.dom);
286 <                cntord[sn].brt = bright(srccnt[sn].coef);
285 >                (*f)(scp->coef, p, sr.rdir, si.dom);
286 >                cntord[sn].brt = bright(scp->coef);
287                  if (cntord[sn].brt <= 0.0)
288                          continue;
289 <                VCOPY(srccnt[sn].dir, sr.rdir);
289 >                VCOPY(scp->dir, sr.rdir);
290                                                  /* compute potential */
291                  sr.revf = srcvalue;
292                  rayvalue(&sr);
293 <                copycolor(srccnt[sn].val, sr.rcol);
294 <                multcolor(srccnt[sn].val, srccnt[sn].coef);
295 <                cntord[sn].brt = bright(srccnt[sn].val);
293 >                copycolor(scp->val, sr.rcol);
294 >                multcolor(scp->val, scp->coef);
295 >                cntord[sn].brt = bright(scp->val);
296          }
297                                                  /* sort contributions */
298          qsort(cntord, sn, sizeof(CNTPTR), cntcmp);
# Line 261 | Line 309 | char  *p;                      /* data for f */
309                          l = m;
310                  }
311          }
312 +        if (ncnts == 0)
313 +                return;         /* no contributions! */
314                                                  /* accumulate tail */
315          for (sn = ncnts-1; sn > 0; sn--)
316                  cntord[sn-1].brt += cntord[sn].brt;
# Line 269 | Line 319 | char  *p;                      /* data for f */
319                                                  /* modify threshold */
320          ourthresh = shadthresh / r->rweight;
321                                                  /* test for shadows */
322 <        nhits = 0;
323 <        for (sn = 0; sn < ncnts; sn++) {
322 >        for (nhits = 0, hwt = 0.0, sn = 0; sn < ncnts;
323 >                        hwt += (double)source[scp->sno].nhits /
324 >                                (double)source[scp->sno].ntests,
325 >                        sn++) {
326                                                  /* check threshold */
327                  if ((sn+nshadcheck>=ncnts ? cntord[sn].brt :
328                                  cntord[sn].brt-cntord[sn+nshadcheck].brt)
329                                  < ourthresh*bright(r->rcol))
330                          break;
331 +                scp = srccnt + cntord[sn].sndx;
332                                                  /* test for hit */
333                  rayorigin(&sr, r, SHADOW, 1.0);
334 <                VCOPY(sr.rdir, srccnt[cntord[sn].sndx].dir);
335 <                sr.rsrc = srccnt[cntord[sn].sndx].sno;
336 <                source[sr.rsrc].ntests++;       /* keep statistics */
334 >                VCOPY(sr.rdir, scp->dir);
335 >                sr.rsrc = scp->sno;
336 >                source[scp->sno].ntests++;      /* keep statistics */
337                  if (localhit(&sr, &thescene) &&
338 <                                ( sr.ro != source[sr.rsrc].so ||
339 <                                source[sr.rsrc].sflags & SFOLLOW )) {
338 >                                ( sr.ro != source[scp->sno].so ||
339 >                                source[scp->sno].sflags & SFOLLOW )) {
340                                                  /* follow entire path */
341                          raycont(&sr);
342 +                        rayparticipate(&sr);
343                          if (trace != NULL)
344                                  (*trace)(&sr);  /* trace execution */
345                          if (bright(sr.rcol) <= FTINY)
346                                  continue;       /* missed! */
347 <                        copycolor(srccnt[cntord[sn].sndx].val, sr.rcol);
348 <                        multcolor(srccnt[cntord[sn].sndx].val,
295 <                                        srccnt[cntord[sn].sndx].coef);
347 >                        copycolor(scp->val, sr.rcol);
348 >                        multcolor(scp->val, scp->coef);
349                  }
350                                                  /* add contribution if hit */
351 <                addcolor(r->rcol, srccnt[cntord[sn].sndx].val);
351 >                addcolor(r->rcol, scp->val);
352                  nhits++;
353 <                source[sr.rsrc].nhits++;
353 >                source[scp->sno].nhits++;
354          }
355 <                                        /* surface hit rate */
356 <        if (sn > 0)
357 <                hwt = (double)nhits / (double)sn;
355 >                                        /* source hit rate */
356 >        if (hwt > FTINY)
357 >                hwt = (double)nhits / hwt;
358          else
359                  hwt = 0.5;
360   #ifdef DEBUG
361 <        sprintf(errmsg, "%d tested, %d untested, %f hit rate\n",
361 >        sprintf(errmsg, "%d tested, %d untested, %f conditional hit rate\n",
362                          sn, ncnts-sn, hwt);
363          eputs(errmsg);
364   #endif
365                                          /* add in untested sources */
366          for ( ; sn < ncnts; sn++) {
367 <                sr.rsrc = srccnt[cntord[sn].sndx].sno;
368 <                prob = hwt * (double)source[sr.rsrc].nhits /
369 <                                (double)source[sr.rsrc].ntests;
370 <                scalecolor(srccnt[cntord[sn].sndx].val, prob);
371 <                addcolor(r->rcol, srccnt[cntord[sn].sndx].val);
367 >                scp = srccnt + cntord[sn].sndx;
368 >                prob = hwt * (double)source[scp->sno].nhits /
369 >                                (double)source[scp->sno].ntests;
370 >                if (prob > 1.0)
371 >                        prob = 1.0;
372 >                scalecolor(scp->val, prob);
373 >                addcolor(r->rcol, scp->val);
374          }
375 + }
376 +
377 +
378 + srcscatter(r)                   /* compute source scattering into ray */
379 + register RAY  *r;
380 + {
381 +        int  oldsampndx;
382 +        int  nsamps;
383 +        RAY  sr;
384 +        SRCINDEX  si;
385 +        double  t, d;
386 +        double  re, ge, be;
387 +        COLOR  cvext;
388 +        int  i, j;
389 +
390 +        if (r->slights == NULL || r->slights[0] == 0
391 +                        || r->gecc >= 1.-FTINY || r->rot >= FHUGE)
392 +                return;
393 +        if (ssampdist <= FTINY || (nsamps = r->rot/ssampdist + .5) < 1)
394 +                nsamps = 1;
395 + #if MAXSSAMP
396 +        else if (nsamps > MAXSSAMP)
397 +                nsamps = MAXSSAMP;
398 + #endif
399 +        oldsampndx = samplendx;
400 +        samplendx = random()&0x7fff;            /* randomize */
401 +        for (i = r->slights[0]; i > 0; i--) {   /* for each source */
402 +                for (j = 0; j < nsamps; j++) {  /* for each sample position */
403 +                        samplendx++;
404 +                        t = r->rot * (j+frandom())/nsamps;
405 +                                                        /* extinction */
406 +                        re = t*colval(r->cext,RED);
407 +                        ge = t*colval(r->cext,GRN);
408 +                        be = t*colval(r->cext,BLU);
409 +                        setcolor(cvext, re > 92. ? 0. : exp(-re),
410 +                                        ge > 92. ? 0. : exp(-ge),
411 +                                        be > 92. ? 0. : exp(-be));
412 +                        if (intens(cvext) <= FTINY)
413 +                                break;                  /* too far away */
414 +                        sr.rorg[0] = r->rorg[0] + r->rdir[0]*t;
415 +                        sr.rorg[1] = r->rorg[1] + r->rdir[1]*t;
416 +                        sr.rorg[2] = r->rorg[2] + r->rdir[2]*t;
417 +                        sr.rmax = 0.;
418 +                        initsrcindex(&si);      /* sample ray to this source */
419 +                        si.sn = r->slights[i];
420 +                        nopart(&si, &sr);
421 +                        if (!srcray(&sr, NULL, &si) ||
422 +                                        sr.rsrc != r->slights[i])
423 +                                continue;               /* no path */
424 +                        copycolor(sr.cext, r->cext);
425 +                        copycolor(sr.albedo, r->albedo);
426 +                        sr.gecc = r->gecc;
427 +                        sr.slights = r->slights;
428 +                        rayvalue(&sr);                  /* eval. source ray */
429 +                        if (bright(sr.rcol) <= FTINY)
430 +                                continue;
431 +                        if (r->gecc <= FTINY)           /* compute P(theta) */
432 +                                d = 1.;
433 +                        else {
434 +                                d = DOT(r->rdir, sr.rdir);
435 +                                d = 1. + r->gecc*r->gecc - 2.*r->gecc*d;
436 +                                d = (1. - r->gecc*r->gecc) / (d*sqrt(d));
437 +                        }
438 +                                                        /* other factors */
439 +                        d *= si.dom * r->rot / (4.*PI*nsamps);
440 +                        multcolor(sr.rcol, r->cext);
441 +                        multcolor(sr.rcol, r->albedo);
442 +                        scalecolor(sr.rcol, d);
443 +                        multcolor(sr.rcol, cvext);
444 +                        addcolor(r->rcol, sr.rcol);     /* add it in */
445 +                }
446 +        }
447 +        samplendx = oldsampndx;
448 + }
449 +
450 +
451 + /****************************************************************
452 + * The following macros were separated from the m_light() routine
453 + * because they are very nasty and difficult to understand.
454 + */
455 +
456 + /* illumblock *
457 + *
458 + * We cannot allow an illum to pass to another illum, because that
459 + * would almost certainly constitute overcounting.
460 + * However, we do allow an illum to pass to another illum
461 + * that is actually going to relay to a virtual light source.
462 + * We also prevent an illum from passing to a glow; this provides a
463 + * convenient mechanism for defining detailed light source
464 + * geometry behind (or inside) an effective radiator.
465 + */
466 +
467 + static int weaksrcmod(obj) int obj;     /* efficiency booster function */
468 + {register OBJREC *o = objptr(obj);
469 + return(o->otype==MAT_ILLUM|o->otype==MAT_GLOW);}
470 +
471 + #define  illumblock(m, r)       (!(source[r->rsrc].sflags&SVIRTUAL) && \
472 +                                r->rod > 0.0 && \
473 +                                weaksrcmod(source[r->rsrc].so->omod))
474 +
475 + /* wrongsource *
476 + *
477 + * This source is the wrong source (ie. overcounted) if we are
478 + * aimed to a different source than the one we hit and the one
479 + * we hit is not an illum that should be passed.
480 + */
481 +
482 + #define  wrongsource(m, r)      (r->rsrc>=0 && source[r->rsrc].so!=r->ro && \
483 +                                (m->otype!=MAT_ILLUM || illumblock(m,r)))
484 +
485 + /* distglow *
486 + *
487 + * A distant glow is an object that sometimes acts as a light source,
488 + * but is too far away from the test point to be one in this case.
489 + * (Glows with negative radii should NEVER participate in illumination.)
490 + */
491 +
492 + #define  distglow(m, r, d)      (m->otype==MAT_GLOW && \
493 +                                m->oargs.farg[3] >= -FTINY && \
494 +                                d > m->oargs.farg[3])
495 +
496 + /* badcomponent *
497 + *
498 + * We must avoid counting light sources in the ambient calculation,
499 + * since the direct component is handled separately.  Therefore, any
500 + * ambient ray which hits an active light source must be discarded.
501 + * The same is true for stray specular samples, since the specular
502 + * contribution from light sources is calculated separately.
503 + */
504 +
505 + #define  badcomponent(m, r)     (r->crtype&(AMBIENT|SPECULAR) && \
506 +                                !(r->crtype&SHADOW || r->rod < 0.0 || \
507 +                /* not 100% correct */  distglow(m, r, r->rot)))
508 +
509 + /* passillum *
510 + *
511 + * An illum passes to another material type when we didn't hit it
512 + * on purpose (as part of a direct calculation), or it is relaying
513 + * a virtual light source.
514 + */
515 +
516 + #define  passillum(m, r)        (m->otype==MAT_ILLUM && \
517 +                                (r->rsrc<0 || source[r->rsrc].so!=r->ro || \
518 +                                source[r->rsrc].sflags&SVIRTUAL))
519 +
520 + /* srcignore *
521 + *
522 + * The -dv flag is normally on for sources to be visible.
523 + */
524 +
525 + #define  srcignore(m, r)        !(directvis || r->crtype&SHADOW || \
526 +                                distglow(m, r, raydist(r,PRIMARY)))
527 +
528 +
529 + m_light(m, r)                   /* ray hit a light source */
530 + register OBJREC  *m;
531 + register RAY  *r;
532 + {
533 +                                                /* check for over-counting */
534 +        if (badcomponent(m, r))
535 +                return(1);
536 +        if (wrongsource(m, r))
537 +                return(1);
538 +                                                /* check for passed illum */
539 +        if (passillum(m, r)) {
540 +                if (m->oargs.nsargs && strcmp(m->oargs.sarg[0], VOIDID))
541 +                        return(rayshade(r,lastmod(objndx(m),m->oargs.sarg[0])));
542 +                raytrans(r);
543 +                return(1);
544 +        }
545 +                                        /* otherwise treat as source */
546 +                                                /* check for behind */
547 +        if (r->rod < 0.0)
548 +                return(1);
549 +                                                /* check for invisibility */
550 +        if (srcignore(m, r))
551 +                return(1);
552 +                                                /* check for outside spot */
553 +        if (m->otype==MAT_SPOT && spotout(r, makespot(m)))
554 +                return(1);
555 +                                                /* get distribution pattern */
556 +        raytexture(r, m->omod);
557 +                                                /* get source color */
558 +        setcolor(r->rcol, m->oargs.farg[0],
559 +                          m->oargs.farg[1],
560 +                          m->oargs.farg[2]);
561 +                                                /* modify value */
562 +        multcolor(r->rcol, r->pcol);
563 +        return(1);
564   }

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