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

Comparing ray/src/rt/source.c (file contents):
Revision 2.17 by greg, Thu Nov 2 17:37:58 1995 UTC vs.
Revision 2.50 by greg, Tue Apr 19 01:15:07 2005 UTC

# Line 1 | Line 1
1 – /* Copyright (c) 1995 Regents of the University of California */
2 –
1   #ifndef lint
2 < static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
2 > static const char RCSid[] = "$Id$";
3   #endif
6 –
4   /*
5   *  source.c - routines dealing with illumination sources.
6   *
7 < *     8/20/85
7 > *  External symbols declared in source.h
8   */
9  
10   #include  "ray.h"
14 –
15 – #include  "octree.h"
16 –
11   #include  "otypes.h"
12 <
12 > #include  "rtotypes.h"
13   #include  "source.h"
14 + #include  "random.h"
15  
16 + extern double  ssampdist;               /* scatter sampling distance */
17 +
18 + #ifndef MAXSSAMP
19 + #define MAXSSAMP        16              /* maximum samples per ray */
20 + #endif
21 +
22   /*
23   * Structures used by direct()
24   */
# Line 38 | Line 39 | static CONTRIB  *srccnt;               /* source contributions in d
39   static CNTPTR  *cntord;                 /* source ordering in direct() */
40   static int  maxcntr = 0;                /* size of contribution arrays */
41  
42 + static int cntcmp(const void *p1, const void *p2);
43  
44 < marksources()                   /* find and mark source objects */
44 >
45 > extern OBJREC *                 /* find an object's actual material */
46 > findmaterial(register OBJREC *o)
47   {
48 +        while (!ismaterial(o->otype)) {
49 +                if (o->otype == MOD_ALIAS && o->oargs.nsargs) {
50 +                        OBJECT  aobj;
51 +                        OBJREC  *ao;
52 +                        aobj = lastmod(objndx(o), o->oargs.sarg[0]);
53 +                        if (aobj < 0)
54 +                                objerror(o, USER, "bad reference");
55 +                        ao = objptr(aobj);
56 +                        if (ismaterial(ao->otype))
57 +                                return(ao);
58 +                }
59 +                if (o->omod == OVOID)
60 +                        return(NULL);
61 +                o = objptr(o->omod);
62 +        }
63 +        return(o);              /* mixtures will return NULL */
64 + }
65 +
66 +
67 + extern void
68 + marksources(void)                       /* find and mark source objects */
69 + {
70          int  foundsource = 0;
71          int  i;
72          register OBJREC  *o, *m;
# Line 48 | Line 74 | marksources()                  /* find and mark source objects */
74                                          /* initialize dispatch table */
75          initstypes();
76                                          /* find direct sources */
77 <        for (i = 0; i < nobjects; i++) {
77 >        for (i = 0; i < nsceneobjs; i++) {
78          
79                  o = objptr(i);
80  
81                  if (!issurface(o->otype) || o->omod == OVOID)
82                          continue;
83 <
84 <                m = objptr(o->omod);
85 <
86 <                if (!islight(m->otype))
61 <                        continue;
83 >                                        /* find material */
84 >                m = findmaterial(objptr(o->omod));
85 >                if (m == NULL || !islight(m->otype))
86 >                        continue;       /* not source modifier */
87          
88                  if (m->oargs.nfargs != (m->otype == MAT_GLOW ? 4 :
89                                  m->otype == MAT_SPOT ? 7 : 3))
# Line 97 | Line 122 | marksources()                  /* find and mark source objects */
122                                  source[ns].sflags |= SSKIP;
123                          }
124                  }
125 + #if  SHADCACHE
126 +                initobscache(ns);
127 + #endif
128                  if (!(source[ns].sflags & SSKIP))
129                          foundsource++;
130          }
# Line 109 | Line 137 | marksources()                  /* find and mark source objects */
137          maxcntr = nsources + MAXSPART;  /* start with this many */
138          srccnt = (CONTRIB *)malloc(maxcntr*sizeof(CONTRIB));
139          cntord = (CNTPTR *)malloc(maxcntr*sizeof(CNTPTR));
140 <        if (srccnt == NULL | cntord == NULL)
140 >        if ((srccnt == NULL) | (cntord == NULL))
141                  goto memerr;
142          return;
143   memerr:
# Line 117 | Line 145 | memerr:
145   }
146  
147  
148 < srcray(sr, r, si)               /* send a ray to a source, return domega */
149 < register RAY  *sr;              /* returned source ray */
122 < RAY  *r;                        /* ray which hit object */
123 < SRCINDEX  *si;                  /* source sample index */
148 > extern void
149 > freesources(void)                       /* free all source structures */
150   {
151 +        if (nsources > 0) {
152 + #if SHADCACHE
153 +                while (nsources--)
154 +                        freeobscache(&source[nsources]);
155 + #endif
156 +                free((void *)source);
157 +                source = NULL;
158 +                nsources = 0;
159 +        }
160 +        if (maxcntr <= 0)
161 +                return;
162 +        free((void *)srccnt);
163 +        srccnt = NULL;
164 +        free((void *)cntord);
165 +        cntord = NULL;
166 +        maxcntr = 0;
167 + }
168 +
169 +
170 + extern int
171 + srcray(                         /* send a ray to a source, return domega */
172 +        register RAY  *sr,              /* returned source ray */
173 +        RAY  *r,                        /* ray which hit object */
174 +        SRCINDEX  *si                   /* source sample index */
175 + )
176 + {
177      double  d;                          /* distance to source */
178      register SRCREC  *srcp;
179  
180 <    rayorigin(sr, r, SHADOW, 1.0);              /* ignore limits */
180 >    rayorigin(sr, SHADOW, r, NULL);             /* ignore limits */
181  
182      while ((d = nextssamp(sr, si)) != 0.0) {
183          sr->rsrc = si->sn;                      /* remember source */
184          srcp = source + si->sn;
185          if (srcp->sflags & SDISTANT) {
186 <                if (srcp->sflags & SSPOT && spotout(sr, srcp->sl.s, 1))
186 >                if (srcp->sflags & SSPOT && spotout(sr, srcp->sl.s))
187                          continue;
188                  return(1);              /* sample OK */
189          }
# Line 141 | Line 193 | SRCINDEX  *si;                 /* source sample index */
193                  continue;
194                                                  /* check angle */
195          if (srcp->sflags & SSPOT) {
196 <                if (spotout(sr, srcp->sl.s, 0))
196 >                if (spotout(sr, srcp->sl.s))
197                          continue;
198                                          /* adjust solid angle */
199                  si->dom *= d*d;
# Line 154 | Line 206 | SRCINDEX  *si;                 /* source sample index */
206   }
207  
208  
209 < srcvalue(r)                     /* punch ray to source and compute value */
210 < register RAY  *r;
209 > extern void
210 > srcvalue(                       /* punch ray to source and compute value */
211 >        register RAY  *r
212 > )
213   {
214          register SRCREC  *sp;
215  
# Line 166 | Line 220 | register RAY  *r;
220                          return;
221                  if (!rayshade(r, r->ro->omod))  /* compute contribution */
222                          goto nomat;
223 +                rayparticipate(r);
224                  return;
225          }
226                                          /* compute intersection */
# Line 175 | Line 230 | register RAY  *r;
230                          sp->sa.success++;
231                  if (!rayshade(r, r->ro->omod))  /* compute contribution */
232                          goto nomat;
233 +                rayparticipate(r);
234                  return;
235          }
236                                          /* we missed our mark! */
# Line 192 | Line 248 | nomat:
248   }
249  
250  
251 < sourcehit(r)                    /* check to see if ray hit distant source */
252 < register RAY  *r;
251 > static int
252 > transillum(                     /* check if material is transparent illum */
253 >        OBJECT  obj
254 > )
255   {
256 +        OBJREC *m = findmaterial(objptr(obj));
257 +        
258 +        if (m == NULL)
259 +                return(1);
260 +        if (m->otype != MAT_ILLUM)
261 +                return(0);
262 +        return(!m->oargs.nsargs || !strcmp(m->oargs.sarg[0], VOIDID));
263 + }
264 +
265 +
266 + extern int
267 + sourcehit(                      /* check to see if ray hit distant source */
268 +        register RAY  *r
269 + )
270 + {
271 +        int  glowsrc = -1;
272 +        int  transrc = -1;
273          int  first, last;
274          register int  i;
275  
# Line 203 | Line 278 | register RAY  *r;
278          } else {                        /* otherwise check all */
279                  first = 0; last = nsources-1;
280          }
281 <        for (i = first; i <= last; i++)
282 <                if ((source[i].sflags & (SDISTANT|SVIRTUAL)) == SDISTANT)
283 <                        /*
284 <                         * Check to see if ray is within
285 <                         * solid angle of source.
286 <                         */
287 <                        if (2.0*PI * (1.0 - DOT(source[i].sloc,r->rdir))
288 <                                        <= source[i].ss2) {
289 <                                r->ro = source[i].so;
290 <                                if (!(source[i].sflags & SSKIP))
291 <                                        break;
292 <                        }
293 <
294 <        if (r->ro != NULL) {
295 <                for (i = 0; i < 3; i++)
296 <                        r->ron[i] = -r->rdir[i];
297 <                r->rod = 1.0;
298 <                r->rox = NULL;
299 <                return(1);
281 >        for (i = first; i <= last; i++) {
282 >                if ((source[i].sflags & (SDISTANT|SVIRTUAL)) != SDISTANT)
283 >                        continue;
284 >                /*
285 >                 * Check to see if ray is within
286 >                 * solid angle of source.
287 >                 */
288 >                if (2.*PI*(1. - DOT(source[i].sloc,r->rdir)) > source[i].ss2)
289 >                        continue;
290 >                                        /* is it the only possibility? */
291 >                if (first == last) {
292 >                        r->ro = source[i].so;
293 >                        break;
294 >                }
295 >                /*
296 >                 * If it's a glow or transparent illum, just remember it.
297 >                 */
298 >                if (source[i].sflags & SSKIP) {
299 >                        glowsrc = i;
300 >                        continue;
301 >                }
302 >                if (transillum(source[i].so->omod)) {
303 >                        transrc = i;
304 >                        continue;
305 >                }
306 >                r->ro = source[i].so;   /* otherwise, use first hit */
307 >                break;
308          }
309 <        return(0);
309 >        /*
310 >         * Do we need fallback?
311 >         */
312 >        if (r->ro == NULL) {
313 >                if (transrc >= 0 && r->crtype & (AMBIENT|SPECULAR))
314 >                        return(0);      /* avoid overcounting */
315 >                if (glowsrc >= 0)
316 >                        r->ro = source[glowsrc].so;
317 >                else
318 >                        return(0);      /* nothing usable */
319 >        }
320 >        /*
321 >         * Make assignments.
322 >         */
323 >        r->robj = objndx(r->ro);
324 >        for (i = 0; i < 3; i++)
325 >                r->ron[i] = -r->rdir[i];
326 >        r->rod = 1.0;
327 >        r->pert[0] = r->pert[1] = r->pert[2] = 0.0;
328 >        r->uv[0] = r->uv[1] = 0.0;
329 >        r->rox = NULL;
330 >        return(1);
331   }
332  
333  
334   static int
335 < cntcmp(sc1, sc2)                        /* contribution compare (descending) */
336 < register CNTPTR  *sc1, *sc2;
335 > cntcmp(                         /* contribution compare (descending) */
336 >        const void *p1,
337 >        const void *p2
338 > )
339   {
340 +        register const CNTPTR  *sc1 = (const CNTPTR *)p1;
341 +        register const CNTPTR  *sc2 = (const CNTPTR *)p2;
342 +
343          if (sc1->brt > sc2->brt)
344                  return(-1);
345          if (sc1->brt < sc2->brt)
# Line 239 | Line 348 | register CNTPTR  *sc1, *sc2;
348   }
349  
350  
351 < direct(r, f, p)                         /* add direct component */
352 < RAY  *r;                        /* ray that hit surface */
353 < int  (*f)();                    /* direct component coefficient function */
354 < char  *p;                       /* data for f */
351 > extern void
352 > direct(                                 /* add direct component */
353 >        RAY  *r,                        /* ray that hit surface */
354 >        srcdirf_t *f,                   /* direct component coefficient function */
355 >        void  *p                        /* data for f */
356 > )
357   {
247 –        extern int  (*trace)();
358          register int  sn;
359          register CONTRIB  *scp;
360          SRCINDEX  si;
# Line 260 | Line 370 | char  *p;                      /* data for f */
370          for (sn = 0; srcray(&sr, r, &si); sn++) {
371                  if (sn >= maxcntr) {
372                          maxcntr = sn + MAXSPART;
373 <                        srccnt = (CONTRIB *)realloc((char *)srccnt,
373 >                        srccnt = (CONTRIB *)realloc((void *)srccnt,
374                                          maxcntr*sizeof(CONTRIB));
375 <                        cntord = (CNTPTR *)realloc((char *)cntord,
375 >                        cntord = (CNTPTR *)realloc((void *)cntord,
376                                          maxcntr*sizeof(CNTPTR));
377 <                        if (srccnt == NULL | cntord == NULL)
377 >                        if ((srccnt == NULL) | (cntord == NULL))
378                                  error(SYSTEM, "out of memory in direct");
379                  }
380                  cntord[sn].sndx = sn;
# Line 275 | Line 385 | char  *p;                      /* data for f */
385                  cntord[sn].brt = bright(scp->coef);
386                  if (cntord[sn].brt <= 0.0)
387                          continue;
388 + #if SHADCACHE
389 +                                                /* check shadow cache */
390 +                if (si.np == 1 && srcblocked(&sr)) {
391 +                        cntord[sn].brt = 0.0;
392 +                        continue;
393 +                }
394 + #endif
395                  VCOPY(scp->dir, sr.rdir);
396 +                copycolor(sr.rcoef, scp->coef);
397                                                  /* compute potential */
398 <                sr.revf = srcvalue;
399 <                rayvalue(&sr);
398 >                srcvalue(&sr);
399 >                multcolor(sr.rcol, sr.rcoef);
400                  copycolor(scp->val, sr.rcol);
283 –                multcolor(scp->val, scp->coef);
401                  cntord[sn].brt = bright(scp->val);
402          }
403                                                  /* sort contributions */
# Line 319 | Line 436 | char  *p;                      /* data for f */
436                          break;
437                  scp = srccnt + cntord[sn].sndx;
438                                                  /* test for hit */
439 <                rayorigin(&sr, r, SHADOW, 1.0);
439 >                rayorigin(&sr, SHADOW, r, NULL);
440                  VCOPY(sr.rdir, scp->dir);
441                  sr.rsrc = scp->sno;
442 <                source[scp->sno].ntests++;      /* keep statistics */
442 >                                                /* keep statistics */
443 >                if (source[scp->sno].ntests++ > 0xfffffff0) {
444 >                        source[scp->sno].ntests >>= 1;
445 >                        source[scp->sno].nhits >>= 1;
446 >                }
447                  if (localhit(&sr, &thescene) &&
448                                  ( sr.ro != source[scp->sno].so ||
449                                  source[scp->sno].sflags & SFOLLOW )) {
450                                                  /* follow entire path */
451 <                        if (!raycont(&sr))
331 <                                objerror(sr.ro, USER, "material not found");
451 >                        raycont(&sr);
452                          if (trace != NULL)
453                                  (*trace)(&sr);  /* trace execution */
454 <                        if (bright(sr.rcol) <= FTINY)
454 >                        rayparticipate(&sr);
455 >                        if (bright(sr.rcol) <= FTINY) {
456 > #if SHADCACHE
457 >                                if ((scp <= srccnt || scp[-1].sno != scp->sno)
458 >                                                && (scp >= srccnt+ncnts-1 ||
459 >                                                    scp[1].sno != scp->sno))
460 >                                        srcblocker(&sr);
461 > #endif
462                                  continue;       /* missed! */
463 +                        }
464                          copycolor(scp->val, sr.rcol);
465                          multcolor(scp->val, scp->coef);
466                  }
# Line 364 | Line 492 | char  *p;                      /* data for f */
492   }
493  
494  
495 + extern void
496 + srcscatter(                     /* compute source scattering into ray */
497 +        register RAY  *r
498 + )
499 + {
500 +        int  oldsampndx;
501 +        int  nsamps;
502 +        RAY  sr;
503 +        SRCINDEX  si;
504 +        double  t, d;
505 +        double  re, ge, be;
506 +        COLOR  cvext;
507 +        int  i, j;
508 +
509 +        if (r->slights == NULL || r->slights[0] == 0
510 +                        || r->gecc >= 1.-FTINY || r->rot >= FHUGE)
511 +                return;
512 +        if (ssampdist <= FTINY || (nsamps = r->rot/ssampdist + .5) < 1)
513 +                nsamps = 1;
514 + #if MAXSSAMP
515 +        else if (nsamps > MAXSSAMP)
516 +                nsamps = MAXSSAMP;
517 + #endif
518 +        oldsampndx = samplendx;
519 +        samplendx = random()&0x7fff;            /* randomize */
520 +        for (i = r->slights[0]; i > 0; i--) {   /* for each source */
521 +                for (j = 0; j < nsamps; j++) {  /* for each sample position */
522 +                        samplendx++;
523 +                        t = r->rot * (j+frandom())/nsamps;
524 +                                                        /* extinction */
525 +                        re = t*colval(r->cext,RED);
526 +                        ge = t*colval(r->cext,GRN);
527 +                        be = t*colval(r->cext,BLU);
528 +                        setcolor(cvext, re > 92. ? 0. : exp(-re),
529 +                                        ge > 92. ? 0. : exp(-ge),
530 +                                        be > 92. ? 0. : exp(-be));
531 +                        if (intens(cvext) <= FTINY)
532 +                                break;                  /* too far away */
533 +                        sr.rorg[0] = r->rorg[0] + r->rdir[0]*t;
534 +                        sr.rorg[1] = r->rorg[1] + r->rdir[1]*t;
535 +                        sr.rorg[2] = r->rorg[2] + r->rdir[2]*t;
536 +                        sr.rmax = 0.;
537 +                        initsrcindex(&si);      /* sample ray to this source */
538 +                        si.sn = r->slights[i];
539 +                        nopart(&si, &sr);
540 +                        if (!srcray(&sr, NULL, &si) ||
541 +                                        sr.rsrc != r->slights[i])
542 +                                continue;               /* no path */
543 + #if SHADCACHE
544 +                        if (srcblocked(&sr))            /* check shadow cache */
545 +                                continue;
546 + #endif
547 +                        copycolor(sr.cext, r->cext);
548 +                        copycolor(sr.albedo, r->albedo);
549 +                        sr.gecc = r->gecc;
550 +                        sr.slights = r->slights;
551 +                        rayvalue(&sr);                  /* eval. source ray */
552 +                        if (bright(sr.rcol) <= FTINY) {
553 + #if SHADCACHE
554 +                                srcblocker(&sr);        /* add blocker to cache */
555 + #endif
556 +                                continue;
557 +                        }
558 +                        if (r->gecc <= FTINY)           /* compute P(theta) */
559 +                                d = 1.;
560 +                        else {
561 +                                d = DOT(r->rdir, sr.rdir);
562 +                                d = 1. + r->gecc*r->gecc - 2.*r->gecc*d;
563 +                                d = (1. - r->gecc*r->gecc) / (d*sqrt(d));
564 +                        }
565 +                                                        /* other factors */
566 +                        d *= si.dom * r->rot / (4.*PI*nsamps);
567 +                        multcolor(sr.rcol, r->cext);
568 +                        multcolor(sr.rcol, r->albedo);
569 +                        scalecolor(sr.rcol, d);
570 +                        multcolor(sr.rcol, cvext);
571 +                        addcolor(r->rcol, sr.rcol);     /* add it in */
572 +                }
573 +        }
574 +        samplendx = oldsampndx;
575 + }
576 +
577 +
578   /****************************************************************
579   * The following macros were separated from the m_light() routine
580   * because they are very nasty and difficult to understand.
# Line 380 | Line 591 | char  *p;                      /* data for f */
591   * geometry behind (or inside) an effective radiator.
592   */
593  
594 < static int weaksrcmod(obj) int obj;     /* efficiency booster function */
595 < {register OBJREC *o = objptr(obj);
596 < return(o->otype==MAT_ILLUM|o->otype==MAT_GLOW);}
594 > static int
595 > weaksrcmat(OBJECT obj)          /* identify material */
596 > {
597 >        OBJREC *m = findmaterial(objptr(obj));
598 >        
599 >        if (m == NULL) return(0);
600 >        return((m->otype==MAT_ILLUM) | (m->otype==MAT_GLOW));
601 > }
602  
603   #define  illumblock(m, r)       (!(source[r->rsrc].sflags&SVIRTUAL) && \
604                                  r->rod > 0.0 && \
605 <                                weaksrcmod(source[r->rsrc].so->omod))
605 >                                weaksrcmat(source[r->rsrc].so->omod))
606  
607   /* wrongsource *
608   *
# Line 442 | Line 658 | return(o->otype==MAT_ILLUM|o->otype==MAT_GLOW);}
658                                  distglow(m, r, raydist(r,PRIMARY)))
659  
660  
661 < m_light(m, r)                   /* ray hit a light source */
662 < register OBJREC  *m;
663 < register RAY  *r;
661 > extern int
662 > m_light(                                /* ray hit a light source */
663 >        register OBJREC  *m,
664 >        register RAY  *r
665 > )
666   {
667                                                  /* check for over-counting */
668 <        if (badcomponent(m, r))
668 >        if (badcomponent(m, r)) {
669 >                setcolor(r->rcoef, 0.0, 0.0, 0.0);
670                  return(1);
671 <        if (wrongsource(m, r))
671 >        }
672 >        if (wrongsource(m, r)) {
673 >                setcolor(r->rcoef, 0.0, 0.0, 0.0);
674                  return(1);
675 +        }
676                                                  /* check for passed illum */
677          if (passillum(m, r)) {
678                  if (m->oargs.nsargs && strcmp(m->oargs.sarg[0], VOIDID))
679 <                        return(rayshade(r, modifier(m->oargs.sarg[0])));
679 >                        return(rayshade(r,lastmod(objndx(m),m->oargs.sarg[0])));
680                  raytrans(r);
681                  return(1);
682          }
683 +                                                /* check for invisibility */
684 +        if (srcignore(m, r)) {
685 +                setcolor(r->rcoef, 0.0, 0.0, 0.0);
686 +                return(1);
687 +        }
688                                          /* otherwise treat as source */
689                                                  /* check for behind */
690          if (r->rod < 0.0)
691                  return(1);
465 –                                                /* check for invisibility */
466 –        if (srcignore(m, r))
467 –                return(1);
692                                                  /* check for outside spot */
693 <        if (m->otype==MAT_SPOT && spotout(r, makespot(m), r->rot>=FHUGE))
693 >        if (m->otype==MAT_SPOT && spotout(r, makespot(m)))
694                  return(1);
695                                                  /* get distribution pattern */
696          raytexture(r, m->omod);

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