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

Comparing ray/src/rt/source.c (file contents):
Revision 2.9 by greg, Thu Nov 19 20:26:06 1992 UTC vs.
Revision 2.37 by greg, Fri Sep 12 22:35:54 2003 UTC

# Line 1 | Line 1
1 – /* Copyright (c) 1992 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 "copyright.h"
11 +
12   #include  "ray.h"
13  
15 – #include  "octree.h"
16 –
14   #include  "otypes.h"
15  
16   #include  "source.h"
17  
18 + #include  "random.h"
19 +
20 + extern double  ssampdist;               /* scatter sampling distance */
21 +
22 + #ifndef MAXSSAMP
23 + #define MAXSSAMP        16              /* maximum samples per ray */
24 + #endif
25 +
26   /*
27   * Structures used by direct()
28   */
# Line 39 | Line 44 | static CNTPTR  *cntord;                        /* source ordering in direct
44   static int  maxcntr = 0;                /* size of contribution arrays */
45  
46  
47 + void
48   marksources()                   /* find and mark source objects */
49   {
50          int  foundsource = 0;
# Line 48 | Line 54 | marksources()                  /* find and mark source objects */
54                                          /* initialize dispatch table */
55          initstypes();
56                                          /* find direct sources */
57 <        for (i = 0; i < nobjects; i++) {
57 >        for (i = 0; i < nsceneobjs; i++) {
58          
59                  o = objptr(i);
60  
61                  if (!issurface(o->otype) || o->omod == OVOID)
62                          continue;
63 <
63 >                                        /* find material */
64                  m = objptr(o->omod);
65 <
66 <                if (!islight(m->otype))
67 <                        continue;
65 >                while (!ismaterial(m->otype))
66 >                        if (ismixture(m->otype) || m->omod == OVOID) {
67 >                                m = NULL;
68 >                                break;
69 >                        } else
70 >                                m = objptr(m->omod);
71 >                if (m == NULL || !islight(m->otype))
72 >                        continue;       /* not source modifier */
73          
74                  if (m->oargs.nfargs != (m->otype == MAT_GLOW ? 4 :
75                                  m->otype == MAT_SPOT ? 7 : 3))
# Line 68 | Line 79 | marksources()                  /* find and mark source objects */
79                                  o->otype != OBJ_SOURCE &&
80                                  m->oargs.farg[3] <= FTINY)
81                          continue;                       /* don't bother */
82 +                if (m->oargs.farg[0] <= FTINY && m->oargs.farg[1] <= FTINY &&
83 +                                m->oargs.farg[2] <= FTINY)
84 +                        continue;                       /* don't bother */
85  
86                  if (sfun[o->otype].of == NULL ||
87                                  sfun[o->otype].of->setsrc == NULL)
# Line 106 | Line 120 | marksources()                  /* find and mark source objects */
120          maxcntr = nsources + MAXSPART;  /* start with this many */
121          srccnt = (CONTRIB *)malloc(maxcntr*sizeof(CONTRIB));
122          cntord = (CNTPTR *)malloc(maxcntr*sizeof(CNTPTR));
123 <        if (srccnt == NULL | cntord == NULL)
123 >        if ((srccnt == NULL) | (cntord == NULL))
124                  goto memerr;
125          return;
126   memerr:
# Line 114 | Line 128 | memerr:
128   }
129  
130  
131 + void
132 + freesources()                   /* free all source structures */
133 + {
134 +        if (nsources > 0) {
135 +                free((void *)source);
136 +                source = NULL;
137 +                nsources = 0;
138 +        }
139 +        if (maxcntr <= 0)
140 +                return;
141 +        free((void *)srccnt);
142 +        srccnt = NULL;
143 +        free((void *)cntord);
144 +        cntord = NULL;
145 +        maxcntr = 0;
146 + }
147 +
148 +
149 + int
150   srcray(sr, r, si)               /* send a ray to a source, return domega */
151   register RAY  *sr;              /* returned source ray */
152   RAY  *r;                        /* ray which hit object */
# Line 128 | Line 161 | SRCINDEX  *si;                 /* source sample index */
161          sr->rsrc = si->sn;                      /* remember source */
162          srcp = source + si->sn;
163          if (srcp->sflags & SDISTANT) {
164 <                if (srcp->sflags & SSPOT && spotout(sr, srcp->sl.s, 1))
164 >                if (srcp->sflags & SSPOT && spotout(sr, srcp->sl.s))
165                          continue;
166                  return(1);              /* sample OK */
167          }
# Line 138 | Line 171 | SRCINDEX  *si;                 /* source sample index */
171                  continue;
172                                                  /* check angle */
173          if (srcp->sflags & SSPOT) {
174 <                if (spotout(sr, srcp->sl.s, 0))
174 >                if (spotout(sr, srcp->sl.s))
175                          continue;
176                                          /* adjust solid angle */
177                  si->dom *= d*d;
# Line 151 | Line 184 | SRCINDEX  *si;                 /* source sample index */
184   }
185  
186  
187 + void
188   srcvalue(r)                     /* punch ray to source and compute value */
189 < RAY  *r;
189 > register RAY  *r;
190   {
191          register SRCREC  *sp;
192  
# Line 161 | Line 195 | RAY  *r;
195                                          /* check intersection */
196                  if (!(*ofun[sp->so->otype].funp)(sp->so, r))
197                          return;
198 <                raycont(r);             /* compute contribution */
198 >                if (!rayshade(r, r->ro->omod))  /* compute contribution */
199 >                        goto nomat;
200 >                rayparticipate(r);
201                  return;
202          }
203                                          /* compute intersection */
# Line 169 | Line 205 | RAY  *r;
205                          (*ofun[sp->so->otype].funp)(sp->so, r)) {
206                  if (sp->sa.success >= 0)
207                          sp->sa.success++;
208 <                raycont(r);             /* compute contribution */
208 >                if (!rayshade(r, r->ro->omod))  /* compute contribution */
209 >                        goto nomat;
210 >                rayparticipate(r);
211                  return;
212          }
213 +                                        /* we missed our mark! */
214          if (sp->sa.success < 0)
215                  return;                 /* bitched already */
216          sp->sa.success -= AIMREQT;
# Line 180 | Line 219 | RAY  *r;
219          sprintf(errmsg, "aiming failure for light source \"%s\"",
220                          sp->so->oname);
221          error(WARNING, errmsg);         /* issue warning */
222 +        return;
223 + nomat:
224 +        objerror(r->ro, USER, "material not found");
225   }
226  
227  
228 + int
229   sourcehit(r)                    /* check to see if ray hit distant source */
230   register RAY  *r;
231   {
# Line 208 | Line 251 | register RAY  *r;
251                          }
252  
253          if (r->ro != NULL) {
254 +                r->robj = objndx(r->ro);
255                  for (i = 0; i < 3; i++)
256                          r->ron[i] = -r->rdir[i];
257                  r->rod = 1.0;
258 +                r->pert[0] = r->pert[1] = r->pert[2] = 0.0;
259 +                r->uv[0] = r->uv[1] = 0.0;
260                  r->rox = NULL;
261                  return(1);
262          }
# Line 230 | Line 276 | register CNTPTR  *sc1, *sc2;
276   }
277  
278  
279 + void
280   direct(r, f, p)                         /* add direct component */
281   RAY  *r;                        /* ray that hit surface */
282 < int  (*f)();                    /* direct component coefficient function */
282 > void  (*f)();                   /* direct component coefficient function */
283   char  *p;                       /* data for f */
284   {
285 <        extern int  (*trace)();
285 >        extern void  (*trace)();
286          register int  sn;
287          register CONTRIB  *scp;
288          SRCINDEX  si;
# Line 251 | Line 298 | char  *p;                      /* data for f */
298          for (sn = 0; srcray(&sr, r, &si); sn++) {
299                  if (sn >= maxcntr) {
300                          maxcntr = sn + MAXSPART;
301 <                        srccnt = (CONTRIB *)realloc((char *)srccnt,
301 >                        srccnt = (CONTRIB *)realloc((void *)srccnt,
302                                          maxcntr*sizeof(CONTRIB));
303 <                        cntord = (CNTPTR *)realloc((char *)cntord,
303 >                        cntord = (CNTPTR *)realloc((void *)cntord,
304                                          maxcntr*sizeof(CNTPTR));
305 <                        if (srccnt == NULL | cntord == NULL)
305 >                        if ((srccnt == NULL) | (cntord == NULL))
306                                  error(SYSTEM, "out of memory in direct");
307                  }
308                  cntord[sn].sndx = sn;
# Line 299 | Line 346 | char  *p;                      /* data for f */
346                                                  /* modify threshold */
347          ourthresh = shadthresh / r->rweight;
348                                                  /* test for shadows */
349 <        nhits = 0;
350 <        for (sn = 0; sn < ncnts; sn++) {
349 >        for (nhits = 0, hwt = 0.0, sn = 0; sn < ncnts;
350 >                        hwt += (double)source[scp->sno].nhits /
351 >                                (double)source[scp->sno].ntests,
352 >                        sn++) {
353                                                  /* check threshold */
354                  if ((sn+nshadcheck>=ncnts ? cntord[sn].brt :
355                                  cntord[sn].brt-cntord[sn+nshadcheck].brt)
# Line 311 | Line 360 | char  *p;                      /* data for f */
360                  rayorigin(&sr, r, SHADOW, 1.0);
361                  VCOPY(sr.rdir, scp->dir);
362                  sr.rsrc = scp->sno;
363 <                source[scp->sno].ntests++;      /* keep statistics */
363 >                                                /* keep statistics */
364 >                if (source[scp->sno].ntests++ > 0xfffffff0) {
365 >                        source[scp->sno].ntests >>= 1;
366 >                        source[scp->sno].nhits >>= 1;
367 >                }
368                  if (localhit(&sr, &thescene) &&
369                                  ( sr.ro != source[scp->sno].so ||
370                                  source[scp->sno].sflags & SFOLLOW )) {
371                                                  /* follow entire path */
372                          raycont(&sr);
373 +                        rayparticipate(&sr);
374                          if (trace != NULL)
375                                  (*trace)(&sr);  /* trace execution */
376                          if (bright(sr.rcol) <= FTINY)
# Line 329 | Line 383 | char  *p;                      /* data for f */
383                  nhits++;
384                  source[scp->sno].nhits++;
385          }
386 <                                        /* surface hit rate */
387 <        if (sn > 0)
388 <                hwt = (double)nhits / (double)sn;
386 >                                        /* source hit rate */
387 >        if (hwt > FTINY)
388 >                hwt = (double)nhits / hwt;
389          else
390                  hwt = 0.5;
391   #ifdef DEBUG
392 <        sprintf(errmsg, "%d tested, %d untested, %f hit rate\n",
392 >        sprintf(errmsg, "%d tested, %d untested, %f conditional hit rate\n",
393                          sn, ncnts-sn, hwt);
394          eputs(errmsg);
395   #endif
# Line 344 | Line 398 | char  *p;                      /* data for f */
398                  scp = srccnt + cntord[sn].sndx;
399                  prob = hwt * (double)source[scp->sno].nhits /
400                                  (double)source[scp->sno].ntests;
401 +                if (prob > 1.0)
402 +                        prob = 1.0;
403                  scalecolor(scp->val, prob);
404                  addcolor(r->rcol, scp->val);
405          }
406   }
407  
408  
409 + void
410 + srcscatter(r)                   /* compute source scattering into ray */
411 + register RAY  *r;
412 + {
413 +        int  oldsampndx;
414 +        int  nsamps;
415 +        RAY  sr;
416 +        SRCINDEX  si;
417 +        double  t, d;
418 +        double  re, ge, be;
419 +        COLOR  cvext;
420 +        int  i, j;
421 +
422 +        if (r->slights == NULL || r->slights[0] == 0
423 +                        || r->gecc >= 1.-FTINY || r->rot >= FHUGE)
424 +                return;
425 +        if (ssampdist <= FTINY || (nsamps = r->rot/ssampdist + .5) < 1)
426 +                nsamps = 1;
427 + #if MAXSSAMP
428 +        else if (nsamps > MAXSSAMP)
429 +                nsamps = MAXSSAMP;
430 + #endif
431 +        oldsampndx = samplendx;
432 +        samplendx = random()&0x7fff;            /* randomize */
433 +        for (i = r->slights[0]; i > 0; i--) {   /* for each source */
434 +                for (j = 0; j < nsamps; j++) {  /* for each sample position */
435 +                        samplendx++;
436 +                        t = r->rot * (j+frandom())/nsamps;
437 +                                                        /* extinction */
438 +                        re = t*colval(r->cext,RED);
439 +                        ge = t*colval(r->cext,GRN);
440 +                        be = t*colval(r->cext,BLU);
441 +                        setcolor(cvext, re > 92. ? 0. : exp(-re),
442 +                                        ge > 92. ? 0. : exp(-ge),
443 +                                        be > 92. ? 0. : exp(-be));
444 +                        if (intens(cvext) <= FTINY)
445 +                                break;                  /* too far away */
446 +                        sr.rorg[0] = r->rorg[0] + r->rdir[0]*t;
447 +                        sr.rorg[1] = r->rorg[1] + r->rdir[1]*t;
448 +                        sr.rorg[2] = r->rorg[2] + r->rdir[2]*t;
449 +                        sr.rmax = 0.;
450 +                        initsrcindex(&si);      /* sample ray to this source */
451 +                        si.sn = r->slights[i];
452 +                        nopart(&si, &sr);
453 +                        if (!srcray(&sr, NULL, &si) ||
454 +                                        sr.rsrc != r->slights[i])
455 +                                continue;               /* no path */
456 +                        copycolor(sr.cext, r->cext);
457 +                        copycolor(sr.albedo, r->albedo);
458 +                        sr.gecc = r->gecc;
459 +                        sr.slights = r->slights;
460 +                        rayvalue(&sr);                  /* eval. source ray */
461 +                        if (bright(sr.rcol) <= FTINY)
462 +                                continue;
463 +                        if (r->gecc <= FTINY)           /* compute P(theta) */
464 +                                d = 1.;
465 +                        else {
466 +                                d = DOT(r->rdir, sr.rdir);
467 +                                d = 1. + r->gecc*r->gecc - 2.*r->gecc*d;
468 +                                d = (1. - r->gecc*r->gecc) / (d*sqrt(d));
469 +                        }
470 +                                                        /* other factors */
471 +                        d *= si.dom * r->rot / (4.*PI*nsamps);
472 +                        multcolor(sr.rcol, r->cext);
473 +                        multcolor(sr.rcol, r->albedo);
474 +                        scalecolor(sr.rcol, d);
475 +                        multcolor(sr.rcol, cvext);
476 +                        addcolor(r->rcol, sr.rcol);     /* add it in */
477 +                }
478 +        }
479 +        samplendx = oldsampndx;
480 + }
481 +
482 +
483   /****************************************************************
484   * The following macros were separated from the m_light() routine
485   * because they are very nasty and difficult to understand.
486   */
487  
488 < /* wrongillum *
488 > /* illumblock *
489   *
490   * We cannot allow an illum to pass to another illum, because that
491   * would almost certainly constitute overcounting.
492   * However, we do allow an illum to pass to another illum
493   * that is actually going to relay to a virtual light source.
494 + * We also prevent an illum from passing to a glow; this provides a
495 + * convenient mechanism for defining detailed light source
496 + * geometry behind (or inside) an effective radiator.
497   */
498  
499 < #define  wrongillum(m, r)       (!(source[r->rsrc].sflags&SVIRTUAL) && \
500 <                        objptr(source[r->rsrc].so->omod)->otype==MAT_ILLUM)
499 > static int
500 > weaksrcmat(int obj)             /* identify material */
501 > {
502 >        register OBJREC *o = objptr(obj);
503 >        
504 >        while (!ismaterial(o->otype))   /* find material */
505 >                o = objptr(o->omod);
506 >        return((o->otype==MAT_ILLUM)|(o->otype==MAT_GLOW));
507 > }
508  
509 + #define  illumblock(m, r)       (!(source[r->rsrc].sflags&SVIRTUAL) && \
510 +                                r->rod > 0.0 && \
511 +                                weaksrcmat(source[r->rsrc].so->omod))
512 +
513   /* wrongsource *
514   *
515   * This source is the wrong source (ie. overcounted) if we are
516   * aimed to a different source than the one we hit and the one
517 < * we hit is not an illum which should be passed.
517 > * we hit is not an illum that should be passed.
518   */
519  
520   #define  wrongsource(m, r)      (r->rsrc>=0 && source[r->rsrc].so!=r->ro && \
521 <                                (m->otype!=MAT_ILLUM || wrongillum(m,r)))
521 >                                (m->otype!=MAT_ILLUM || illumblock(m,r)))
522  
523   /* distglow *
524   *
525   * A distant glow is an object that sometimes acts as a light source,
526   * but is too far away from the test point to be one in this case.
527 + * (Glows with negative radii should NEVER participate in illumination.)
528   */
529  
530 < #define  distglow(m, r)         (m->otype==MAT_GLOW && \
531 <                                r->rot > m->oargs.farg[3])
530 > #define  distglow(m, r, d)      (m->otype==MAT_GLOW && \
531 >                                m->oargs.farg[3] >= -FTINY && \
532 >                                d > m->oargs.farg[3])
533  
534   /* badcomponent *
535   *
# Line 396 | Line 542 | char  *p;                      /* data for f */
542  
543   #define  badcomponent(m, r)     (r->crtype&(AMBIENT|SPECULAR) && \
544                                  !(r->crtype&SHADOW || r->rod < 0.0 || \
545 <                                        distglow(m, r)))
545 >                /* not 100% correct */  distglow(m, r, r->rot)))
546  
401 – /* overcount *
402 – *
403 – * All overcounting possibilities are contained here.
404 – */
405 –
406 – #define  overcount(m, r)        (badcomponent(m,r) || wrongsource(m,r))
407 –
547   /* passillum *
548   *
549   * An illum passes to another material type when we didn't hit it
# Line 418 | Line 557 | char  *p;                      /* data for f */
557  
558   /* srcignore *
559   *
560 < * The -di flag renders light sources invisible, and here is the test.
560 > * The -dv flag is normally on for sources to be visible.
561   */
562  
563 < #define  srcignore(m, r)        (!directvis && !(r->crtype&SHADOW) && \
564 <                                !distglow(m, r))
563 > #define  srcignore(m, r)        !(directvis || r->crtype&SHADOW || \
564 >                                distglow(m, r, raydist(r,PRIMARY)))
565  
566  
567 + int
568   m_light(m, r)                   /* ray hit a light source */
569   register OBJREC  *m;
570   register RAY  *r;
571   {
572                                                  /* check for over-counting */
573 <        if (overcount(m, r))
574 <                return;
573 >        if (badcomponent(m, r))
574 >                return(1);
575 >        if (wrongsource(m, r))
576 >                return(1);
577                                                  /* check for passed illum */
578          if (passillum(m, r)) {
579 <                if (m->oargs.nsargs < 1 || !strcmp(m->oargs.sarg[0], VOIDID))
580 <                        raytrans(r);
581 <                else
582 <                        rayshade(r, modifier(m->oargs.sarg[0]));
441 <                return;
579 >                if (m->oargs.nsargs && strcmp(m->oargs.sarg[0], VOIDID))
580 >                        return(rayshade(r,lastmod(objndx(m),m->oargs.sarg[0])));
581 >                raytrans(r);
582 >                return(1);
583          }
584                                          /* otherwise treat as source */
585                                                  /* check for behind */
586          if (r->rod < 0.0)
587 <                return;
587 >                return(1);
588                                                  /* check for invisibility */
589          if (srcignore(m, r))
590 <                return;
590 >                return(1);
591                                                  /* check for outside spot */
592 <        if (m->otype==MAT_SPOT && spotout(r, makespot(m), r->rot>=FHUGE))
593 <                return;
592 >        if (m->otype==MAT_SPOT && spotout(r, makespot(m)))
593 >                return(1);
594                                                  /* get distribution pattern */
595          raytexture(r, m->omod);
596                                                  /* get source color */
# Line 458 | Line 599 | register RAY  *r;
599                            m->oargs.farg[2]);
600                                                  /* modify value */
601          multcolor(r->rcol, r->pcol);
602 +        return(1);
603   }

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