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

Comparing ray/src/rt/source.c (file contents):
Revision 1.3 by greg, Thu Apr 27 12:44:13 1989 UTC vs.
Revision 2.39 by greg, Wed Dec 31 02:03:08 2003 UTC

# Line 1 | Line 1
1 /* Copyright (c) 1986 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  "source.h"
16
14   #include  "otypes.h"
15  
16 < #include  "cone.h"
16 > #include  "otspecial.h"
17  
18 < #include  "face.h"
18 > #include  "source.h"
19  
20   #include  "random.h"
21  
22 + extern double  ssampdist;               /* scatter sampling distance */
23  
24 < extern double  dstrsrc;                 /* source distribution amount */
24 > #ifndef MAXSSAMP
25 > #define MAXSSAMP        16              /* maximum samples per ray */
26 > #endif
27  
28 < SOURCE  srcval[MAXSOURCE];              /* our array of sources */
29 < int  nsources = 0;                      /* the number of sources */
28 > /*
29 > * Structures used by direct()
30 > */
31  
32 + typedef struct {
33 +        int  sno;               /* source number */
34 +        FVECT  dir;             /* source direction */
35 +        COLOR  coef;            /* material coefficient */
36 +        COLOR  val;             /* contribution */
37 + }  CONTRIB;             /* direct contribution */
38  
39 + typedef struct {
40 +        int  sndx;              /* source index (to CONTRIB array) */
41 +        float  brt;             /* brightness (for comparison) */
42 + }  CNTPTR;              /* contribution pointer */
43 +
44 + static CONTRIB  *srccnt;                /* source contributions in direct() */
45 + static CNTPTR  *cntord;                 /* source ordering in direct() */
46 + static int  maxcntr = 0;                /* size of contribution arrays */
47 +
48 +
49 + OBJREC *                        /* find an object's actual material */
50 + findmaterial(register OBJREC *o)
51 + {
52 +        while (!ismaterial(o->otype)) {
53 +                if (ismixture(o->otype))
54 +                        return(NULL);   /* reject mixed materials */
55 +                if (o->otype == MOD_ALIAS && o->oargs.nsargs) {
56 +                        OBJECT  aobj;
57 +                        OBJREC  *ao;
58 +                        aobj = lastmod(objndx(o), o->oargs.sarg[0]);
59 +                        if (aobj < 0)
60 +                                objerror(o, USER, "bad reference");
61 +                        ao = objptr(aobj);
62 +                        if (ismaterial(ao->otype))
63 +                                return(ao);
64 +                }
65 +                if (o->omod == OVOID)
66 +                        return(NULL);
67 +                o = objptr(o->omod);
68 +        }
69 +        return(o);
70 + }
71 +
72 +
73 + void
74   marksources()                   /* find and mark source objects */
75   {
76 +        int  foundsource = 0;
77 +        int  i;
78          register OBJREC  *o, *m;
79 <        register int  i;
80 <
81 <        for (i = 0; i < nobjects; i++) {
79 >        register int  ns;
80 >                                        /* initialize dispatch table */
81 >        initstypes();
82 >                                        /* find direct sources */
83 >        for (i = 0; i < nsceneobjs; i++) {
84          
85                  o = objptr(i);
86  
87 <                if (o->omod == OVOID)
87 >                if (!issurface(o->otype) || o->omod == OVOID)
88                          continue;
89 <
90 <                m = objptr(o->omod);
91 <
92 <                if (m->otype != MAT_LIGHT &&
47 <                                m->otype != MAT_ILLUM &&
48 <                                m->otype != MAT_GLOW &&
49 <                                m->otype != MAT_SPOT)
50 <                        continue;
89 >                                        /* find material */
90 >                m = findmaterial(o);
91 >                if (m == NULL || !islight(m->otype))
92 >                        continue;       /* not source modifier */
93          
94                  if (m->oargs.nfargs != (m->otype == MAT_GLOW ? 4 :
95                                  m->otype == MAT_SPOT ? 7 : 3))
# Line 57 | Line 99 | marksources()                  /* find and mark source objects */
99                                  o->otype != OBJ_SOURCE &&
100                                  m->oargs.farg[3] <= FTINY)
101                          continue;                       /* don't bother */
102 +                if (m->oargs.farg[0] <= FTINY && m->oargs.farg[1] <= FTINY &&
103 +                                m->oargs.farg[2] <= FTINY)
104 +                        continue;                       /* don't bother */
105  
106 <                if (nsources >= MAXSOURCE)
107 <                        error(INTERNAL, "too many sources in marksources");
106 >                if (sfun[o->otype].of == NULL ||
107 >                                sfun[o->otype].of->setsrc == NULL)
108 >                        objerror(o, USER, "illegal material");
109  
110 <                newsource(&srcval[nsources], o);
110 >                if ((ns = newsource()) < 0)
111 >                        goto memerr;
112  
113 +                setsource(&source[ns], o);
114 +
115                  if (m->otype == MAT_GLOW) {
116 <                        srcval[nsources].sflags |= SPROX;
117 <                        srcval[nsources].sl.prox = m->oargs.farg[3];
118 <                        if (o->otype == OBJ_SOURCE)
119 <                                srcval[nsources].sflags |= SSKIP;
116 >                        source[ns].sflags |= SPROX;
117 >                        source[ns].sl.prox = m->oargs.farg[3];
118 >                        if (source[ns].sflags & SDISTANT)
119 >                                source[ns].sflags |= SSKIP;
120                  } else if (m->otype == MAT_SPOT) {
121 <                        srcval[nsources].sflags |= SSPOT;
122 <                        srcval[nsources].sl.s = makespot(m);
121 >                        source[ns].sflags |= SSPOT;
122 >                        if ((source[ns].sl.s = makespot(m)) == NULL)
123 >                                goto memerr;
124 >                        if (source[ns].sflags & SFLAT &&
125 >                                !checkspot(source[ns].sl.s,source[ns].snorm)) {
126 >                                objerror(o, WARNING,
127 >                                        "invalid spotlight direction");
128 >                                source[ns].sflags |= SSKIP;
129 >                        }
130                  }
131 <                nsources++;
131 > #if  SHADCACHE
132 >                source[ns].obscache = NULL;
133 > #endif
134 >                if (!(source[ns].sflags & SSKIP))
135 >                        foundsource++;
136          }
137 +        if (!foundsource) {
138 +                error(WARNING, "no light sources found");
139 +                return;
140 +        }
141 +        markvirtuals();                 /* find and add virtual sources */
142 +                                /* allocate our contribution arrays */
143 +        maxcntr = nsources + MAXSPART;  /* start with this many */
144 +        srccnt = (CONTRIB *)malloc(maxcntr*sizeof(CONTRIB));
145 +        cntord = (CNTPTR *)malloc(maxcntr*sizeof(CNTPTR));
146 +        if ((srccnt == NULL) | (cntord == NULL))
147 +                goto memerr;
148 +        return;
149 + memerr:
150 +        error(SYSTEM, "out of memory in marksources");
151   }
152  
153  
154 < newsource(src, so)                      /* add a source to the array */
155 < register SOURCE  *src;
82 < register OBJREC  *so;
154 > void
155 > freesources()                   /* free all source structures */
156   {
157 <        double  cos(), tan(), sqrt();
158 <        double  theta;
159 <        FACE  *f;
160 <        CONE  *co;
161 <        int  j;
162 <        register int  i;
163 <        
164 <        src->sflags = 0;
92 <        src->so = so;
93 <
94 <        switch (so->otype) {
95 <        case OBJ_SOURCE:
96 <                if (so->oargs.nfargs != 4)
97 <                        objerror(so, USER, "bad arguments");
98 <                src->sflags |= SDISTANT;
99 <                VCOPY(src->sloc, so->oargs.farg);
100 <                if (normalize(src->sloc) == 0.0)
101 <                        objerror(so, USER, "zero direction");
102 <                theta = PI/180.0/2.0 * so->oargs.farg[3];
103 <                if (theta <= FTINY)
104 <                        objerror(so, USER, "zero size");
105 <                src->ss = theta >= PI/4 ? 1.0 : tan(theta);
106 <                src->ss2 = 2.0*PI * (1.0 - cos(theta));
107 <                break;
108 <        case OBJ_SPHERE:
109 <                VCOPY(src->sloc, so->oargs.farg);
110 <                src->ss = so->oargs.farg[3];
111 <                src->ss2 = PI * src->ss * src->ss;
112 <                break;
113 <        case OBJ_FACE:
114 <                                                /* get the face */
115 <                f = getface(so);
116 <                                                /* find the center */
117 <                for (j = 0; j < 3; j++) {
118 <                        src->sloc[j] = 0.0;
119 <                        for (i = 0; i < f->nv; i++)
120 <                                src->sloc[j] += VERTEX(f,i)[j];
121 <                        src->sloc[j] /= f->nv;
122 <                }
123 <                if (!inface(src->sloc, f))
124 <                        objerror(so, USER, "cannot hit center");
125 <                src->ss = sqrt(f->area / PI);
126 <                src->ss2 = f->area;
127 <                break;
128 <        case OBJ_RING:
129 <                                                /* get the ring */
130 <                co = getcone(so, 0);
131 <                VCOPY(src->sloc, CO_P0(co));
132 <                if (CO_R0(co) > 0.0)
133 <                        objerror(so, USER, "cannot hit center");
134 <                src->ss = CO_R1(co);
135 <                src->ss2 = PI * src->ss * src->ss;
136 <                break;
137 <        default:
138 <                objerror(so, USER, "illegal material");
157 >        if (nsources > 0) {
158 > #if SHADCACHE
159 >                while (nsources--)
160 >                        freeobscache(&source[nsources]);
161 > #endif
162 >                free((void *)source);
163 >                source = NULL;
164 >                nsources = 0;
165          }
166 +        if (maxcntr <= 0)
167 +                return;
168 +        free((void *)srccnt);
169 +        srccnt = NULL;
170 +        free((void *)cntord);
171 +        cntord = NULL;
172 +        maxcntr = 0;
173   }
174  
175  
176 < SPOT *
177 < makespot(m)                     /* make a spotlight */
178 < register OBJREC  *m;
176 > int
177 > srcray(                         /* send a ray to a source, return domega */
178 > register RAY  *sr,              /* returned source ray */
179 > RAY  *r,                        /* ray which hit object */
180 > SRCINDEX  *si                   /* source sample index */
181 > )
182   {
183 <        extern double  cos();
184 <        register SPOT  *ns;
183 >    double  d;                          /* distance to source */
184 >    register SRCREC  *srcp;
185  
186 <        if ((ns = (SPOT *)malloc(sizeof(SPOT))) == NULL)
187 <                error(SYSTEM, "out of memory in makespot");
188 <        ns->siz = 2.0*PI * (1.0 - cos(PI/180.0/2.0 * m->oargs.farg[3]));
189 <        VCOPY(ns->aim, m->oargs.farg+4);
190 <        if ((ns->flen = normalize(ns->aim)) == 0.0)
191 <                objerror(m, USER, "zero focus vector");
192 <        return(ns);
186 >    rayorigin(sr, r, SHADOW, 1.0);              /* ignore limits */
187 >
188 >    while ((d = nextssamp(sr, si)) != 0.0) {
189 >        sr->rsrc = si->sn;                      /* remember source */
190 >        srcp = source + si->sn;
191 >        if (srcp->sflags & SDISTANT) {
192 >                if (srcp->sflags & SSPOT && spotout(sr, srcp->sl.s))
193 >                        continue;
194 >                return(1);              /* sample OK */
195 >        }
196 >                                /* local source */
197 >                                                /* check proximity */
198 >        if (srcp->sflags & SPROX && d > srcp->sl.prox)
199 >                continue;
200 >                                                /* check angle */
201 >        if (srcp->sflags & SSPOT) {
202 >                if (spotout(sr, srcp->sl.s))
203 >                        continue;
204 >                                        /* adjust solid angle */
205 >                si->dom *= d*d;
206 >                d += srcp->sl.s->flen;
207 >                si->dom /= d*d;
208 >        }
209 >        return(1);                      /* sample OK */
210 >    }
211 >    return(0);                  /* no more samples */
212   }
213  
214  
215 < double
216 < srcray(sr, r, sn)               /* send a ray to a source, return domega */
217 < register RAY  *sr;              /* returned source ray */
218 < RAY  *r;                        /* ray which hit object */
164 < register int  sn;               /* source number */
215 > void
216 > srcvalue(                       /* punch ray to source and compute value */
217 > register RAY  *r
218 > )
219   {
220 <        register double  *norm = NULL;  /* plane normal */
167 <        double  ddot;                   /* (distance times) cosine */
168 <        FVECT  vd;
169 <        double  d;
170 <        register int  i;
220 >        register SRCREC  *sp;
221  
222 <        if (srcval[sn].sflags & SSKIP)
223 <                return(0.0);                    /* skip this source */
224 <
225 <        rayorigin(sr, r, SHADOW, 1.0);          /* ignore limits */
226 <
227 <        sr->rsrc = sn;                          /* remember source */
228 <                                                /* get source direction */
229 <        if (srcval[sn].sflags & SDISTANT)
230 <                                                /* constant direction */
181 <                VCOPY(sr->rdir, srcval[sn].sloc);
182 <        else {                                  /* compute direction */
183 <                for (i = 0; i < 3; i++)
184 <                        sr->rdir[i] = srcval[sn].sloc[i] - sr->rorg[i];
185 <
186 <                if (srcval[sn].so->otype == OBJ_FACE)
187 <                        norm = getface(srcval[sn].so)->norm;
188 <                else if (srcval[sn].so->otype == OBJ_RING)
189 <                        norm = getcone(srcval[sn].so,0)->ad;
190 <
191 <                if (norm != NULL && (ddot = -DOT(sr->rdir, norm)) <= FTINY)
192 <                        return(0.0);            /* behind surface! */
222 >        sp = &source[r->rsrc];
223 >        if (sp->sflags & SVIRTUAL) {    /* virtual source */
224 >                                        /* check intersection */
225 >                if (!(*ofun[sp->so->otype].funp)(sp->so, r))
226 >                        return;
227 >                if (!rayshade(r, r->ro->omod))  /* compute contribution */
228 >                        goto nomat;
229 >                rayparticipate(r);
230 >                return;
231          }
232 <        if (dstrsrc > FTINY) {
233 <                                        /* distribute source direction */
234 <                for (i = 0; i < 3; i++)
235 <                        vd[i] = dstrsrc * srcval[sn].ss * (1.0 - 2.0*frandom());
236 <
237 <                if (norm != NULL) {             /* project offset */
238 <                        d = DOT(vd, norm);
239 <                        for (i = 0; i < 3; i++)
240 <                                vd[i] -= d * norm[i];
203 <                }
204 <                for (i = 0; i < 3; i++)         /* offset source direction */
205 <                        sr->rdir[i] += vd[i];
206 <
207 <        } else if (srcval[sn].sflags & SDISTANT)
208 <                                                /* already normalized */
209 <                return(srcval[sn].ss2);
210 <
211 <        if ((d = normalize(sr->rdir)) == 0.0)
212 <                                                /* at source! */
213 <                return(0.0);
214 <        
215 <        if (srcval[sn].sflags & SDISTANT)
216 <                                                /* domega constant */
217 <                return(srcval[sn].ss2);
218 <
219 <        else {
220 <                                                /* check proximity */
221 <                if (srcval[sn].sflags & SPROX &&
222 <                                d > srcval[sn].sl.prox)
223 <                        return(0.0);
224 <
225 <                if (norm != NULL)
226 <                        ddot /= d;
227 <                else
228 <                        ddot = 1.0;
229 <                                                /* check angle */
230 <                if (srcval[sn].sflags & SSPOT) {
231 <                        if (srcval[sn].sl.s->siz < 2.0*PI *
232 <                                (1.0 + DOT(srcval[sn].sl.s->aim,sr->rdir)))
233 <                                return(0.0);
234 <                        d += srcval[sn].sl.s->flen;
235 <                }
236 <                                                /* return domega */
237 <                return(ddot*srcval[sn].ss2/(d*d));
232 >                                        /* compute intersection */
233 >        if (sp->sflags & SDISTANT ? sourcehit(r) :
234 >                        (*ofun[sp->so->otype].funp)(sp->so, r)) {
235 >                if (sp->sa.success >= 0)
236 >                        sp->sa.success++;
237 >                if (!rayshade(r, r->ro->omod))  /* compute contribution */
238 >                        goto nomat;
239 >                rayparticipate(r);
240 >                return;
241          }
242 +                                        /* we missed our mark! */
243 +        if (sp->sa.success < 0)
244 +                return;                 /* bitched already */
245 +        sp->sa.success -= AIMREQT;
246 +        if (sp->sa.success >= 0)
247 +                return;                 /* leniency */
248 +        sprintf(errmsg, "aiming failure for light source \"%s\"",
249 +                        sp->so->oname);
250 +        error(WARNING, errmsg);         /* issue warning */
251 +        return;
252 + nomat:
253 +        objerror(r->ro, USER, "material not found");
254   }
255  
256  
257 < sourcehit(r)                    /* check to see if ray hit distant source */
258 < register RAY  *r;
257 > int
258 > sourcehit(                      /* check to see if ray hit distant source */
259 > register RAY  *r
260 > )
261   {
262          int  first, last;
263          register int  i;
# Line 251 | Line 268 | register RAY  *r;
268                  first = 0; last = nsources-1;
269          }
270          for (i = first; i <= last; i++)
271 <                if (srcval[i].sflags & SDISTANT)
271 >                if ((source[i].sflags & (SDISTANT|SVIRTUAL)) == SDISTANT)
272                          /*
273                           * Check to see if ray is within
274                           * solid angle of source.
275                           */
276 <                        if (2.0*PI * (1.0 - DOT(srcval[i].sloc,r->rdir))
277 <                                        <= srcval[i].ss2) {
278 <                                r->ro = srcval[i].so;
279 <                                if (!(srcval[i].sflags & SSKIP))
276 >                        if (2.0*PI * (1.0 - DOT(source[i].sloc,r->rdir))
277 >                                        <= source[i].ss2) {
278 >                                r->ro = source[i].so;
279 >                                if (!(source[i].sflags & SSKIP))
280                                          break;
281                          }
282  
283          if (r->ro != NULL) {
284 +                r->robj = objndx(r->ro);
285                  for (i = 0; i < 3; i++)
286                          r->ron[i] = -r->rdir[i];
287                  r->rod = 1.0;
288 <                r->rofs = 1.0; setident4(r->rofx);
289 <                r->robs = 1.0; setident4(r->robx);
288 >                r->pert[0] = r->pert[1] = r->pert[2] = 0.0;
289 >                r->uv[0] = r->uv[1] = 0.0;
290 >                r->rox = NULL;
291                  return(1);
292          }
293          return(0);
294   }
295  
296  
297 < #define  wrongsource(m, r)      (m->otype!=MAT_ILLUM && \
298 <                                r->rsrc>=0 && \
280 <                                srcval[r->rsrc].so!=r->ro)
297 > #if  SHADCACHE                  /* preemptive shadow checking */
298 > #define ABS(x)  ((x)>0 ? (x) : -(x))
299  
300 < #define  badambient(m, r)       ((r->crtype&(AMBIENT|SHADOW))==AMBIENT && \
301 <                                !(r->rtype&REFLECTED) &&        /* hack! */\
302 <                                !(m->otype==MAT_GLOW&&r->rot>m->oargs.farg[3]))
300 > static void                             /* find closest blockers to source */
301 > initobscache(SRCREC *srcp)
302 > {
303 >        int     i;
304 >        int     cachelen;
305  
306 < #define  passillum(m, r)        (m->otype==MAT_ILLUM && \
307 <                                !(r->rsrc>=0&&srcval[r->rsrc].so==r->ro))
306 >        if (srcp->sflags & SDISTANT)
307 >                cachelen = 4*SHADCACHE*SHADCACHE;
308 >        else if (srcp->sflags & SFLAT)
309 >                cachelen = SHADCACHE*SHADCACHE*3 + (SHADCACHE&1)*SHADCACHE*4;
310 >        else /* spherical distribution */
311 >                cachelen = SHADCACHE*SHADCACHE*6;
312 >                                        /* allocate cache */
313 >        DCHECK(srcp->obscache != NULL,
314 >                        CONSISTENCY, "initobscache() called twice");
315 >        srcp->obscache = (OBSCACHE *)malloc(sizeof(OBSCACHE) +
316 >                                                sizeof(OBJECT)*(cachelen-1));
317 >        if (srcp->obscache == NULL)
318 >                error(SYSTEM, "out of memory in initobscache()");
319 >                                        /* set parameters */
320 >        if (srcp->sflags & SDISTANT) {
321 >                int     ax, ax1, ax2;
322 >                RREAL   amax = 0;
323 >                for (ax1 = 3; ax1--; )
324 >                        if (ABS(srcp->sloc[ax1]) > amax) {
325 >                                amax = ABS(srcp->sloc[ax1]);
326 >                                ax = ax1;
327 >                        }
328 >                srcp->obscache->p.d.ax = ax;
329 >                ax1 = (ax+1)%3;
330 >                ax2 = (ax+2)%3;
331 >                VCOPY(srcp->obscache->p.d.o, thescene.cuorg);
332 >                if (srcp->sloc[ax] > 0)
333 >                        srcp->obscache->p.d.o[ax] += thescene.cusize;
334 >                if (srcp->sloc[ax1] < 0)
335 >                        srcp->obscache->p.d.o[ax1] += thescene.cusize *
336 >                                        srcp->sloc[ax1] / ABS(srcp->sloc[ax]);
337 >                if (srcp->sloc[ax2] < 0)
338 >                        srcp->obscache->p.d.o[ax2] += thescene.cusize *
339 >                                        srcp->sloc[ax2] / ABS(srcp->sloc[ax]);
340 >                srcp->obscache->p.d.e1 = (1.-FTINY) / (thescene.cusize*(1. +
341 >                                fabs(srcp->sloc[ax1]/srcp->sloc[ax])));
342 >                srcp->obscache->p.d.e2 = (1.-FTINY) / (thescene.cusize*(1. +
343 >                                fabs(srcp->sloc[ax2]/srcp->sloc[ax])));
344 >        } else if (srcp->sflags & SFLAT) {
345 >                VCOPY(srcp->obscache->p.f.u, srcp->ss[SU]);
346 >                normalize(srcp->obscache->p.f.u);
347 >                fcross(srcp->obscache->p.f.v,
348 >                                srcp->snorm, srcp->obscache->p.f.u);
349 >        }
350 >                                        /* XXX Should cast rays from source */
351 >        for (i = cachelen; i--; )
352 >                srcp->obscache->obs[i] = OVOID;
353 > }
354  
355  
356 < m_light(m, r)                   /* ray hit a light source */
357 < register OBJREC  *m;
292 < register RAY  *r;
356 > static OBJECT *                 /* return occluder cache entry */
357 > srcobstructp(register RAY *r)
358   {
359 <                                                /* check for behind */
360 <        if (r->rod < 0.0)
359 >        static OBJECT   noobs;
360 >        SRCREC          *srcp;
361 >        int             ondx;
362 >
363 >        DCHECK(r->rsrc < 0, CONSISTENCY,
364 >                        "srcobstructp() called with unaimed ray");
365 >        noobs = OVOID;
366 >        srcp = &source[r->rsrc];
367 >        if (srcp->obscache == NULL)     /* initialize cache */
368 >                initobscache(srcp);
369 >                                        /* compute cache index */
370 >        if (srcp->sflags & SDISTANT) {
371 >                int     ax, ax1, ax2;
372 >                double  t;
373 >                ax = srcp->obscache->p.d.ax;
374 >                if ((ax1 = ax+1) >= 3) ax1 -= 3;
375 >                if ((ax2 = ax+2) >= 3) ax2 -= 3;
376 >                t = (srcp->obscache->p.d.o[ax] - r->rorg[ax]) / srcp->sloc[ax];
377 >                if (t <= FTINY)
378 >                        return &noobs;  /* could happen if ray is outside */
379 >                ondx = 2*SHADCACHE*(int)(2*SHADCACHE*srcp->obscache->p.d.e1 *
380 >                                (r->rorg[ax1] + t*srcp->sloc[ax1] -
381 >                                        srcp->obscache->p.d.o[ax1]));
382 >                ondx += (int)(2*SHADCACHE*srcp->obscache->p.d.e2 *
383 >                                (r->rorg[ax2] + t*srcp->sloc[ax2] -
384 >                                        srcp->obscache->p.d.o[ax2]));
385 >                if (ondx < 0 | ondx >= 4*SHADCACHE*SHADCACHE)
386 >                        return &nobs;   /* could happen if ray is outside */
387 >        } else if (srcp->sflags & SFLAT) {
388 >                FVECT   sd;
389 >                RREAL   sd0m, sd1m;
390 >                sd[0] = -DOT(r->rdir, srcp->obscache->p.f.u);
391 >                sd[1] = -DOT(r->rdir, srcp->obscache->p.f.v);
392 >                sd[2] = -DOT(r->rdir, srcp->snorm);
393 >                if (sd[2] < 0)
394 >                        return &noobs;  /* shouldn't happen */
395 >                sd0m = ABS(sd[0]);
396 >                sd1m = ABS(sd[1]);
397 >                if (sd[2] >= sd0m && sd[2] >= sd1m) {
398 >                        ondx = SHADCACHE*(int)(SHADCACHE*(.5-FTINY) *
399 >                                        (1. + sd[0]/sd[2]));
400 >                        ondx += (int)(SHADCACHE*(.5-FTINY) *
401 >                                        (1. + sd[1]/sd[2]));
402 >                } else if (sd0m >= sd1m) {
403 >                        ondx = SHADCACHE*SHADCACHE;
404 >                        if (sd[0] < 0)
405 >                                ondx += ((SHADCACHE+1)>>1)*SHADCACHE;
406 >                        ondx += SHADCACHE*(int)(SHADCACHE*(.5-FTINY) *
407 >                                        sd[2]/sd0m);
408 >                        ondx += (int)(SHADCACHE*(.5-FTINY) *
409 >                                        (1. + sd[1]/sd0m));
410 >                } else /* sd1m > sd0m */ {
411 >                        ondx = SHADCACHE*SHADCACHE +
412 >                                        ((SHADCACHE+1)>>1)*SHADCACHE*2;
413 >                        if (sd[1] < 0)
414 >                                ondx += ((SHADCACHE+1)>>1)*SHADCACHE;
415 >                        ondx += SHADCACHE*(int)(SHADCACHE*(.5-FTINY) *
416 >                                        sd[2]/sd1m);
417 >                        ondx += (int)(SHADCACHE*(.5-FTINY) *
418 >                                        (1. + sd[0]/sd1m));
419 >                }
420 >        } else /* spherical distribution */ {
421 >                int     ax, ax1, ax2;
422 >                RREAL   amax = 0;
423 >                for (ax1 = 3; ax1--; )
424 >                        if (ABS(r->rdir[ax1]) > amax) {
425 >                                amax = ABS(r->rdir[ax1]);
426 >                                ax = ax1;
427 >                        }
428 >                if ((ax1 = ax+1) >= 3) ax1 -= 3;
429 >                if ((ax2 = ax+2) >= 3) ax2 -= 3;
430 >                ondx = 2*SHADCACHE*SHADCACHE * ax;
431 >                if (r->rdir[ax] < 0)
432 >                        ondx += SHADCACHE*SHADCACHE;
433 >                ondx += SHADCACHE*(int)(SHADCACHE*(.5-FTINY) *
434 >                                        (1. + r->rdir[ax1]/amax));
435 >                ondx += (int)(SHADCACHE*(.5-FTINY) *
436 >                                (1. + r->rdir[ax2]/amax));
437 >        }
438 >                                        /* return cache pointer */
439 >        return(&srcp->obscache->obs[ondx]);
440 > }
441 >
442 >
443 > void                            /* free obstruction cache */
444 > freeobscache(SRCREC *srcp)
445 > {
446 >        if (srcp->obscache == NULL)
447                  return;
448 <                                                /* check for over-counting */
449 <        if (wrongsource(m, r) || badambient(m, r))
448 >        free((void *)srcp->obscache);
449 >        srcp->obscache = NULL;
450 > }
451 >
452 >        
453 > void                            /* record a source blocker */
454 > srcblocker(register RAY *r)
455 > {
456 >        OBJREC  *m;
457 >
458 >        if (r->robj == OVOID || objptr(r->robj) != r->ro ||
459 >                        isvolume(r->ro->otype))
460 >                return;                 /* don't record complex blockers */
461 >        m = findmaterial(r->ro);
462 >        if (m == NULL)
463 >                return;                 /* no material?! */
464 >        if (!(ofun[m->otype].flags & T_OPAQUE))
465 >                return;                 /* material not a reliable blocker */
466 >
467 >        *srcobstructp(r) = r->robj;     /* else record obstructor */
468 > }
469 >
470 >
471 > int                             /* check ray against cached blocker */
472 > srcblocked(RAY *r)
473 > {
474 >        OBJECT  obs = *srcobstructp(r);
475 >        OBJREC  *op;
476 >
477 >        if (obs == OVOID)
478 >                return(0);
479 >        op = objptr(obs);               /* check for intersection */
480 >        return ((*ofun[op->otype].funp)(op, r));
481 > }
482 >
483 > #endif
484 >
485 >
486 > static int
487 > cntcmp(                         /* contribution compare (descending) */
488 > const void *p1,
489 > const void *p2
490 > )
491 > {
492 >        register const CNTPTR  *sc1 = (const CNTPTR *)p1;
493 >        register const CNTPTR  *sc2 = (const CNTPTR *)p2;
494 >
495 >        if (sc1->brt > sc2->brt)
496 >                return(-1);
497 >        if (sc1->brt < sc2->brt)
498 >                return(1);
499 >        return(0);
500 > }
501 >
502 >
503 > void
504 > direct(                                 /* add direct component */
505 > RAY  *r,                        /* ray that hit surface */
506 > void  (*f)(),                   /* direct component coefficient function */
507 > char  *p                        /* data for f */
508 > )
509 > {
510 >        extern void  (*trace)();
511 >        register int  sn;
512 >        register CONTRIB  *scp;
513 >        SRCINDEX  si;
514 >        int  nshadcheck, ncnts;
515 >        int  nhits;
516 >        double  prob, ourthresh, hwt;
517 >        RAY  sr;
518 >                        /* NOTE: srccnt and cntord global so no recursion */
519 >        if (nsources <= 0)
520 >                return;         /* no sources?! */
521 >                                                /* potential contributions */
522 >        initsrcindex(&si);
523 >        for (sn = 0; srcray(&sr, r, &si); sn++) {
524 >                if (sn >= maxcntr) {
525 >                        maxcntr = sn + MAXSPART;
526 >                        srccnt = (CONTRIB *)realloc((void *)srccnt,
527 >                                        maxcntr*sizeof(CONTRIB));
528 >                        cntord = (CNTPTR *)realloc((void *)cntord,
529 >                                        maxcntr*sizeof(CNTPTR));
530 >                        if ((srccnt == NULL) | (cntord == NULL))
531 >                                error(SYSTEM, "out of memory in direct");
532 >                }
533 >                cntord[sn].sndx = sn;
534 >                scp = srccnt + sn;
535 >                scp->sno = sr.rsrc;
536 >                                                /* compute coefficient */
537 >                (*f)(scp->coef, p, sr.rdir, si.dom);
538 >                cntord[sn].brt = bright(scp->coef);
539 >                if (cntord[sn].brt <= 0.0)
540 >                        continue;
541 > #if SHADCACHE
542 >                                                /* check shadow cache */
543 >                if (si.np == 1 && srcblocked(&sr)) {
544 >                        cntord[sn].brt = 0.0;
545 >                        continue;
546 >                }
547 > #endif
548 >                VCOPY(scp->dir, sr.rdir);
549 >                                                /* compute potential */
550 >                sr.revf = srcvalue;
551 >                rayvalue(&sr);
552 >                copycolor(scp->val, sr.rcol);
553 >                multcolor(scp->val, scp->coef);
554 >                cntord[sn].brt = bright(scp->val);
555 >        }
556 >                                                /* sort contributions */
557 >        qsort(cntord, sn, sizeof(CNTPTR), cntcmp);
558 >        {                                       /* find last */
559 >                register int  l, m;
560 >
561 >                ncnts = l = sn;
562 >                sn = 0;
563 >                while ((m = (sn + ncnts) >> 1) != l) {
564 >                        if (cntord[m].brt > 0.0)
565 >                                sn = m;
566 >                        else
567 >                                ncnts = m;
568 >                        l = m;
569 >                }
570 >        }
571 >        if (ncnts == 0)
572 >                return;         /* no contributions! */
573 >                                                /* accumulate tail */
574 >        for (sn = ncnts-1; sn > 0; sn--)
575 >                cntord[sn-1].brt += cntord[sn].brt;
576 >                                                /* compute number to check */
577 >        nshadcheck = pow((double)ncnts, shadcert) + .5;
578 >                                                /* modify threshold */
579 >        ourthresh = shadthresh / r->rweight;
580 >                                                /* test for shadows */
581 >        for (nhits = 0, hwt = 0.0, sn = 0; sn < ncnts;
582 >                        hwt += (double)source[scp->sno].nhits /
583 >                                (double)source[scp->sno].ntests,
584 >                        sn++) {
585 >                                                /* check threshold */
586 >                if ((sn+nshadcheck>=ncnts ? cntord[sn].brt :
587 >                                cntord[sn].brt-cntord[sn+nshadcheck].brt)
588 >                                < ourthresh*bright(r->rcol))
589 >                        break;
590 >                scp = srccnt + cntord[sn].sndx;
591 >                                                /* test for hit */
592 >                rayorigin(&sr, r, SHADOW, 1.0);
593 >                VCOPY(sr.rdir, scp->dir);
594 >                sr.rsrc = scp->sno;
595 >                                                /* keep statistics */
596 >                if (source[scp->sno].ntests++ > 0xfffffff0) {
597 >                        source[scp->sno].ntests >>= 1;
598 >                        source[scp->sno].nhits >>= 1;
599 >                }
600 >                if (localhit(&sr, &thescene) &&
601 >                                ( sr.ro != source[scp->sno].so ||
602 >                                source[scp->sno].sflags & SFOLLOW )) {
603 >                                                /* follow entire path */
604 >                        raycont(&sr);
605 >                        rayparticipate(&sr);
606 >                        if (trace != NULL)
607 >                                (*trace)(&sr);  /* trace execution */
608 >                        if (bright(sr.rcol) <= FTINY) {
609 > #if SHADCACHE
610 >                                if ((scp <= srccnt || scp[-1].sno != scp->sno)
611 >                                                && (scp >= srccnt+ncnts ||
612 >                                                    scp[1].sno != scp->sno))
613 >                                        srcblocker(&sr);
614 > #endif
615 >                                continue;       /* missed! */
616 >                        }
617 >                        copycolor(scp->val, sr.rcol);
618 >                        multcolor(scp->val, scp->coef);
619 >                }
620 >                                                /* add contribution if hit */
621 >                addcolor(r->rcol, scp->val);
622 >                nhits++;
623 >                source[scp->sno].nhits++;
624 >        }
625 >                                        /* source hit rate */
626 >        if (hwt > FTINY)
627 >                hwt = (double)nhits / hwt;
628 >        else
629 >                hwt = 0.5;
630 > #ifdef DEBUG
631 >        sprintf(errmsg, "%d tested, %d untested, %f conditional hit rate\n",
632 >                        sn, ncnts-sn, hwt);
633 >        eputs(errmsg);
634 > #endif
635 >                                        /* add in untested sources */
636 >        for ( ; sn < ncnts; sn++) {
637 >                scp = srccnt + cntord[sn].sndx;
638 >                prob = hwt * (double)source[scp->sno].nhits /
639 >                                (double)source[scp->sno].ntests;
640 >                if (prob > 1.0)
641 >                        prob = 1.0;
642 >                scalecolor(scp->val, prob);
643 >                addcolor(r->rcol, scp->val);
644 >        }
645 > }
646 >
647 >
648 > void
649 > srcscatter(                     /* compute source scattering into ray */
650 > register RAY  *r
651 > )
652 > {
653 >        int  oldsampndx;
654 >        int  nsamps;
655 >        RAY  sr;
656 >        SRCINDEX  si;
657 >        double  t, d;
658 >        double  re, ge, be;
659 >        COLOR  cvext;
660 >        int  i, j;
661 >
662 >        if (r->slights == NULL || r->slights[0] == 0
663 >                        || r->gecc >= 1.-FTINY || r->rot >= FHUGE)
664                  return;
665 <                                                /* check for passed illum */
666 <        if (passillum(m, r)) {
665 >        if (ssampdist <= FTINY || (nsamps = r->rot/ssampdist + .5) < 1)
666 >                nsamps = 1;
667 > #if MAXSSAMP
668 >        else if (nsamps > MAXSSAMP)
669 >                nsamps = MAXSSAMP;
670 > #endif
671 >        oldsampndx = samplendx;
672 >        samplendx = random()&0x7fff;            /* randomize */
673 >        for (i = r->slights[0]; i > 0; i--) {   /* for each source */
674 >                for (j = 0; j < nsamps; j++) {  /* for each sample position */
675 >                        samplendx++;
676 >                        t = r->rot * (j+frandom())/nsamps;
677 >                                                        /* extinction */
678 >                        re = t*colval(r->cext,RED);
679 >                        ge = t*colval(r->cext,GRN);
680 >                        be = t*colval(r->cext,BLU);
681 >                        setcolor(cvext, re > 92. ? 0. : exp(-re),
682 >                                        ge > 92. ? 0. : exp(-ge),
683 >                                        be > 92. ? 0. : exp(-be));
684 >                        if (intens(cvext) <= FTINY)
685 >                                break;                  /* too far away */
686 >                        sr.rorg[0] = r->rorg[0] + r->rdir[0]*t;
687 >                        sr.rorg[1] = r->rorg[1] + r->rdir[1]*t;
688 >                        sr.rorg[2] = r->rorg[2] + r->rdir[2]*t;
689 >                        sr.rmax = 0.;
690 >                        initsrcindex(&si);      /* sample ray to this source */
691 >                        si.sn = r->slights[i];
692 >                        nopart(&si, &sr);
693 >                        if (!srcray(&sr, NULL, &si) ||
694 >                                        sr.rsrc != r->slights[i])
695 >                                continue;               /* no path */
696 >                        copycolor(sr.cext, r->cext);
697 >                        copycolor(sr.albedo, r->albedo);
698 >                        sr.gecc = r->gecc;
699 >                        sr.slights = r->slights;
700 >                        rayvalue(&sr);                  /* eval. source ray */
701 >                        if (bright(sr.rcol) <= FTINY)
702 >                                continue;
703 >                        if (r->gecc <= FTINY)           /* compute P(theta) */
704 >                                d = 1.;
705 >                        else {
706 >                                d = DOT(r->rdir, sr.rdir);
707 >                                d = 1. + r->gecc*r->gecc - 2.*r->gecc*d;
708 >                                d = (1. - r->gecc*r->gecc) / (d*sqrt(d));
709 >                        }
710 >                                                        /* other factors */
711 >                        d *= si.dom * r->rot / (4.*PI*nsamps);
712 >                        multcolor(sr.rcol, r->cext);
713 >                        multcolor(sr.rcol, r->albedo);
714 >                        scalecolor(sr.rcol, d);
715 >                        multcolor(sr.rcol, cvext);
716 >                        addcolor(r->rcol, sr.rcol);     /* add it in */
717 >                }
718 >        }
719 >        samplendx = oldsampndx;
720 > }
721  
303                if (m->oargs.nsargs < 1 || !strcmp(m->oargs.sarg[0], VOIDID))
304                        raytrans(r);
305                else
306                        rayshade(r, modifier(m->oargs.sarg[0]));
722  
723 <                                                /* otherwise treat as source */
724 <        } else {
723 > /****************************************************************
724 > * The following macros were separated from the m_light() routine
725 > * because they are very nasty and difficult to understand.
726 > */
727 >
728 > /* illumblock *
729 > *
730 > * We cannot allow an illum to pass to another illum, because that
731 > * would almost certainly constitute overcounting.
732 > * However, we do allow an illum to pass to another illum
733 > * that is actually going to relay to a virtual light source.
734 > * We also prevent an illum from passing to a glow; this provides a
735 > * convenient mechanism for defining detailed light source
736 > * geometry behind (or inside) an effective radiator.
737 > */
738 >
739 > static int
740 > weaksrcmat(int obj)             /* identify material */
741 > {
742 >        register OBJREC *o = objptr(obj);
743 >        
744 >        while (!ismaterial(o->otype))   /* find material */
745 >                o = objptr(o->omod);
746 >        return((o->otype==MAT_ILLUM)|(o->otype==MAT_GLOW));
747 > }
748 >
749 > #define  illumblock(m, r)       (!(source[r->rsrc].sflags&SVIRTUAL) && \
750 >                                r->rod > 0.0 && \
751 >                                weaksrcmat(source[r->rsrc].so->omod))
752 >
753 > /* wrongsource *
754 > *
755 > * This source is the wrong source (ie. overcounted) if we are
756 > * aimed to a different source than the one we hit and the one
757 > * we hit is not an illum that should be passed.
758 > */
759 >
760 > #define  wrongsource(m, r)      (r->rsrc>=0 && source[r->rsrc].so!=r->ro && \
761 >                                (m->otype!=MAT_ILLUM || illumblock(m,r)))
762 >
763 > /* distglow *
764 > *
765 > * A distant glow is an object that sometimes acts as a light source,
766 > * but is too far away from the test point to be one in this case.
767 > * (Glows with negative radii should NEVER participate in illumination.)
768 > */
769 >
770 > #define  distglow(m, r, d)      (m->otype==MAT_GLOW && \
771 >                                m->oargs.farg[3] >= -FTINY && \
772 >                                d > m->oargs.farg[3])
773 >
774 > /* badcomponent *
775 > *
776 > * We must avoid counting light sources in the ambient calculation,
777 > * since the direct component is handled separately.  Therefore, any
778 > * ambient ray which hits an active light source must be discarded.
779 > * The same is true for stray specular samples, since the specular
780 > * contribution from light sources is calculated separately.
781 > */
782 >
783 > #define  badcomponent(m, r)     (r->crtype&(AMBIENT|SPECULAR) && \
784 >                                !(r->crtype&SHADOW || r->rod < 0.0 || \
785 >                /* not 100% correct */  distglow(m, r, r->rot)))
786 >
787 > /* passillum *
788 > *
789 > * An illum passes to another material type when we didn't hit it
790 > * on purpose (as part of a direct calculation), or it is relaying
791 > * a virtual light source.
792 > */
793 >
794 > #define  passillum(m, r)        (m->otype==MAT_ILLUM && \
795 >                                (r->rsrc<0 || source[r->rsrc].so!=r->ro || \
796 >                                source[r->rsrc].sflags&SVIRTUAL))
797 >
798 > /* srcignore *
799 > *
800 > * The -dv flag is normally on for sources to be visible.
801 > */
802 >
803 > #define  srcignore(m, r)        !(directvis || r->crtype&SHADOW || \
804 >                                distglow(m, r, raydist(r,PRIMARY)))
805 >
806 >
807 > int
808 > m_light(                                /* ray hit a light source */
809 > register OBJREC  *m,
810 > register RAY  *r
811 > )
812 > {
813 >                                                /* check for over-counting */
814 >        if (badcomponent(m, r))
815 >                return(1);
816 >        if (wrongsource(m, r))
817 >                return(1);
818 >                                                /* check for passed illum */
819 >        if (passillum(m, r)) {
820 >                if (m->oargs.nsargs && strcmp(m->oargs.sarg[0], VOIDID))
821 >                        return(rayshade(r,lastmod(objndx(m),m->oargs.sarg[0])));
822 >                raytrans(r);
823 >                return(1);
824 >        }
825 >                                        /* otherwise treat as source */
826 >                                                /* check for behind */
827 >        if (r->rod < 0.0)
828 >                return(1);
829 >                                                /* check for invisibility */
830 >        if (srcignore(m, r))
831 >                return(1);
832 >                                                /* check for outside spot */
833 >        if (m->otype==MAT_SPOT && spotout(r, makespot(m)))
834 >                return(1);
835                                                  /* get distribution pattern */
836 <                raytexture(r, m->omod);
836 >        raytexture(r, m->omod);
837                                                  /* get source color */
838 <                setcolor(r->rcol, m->oargs.farg[0],
839 <                                  m->oargs.farg[1],
840 <                                  m->oargs.farg[2]);
838 >        setcolor(r->rcol, m->oargs.farg[0],
839 >                          m->oargs.farg[1],
840 >                          m->oargs.farg[2]);
841                                                  /* modify value */
842 <                multcolor(r->rcol, r->pcol);
843 <        }
842 >        multcolor(r->rcol, r->pcol);
843 >        return(1);
844   }
320
321
322 o_source() {}           /* intersection with a source is done elsewhere */

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+ Added lines
< Changed lines
> Changed lines