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

Comparing ray/src/rt/source.c (file contents):
Revision 2.20 by greg, Sat Dec 9 11:30:19 1995 UTC vs.
Revision 2.51 by greg, Thu May 26 06:55:22 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"
20 –
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 42 | 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 52 | 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))
65 <                        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 101 | 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 113 | 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 121 | 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 */
126 < RAY  *r;                        /* ray which hit object */
127 < 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 */
# Line 158 | 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 198 | 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 209 | 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 245 | 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   {
253 –        extern int  (*trace)();
358          register int  sn;
359          register CONTRIB  *scp;
360          SRCINDEX  si;
# Line 266 | 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 281 | 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);
400 +                multcolor(sr.rcol, sr.rcoef);
401                  copycolor(scp->val, sr.rcol);
289 –                multcolor(scp->val, scp->coef);
402                  cntord[sn].brt = bright(scp->val);
403          }
404                                                  /* sort contributions */
# Line 325 | Line 437 | char  *p;                      /* data for f */
437                          break;
438                  scp = srccnt + cntord[sn].sndx;
439                                                  /* test for hit */
440 <                rayorigin(&sr, r, SHADOW, 1.0);
440 >                rayorigin(&sr, SHADOW, r, scp->coef);
441                  VCOPY(sr.rdir, scp->dir);
442                  sr.rsrc = scp->sno;
443 <                source[scp->sno].ntests++;      /* keep statistics */
443 >                                                /* keep statistics */
444 >                if (source[scp->sno].ntests++ > 0xfffffff0) {
445 >                        source[scp->sno].ntests >>= 1;
446 >                        source[scp->sno].nhits >>= 1;
447 >                }
448                  if (localhit(&sr, &thescene) &&
449                                  ( sr.ro != source[scp->sno].so ||
450                                  source[scp->sno].sflags & SFOLLOW )) {
451                                                  /* follow entire path */
452 <                        if (!raycont(&sr))
337 <                                objerror(sr.ro, USER, "material not found");
338 <                        rayparticipate(&sr);
452 >                        raycont(&sr);
453                          if (trace != NULL)
454                                  (*trace)(&sr);  /* trace execution */
455 <                        if (bright(sr.rcol) <= FTINY)
455 >                        rayparticipate(&sr);
456 >                        if (bright(sr.rcol) <= FTINY) {
457 > #if SHADCACHE
458 >                                if ((scp <= srccnt || scp[-1].sno != scp->sno)
459 >                                                && (scp >= srccnt+ncnts-1 ||
460 >                                                    scp[1].sno != scp->sno))
461 >                                        srcblocker(&sr);
462 > #endif
463                                  continue;       /* missed! */
464 +                        }
465 +                        multcolor(sr.rcol, sr.rcoef);
466                          copycolor(scp->val, sr.rcol);
467 <                        multcolor(scp->val, scp->coef);
467 >                } else if (trace != NULL &&
468 >                        (source[scp->sno].sflags & (SDISTANT|SVIRTUAL|SFOLLOW))
469 >                                                == (SDISTANT|SFOLLOW) &&
470 >                                sourcehit(&sr) && rayshade(&sr, sr.ro->omod)) {
471 >                        (*trace)(&sr);          /* trace execution */
472 >                        /* skip call to rayparticipate() & scp->val update */
473                  }
474                                                  /* add contribution if hit */
475                  addcolor(r->rcol, scp->val);
# Line 363 | Line 491 | char  *p;                      /* data for f */
491                  scp = srccnt + cntord[sn].sndx;
492                  prob = hwt * (double)source[scp->sno].nhits /
493                                  (double)source[scp->sno].ntests;
494 <                if (prob > 1.0)
495 <                        prob = 1.0;
368 <                scalecolor(scp->val, prob);
494 >                if (prob < 1.0)
495 >                        scalecolor(scp->val, prob);
496                  addcolor(r->rcol, scp->val);
497          }
498   }
499  
500  
501 < srcscatter(r)                   /* compute source scattering into ray */
502 < register RAY  *r;
501 > extern void
502 > srcscatter(                     /* compute source scattering into ray */
503 >        register RAY  *r
504 > )
505   {
506          int  oldsampndx;
507          int  nsamps;
508          RAY  sr;
509          SRCINDEX  si;
510 <        double  t, lastt, d;
511 <        COLOR  cumval, ctmp;
510 >        double  t, d;
511 >        double  re, ge, be;
512 >        COLOR  cvext;
513          int  i, j;
514  
515 <        if (r->slights == NULL || r->slights[0] == 0 || r->gecc >= 1.-FTINY)
515 >        if (r->slights == NULL || r->slights[0] == 0
516 >                        || r->gecc >= 1.-FTINY || r->rot >= FHUGE)
517                  return;
518          if (ssampdist <= FTINY || (nsamps = r->rot/ssampdist + .5) < 1)
519                  nsamps = 1;
520 + #if MAXSSAMP
521 +        else if (nsamps > MAXSSAMP)
522 +                nsamps = MAXSSAMP;
523 + #endif
524          oldsampndx = samplendx;
525          samplendx = random()&0x7fff;            /* randomize */
391 –        initsrcindex(&si);
526          for (i = r->slights[0]; i > 0; i--) {   /* for each source */
527 <                setcolor(cumval, 0., 0., 0.);
394 <                lastt = r->rot;
395 <                for (j = nsamps; j-- > 0; ) {   /* for each sample position */
527 >                for (j = 0; j < nsamps; j++) {  /* for each sample position */
528                          samplendx++;
529                          t = r->rot * (j+frandom())/nsamps;
530 +                                                        /* extinction */
531 +                        re = t*colval(r->cext,RED);
532 +                        ge = t*colval(r->cext,GRN);
533 +                        be = t*colval(r->cext,BLU);
534 +                        setcolor(cvext, re > 92. ? 0. : exp(-re),
535 +                                        ge > 92. ? 0. : exp(-ge),
536 +                                        be > 92. ? 0. : exp(-be));
537 +                        if (intens(cvext) <= FTINY)
538 +                                break;                  /* too far away */
539                          sr.rorg[0] = r->rorg[0] + r->rdir[0]*t;
540                          sr.rorg[1] = r->rorg[1] + r->rdir[1]*t;
541                          sr.rorg[2] = r->rorg[2] + r->rdir[2]*t;
542                          sr.rmax = 0.;
543 <                                                /* sample ray to this source */
544 <                        if (si.sp >= si.np-1 || !srcray(&sr, NULL, &si) ||
545 <                                        sr.rsrc != r->slights[i]) {
546 <                                si.sn = r->slights[i]-1;        /* reset */
547 <                                si.np = 0;
548 <                                if (!srcray(&sr, NULL, &si) ||
549 <                                                sr.rsrc != r->slights[i])
550 <                                        continue;               /* no path */
551 <                        }
543 >                        initsrcindex(&si);      /* sample ray to this source */
544 >                        si.sn = r->slights[i];
545 >                        nopart(&si, &sr);
546 >                        if (!srcray(&sr, NULL, &si) ||
547 >                                        sr.rsrc != r->slights[i])
548 >                                continue;               /* no path */
549 > #if SHADCACHE
550 >                        if (srcblocked(&sr))            /* check shadow cache */
551 >                                continue;
552 > #endif
553                          copycolor(sr.cext, r->cext);
554 <                        sr.albedo = r->albedo;
554 >                        copycolor(sr.albedo, r->albedo);
555                          sr.gecc = r->gecc;
556 +                        sr.slights = r->slights;
557                          rayvalue(&sr);                  /* eval. source ray */
558 <                        if (bright(sr.rcol) <= FTINY)
558 >                        if (bright(sr.rcol) <= FTINY) {
559 > #if SHADCACHE
560 >                                srcblocker(&sr);        /* add blocker to cache */
561 > #endif
562                                  continue;
563 <                                                        /* compute fall-off */
418 <                        d = lastt - t;
419 <                        setcolor(ctmp,  1.-d*colval(r->cext,RED),
420 <                                        1.-d*colval(r->cext,GRN),
421 <                                        1.-d*colval(r->cext,BLU));
422 <                        multcolor(cumval, ctmp);
423 <                        lastt = t;
563 >                        }
564                          if (r->gecc <= FTINY)           /* compute P(theta) */
565                                  d = 1.;
566                          else {
567                                  d = DOT(r->rdir, sr.rdir);
568 <                                d = sqrt(1. + r->gecc*r->gecc - 2.*r->gecc*d);
569 <                                d = (1. - r->gecc*r->gecc) / (d*d*d);
568 >                                d = 1. + r->gecc*r->gecc - 2.*r->gecc*d;
569 >                                d = (1. - r->gecc*r->gecc) / (d*sqrt(d));
570                          }
571                                                          /* other factors */
572 <                        d *= si.dom * r->albedo * r->rot / (4.*PI*nsamps);
572 >                        d *= si.dom * r->rot / (4.*PI*nsamps);
573                          multcolor(sr.rcol, r->cext);
574 +                        multcolor(sr.rcol, r->albedo);
575                          scalecolor(sr.rcol, d);
576 <                        addcolor(cumval, sr.rcol);
576 >                        multcolor(sr.rcol, cvext);
577 >                        addcolor(r->rcol, sr.rcol);     /* add it in */
578                  }
437 –                                                /* final fall-off */
438 –                setcolor(ctmp,  1.-lastt*colval(r->cext,RED),
439 –                                1.-lastt*colval(r->cext,GRN),
440 –                                1.-lastt*colval(r->cext,BLU));
441 –                multcolor(cumval, ctmp);
442 –                addcolor(r->rcol, cumval);      /* sum into ray result */
579          }
580          samplendx = oldsampndx;
581   }
# Line 461 | Line 597 | register RAY  *r;
597   * geometry behind (or inside) an effective radiator.
598   */
599  
600 < static int weaksrcmod(obj) int obj;     /* efficiency booster function */
601 < {register OBJREC *o = objptr(obj);
602 < return(o->otype==MAT_ILLUM|o->otype==MAT_GLOW);}
600 > static int
601 > weaksrcmat(OBJECT obj)          /* identify material */
602 > {
603 >        OBJREC *m = findmaterial(objptr(obj));
604 >        
605 >        if (m == NULL) return(0);
606 >        return((m->otype==MAT_ILLUM) | (m->otype==MAT_GLOW));
607 > }
608  
609   #define  illumblock(m, r)       (!(source[r->rsrc].sflags&SVIRTUAL) && \
610                                  r->rod > 0.0 && \
611 <                                weaksrcmod(source[r->rsrc].so->omod))
611 >                                weaksrcmat(source[r->rsrc].so->omod))
612  
613   /* wrongsource *
614   *
# Line 523 | Line 664 | return(o->otype==MAT_ILLUM|o->otype==MAT_GLOW);}
664                                  distglow(m, r, raydist(r,PRIMARY)))
665  
666  
667 < m_light(m, r)                   /* ray hit a light source */
668 < register OBJREC  *m;
669 < register RAY  *r;
667 > extern int
668 > m_light(                                /* ray hit a light source */
669 >        register OBJREC  *m,
670 >        register RAY  *r
671 > )
672   {
673                                                  /* check for over-counting */
674 <        if (badcomponent(m, r))
674 >        if (badcomponent(m, r)) {
675 >                setcolor(r->rcoef, 0.0, 0.0, 0.0);
676                  return(1);
677 <        if (wrongsource(m, r))
677 >        }
678 >        if (wrongsource(m, r)) {
679 >                setcolor(r->rcoef, 0.0, 0.0, 0.0);
680                  return(1);
681 +        }
682                                                  /* check for passed illum */
683          if (passillum(m, r)) {
684                  if (m->oargs.nsargs && strcmp(m->oargs.sarg[0], VOIDID))
685 <                        return(rayshade(r, modifier(m->oargs.sarg[0])));
685 >                        return(rayshade(r,lastmod(objndx(m),m->oargs.sarg[0])));
686                  raytrans(r);
687                  return(1);
688          }
689 +                                                /* check for invisibility */
690 +        if (srcignore(m, r)) {
691 +                setcolor(r->rcoef, 0.0, 0.0, 0.0);
692 +                return(1);
693 +        }
694                                          /* otherwise treat as source */
695                                                  /* check for behind */
696          if (r->rod < 0.0)
545 –                return(1);
546 –                                                /* check for invisibility */
547 –        if (srcignore(m, r))
697                  return(1);
698                                                  /* check for outside spot */
699          if (m->otype==MAT_SPOT && spotout(r, makespot(m)))

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