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

Comparing ray/src/rt/source.c (file contents):
Revision 2.51 by greg, Thu May 26 06:55:22 2005 UTC vs.
Revision 2.73 by greg, Fri Jul 3 00:42:20 2020 UTC

# Line 9 | Line 9 | static const char RCSid[] = "$Id$";
9  
10   #include  "ray.h"
11   #include  "otypes.h"
12 + #include  "otspecial.h"
13   #include  "rtotypes.h"
14   #include  "source.h"
15   #include  "random.h"
16 + #include  "pmapsrc.h"
17 + #include  "pmapmat.h"
18  
16 – extern double  ssampdist;               /* scatter sampling distance */
17 –
19   #ifndef MAXSSAMP
20   #define MAXSSAMP        16              /* maximum samples per ray */
21   #endif
# Line 42 | Line 43 | static int  maxcntr = 0;               /* size of contribution arra
43   static int cntcmp(const void *p1, const void *p2);
44  
45  
46 < 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
46 > void
47   marksources(void)                       /* find and mark source objects */
48   {
49          int  foundsource = 0;
50          int  i;
51 <        register OBJREC  *o, *m;
52 <        register int  ns;
51 >        OBJREC  *o, *m;
52 >        int  ns;
53                                          /* initialize dispatch table */
54          initstypes();
55                                          /* find direct sources */
# Line 82 | Line 61 | marksources(void)                      /* find and mark source objects */
61                          continue;
62                                          /* find material */
63                  m = findmaterial(objptr(o->omod));
64 <                if (m == NULL || !islight(m->otype))
64 >                if (m == NULL)
65 >                        continue;
66 >                if (m->otype == MAT_CLIP) {
67 >                        markclip(m);    /* special case for antimatter */
68 >                        continue;
69 >                }
70 >                if (!islight(m->otype))
71                          continue;       /* not source modifier */
72          
73                  if (m->oargs.nfargs != (m->otype == MAT_GLOW ? 4 :
74                                  m->otype == MAT_SPOT ? 7 : 3))
75                          objerror(m, USER, "bad # arguments");
76  
77 +                if (m->oargs.farg[0] <= FTINY && (m->oargs.farg[1] <= FTINY) &
78 +                                (m->oargs.farg[2] <= FTINY))
79 +                        continue;                       /* don't bother */
80                  if (m->otype == MAT_GLOW &&
81                                  o->otype != OBJ_SOURCE &&
82 <                                m->oargs.farg[3] <= FTINY)
83 <                        continue;                       /* don't bother */
84 <                if (m->oargs.farg[0] <= FTINY && m->oargs.farg[1] <= FTINY &&
85 <                                m->oargs.farg[2] <= FTINY)
98 <                        continue;                       /* don't bother */
99 <
82 >                                m->oargs.farg[3] <= FTINY) {
83 >                        foundsource += (ambounce > 0);
84 >                        continue;                       /* don't track these */
85 >                }
86                  if (sfun[o->otype].of == NULL ||
87                                  sfun[o->otype].of->setsrc == NULL)
88                          objerror(o, USER, "illegal material");
# Line 109 | Line 95 | marksources(void)                      /* find and mark source objects */
95                  if (m->otype == MAT_GLOW) {
96                          source[ns].sflags |= SPROX;
97                          source[ns].sl.prox = m->oargs.farg[3];
98 <                        if (source[ns].sflags & SDISTANT)
98 >                        if (source[ns].sflags & SDISTANT) {
99                                  source[ns].sflags |= SSKIP;
100 +                                foundsource += (ambounce > 0);
101 +                        }
102                  } else if (m->otype == MAT_SPOT) {
103 +                        if (source[ns].sflags & SDISTANT)
104 +                                objerror(o, WARNING,
105 +                                        "distant source is a spotlight");
106                          source[ns].sflags |= SSPOT;
107                          if ((source[ns].sl.s = makespot(m)) == NULL)
108                                  goto memerr;
# Line 122 | Line 113 | marksources(void)                      /* find and mark source objects */
113                                  source[ns].sflags |= SSKIP;
114                          }
115                  }
116 < #if  SHADCACHE
126 <                initobscache(ns);
127 < #endif
128 <                if (!(source[ns].sflags & SSKIP))
129 <                        foundsource++;
116 >                foundsource += !(source[ns].sflags & SSKIP);
117          }
118          if (!foundsource) {
119                  error(WARNING, "no light sources found");
120                  return;
121          }
122 <        markvirtuals();                 /* find and add virtual sources */
122 > #if  SHADCACHE
123 >        for (ns = 0; ns < nsources; ns++)       /* initialize obstructor cache */
124 >                initobscache(ns);
125 > #endif
126 >        /* PMAP: disable virtual sources */
127 >        if (!photonMapping)
128 >                markvirtuals();                 /* find and add virtual sources */
129 >                
130                                  /* allocate our contribution arrays */
131          maxcntr = nsources + MAXSPART;  /* start with this many */
132          srccnt = (CONTRIB *)malloc(maxcntr*sizeof(CONTRIB));
133          cntord = (CNTPTR *)malloc(maxcntr*sizeof(CNTPTR));
134 <        if ((srccnt == NULL) | (cntord == NULL))
135 <                goto memerr;
142 <        return;
134 >        if ((srccnt != NULL) & (cntord != NULL))
135 >                return;
136   memerr:
137          error(SYSTEM, "out of memory in marksources");
138   }
139  
140  
141 < extern void
141 > void
142 > distantsources(void)                    /* only mark distant sources */
143 > {
144 >        int  i;
145 >        OBJREC  *o, *m;
146 >        int  ns;
147 >                                        /* initialize dispatch table */
148 >        initstypes();
149 >                                        /* sources needed for sourcehit() */
150 >        for (i = 0; i < nsceneobjs; i++) {
151 >        
152 >                o = objptr(i);
153 >
154 >                if ((o->otype != OBJ_SOURCE) | (o->omod == OVOID))
155 >                        continue;
156 >                                        /* find material */
157 >                m = findmaterial(objptr(o->omod));
158 >                if (m == NULL)
159 >                        continue;
160 >                if (!islight(m->otype))
161 >                        continue;       /* not source modifier */
162 >        
163 >                if (m->oargs.nfargs != (m->otype == MAT_GLOW ? 4 :
164 >                                m->otype == MAT_SPOT ? 7 : 3))
165 >                        objerror(m, USER, "bad # arguments");
166 >
167 >                if (m->oargs.farg[0] <= FTINY && (m->oargs.farg[1] <= FTINY) &
168 >                                (m->oargs.farg[2] <= FTINY))
169 >                        continue;                       /* don't bother */
170 >                if (sfun[o->otype].of == NULL ||
171 >                                sfun[o->otype].of->setsrc == NULL)
172 >                        objerror(o, USER, "illegal material");
173 >
174 >                if ((ns = newsource()) < 0)
175 >                        error(SYSTEM, "out of memory in distantsources");
176 >
177 >                setsource(&source[ns], o);
178 >
179 >                if (m->otype == MAT_GLOW) {
180 >                        source[ns].sflags |= SPROX|SSKIP;
181 >                        source[ns].sl.prox = m->oargs.farg[3];
182 >                } else if (m->otype == MAT_SPOT)
183 >                        objerror(o, WARNING, "distant source is a spotlight");
184 >        }
185 > }
186 >
187 >
188 > void
189   freesources(void)                       /* free all source structures */
190   {
191          if (nsources > 0) {
# Line 157 | Line 197 | freesources(void)                      /* free all source structures */
197                  source = NULL;
198                  nsources = 0;
199          }
200 +        markclip(NULL);
201          if (maxcntr <= 0)
202                  return;
203          free((void *)srccnt);
# Line 167 | Line 208 | freesources(void)                      /* free all source structures */
208   }
209  
210  
211 < extern int
211 > int
212   srcray(                         /* send a ray to a source, return domega */
213 <        register RAY  *sr,              /* returned source ray */
213 >        RAY  *sr,               /* returned source ray */
214          RAY  *r,                        /* ray which hit object */
215          SRCINDEX  *si                   /* source sample index */
216   )
217   {
218 <    double  d;                          /* distance to source */
219 <    register SRCREC  *srcp;
218 >        double  d;                              /* distance to source */
219 >        SRCREC  *srcp;
220  
221 <    rayorigin(sr, SHADOW, r, NULL);             /* ignore limits */
221 >        rayorigin(sr, SHADOW, r, NULL);         /* ignore limits */
222  
223 <    while ((d = nextssamp(sr, si)) != 0.0) {
224 <        sr->rsrc = si->sn;                      /* remember source */
225 <        srcp = source + si->sn;
226 <        if (srcp->sflags & SDISTANT) {
227 <                if (srcp->sflags & SSPOT && spotout(sr, srcp->sl.s))
228 <                        continue;
229 <                return(1);              /* sample OK */
230 <        }
223 >        if (r == NULL)
224 >                sr->rmax = 0.0;
225 >
226 >        while ((d = nextssamp(sr, si)) != 0.0) {
227 >                sr->rsrc = si->sn;                      /* remember source */
228 >                srcp = source + si->sn;
229 >                if (srcp->sflags & SDISTANT) {
230 >                        if (srcp->sflags & SSPOT && spotout(sr, srcp->sl.s))
231 >                                continue;
232 >                        return(1);              /* sample OK */
233 >                }
234                                  /* local source */
235                                                  /* check proximity */
236 <        if (srcp->sflags & SPROX && d > srcp->sl.prox)
193 <                continue;
194 <                                                /* check angle */
195 <        if (srcp->sflags & SSPOT) {
196 <                if (spotout(sr, srcp->sl.s))
236 >                if (srcp->sflags & SPROX && d > srcp->sl.prox)
237                          continue;
238 +                                                /* check angle */
239 +                if (srcp->sflags & SSPOT) {
240 +                        if (spotout(sr, srcp->sl.s))
241 +                                continue;
242                                          /* adjust solid angle */
243 <                si->dom *= d*d;
244 <                d += srcp->sl.s->flen;
245 <                si->dom /= d*d;
243 >                        si->dom *= d*d;
244 >                        d += srcp->sl.s->flen;
245 >                        si->dom /= d*d;
246 >                }
247 >                return(1);                      /* sample OK */
248          }
249 <        return(1);                      /* sample OK */
204 <    }
205 <    return(0);                  /* no more samples */
249 >        return(0);                      /* no more samples */
250   }
251  
252  
253 < extern void
253 > void
254   srcvalue(                       /* punch ray to source and compute value */
255 <        register RAY  *r
255 >        RAY  *r
256   )
257   {
258 <        register SRCREC  *sp;
258 >        SRCREC  *sp;
259  
260          sp = &source[r->rsrc];
261          if (sp->sflags & SVIRTUAL) {    /* virtual source */
# Line 263 | Line 307 | transillum(                    /* check if material is transparent illu
307   }
308  
309  
310 < extern int
310 > int
311   sourcehit(                      /* check to see if ray hit distant source */
312 <        register RAY  *r
312 >        RAY  *r
313   )
314   {
315          int  glowsrc = -1;
316          int  transrc = -1;
317          int  first, last;
318 <        register int  i;
318 >        int  i;
319  
320          if (r->rsrc >= 0) {             /* check only one if aimed */
321                  first = last = r->rsrc;
# Line 296 | Line 340 | sourcehit(                     /* check to see if ray hit distant source
340                   * If it's a glow or transparent illum, just remember it.
341                   */
342                  if (source[i].sflags & SSKIP) {
343 <                        glowsrc = i;
343 >                        if (glowsrc < 0)
344 >                                glowsrc = i;
345                          continue;
346                  }
347                  if (transillum(source[i].so->omod)) {
348 <                        transrc = i;
348 >                        if (transrc < 0)
349 >                                transrc = i;
350                          continue;
351                  }
352                  r->ro = source[i].so;   /* otherwise, use first hit */
# Line 337 | Line 383 | cntcmp(                                /* contribution compare (descending) */
383          const void *p2
384   )
385   {
386 <        register const CNTPTR  *sc1 = (const CNTPTR *)p1;
387 <        register const CNTPTR  *sc2 = (const CNTPTR *)p2;
386 >        const CNTPTR  *sc1 = (const CNTPTR *)p1;
387 >        const CNTPTR  *sc2 = (const CNTPTR *)p2;
388  
389          if (sc1->brt > sc2->brt)
390                  return(-1);
# Line 348 | Line 394 | cntcmp(                                /* contribution compare (descending) */
394   }
395  
396  
397 < extern void
397 > void
398   direct(                                 /* add direct component */
399          RAY  *r,                        /* ray that hit surface */
400          srcdirf_t *f,                   /* direct component coefficient function */
401          void  *p                        /* data for f */
402   )
403   {
404 <        register int  sn;
405 <        register CONTRIB  *scp;
404 >        int  sn;
405 >        CONTRIB  *scp;
406          SRCINDEX  si;
407          int  nshadcheck, ncnts;
408          int  nhits;
409          double  prob, ourthresh, hwt;
410          RAY  sr;
411 +        
412 +        /* PMAP: Factor in direct photons (primarily for debugging/validation) */
413 +        if (directPhotonMapping) {
414 +                (*f)(r -> rcol, p, r -> ron, PI);              
415 +                multDirectPmap(r);
416 +                return;
417 +        }
418 +        
419                          /* NOTE: srccnt and cntord global so no recursion */
420          if (nsources <= 0)
421                  return;         /* no sources?! */
# Line 380 | Line 434 | direct(                                        /* add direct component */
434                  cntord[sn].sndx = sn;
435                  scp = srccnt + sn;
436                  scp->sno = sr.rsrc;
437 <                                                /* compute coefficient */
384 <                (*f)(scp->coef, p, sr.rdir, si.dom);
385 <                cntord[sn].brt = bright(scp->coef);
386 <                if (cntord[sn].brt <= 0.0)
387 <                        continue;
388 < #if SHADCACHE
389 <                                                /* check shadow cache */
437 > #if SHADCACHE                                   /* check shadow cache */
438                  if (si.np == 1 && srcblocked(&sr)) {
439                          cntord[sn].brt = 0.0;
440                          continue;
441                  }
442   #endif
443 +                                                /* compute coefficient */
444 +                (*f)(scp->coef, p, sr.rdir, si.dom);
445 +                cntord[sn].brt = intens(scp->coef);
446 +                if (cntord[sn].brt <= 0.0)
447 +                        continue;
448                  VCOPY(scp->dir, sr.rdir);
449                  copycolor(sr.rcoef, scp->coef);
450                                                  /* compute potential */
# Line 399 | Line 452 | direct(                                        /* add direct component */
452                  rayvalue(&sr);
453                  multcolor(sr.rcol, sr.rcoef);
454                  copycolor(scp->val, sr.rcol);
455 <                cntord[sn].brt = bright(scp->val);
455 >                cntord[sn].brt = bright(sr.rcol);
456          }
457                                                  /* sort contributions */
458          qsort(cntord, sn, sizeof(CNTPTR), cntcmp);
459          {                                       /* find last */
460 <                register int  l, m;
460 >                int  l, m;
461  
462                  ncnts = l = sn;
463                  sn = 0;
# Line 424 | Line 477 | direct(                                        /* add direct component */
477                                                  /* compute number to check */
478          nshadcheck = pow((double)ncnts, shadcert) + .5;
479                                                  /* modify threshold */
480 <        ourthresh = shadthresh / r->rweight;
480 >        if (ncnts > MINSHADCNT)
481 >                ourthresh = shadthresh / r->rweight;
482 >        else
483 >                ourthresh = 0;
484                                                  /* test for shadows */
485          for (nhits = 0, hwt = 0.0, sn = 0; sn < ncnts;
486                          hwt += (double)source[scp->sno].nhits /
# Line 437 | Line 493 | direct(                                        /* add direct component */
493                          break;
494                  scp = srccnt + cntord[sn].sndx;
495                                                  /* test for hit */
496 <                rayorigin(&sr, SHADOW, r, scp->coef);
496 >                rayorigin(&sr, SHADOW, r, NULL);
497 >                copycolor(sr.rcoef, scp->coef);
498                  VCOPY(sr.rdir, scp->dir);
499                  sr.rsrc = scp->sno;
500                                                  /* keep statistics */
# Line 452 | Line 509 | direct(                                        /* add direct component */
509                          raycont(&sr);
510                          if (trace != NULL)
511                                  (*trace)(&sr);  /* trace execution */
455 –                        rayparticipate(&sr);
512                          if (bright(sr.rcol) <= FTINY) {
513   #if SHADCACHE
514                                  if ((scp <= srccnt || scp[-1].sno != scp->sno)
# Line 462 | Line 518 | direct(                                        /* add direct component */
518   #endif
519                                  continue;       /* missed! */
520                          }
521 +                        rayparticipate(&sr);
522                          multcolor(sr.rcol, sr.rcoef);
523                          copycolor(scp->val, sr.rcol);
524                  } else if (trace != NULL &&
# Line 498 | Line 555 | direct(                                        /* add direct component */
555   }
556  
557  
558 < extern void
558 > void
559   srcscatter(                     /* compute source scattering into ray */
560 <        register RAY  *r
560 >        RAY  *r
561   )
562   {
563          int  oldsampndx;
# Line 512 | Line 569 | srcscatter(                    /* compute source scattering into ray */
569          COLOR  cvext;
570          int  i, j;
571  
572 <        if (r->slights == NULL || r->slights[0] == 0
573 <                        || r->gecc >= 1.-FTINY || r->rot >= FHUGE)
572 >        if (r->rot >= FHUGE*.99 || r->gecc >= 1.-FTINY)
573 >                return;         /* this can never work */
574 >        /* PMAP: do unconditional inscattering for volume photons */
575 >        if (!volumePhotonMapping && (r->slights == NULL || r->slights[0] == 0))
576                  return;
577 +                
578          if (ssampdist <= FTINY || (nsamps = r->rot/ssampdist + .5) < 1)
579                  nsamps = 1;
580   #if MAXSSAMP
# Line 523 | Line 583 | srcscatter(                    /* compute source scattering into ray */
583   #endif
584          oldsampndx = samplendx;
585          samplendx = random()&0x7fff;            /* randomize */
586 <        for (i = r->slights[0]; i > 0; i--) {   /* for each source */
586 >        for (i = volumePhotonMapping ? 1 : r->slights[0]; i > 0; i--) {
587 >                /* for each source OR once if volume photon map enabled */
588                  for (j = 0; j < nsamps; j++) {  /* for each sample position */
589                          samplendx++;
590                          t = r->rot * (j+frandom())/nsamps;
# Line 539 | Line 600 | srcscatter(                    /* compute source scattering into ray */
600                          sr.rorg[0] = r->rorg[0] + r->rdir[0]*t;
601                          sr.rorg[1] = r->rorg[1] + r->rdir[1]*t;
602                          sr.rorg[2] = r->rorg[2] + r->rdir[2]*t;
603 <                        sr.rmax = 0.;
604 <                        initsrcindex(&si);      /* sample ray to this source */
605 <                        si.sn = r->slights[i];
606 <                        nopart(&si, &sr);
607 <                        if (!srcray(&sr, NULL, &si) ||
608 <                                        sr.rsrc != r->slights[i])
609 <                                continue;               /* no path */
603 >                        
604 >                        if (!volumePhotonMapping) {
605 >                                initsrcindex(&si);      /* sample ray to this source */
606 >                                si.sn = r->slights[i];
607 >                                nopart(&si, &sr);
608 >                                if (!srcray(&sr, NULL, &si) ||
609 >                                                sr.rsrc != r->slights[i])
610 >                                        continue;       /* no path */
611   #if SHADCACHE
612 <                        if (srcblocked(&sr))            /* check shadow cache */
613 <                                continue;
612 >                                if (srcblocked(&sr))    /* check shadow cache */
613 >                                        continue;
614   #endif
615 <                        copycolor(sr.cext, r->cext);
616 <                        copycolor(sr.albedo, r->albedo);
617 <                        sr.gecc = r->gecc;
618 <                        sr.slights = r->slights;
619 <                        rayvalue(&sr);                  /* eval. source ray */
620 <                        if (bright(sr.rcol) <= FTINY) {
615 >                                copycolor(sr.cext, r->cext);
616 >                                copycolor(sr.albedo, r->albedo);
617 >                                sr.gecc = r->gecc;
618 >                                sr.slights = r->slights;
619 >                                rayvalue(&sr);          /* eval. source ray */
620 >                                if (bright(sr.rcol) <= FTINY) {
621   #if SHADCACHE
622 <                                srcblocker(&sr);        /* add blocker to cache */
622 >                                        srcblocker(&sr); /* add blocker to cache */
623   #endif
624 <                                continue;
625 <                        }
626 <                        if (r->gecc <= FTINY)           /* compute P(theta) */
627 <                                d = 1.;
628 <                        else {
629 <                                d = DOT(r->rdir, sr.rdir);
630 <                                d = 1. + r->gecc*r->gecc - 2.*r->gecc*d;
631 <                                d = (1. - r->gecc*r->gecc) / (d*sqrt(d));
632 <                        }
624 >                                        continue;
625 >                                }
626 >                                if (r->gecc <= FTINY)   /* compute P(theta) */
627 >                                        d = 1.;
628 >                                else {
629 >                                        d = DOT(r->rdir, sr.rdir);
630 >                                        d = 1. + r->gecc*r->gecc - 2.*r->gecc*d;
631 >                                        d = (1. - r->gecc*r->gecc) / (d*sqrt(d));
632 >                                }
633                                                          /* other factors */
634 <                        d *= si.dom * r->rot / (4.*PI*nsamps);
634 >                                d *= si.dom * r->rot / (4.*PI*nsamps);
635 >                                scalecolor(sr.rcol, d);
636 >                        } else {
637 >                                /* PMAP: Add ambient inscattering from
638 >                                 * volume photons; note we reverse the
639 >                                 * incident ray direction since we're
640 >                                 * now in *backward* raytracing mode! */
641 >                                sr.rdir [0] = -r -> rdir [0];
642 >                                sr.rdir [1] = -r -> rdir [1];
643 >                                sr.rdir [2] = -r -> rdir [2];
644 >                                sr.gecc = r -> gecc;
645 >                                inscatterVolumePmap(&sr, sr.rcol);
646 >                                scalecolor(sr.rcol, r -> rot / nsamps);
647 >                        }
648                          multcolor(sr.rcol, r->cext);
649                          multcolor(sr.rcol, r->albedo);
575 –                        scalecolor(sr.rcol, d);
650                          multcolor(sr.rcol, cvext);
651                          addcolor(r->rcol, sr.rcol);     /* add it in */
652                  }
# Line 639 | Line 713 | weaksrcmat(OBJECT obj)         /* identify material */
713   * The same is true for stray specular samples, since the specular
714   * contribution from light sources is calculated separately.
715   */
716 <
717 < #define  badcomponent(m, r)     (r->crtype&(AMBIENT|SPECULAR) && \
716 > /* PMAP: Also avoid counting sources via transferred ambient rays (e.g.
717 > * through glass) when photon mapping is enabled, as these indirect
718 > * components are already accounted for.
719 > */
720 > #define  badcomponent(m, r)   (srcRayInPmap(r) || \
721 >                                (r->crtype&(AMBIENT|SPECULAR) && \
722                                  !(r->crtype&SHADOW || r->rod < 0.0 || \
723 <                /* not 100% correct */  distglow(m, r, r->rot)))
723 >                /* not 100% correct */  distglow(m, r, r->rot))))
724  
725   /* passillum *
726   *
# Line 664 | Line 742 | weaksrcmat(OBJECT obj)         /* identify material */
742                                  distglow(m, r, raydist(r,PRIMARY)))
743  
744  
745 < extern int
745 > int
746   m_light(                                /* ray hit a light source */
747 <        register OBJREC  *m,
748 <        register RAY  *r
747 >        OBJREC  *m,
748 >        RAY  *r
749   )
750   {
751                                                  /* check for over-counting */

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