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

Comparing ray/src/rt/source.c (file contents):
Revision 1.34 by greg, Thu Jun 20 09:03:57 1991 UTC vs.
Revision 2.76 by greg, Mon Feb 1 16:19:49 2021 UTC

# Line 1 | Line 1
1 /* Copyright (c) 1990 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
17 #include  "source.h"
18
11   #include  "otypes.h"
12 <
13 < #include  "cone.h"
14 <
23 < #include  "face.h"
24 <
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  
19 + #ifndef MAXSSAMP
20 + #define MAXSSAMP        16              /* maximum samples per ray */
21 + #endif
22  
23 < extern double  dstrsrc;                 /* source distribution amount */
24 < extern double  shadthresh;              /* relative shadow threshold */
25 < extern double  shadcert;                /* shadow testing certainty */
23 > /*
24 > * Structures used by direct()
25 > */
26  
27 < SRCREC  *source = NULL;                 /* our list of sources */
28 < int  nsources = 0;                      /* the number of sources */
27 > typedef struct {
28 >        int  sno;               /* source number */
29 >        FVECT  dir;             /* source direction */
30 >        COLOR  coef;            /* material coefficient */
31 >        COLOR  val;             /* contribution */
32 > }  CONTRIB;             /* direct contribution */
33  
34 + typedef struct {
35 +        int  sndx;              /* source index (to CONTRIB array) */
36 +        float  brt;             /* brightness (for comparison) */
37 + }  CNTPTR;              /* contribution pointer */
38 +
39   static CONTRIB  *srccnt;                /* source contributions in direct() */
40   static CNTPTR  *cntord;                 /* source ordering in direct() */
41 + static int  maxcntr = 0;                /* size of contribution arrays */
42  
43 + static int cntcmp(const void *p1, const void *p2);
44  
45 < marksources()                   /* find and mark source objects */
45 >
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 SRCREC  *ns;
53 <
54 <        for (i = 0; i < nobjects; i++) {
51 >        OBJREC  *o, *m;
52 >        int  ns;
53 >                                        /* initialize dispatch table */
54 >        initstypes();
55 >                                        /* find direct sources */
56 >        for (i = 0; i < nsceneobjs; i++) {
57          
58                  o = objptr(i);
59  
60 <                if (o->omod == OVOID)
60 >                if (!issurface(o->otype) || o->omod == OVOID)
61                          continue;
62 <
63 <                m = objptr(o->omod);
64 <
54 <                if (!islight(m->otype))
62 >                                        /* find material */
63 >                m = findmaterial(o);
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 */
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");
89  
90 <                if ((ns = newsource()) == NULL)
90 >                if ((ns = newsource()) < 0)
91                          goto memerr;
92  
93 <                setsource(ns, o);
93 >                setsource(&source[ns], o);
94  
95                  if (m->otype == MAT_GLOW) {
96 <                        ns->sflags |= SPROX;
97 <                        ns->sl.prox = m->oargs.farg[3];
98 <                        if (o->otype == OBJ_SOURCE)
99 <                                ns->sflags |= SSKIP;
96 >                        source[ns].sflags |= SPROX;
97 >                        source[ns].sl.prox = m->oargs.farg[3];
98 >                        if (source[ns].sflags & SDISTANT) {
99 >                                source[ns].sflags |= SSKIP;
100 >                                foundsource += (ambounce > 0);
101 >                        }
102                  } else if (m->otype == MAT_SPOT) {
103 <                        ns->sflags |= SSPOT;
104 <                        if ((ns->sl.s = makespot(m)) == NULL)
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;
109 +                        if (source[ns].sflags & SFLAT &&
110 +                                !checkspot(source[ns].sl.s,source[ns].snorm)) {
111 +                                objerror(o, WARNING,
112 +                                        "invalid spotlight direction");
113 +                                source[ns].sflags |= SSKIP;
114 +                        }
115                  }
116 +                foundsource += !(source[ns].sflags & SSKIP);
117          }
118 <        if (nsources <= 0) {
118 >        if (!foundsource) {
119                  error(WARNING, "no light sources found");
120                  return;
121          }
122 <        markvirtuals();                 /* find and add virtual sources */
123 <        srccnt = (CONTRIB *)malloc(nsources*sizeof(CONTRIB));
124 <        cntord = (CNTPTR *)malloc(nsources*sizeof(CNTPTR));
125 <        if (srccnt != NULL && cntord != NULL)
126 <                goto memerr;
127 <        return;
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 >                return;
136   memerr:
137          error(SYSTEM, "out of memory in marksources");
138   }
139  
140  
141 < SRCREC *
142 < newsource()                     /* allocate new source in our array */
141 > void
142 > distantsources(void)                    /* only mark distant sources */
143   {
144 <        if (nsources == 0)
145 <                source = (SRCREC *)malloc(sizeof(SRCREC));
146 <        else
147 <                source = (SRCREC *)realloc((char *)source,
148 <                                (unsigned)(nsources+1)*sizeof(SRCREC));
149 <        if (source == NULL)
150 <                return(NULL);
151 <        source[nsources].sflags = 0;
152 <        source[nsources].nhits = 1;
109 <        source[nsources].ntests = 2;    /* initial hit probability = 1/2 */
110 <        return(&source[nsources++]);
111 < }
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 <
155 < setsource(src, so)                      /* add a source to the array */
156 < register SRCREC  *src;
157 < register OBJREC  *so;
158 < {
159 <        double  cos(), tan(), sqrt();
160 <        double  theta;
161 <        FACE  *f;
121 <        CONE  *co;
122 <        int  j;
123 <        register int  i;
154 >                if ((o->otype != OBJ_SOURCE) | (o->omod == OVOID))
155 >                        continue;
156 >                                        /* find material */
157 >                m = findmaterial(o);
158 >                if (m == NULL)
159 >                        continue;
160 >                if (!islight(m->otype))
161 >                        continue;       /* not source modifier */
162          
163 <        src->sa.success = 2*AIMREQT-1;          /* bitch on second failure */
164 <        src->so = so;
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 <        switch (so->otype) {
168 <        case OBJ_SOURCE:
169 <                if (so->oargs.nfargs != 4)
170 <                        objerror(so, USER, "bad arguments");
171 <                src->sflags |= SDISTANT;
172 <                VCOPY(src->sloc, so->oargs.farg);
173 <                if (normalize(src->sloc) == 0.0)
174 <                        objerror(so, USER, "zero direction");
175 <                theta = PI/180.0/2.0 * so->oargs.farg[3];
176 <                if (theta <= FTINY)
177 <                        objerror(so, USER, "zero size");
178 <                src->ss = theta >= PI/4 ? 1.0 : tan(theta);
179 <                src->ss2 = 2.0*PI * (1.0 - cos(theta));
180 <                break;
181 <        case OBJ_SPHERE:
182 <                VCOPY(src->sloc, so->oargs.farg);
183 <                src->ss = so->oargs.farg[3];
145 <                src->ss2 = PI * src->ss * src->ss;
146 <                break;
147 <        case OBJ_FACE:
148 <                                                /* get the face */
149 <                f = getface(so);
150 <                                                /* find the center */
151 <                for (j = 0; j < 3; j++) {
152 <                        src->sloc[j] = 0.0;
153 <                        for (i = 0; i < f->nv; i++)
154 <                                src->sloc[j] += VERTEX(f,i)[j];
155 <                        src->sloc[j] /= (double)f->nv;
156 <                }
157 <                if (!inface(src->sloc, f))
158 <                        objerror(so, USER, "cannot hit center");
159 <                src->sflags |= SFLAT;
160 <                VCOPY(src->snorm, f->norm);
161 <                src->ss = sqrt(f->area / PI);
162 <                src->ss2 = f->area;
163 <                break;
164 <        case OBJ_RING:
165 <                                                /* get the ring */
166 <                co = getcone(so, 0);
167 <                VCOPY(src->sloc, CO_P0(co));
168 <                if (CO_R0(co) > 0.0)
169 <                        objerror(so, USER, "cannot hit center");
170 <                src->sflags |= SFLAT;
171 <                VCOPY(src->snorm, co->ad);
172 <                src->ss = CO_R1(co);
173 <                src->ss2 = PI * src->ss * src->ss;
174 <                break;
175 <        default:
176 <                objerror(so, USER, "illegal material");
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 < SPOT *
189 < makespot(m)                     /* make a spotlight */
183 < register OBJREC  *m;
188 > void
189 > freesources(void)                       /* free all source structures */
190   {
191 <        extern double  cos();
192 <        register SPOT  *ns;
193 <
194 <        if ((ns = (SPOT *)malloc(sizeof(SPOT))) == NULL)
195 <                return(NULL);
196 <        ns->siz = 2.0*PI * (1.0 - cos(PI/180.0/2.0 * m->oargs.farg[3]));
197 <        VCOPY(ns->aim, m->oargs.farg+4);
198 <        if ((ns->flen = normalize(ns->aim)) == 0.0)
199 <                objerror(m, USER, "zero focus vector");
200 <        return(ns);
191 >        if (nsources > 0) {
192 > #if SHADCACHE
193 >                while (nsources--)
194 >                        freeobscache(&source[nsources]);
195 > #endif
196 >                free((void *)source);
197 >                source = NULL;
198 >                nsources = 0;
199 >        }
200 >        markclip(NULL);
201 >        if (maxcntr <= 0)
202 >                return;
203 >        free((void *)srccnt);
204 >        srccnt = NULL;
205 >        free((void *)cntord);
206 >        cntord = NULL;
207 >        maxcntr = 0;
208   }
209  
210  
211 < double
212 < srcray(sr, r, sn)               /* send a ray to a source, return domega */
213 < register RAY  *sr;              /* returned source ray */
214 < RAY  *r;                        /* ray which hit object */
215 < register int  sn;               /* source number */
211 > int
212 > srcray(                         /* send a ray to a source, return domega */
213 >        RAY  *sr,               /* returned source ray */
214 >        RAY  *r,                        /* ray which hit object */
215 >        SRCINDEX  *si                   /* source sample index */
216 > )
217   {
218 <        double  ddot;                   /* (distance times) cosine */
219 <        FVECT  vd;
206 <        double  d;
207 <        register int  i;
218 >        double  d;                              /* distance to source */
219 >        SRCREC  *srcp;
220  
221 <        if (source[sn].sflags & SSKIP)
210 <                return(0.0);                    /* skip this source */
221 >        rayorigin(sr, SHADOW, r, NULL);         /* ignore limits */
222  
223 <        rayorigin(sr, r, SHADOW, 1.0);          /* ignore limits */
223 >        if (r == NULL)
224 >                sr->rmax = 0.0;
225  
226 <        sr->rsrc = sn;                          /* remember source */
227 <                                                /* get source direction */
228 <        if (source[sn].sflags & SDISTANT) {
229 <                if (source[sn].sflags & SSPOT) {        /* check location */
230 <                        for (i = 0; i < 3; i++)
231 <                                vd[i] = sr->rorg[i] - source[sn].sl.s->aim[i];
232 <                        d = DOT(source[sn].sloc,vd);
221 <                        d = DOT(vd,vd) - d*d;
222 <                        if (PI*d > source[sn].sl.s->siz)
223 <                                return(0.0);
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 <                                                /* constant direction */
235 <                VCOPY(sr->rdir, source[sn].sloc);
236 <        } else {                                /* compute direction */
237 <                for (i = 0; i < 3; i++)
238 <                        sr->rdir[i] = source[sn].sloc[i] - sr->rorg[i];
239 <
240 <                if (source[sn].sflags & SFLAT &&
241 <                        (ddot = -DOT(sr->rdir, source[sn].snorm)) <= FTINY)
242 <                        return(0.0);            /* behind surface! */
243 <        }
244 <        if (dstrsrc > FTINY) {
245 <                                        /* distribute source direction */
237 <                dimlist[ndims++] = sn;
238 <                for (i = 0; i < 3; i++) {
239 <                        dimlist[ndims] = i + 8831;
240 <                        vd[i] = dstrsrc * source[sn].ss *
241 <                (1.0 - 2.0*urand(ilhash(dimlist,ndims+1)+samplendx));
234 >                                /* local source */
235 >                                                /* check proximity */
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;
246                  }
247 <                ndims--;
248 <                if (source[sn].sflags & SFLAT) {        /* project offset */
249 <                        d = DOT(vd, source[sn].snorm);
250 <                        for (i = 0; i < 3; i++)
247 <                                vd[i] -= d * source[sn].snorm[i];
248 <                }
249 <                for (i = 0; i < 3; i++)         /* offset source direction */
250 <                        sr->rdir[i] += vd[i];
247 >                return(1);                      /* sample OK */
248 >        }
249 >        return(0);                      /* no more samples */
250 > }
251  
252        } else if (source[sn].sflags & SDISTANT)
253                                                /* already normalized */
254                return(source[sn].ss2);
252  
253 <        if ((d = normalize(sr->rdir)) == 0.0)
254 <                                                /* at source! */
255 <                return(0.0);
256 <        
257 <        if (source[sn].sflags & SDISTANT)
258 <                                                /* domega constant */
262 <                return(source[sn].ss2);
253 > void
254 > srcvalue(                       /* punch ray to source and compute value */
255 >        RAY  *r
256 > )
257 > {
258 >        SRCREC  *sp;
259  
260 <                                                /* check proximity */
261 <        if (source[sn].sflags & SPROX &&
262 <                        d > source[sn].sl.prox)
263 <                return(0.0);
264 <                                                /* compute dot product */
265 <        if (source[sn].sflags & SFLAT)
266 <                ddot /= d;
267 <        else
268 <                ddot = 1.0;
273 <                                                /* check angle */
274 <        if (source[sn].sflags & SSPOT) {
275 <                if (source[sn].sl.s->siz < 2.0*PI *
276 <                                (1.0 + DOT(source[sn].sl.s->aim,sr->rdir)))
277 <                        return(0.0);
278 <                d += source[sn].sl.s->flen;     /* adjust length */
260 >        sp = &source[r->rsrc];
261 >        if (sp->sflags & SVIRTUAL) {    /* virtual source */
262 >                                        /* check intersection */
263 >                if (!(*ofun[sp->so->otype].funp)(sp->so, r))
264 >                        return;
265 >                if (!rayshade(r, r->ro->omod))  /* compute contribution */
266 >                        goto nomat;
267 >                rayparticipate(r);
268 >                return;
269          }
270 <                                                /* compute domega */
271 <        return(ddot*source[sn].ss2/(d*d));
270 >                                        /* compute intersection */
271 >        if (sp->sflags & SDISTANT ? sourcehit(r) :
272 >                        (*ofun[sp->so->otype].funp)(sp->so, r)) {
273 >                if (sp->sa.success >= 0)
274 >                        sp->sa.success++;
275 >                if (!rayshade(r, r->ro->omod))  /* compute contribution */
276 >                        goto nomat;
277 >                rayparticipate(r);
278 >                return;
279 >        }
280 >                                        /* we missed our mark! */
281 >        if (sp->sa.success < 0)
282 >                return;                 /* bitched already */
283 >        sp->sa.success -= AIMREQT;
284 >        if (sp->sa.success >= 0)
285 >                return;                 /* leniency */
286 >        sprintf(errmsg, "aiming failure for light source \"%s\"",
287 >                        sp->so->oname);
288 >        error(WARNING, errmsg);         /* issue warning */
289 >        return;
290 > nomat:
291 >        objerror(r->ro, USER, "material not found");
292   }
293  
294  
295 < sourcehit(r)                    /* check to see if ray hit distant source */
296 < register RAY  *r;
295 > static int
296 > transillum(                     /* check if material is transparent illum */
297 >        OBJREC *m
298 > )
299   {
300 +        m = findmaterial(m);
301 +        if (m == NULL)
302 +                return(1);
303 +        if (m->otype != MAT_ILLUM)
304 +                return(0);
305 +        return(!m->oargs.nsargs || !strcmp(m->oargs.sarg[0], VOIDID));
306 + }
307 +
308 +
309 + int
310 + sourcehit(                      /* check to see if ray hit distant source */
311 +        RAY  *r
312 + )
313 + {
314 +        int  glowsrc = -1;
315 +        int  transrc = -1;
316          int  first, last;
317 <        register int  i;
317 >        int  i;
318  
319          if (r->rsrc >= 0) {             /* check only one if aimed */
320                  first = last = r->rsrc;
321          } else {                        /* otherwise check all */
322                  first = 0; last = nsources-1;
323          }
324 <        for (i = first; i <= last; i++)
325 <                if (source[i].sflags & SDISTANT)
326 <                        /*
327 <                         * Check to see if ray is within
328 <                         * solid angle of source.
329 <                         */
330 <                        if (2.0*PI * (1.0 - DOT(source[i].sloc,r->rdir))
331 <                                        <= source[i].ss2) {
332 <                                r->ro = source[i].so;
333 <                                if (!(source[i].sflags & SSKIP))
334 <                                        break;
335 <                        }
336 <
337 <        if (r->ro != NULL) {
338 <                for (i = 0; i < 3; i++)
339 <                        r->ron[i] = -r->rdir[i];
340 <                r->rod = 1.0;
341 <                r->rox = NULL;
342 <                return(1);
324 >        for (i = first; i <= last; i++) {
325 >                if ((source[i].sflags & (SDISTANT|SVIRTUAL)) != SDISTANT)
326 >                        continue;
327 >                /*
328 >                 * Check to see if ray is within
329 >                 * solid angle of source.
330 >                 */
331 >                if (2.*PI*(1. - DOT(source[i].sloc,r->rdir)) > source[i].ss2)
332 >                        continue;
333 >                                        /* is it the only possibility? */
334 >                if (first == last) {
335 >                        r->ro = source[i].so;
336 >                        break;
337 >                }
338 >                /*
339 >                 * If it's a glow or transparent illum, just remember it.
340 >                 */
341 >                if (source[i].sflags & SSKIP) {
342 >                        if (glowsrc < 0)
343 >                                glowsrc = i;
344 >                        continue;
345 >                }
346 >                if (transillum(source[i].so)) {
347 >                        if (transrc < 0)
348 >                                transrc = i;
349 >                        continue;
350 >                }
351 >                r->ro = source[i].so;   /* otherwise, use first hit */
352 >                break;
353          }
354 <        return(0);
354 >        /*
355 >         * Do we need fallback?
356 >         */
357 >        if (r->ro == NULL) {
358 >                if (transrc >= 0 && r->crtype & (AMBIENT|SPECULAR))
359 >                        return(0);      /* avoid overcounting */
360 >                if (glowsrc >= 0)
361 >                        r->ro = source[glowsrc].so;
362 >                else
363 >                        return(0);      /* nothing usable */
364 >        }
365 >        /*
366 >         * Assign object index
367 >         */
368 >        r->robj = objndx(r->ro);
369 >        return(1);
370   }
371  
372  
373   static int
374 < cntcmp(sc1, sc2)                        /* contribution compare (descending) */
375 < register CNTPTR  *sc1, *sc2;
374 > cntcmp(                         /* contribution compare (descending) */
375 >        const void *p1,
376 >        const void *p2
377 > )
378   {
379 +        const CNTPTR  *sc1 = (const CNTPTR *)p1;
380 +        const CNTPTR  *sc2 = (const CNTPTR *)p2;
381 +
382          if (sc1->brt > sc2->brt)
383                  return(-1);
384          if (sc1->brt < sc2->brt)
# Line 329 | Line 387 | register CNTPTR  *sc1, *sc2;
387   }
388  
389  
390 < direct(r, f, p)                         /* add direct component */
391 < RAY  *r;                        /* ray that hit surface */
392 < int  (*f)();                    /* direct component coefficient function */
393 < char  *p;                       /* data for f */
390 > void
391 > direct(                                 /* add direct component */
392 >        RAY  *r,                        /* ray that hit surface */
393 >        srcdirf_t *f,                   /* direct component coefficient function */
394 >        void  *p                        /* data for f */
395 > )
396   {
397 <        extern double  pow();
398 <        register int  sn;
397 >        int  sn;
398 >        CONTRIB  *scp;
399 >        SRCINDEX  si;
400          int  nshadcheck, ncnts;
401          int  nhits;
402 <        double  dom, prob, ourthresh, hwt;
402 >        double  prob, ourthresh, hwt;
403          RAY  sr;
404 +        
405 +        /* PMAP: Factor in direct photons (primarily for debugging/validation) */
406 +        if (directPhotonMapping) {
407 +                (*f)(r -> rcol, p, r -> ron, PI);              
408 +                multDirectPmap(r);
409 +                return;
410 +        }
411 +        
412                          /* NOTE: srccnt and cntord global so no recursion */
413          if (nsources <= 0)
414                  return;         /* no sources?! */
346                                                /* compute number to check */
347        nshadcheck = pow((double)nsources, shadcert) + .5;
348                                                /* modify threshold */
349        ourthresh = shadthresh / r->rweight;
415                                                  /* potential contributions */
416 <        for (sn = 0; sn < nsources; sn++) {
417 <                cntord[sn].sno = sn;
418 <                cntord[sn].brt = 0.0;
419 <                                                /* get source ray */
420 <                if ((dom = srcray(&sr, r, sn)) == 0.0)
416 >        initsrcindex(&si);
417 >        for (sn = 0; srcray(&sr, r, &si); sn++) {
418 >                if (sn >= maxcntr) {
419 >                        maxcntr = sn + MAXSPART;
420 >                        srccnt = (CONTRIB *)realloc((void *)srccnt,
421 >                                        maxcntr*sizeof(CONTRIB));
422 >                        cntord = (CNTPTR *)realloc((void *)cntord,
423 >                                        maxcntr*sizeof(CNTPTR));
424 >                        if ((srccnt == NULL) | (cntord == NULL))
425 >                                error(SYSTEM, "out of memory in direct");
426 >                }
427 >                cntord[sn].sndx = sn;
428 >                scp = srccnt + sn;
429 >                scp->sno = sr.rsrc;
430 > #if SHADCACHE                                   /* check shadow cache */
431 >                if (si.np == 1 && srcblocked(&sr)) {
432 >                        cntord[sn].brt = 0.0;
433                          continue;
434 <                VCOPY(srccnt[sn].dir, sr.rdir);
434 >                }
435 > #endif
436                                                  /* compute coefficient */
437 <                (*f)(srccnt[sn].coef, p, srccnt[sn].dir, dom);
438 <                cntord[sn].brt = bright(srccnt[sn].coef);
437 >                (*f)(scp->coef, p, sr.rdir, si.dom);
438 >                cntord[sn].brt = intens(scp->coef);
439                  if (cntord[sn].brt <= 0.0)
440                          continue;
441 <                                                /* compute contribution */
442 <                srcvalue(&sr);
443 <                copycolor(srccnt[sn].val, sr.rcol);
444 <                multcolor(srccnt[sn].val, srccnt[sn].coef);
445 <                cntord[sn].brt = bright(srccnt[sn].val);
441 >                VCOPY(scp->dir, sr.rdir);
442 >                copycolor(sr.rcoef, scp->coef);
443 >                                                /* compute potential */
444 >                sr.revf = srcvalue;
445 >                rayvalue(&sr);
446 >                multcolor(sr.rcol, sr.rcoef);
447 >                copycolor(scp->val, sr.rcol);
448 >                cntord[sn].brt = bright(sr.rcol);
449          }
450                                                  /* sort contributions */
451 <        qsort(cntord, nsources, sizeof(CNTPTR), cntcmp);
451 >        qsort(cntord, sn, sizeof(CNTPTR), cntcmp);
452          {                                       /* find last */
453 <                register int  l, m;
453 >                int  l, m;
454  
455 <                sn = 0; ncnts = l = nsources;
455 >                ncnts = l = sn;
456 >                sn = 0;
457                  while ((m = (sn + ncnts) >> 1) != l) {
458                          if (cntord[m].brt > 0.0)
459                                  sn = m;
# Line 380 | Line 462 | char  *p;                      /* data for f */
462                          l = m;
463                  }
464          }
465 +        if (ncnts == 0)
466 +                return;         /* no contributions! */
467                                                  /* accumulate tail */
468          for (sn = ncnts-1; sn > 0; sn--)
469                  cntord[sn-1].brt += cntord[sn].brt;
470 +                                                /* compute number to check */
471 +        nshadcheck = pow((double)ncnts, shadcert) + .5;
472 +                                                /* modify threshold */
473 +        ourthresh = shadthresh / r->rweight;
474                                                  /* test for shadows */
475 <        nhits = 0;
476 <        for (sn = 0; sn < ncnts; sn++) {
475 >        for (nhits = 0, hwt = 0.0, sn = 0; sn < ncnts;
476 >                        hwt += (double)source[scp->sno].nhits /
477 >                                (double)source[scp->sno].ntests,
478 >                        sn++) {
479                                                  /* check threshold */
480 <                if ((sn+nshadcheck>=ncnts ? cntord[sn].brt :
480 >                if (sn >= MINSHADCNT &&
481 >                            (sn+nshadcheck>=ncnts ? cntord[sn].brt :
482                                  cntord[sn].brt-cntord[sn+nshadcheck].brt)
483 <                                < ourthresh*bright(r->rcol))
483 >                                        < ourthresh*bright(r->rcol))
484                          break;
485 <                                                /* get statistics */
395 <                source[cntord[sn].sno].ntests++;
485 >                scp = srccnt + cntord[sn].sndx;
486                                                  /* test for hit */
487 <                rayorigin(&sr, r, SHADOW, 1.0);
488 <                VCOPY(sr.rdir, srccnt[cntord[sn].sno].dir);
489 <                sr.rsrc = cntord[sn].sno;
487 >                rayorigin(&sr, SHADOW, r, NULL);
488 >                copycolor(sr.rcoef, scp->coef);
489 >                VCOPY(sr.rdir, scp->dir);
490 >                sr.rsrc = scp->sno;
491 >                                                /* keep statistics */
492 >                if (source[scp->sno].ntests++ > 0xfffffff0) {
493 >                        source[scp->sno].ntests >>= 1;
494 >                        source[scp->sno].nhits >>= 1;
495 >                }
496                  if (localhit(&sr, &thescene) &&
497 <                                ( sr.ro != source[cntord[sn].sno].so ||
498 <                                source[cntord[sn].sno].sflags & SFOLLOW )) {
497 >                                ( sr.ro != source[scp->sno].so ||
498 >                                source[scp->sno].sflags & SFOLLOW )) {
499                                                  /* follow entire path */
500                          raycont(&sr);
501 <                        if (bright(sr.rcol) <= FTINY)
501 >                        if (trace != NULL)
502 >                                (*trace)(&sr);  /* trace execution */
503 >                        if (bright(sr.rcol) <= FTINY) {
504 > #if SHADCACHE
505 >                                if ((scp <= srccnt || scp[-1].sno != scp->sno)
506 >                                                && (scp >= srccnt+ncnts-1 ||
507 >                                                    scp[1].sno != scp->sno))
508 >                                        srcblocker(&sr);
509 > #endif
510                                  continue;       /* missed! */
511 <                        copycolor(srccnt[cntord[sn].sno].val, sr.rcol);
512 <                        multcolor(srccnt[cntord[sn].sno].val,
513 <                                        srccnt[cntord[sn].sno].coef);
511 >                        }
512 >                        rayparticipate(&sr);
513 >                        multcolor(sr.rcol, sr.rcoef);
514 >                        copycolor(scp->val, sr.rcol);
515 >                } else if (trace != NULL &&
516 >                        (source[scp->sno].sflags & (SDISTANT|SVIRTUAL|SFOLLOW))
517 >                                                == (SDISTANT|SFOLLOW) &&
518 >                                sourcehit(&sr) && rayshade(&sr, sr.ro->omod)) {
519 >                        (*trace)(&sr);          /* trace execution */
520 >                        /* skip call to rayparticipate() & scp->val update */
521                  }
522                                                  /* add contribution if hit */
523 <                addcolor(r->rcol, srccnt[cntord[sn].sno].val);
523 >                addcolor(r->rcol, scp->val);
524                  nhits++;
525 <                source[cntord[sn].sno].nhits++;
525 >                source[scp->sno].nhits++;
526          }
527 <                                        /* surface hit rate */
528 <        if (sn > 0)
529 <                hwt = (double)nhits / (double)sn;
527 >                                        /* source hit rate */
528 >        if (hwt > FTINY)
529 >                hwt = (double)nhits / hwt;
530          else
531                  hwt = 0.5;
532   #ifdef DEBUG
533 <        sprintf(errmsg, "%d tested, %d untested, %f hit rate\n",
533 >        sprintf(errmsg, "%d tested, %d untested, %f conditional hit rate\n",
534                          sn, ncnts-sn, hwt);
535          eputs(errmsg);
536   #endif
537                                          /* add in untested sources */
538          for ( ; sn < ncnts; sn++) {
539 <                prob = hwt * (double)source[cntord[sn].sno].nhits /
540 <                                (double)source[cntord[sn].sno].ntests;
541 <                scalecolor(srccnt[cntord[sn].sno].val, prob);
542 <                addcolor(r->rcol, srccnt[cntord[sn].sno].val);
539 >                scp = srccnt + cntord[sn].sndx;
540 >                prob = hwt * (double)source[scp->sno].nhits /
541 >                                (double)source[scp->sno].ntests;
542 >                if (prob < 1.0)
543 >                        scalecolor(scp->val, prob);
544 >                addcolor(r->rcol, scp->val);
545          }
546   }
547  
548  
549 < srcvalue(r)                     /* punch ray to source and compute value */
550 < RAY  *r;
549 > void
550 > srcscatter(                     /* compute source scattering into ray */
551 >        RAY  *r
552 > )
553   {
554 <        register SRCREC  *sp;
554 >        int  oldsampndx;
555 >        int  nsamps;
556 >        RAY  sr;
557 >        SRCINDEX  si;
558 >        double  t, d;
559 >        double  re, ge, be;
560 >        COLOR  cvext;
561 >        int  i, j;
562  
563 <        sp = &source[r->rsrc];
564 <        if (sp->sflags & SVIRTUAL) {            /* virtual source */
565 <                RAY  nr;
566 <                                        /* check intersection */
445 <                if (!(*ofun[sp->so->otype].funp)(sp->so, r))
446 <                        return;
447 <                                        /* relay ray to source */
448 <                vsrcrelay(&nr, r);
449 <                srcvalue(&nr);
563 >        if (r->rot >= FHUGE*.99 || r->gecc >= 1.-FTINY)
564 >                return;         /* this can never work */
565 >        /* PMAP: do unconditional inscattering for volume photons */
566 >        if (!volumePhotonMapping && (r->slights == NULL || r->slights[0] == 0))
567                  return;
568 +                
569 +        if (ssampdist <= FTINY || (nsamps = r->rot/ssampdist + .5) < 1)
570 +                nsamps = 1;
571 + #if MAXSSAMP
572 +        else if (nsamps > MAXSSAMP)
573 +                nsamps = MAXSSAMP;
574 + #endif
575 +        oldsampndx = samplendx;
576 +        samplendx = random()&0x7fff;            /* randomize */
577 +        for (i = volumePhotonMapping ? 1 : r->slights[0]; i > 0; i--) {
578 +                /* for each source OR once if volume photon map enabled */
579 +                for (j = 0; j < nsamps; j++) {  /* for each sample position */
580 +                        samplendx++;
581 +                        t = r->rot * (j+frandom())/nsamps;
582 +                                                        /* extinction */
583 +                        re = t*colval(r->cext,RED);
584 +                        ge = t*colval(r->cext,GRN);
585 +                        be = t*colval(r->cext,BLU);
586 +                        setcolor(cvext, re > 92. ? 0. : exp(-re),
587 +                                        ge > 92. ? 0. : exp(-ge),
588 +                                        be > 92. ? 0. : exp(-be));
589 +                        if (intens(cvext) <= FTINY)
590 +                                break;                  /* too far away */
591 +                        sr.rorg[0] = r->rorg[0] + r->rdir[0]*t;
592 +                        sr.rorg[1] = r->rorg[1] + r->rdir[1]*t;
593 +                        sr.rorg[2] = r->rorg[2] + r->rdir[2]*t;
594 +                        
595 +                        if (!volumePhotonMapping) {
596 +                                initsrcindex(&si);      /* sample ray to this source */
597 +                                si.sn = r->slights[i];
598 +                                nopart(&si, &sr);
599 +                                if (!srcray(&sr, NULL, &si) ||
600 +                                                sr.rsrc != r->slights[i])
601 +                                        continue;       /* no path */
602 + #if SHADCACHE
603 +                                if (srcblocked(&sr))    /* check shadow cache */
604 +                                        continue;
605 + #endif
606 +                                copycolor(sr.cext, r->cext);
607 +                                copycolor(sr.albedo, r->albedo);
608 +                                sr.gecc = r->gecc;
609 +                                sr.slights = r->slights;
610 +                                rayvalue(&sr);          /* eval. source ray */
611 +                                if (bright(sr.rcol) <= FTINY) {
612 + #if SHADCACHE
613 +                                        srcblocker(&sr); /* add blocker to cache */
614 + #endif
615 +                                        continue;
616 +                                }
617 +                                if (r->gecc <= FTINY)   /* compute P(theta) */
618 +                                        d = 1.;
619 +                                else {
620 +                                        d = DOT(r->rdir, sr.rdir);
621 +                                        d = 1. + r->gecc*r->gecc - 2.*r->gecc*d;
622 +                                        d = (1. - r->gecc*r->gecc) / (d*sqrt(d));
623 +                                }
624 +                                                        /* other factors */
625 +                                d *= si.dom * r->rot / (4.*PI*nsamps);
626 +                                scalecolor(sr.rcol, d);
627 +                        } else {
628 +                                /* PMAP: Add ambient inscattering from
629 +                                 * volume photons; note we reverse the
630 +                                 * incident ray direction since we're
631 +                                 * now in *backward* raytracing mode! */
632 +                                sr.rdir [0] = -r -> rdir [0];
633 +                                sr.rdir [1] = -r -> rdir [1];
634 +                                sr.rdir [2] = -r -> rdir [2];
635 +                                sr.gecc = r -> gecc;
636 +                                inscatterVolumePmap(&sr, sr.rcol);
637 +                                scalecolor(sr.rcol, r -> rot / nsamps);
638 +                        }
639 +                        multcolor(sr.rcol, r->cext);
640 +                        multcolor(sr.rcol, r->albedo);
641 +                        multcolor(sr.rcol, cvext);
642 +                        addcolor(r->rcol, sr.rcol);     /* add it in */
643 +                }
644          }
645 <                                        /* compute intersection */
453 <        if (sp->sflags & SDISTANT ? sourcehit(r) :
454 <                        (*ofun[sp->so->otype].funp)(sp->so, r)) {
455 <                if (sp->sa.success >= 0)
456 <                        sp->sa.success++;
457 <                raycont(r);             /* compute contribution */
458 <                return;
459 <        }
460 <        if (sp->sa.success < 0)
461 <                return;                 /* bitched already */
462 <        sp->sa.success -= AIMREQT;
463 <        if (sp->sa.success >= 0)
464 <                return;                 /* leniency */
465 <        sprintf(errmsg, "aiming failure for light source \"%s\"",
466 <                        sp->so->oname);
467 <        error(WARNING, errmsg);         /* issue warning */
645 >        samplendx = oldsampndx;
646   }
647  
648  
649 < #define  wrongsource(m, r)      (m->otype!=MAT_ILLUM && \
650 <                                r->rsrc>=0 && \
651 <                                source[r->rsrc].so!=r->ro)
649 > /****************************************************************
650 > * The following macros were separated from the m_light() routine
651 > * because they are very nasty and difficult to understand.
652 > */
653  
654 < #define  badambient(m, r)       ((r->crtype&(AMBIENT|SHADOW))==AMBIENT && \
655 <                                !(m->otype==MAT_GLOW&&r->rot>m->oargs.farg[3]))
654 > /* illumblock *
655 > *
656 > * We cannot allow an illum to pass to another illum, because that
657 > * would almost certainly constitute overcounting.
658 > * However, we do allow an illum to pass to another illum
659 > * that is actually going to relay to a virtual light source.
660 > * We also prevent an illum from passing to a glow; this provides a
661 > * convenient mechanism for defining detailed light source
662 > * geometry behind (or inside) an effective radiator.
663 > */
664  
665 + static int
666 + weaksrcmat(OBJREC *m)           /* identify material */
667 + {
668 +        m = findmaterial(m);
669 +        if (m == NULL) return(0);
670 +        return((m->otype==MAT_ILLUM) | (m->otype==MAT_GLOW));
671 + }
672 +
673 + #define  illumblock(m, r)       (!(source[r->rsrc].sflags&SVIRTUAL) && \
674 +                                r->rod > 0.0 && \
675 +                                weaksrcmat(source[r->rsrc].so))
676 +
677 + /* wrongsource *
678 + *
679 + * This source is the wrong source (ie. overcounted) if we are
680 + * aimed to a different source than the one we hit and the one
681 + * we hit is not an illum that should be passed.
682 + */
683 +
684 + #define  wrongsource(m, r)      (r->rsrc>=0 && source[r->rsrc].so!=r->ro && \
685 +                                (m->otype!=MAT_ILLUM || illumblock(m,r)))
686 +
687 + /* distglow *
688 + *
689 + * A distant glow is an object that sometimes acts as a light source,
690 + * but is too far away from the test point to be one in this case.
691 + * (Glows with negative radii should NEVER participate in illumination.)
692 + */
693 +
694 + #define  distglow(m, r, d)      (m->otype==MAT_GLOW && \
695 +                                m->oargs.farg[3] >= -FTINY && \
696 +                                d > m->oargs.farg[3])
697 +
698 + /* badcomponent *
699 + *
700 + * We must avoid counting light sources in the ambient calculation,
701 + * since the direct component is handled separately.  Therefore, any
702 + * ambient ray which hits an active light source must be discarded.
703 + * The same is true for stray specular samples, since the specular
704 + * contribution from light sources is calculated separately.
705 + */
706 + /* PMAP: Also avoid counting sources via transferred ambient rays (e.g.
707 + * through glass) when photon mapping is enabled, as these indirect
708 + * components are already accounted for.
709 + */
710 + #define  badcomponent(m, r)   (srcRayInPmap(r) || \
711 +                                (r->crtype&(AMBIENT|SPECULAR) && \
712 +                                !(r->crtype&SHADOW || r->rod < 0.0 || \
713 +                /* not 100% correct */  distglow(m, r, r->rot))))
714 +
715 + /* passillum *
716 + *
717 + * An illum passes to another material type when we didn't hit it
718 + * on purpose (as part of a direct calculation), or it is relaying
719 + * a virtual light source.
720 + */
721 +
722   #define  passillum(m, r)        (m->otype==MAT_ILLUM && \
723 <                                !(r->rsrc>=0&&source[r->rsrc].so==r->ro))
723 >                                (r->rsrc<0 || source[r->rsrc].so!=r->ro || \
724 >                                source[r->rsrc].sflags&SVIRTUAL))
725  
726 + /* srcignore *
727 + *
728 + * The -dv flag is normally on for sources to be visible.
729 + */
730  
731 < m_light(m, r)                   /* ray hit a light source */
732 < register OBJREC  *m;
733 < register RAY  *r;
731 > #define  srcignore(m, r)        !(directvis || r->crtype&SHADOW || \
732 >                                distglow(m, r, raydist(r,PRIMARY)))
733 >
734 >
735 > int
736 > m_light(                                /* ray hit a light source */
737 >        OBJREC  *m,
738 >        RAY  *r
739 > )
740   {
741                                                  /* check for over-counting */
742 <        if (wrongsource(m, r) || badambient(m, r))
743 <                return;
742 >        if (badcomponent(m, r)) {
743 >                setcolor(r->rcoef, 0.0, 0.0, 0.0);
744 >                return(1);
745 >        }
746 >        if (wrongsource(m, r)) {
747 >                setcolor(r->rcoef, 0.0, 0.0, 0.0);
748 >                return(1);
749 >        }
750                                                  /* check for passed illum */
751          if (passillum(m, r)) {
752 <
753 <                if (m->oargs.nsargs < 1 || !strcmp(m->oargs.sarg[0], VOIDID))
754 <                        raytrans(r);
755 <                else
756 <                        rayshade(r, modifier(m->oargs.sarg[0]));
757 <
758 <                                                /* otherwise treat as source */
759 <        } else {
752 >                if (m->oargs.nsargs && strcmp(m->oargs.sarg[0], VOIDID))
753 >                        return(rayshade(r,lastmod(objndx(m),m->oargs.sarg[0])));
754 >                raytrans(r);
755 >                return(1);
756 >        }
757 >                                                /* check for invisibility */
758 >        if (srcignore(m, r)) {
759 >                setcolor(r->rcoef, 0.0, 0.0, 0.0);
760 >                return(1);
761 >        }
762 >                                        /* otherwise treat as source */
763                                                  /* check for behind */
764 <                if (r->rod < 0.0)
765 <                        return;
764 >        if (r->rod < 0.0)
765 >                return(1);
766 >                                                /* check for outside spot */
767 >        if (m->otype==MAT_SPOT && spotout(r, makespot(m)))
768 >                return(1);
769                                                  /* get distribution pattern */
770 <                raytexture(r, m->omod);
770 >        raytexture(r, m->omod);
771                                                  /* get source color */
772 <                setcolor(r->rcol, m->oargs.farg[0],
773 <                                  m->oargs.farg[1],
774 <                                  m->oargs.farg[2]);
772 >        setcolor(r->rcol, m->oargs.farg[0],
773 >                          m->oargs.farg[1],
774 >                          m->oargs.farg[2]);
775                                                  /* modify value */
776 <                multcolor(r->rcol, r->pcol);
777 <        }
776 >        multcolor(r->rcol, r->pcol);
777 >        return(1);
778   }

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< Changed lines
> Changed lines