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

Comparing ray/src/rt/virtuals.c (file contents):
Revision 1.4 by greg, Thu Jun 20 16:36:48 1991 UTC vs.
Revision 1.20 by greg, Fri Aug 2 10:30:27 1991 UTC

# Line 11 | Line 11 | static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
11  
12   #include  "ray.h"
13  
14 + #include  "octree.h"
15 +
16   #include  "otypes.h"
17  
18   #include  "source.h"
19  
20 + #include  "random.h"
21  
22 < double  intercircle();
22 > #define  MINSAMPLES     5               /* minimum number of pretest samples */
23 > #define  STESTMAX       30              /* maximum seeks per sample */
24  
25 +
26 + double  getdisk();
27 +
28   static OBJECT  *vobject;                /* virtual source objects */
29   static int  nvobjects = 0;              /* number of virtual source objects */
30  
# Line 55 | Line 62 | markvirtuals()                 /* find and mark virtual sources */
62   #endif
63                                          /* append virtual sources */
64          for (i = nsources; i-- > 0; )
65 <                if (!(source[i].sflags & SSKIP))
59 <                        addvirtuals(i, directrelay);
65 >                addvirtuals(i, directrelay);
66                                          /* done with our object list */
67          free((char *)vobject);
68          nvobjects = 0;
# Line 71 | Line 77 | int  nr;
77                                  /* check relay limit first */
78          if (nr <= 0)
79                  return;
80 +        if (source[sn].sflags & SSKIP)
81 +                return;
82                                  /* check each virtual object for projection */
83          for (i = 0; i < nvobjects; i++)
84                                          /* vproject() calls us recursively */
# Line 96 | Line 104 | int  n;
104          for (i = 0; i < vsmat->nproj; i++)
105                  if ((*vsmat->vproj)(proj, o, &source[sn], i))
106                          if ((ns = makevsrc(o, sn, proj)) >= 0) {
107 +                                source[ns].sa.sv.pn = i;
108   #ifdef DEBUG
109 <                                virtverb(&source[sn], stderr);
109 >                                virtverb(ns, stderr);
110   #endif
111                                  addvirtuals(ns, n);
112                          }
# Line 110 | Line 119 | OBJREC  *op;
119   register int  sn;
120   MAT4  pm;
121   {
122 <        register int  nsn;
123 <        FVECT  nsloc, ocent, nsnorm;
122 >        FVECT  nsloc, nsnorm, ocent, v;
123 >        double  maxrad2, d;
124          int  nsflags;
116        double  maxrad2;
117        double  d1;
125          SPOT  theirspot, ourspot;
126          register int  i;
127  
128 <        nsflags = (source[sn].sflags|(SVIRTUAL|SFOLLOW)) & ~SSPOT;
128 >        nsflags = source[sn].sflags | (SVIRTUAL|SSPOT|SFOLLOW);
129                                          /* get object center and max. radius */
130 <        if (sfun[op->otype].of->getdisk != NULL) {
131 <                maxrad2 = (*sfun[op->otype].of->getdisk)(ocent, op);
132 <                if (maxrad2 <= FTINY)                   /* too small? */
126 <                        return(NULL);
127 <                nsflags |= SSPOT;
128 <        }
130 >        maxrad2 = getdisk(ocent, op, sn);
131 >        if (maxrad2 <= FTINY)                   /* too small? */
132 >                return(-1);
133                                          /* get location and spot */
134          if (source[sn].sflags & SDISTANT) {             /* distant source */
135                  if (source[sn].sflags & SPROX)
136 <                        return(NULL);           /* should never get here! */
136 >                        return(-1);             /* should never get here! */
137                  multv3(nsloc, source[sn].sloc, pm);
138 <                if (nsflags & SSPOT) {
139 <                        VCOPY(ourspot.aim, ocent);
140 <                        ourspot.siz = PI*maxrad2;
141 <                        ourspot.flen = 0.;
138 <                }
138 >                normalize(nsloc);
139 >                VCOPY(ourspot.aim, ocent);
140 >                ourspot.siz = PI*maxrad2;
141 >                ourspot.flen = 0.;
142                  if (source[sn].sflags & SSPOT) {
140                        copystruct(&theirspot, source[sn].sl.s);
143                          multp3(theirspot.aim, source[sn].sl.s->aim, pm);
144 <                        if (nsflags & SSPOT &&
145 <                                !commonbeam(&ourspot, &theirspot, nsloc))
146 <                                return(NULL);           /* no overlap */
144 >                        d = sqrt(dist2(ourspot.aim, theirspot.aim));
145 >                        d = sqrt(source[sn].sl.s->siz/PI) + d*source[sn].ss;
146 >                        theirspot.siz = PI*d*d;
147 >                        ourspot.flen = theirspot.flen = source[sn].sl.s->flen;
148 >                        d = ourspot.siz;
149 >                        if (!commonbeam(&ourspot, &theirspot, nsloc))
150 >                                return(-1);     /* no overlap */
151 >                        if (ourspot.siz < d-FTINY) {    /* it shrunk */
152 >                                d = beamdisk(v, op, &ourspot, nsloc);
153 >                                if (d <= FTINY)
154 >                                        return(-1);
155 >                                if (d < maxrad2) {
156 >                                        maxrad2 = d;
157 >                                        VCOPY(ocent, v);
158 >                                }
159 >                        }
160                  }
161          } else {                                /* local source */
162                  multp3(nsloc, source[sn].sloc, pm);
163 <                if (nsflags & SSPOT) {
164 <                        for (i = 0; i < 3; i++)
165 <                                ourspot.aim[i] = ocent[i] - nsloc[i];
166 <                        if ((d1 = normalize(ourspot.aim)) == 0.)
167 <                                return(NULL);           /* at source!! */
168 <                        if (source[sn].sflags & SPROX &&
169 <                                        d1 > source[sn].sl.prox)
170 <                                return(NULL);           /* too far away */
171 <                        ourspot.siz = 2.*PI*(1. - d1/sqrt(d1*d1+maxrad2));
172 <                        ourspot.flen = 0.;
173 <                } else if (source[sn].sflags & SPROX) {
174 <                        FVECT  norm;
160 <                        double  offs;
161 <                                                /* use distance from plane */
162 <                        offs = (*sfun[op->otype].of->getpleq)(norm, op);
163 <                        d1 = DOT(norm, nsloc) - offs;
164 <                        if (d1 < 0.) d1 = -d1;
165 <                        if (d1 > source[sn].sl.prox)
166 <                                return(NULL);           /* too far away */
167 <                }
163 >                for (i = 0; i < 3; i++)
164 >                        ourspot.aim[i] = ocent[i] - nsloc[i];
165 >                if ((d = normalize(ourspot.aim)) == 0.)
166 >                        return(-1);             /* at source!! */
167 >                if (source[sn].sflags & SPROX && d > source[sn].sl.prox)
168 >                        return(-1);             /* too far away */
169 >                ourspot.flen = 0.;
170 >                d = (sqrt(maxrad2) + source[sn].ss) / d;
171 >                if (d < 1.-FTINY)
172 >                        ourspot.siz = 2.*PI*(1. - sqrt(1.-d*d));
173 >                else
174 >                        nsflags &= ~SSPOT;
175                  if (source[sn].sflags & SSPOT) {
176                          copystruct(&theirspot, source[sn].sl.s);
177                          multv3(theirspot.aim, source[sn].sl.s->aim, pm);
178 +                        normalize(theirspot.aim);
179                          if (nsflags & SSPOT) {
172                                if (!commonspot(&ourspot, &theirspot, nsloc))
173                                        return(NULL);   /* no overlap */
180                                  ourspot.flen = theirspot.flen;
181 +                                d = ourspot.siz;
182 +                                if (!commonspot(&ourspot, &theirspot, nsloc))
183 +                                        return(-1);     /* no overlap */
184 +                        } else {
185 +                                nsflags |= SSPOT;
186 +                                copystruct(&ourspot, &theirspot);
187 +                                d = 2.*ourspot.siz;
188                          }
189 +                        if (ourspot.siz < d-FTINY) {    /* it shrunk */
190 +                                d = spotdisk(v, op, &ourspot, nsloc);
191 +                                if (d <= FTINY)
192 +                                        return(-1);
193 +                                if (d < maxrad2) {
194 +                                        maxrad2 = d;
195 +                                        VCOPY(ocent, v);
196 +                                }
197 +                        }
198                  }
199                  if (source[sn].sflags & SFLAT) {        /* behind source? */
200                          multv3(nsnorm, source[sn].snorm, pm);
201 <                        if (nsflags & SSPOT && checkspot(&ourspot, nsnorm) < 0)
202 <                                return(NULL);
201 >                        normalize(nsnorm);
202 >                        if (nsflags & SSPOT && !checkspot(&ourspot, nsnorm))
203 >                                return(-1);
204                  }
205          }
206 <                                        /* everything is OK, make source */
207 <        if ((nsn = newsource()) < 0)
206 >                                        /* pretest visibility */
207 >        nsflags = vstestvis(nsflags, op, ocent, maxrad2, sn);
208 >        if (nsflags & SSKIP)
209 >                return(-1);     /* obstructed */
210 >                                        /* it all checks out, so make it */
211 >        if ((i = newsource()) < 0)
212                  goto memerr;
213 <        source[nsn].sflags = nsflags;
214 <        VCOPY(source[nsn].sloc, nsloc);
213 >        source[i].sflags = nsflags;
214 >        VCOPY(source[i].sloc, nsloc);
215          if (nsflags & SFLAT)
216 <                VCOPY(source[nsn].snorm, nsnorm);
217 <        source[nsn].ss = source[sn].ss; source[nsn].ss2 = source[sn].ss2;
218 <        if ((nsflags | source[sn].sflags) & SSPOT) {
219 <                if ((source[nsn].sl.s = (SPOT *)malloc(sizeof(SPOT))) == NULL)
216 >                VCOPY(source[i].snorm, nsnorm);
217 >        source[i].ss = source[sn].ss; source[i].ss2 = source[sn].ss2;
218 >        if (nsflags & SSPOT) {
219 >                if ((source[i].sl.s = (SPOT *)malloc(sizeof(SPOT))) == NULL)
220                          goto memerr;
221 <                if (nsflags & SSPOT)
195 <                        copystruct(source[nsn].sl.s, &ourspot);
196 <                else
197 <                        copystruct(source[nsn].sl.s, &theirspot);
198 <                source[nsn].sflags |= SSPOT;
221 >                copystruct(source[i].sl.s, &ourspot);
222          }
223          if (nsflags & SPROX)
224 <                source[nsn].sl.prox = source[sn].sl.prox;
225 <        source[nsn].sa.svnext = sn;
226 <        source[nsn].so = op;
227 <        return(nsn);
224 >                source[i].sl.prox = source[sn].sl.prox;
225 >        source[i].sa.sv.sn = sn;
226 >        source[i].so = op;
227 >        return(i);
228   memerr:
229          error(SYSTEM, "out of memory in makevsrc");
230   }
231  
232  
233 < commonspot(sp1, sp2, org)       /* set sp1 to intersection of sp1 and sp2 */
234 < register SPOT  *sp1, *sp2;
235 < FVECT  org;
233 > double
234 > getdisk(oc, op, sn)             /* get visible object disk */
235 > FVECT  oc;
236 > OBJREC  *op;
237 > register int  sn;
238   {
239 <        FVECT  cent;
240 <        double  rad2, cos1, cos2;
241 <
242 <        cos1 = 1. - sp1->siz/(2.*PI);
243 <        cos2 = 1. - sp2->siz/(2.*PI);
244 <        if (sp2->siz >= 2.*PI-FTINY)            /* BIG, just check overlap */
245 <                return(DOT(sp1->aim,sp2->aim) >= cos1*cos2 -
246 <                                        sqrt((1.-cos1*cos1)*(1.-cos2*cos2)));
247 <                                /* compute and check disks */
248 <        rad2 = intercircle(cent, sp1->aim, sp2->aim,
249 <                        1./(cos1*cos1) - 1.,  1./(cos2*cos2) - 1.);
250 <        if (rad2 <= FTINY || normalize(cent) == 0.)
251 <                return(0);
252 <        VCOPY(sp1->aim, cent);
253 <        sp1->siz = 2.*PI*(1. - 1./sqrt(1.+rad2));
254 <        return(1);
239 >        double  rad2, roffs, offs, d, rd, rdoto;
240 >        FVECT  rnrm, nrm;
241 >                                /* first, use object getdisk function */
242 >        rad2 = getmaxdisk(oc, op);
243 >        if (!(source[sn].sflags & SVIRTUAL))
244 >                return(rad2);           /* all done for normal source */
245 >                                /* check for correct side of relay surface */
246 >        roffs = getplaneq(rnrm, source[sn].so);
247 >        rd = DOT(rnrm, source[sn].sloc);        /* source projection */
248 >        if (!(source[sn].sflags & SDISTANT))
249 >                rd -= roffs;
250 >        d = DOT(rnrm, oc) - roffs;      /* disk distance to relay plane */
251 >        if ((d > 0.) ^ (rd > 0.))
252 >                return(rad2);           /* OK if opposite sides */
253 >        if (d*d >= rad2)
254 >                return(0.);             /* no relay is possible */
255 >                                /* we need a closer look */
256 >        offs = getplaneq(nrm, op);
257 >        rdoto = DOT(rnrm, nrm);
258 >        if (d*d >= rad2*(1.-rdoto*rdoto))
259 >                return(0.);             /* disk entirely on projection side */
260 >                                /* should shrink disk but I'm lazy */
261 >        return(rad2);
262   }
263  
264  
265 < commonbeam(sp1, sp2, dir)       /* set sp1 to intersection of sp1 and sp2 */
266 < register SPOT  *sp1, *sp2;
267 < FVECT  dir;
265 > int
266 > vstestvis(f, o, oc, or2, sn)            /* pretest source visibility */
267 > int  f;                 /* virtual source flags */
268 > OBJREC  *o;             /* relay object */
269 > FVECT  oc;              /* relay object center */
270 > double  or2;            /* relay object radius squared */
271 > register int  sn;       /* target source number */
272   {
273 <        FVECT  cent, c1, c2;
274 <        double  rad2, d;
275 <        register int  i;
276 <                                        /* move centers to common plane */
277 <        d = DOT(sp1->aim, dir);
278 <        for (i = 0; i < 3; i++)
279 <                c1[i] = sp1->aim[i] - d*dir[i];
280 <        d = DOT(sp2->aim, dir);
281 <        for (i = 0; i < 3; i++)
282 <                c2[i] = sp2->aim[i] - d*dir[i];
283 <                                        /* compute overlap */
284 <        rad2 = intercircle(cent, c1, c2, sp1->siz/PI, sp2->siz/PI);
285 <        if (rad2 <= FTINY)
286 <                return(0);
287 <        VCOPY(sp1->aim, cent);
288 <        sp1->siz = PI*rad2;
289 <        return(1);
290 < }
255 <
256 <
257 < checkspot(sp, nrm)              /* check spotlight for behind source */
258 < register SPOT  *sp;
259 < FVECT  nrm;
260 < {
261 <        double  d, d1;
262 <
263 <        d = DOT(sp->aim, nrm);
264 <        if (d > FTINY)                  /* center in front? */
265 <                return(0);
266 <                                        /* else check horizon */
267 <        d1 = 1. - sp->siz/(2.*PI);
268 <        return(1.-FTINY-d*d > d1*d1);
269 < }
270 <
271 <
272 < double
273 < intercircle(cc, c1, c2, r1s, r2s)       /* intersect two circles */
274 < FVECT  cc;                      /* midpoint (return value) */
275 < FVECT  c1, c2;                  /* circle centers */
276 < double  r1s, r2s;               /* radii squared */
277 < {
278 <        double  a2, d2, l;
279 <        FVECT  disp;
280 <        register int  i;
281 <
282 <        for (i = 0; i < 3; i++)
283 <                disp[i] = c2[i] - c1[i];
284 <        d2 = DOT(disp,disp);
285 <                                        /* circle within overlap? */
286 <        if (r1s < r2s) {
287 <                if (r2s >= r1s + d2) {
288 <                        VCOPY(cc, c1);
289 <                        return(r1s);
290 <                }
273 >        RAY  sr;
274 >        FVECT  onorm;
275 >        FVECT  offsdir;
276 >        double  or, d;
277 >        int  infront;
278 >        int  stestlim, ssn;
279 >        int  nhit, nok;
280 >        register int  i, n;
281 >                                /* return if pretesting disabled */
282 >        if (vspretest <= 0)
283 >                return(f);
284 >                                /* get surface normal */
285 >        getplaneq(onorm, o);
286 >                                /* set number of rays to sample */
287 >        if (source[sn].sflags & SDISTANT) {
288 >                n = (2./3.*PI*PI)*or2/(thescene.cusize*thescene.cusize)*
289 >                                vspretest + .5;
290 >                infront = DOT(onorm, source[sn].sloc) > 0.;
291          } else {
292 <                if (r1s >= r2s + d2) {
293 <                        VCOPY(cc, c2);
294 <                        return(r2s);
292 >                for (i = 0; i < 3; i++)
293 >                        offsdir[i] = source[sn].sloc[i] - oc[i];
294 >                d = DOT(offsdir,offsdir);
295 >                if (d <= FTINY)
296 >                        n = 2.*PI * vspretest + .5;
297 >                else
298 >                        n = 2.*PI * (1.-sqrt(1./(1.+or2/d)))*vspretest + .5;
299 >                infront = DOT(onorm, offsdir) > 0.;
300 >        }
301 >        if (n < MINSAMPLES) n = MINSAMPLES;
302 > #ifdef DEBUG
303 >        fprintf(stderr, "pretesting source %d in object %s with %d rays\n",
304 >                        sn, o->oname, n);
305 > #endif
306 >                                /* sample */
307 >        or = sqrt(or2);
308 >        stestlim = n*STESTMAX;
309 >        ssn = 0;
310 >        nhit = nok = 0;
311 >        while (n-- > 0) {
312 >                                        /* get sample point */
313 >                do {
314 >                        if (ssn >= stestlim) {
315 > #ifdef DEBUG
316 >                                fprintf(stderr, "\ttoo hard to hit\n");
317 > #endif
318 >                                return(f);      /* too small a target! */
319 >                        }
320 >                        for (i = 0; i < 3; i++)
321 >                                offsdir[i] = or*(1. -
322 >                                        2.*urand(urind(931*i+5827,ssn)));
323 >                        ssn++;
324 >                        for (i = 0; i < 3; i++)
325 >                                sr.rorg[i] = oc[i] + offsdir[i];
326 >                        d = DOT(offsdir,onorm);
327 >                        if (infront)
328 >                                for (i = 0; i < 3; i++) {
329 >                                        sr.rorg[i] -= (d-.0001)*onorm[i];
330 >                                        sr.rdir[i] = -onorm[i];
331 >                                }
332 >                        else
333 >                                for (i = 0; i < 3; i++) {
334 >                                        sr.rorg[i] -= (d+.0001)*onorm[i];
335 >                                        sr.rdir[i] = onorm[i];
336 >                                }
337 >                        rayorigin(&sr, NULL, PRIMARY, 1.0);
338 >                } while (!(*ofun[o->otype].funp)(o, &sr));
339 >                                        /* check against source */
340 >                samplendx++;
341 >                if (srcray(&sr, NULL, sn) == 0.)
342 >                        continue;
343 >                sr.revf = srcvalue;
344 >                rayvalue(&sr);
345 >                if (bright(sr.rcol) <= FTINY)
346 >                        continue;
347 >                nok++;
348 >                                        /* check against obstructions */
349 >                rayclear(&sr);
350 >                sr.revf = raytrace;
351 >                rayvalue(&sr);
352 >                if (bright(sr.rcol) > FTINY)
353 >                        nhit++;
354 >                if (nhit > 0 && nhit < nok) {
355 > #ifdef DEBUG
356 >                        fprintf(stderr, "\tpartially occluded\n");
357 > #endif
358 >                        return(f);              /* need to shadow test */
359                  }
360          }
361 <        a2 = .25*(2.*(r1s+r2s) - d2 - (r2s-r1s)*(r2s-r1s)/d2);
362 <                                        /* no overlap? */
363 <        if (a2 <= 0.)
364 <                return(0.);
365 <                                        /* overlap, compute center */
366 <        l = sqrt((r1s - a2)/d2);
367 <        for (i = 0; i < 3; i++)
368 <                cc[i] = c1[i] + l*disp[i];
369 <        return(a2);
361 >        if (nhit == 0) {
362 > #ifdef DEBUG
363 >                fprintf(stderr, "\t0%% hit rate\n");
364 > #endif
365 >                return(f | SSKIP);      /* 0% hit rate:  totally occluded */
366 >        }
367 > #ifdef DEBUG
368 >        fprintf(stderr, "\t100%% hit rate\n");
369 > #endif
370 >        return(f & ~SFOLLOW);           /* 100% hit rate:  no occlusion */
371   }
372 +        
373  
308
374   #ifdef DEBUG
375 < virtverb(vs, fp)        /* print verbose description of virtual source */
376 < register SRCREC  *vs;
375 > virtverb(sn, fp)        /* print verbose description of virtual source */
376 > register int  sn;
377   FILE  *fp;
378   {
379          register int  i;
380  
381          fprintf(fp, "%s virtual source %d in %s %s\n",
382 <                        vs->sflags & SDISTANT ? "distant" : "local",
383 <                        vs-source, ofun[vs->so->otype].funame, vs->so->oname);
382 >                        source[sn].sflags & SDISTANT ? "distant" : "local",
383 >                        sn, ofun[source[sn].so->otype].funame,
384 >                        source[sn].so->oname);
385          fprintf(fp, "\tat (%f,%f,%f)\n",
386 <                        vs->sloc[0], vs->sloc[1], vs->sloc[2]);
386 >                source[sn].sloc[0], source[sn].sloc[1], source[sn].sloc[2]);
387          fprintf(fp, "\tlinked to source %d (%s)\n",
388 <                        vs->sa.svnext, source[vs->sa.svnext].so->oname);
389 <        if (vs->sflags & SFOLLOW)
388 >                source[sn].sa.sv.sn, source[source[sn].sa.sv.sn].so->oname);
389 >        if (source[sn].sflags & SFOLLOW)
390                  fprintf(fp, "\talways followed\n");
391          else
392                  fprintf(fp, "\tnever followed\n");
393 <        if (!(vs->sflags & SSPOT))
393 >        if (!(source[sn].sflags & SSPOT))
394                  return;
395          fprintf(fp, "\twith spot aim (%f,%f,%f) and size %f\n",
396 <                        vs->sl.s->aim[0], vs->sl.s->aim[1], vs->sl.s->aim[2],
397 <                        vs->sl.s->siz);
396 >                        source[sn].sl.s->aim[0], source[sn].sl.s->aim[1],
397 >                        source[sn].sl.s->aim[2], source[sn].sl.s->siz);
398   }
399   #endif

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