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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 1.21 by greg, Mon Aug 5 09:02:42 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 37 | Line 44 | markvirtuals()                 /* find and mark virtual sources */
44                  if (!isvlight(objptr(o->omod)->otype))
45                          continue;
46                  if (sfun[o->otype].of == NULL ||
47 <                                sfun[o->otype].of->getpleq == NULL)
48 <                        objerror(o, USER, "illegal material");
47 >                                sfun[o->otype].of->getpleq == NULL) {
48 >                        objerror(o,WARNING,"secondary sources not supported");
49 >                        continue;
50 >                }
51                  if (nvobjects == 0)
52                          vobject = (OBJECT *)malloc(sizeof(OBJECT));
53                  else
# Line 55 | Line 64 | markvirtuals()                 /* find and mark virtual sources */
64   #endif
65                                          /* append virtual sources */
66          for (i = nsources; i-- > 0; )
67 <                if (!(source[i].sflags & SSKIP))
59 <                        addvirtuals(i, directrelay);
67 >                addvirtuals(i, directrelay);
68                                          /* done with our object list */
69          free((char *)vobject);
70          nvobjects = 0;
# Line 71 | Line 79 | int  nr;
79                                  /* check relay limit first */
80          if (nr <= 0)
81                  return;
82 +        if (source[sn].sflags & SSKIP)
83 +                return;
84                                  /* check each virtual object for projection */
85          for (i = 0; i < nvobjects; i++)
86                                          /* vproject() calls us recursively */
# Line 96 | Line 106 | int  n;
106          for (i = 0; i < vsmat->nproj; i++)
107                  if ((*vsmat->vproj)(proj, o, &source[sn], i))
108                          if ((ns = makevsrc(o, sn, proj)) >= 0) {
109 +                                source[ns].sa.sv.pn = i;
110   #ifdef DEBUG
111 <                                virtverb(&source[sn], stderr);
111 >                                virtverb(ns, stderr);
112   #endif
113                                  addvirtuals(ns, n);
114                          }
# Line 110 | Line 121 | OBJREC  *op;
121   register int  sn;
122   MAT4  pm;
123   {
124 <        register int  nsn;
125 <        FVECT  nsloc, ocent, nsnorm;
124 >        FVECT  nsloc, nsnorm, ocent, v;
125 >        double  maxrad2, d;
126          int  nsflags;
116        double  maxrad2;
117        double  d1;
127          SPOT  theirspot, ourspot;
128          register int  i;
129  
130 <        nsflags = (source[sn].sflags|(SVIRTUAL|SFOLLOW)) & ~SSPOT;
130 >        nsflags = source[sn].sflags | (SVIRTUAL|SSPOT|SFOLLOW);
131                                          /* get object center and max. radius */
132 <        if (sfun[op->otype].of->getdisk != NULL) {
133 <                maxrad2 = (*sfun[op->otype].of->getdisk)(ocent, op);
134 <                if (maxrad2 <= FTINY)                   /* too small? */
126 <                        return(NULL);
127 <                nsflags |= SSPOT;
128 <        }
132 >        maxrad2 = getdisk(ocent, op, sn);
133 >        if (maxrad2 <= FTINY)                   /* too small? */
134 >                return(-1);
135                                          /* get location and spot */
136          if (source[sn].sflags & SDISTANT) {             /* distant source */
137                  if (source[sn].sflags & SPROX)
138 <                        return(NULL);           /* should never get here! */
138 >                        return(-1);             /* should never get here! */
139                  multv3(nsloc, source[sn].sloc, pm);
140 <                if (nsflags & SSPOT) {
141 <                        VCOPY(ourspot.aim, ocent);
142 <                        ourspot.siz = PI*maxrad2;
143 <                        ourspot.flen = 0.;
138 <                }
140 >                normalize(nsloc);
141 >                VCOPY(ourspot.aim, ocent);
142 >                ourspot.siz = PI*maxrad2;
143 >                ourspot.flen = 0.;
144                  if (source[sn].sflags & SSPOT) {
140                        copystruct(&theirspot, source[sn].sl.s);
145                          multp3(theirspot.aim, source[sn].sl.s->aim, pm);
146 <                        if (nsflags & SSPOT &&
147 <                                !commonbeam(&ourspot, &theirspot, nsloc))
148 <                                return(NULL);           /* no overlap */
146 >                        d = sqrt(dist2(ourspot.aim, theirspot.aim));
147 >                        d = sqrt(source[sn].sl.s->siz/PI) + d*source[sn].ss;
148 >                        theirspot.siz = PI*d*d;
149 >                        ourspot.flen = theirspot.flen = source[sn].sl.s->flen;
150 >                        d = ourspot.siz;
151 >                        if (!commonbeam(&ourspot, &theirspot, nsloc))
152 >                                return(-1);     /* no overlap */
153 >                        if (ourspot.siz < d-FTINY) {    /* it shrunk */
154 >                                d = beamdisk(v, op, &ourspot, nsloc);
155 >                                if (d <= FTINY)
156 >                                        return(-1);
157 >                                if (d < maxrad2) {
158 >                                        maxrad2 = d;
159 >                                        VCOPY(ocent, v);
160 >                                }
161 >                        }
162                  }
163          } else {                                /* local source */
164                  multp3(nsloc, source[sn].sloc, pm);
165 <                if (nsflags & SSPOT) {
166 <                        for (i = 0; i < 3; i++)
167 <                                ourspot.aim[i] = ocent[i] - nsloc[i];
168 <                        if ((d1 = normalize(ourspot.aim)) == 0.)
169 <                                return(NULL);           /* at source!! */
170 <                        if (source[sn].sflags & SPROX &&
171 <                                        d1 > source[sn].sl.prox)
172 <                                return(NULL);           /* too far away */
173 <                        ourspot.siz = 2.*PI*(1. - d1/sqrt(d1*d1+maxrad2));
174 <                        ourspot.flen = 0.;
175 <                } else if (source[sn].sflags & SPROX) {
176 <                        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 <                }
165 >                for (i = 0; i < 3; i++)
166 >                        ourspot.aim[i] = ocent[i] - nsloc[i];
167 >                if ((d = normalize(ourspot.aim)) == 0.)
168 >                        return(-1);             /* at source!! */
169 >                if (source[sn].sflags & SPROX && d > source[sn].sl.prox)
170 >                        return(-1);             /* too far away */
171 >                ourspot.flen = 0.;
172 >                d = (sqrt(maxrad2) + source[sn].ss) / d;
173 >                if (d < 1.-FTINY)
174 >                        ourspot.siz = 2.*PI*(1. - sqrt(1.-d*d));
175 >                else
176 >                        nsflags &= ~SSPOT;
177                  if (source[sn].sflags & SSPOT) {
178                          copystruct(&theirspot, source[sn].sl.s);
179                          multv3(theirspot.aim, source[sn].sl.s->aim, pm);
180 +                        normalize(theirspot.aim);
181                          if (nsflags & SSPOT) {
172                                if (!commonspot(&ourspot, &theirspot, nsloc))
173                                        return(NULL);   /* no overlap */
182                                  ourspot.flen = theirspot.flen;
183 +                                d = ourspot.siz;
184 +                                if (!commonspot(&ourspot, &theirspot, nsloc))
185 +                                        return(-1);     /* no overlap */
186 +                        } else {
187 +                                nsflags |= SSPOT;
188 +                                copystruct(&ourspot, &theirspot);
189 +                                d = 2.*ourspot.siz;
190                          }
191 +                        if (ourspot.siz < d-FTINY) {    /* it shrunk */
192 +                                d = spotdisk(v, op, &ourspot, nsloc);
193 +                                if (d <= FTINY)
194 +                                        return(-1);
195 +                                if (d < maxrad2) {
196 +                                        maxrad2 = d;
197 +                                        VCOPY(ocent, v);
198 +                                }
199 +                        }
200                  }
201                  if (source[sn].sflags & SFLAT) {        /* behind source? */
202                          multv3(nsnorm, source[sn].snorm, pm);
203 <                        if (nsflags & SSPOT && checkspot(&ourspot, nsnorm) < 0)
204 <                                return(NULL);
203 >                        normalize(nsnorm);
204 >                        if (nsflags & SSPOT && !checkspot(&ourspot, nsnorm))
205 >                                return(-1);
206                  }
207          }
208 <                                        /* everything is OK, make source */
209 <        if ((nsn = newsource()) < 0)
208 >                                        /* pretest visibility */
209 >        nsflags = vstestvis(nsflags, op, ocent, maxrad2, sn);
210 >        if (nsflags & SSKIP)
211 >                return(-1);     /* obstructed */
212 >                                        /* it all checks out, so make it */
213 >        if ((i = newsource()) < 0)
214                  goto memerr;
215 <        source[nsn].sflags = nsflags;
216 <        VCOPY(source[nsn].sloc, nsloc);
215 >        source[i].sflags = nsflags;
216 >        VCOPY(source[i].sloc, nsloc);
217          if (nsflags & SFLAT)
218 <                VCOPY(source[nsn].snorm, nsnorm);
219 <        source[nsn].ss = source[sn].ss; source[nsn].ss2 = source[sn].ss2;
220 <        if ((nsflags | source[sn].sflags) & SSPOT) {
221 <                if ((source[nsn].sl.s = (SPOT *)malloc(sizeof(SPOT))) == NULL)
218 >                VCOPY(source[i].snorm, nsnorm);
219 >        source[i].ss = source[sn].ss; source[i].ss2 = source[sn].ss2;
220 >        if (nsflags & SSPOT) {
221 >                if ((source[i].sl.s = (SPOT *)malloc(sizeof(SPOT))) == NULL)
222                          goto memerr;
223 <                if (nsflags & SSPOT)
195 <                        copystruct(source[nsn].sl.s, &ourspot);
196 <                else
197 <                        copystruct(source[nsn].sl.s, &theirspot);
198 <                source[nsn].sflags |= SSPOT;
223 >                copystruct(source[i].sl.s, &ourspot);
224          }
225          if (nsflags & SPROX)
226 <                source[nsn].sl.prox = source[sn].sl.prox;
227 <        source[nsn].sa.svnext = sn;
228 <        source[nsn].so = op;
229 <        return(nsn);
226 >                source[i].sl.prox = source[sn].sl.prox;
227 >        source[i].sa.sv.sn = sn;
228 >        source[i].so = op;
229 >        return(i);
230   memerr:
231          error(SYSTEM, "out of memory in makevsrc");
232   }
233  
234  
235 < commonspot(sp1, sp2, org)       /* set sp1 to intersection of sp1 and sp2 */
236 < register SPOT  *sp1, *sp2;
237 < FVECT  org;
235 > double
236 > getdisk(oc, op, sn)             /* get visible object disk */
237 > FVECT  oc;
238 > OBJREC  *op;
239 > register int  sn;
240   {
241 <        FVECT  cent;
242 <        double  rad2, cos1, cos2;
243 <
244 <        cos1 = 1. - sp1->siz/(2.*PI);
245 <        cos2 = 1. - sp2->siz/(2.*PI);
246 <        if (sp2->siz >= 2.*PI-FTINY)            /* BIG, just check overlap */
247 <                return(DOT(sp1->aim,sp2->aim) >= cos1*cos2 -
248 <                                        sqrt((1.-cos1*cos1)*(1.-cos2*cos2)));
249 <                                /* compute and check disks */
250 <        rad2 = intercircle(cent, sp1->aim, sp2->aim,
251 <                        1./(cos1*cos1) - 1.,  1./(cos2*cos2) - 1.);
252 <        if (rad2 <= FTINY || normalize(cent) == 0.)
253 <                return(0);
254 <        VCOPY(sp1->aim, cent);
255 <        sp1->siz = 2.*PI*(1. - 1./sqrt(1.+rad2));
256 <        return(1);
241 >        double  rad2, roffs, offs, d, rd, rdoto;
242 >        FVECT  rnrm, nrm;
243 >                                /* first, use object getdisk function */
244 >        rad2 = getmaxdisk(oc, op);
245 >        if (!(source[sn].sflags & SVIRTUAL))
246 >                return(rad2);           /* all done for normal source */
247 >                                /* check for correct side of relay surface */
248 >        roffs = getplaneq(rnrm, source[sn].so);
249 >        rd = DOT(rnrm, source[sn].sloc);        /* source projection */
250 >        if (!(source[sn].sflags & SDISTANT))
251 >                rd -= roffs;
252 >        d = DOT(rnrm, oc) - roffs;      /* disk distance to relay plane */
253 >        if ((d > 0.) ^ (rd > 0.))
254 >                return(rad2);           /* OK if opposite sides */
255 >        if (d*d >= rad2)
256 >                return(0.);             /* no relay is possible */
257 >                                /* we need a closer look */
258 >        offs = getplaneq(nrm, op);
259 >        rdoto = DOT(rnrm, nrm);
260 >        if (d*d >= rad2*(1.-rdoto*rdoto))
261 >                return(0.);             /* disk entirely on projection side */
262 >                                /* should shrink disk but I'm lazy */
263 >        return(rad2);
264   }
265  
266  
267 < commonbeam(sp1, sp2, dir)       /* set sp1 to intersection of sp1 and sp2 */
268 < register SPOT  *sp1, *sp2;
269 < FVECT  dir;
267 > int
268 > vstestvis(f, o, oc, or2, sn)            /* pretest source visibility */
269 > int  f;                 /* virtual source flags */
270 > OBJREC  *o;             /* relay object */
271 > FVECT  oc;              /* relay object center */
272 > double  or2;            /* relay object radius squared */
273 > register int  sn;       /* target source number */
274   {
275 <        FVECT  cent, c1, c2;
276 <        double  rad2, d;
277 <        register int  i;
278 <                                        /* move centers to common plane */
279 <        d = DOT(sp1->aim, dir);
280 <        for (i = 0; i < 3; i++)
281 <                c1[i] = sp1->aim[i] - d*dir[i];
282 <        d = DOT(sp2->aim, dir);
283 <        for (i = 0; i < 3; i++)
284 <                c2[i] = sp2->aim[i] - d*dir[i];
285 <                                        /* compute overlap */
286 <        rad2 = intercircle(cent, c1, c2, sp1->siz/PI, sp2->siz/PI);
287 <        if (rad2 <= FTINY)
288 <                return(0);
289 <        VCOPY(sp1->aim, cent);
290 <        sp1->siz = PI*rad2;
291 <        return(1);
292 < }
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 <                }
275 >        RAY  sr;
276 >        FVECT  onorm;
277 >        FVECT  offsdir;
278 >        double  or, d;
279 >        int  infront;
280 >        int  stestlim, ssn;
281 >        int  nhit, nok;
282 >        register int  i, n;
283 >                                /* return if pretesting disabled */
284 >        if (vspretest <= 0)
285 >                return(f);
286 >                                /* get surface normal */
287 >        getplaneq(onorm, o);
288 >                                /* set number of rays to sample */
289 >        if (source[sn].sflags & SDISTANT) {
290 >                n = (2./3.*PI*PI)*or2/(thescene.cusize*thescene.cusize)*
291 >                                vspretest + .5;
292 >                infront = DOT(onorm, source[sn].sloc) > 0.;
293          } else {
294 <                if (r1s >= r2s + d2) {
295 <                        VCOPY(cc, c2);
296 <                        return(r2s);
294 >                for (i = 0; i < 3; i++)
295 >                        offsdir[i] = source[sn].sloc[i] - oc[i];
296 >                d = DOT(offsdir,offsdir);
297 >                if (d <= FTINY)
298 >                        n = 2.*PI * vspretest + .5;
299 >                else
300 >                        n = 2.*PI * (1.-sqrt(1./(1.+or2/d)))*vspretest + .5;
301 >                infront = DOT(onorm, offsdir) > 0.;
302 >        }
303 >        if (n < MINSAMPLES) n = MINSAMPLES;
304 > #ifdef DEBUG
305 >        fprintf(stderr, "pretesting source %d in object %s with %d rays\n",
306 >                        sn, o->oname, n);
307 > #endif
308 >                                /* sample */
309 >        or = sqrt(or2);
310 >        stestlim = n*STESTMAX;
311 >        ssn = 0;
312 >        nhit = nok = 0;
313 >        while (n-- > 0) {
314 >                                        /* get sample point */
315 >                do {
316 >                        if (ssn >= stestlim) {
317 > #ifdef DEBUG
318 >                                fprintf(stderr, "\ttoo hard to hit\n");
319 > #endif
320 >                                return(f);      /* too small a target! */
321 >                        }
322 >                        for (i = 0; i < 3; i++)
323 >                                offsdir[i] = or*(1. -
324 >                                        2.*urand(urind(931*i+5827,ssn)));
325 >                        ssn++;
326 >                        for (i = 0; i < 3; i++)
327 >                                sr.rorg[i] = oc[i] + offsdir[i];
328 >                        d = DOT(offsdir,onorm);
329 >                        if (infront)
330 >                                for (i = 0; i < 3; i++) {
331 >                                        sr.rorg[i] -= (d-.0001)*onorm[i];
332 >                                        sr.rdir[i] = -onorm[i];
333 >                                }
334 >                        else
335 >                                for (i = 0; i < 3; i++) {
336 >                                        sr.rorg[i] -= (d+.0001)*onorm[i];
337 >                                        sr.rdir[i] = onorm[i];
338 >                                }
339 >                        rayorigin(&sr, NULL, PRIMARY, 1.0);
340 >                } while (!(*ofun[o->otype].funp)(o, &sr));
341 >                                        /* check against source */
342 >                samplendx++;
343 >                if (srcray(&sr, NULL, sn) == 0.)
344 >                        continue;
345 >                sr.revf = srcvalue;
346 >                rayvalue(&sr);
347 >                if (bright(sr.rcol) <= FTINY)
348 >                        continue;
349 >                nok++;
350 >                                        /* check against obstructions */
351 >                rayclear(&sr);
352 >                sr.revf = raytrace;
353 >                rayvalue(&sr);
354 >                if (bright(sr.rcol) > FTINY)
355 >                        nhit++;
356 >                if (nhit > 0 && nhit < nok) {
357 > #ifdef DEBUG
358 >                        fprintf(stderr, "\tpartially occluded\n");
359 > #endif
360 >                        return(f);              /* need to shadow test */
361                  }
362          }
363 <        a2 = .25*(2.*(r1s+r2s) - d2 - (r2s-r1s)*(r2s-r1s)/d2);
364 <                                        /* no overlap? */
365 <        if (a2 <= 0.)
366 <                return(0.);
367 <                                        /* overlap, compute center */
368 <        l = sqrt((r1s - a2)/d2);
369 <        for (i = 0; i < 3; i++)
370 <                cc[i] = c1[i] + l*disp[i];
371 <        return(a2);
363 >        if (nhit == 0) {
364 > #ifdef DEBUG
365 >                fprintf(stderr, "\t0%% hit rate\n");
366 > #endif
367 >                return(f | SSKIP);      /* 0% hit rate:  totally occluded */
368 >        }
369 > #ifdef DEBUG
370 >        fprintf(stderr, "\t100%% hit rate\n");
371 > #endif
372 >        return(f & ~SFOLLOW);           /* 100% hit rate:  no occlusion */
373   }
374 +        
375  
308
376   #ifdef DEBUG
377 < virtverb(vs, fp)        /* print verbose description of virtual source */
378 < register SRCREC  *vs;
377 > virtverb(sn, fp)        /* print verbose description of virtual source */
378 > register int  sn;
379   FILE  *fp;
380   {
381          register int  i;
382  
383          fprintf(fp, "%s virtual source %d in %s %s\n",
384 <                        vs->sflags & SDISTANT ? "distant" : "local",
385 <                        vs-source, ofun[vs->so->otype].funame, vs->so->oname);
384 >                        source[sn].sflags & SDISTANT ? "distant" : "local",
385 >                        sn, ofun[source[sn].so->otype].funame,
386 >                        source[sn].so->oname);
387          fprintf(fp, "\tat (%f,%f,%f)\n",
388 <                        vs->sloc[0], vs->sloc[1], vs->sloc[2]);
388 >                source[sn].sloc[0], source[sn].sloc[1], source[sn].sloc[2]);
389          fprintf(fp, "\tlinked to source %d (%s)\n",
390 <                        vs->sa.svnext, source[vs->sa.svnext].so->oname);
391 <        if (vs->sflags & SFOLLOW)
390 >                source[sn].sa.sv.sn, source[source[sn].sa.sv.sn].so->oname);
391 >        if (source[sn].sflags & SFOLLOW)
392                  fprintf(fp, "\talways followed\n");
393          else
394                  fprintf(fp, "\tnever followed\n");
395 <        if (!(vs->sflags & SSPOT))
395 >        if (!(source[sn].sflags & SSPOT))
396                  return;
397          fprintf(fp, "\twith spot aim (%f,%f,%f) and size %f\n",
398 <                        vs->sl.s->aim[0], vs->sl.s->aim[1], vs->sl.s->aim[2],
399 <                        vs->sl.s->siz);
398 >                        source[sn].sl.s->aim[0], source[sn].sl.s->aim[1],
399 >                        source[sn].sl.s->aim[2], source[sn].sl.s->siz);
400   }
401   #endif

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