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

Comparing ray/src/rt/virtuals.c (file contents):
Revision 1.6 by greg, Fri Jun 21 13:25:42 1991 UTC vs.
Revision 2.3 by greg, Tue Dec 20 20:18:43 1994 UTC

# Line 1 | Line 1
1 < /* Copyright (c) 1991 Regents of the University of California */
1 > /* Copyright (c) 1994 Regents of the University of California */
2  
3   #ifndef lint
4   static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
# 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(), getdisk();
22 > #define  MINSAMPLES     16              /* minimum number of pretest samples */
23 > #define  STESTMAX       32              /* 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 34 | Line 41 | markvirtuals()                 /* find and mark virtual sources */
41                  o = objptr(i);
42                  if (!issurface(o->otype) || o->omod == OVOID)
43                          continue;
44 <                if (!isvlight(objptr(o->omod)->otype))
44 >                if (!isvlight(vsmaterial(o)->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 91 | Line 101 | int  n;
101          if (o == source[sn].so) /* objects cannot project themselves */
102                  return;
103                                  /* get virtual source material */
104 <        vsmat = sfun[objptr(o->omod)->otype].mf;
104 >        vsmat = sfun[vsmaterial(o)->otype].mf;
105                                  /* project virtual sources */
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(ns, stderr);
112   #endif
# Line 104 | Line 115 | int  n;
115   }
116  
117  
118 + OBJREC *
119 + vsmaterial(o)                   /* get virtual source material pointer */
120 + OBJREC  *o;
121 + {
122 +        register int  i;
123 +        register OBJREC  *m;
124 +
125 +        i = o->omod;
126 +        m = objptr(i);
127 +        if (m->otype != MAT_ILLUM || m->oargs.nsargs < 1 ||
128 +                        !strcmp(m->oargs.sarg[0], VOIDID) ||
129 +                        (i = modifier(m->oargs.sarg[0])) == OVOID)
130 +                return(m);              /* direct modifier */
131 +        return(objptr(i));              /* illum alternate */
132 + }
133 +
134 +
135   int
136   makevsrc(op, sn, pm)            /* make virtual source if reasonable */
137   OBJREC  *op;
138   register int  sn;
139   MAT4  pm;
140   {
141 <        FVECT  nsloc, nsnorm, ocent;
142 <        double  maxrad2;
141 >        FVECT  nsloc, nsnorm, ocent, v;
142 >        double  maxrad2, d;
143          int  nsflags;
116        double  d1;
144          SPOT  theirspot, ourspot;
145          register int  i;
146  
# Line 127 | Line 154 | MAT4  pm;
154                  if (source[sn].sflags & SPROX)
155                          return(-1);             /* should never get here! */
156                  multv3(nsloc, source[sn].sloc, pm);
157 +                normalize(nsloc);
158                  VCOPY(ourspot.aim, ocent);
159                  ourspot.siz = PI*maxrad2;
160                  ourspot.flen = 0.;
161                  if (source[sn].sflags & SSPOT) {
134                        copystruct(&theirspot, source[sn].sl.s);
162                          multp3(theirspot.aim, source[sn].sl.s->aim, pm);
163 +                                                /* adjust for source size */
164 +                        d = sqrt(dist2(ourspot.aim, theirspot.aim));
165 +                        d = sqrt(source[sn].sl.s->siz/PI) + d*source[sn].srad;
166 +                        theirspot.siz = PI*d*d;
167 +                        ourspot.flen = theirspot.flen = source[sn].sl.s->flen;
168 +                        d = ourspot.siz;
169                          if (!commonbeam(&ourspot, &theirspot, nsloc))
170 <                                return(-1);             /* no overlap */
170 >                                return(-1);     /* no overlap */
171 >                        if (ourspot.siz < d-FTINY) {    /* it shrunk */
172 >                                d = beamdisk(v, op, &ourspot, nsloc);
173 >                                if (d <= FTINY)
174 >                                        return(-1);
175 >                                if (d < maxrad2) {
176 >                                        maxrad2 = d;
177 >                                        VCOPY(ocent, v);
178 >                                }
179 >                        }
180                  }
181          } else {                                /* local source */
182                  multp3(nsloc, source[sn].sloc, pm);
183                  for (i = 0; i < 3; i++)
184                          ourspot.aim[i] = ocent[i] - nsloc[i];
185 <                if ((d1 = normalize(ourspot.aim)) == 0.)
185 >                if ((d = normalize(ourspot.aim)) == 0.)
186                          return(-1);             /* at source!! */
187 <                if (source[sn].sflags & SPROX && d1 > source[sn].sl.prox)
187 >                if (source[sn].sflags & SPROX && d > source[sn].sl.prox)
188                          return(-1);             /* too far away */
147                ourspot.siz = 2.*PI*(1. - d1/sqrt(d1*d1+maxrad2));
189                  ourspot.flen = 0.;
190 +                                                /* adjust for source size */
191 +                d = (sqrt(maxrad2) + source[sn].srad) / d;
192 +                if (d < 1.-FTINY)
193 +                        ourspot.siz = 2.*PI*(1. - sqrt(1.-d*d));
194 +                else
195 +                        nsflags &= ~SSPOT;
196                  if (source[sn].sflags & SSPOT) {
197                          copystruct(&theirspot, source[sn].sl.s);
198                          multv3(theirspot.aim, source[sn].sl.s->aim, pm);
199 <                        if (!commonspot(&ourspot, &theirspot, nsloc))
200 <                                return(-1);     /* no overlap */
201 <                        ourspot.flen = theirspot.flen;
199 >                        normalize(theirspot.aim);
200 >                        if (nsflags & SSPOT) {
201 >                                ourspot.flen = theirspot.flen;
202 >                                d = ourspot.siz;
203 >                                if (!commonspot(&ourspot, &theirspot, nsloc))
204 >                                        return(-1);     /* no overlap */
205 >                        } else {
206 >                                nsflags |= SSPOT;
207 >                                copystruct(&ourspot, &theirspot);
208 >                                d = 2.*ourspot.siz;
209 >                        }
210 >                        if (ourspot.siz < d-FTINY) {    /* it shrunk */
211 >                                d = spotdisk(v, op, &ourspot, nsloc);
212 >                                if (d <= FTINY)
213 >                                        return(-1);
214 >                                if (d < maxrad2) {
215 >                                        maxrad2 = d;
216 >                                        VCOPY(ocent, v);
217 >                                }
218 >                        }
219                  }
220                  if (source[sn].sflags & SFLAT) {        /* behind source? */
221                          multv3(nsnorm, source[sn].snorm, pm);
222 <                        if (checkspot(&ourspot, nsnorm) < 0)
222 >                        normalize(nsnorm);
223 >                        if (nsflags & SSPOT && !checkspot(&ourspot, nsnorm))
224                                  return(-1);
225                  }
226          }
227 <                                        /* everything is OK, make source */
227 >                                        /* pretest visibility */
228 >        nsflags = vstestvis(nsflags, op, ocent, maxrad2, sn);
229 >        if (nsflags & SSKIP)
230 >                return(-1);     /* obstructed */
231 >                                        /* it all checks out, so make it */
232          if ((i = newsource()) < 0)
233                  goto memerr;
234          source[i].sflags = nsflags;
235          VCOPY(source[i].sloc, nsloc);
236 +        multv3(source[i].ss[SU], source[sn].ss[SU], pm);
237 +        multv3(source[i].ss[SV], source[sn].ss[SV], pm);
238          if (nsflags & SFLAT)
239                  VCOPY(source[i].snorm, nsnorm);
240 <        source[i].ss = source[sn].ss; source[i].ss2 = source[sn].ss2;
241 <        if ((source[i].sl.s = (SPOT *)malloc(sizeof(SPOT))) == NULL)
242 <                goto memerr;
243 <        copystruct(source[i].sl.s, &ourspot);
240 >        else
241 >                multv3(source[i].ss[SW], source[sn].ss[SW], pm);
242 >        source[i].srad = source[sn].srad;
243 >        source[i].ss2 = source[sn].ss2;
244 >        if (nsflags & SSPOT) {
245 >                if ((source[i].sl.s = (SPOT *)malloc(sizeof(SPOT))) == NULL)
246 >                        goto memerr;
247 >                copystruct(source[i].sl.s, &ourspot);
248 >        }
249          if (nsflags & SPROX)
250                  source[i].sl.prox = source[sn].sl.prox;
251 <        source[i].sa.svnext = sn;
251 >        source[i].sa.sv.sn = sn;
252          source[i].so = op;
253          return(i);
254   memerr:
# Line 189 | Line 265 | register int  sn;
265          double  rad2, roffs, offs, d, rd, rdoto;
266          FVECT  rnrm, nrm;
267                                  /* first, use object getdisk function */
268 <        rad2 = (*sfun[op->otype].of->getdisk)(oc, op);
268 >        rad2 = getmaxdisk(oc, op);
269          if (!(source[sn].sflags & SVIRTUAL))
270                  return(rad2);           /* all done for normal source */
271                                  /* check for correct side of relay surface */
272 <        roffs = (*sfun[source[sn].so->otype].of->getpleq)(rnrm, source[sn].so);
272 >        roffs = getplaneq(rnrm, source[sn].so);
273          rd = DOT(rnrm, source[sn].sloc);        /* source projection */
274          if (!(source[sn].sflags & SDISTANT))
275                  rd -= roffs;
# Line 201 | Line 277 | register int  sn;
277          if ((d > 0.) ^ (rd > 0.))
278                  return(rad2);           /* OK if opposite sides */
279          if (d*d >= rad2)
280 <                return(.0);             /* no relay is possible */
280 >                return(0.);             /* no relay is possible */
281                                  /* we need a closer look */
282 <        offs = (*sfun[op->otype].of->getpleq)(nrm, op);
282 >        offs = getplaneq(nrm, op);
283          rdoto = DOT(rnrm, nrm);
284          if (d*d >= rad2*(1.-rdoto*rdoto))
285                  return(0.);             /* disk entirely on projection side */
# Line 212 | Line 288 | register int  sn;
288   }
289  
290  
291 < commonspot(sp1, sp2, org)       /* set sp1 to intersection of sp1 and sp2 */
292 < register SPOT  *sp1, *sp2;
293 < FVECT  org;
291 > int
292 > vstestvis(f, o, oc, or2, sn)            /* pretest source visibility */
293 > int  f;                 /* virtual source flags */
294 > OBJREC  *o;             /* relay object */
295 > FVECT  oc;              /* relay object center */
296 > double  or2;            /* relay object radius squared */
297 > register int  sn;       /* target source number */
298   {
299 <        FVECT  cent;
300 <        double  rad2, cos1, cos2;
301 <
302 <        cos1 = 1. - sp1->siz/(2.*PI);
303 <        cos2 = 1. - sp2->siz/(2.*PI);
304 <        if (sp2->siz >= 2.*PI-FTINY)            /* BIG, just check overlap */
305 <                return(DOT(sp1->aim,sp2->aim) >= cos1*cos2 -
306 <                                        sqrt((1.-cos1*cos1)*(1.-cos2*cos2)));
307 <                                /* compute and check disks */
308 <        rad2 = intercircle(cent, sp1->aim, sp2->aim,
309 <                        1./(cos1*cos1) - 1.,  1./(cos2*cos2) - 1.);
310 <        if (rad2 <= FTINY || normalize(cent) == 0.)
311 <                return(0);
312 <        VCOPY(sp1->aim, cent);
313 <        sp1->siz = 2.*PI*(1. - 1./sqrt(1.+rad2));
314 <        return(1);
315 < }
316 <
317 <
238 < commonbeam(sp1, sp2, dir)       /* set sp1 to intersection of sp1 and sp2 */
239 < register SPOT  *sp1, *sp2;
240 < FVECT  dir;
241 < {
242 <        FVECT  cent, c1, c2;
243 <        double  rad2, d;
244 <        register int  i;
245 <                                        /* move centers to common plane */
246 <        d = DOT(sp1->aim, dir);
247 <        for (i = 0; i < 3; i++)
248 <                c1[i] = sp1->aim[i] - d*dir[i];
249 <        d = DOT(sp2->aim, dir);
250 <        for (i = 0; i < 3; i++)
251 <                c2[i] = sp2->aim[i] - d*dir[i];
252 <                                        /* compute overlap */
253 <        rad2 = intercircle(cent, c1, c2, sp1->siz/PI, sp2->siz/PI);
254 <        if (rad2 <= FTINY)
255 <                return(0);
256 <        VCOPY(sp1->aim, cent);
257 <        sp1->siz = PI*rad2;
258 <        return(1);
259 < }
260 <
261 <
262 < checkspot(sp, nrm)              /* check spotlight for behind source */
263 < register SPOT  *sp;
264 < FVECT  nrm;
265 < {
266 <        double  d, d1;
267 <
268 <        d = DOT(sp->aim, nrm);
269 <        if (d > FTINY)                  /* center in front? */
270 <                return(0);
271 <                                        /* else check horizon */
272 <        d1 = 1. - sp->siz/(2.*PI);
273 <        return(1.-FTINY-d*d > d1*d1);
274 < }
275 <
276 <
277 < double
278 < intercircle(cc, c1, c2, r1s, r2s)       /* intersect two circles */
279 < FVECT  cc;                      /* midpoint (return value) */
280 < FVECT  c1, c2;                  /* circle centers */
281 < double  r1s, r2s;               /* radii squared */
282 < {
283 <        double  a2, d2, l;
284 <        FVECT  disp;
285 <        register int  i;
286 <
287 <        for (i = 0; i < 3; i++)
288 <                disp[i] = c2[i] - c1[i];
289 <        d2 = DOT(disp,disp);
290 <                                        /* circle within overlap? */
291 <        if (r1s < r2s) {
292 <                if (r2s >= r1s + d2) {
293 <                        VCOPY(cc, c1);
294 <                        return(r1s);
295 <                }
299 >        RAY  sr;
300 >        FVECT  onorm;
301 >        FVECT  offsdir;
302 >        SRCINDEX  si;
303 >        double  or, d;
304 >        int  infront;
305 >        int  stestlim, ssn;
306 >        int  nhit, nok;
307 >        register int  i, n;
308 >                                /* return if pretesting disabled */
309 >        if (vspretest <= 0)
310 >                return(f);
311 >                                /* get surface normal */
312 >        getplaneq(onorm, o);
313 >                                /* set number of rays to sample */
314 >        if (source[sn].sflags & SDISTANT) {
315 >                                        /* 32. == heuristic constant */
316 >                n = 32.*or2/(thescene.cusize*thescene.cusize)*vspretest + .5;
317 >                infront = DOT(onorm, source[sn].sloc) > 0.;
318          } else {
319 <                if (r1s >= r2s + d2) {
320 <                        VCOPY(cc, c2);
321 <                        return(r2s);
319 >                for (i = 0; i < 3; i++)
320 >                        offsdir[i] = source[sn].sloc[i] - oc[i];
321 >                d = DOT(offsdir,offsdir);
322 >                if (d <= FTINY)
323 >                        n = 2.*PI * vspretest + .5;
324 >                else
325 >                        n = 2.*PI * (1.-sqrt(1./(1.+or2/d)))*vspretest + .5;
326 >                infront = DOT(onorm, offsdir) > 0.;
327 >        }
328 >        if (n < MINSAMPLES) n = MINSAMPLES;
329 > #ifdef DEBUG
330 >        fprintf(stderr, "pretesting source %d in object %s with %d rays\n",
331 >                        sn, o->oname, n);
332 > #endif
333 >                                /* sample */
334 >        or = sqrt(or2);
335 >        stestlim = n*STESTMAX;
336 >        ssn = 0;
337 >        nhit = nok = 0;
338 >        while (n-- > 0) {
339 >                                        /* get sample point */
340 >                do {
341 >                        if (ssn >= stestlim) {
342 > #ifdef DEBUG
343 >                                fprintf(stderr, "\ttoo hard to hit\n");
344 > #endif
345 >                                return(f);      /* too small a target! */
346 >                        }
347 >                        multisamp(offsdir, 3, urand(sn*931+5827+ssn));
348 >                        for (i = 0; i < 3; i++)
349 >                                offsdir[i] = or*(1. - 2.*offsdir[i]);
350 >                        ssn++;
351 >                        for (i = 0; i < 3; i++)
352 >                                sr.rorg[i] = oc[i] + offsdir[i];
353 >                        d = DOT(offsdir,onorm);
354 >                        sr.rmax = 0.0;
355 >                        if (infront)
356 >                                for (i = 0; i < 3; i++) {
357 >                                        sr.rorg[i] -= (d-.0001)*onorm[i];
358 >                                        sr.rdir[i] = -onorm[i];
359 >                                }
360 >                        else
361 >                                for (i = 0; i < 3; i++) {
362 >                                        sr.rorg[i] -= (d+.0001)*onorm[i];
363 >                                        sr.rdir[i] = onorm[i];
364 >                                }
365 >                        rayorigin(&sr, NULL, PRIMARY, 1.0);
366 >                } while (!(*ofun[o->otype].funp)(o, &sr));
367 >                                        /* check against source */
368 >                initsrcindex(&si);
369 >                si.sn = sn;
370 >                nopart(&si, &sr);
371 >                samplendx++;
372 >                if (!srcray(&sr, NULL, &si) || sr.rsrc != sn)
373 >                        continue;
374 >                sr.revf = srcvalue;
375 >                rayvalue(&sr);
376 >                if (bright(sr.rcol) <= FTINY)
377 >                        continue;
378 >                nok++;
379 >                                        /* check against obstructions */
380 >                rayclear(&sr);
381 >                sr.revf = raytrace;
382 >                rayvalue(&sr);
383 >                if (bright(sr.rcol) > FTINY)
384 >                        nhit++;
385 >                if (nhit > 0 && nhit < nok) {
386 > #ifdef DEBUG
387 >                        fprintf(stderr, "\tpartially occluded\n");
388 > #endif
389 >                        return(f);              /* need to shadow test */
390                  }
391          }
392 <        a2 = .25*(2.*(r1s+r2s) - d2 - (r2s-r1s)*(r2s-r1s)/d2);
393 <                                        /* no overlap? */
394 <        if (a2 <= 0.)
395 <                return(0.);
396 <                                        /* overlap, compute center */
397 <        l = sqrt((r1s - a2)/d2);
398 <        for (i = 0; i < 3; i++)
399 <                cc[i] = c1[i] + l*disp[i];
400 <        return(a2);
392 >        if (nhit == 0) {
393 > #ifdef DEBUG
394 >                fprintf(stderr, "\t0%% hit rate\n");
395 > #endif
396 >                return(f | SSKIP);      /* 0% hit rate:  totally occluded */
397 >        }
398 > #ifdef DEBUG
399 >        fprintf(stderr, "\t100%% hit rate\n");
400 > #endif
401 >        return(f & ~SFOLLOW);           /* 100% hit rate:  no occlusion */
402   }
403 +        
404  
313
405   #ifdef DEBUG
406   virtverb(sn, fp)        /* print verbose description of virtual source */
407   register int  sn;
# Line 325 | Line 416 | FILE  *fp;
416          fprintf(fp, "\tat (%f,%f,%f)\n",
417                  source[sn].sloc[0], source[sn].sloc[1], source[sn].sloc[2]);
418          fprintf(fp, "\tlinked to source %d (%s)\n",
419 <                source[sn].sa.svnext, source[source[sn].sa.svnext].so->oname);
419 >                source[sn].sa.sv.sn, source[source[sn].sa.sv.sn].so->oname);
420          if (source[sn].sflags & SFOLLOW)
421                  fprintf(fp, "\talways followed\n");
422          else

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