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

Comparing ray/src/rt/virtuals.c (file contents):
Revision 1.8 by greg, Tue Jun 25 08:52:04 1991 UTC vs.
Revision 2.14 by schorsch, Tue Mar 30 16:13:01 2004 UTC

# Line 1 | Line 1
1 /* Copyright (c) 1991 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   * Routines for simulating virtual light sources
6   *      Thus far, we only support planar mirrors.
7 + *
8 + *  External symbols declared in source.h
9   */
10  
11 + #include "copyright.h"
12 +
13   #include  "ray.h"
14  
14 #include  "octree.h"
15
15   #include  "otypes.h"
16  
17   #include  "source.h"
18  
19   #include  "random.h"
20  
21 + #define  MINSAMPLES     16              /* minimum number of pretest samples */
22 + #define  STESTMAX       32              /* maximum seeks per sample */
23  
23 double  getdisk();
24  
25   static OBJECT  *vobject;                /* virtual source objects */
26   static int  nvobjects = 0;              /* number of virtual source objects */
27  
28  
29 < markvirtuals()                  /* find and mark virtual sources */
29 > extern void
30 > markvirtuals(void)                      /* find and mark virtual sources */
31   {
32          register OBJREC  *o;
33          register int  i;
# Line 34 | Line 35 | markvirtuals()                 /* find and mark virtual sources */
35          if (directrelay <= 0)
36                  return;
37                                          /* find virtual source objects */
38 <        for (i = 0; i < nobjects; i++) {
38 >        for (i = 0; i < nsceneobjs; i++) {
39                  o = objptr(i);
40                  if (!issurface(o->otype) || o->omod == OVOID)
41                          continue;
42 <                if (!isvlight(objptr(o->omod)->otype))
42 >                if (!isvlight(vsmaterial(o)->otype))
43                          continue;
44                  if (sfun[o->otype].of == NULL ||
45 <                                sfun[o->otype].of->getpleq == NULL)
46 <                        objerror(o, USER, "illegal material");
45 >                                sfun[o->otype].of->getpleq == NULL) {
46 >                        objerror(o,WARNING,"secondary sources not supported");
47 >                        continue;
48 >                }
49                  if (nvobjects == 0)
50                          vobject = (OBJECT *)malloc(sizeof(OBJECT));
51                  else
52 <                        vobject = (OBJECT *)realloc((char *)vobject,
52 >                        vobject = (OBJECT *)realloc((void *)vobject,
53                                  (unsigned)(nvobjects+1)*sizeof(OBJECT));
54                  if (vobject == NULL)
55                          error(SYSTEM, "out of memory in addvirtuals");
# Line 61 | Line 64 | markvirtuals()                 /* find and mark virtual sources */
64          for (i = nsources; i-- > 0; )
65                  addvirtuals(i, directrelay);
66                                          /* done with our object list */
67 <        free((char *)vobject);
67 >        free((void *)vobject);
68          nvobjects = 0;
69   }
70  
71  
72 < addvirtuals(sn, nr)             /* add virtuals associated with source */
73 < int  sn;
74 < int  nr;
72 > extern void
73 > addvirtuals(            /* add virtuals associated with source */
74 >        int  sn,
75 >        int  nr
76 > )
77   {
78          register int  i;
79                                  /* check relay limit first */
# Line 83 | Line 88 | int  nr;
88   }
89  
90  
91 < vproject(o, sn, n)              /* create projected source(s) if they exist */
92 < OBJREC  *o;
93 < int  sn;
94 < int  n;
91 > extern void
92 > vproject(               /* create projected source(s) if they exist */
93 >        OBJREC  *o,
94 >        int  sn,
95 >        int  n
96 > )
97   {
98          register int  i;
99          register VSMATERIAL  *vsmat;
# Line 96 | Line 103 | int  n;
103          if (o == source[sn].so) /* objects cannot project themselves */
104                  return;
105                                  /* get virtual source material */
106 <        vsmat = sfun[objptr(o->omod)->otype].mf;
106 >        vsmat = sfun[vsmaterial(o)->otype].mf;
107                                  /* project virtual sources */
108          for (i = 0; i < vsmat->nproj; i++)
109                  if ((*vsmat->vproj)(proj, o, &source[sn], i))
110                          if ((ns = makevsrc(o, sn, proj)) >= 0) {
111 +                                source[ns].sa.sv.pn = i;
112   #ifdef DEBUG
113                                  virtverb(ns, stderr);
114   #endif
# Line 109 | Line 117 | int  n;
117   }
118  
119  
120 < int
121 < makevsrc(op, sn, pm)            /* make virtual source if reasonable */
122 < OBJREC  *op;
123 < register int  sn;
116 < MAT4  pm;
120 > extern OBJREC *
121 > vsmaterial(                     /* get virtual source material pointer */
122 >        OBJREC  *o
123 > )
124   {
125 <        FVECT  nsloc, nsnorm, ocent;
126 <        double  maxrad2;
125 >        register int  i;
126 >        register OBJREC  *m;
127 >
128 >        i = o->omod;
129 >        m = findmaterial(objptr(i));
130 >        if (m == NULL)
131 >                return(objptr(i));
132 >        if (m->otype != MAT_ILLUM || m->oargs.nsargs < 1 ||
133 >                        !strcmp(m->oargs.sarg[0], VOIDID) ||
134 >                        (i = lastmod(objndx(m), m->oargs.sarg[0])) == OVOID)
135 >                return(m);              /* direct modifier */
136 >        return(objptr(i));              /* illum alternate */
137 > }
138 >
139 >
140 > extern int
141 > makevsrc(               /* make virtual source if reasonable */
142 >        OBJREC  *op,
143 >        register int  sn,
144 >        MAT4  pm
145 > )
146 > {
147 >        FVECT  nsloc, nsnorm, ocent, v;
148 >        double  maxrad2, d;
149          int  nsflags;
121        double  d1;
150          SPOT  theirspot, ourspot;
151          register int  i;
152  
# Line 132 | Line 160 | MAT4  pm;
160                  if (source[sn].sflags & SPROX)
161                          return(-1);             /* should never get here! */
162                  multv3(nsloc, source[sn].sloc, pm);
163 +                normalize(nsloc);
164                  VCOPY(ourspot.aim, ocent);
165                  ourspot.siz = PI*maxrad2;
166 <                ourspot.flen = 0.;
166 >                ourspot.flen = -1.;
167                  if (source[sn].sflags & SSPOT) {
139                        copystruct(&theirspot, source[sn].sl.s);
168                          multp3(theirspot.aim, source[sn].sl.s->aim, pm);
169 +                                                /* adjust for source size */
170 +                        d = sqrt(dist2(ourspot.aim, theirspot.aim));
171 +                        d = sqrt(source[sn].sl.s->siz/PI) + d*source[sn].srad;
172 +                        theirspot.siz = PI*d*d;
173 +                        ourspot.flen = theirspot.flen = source[sn].sl.s->flen;
174 +                        d = ourspot.siz;
175                          if (!commonbeam(&ourspot, &theirspot, nsloc))
176 <                                return(-1);             /* no overlap */
176 >                                return(-1);     /* no overlap */
177 >                        if (ourspot.siz < d-FTINY) {    /* it shrunk */
178 >                                d = beamdisk(v, op, &ourspot, nsloc);
179 >                                if (d <= FTINY)
180 >                                        return(-1);
181 >                                if (d < maxrad2) {
182 >                                        maxrad2 = d;
183 >                                        VCOPY(ocent, v);
184 >                                }
185 >                        }
186                  }
187          } else {                                /* local source */
188                  multp3(nsloc, source[sn].sloc, pm);
189                  for (i = 0; i < 3; i++)
190                          ourspot.aim[i] = ocent[i] - nsloc[i];
191 <                if ((d1 = normalize(ourspot.aim)) == 0.)
191 >                if ((d = normalize(ourspot.aim)) == 0.)
192                          return(-1);             /* at source!! */
193 <                if (source[sn].sflags & SPROX && d1 > source[sn].sl.prox)
193 >                if (source[sn].sflags & SPROX && d > source[sn].sl.prox)
194                          return(-1);             /* too far away */
152                ourspot.siz = 2.*PI*(1. - d1/sqrt(d1*d1+maxrad2));
195                  ourspot.flen = 0.;
196 +                                                /* adjust for source size */
197 +                d = (sqrt(maxrad2) + source[sn].srad) / d;
198 +                if (d < 1.-FTINY)
199 +                        ourspot.siz = 2.*PI*(1. - sqrt(1.-d*d));
200 +                else
201 +                        nsflags &= ~SSPOT;
202                  if (source[sn].sflags & SSPOT) {
203 <                        copystruct(&theirspot, source[sn].sl.s);
203 >                        theirspot = *(source[sn].sl.s);
204                          multv3(theirspot.aim, source[sn].sl.s->aim, pm);
205 <                        if (!commonspot(&ourspot, &theirspot, nsloc))
206 <                                return(-1);     /* no overlap */
207 <                        ourspot.flen = theirspot.flen;
205 >                        normalize(theirspot.aim);
206 >                        if (nsflags & SSPOT) {
207 >                                ourspot.flen = theirspot.flen;
208 >                                d = ourspot.siz;
209 >                                if (!commonspot(&ourspot, &theirspot, nsloc))
210 >                                        return(-1);     /* no overlap */
211 >                        } else {
212 >                                nsflags |= SSPOT;
213 >                                ourspot = theirspot;
214 >                                d = 2.*ourspot.siz;
215 >                        }
216 >                        if (ourspot.siz < d-FTINY) {    /* it shrunk */
217 >                                d = spotdisk(v, op, &ourspot, nsloc);
218 >                                if (d <= FTINY)
219 >                                        return(-1);
220 >                                if (d < maxrad2) {
221 >                                        maxrad2 = d;
222 >                                        VCOPY(ocent, v);
223 >                                }
224 >                        }
225                  }
226                  if (source[sn].sflags & SFLAT) {        /* behind source? */
227                          multv3(nsnorm, source[sn].snorm, pm);
228 <                        if (checkspot(&ourspot, nsnorm) < 0)
228 >                        normalize(nsnorm);
229 >                        if (nsflags & SSPOT && !checkspot(&ourspot, nsnorm))
230                                  return(-1);
231                  }
232          }
# Line 173 | Line 239 | MAT4  pm;
239                  goto memerr;
240          source[i].sflags = nsflags;
241          VCOPY(source[i].sloc, nsloc);
242 +        multv3(source[i].ss[SU], source[sn].ss[SU], pm);
243 +        multv3(source[i].ss[SV], source[sn].ss[SV], pm);
244          if (nsflags & SFLAT)
245                  VCOPY(source[i].snorm, nsnorm);
246 <        source[i].ss = source[sn].ss; source[i].ss2 = source[sn].ss2;
247 <        if ((source[i].sl.s = (SPOT *)malloc(sizeof(SPOT))) == NULL)
248 <                goto memerr;
249 <        copystruct(source[i].sl.s, &ourspot);
246 >        else
247 >                multv3(source[i].ss[SW], source[sn].ss[SW], pm);
248 >        source[i].srad = source[sn].srad;
249 >        source[i].ss2 = source[sn].ss2;
250 >        if (nsflags & SSPOT) {
251 >                if ((source[i].sl.s = (SPOT *)malloc(sizeof(SPOT))) == NULL)
252 >                        goto memerr;
253 >                *(source[i].sl.s) = ourspot;
254 >        }
255          if (nsflags & SPROX)
256                  source[i].sl.prox = source[sn].sl.prox;
257 <        source[i].sa.svnext = sn;
257 >        source[i].sa.sv.sn = sn;
258          source[i].so = op;
259          return(i);
260   memerr:
261          error(SYSTEM, "out of memory in makevsrc");
262 +        return -1; /* pro forma return */
263   }
264  
265  
266 < double
267 < getdisk(oc, op, sn)             /* get visible object disk */
268 < FVECT  oc;
269 < OBJREC  *op;
270 < register int  sn;
266 > extern double
267 > getdisk(                /* get visible object disk */
268 >        FVECT  oc,
269 >        OBJREC  *op,
270 >        register int  sn
271 > )
272   {
273          double  rad2, roffs, offs, d, rd, rdoto;
274          FVECT  rnrm, nrm;
275                                  /* first, use object getdisk function */
276 <        rad2 = (*sfun[op->otype].of->getdisk)(oc, op);
276 >        rad2 = getmaxdisk(oc, op);
277          if (!(source[sn].sflags & SVIRTUAL))
278                  return(rad2);           /* all done for normal source */
279                                  /* check for correct side of relay surface */
280 <        roffs = (*sfun[source[sn].so->otype].of->getpleq)(rnrm, source[sn].so);
280 >        roffs = getplaneq(rnrm, source[sn].so);
281          rd = DOT(rnrm, source[sn].sloc);        /* source projection */
282          if (!(source[sn].sflags & SDISTANT))
283                  rd -= roffs;
# Line 210 | Line 285 | register int  sn;
285          if ((d > 0.) ^ (rd > 0.))
286                  return(rad2);           /* OK if opposite sides */
287          if (d*d >= rad2)
288 <                return(.0);             /* no relay is possible */
288 >                return(0.);             /* no relay is possible */
289                                  /* we need a closer look */
290 <        offs = (*sfun[op->otype].of->getpleq)(nrm, op);
290 >        offs = getplaneq(nrm, op);
291          rdoto = DOT(rnrm, nrm);
292          if (d*d >= rad2*(1.-rdoto*rdoto))
293                  return(0.);             /* disk entirely on projection side */
# Line 221 | Line 296 | register int  sn;
296   }
297  
298  
299 < int
300 < vstestvis(f, o, oc, or2, sn)            /* pretest source visibility */
301 < int  f;                 /* virtual source flags */
302 < OBJREC  *o;             /* relay object */
303 < FVECT  oc;              /* relay object center */
304 < double  or2;            /* relay object radius squared */
305 < register int  sn;       /* target source number */
299 > extern int
300 > vstestvis(              /* pretest source visibility */
301 >        int  f,                 /* virtual source flags */
302 >        OBJREC  *o,             /* relay object */
303 >        FVECT  oc,              /* relay object center */
304 >        double  or2,            /* relay object radius squared */
305 >        register int  sn        /* target source number */
306 > )
307   {
308          RAY  sr;
309          FVECT  onorm;
310          FVECT  offsdir;
311 +        SRCINDEX  si;
312          double  or, d;
313 <        int  infront;
314 <        int  ssn;
238 <        int  nok, nhit;
313 >        int  stestlim, ssn;
314 >        int  nhit, nok;
315          register int  i, n;
316                                  /* return if pretesting disabled */
317          if (vspretest <= 0)
318                  return(f);
319                                  /* get surface normal */
320 <        (*sfun[o->otype].of->getpleq)(onorm, o);
320 >        getplaneq(onorm, o);
321                                  /* set number of rays to sample */
322          if (source[sn].sflags & SDISTANT) {
323 <                n = (2./3.*PI*PI)*or2/(thescene.cusize*thescene.cusize)*
324 <                                vspretest + .5;
249 <                infront = DOT(onorm, source[sn].sloc) > 0.;
323 >                                        /* 32. == heuristic constant */
324 >                n = 32.*or2/(thescene.cusize*thescene.cusize)*vspretest + .5;
325          } else {
251                n = or2/dist2(oc,source[sn].sloc)*vspretest + .5;
326                  for (i = 0; i < 3; i++)
327                          offsdir[i] = source[sn].sloc[i] - oc[i];
328 <                infront = DOT(onorm, offsdir) > 0.;
328 >                d = DOT(offsdir,offsdir);
329 >                if (d <= FTINY)
330 >                        n = 2.*PI * vspretest + .5;
331 >                else
332 >                        n = 2.*PI * (1.-sqrt(1./(1.+or2/d)))*vspretest + .5;
333          }
334 <        if (n < 1) n = 1;
334 >        if (n < MINSAMPLES) n = MINSAMPLES;
335 > #ifdef DEBUG
336 >        fprintf(stderr, "pretesting source %d in object %s with %d rays\n",
337 >                        sn, o->oname, n);
338 > #endif
339                                  /* sample */
340          or = sqrt(or2);
341 <        ssn = 7*n;
341 >        stestlim = n*STESTMAX;
342 >        ssn = 0;
343          nhit = nok = 0;
344 +        initsrcindex(&si);
345          while (n-- > 0) {
346                                          /* get sample point */
347                  do {
348 <                        if (--ssn < 0)
348 >                        if (ssn >= stestlim) {
349 > #ifdef DEBUG
350 >                                fprintf(stderr, "\ttoo hard to hit\n");
351 > #endif
352                                  return(f);      /* too small a target! */
353 +                        }
354 +                        multisamp(offsdir, 3, urand(sn*931+5827+ssn));
355                          for (i = 0; i < 3; i++)
356 <                                offsdir[i] = or*(1. -
357 <                                                2.*urand(931*i+5827+ssn));
358 <                        for (i = 0; i < 3; i++)
359 <                                sr.rorg[i] = oc[i] + offsdir[i];
360 <                        d = DOT(offsdir,onorm);
361 <                        if (infront)
362 <                                for (i = 0; i < 3; i++) {
363 <                                        sr.rorg[i] -= (d-.0001)*onorm[i];
275 <                                        sr.rdir[i] = -onorm[i];
276 <                                }
277 <                        else
278 <                                for (i = 0; i < 3; i++) {
279 <                                        sr.rorg[i] -= (d+.0001)*onorm[i];
280 <                                        sr.rdir[i] = onorm[i];
281 <                                }
356 >                                offsdir[i] = or*(1. - 2.*offsdir[i]);
357 >                        ssn++;
358 >                        d = 1. - DOT(offsdir, onorm);
359 >                        for (i = 0; i < 3; i++) {
360 >                                sr.rorg[i] = oc[i] + offsdir[i] + d*onorm[i];
361 >                                sr.rdir[i] = -onorm[i];
362 >                        }
363 >                        sr.rmax = 0.0;
364                          rayorigin(&sr, NULL, PRIMARY, 1.0);
365                  } while (!(*ofun[o->otype].funp)(o, &sr));
366                                          /* check against source */
367 +                VCOPY(sr.rorg, sr.rop); /* starting from intersection */
368                  samplendx++;
369 <                if (srcray(&sr, NULL, sn) == 0.0)
370 <                        continue;
369 >                if (si.sp >= si.np-1 ||
370 >                                !srcray(&sr, NULL, &si) || sr.rsrc != sn) {
371 >                        si.sn = sn-1;           /* reset index to our source */
372 >                        si.np = 0;
373 >                        if (!srcray(&sr, NULL, &si) || sr.rsrc != sn)
374 >                                continue;       /* can't get there from here */
375 >                }
376                  sr.revf = srcvalue;
377 <                rayvalue(&sr);
377 >                rayvalue(&sr);                  /* check sample validity */
378                  if (bright(sr.rcol) <= FTINY)
379                          continue;
380 <                nok++;
381 <                                        /* check against obstructions */
382 <                srcray(&sr, NULL, sn);
380 >                nok++;                  /* got sample; check obstructions */
381 >                rayclear(&sr);
382 >                sr.revf = raytrace;
383                  rayvalue(&sr);
384 <                if (bright(sr.rcol) <= FTINY)
385 <                        continue;
386 <                nhit++;
384 >                if (bright(sr.rcol) > FTINY)
385 >                        nhit++;
386 >                if (nhit > 0 && nhit < nok) {
387 > #ifdef DEBUG
388 >                        fprintf(stderr, "\tpartially occluded\n");
389 > #endif
390 >                        return(f);              /* need to shadow test */
391 >                }
392          }
393 <                                /* interpret results */
394 <        if (nhit == 0)
393 >        if (nhit == 0) {
394 > #ifdef DEBUG
395 >                fprintf(stderr, "\t0%% hit rate\n");
396 > #endif
397                  return(f | SSKIP);      /* 0% hit rate:  totally occluded */
398 <        if (nhit == nok)
399 <                return(f & ~SFOLLOW);   /* 100% hit rate:  no occlusion */
400 <        return(f);              /* no comment */
398 >        }
399 > #ifdef DEBUG
400 >        fprintf(stderr, "\t100%% hit rate\n");
401 > #endif
402 >        return(f & ~SFOLLOW);           /* 100% hit rate:  no occlusion */
403   }
404          
405  
406   #ifdef DEBUG
407 < virtverb(sn, fp)        /* print verbose description of virtual source */
408 < register int  sn;
409 < FILE  *fp;
407 > extern void
408 > virtverb(       /* print verbose description of virtual source */
409 >        register int  sn,
410 >        FILE  *fp
411 > )
412   {
413          register int  i;
414  
# Line 320 | Line 419 | FILE  *fp;
419          fprintf(fp, "\tat (%f,%f,%f)\n",
420                  source[sn].sloc[0], source[sn].sloc[1], source[sn].sloc[2]);
421          fprintf(fp, "\tlinked to source %d (%s)\n",
422 <                source[sn].sa.svnext, source[source[sn].sa.svnext].so->oname);
422 >                source[sn].sa.sv.sn, source[source[sn].sa.sv.sn].so->oname);
423          if (source[sn].sflags & SFOLLOW)
424                  fprintf(fp, "\talways followed\n");
425          else

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