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

Comparing ray/src/rt/virtuals.c (file contents):
Revision 1.3 by greg, Thu Jun 20 13:43:38 1991 UTC vs.
Revision 1.9 by greg, Tue Jun 25 13:11:53 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  "cone.h"
20 > #include  "random.h"
21  
20 #include  "face.h"
22  
23 + double  getdisk();
24  
23 double  intercircle();
24 SRCREC  *makevsrc();
25
25   static OBJECT  *vobject;                /* virtual source objects */
26   static int  nvobjects = 0;              /* number of virtual source objects */
27  
# Line 55 | Line 54 | markvirtuals()                 /* find and mark virtual sources */
54          }
55          if (nvobjects == 0)
56                  return;
57 + #ifdef DEBUG
58 +        fprintf(stderr, "found %d virtual source objects\n", nvobjects);
59 + #endif
60                                          /* append virtual sources */
61          for (i = nsources; i-- > 0; )
62 <                if (!(source[i].sflags & SSKIP))
61 <                        addvirtuals(&source[i], directrelay);
62 >                addvirtuals(i, directrelay);
63                                          /* done with our object list */
64          free((char *)vobject);
65          nvobjects = 0;
66   }
67  
68  
69 < addvirtuals(sr, nr)             /* add virtual sources associated with sr */
70 < SRCREC  *sr;
69 > addvirtuals(sn, nr)             /* add virtuals associated with source */
70 > int  sn;
71   int  nr;
72   {
73          register int  i;
74                                  /* check relay limit first */
75          if (nr <= 0)
76                  return;
77 +        if (source[sn].sflags & SSKIP)
78 +                return;
79                                  /* check each virtual object for projection */
80          for (i = 0; i < nvobjects; i++)
81                                          /* vproject() calls us recursively */
82 <                vproject(objptr(i), sr, nr-1);
82 >                vproject(objptr(vobject[i]), sn, nr-1);
83   }
84  
85  
86 < vproject(o, s, n)               /* create projected source(s) if they exist */
86 > vproject(o, sn, n)              /* create projected source(s) if they exist */
87   OBJREC  *o;
88 < SRCREC  *s;
88 > int  sn;
89   int  n;
90   {
91          register int  i;
92          register VSMATERIAL  *vsmat;
93          MAT4  proj;
94 <        SRCREC  *ns;
94 >        int  ns;
95 >
96 >        if (o == source[sn].so) /* objects cannot project themselves */
97 >                return;
98                                  /* get virtual source material */
99          vsmat = sfun[objptr(o->omod)->otype].mf;
100                                  /* project virtual sources */
101          for (i = 0; i < vsmat->nproj; i++)
102 <                if ((*vsmat->vproj)(proj, o, s, i))
103 <                        if ((ns = makevsrc(o, s, proj)) != NULL)
102 >                if ((*vsmat->vproj)(proj, o, &source[sn], i))
103 >                        if ((ns = makevsrc(o, sn, proj)) >= 0) {
104 > #ifdef DEBUG
105 >                                virtverb(ns, stderr);
106 > #endif
107                                  addvirtuals(ns, n);
108 +                        }
109   }
110  
111  
112 < SRCREC *
113 < makevsrc(op, sp, pm)            /* make virtual source if reasonable */
112 > int
113 > makevsrc(op, sn, pm)            /* make virtual source if reasonable */
114   OBJREC  *op;
115 < register SRCREC  *sp;
115 > register int  sn;
116   MAT4  pm;
117   {
118 <        register SRCREC  *newsrc;
119 <        FVECT  nsloc, ocent, nsnorm;
118 >        FVECT  nsloc, nsnorm, ocent, v;
119 >        double  maxrad2, d;
120          int  nsflags;
111        double  maxrad2;
112        double  d1;
121          SPOT  theirspot, ourspot;
122          register int  i;
123  
124 <        nsflags = (sp->sflags|(SVIRTUAL|SFOLLOW)) & ~SSPOT;
124 >        nsflags = source[sn].sflags | (SVIRTUAL|SSPOT|SFOLLOW);
125                                          /* get object center and max. radius */
126 <        if (sfun[op->otype].of->getdisk != NULL) {
127 <                maxrad2 = (*sfun[op->otype].of->getdisk)(ocent, op);
128 <                if (maxrad2 <= FTINY)                   /* too small? */
121 <                        return(NULL);
122 <                nsflags |= SSPOT;
123 <        }
126 >        maxrad2 = getdisk(ocent, op, sn);
127 >        if (maxrad2 <= FTINY)                   /* too small? */
128 >                return(-1);
129                                          /* get location and spot */
130 <        if (sp->sflags & SDISTANT) {            /* distant source */
131 <                if (sp->sflags & SPROX)
132 <                        return(NULL);           /* should never get here! */
133 <                multv3(nsloc, sp->sloc, pm);
134 <                if (nsflags & SSPOT) {
135 <                        VCOPY(ourspot.aim, ocent);
136 <                        ourspot.siz = PI*maxrad2;
137 <                        ourspot.flen = 0.;
130 >        if (source[sn].sflags & SDISTANT) {             /* distant source */
131 >                if (source[sn].sflags & SPROX)
132 >                        return(-1);             /* should never get here! */
133 >                multv3(nsloc, source[sn].sloc, pm);
134 >                VCOPY(ourspot.aim, ocent);
135 >                ourspot.siz = PI*maxrad2;
136 >                ourspot.flen = 0.;
137 >                if (source[sn].sflags & SSPOT) {
138 >                        copystruct(&theirspot, source[sn].sl.s);
139 >                        multp3(theirspot.aim, source[sn].sl.s->aim, pm);
140 >                        d = ourspot.siz;
141 >                        if (!commonbeam(&ourspot, &theirspot, nsloc))
142 >                                return(-1);     /* no overlap */
143 >                        if (ourspot.siz < d-FTINY) {    /* it shrunk */
144 >                                d = beamdisk(v, op, &ourspot, nsloc);
145 >                                if (d <= FTINY)
146 >                                        return(-1);
147 >                                if (d < maxrad2) {
148 >                                        maxrad2 = d;
149 >                                        VCOPY(ocent, v);
150 >                                }
151 >                        }
152                  }
134                if (sp->sflags & SSPOT) {
135                        copystruct(&theirspot, sp->sl.s);
136                        multp3(theirspot.aim, sp->sl.s->aim, pm);
137                        if (nsflags & SSPOT &&
138                                !commonbeam(&ourspot, &theirspot, nsloc))
139                                return(NULL);           /* no overlap */
140                }
153          } else {                                /* local source */
154 <                multp3(nsloc, sp->sloc, pm);
155 <                if (nsflags & SSPOT) {
156 <                        for (i = 0; i < 3; i++)
157 <                                ourspot.aim[i] = ocent[i] - nsloc[i];
158 <                        if ((d1 = normalize(ourspot.aim)) == 0.)
159 <                                return(NULL);           /* at source!! */
160 <                        if (sp->sflags & SPROX && d1 > sp->sl.prox)
161 <                                return(NULL);           /* too far away */
162 <                        ourspot.siz = 2.*PI*(1. - d1/sqrt(d1*d1+maxrad2));
163 <                        ourspot.flen = 0.;
164 <                } else if (sp->sflags & SPROX) {
165 <                        FVECT  norm;
166 <                        double  offs;
167 <                                                /* use distance from plane */
168 <                        offs = (*sfun[op->otype].of->getpleq)(norm, op);
169 <                        d1 = DOT(norm, nsloc) - offs;
170 <                        if (d1 > sp->sl.prox || d1 < -sp->sl.prox)
171 <                                return(NULL);           /* too far away */
172 <                }
173 <                if (sp->sflags & SSPOT) {
174 <                        copystruct(&theirspot, sp->sl.s);
175 <                        multv3(theirspot.aim, sp->sl.s->aim, pm);
176 <                        if (nsflags & SSPOT) {
165 <                                if (!commonspot(&ourspot, &theirspot, nsloc))
166 <                                        return(NULL);   /* no overlap */
167 <                                ourspot.flen = theirspot.flen;
154 >                multp3(nsloc, source[sn].sloc, pm);
155 >                for (i = 0; i < 3; i++)
156 >                        ourspot.aim[i] = ocent[i] - nsloc[i];
157 >                if ((d = normalize(ourspot.aim)) == 0.)
158 >                        return(-1);             /* at source!! */
159 >                if (source[sn].sflags & SPROX && d > source[sn].sl.prox)
160 >                        return(-1);             /* too far away */
161 >                ourspot.siz = 2.*PI*(1. - d/sqrt(d*d+maxrad2));
162 >                ourspot.flen = 0.;
163 >                if (source[sn].sflags & SSPOT) {
164 >                        copystruct(&theirspot, source[sn].sl.s);
165 >                        multv3(theirspot.aim, source[sn].sl.s->aim, pm);
166 >                        d = ourspot.siz;
167 >                        if (!commonspot(&ourspot, &theirspot, nsloc))
168 >                                return(-1);     /* no overlap */
169 >                        if (ourspot.siz < d-FTINY) {    /* it shrunk */
170 >                                d = spotdisk(v, op, &ourspot, nsloc);
171 >                                if (d <= FTINY)
172 >                                        return(-1);
173 >                                if (d < maxrad2) {
174 >                                        maxrad2 = d;
175 >                                        VCOPY(ocent, v);
176 >                                }
177                          }
178 +                        ourspot.flen = theirspot.flen;
179                  }
180 <                if (sp->sflags & SFLAT) {       /* check for behind source */
181 <                        multv3(nsnorm, sp->snorm, pm);
182 <                        if (nsflags & SSPOT && checkspot(&ourspot, nsnorm) < 0)
183 <                                return(NULL);
180 >                if (source[sn].sflags & SFLAT) {        /* behind source? */
181 >                        multv3(nsnorm, source[sn].snorm, pm);
182 >                        if (checkspot(&ourspot, nsnorm) < 0)
183 >                                return(-1);
184                  }
185          }
186 <                                        /* everything is OK, make source */
187 <        if ((newsrc = newsource()) == NULL)
186 >                                        /* pretest visibility */
187 >        nsflags = vstestvis(nsflags, op, ocent, maxrad2, sn);
188 >        if (nsflags & SSKIP)
189 >                return(-1);     /* obstructed */
190 >                                        /* it all checks out, so make it */
191 >        if ((i = newsource()) < 0)
192                  goto memerr;
193 <        newsrc->sflags = nsflags;
194 <        VCOPY(newsrc->sloc, nsloc);
193 >        source[i].sflags = nsflags;
194 >        VCOPY(source[i].sloc, nsloc);
195          if (nsflags & SFLAT)
196 <                VCOPY(newsrc->snorm, nsnorm);
197 <        newsrc->ss = sp->ss; newsrc->ss2 = sp->ss2;
198 <        if ((nsflags | sp->sflags) & SSPOT) {
199 <                if ((newsrc->sl.s = (SPOT *)malloc(sizeof(SPOT))) == NULL)
200 <                        goto memerr;
187 <                if (nsflags & SSPOT)
188 <                        copystruct(newsrc->sl.s, &ourspot);
189 <                else
190 <                        copystruct(newsrc->sl.s, &theirspot);
191 <                newsrc->sflags |= SSPOT;
192 <        }
196 >                VCOPY(source[i].snorm, nsnorm);
197 >        source[i].ss = source[sn].ss; source[i].ss2 = source[sn].ss2;
198 >        if ((source[i].sl.s = (SPOT *)malloc(sizeof(SPOT))) == NULL)
199 >                goto memerr;
200 >        copystruct(source[i].sl.s, &ourspot);
201          if (nsflags & SPROX)
202 <                newsrc->sl.prox = sp->sl.prox;
203 <        newsrc->sa.svnext = sp - source;
204 <        return(newsrc);
202 >                source[i].sl.prox = source[sn].sl.prox;
203 >        source[i].sa.svnext = sn;
204 >        source[i].so = op;
205 >        return(i);
206   memerr:
207          error(SYSTEM, "out of memory in makevsrc");
208   }
209  
210  
211 < commonspot(sp1, sp2, org)       /* set sp1 to intersection of sp1 and sp2 */
212 < register SPOT  *sp1, *sp2;
213 < FVECT  org;
211 > double
212 > getdisk(oc, op, sn)             /* get visible object disk */
213 > FVECT  oc;
214 > OBJREC  *op;
215 > register int  sn;
216   {
217 <        FVECT  cent;
218 <        double  rad2, cos1, cos2;
219 <
220 <        cos1 = 1. - sp1->siz/(2.*PI);
221 <        cos2 = 1. - sp2->siz/(2.*PI);
222 <        if (sp2->siz >= 2.*PI-FTINY)            /* BIG, just check overlap */
223 <                return(DOT(sp1->aim,sp2->aim) >= cos1*cos2 -
224 <                                        sqrt((1.-cos1*cos1)*(1.-cos2*cos2)));
225 <                                /* compute and check disks */
226 <        rad2 = intercircle(cent, sp1->aim, sp2->aim,
227 <                        1./(cos1*cos1) - 1.,  1./(cos2*cos2) - 1.);
228 <        if (rad2 <= FTINY || normalize(cent) == 0.)
229 <                return(0);
230 <        VCOPY(sp1->aim, cent);
231 <        sp1->siz = 2.*PI*(1. - 1./sqrt(1.+rad2));
232 <        return(1);
217 >        double  rad2, roffs, offs, d, rd, rdoto;
218 >        FVECT  rnrm, nrm;
219 >                                /* first, use object getdisk function */
220 >        rad2 = getmaxdisk(oc, op);
221 >        if (!(source[sn].sflags & SVIRTUAL))
222 >                return(rad2);           /* all done for normal source */
223 >                                /* check for correct side of relay surface */
224 >        roffs = getplaneq(rnrm, source[sn].so);
225 >        rd = DOT(rnrm, source[sn].sloc);        /* source projection */
226 >        if (!(source[sn].sflags & SDISTANT))
227 >                rd -= roffs;
228 >        d = DOT(rnrm, oc) - roffs;      /* disk distance to relay plane */
229 >        if ((d > 0.) ^ (rd > 0.))
230 >                return(rad2);           /* OK if opposite sides */
231 >        if (d*d >= rad2)
232 >                return(0.);             /* no relay is possible */
233 >                                /* we need a closer look */
234 >        offs = getplaneq(nrm, op);
235 >        rdoto = DOT(rnrm, nrm);
236 >        if (d*d >= rad2*(1.-rdoto*rdoto))
237 >                return(0.);             /* disk entirely on projection side */
238 >                                /* should shrink disk but I'm lazy */
239 >        return(rad2);
240   }
241  
242  
243 < commonbeam(sp1, sp2, dir)       /* set sp1 to intersection of sp1 and sp2 */
244 < register SPOT  *sp1, *sp2;
245 < FVECT  dir;
243 > int
244 > vstestvis(f, o, oc, or2, sn)            /* pretest source visibility */
245 > int  f;                 /* virtual source flags */
246 > OBJREC  *o;             /* relay object */
247 > FVECT  oc;              /* relay object center */
248 > double  or2;            /* relay object radius squared */
249 > register int  sn;       /* target source number */
250   {
251 <        FVECT  cent, c1, c2;
252 <        double  rad2, d;
253 <        register int  i;
254 <                                        /* move centers to common plane */
255 <        d = DOT(sp1->aim, dir);
256 <        for (i = 0; i < 3; i++)
257 <                c1[i] = sp1->aim[i] - d*dir[i];
258 <        d = DOT(sp2->aim, dir);
259 <        for (i = 0; i < 3; i++)
260 <                c2[i] = sp2->aim[i] - d*dir[i];
261 <                                        /* compute overlap */
262 <        rad2 = intercircle(cent, c1, c2, sp1->siz/PI, sp2->siz/PI);
263 <        if (rad2 <= FTINY)
264 <                return(0);
265 <        VCOPY(sp1->aim, cent);
266 <        sp1->siz = PI*rad2;
267 <        return(1);
251 >        RAY  sr;
252 >        FVECT  onorm;
253 >        FVECT  offsdir;
254 >        double  or, d;
255 >        int  infront;
256 >        int  ssn;
257 >        int  nhit;
258 >        register int  i, n;
259 >                                /* return if pretesting disabled */
260 >        if (vspretest <= 0)
261 >                return(f);
262 >                                /* get surface normal */
263 >        getplaneq(onorm, o);
264 >                                /* set number of rays to sample */
265 >        if (source[sn].sflags & SDISTANT) {
266 >                n = (2./3.*PI*PI)*or2/(thescene.cusize*thescene.cusize)*
267 >                                vspretest + .5;
268 >                infront = DOT(onorm, source[sn].sloc) > 0.;
269 >        } else {
270 >                for (i = 0; i < 3; i++)
271 >                        offsdir[i] = source[sn].sloc[i] - oc[i];
272 >                n = or2/DOT(offsdir,offsdir)*vspretest + .5;
273 >                infront = DOT(onorm, offsdir) > 0.;
274 >        }
275 >        if (n < 1) n = 1;
276 > #ifdef DEBUG
277 >        fprintf(stderr, "pretesting source %d in object %s with %d rays\n",
278 >                        sn, o->oname, n);
279 > #endif
280 >                                /* sample */
281 >        or = sqrt(or2);
282 >        ssn = 25*n;
283 >        nhit = 0;
284 >        while (n-- > 0) {
285 >                                        /* get sample point */
286 >                do {
287 >                        if (--ssn < 0) {
288 > #ifdef DEBUG
289 >                                fprintf(stderr, "\ttoo hard to hit\n");
290 > #endif
291 >                                return(f);      /* too small a target! */
292 >                        }
293 >                        for (i = 0; i < 3; i++)
294 >                                offsdir[i] = or*(1. -
295 >                                                2.*urand(931*i+5827+ssn));
296 >                        for (i = 0; i < 3; i++)
297 >                                sr.rorg[i] = oc[i] + offsdir[i];
298 >                        d = DOT(offsdir,onorm);
299 >                        if (infront)
300 >                                for (i = 0; i < 3; i++) {
301 >                                        sr.rorg[i] -= (d-.0001)*onorm[i];
302 >                                        sr.rdir[i] = -onorm[i];
303 >                                }
304 >                        else
305 >                                for (i = 0; i < 3; i++) {
306 >                                        sr.rorg[i] -= (d+.0001)*onorm[i];
307 >                                        sr.rdir[i] = onorm[i];
308 >                                }
309 >                        rayorigin(&sr, NULL, PRIMARY, 1.0);
310 >                } while (!(*ofun[o->otype].funp)(o, &sr));
311 >                                        /* check against source */
312 >                samplendx++;
313 >                if (srcray(&sr, NULL, sn) == 0.)
314 >                        continue;
315 >                sr.revf = srcvalue;
316 >                rayvalue(&sr);
317 >                if (bright(sr.rcol) <= FTINY)
318 >                        continue;
319 >                                        /* check against obstructions */
320 >                srcray(&sr, NULL, sn);
321 >                rayvalue(&sr);
322 >                if (bright(sr.rcol) <= FTINY) {
323 > #ifdef DEBUG
324 >                        fprintf(stderr, "\tfound an occlusion\n");
325 > #endif
326 >                        return(f);      /* need to shadow test */
327 >                }
328 >                nhit++;
329 >        }
330 >        if (nhit == 0) {
331 > #ifdef DEBUG
332 >                fprintf(stderr, "\t0%% hit rate\n");
333 > #endif
334 >                return(f | SSKIP);      /* 0% hit rate:  totally occluded */
335 >        }
336 > #ifdef DEBUG
337 >        fprintf(stderr, "\t100%% hit rate\n");
338 > #endif
339 >        return(f & ~SFOLLOW);           /* 100% hit rate:  no occlusion */
340   }
341 +        
342  
343 <
344 < checkspot(sp, nrm)              /* check spotlight for behind source */
345 < register SPOT  *sp;
346 < FVECT  nrm;
343 > #ifdef DEBUG
344 > virtverb(sn, fp)        /* print verbose description of virtual source */
345 > register int  sn;
346 > FILE  *fp;
347   {
253        double  d, d1;
254
255        d = DOT(sp->aim, nrm);
256        if (d > FTINY)                  /* center in front? */
257                return(0);
258                                        /* else check horizon */
259        d1 = 1. - sp->siz/(2.*PI);
260        return(1.-FTINY-d*d > d1*d1);
261 }
262
263
264 double
265 intercircle(cc, c1, c2, r1s, r2s)       /* intersect two circles */
266 FVECT  cc;                      /* midpoint (return value) */
267 FVECT  c1, c2;                  /* circle centers */
268 double  r1s, r2s;               /* radii squared */
269 {
270        double  a2, d2, l;
271        FVECT  disp;
348          register int  i;
349  
350 <        for (i = 0; i < 3; i++)
351 <                disp[i] = c2[i] - c1[i];
352 <        d2 = DOT(disp,disp);
353 <                                        /* circle within overlap? */
354 <        if (r1s < r2s) {
355 <                if (r2s >= r1s + d2) {
356 <                        VCOPY(cc, c1);
357 <                        return(r1s);
358 <                }
359 <        } else {
360 <                if (r1s >= r2s + d2) {
361 <                        VCOPY(cc, c2);
362 <                        return(r2s);
363 <                }
364 <        }
365 <        a2 = .25*(2.*(r1s+r2s) - d2 - (r2s-r1s)*(r2s-r1s)/d2);
366 <                                        /* no overlap? */
291 <        if (a2 <= 0.)
292 <                return(0.);
293 <                                        /* overlap, compute center */
294 <        l = sqrt((r1s - a2)/d2);
295 <        for (i = 0; i < 3; i++)
296 <                cc[i] = c1[i] + l*disp[i];
297 <        return(a2);
350 >        fprintf(fp, "%s virtual source %d in %s %s\n",
351 >                        source[sn].sflags & SDISTANT ? "distant" : "local",
352 >                        sn, ofun[source[sn].so->otype].funame,
353 >                        source[sn].so->oname);
354 >        fprintf(fp, "\tat (%f,%f,%f)\n",
355 >                source[sn].sloc[0], source[sn].sloc[1], source[sn].sloc[2]);
356 >        fprintf(fp, "\tlinked to source %d (%s)\n",
357 >                source[sn].sa.svnext, source[source[sn].sa.svnext].so->oname);
358 >        if (source[sn].sflags & SFOLLOW)
359 >                fprintf(fp, "\talways followed\n");
360 >        else
361 >                fprintf(fp, "\tnever followed\n");
362 >        if (!(source[sn].sflags & SSPOT))
363 >                return;
364 >        fprintf(fp, "\twith spot aim (%f,%f,%f) and size %f\n",
365 >                        source[sn].sl.s->aim[0], source[sn].sl.s->aim[1],
366 >                        source[sn].sl.s->aim[2], source[sn].sl.s->siz);
367   }
368 + #endif

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