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root/radiance/ray/src/common/bsdf.c
(Generate patch)

Comparing ray/src/common/bsdf.c (file contents):
Revision 2.16 by greg, Sat Feb 19 01:48:59 2011 UTC vs.
Revision 2.45 by greg, Wed Jul 3 18:56:19 2013 UTC

# Line 10 | Line 10 | static const char RCSid[] = "$Id$";
10   *
11   */
12  
13 + #define _USE_MATH_DEFINES
14   #include <stdio.h>
15   #include <stdlib.h>
16 + #include <string.h>
17   #include <math.h>
18 + #include <ctype.h>
19   #include "ezxml.h"
20   #include "hilbert.h"
21   #include "bsdf.h"
# Line 32 | Line 35 | const char             *SDerrorEnglish[] = {
35                                  "Unknown error"
36                          };
37  
38 + /* Pointer to error list in preferred language */
39 + const char              **SDerrorList = SDerrorEnglish;
40 +
41   /* Additional information on last error (ASCII English) */
42   char                    SDerrorDetail[256];
43  
44 + /* Empty distribution for getCDist() calls that fail for some reason */
45 + const SDCDst            SDemptyCD;
46 +
47   /* Cache of loaded BSDFs */
48   struct SDCache_s        *SDcacheList = NULL;
49  
50   /* Retain BSDFs in cache list */
51   int                     SDretainSet = SDretainNone;
52  
53 < /* Report any error to the indicated stream (in English) */
53 > /* Report any error to the indicated stream */
54   SDError
55 < SDreportEnglish(SDError ec, FILE *fp)
55 > SDreportError(SDError ec, FILE *fp)
56   {
48        if (fp == NULL)
49                return ec;
57          if (!ec)
58                  return SDEnone;
59 <        fputs(SDerrorEnglish[ec], fp);
59 >        if ((ec < SDEnone) | (ec > SDEunknown)) {
60 >                SDerrorDetail[0] = '\0';
61 >                ec = SDEunknown;
62 >        }
63 >        if (fp == NULL)
64 >                return ec;
65 >        fputs(SDerrorList[ec], fp);
66          if (SDerrorDetail[0]) {
67                  fputs(": ", fp);
68                  fputs(SDerrorDetail, fp);
# Line 77 | Line 90 | to_meters(             /* return factor to convert given unit to
90  
91   /* Load geometric dimensions and description (if any) */
92   static SDError
93 < SDloadGeometry(SDData *sd, ezxml_t wdb)
93 > SDloadGeometry(SDData *sd, ezxml_t wtl)
94   {
95 <        ezxml_t         geom;
95 >        ezxml_t         node, matl, geom;
96          double          cfact;
97 <        const char      *fmt, *mgfstr;
97 >        const char      *fmt = NULL, *mgfstr;
98  
99 <        if (wdb == NULL)                /* no geometry section? */
99 >        SDerrorDetail[0] = '\0';
100 >        sd->matn[0] = '\0'; sd->makr[0] = '\0';
101 >        sd->dim[0] = sd->dim[1] = sd->dim[2] = 0;
102 >        matl = ezxml_child(wtl, "Material");
103 >        if (matl != NULL) {                     /* get material info. */
104 >                if ((node = ezxml_child(matl, "Name")) != NULL) {
105 >                        strncpy(sd->matn, ezxml_txt(node), SDnameLn);
106 >                        if (sd->matn[SDnameLn-1])
107 >                                strcpy(sd->matn+(SDnameLn-4), "...");
108 >                }
109 >                if ((node = ezxml_child(matl, "Manufacturer")) != NULL) {
110 >                        strncpy(sd->makr, ezxml_txt(node), SDnameLn);
111 >                        if (sd->makr[SDnameLn-1])
112 >                                strcpy(sd->makr+(SDnameLn-4), "...");
113 >                }
114 >                if ((node = ezxml_child(matl, "Width")) != NULL)
115 >                        sd->dim[0] = atof(ezxml_txt(node)) *
116 >                                        to_meters(ezxml_attr(node, "unit"));
117 >                if ((node = ezxml_child(matl, "Height")) != NULL)
118 >                        sd->dim[1] = atof(ezxml_txt(node)) *
119 >                                        to_meters(ezxml_attr(node, "unit"));
120 >                if ((node = ezxml_child(matl, "Thickness")) != NULL)
121 >                        sd->dim[2] = atof(ezxml_txt(node)) *
122 >                                        to_meters(ezxml_attr(node, "unit"));
123 >                if ((sd->dim[0] < 0) | (sd->dim[1] < 0) | (sd->dim[2] < 0)) {
124 >                        if (!SDerrorDetail[0])
125 >                                sprintf(SDerrorDetail, "Negative dimension in \"%s\"",
126 >                                                        sd->name);
127 >                        return SDEdata;
128 >                }
129 >        }
130 >        sd->mgf = NULL;
131 >        geom = ezxml_child(wtl, "Geometry");
132 >        if (geom == NULL)                       /* no actual geometry? */
133                  return SDEnone;
134 <        sprintf(SDerrorDetail, "Negative size in \"%s\"", sd->name);
135 <        sd->dim[0] = sd->dim[1] = sd->dim[2] = .0;
90 <        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Width")) != NULL)
91 <                sd->dim[0] = atof(ezxml_txt(geom)) *
92 <                                to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
93 <        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Height")) != NULL)
94 <                sd->dim[1] = atof(ezxml_txt(geom)) *
95 <                                to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
96 <        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Thickness")) != NULL)
97 <                sd->dim[2] = atof(ezxml_txt(geom)) *
98 <                                to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
99 <        if ((sd->dim[0] < .0) | (sd->dim[1] < .0) | (sd->dim[2] < .0))
100 <                return SDEdata;
101 <        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Geometry")) == NULL ||
102 <                        (mgfstr = ezxml_txt(geom)) == NULL)
103 <                return SDEnone;
104 <        if ((fmt = ezxml_attr(geom, "format")) != NULL &&
105 <                        strcasecmp(fmt, "MGF")) {
134 >        fmt = ezxml_attr(geom, "format");
135 >        if (fmt != NULL && strcasecmp(fmt, "MGF")) {
136                  sprintf(SDerrorDetail,
137                          "Unrecognized geometry format '%s' in \"%s\"",
138                                          fmt, sd->name);
139                  return SDEsupport;
140          }
141 <        cfact = to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
141 >        if ((node = ezxml_child(geom, "MGFblock")) == NULL ||
142 >                        (mgfstr = ezxml_txt(node)) == NULL)
143 >                return SDEnone;
144 >        while (isspace(*mgfstr))
145 >                ++mgfstr;
146 >        if (!*mgfstr)
147 >                return SDEnone;
148 >        cfact = to_meters(ezxml_attr(node, "unit"));
149 >        if (cfact <= 0)
150 >                return SDEformat;
151          sd->mgf = (char *)malloc(strlen(mgfstr)+32);
152          if (sd->mgf == NULL) {
153                  strcpy(SDerrorDetail, "Out of memory in SDloadGeometry");
# Line 150 | Line 189 | SDloadFile(SDData *sd, const char *fname)
189                  ezxml_free(fl);
190                  return SDEformat;
191          }
192 +        wtl = ezxml_child(fl, "FileType");
193 +        if (wtl != NULL && strcmp(ezxml_txt(wtl), "BSDF")) {
194 +                sprintf(SDerrorDetail,
195 +                        "XML \"%s\": wrong FileType (must be 'BSDF')",
196 +                                sd->name);
197 +                ezxml_free(fl);
198 +                return SDEformat;
199 +        }
200          wtl = ezxml_child(ezxml_child(fl, "Optical"), "Layer");
201          if (wtl == NULL) {
202 <                sprintf(SDerrorDetail, "BSDF \"%s\": no optical layer'",
202 >                sprintf(SDerrorDetail, "BSDF \"%s\": no optical layers'",
203                                  sd->name);
204                  ezxml_free(fl);
205                  return SDEformat;
206          }
207                                  /* load geometry if present */
208 <        lastErr = SDloadGeometry(sd, ezxml_child(wtl, "Material"));
209 <        if (lastErr)
208 >        lastErr = SDloadGeometry(sd, wtl);
209 >        if (lastErr) {
210 >                ezxml_free(fl);
211                  return lastErr;
212 +        }
213                                  /* try loading variable resolution data */
214          lastErr = SDloadTre(sd, wtl);
215                                  /* check our result */
216 <        switch (lastErr) {
168 <        case SDEformat:
169 <        case SDEdata:
170 <        case SDEsupport:        /* possibly we just tried the wrong format */
216 >        if (lastErr == SDEsupport)      /* try matrix BSDF if not tree data */
217                  lastErr = SDloadMtx(sd, wtl);
218 <                break;
173 <        default:                /* variable res. OK else serious error */
174 <                break;
175 <        }
218 >                
219                                  /* done with XML file */
220          ezxml_free(fl);
221          
# Line 190 | Line 233 | SDloadFile(SDData *sd, const char *fname)
233          if (sd->tf != NULL && sd->tf->maxHemi <= .001) {
234                  SDfreeSpectralDF(sd->tf); sd->tf = NULL;
235          }
236 +        if (sd->tb != NULL && sd->tb->maxHemi <= .001) {
237 +                SDfreeSpectralDF(sd->tb); sd->tb = NULL;
238 +        }
239                                  /* return success */
240          return SDEnone;
241   }
# Line 218 | Line 264 | SDnewSpectralDF(int nc)
264          return df;
265   }
266  
267 + /* Add component(s) to spectral distribution function */
268 + SDSpectralDF *
269 + SDaddComponent(SDSpectralDF *odf, int nadd)
270 + {
271 +        SDSpectralDF    *df;
272 +
273 +        if (odf == NULL)
274 +                return SDnewSpectralDF(nadd);
275 +        if (nadd <= 0)
276 +                return odf;
277 +        df = (SDSpectralDF *)realloc(odf, sizeof(SDSpectralDF) +
278 +                                (odf->ncomp+nadd-1)*sizeof(SDComponent));
279 +        if (df == NULL) {
280 +                sprintf(SDerrorDetail,
281 +                        "Cannot add %d component(s) to spectral DF", nadd);
282 +                SDfreeSpectralDF(odf);
283 +                return NULL;
284 +        }
285 +        memset(df->comp+df->ncomp, 0, nadd*sizeof(SDComponent));
286 +        df->ncomp += nadd;
287 +        return df;
288 + }
289 +
290   /* Free cached cumulative distributions for BSDF component */
291   void
292   SDfreeCumulativeCache(SDSpectralDF *df)
# Line 244 | Line 313 | SDfreeSpectralDF(SDSpectralDF *df)
313                  return;
314          SDfreeCumulativeCache(df);
315          for (n = df->ncomp; n-- > 0; )
316 <                (*df->comp[n].func->freeSC)(df->comp[n].dist);
316 >                if (df->comp[n].dist != NULL)
317 >                        (*df->comp[n].func->freeSC)(df->comp[n].dist);
318          free(df);
319   }
320  
# Line 268 | Line 338 | SDclipName(char *res, const char *fname)
338  
339   /* Initialize an unused BSDF struct (simply clears to zeroes) */
340   void
341 < SDclearBSDF(SDData *sd)
341 > SDclearBSDF(SDData *sd, const char *fname)
342   {
343 <        if (sd != NULL)
344 <                memset(sd, 0, sizeof(SDData));
343 >        if (sd == NULL)
344 >                return;
345 >        memset(sd, 0, sizeof(SDData));
346 >        if (fname == NULL)
347 >                return;
348 >        SDclipName(sd->name, fname);
349   }
350  
351   /* Free data associated with BSDF struct */
# Line 296 | Line 370 | SDfreeBSDF(SDData *sd)
370                  SDfreeSpectralDF(sd->tf);
371                  sd->tf = NULL;
372          }
373 +        if (sd->tb != NULL) {
374 +                SDfreeSpectralDF(sd->tb);
375 +                sd->tb = NULL;
376 +        }
377          sd->rLambFront.cieY = .0;
378          sd->rLambFront.spec.flags = 0;
379          sd->rLambBack.cieY = .0;
# Line 329 | Line 407 | SDgetCache(const char *bname)
407          sdl->next = SDcacheList;
408          SDcacheList = sdl;
409  
410 <        sdl->refcnt++;
410 >        sdl->refcnt = 1;
411          return &sdl->bsdf;
412   }
413  
# Line 345 | Line 423 | SDcacheFile(const char *fname)
423                  return NULL;
424          SDerrorDetail[0] = '\0';
425          if ((sd = SDgetCache(fname)) == NULL) {
426 <                SDreportEnglish(SDEmemory, stderr);
426 >                SDreportError(SDEmemory, stderr);
427                  return NULL;
428          }
429          if (!SDisLoaded(sd) && (ec = SDloadFile(sd, fname))) {
430 <                SDreportEnglish(ec, stderr);
430 >                SDreportError(ec, stderr);
431                  SDfreeCache(sd);
432                  return NULL;
433          }
# Line 373 | Line 451 | SDfreeCache(const SDData *sd)
451          for (sdl = SDcacheList; sdl != NULL; sdl = (sdLast=sdl)->next)
452                  if (&sdl->bsdf == sd)
453                          break;
454 <        if (sdl == NULL || --sdl->refcnt)
454 >        if (sdl == NULL || (sdl->refcnt -= (sdl->refcnt > 0)))
455                  return;                 /* missing or still in use */
456                                          /* keep unreferenced data? */
457          if (SDisLoaded(sd) && SDretainSet) {
# Line 383 | Line 461 | SDfreeCache(const SDData *sd)
461                  SDfreeCumulativeCache(sd->rf);
462                  SDfreeCumulativeCache(sd->rb);
463                  SDfreeCumulativeCache(sd->tf);
464 +                SDfreeCumulativeCache(sd->tb);
465                  return;
466          }
467                                          /* remove from list and free */
# Line 396 | Line 475 | SDfreeCache(const SDData *sd)
475  
476   /* Sample an individual BSDF component */
477   SDError
478 < SDsampComponent(SDValue *sv, FVECT outVec, const FVECT inVec,
400 <                        double randX, SDComponent *sdc)
478 > SDsampComponent(SDValue *sv, FVECT ioVec, double randX, SDComponent *sdc)
479   {
480          float           coef[SDmaxCh];
481          SDError         ec;
482 +        FVECT           inVec;
483          const SDCDst    *cd;
484          double          d;
485          int             n;
486                                          /* check arguments */
487 <        if ((sv == NULL) | (outVec == NULL) | (inVec == NULL) | (sdc == NULL))
487 >        if ((sv == NULL) | (ioVec == NULL) | (sdc == NULL))
488                  return SDEargument;
489                                          /* get cumulative distribution */
490 +        VCOPY(inVec, ioVec);
491 +        sv->cieY = 0;
492          cd = (*sdc->func->getCDist)(inVec, sdc);
493 <        if (cd == NULL)
494 <                return SDEmemory;
495 <        if (cd->cTotal <= 1e-7) {       /* anything to sample? */
493 >        if (cd != NULL)
494 >                sv->cieY = cd->cTotal;
495 >        if (sv->cieY <= 1e-6) {         /* nothing to sample? */
496                  sv->spec = c_dfcolor;
497 <                sv->cieY = .0;
417 <                memset(outVec, 0, 3*sizeof(double));
497 >                memset(ioVec, 0, 3*sizeof(double));
498                  return SDEnone;
499          }
420        sv->cieY = cd->cTotal;
500                                          /* compute sample direction */
501 <        ec = (*sdc->func->sampCDist)(outVec, randX, cd);
501 >        ec = (*sdc->func->sampCDist)(ioVec, randX, cd);
502          if (ec)
503                  return ec;
504                                          /* get BSDF color */
505 <        n = (*sdc->func->getBSDFs)(coef, outVec, inVec, sdc->dist);
505 >        n = (*sdc->func->getBSDFs)(coef, ioVec, inVec, sdc);
506          if (n <= 0) {
507                  strcpy(SDerrorDetail, "BSDF sample value error");
508                  return SDEinternal;
# Line 448 | Line 527 | SDmultiSamp(double t[], int n, double randX)
527          unsigned        nBits;
528          double          scale;
529          bitmask_t       ndx, coord[MS_MAXDIM];
530 <        
530 >
531 >        if (n <= 0)                     /* check corner cases */
532 >                return;
533 >        if (randX < 0) randX = 0;
534 >        else if (randX >= 1.) randX = 0.999999999999999;
535 >        if (n == 1) {
536 >                t[0] = randX;
537 >                return;
538 >        }
539          while (n > MS_MAXDIM)           /* punt for higher dimensions */
540 <                t[--n] = drand48();
540 >                t[--n] = rand()*(1./(RAND_MAX+.5));
541          nBits = (8*sizeof(bitmask_t) - 1) / n;
542          ndx = randX * (double)((bitmask_t)1 << (nBits*n));
543                                          /* get coordinate on Hilbert curve */
# Line 458 | Line 545 | SDmultiSamp(double t[], int n, double randX)
545                                          /* convert back to [0,1) range */
546          scale = 1. / (double)((bitmask_t)1 << nBits);
547          while (n--)
548 <                t[n] = scale * ((double)coord[n] + drand48());
548 >                t[n] = scale * ((double)coord[n] + rand()*(1./(RAND_MAX+.5)));
549   }
550  
551   #undef MS_MAXDIM
# Line 471 | Line 558 | SDdiffuseSamp(FVECT outVec, int outFront, double randX
558          SDmultiSamp(outVec, 2, randX);
559          SDsquare2disk(outVec, outVec[0], outVec[1]);
560          outVec[2] = 1. - outVec[0]*outVec[0] - outVec[1]*outVec[1];
561 <        if (outVec[2] > .0)             /* a bit of paranoia */
561 >        if (outVec[2] > 0)              /* a bit of paranoia */
562                  outVec[2] = sqrt(outVec[2]);
563          if (!outFront)                  /* going out back? */
564                  outVec[2] = -outVec[2];
# Line 479 | Line 566 | SDdiffuseSamp(FVECT outVec, int outFront, double randX
566  
567   /* Query projected solid angle coverage for non-diffuse BSDF direction */
568   SDError
569 < SDsizeBSDF(double *projSA, const FVECT vec, int qflags, const SDData *sd)
569 > SDsizeBSDF(double *projSA, const FVECT v1, const RREAL *v2,
570 >                                int qflags, const SDData *sd)
571   {
572 <        SDSpectralDF    *rdf;
572 >        SDSpectralDF    *rdf, *tdf;
573          SDError         ec;
574          int             i;
575                                          /* check arguments */
576 <        if ((projSA == NULL) | (vec == NULL) | (sd == NULL))
576 >        if ((projSA == NULL) | (v1 == NULL) | (sd == NULL))
577                  return SDEargument;
578                                          /* initialize extrema */
579 <        switch (qflags & SDqueryMin+SDqueryMax) {
579 >        switch (qflags) {
580          case SDqueryMax:
581                  projSA[0] = .0;
582                  break;
# Line 501 | Line 589 | SDsizeBSDF(double *projSA, const FVECT vec, int qflags
589          case 0:
590                  return SDEargument;
591          }
592 <        if (vec[2] > .0)                /* front surface query? */
592 >        if (v1[2] > 0) {                /* front surface query? */
593                  rdf = sd->rf;
594 <        else
594 >                tdf = (sd->tf != NULL) ? sd->tf : sd->tb;
595 >        } else {
596                  rdf = sd->rb;
597 +                tdf = (sd->tb != NULL) ? sd->tb : sd->tf;
598 +        }
599 +        if (v2 != NULL)                 /* bidirectional? */
600 +                if (v1[2] > 0 ^ v2[2] > 0)
601 +                        rdf = NULL;
602 +                else
603 +                        tdf = NULL;
604          ec = SDEdata;                   /* run through components */
605          for (i = (rdf==NULL) ? 0 : rdf->ncomp; i--; ) {
606 <                ec = (*rdf->comp[i].func->queryProjSA)(projSA, vec, qflags,
607 <                                                        rdf->comp[i].dist);
606 >                ec = (*rdf->comp[i].func->queryProjSA)(projSA, v1, v2,
607 >                                                qflags, &rdf->comp[i]);
608                  if (ec)
609                          return ec;
610          }
611 <        for (i = (sd->tf==NULL) ? 0 : sd->tf->ncomp; i--; ) {
612 <                ec = (*sd->tf->comp[i].func->queryProjSA)(projSA, vec, qflags,
613 <                                                        sd->tf->comp[i].dist);
611 >        for (i = (tdf==NULL) ? 0 : tdf->ncomp; i--; ) {
612 >                ec = (*tdf->comp[i].func->queryProjSA)(projSA, v1, v2,
613 >                                                qflags, &tdf->comp[i]);
614                  if (ec)
615                          return ec;
616          }
617 <        return ec;
617 >        if (ec) {                       /* all diffuse? */
618 >                projSA[0] = M_PI;
619 >                if (qflags == SDqueryMin+SDqueryMax)
620 >                        projSA[1] = M_PI;
621 >        }
622 >        return SDEnone;
623   }
624  
625   /* Return BSDF for the given incident and scattered ray vectors */
# Line 533 | Line 634 | SDevalBSDF(SDValue *sv, const FVECT outVec, const FVEC
634          if ((sv == NULL) | (outVec == NULL) | (inVec == NULL) | (sd == NULL))
635                  return SDEargument;
636                                          /* whose side are we on? */
637 <        inFront = (inVec[2] > .0);
638 <        outFront = (outVec[2] > .0);
637 >        inFront = (inVec[2] > 0);
638 >        outFront = (outVec[2] > 0);
639                                          /* start with diffuse portion */
640          if (inFront & outFront) {
641                  *sv = sd->rLambFront;
# Line 542 | Line 643 | SDevalBSDF(SDValue *sv, const FVECT outVec, const FVEC
643          } else if (!(inFront | outFront)) {
644                  *sv = sd->rLambBack;
645                  sdf = sd->rb;
646 <        } else /* inFront ^ outFront */ {
646 >        } else if (inFront) {
647                  *sv = sd->tLamb;
648 <                sdf = sd->tf;
648 >                sdf = (sd->tf != NULL) ? sd->tf : sd->tb;
649 >        } else /* inBack */ {
650 >                *sv = sd->tLamb;
651 >                sdf = (sd->tb != NULL) ? sd->tb : sd->tf;
652          }
653          sv->cieY *= 1./M_PI;
654                                          /* add non-diffuse components */
655          i = (sdf != NULL) ? sdf->ncomp : 0;
656          while (i-- > 0) {
657                  nch = (*sdf->comp[i].func->getBSDFs)(coef, outVec, inVec,
658 <                                                        sdf->comp[i].dist);
658 >                                                        &sdf->comp[i]);
659                  while (nch-- > 0) {
660                          c_cmix(&sv->spec, sv->cieY, &sv->spec,
661                                          coef[nch], &sdf->comp[i].cspec[nch]);
# Line 568 | Line 672 | double
672   SDdirectHemi(const FVECT inVec, int sflags, const SDData *sd)
673   {
674          double          hsum;
675 <        SDSpectralDF    *rdf;
675 >        SDSpectralDF    *rdf, *tdf;
676          const SDCDst    *cd;
677          int             i;
678                                          /* check arguments */
679          if ((inVec == NULL) | (sd == NULL))
680                  return .0;
681                                          /* gather diffuse components */
682 <        if (inVec[2] > .0) {
682 >        if (inVec[2] > 0) {
683                  hsum = sd->rLambFront.cieY;
684                  rdf = sd->rf;
685 +                tdf = (sd->tf != NULL) ? sd->tf : sd->tb;
686          } else /* !inFront */ {
687                  hsum = sd->rLambBack.cieY;
688                  rdf = sd->rb;
689 +                tdf = (sd->tb != NULL) ? sd->tb : sd->tf;
690          }
691          if ((sflags & SDsampDf+SDsampR) != SDsampDf+SDsampR)
692                  hsum = .0;
693          if ((sflags & SDsampDf+SDsampT) == SDsampDf+SDsampT)
694                  hsum += sd->tLamb.cieY;
695                                          /* gather non-diffuse components */
696 <        i = ((sflags & SDsampSp+SDsampR) == SDsampSp+SDsampR &&
697 <                        rdf != NULL) ? rdf->ncomp : 0;
696 >        i = (((sflags & SDsampSp+SDsampR) == SDsampSp+SDsampR) &
697 >                        (rdf != NULL)) ? rdf->ncomp : 0;
698          while (i-- > 0) {               /* non-diffuse reflection */
699                  cd = (*rdf->comp[i].func->getCDist)(inVec, &rdf->comp[i]);
700                  if (cd != NULL)
701                          hsum += cd->cTotal;
702          }
703 <        i = ((sflags & SDsampSp+SDsampT) == SDsampSp+SDsampT &&
704 <                        sd->tf != NULL) ? sd->tf->ncomp : 0;
703 >        i = (((sflags & SDsampSp+SDsampT) == SDsampSp+SDsampT) &
704 >                        (tdf != NULL)) ? tdf->ncomp : 0;
705          while (i-- > 0) {               /* non-diffuse transmission */
706 <                cd = (*sd->tf->comp[i].func->getCDist)(inVec, &sd->tf->comp[i]);
706 >                cd = (*tdf->comp[i].func->getCDist)(inVec, &tdf->comp[i]);
707                  if (cd != NULL)
708                          hsum += cd->cTotal;
709          }
# Line 606 | Line 712 | SDdirectHemi(const FVECT inVec, int sflags, const SDDa
712  
713   /* Sample BSDF direction based on the given random variable */
714   SDError
715 < SDsampBSDF(SDValue *sv, FVECT outVec, const FVECT inVec,
610 <                        double randX, int sflags, const SDData *sd)
715 > SDsampBSDF(SDValue *sv, FVECT ioVec, double randX, int sflags, const SDData *sd)
716   {
717          SDError         ec;
718 +        FVECT           inVec;
719          int             inFront;
720 <        SDSpectralDF    *rdf;
720 >        SDSpectralDF    *rdf, *tdf;
721          double          rdiff;
722          float           coef[SDmaxCh];
723          int             i, j, n, nr;
724          SDComponent     *sdc;
725          const SDCDst    **cdarr = NULL;
726                                          /* check arguments */
727 <        if ((sv == NULL) | (outVec == NULL) | (inVec == NULL) | (sd == NULL) |
728 <                        (randX < .0) | (randX >= 1.))
727 >        if ((sv == NULL) | (ioVec == NULL) | (sd == NULL) |
728 >                        (randX < 0) | (randX >= 1.))
729                  return SDEargument;
730                                          /* whose side are we on? */
731 <        inFront = (inVec[2] > .0);
731 >        VCOPY(inVec, ioVec);
732 >        inFront = (inVec[2] > 0);
733                                          /* remember diffuse portions */
734          if (inFront) {
735                  *sv = sd->rLambFront;
736                  rdf = sd->rf;
737 +                tdf = (sd->tf != NULL) ? sd->tf : sd->tb;
738          } else /* !inFront */ {
739                  *sv = sd->rLambBack;
740                  rdf = sd->rb;
741 +                tdf = (sd->tb != NULL) ? sd->tb : sd->tf;
742          }
743          if ((sflags & SDsampDf+SDsampR) != SDsampDf+SDsampR)
744                  sv->cieY = .0;
# Line 637 | Line 746 | SDsampBSDF(SDValue *sv, FVECT outVec, const FVECT inVe
746          if ((sflags & SDsampDf+SDsampT) == SDsampDf+SDsampT)
747                  sv->cieY += sd->tLamb.cieY;
748                                          /* gather non-diffuse components */
749 <        i = nr = ((sflags & SDsampSp+SDsampR) == SDsampSp+SDsampR &&
750 <                        rdf != NULL) ? rdf->ncomp : 0;
751 <        j = ((sflags & SDsampSp+SDsampT) == SDsampSp+SDsampT &&
752 <                        sd->tf != NULL) ? sd->tf->ncomp : 0;
749 >        i = nr = (((sflags & SDsampSp+SDsampR) == SDsampSp+SDsampR) &
750 >                        (rdf != NULL)) ? rdf->ncomp : 0;
751 >        j = (((sflags & SDsampSp+SDsampT) == SDsampSp+SDsampT) &
752 >                        (tdf != NULL)) ? tdf->ncomp : 0;
753          n = i + j;
754          if (n > 0 && (cdarr = (const SDCDst **)malloc(n*sizeof(SDCDst *))) == NULL)
755                  return SDEmemory;
756          while (j-- > 0) {               /* non-diffuse transmission */
757 <                cdarr[i+j] = (*sd->tf->comp[j].func->getCDist)(inVec, &sd->tf->comp[j]);
758 <                if (cdarr[i+j] == NULL) {
759 <                        free(cdarr);
651 <                        return SDEmemory;
652 <                }
757 >                cdarr[i+j] = (*tdf->comp[j].func->getCDist)(inVec, &tdf->comp[j]);
758 >                if (cdarr[i+j] == NULL)
759 >                        cdarr[i+j] = &SDemptyCD;
760                  sv->cieY += cdarr[i+j]->cTotal;
761          }
762          while (i-- > 0) {               /* non-diffuse reflection */
763                  cdarr[i] = (*rdf->comp[i].func->getCDist)(inVec, &rdf->comp[i]);
764 <                if (cdarr[i] == NULL) {
765 <                        free(cdarr);
766 <                        return SDEmemory;
767 <                }
661 <                sv->cieY += cdarr[i]->cTotal;
764 >                if (cdarr[i] == NULL)
765 >                        cdarr[i] = &SDemptyCD;
766 >                else
767 >                        sv->cieY += cdarr[i]->cTotal;
768          }
769 <        if (sv->cieY <= 1e-7) {         /* anything to sample? */
769 >        if (sv->cieY <= 1e-6) {         /* anything to sample? */
770                  sv->cieY = .0;
771 <                memset(outVec, 0, 3*sizeof(double));
771 >                memset(ioVec, 0, 3*sizeof(double));
772                  return SDEnone;
773          }
774                                          /* scale random variable */
775          randX *= sv->cieY;
776                                          /* diffuse reflection? */
777          if (randX < rdiff) {
778 <                SDdiffuseSamp(outVec, inFront, randX/rdiff);
778 >                SDdiffuseSamp(ioVec, inFront, randX/rdiff);
779                  goto done;
780          }
781          randX -= rdiff;
# Line 677 | Line 783 | SDsampBSDF(SDValue *sv, FVECT outVec, const FVECT inVe
783          if ((sflags & SDsampDf+SDsampT) == SDsampDf+SDsampT) {
784                  if (randX < sd->tLamb.cieY) {
785                          sv->spec = sd->tLamb.spec;
786 <                        SDdiffuseSamp(outVec, !inFront, randX/sd->tLamb.cieY);
786 >                        SDdiffuseSamp(ioVec, !inFront, randX/sd->tLamb.cieY);
787                          goto done;
788                  }
789                  randX -= sd->tLamb.cieY;
# Line 688 | Line 794 | SDsampBSDF(SDValue *sv, FVECT outVec, const FVECT inVe
794          if (i >= n)
795                  return SDEinternal;
796                                          /* compute sample direction */
797 <        sdc = (i < nr) ? &rdf->comp[i] : &sd->tf->comp[i-nr];
798 <        ec = (*sdc->func->sampCDist)(outVec, randX/cdarr[i]->cTotal, cdarr[i]);
797 >        sdc = (i < nr) ? &rdf->comp[i] : &tdf->comp[i-nr];
798 >        ec = (*sdc->func->sampCDist)(ioVec, randX/cdarr[i]->cTotal, cdarr[i]);
799          if (ec)
800                  return ec;
801                                          /* compute color */
802 <        j = (*sdc->func->getBSDFs)(coef, outVec, inVec, sdc->dist);
802 >        j = (*sdc->func->getBSDFs)(coef, ioVec, inVec, sdc);
803          if (j <= 0) {
804                  sprintf(SDerrorDetail, "BSDF \"%s\" sampling value error",
805                                  sd->name);
# Line 720 | Line 826 | SDcompXform(RREAL vMtx[3][3], const FVECT sNrm, const
826          if ((vMtx == NULL) | (sNrm == NULL) | (uVec == NULL))
827                  return SDEargument;
828          VCOPY(vMtx[2], sNrm);
829 <        if (normalize(vMtx[2]) == .0)
829 >        if (normalize(vMtx[2]) == 0)
830                  return SDEargument;
831          fcross(vMtx[0], uVec, vMtx[2]);
832 <        if (normalize(vMtx[0]) == .0)
832 >        if (normalize(vMtx[0]) == 0)
833                  return SDEargument;
834          fcross(vMtx[1], vMtx[2], vMtx[0]);
835          return SDEnone;
# Line 743 | Line 849 | SDinvXform(RREAL iMtx[3][3], RREAL vMtx[3][3])
849          mTmp[0][1] = vMtx[2][1]*vMtx[0][2] - vMtx[2][2]*vMtx[0][1];
850          mTmp[0][2] = vMtx[1][2]*vMtx[0][1] - vMtx[1][1]*vMtx[0][2];
851          d = vMtx[0][0]*mTmp[0][0] + vMtx[1][0]*mTmp[0][1] + vMtx[2][0]*mTmp[0][2];
852 <        if (d == .0) {
852 >        if (d == 0) {
853                  strcpy(SDerrorDetail, "Zero determinant in matrix inversion");
854                  return SDEargument;
855          }
# Line 770 | Line 876 | SDmapDir(FVECT resVec, RREAL vMtx[3][3], const FVECT i
876          if (vMtx == NULL) {             /* assume they just want to normalize */
877                  if (resVec != inpVec)
878                          VCOPY(resVec, inpVec);
879 <                return (normalize(resVec) > .0) ? SDEnone : SDEargument;
879 >                return (normalize(resVec) > 0) ? SDEnone : SDEargument;
880          }
881          vTmp[0] = DOT(vMtx[0], inpVec);
882          vTmp[1] = DOT(vMtx[1], inpVec);
883          vTmp[2] = DOT(vMtx[2], inpVec);
884 <        if (normalize(vTmp) == .0)
884 >        if (normalize(vTmp) == 0)
885                  return SDEargument;
886          VCOPY(resVec, vTmp);
887          return SDEnone;
888   }
783
784 /*################################################################*/
785 /*######### DEPRECATED ROUTINES AWAITING PERMANENT REMOVAL #######*/
786
787 /*
788 * Routines for handling BSDF data
789 */
790
791 #include "standard.h"
792 #include "paths.h"
793 #include <ctype.h>
794
795 #define MAXLATS         46              /* maximum number of latitudes */
796
797 /* BSDF angle specification */
798 typedef struct {
799        char    name[64];               /* basis name */
800        int     nangles;                /* total number of directions */
801        struct {
802                float   tmin;                   /* starting theta */
803                short   nphis;                  /* number of phis (0 term) */
804        }       lat[MAXLATS+1];         /* latitudes */
805 } ANGLE_BASIS;
806
807 #define MAXABASES       7               /* limit on defined bases */
808
809 static ANGLE_BASIS      abase_list[MAXABASES] = {
810        {
811                "LBNL/Klems Full", 145,
812                { {-5., 1},
813                {5., 8},
814                {15., 16},
815                {25., 20},
816                {35., 24},
817                {45., 24},
818                {55., 24},
819                {65., 16},
820                {75., 12},
821                {90., 0} }
822        }, {
823                "LBNL/Klems Half", 73,
824                { {-6.5, 1},
825                {6.5, 8},
826                {19.5, 12},
827                {32.5, 16},
828                {46.5, 20},
829                {61.5, 12},
830                {76.5, 4},
831                {90., 0} }
832        }, {
833                "LBNL/Klems Quarter", 41,
834                { {-9., 1},
835                {9., 8},
836                {27., 12},
837                {46., 12},
838                {66., 8},
839                {90., 0} }
840        }
841 };
842
843 static int      nabases = 3;    /* current number of defined bases */
844
845 #define  FEQ(a,b)       ((a)-(b) <= 1e-6 && (b)-(a) <= 1e-6)
846
847 static int
848 fequal(double a, double b)
849 {
850        if (b != .0)
851                a = a/b - 1.;
852        return((a <= 1e-6) & (a >= -1e-6));
853 }
854
855 /* Returns the name of the given tag */
856 #ifdef ezxml_name
857 #undef ezxml_name
858 static char *
859 ezxml_name(ezxml_t xml)
860 {
861        if (xml == NULL)
862                return(NULL);
863        return(xml->name);
864 }
865 #endif
866
867 /* Returns the given tag's character content or empty string if none */
868 #ifdef ezxml_txt
869 #undef ezxml_txt
870 static char *
871 ezxml_txt(ezxml_t xml)
872 {
873        if (xml == NULL)
874                return("");
875        return(xml->txt);
876 }
877 #endif
878
879
880 static int
881 ab_getvec(              /* get vector for this angle basis index */
882        FVECT v,
883        int ndx,
884        void *p
885 )
886 {
887        ANGLE_BASIS  *ab = (ANGLE_BASIS *)p;
888        int     li;
889        double  pol, azi, d;
890        
891        if ((ndx < 0) | (ndx >= ab->nangles))
892                return(0);
893        for (li = 0; ndx >= ab->lat[li].nphis; li++)
894                ndx -= ab->lat[li].nphis;
895        pol = PI/180.*0.5*(ab->lat[li].tmin + ab->lat[li+1].tmin);
896        azi = 2.*PI*ndx/ab->lat[li].nphis;
897        v[2] = d = cos(pol);
898        d = sqrt(1. - d*d);     /* sin(pol) */
899        v[0] = cos(azi)*d;
900        v[1] = sin(azi)*d;
901        return(1);
902 }
903
904
905 static int
906 ab_getndx(              /* get index corresponding to the given vector */
907        FVECT v,
908        void *p
909 )
910 {
911        ANGLE_BASIS  *ab = (ANGLE_BASIS *)p;
912        int     li, ndx;
913        double  pol, azi, d;
914
915        if ((v[2] < -1.0) | (v[2] > 1.0))
916                return(-1);
917        pol = 180.0/PI*acos(v[2]);
918        azi = 180.0/PI*atan2(v[1], v[0]);
919        if (azi < 0.0) azi += 360.0;
920        for (li = 1; ab->lat[li].tmin <= pol; li++)
921                if (!ab->lat[li].nphis)
922                        return(-1);
923        --li;
924        ndx = (int)((1./360.)*azi*ab->lat[li].nphis + 0.5);
925        if (ndx >= ab->lat[li].nphis) ndx = 0;
926        while (li--)
927                ndx += ab->lat[li].nphis;
928        return(ndx);
929 }
930
931
932 static double
933 ab_getohm(              /* get solid angle for this angle basis index */
934        int ndx,
935        void *p
936 )
937 {
938        ANGLE_BASIS  *ab = (ANGLE_BASIS *)p;
939        int     li;
940        double  theta, theta1;
941        
942        if ((ndx < 0) | (ndx >= ab->nangles))
943                return(0);
944        for (li = 0; ndx >= ab->lat[li].nphis; li++)
945                ndx -= ab->lat[li].nphis;
946        theta1 = PI/180. * ab->lat[li+1].tmin;
947        if (ab->lat[li].nphis == 1) {           /* special case */
948                if (ab->lat[li].tmin > FTINY)
949                        error(USER, "unsupported BSDF coordinate system");
950                return(2.*PI*(1. - cos(theta1)));
951        }
952        theta = PI/180. * ab->lat[li].tmin;
953        return(2.*PI*(cos(theta) - cos(theta1))/(double)ab->lat[li].nphis);
954 }
955
956
957 static int
958 ab_getvecR(             /* get reverse vector for this angle basis index */
959        FVECT v,
960        int ndx,
961        void *p
962 )
963 {
964        if (!ab_getvec(v, ndx, p))
965                return(0);
966
967        v[0] = -v[0];
968        v[1] = -v[1];
969        v[2] = -v[2];
970
971        return(1);
972 }
973
974
975 static int
976 ab_getndxR(             /* get index corresponding to the reverse vector */
977        FVECT v,
978        void *p
979 )
980 {
981        FVECT  v2;
982        
983        v2[0] = -v[0];
984        v2[1] = -v[1];
985        v2[2] = -v[2];
986
987        return ab_getndx(v2, p);
988 }
989
990
991 static void
992 load_angle_basis(       /* load custom BSDF angle basis */
993        ezxml_t wab
994 )
995 {
996        char    *abname = ezxml_txt(ezxml_child(wab, "AngleBasisName"));
997        ezxml_t wbb;
998        int     i;
999        
1000        if (!abname || !*abname)
1001                return;
1002        for (i = nabases; i--; )
1003                if (!strcasecmp(abname, abase_list[i].name))
1004                        return;         /* assume it's the same */
1005        if (nabases >= MAXABASES)
1006                error(INTERNAL, "too many angle bases");
1007        strcpy(abase_list[nabases].name, abname);
1008        abase_list[nabases].nangles = 0;
1009        for (i = 0, wbb = ezxml_child(wab, "AngleBasisBlock");
1010                        wbb != NULL; i++, wbb = wbb->next) {
1011                if (i >= MAXLATS)
1012                        error(INTERNAL, "too many latitudes in custom basis");
1013                abase_list[nabases].lat[i+1].tmin = atof(ezxml_txt(
1014                                ezxml_child(ezxml_child(wbb,
1015                                        "ThetaBounds"), "UpperTheta")));
1016                if (!i)
1017                        abase_list[nabases].lat[i].tmin =
1018                                        -abase_list[nabases].lat[i+1].tmin;
1019                else if (!fequal(atof(ezxml_txt(ezxml_child(ezxml_child(wbb,
1020                                        "ThetaBounds"), "LowerTheta"))),
1021                                abase_list[nabases].lat[i].tmin))
1022                        error(WARNING, "theta values disagree in custom basis");
1023                abase_list[nabases].nangles +=
1024                        abase_list[nabases].lat[i].nphis =
1025                                atoi(ezxml_txt(ezxml_child(wbb, "nPhis")));
1026        }
1027        abase_list[nabases++].lat[i].nphis = 0;
1028 }
1029
1030
1031 static void
1032 load_geometry(          /* load geometric dimensions and description (if any) */
1033        struct BSDF_data *dp,
1034        ezxml_t wdb
1035 )
1036 {
1037        ezxml_t         geom;
1038        double          cfact;
1039        const char      *fmt, *mgfstr;
1040
1041        dp->dim[0] = dp->dim[1] = dp->dim[2] = 0;
1042        dp->mgf = NULL;
1043        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Width")) != NULL)
1044                dp->dim[0] = atof(ezxml_txt(geom)) *
1045                                to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
1046        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Height")) != NULL)
1047                dp->dim[1] = atof(ezxml_txt(geom)) *
1048                                to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
1049        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Thickness")) != NULL)
1050                dp->dim[2] = atof(ezxml_txt(geom)) *
1051                                to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
1052        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Geometry")) == NULL ||
1053                        (mgfstr = ezxml_txt(geom)) == NULL)
1054                return;
1055        if ((fmt = ezxml_attr(geom, "format")) != NULL &&
1056                        strcasecmp(fmt, "MGF")) {
1057                sprintf(errmsg, "unrecognized geometry format '%s'", fmt);
1058                error(WARNING, errmsg);
1059                return;
1060        }
1061        cfact = to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
1062        dp->mgf = (char *)malloc(strlen(mgfstr)+32);
1063        if (dp->mgf == NULL)
1064                error(SYSTEM, "out of memory in load_geometry");
1065        if (cfact < 0.99 || cfact > 1.01)
1066                sprintf(dp->mgf, "xf -s %.5f\n%s\nxf\n", cfact, mgfstr);
1067        else
1068                strcpy(dp->mgf, mgfstr);
1069 }
1070
1071
1072 static void
1073 load_bsdf_data(         /* load BSDF distribution for this wavelength */
1074        struct BSDF_data *dp,
1075        ezxml_t wdb
1076 )
1077 {
1078        char  *cbasis = ezxml_txt(ezxml_child(wdb,"ColumnAngleBasis"));
1079        char  *rbasis = ezxml_txt(ezxml_child(wdb,"RowAngleBasis"));
1080        char  *sdata;
1081        int  i;
1082        
1083        if ((!cbasis || !*cbasis) | (!rbasis || !*rbasis)) {
1084                error(WARNING, "missing column/row basis for BSDF");
1085                return;
1086        }
1087        for (i = nabases; i--; )
1088                if (!strcasecmp(cbasis, abase_list[i].name)) {
1089                        dp->ninc = abase_list[i].nangles;
1090                        dp->ib_priv = (void *)&abase_list[i];
1091                        dp->ib_vec = ab_getvecR;
1092                        dp->ib_ndx = ab_getndxR;
1093                        dp->ib_ohm = ab_getohm;
1094                        break;
1095                }
1096        if (i < 0) {
1097                sprintf(errmsg, "undefined ColumnAngleBasis '%s'", cbasis);
1098                error(WARNING, errmsg);
1099                return;
1100        }
1101        for (i = nabases; i--; )
1102                if (!strcasecmp(rbasis, abase_list[i].name)) {
1103                        dp->nout = abase_list[i].nangles;
1104                        dp->ob_priv = (void *)&abase_list[i];
1105                        dp->ob_vec = ab_getvec;
1106                        dp->ob_ndx = ab_getndx;
1107                        dp->ob_ohm = ab_getohm;
1108                        break;
1109                }
1110        if (i < 0) {
1111                sprintf(errmsg, "undefined RowAngleBasis '%s'", rbasis);
1112                error(WARNING, errmsg);
1113                return;
1114        }
1115                                /* read BSDF data */
1116        sdata  = ezxml_txt(ezxml_child(wdb,"ScatteringData"));
1117        if (!sdata || !*sdata) {
1118                error(WARNING, "missing BSDF ScatteringData");
1119                return;
1120        }
1121        dp->bsdf = (float *)malloc(sizeof(float)*dp->ninc*dp->nout);
1122        if (dp->bsdf == NULL)
1123                error(SYSTEM, "out of memory in load_bsdf_data");
1124        for (i = 0; i < dp->ninc*dp->nout; i++) {
1125                char  *sdnext = fskip(sdata);
1126                if (sdnext == NULL) {
1127                        error(WARNING, "bad/missing BSDF ScatteringData");
1128                        free(dp->bsdf); dp->bsdf = NULL;
1129                        return;
1130                }
1131                while (*sdnext && isspace(*sdnext))
1132                        sdnext++;
1133                if (*sdnext == ',') sdnext++;
1134                dp->bsdf[i] = atof(sdata);
1135                sdata = sdnext;
1136        }
1137        while (isspace(*sdata))
1138                sdata++;
1139        if (*sdata) {
1140                sprintf(errmsg, "%d extra characters after BSDF ScatteringData",
1141                                (int)strlen(sdata));
1142                error(WARNING, errmsg);
1143        }
1144 }
1145
1146
1147 static int
1148 check_bsdf_data(        /* check that BSDF data is sane */
1149        struct BSDF_data *dp
1150 )
1151 {
1152        double          *omega_iarr, *omega_oarr;
1153        double          dom, contrib, hemi_total, full_total;
1154        int             nneg;
1155        FVECT           v;
1156        int             i, o;
1157
1158        if (dp == NULL || dp->bsdf == NULL)
1159                return(0);
1160        omega_iarr = (double *)calloc(dp->ninc, sizeof(double));
1161        omega_oarr = (double *)calloc(dp->nout, sizeof(double));
1162        if ((omega_iarr == NULL) | (omega_oarr == NULL))
1163                error(SYSTEM, "out of memory in check_bsdf_data");
1164                                        /* incoming projected solid angles */
1165        hemi_total = .0;
1166        for (i = dp->ninc; i--; ) {
1167                dom = getBSDF_incohm(dp,i);
1168                if (dom <= .0) {
1169                        error(WARNING, "zero/negative incoming solid angle");
1170                        continue;
1171                }
1172                if (!getBSDF_incvec(v,dp,i) || v[2] > FTINY) {
1173                        error(WARNING, "illegal incoming BSDF direction");
1174                        free(omega_iarr); free(omega_oarr);
1175                        return(0);
1176                }
1177                hemi_total += omega_iarr[i] = dom * -v[2];
1178        }
1179        if ((hemi_total > 1.02*PI) | (hemi_total < 0.98*PI)) {
1180                sprintf(errmsg, "incoming BSDF hemisphere off by %.1f%%",
1181                                100.*(hemi_total/PI - 1.));
1182                error(WARNING, errmsg);
1183        }
1184        dom = PI / hemi_total;          /* fix normalization */
1185        for (i = dp->ninc; i--; )
1186                omega_iarr[i] *= dom;
1187                                        /* outgoing projected solid angles */
1188        hemi_total = .0;
1189        for (o = dp->nout; o--; ) {
1190                dom = getBSDF_outohm(dp,o);
1191                if (dom <= .0) {
1192                        error(WARNING, "zero/negative outgoing solid angle");
1193                        continue;
1194                }
1195                if (!getBSDF_outvec(v,dp,o) || v[2] < -FTINY) {
1196                        error(WARNING, "illegal outgoing BSDF direction");
1197                        free(omega_iarr); free(omega_oarr);
1198                        return(0);
1199                }
1200                hemi_total += omega_oarr[o] = dom * v[2];
1201        }
1202        if ((hemi_total > 1.02*PI) | (hemi_total < 0.98*PI)) {
1203                sprintf(errmsg, "outgoing BSDF hemisphere off by %.1f%%",
1204                                100.*(hemi_total/PI - 1.));
1205                error(WARNING, errmsg);
1206        }
1207        dom = PI / hemi_total;          /* fix normalization */
1208        for (o = dp->nout; o--; )
1209                omega_oarr[o] *= dom;
1210        nneg = 0;                       /* check outgoing totals */
1211        for (i = 0; i < dp->ninc; i++) {
1212                hemi_total = .0;
1213                for (o = dp->nout; o--; ) {
1214                        double  f = BSDF_value(dp,i,o);
1215                        if (f >= .0)
1216                                hemi_total += f*omega_oarr[o];
1217                        else {
1218                                nneg += (f < -FTINY);
1219                                BSDF_value(dp,i,o) = .0f;
1220                        }
1221                }
1222                if (hemi_total > 1.01) {
1223                        sprintf(errmsg,
1224                        "incoming BSDF direction %d passes %.1f%% of light",
1225                                        i, 100.*hemi_total);
1226                        error(WARNING, errmsg);
1227                }
1228        }
1229        if (nneg) {
1230                sprintf(errmsg, "%d negative BSDF values (ignored)", nneg);
1231                error(WARNING, errmsg);
1232        }
1233        full_total = .0;                /* reverse roles and check again */
1234        for (o = 0; o < dp->nout; o++) {
1235                hemi_total = .0;
1236                for (i = dp->ninc; i--; )
1237                        hemi_total += BSDF_value(dp,i,o) * omega_iarr[i];
1238
1239                if (hemi_total > 1.01) {
1240                        sprintf(errmsg,
1241                        "outgoing BSDF direction %d collects %.1f%% of light",
1242                                        o, 100.*hemi_total);
1243                        error(WARNING, errmsg);
1244                }
1245                full_total += hemi_total*omega_oarr[o];
1246        }
1247        full_total /= PI;
1248        if (full_total > 1.00001) {
1249                sprintf(errmsg, "BSDF transfers %.4f%% of light",
1250                                100.*full_total);
1251                error(WARNING, errmsg);
1252        }
1253        free(omega_iarr); free(omega_oarr);
1254        return(1);
1255 }
1256
1257
1258 struct BSDF_data *
1259 load_BSDF(              /* load BSDF data from file */
1260        char *fname
1261 )
1262 {
1263        char                    *path;
1264        ezxml_t                 fl, wtl, wld, wdb;
1265        struct BSDF_data        *dp;
1266        
1267        path = getpath(fname, getrlibpath(), R_OK);
1268        if (path == NULL) {
1269                sprintf(errmsg, "cannot find BSDF file \"%s\"", fname);
1270                error(WARNING, errmsg);
1271                return(NULL);
1272        }
1273        fl = ezxml_parse_file(path);
1274        if (fl == NULL) {
1275                sprintf(errmsg, "cannot open BSDF \"%s\"", path);
1276                error(WARNING, errmsg);
1277                return(NULL);
1278        }
1279        if (ezxml_error(fl)[0]) {
1280                sprintf(errmsg, "BSDF \"%s\" %s", path, ezxml_error(fl));
1281                error(WARNING, errmsg);
1282                ezxml_free(fl);
1283                return(NULL);
1284        }
1285        if (strcmp(ezxml_name(fl), "WindowElement")) {
1286                sprintf(errmsg,
1287                        "BSDF \"%s\": top level node not 'WindowElement'",
1288                                path);
1289                error(WARNING, errmsg);
1290                ezxml_free(fl);
1291                return(NULL);
1292        }
1293        wtl = ezxml_child(ezxml_child(fl, "Optical"), "Layer");
1294        if (strcasecmp(ezxml_txt(ezxml_child(ezxml_child(wtl,
1295                        "DataDefinition"), "IncidentDataStructure")),
1296                        "Columns")) {
1297                sprintf(errmsg,
1298                        "BSDF \"%s\": unsupported IncidentDataStructure",
1299                                path);
1300                error(WARNING, errmsg);
1301                ezxml_free(fl);
1302                return(NULL);
1303        }              
1304        load_angle_basis(ezxml_child(ezxml_child(wtl,
1305                                "DataDefinition"), "AngleBasis"));
1306        dp = (struct BSDF_data *)calloc(1, sizeof(struct BSDF_data));
1307        load_geometry(dp, ezxml_child(wtl, "Material"));
1308        for (wld = ezxml_child(wtl, "WavelengthData");
1309                                wld != NULL; wld = wld->next) {
1310                if (strcasecmp(ezxml_txt(ezxml_child(wld,"Wavelength")),
1311                                "Visible"))
1312                        continue;
1313                for (wdb = ezxml_child(wld, "WavelengthDataBlock");
1314                                wdb != NULL; wdb = wdb->next)
1315                        if (!strcasecmp(ezxml_txt(ezxml_child(wdb,
1316                                        "WavelengthDataDirection")),
1317                                        "Transmission Front"))
1318                                break;
1319                if (wdb != NULL) {              /* load front BTDF */
1320                        load_bsdf_data(dp, wdb);
1321                        break;                  /* ignore the rest */
1322                }
1323        }
1324        ezxml_free(fl);                         /* done with XML file */
1325        if (!check_bsdf_data(dp)) {
1326                sprintf(errmsg, "bad/missing BTDF data in \"%s\"", path);
1327                error(WARNING, errmsg);
1328                free_BSDF(dp);
1329                dp = NULL;
1330        }
1331        return(dp);
1332 }
1333
1334
1335 void
1336 free_BSDF(              /* free BSDF data structure */
1337        struct BSDF_data *b
1338 )
1339 {
1340        if (b == NULL)
1341                return;
1342        if (b->mgf != NULL)
1343                free(b->mgf);
1344        if (b->bsdf != NULL)
1345                free(b->bsdf);
1346        free(b);
1347 }
1348
1349
1350 int
1351 r_BSDF_incvec(          /* compute random input vector at given location */
1352        FVECT v,
1353        struct BSDF_data *b,
1354        int i,
1355        double rv,
1356        MAT4 xm
1357 )
1358 {
1359        FVECT   pert;
1360        double  rad;
1361        int     j;
1362        
1363        if (!getBSDF_incvec(v, b, i))
1364                return(0);
1365        rad = sqrt(getBSDF_incohm(b, i) / PI);
1366        multisamp(pert, 3, rv);
1367        for (j = 0; j < 3; j++)
1368                v[j] += rad*(2.*pert[j] - 1.);
1369        if (xm != NULL)
1370                multv3(v, v, xm);
1371        return(normalize(v) != 0.0);
1372 }
1373
1374
1375 int
1376 r_BSDF_outvec(          /* compute random output vector at given location */
1377        FVECT v,
1378        struct BSDF_data *b,
1379        int o,
1380        double rv,
1381        MAT4 xm
1382 )
1383 {
1384        FVECT   pert;
1385        double  rad;
1386        int     j;
1387        
1388        if (!getBSDF_outvec(v, b, o))
1389                return(0);
1390        rad = sqrt(getBSDF_outohm(b, o) / PI);
1391        multisamp(pert, 3, rv);
1392        for (j = 0; j < 3; j++)
1393                v[j] += rad*(2.*pert[j] - 1.);
1394        if (xm != NULL)
1395                multv3(v, v, xm);
1396        return(normalize(v) != 0.0);
1397 }
1398
1399
1400 static int
1401 addrot(                 /* compute rotation (x,y,z) => (xp,yp,zp) */
1402        char *xfarg[],
1403        FVECT xp,
1404        FVECT yp,
1405        FVECT zp
1406 )
1407 {
1408        static char     bufs[3][16];
1409        int     bn = 0;
1410        char    **xfp = xfarg;
1411        double  theta;
1412
1413        if (yp[2]*yp[2] + zp[2]*zp[2] < 2.*FTINY*FTINY) {
1414                /* Special case for X' along Z-axis */
1415                theta = -atan2(yp[0], yp[1]);
1416                *xfp++ = "-ry";
1417                *xfp++ = xp[2] < 0.0 ? "90" : "-90";
1418                *xfp++ = "-rz";
1419                sprintf(bufs[bn], "%f", theta*(180./PI));
1420                *xfp++ = bufs[bn++];
1421                return(xfp - xfarg);
1422        }
1423        theta = atan2(yp[2], zp[2]);
1424        if (!FEQ(theta,0.0)) {
1425                *xfp++ = "-rx";
1426                sprintf(bufs[bn], "%f", theta*(180./PI));
1427                *xfp++ = bufs[bn++];
1428        }
1429        theta = asin(-xp[2]);
1430        if (!FEQ(theta,0.0)) {
1431                *xfp++ = "-ry";
1432                sprintf(bufs[bn], " %f", theta*(180./PI));
1433                *xfp++ = bufs[bn++];
1434        }
1435        theta = atan2(xp[1], xp[0]);
1436        if (!FEQ(theta,0.0)) {
1437                *xfp++ = "-rz";
1438                sprintf(bufs[bn], "%f", theta*(180./PI));
1439                *xfp++ = bufs[bn++];
1440        }
1441        *xfp = NULL;
1442        return(xfp - xfarg);
1443 }
1444
1445
1446 int
1447 getBSDF_xfm(            /* compute BSDF orient. -> world orient. transform */
1448        MAT4 xm,
1449        FVECT nrm,
1450        UpDir ud,
1451        char *xfbuf
1452 )
1453 {
1454        char    *xfargs[7];
1455        XF      myxf;
1456        FVECT   updir, xdest, ydest;
1457        int     i;
1458
1459        updir[0] = updir[1] = updir[2] = 0.;
1460        switch (ud) {
1461        case UDzneg:
1462                updir[2] = -1.;
1463                break;
1464        case UDyneg:
1465                updir[1] = -1.;
1466                break;
1467        case UDxneg:
1468                updir[0] = -1.;
1469                break;
1470        case UDxpos:
1471                updir[0] = 1.;
1472                break;
1473        case UDypos:
1474                updir[1] = 1.;
1475                break;
1476        case UDzpos:
1477                updir[2] = 1.;
1478                break;
1479        case UDunknown:
1480                return(0);
1481        }
1482        fcross(xdest, updir, nrm);
1483        if (normalize(xdest) == 0.0)
1484                return(0);
1485        fcross(ydest, nrm, xdest);
1486        xf(&myxf, addrot(xfargs, xdest, ydest, nrm), xfargs);
1487        copymat4(xm, myxf.xfm);
1488        if (xfbuf == NULL)
1489                return(1);
1490                                /* return xf arguments as well */
1491        for (i = 0; xfargs[i] != NULL; i++) {
1492                *xfbuf++ = ' ';
1493                strcpy(xfbuf, xfargs[i]);
1494                while (*xfbuf) ++xfbuf;
1495        }
1496        return(1);
1497 }
1498
1499 /*######### END DEPRECATED ROUTINES #######*/
1500 /*################################################################*/

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