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

Comparing ray/src/common/bsdf.c (file contents):
Revision 2.29 by greg, Fri Jun 3 18:12:58 2011 UTC vs.
Revision 2.44 by greg, Sun Apr 21 21:36:23 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   {
57          if (!ec)
58                  return SDEnone;
# Line 53 | Line 62 | SDreportEnglish(SDError ec, FILE *fp)
62          }
63          if (fp == NULL)
64                  return ec;
65 <        fputs(SDerrorEnglish[ec], fp);
65 >        fputs(SDerrorList[ec], fp);
66          if (SDerrorDetail[0]) {
67                  fputs(": ", fp);
68                  fputs(SDerrorDetail, fp);
# Line 81 | 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? */
100 <                return SDEnone;
101 <        sd->dim[0] = sd->dim[1] = sd->dim[2] = .0;
102 <        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Width")) != NULL)
103 <                sd->dim[0] = atof(ezxml_txt(geom)) *
104 <                                to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
105 <        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Height")) != NULL)
106 <                sd->dim[1] = atof(ezxml_txt(geom)) *
107 <                                to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
108 <        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Thickness")) != NULL)
109 <                sd->dim[2] = atof(ezxml_txt(geom)) *
110 <                                to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
111 <        if ((sd->dim[0] < 0) | (sd->dim[1] < 0) | (sd->dim[2] < 0)) {
112 <                sprintf(SDerrorDetail, "Negative size in \"%s\"", sd->name);
113 <                return SDEdata;
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 <        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Geometry")) == NULL ||
131 <                        (mgfstr = ezxml_txt(geom)) == NULL)
130 >        sd->mgf = NULL;
131 >        geom = ezxml_child(wtl, "Geometry");
132 >        if (geom == NULL)                       /* no actual geometry? */
133                  return SDEnone;
134 <        if ((fmt = ezxml_attr(geom, "format")) != NULL &&
135 <                        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 155 | 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 */
# Line 189 | 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 217 | 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 243 | 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 299 | 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 348 | 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 386 | 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 415 | Line 491 | SDsampComponent(SDValue *sv, FVECT ioVec, double randX
491          cd = (*sdc->func->getCDist)(inVec, sdc);
492          if (cd == NULL)
493                  return SDEmemory;
494 <        if (cd->cTotal <= 1e-7) {       /* anything to sample? */
494 >        if (cd->cTotal <= 1e-6) {       /* anything to sample? */
495                  sv->spec = c_dfcolor;
496                  sv->cieY = .0;
497                  memset(ioVec, 0, 3*sizeof(double));
# Line 452 | Line 528 | SDmultiSamp(double t[], int n, double randX)
528          unsigned        nBits;
529          double          scale;
530          bitmask_t       ndx, coord[MS_MAXDIM];
531 <        
531 >
532 >        if (n <= 0)                     /* check corner cases */
533 >                return;
534 >        if (randX < 0) randX = 0;
535 >        else if (randX >= 1.) randX = 0.999999999999999;
536 >        if (n == 1) {
537 >                t[0] = randX;
538 >                return;
539 >        }
540          while (n > MS_MAXDIM)           /* punt for higher dimensions */
541                  t[--n] = rand()*(1./(RAND_MAX+.5));
542          nBits = (8*sizeof(bitmask_t) - 1) / n;
# Line 506 | Line 590 | SDsizeBSDF(double *projSA, const FVECT v1, const RREAL
590          case 0:
591                  return SDEargument;
592          }
593 <        if (v1[2] > 0)                  /* front surface query? */
593 >        if (v1[2] > 0) {                /* front surface query? */
594                  rdf = sd->rf;
595 <        else
595 >                tdf = (sd->tf != NULL) ? sd->tf : sd->tb;
596 >        } else {
597                  rdf = sd->rb;
598 <        tdf = sd->tf;
598 >                tdf = (sd->tb != NULL) ? sd->tb : sd->tf;
599 >        }
600          if (v2 != NULL)                 /* bidirectional? */
601                  if (v1[2] > 0 ^ v2[2] > 0)
602                          rdf = NULL;
# Line 558 | Line 644 | SDevalBSDF(SDValue *sv, const FVECT outVec, const FVEC
644          } else if (!(inFront | outFront)) {
645                  *sv = sd->rLambBack;
646                  sdf = sd->rb;
647 <        } else /* inFront ^ outFront */ {
647 >        } else if (inFront) {
648                  *sv = sd->tLamb;
649 <                sdf = sd->tf;
649 >                sdf = (sd->tf != NULL) ? sd->tf : sd->tb;
650 >        } else /* inBack */ {
651 >                *sv = sd->tLamb;
652 >                sdf = (sd->tb != NULL) ? sd->tb : sd->tf;
653          }
654          sv->cieY *= 1./M_PI;
655                                          /* add non-diffuse components */
# Line 584 | Line 673 | double
673   SDdirectHemi(const FVECT inVec, int sflags, const SDData *sd)
674   {
675          double          hsum;
676 <        SDSpectralDF    *rdf;
676 >        SDSpectralDF    *rdf, *tdf;
677          const SDCDst    *cd;
678          int             i;
679                                          /* check arguments */
# Line 594 | Line 683 | SDdirectHemi(const FVECT inVec, int sflags, const SDDa
683          if (inVec[2] > 0) {
684                  hsum = sd->rLambFront.cieY;
685                  rdf = sd->rf;
686 +                tdf = (sd->tf != NULL) ? sd->tf : sd->tb;
687          } else /* !inFront */ {
688                  hsum = sd->rLambBack.cieY;
689                  rdf = sd->rb;
690 +                tdf = (sd->tb != NULL) ? sd->tb : sd->tf;
691          }
692          if ((sflags & SDsampDf+SDsampR) != SDsampDf+SDsampR)
693                  hsum = .0;
694          if ((sflags & SDsampDf+SDsampT) == SDsampDf+SDsampT)
695                  hsum += sd->tLamb.cieY;
696                                          /* gather non-diffuse components */
697 <        i = ((sflags & SDsampSp+SDsampR) == SDsampSp+SDsampR &&
698 <                        rdf != NULL) ? rdf->ncomp : 0;
697 >        i = (((sflags & SDsampSp+SDsampR) == SDsampSp+SDsampR) &
698 >                        (rdf != NULL)) ? rdf->ncomp : 0;
699          while (i-- > 0) {               /* non-diffuse reflection */
700                  cd = (*rdf->comp[i].func->getCDist)(inVec, &rdf->comp[i]);
701                  if (cd != NULL)
702                          hsum += cd->cTotal;
703          }
704 <        i = ((sflags & SDsampSp+SDsampT) == SDsampSp+SDsampT &&
705 <                        sd->tf != NULL) ? sd->tf->ncomp : 0;
704 >        i = (((sflags & SDsampSp+SDsampT) == SDsampSp+SDsampT) &
705 >                        (tdf != NULL)) ? tdf->ncomp : 0;
706          while (i-- > 0) {               /* non-diffuse transmission */
707 <                cd = (*sd->tf->comp[i].func->getCDist)(inVec, &sd->tf->comp[i]);
707 >                cd = (*tdf->comp[i].func->getCDist)(inVec, &tdf->comp[i]);
708                  if (cd != NULL)
709                          hsum += cd->cTotal;
710          }
# Line 627 | Line 718 | SDsampBSDF(SDValue *sv, FVECT ioVec, double randX, int
718          SDError         ec;
719          FVECT           inVec;
720          int             inFront;
721 <        SDSpectralDF    *rdf;
721 >        SDSpectralDF    *rdf, *tdf;
722          double          rdiff;
723          float           coef[SDmaxCh];
724          int             i, j, n, nr;
# Line 644 | Line 735 | SDsampBSDF(SDValue *sv, FVECT ioVec, double randX, int
735          if (inFront) {
736                  *sv = sd->rLambFront;
737                  rdf = sd->rf;
738 +                tdf = (sd->tf != NULL) ? sd->tf : sd->tb;
739          } else /* !inFront */ {
740                  *sv = sd->rLambBack;
741                  rdf = sd->rb;
742 +                tdf = (sd->tb != NULL) ? sd->tb : sd->tf;
743          }
744          if ((sflags & SDsampDf+SDsampR) != SDsampDf+SDsampR)
745                  sv->cieY = .0;
# Line 654 | Line 747 | SDsampBSDF(SDValue *sv, FVECT ioVec, double randX, int
747          if ((sflags & SDsampDf+SDsampT) == SDsampDf+SDsampT)
748                  sv->cieY += sd->tLamb.cieY;
749                                          /* gather non-diffuse components */
750 <        i = nr = ((sflags & SDsampSp+SDsampR) == SDsampSp+SDsampR &&
751 <                        rdf != NULL) ? rdf->ncomp : 0;
752 <        j = ((sflags & SDsampSp+SDsampT) == SDsampSp+SDsampT &&
753 <                        sd->tf != NULL) ? sd->tf->ncomp : 0;
750 >        i = nr = (((sflags & SDsampSp+SDsampR) == SDsampSp+SDsampR) &
751 >                        (rdf != NULL)) ? rdf->ncomp : 0;
752 >        j = (((sflags & SDsampSp+SDsampT) == SDsampSp+SDsampT) &
753 >                        (tdf != NULL)) ? tdf->ncomp : 0;
754          n = i + j;
755          if (n > 0 && (cdarr = (const SDCDst **)malloc(n*sizeof(SDCDst *))) == NULL)
756                  return SDEmemory;
757          while (j-- > 0) {               /* non-diffuse transmission */
758 <                cdarr[i+j] = (*sd->tf->comp[j].func->getCDist)(inVec, &sd->tf->comp[j]);
758 >                cdarr[i+j] = (*tdf->comp[j].func->getCDist)(inVec, &tdf->comp[j]);
759                  if (cdarr[i+j] == NULL) {
760                          free(cdarr);
761                          return SDEmemory;
# Line 677 | Line 770 | SDsampBSDF(SDValue *sv, FVECT ioVec, double randX, int
770                  }
771                  sv->cieY += cdarr[i]->cTotal;
772          }
773 <        if (sv->cieY <= 1e-7) {         /* anything to sample? */
773 >        if (sv->cieY <= 1e-6) {         /* anything to sample? */
774                  sv->cieY = .0;
775                  memset(ioVec, 0, 3*sizeof(double));
776                  return SDEnone;
# Line 705 | Line 798 | SDsampBSDF(SDValue *sv, FVECT ioVec, double randX, int
798          if (i >= n)
799                  return SDEinternal;
800                                          /* compute sample direction */
801 <        sdc = (i < nr) ? &rdf->comp[i] : &sd->tf->comp[i-nr];
801 >        sdc = (i < nr) ? &rdf->comp[i] : &tdf->comp[i-nr];
802          ec = (*sdc->func->sampCDist)(ioVec, randX/cdarr[i]->cTotal, cdarr[i]);
803          if (ec)
804                  return ec;
# Line 797 | Line 890 | SDmapDir(FVECT resVec, RREAL vMtx[3][3], const FVECT i
890          VCOPY(resVec, vTmp);
891          return SDEnone;
892   }
800
801 /*################################################################*/
802 /*######### DEPRECATED ROUTINES AWAITING PERMANENT REMOVAL #######*/
803
804 /*
805 * Routines for handling BSDF data
806 */
807
808 #include "standard.h"
809 #include "paths.h"
810 #include <ctype.h>
811
812 #define MAXLATS         46              /* maximum number of latitudes */
813
814 /* BSDF angle specification */
815 typedef struct {
816        char    name[64];               /* basis name */
817        int     nangles;                /* total number of directions */
818        struct {
819                float   tmin;                   /* starting theta */
820                short   nphis;                  /* number of phis (0 term) */
821        }       lat[MAXLATS+1];         /* latitudes */
822 } ANGLE_BASIS;
823
824 #define MAXABASES       7               /* limit on defined bases */
825
826 static ANGLE_BASIS      abase_list[MAXABASES] = {
827        {
828                "LBNL/Klems Full", 145,
829                { {-5., 1},
830                {5., 8},
831                {15., 16},
832                {25., 20},
833                {35., 24},
834                {45., 24},
835                {55., 24},
836                {65., 16},
837                {75., 12},
838                {90., 0} }
839        }, {
840                "LBNL/Klems Half", 73,
841                { {-6.5, 1},
842                {6.5, 8},
843                {19.5, 12},
844                {32.5, 16},
845                {46.5, 20},
846                {61.5, 12},
847                {76.5, 4},
848                {90., 0} }
849        }, {
850                "LBNL/Klems Quarter", 41,
851                { {-9., 1},
852                {9., 8},
853                {27., 12},
854                {46., 12},
855                {66., 8},
856                {90., 0} }
857        }
858 };
859
860 static int      nabases = 3;    /* current number of defined bases */
861
862 #define  FEQ(a,b)       ((a)-(b) <= 1e-6 && (b)-(a) <= 1e-6)
863
864 static int
865 fequal(double a, double b)
866 {
867        if (b != 0)
868                a = a/b - 1.;
869        return((a <= 1e-6) & (a >= -1e-6));
870 }
871
872 /* Returns the name of the given tag */
873 #ifdef ezxml_name
874 #undef ezxml_name
875 static char *
876 ezxml_name(ezxml_t xml)
877 {
878        if (xml == NULL)
879                return(NULL);
880        return(xml->name);
881 }
882 #endif
883
884 /* Returns the given tag's character content or empty string if none */
885 #ifdef ezxml_txt
886 #undef ezxml_txt
887 static char *
888 ezxml_txt(ezxml_t xml)
889 {
890        if (xml == NULL)
891                return("");
892        return(xml->txt);
893 }
894 #endif
895
896
897 static int
898 ab_getvec(              /* get vector for this angle basis index */
899        FVECT v,
900        int ndx,
901        void *p
902 )
903 {
904        ANGLE_BASIS  *ab = (ANGLE_BASIS *)p;
905        int     li;
906        double  pol, azi, d;
907        
908        if ((ndx < 0) | (ndx >= ab->nangles))
909                return(0);
910        for (li = 0; ndx >= ab->lat[li].nphis; li++)
911                ndx -= ab->lat[li].nphis;
912        pol = PI/180.*0.5*(ab->lat[li].tmin + ab->lat[li+1].tmin);
913        azi = 2.*PI*ndx/ab->lat[li].nphis;
914        v[2] = d = cos(pol);
915        d = sqrt(1. - d*d);     /* sin(pol) */
916        v[0] = cos(azi)*d;
917        v[1] = sin(azi)*d;
918        return(1);
919 }
920
921
922 static int
923 ab_getndx(              /* get index corresponding to the given vector */
924        FVECT v,
925        void *p
926 )
927 {
928        ANGLE_BASIS  *ab = (ANGLE_BASIS *)p;
929        int     li, ndx;
930        double  pol, azi, d;
931
932        if ((v[2] < -1.0) | (v[2] > 1.0))
933                return(-1);
934        pol = 180.0/PI*acos(v[2]);
935        azi = 180.0/PI*atan2(v[1], v[0]);
936        if (azi < 0.0) azi += 360.0;
937        for (li = 1; ab->lat[li].tmin <= pol; li++)
938                if (!ab->lat[li].nphis)
939                        return(-1);
940        --li;
941        ndx = (int)((1./360.)*azi*ab->lat[li].nphis + 0.5);
942        if (ndx >= ab->lat[li].nphis) ndx = 0;
943        while (li--)
944                ndx += ab->lat[li].nphis;
945        return(ndx);
946 }
947
948
949 static double
950 ab_getohm(              /* get solid angle for this angle basis index */
951        int ndx,
952        void *p
953 )
954 {
955        ANGLE_BASIS  *ab = (ANGLE_BASIS *)p;
956        int     li;
957        double  theta, theta1;
958        
959        if ((ndx < 0) | (ndx >= ab->nangles))
960                return(0);
961        for (li = 0; ndx >= ab->lat[li].nphis; li++)
962                ndx -= ab->lat[li].nphis;
963        theta1 = PI/180. * ab->lat[li+1].tmin;
964        if (ab->lat[li].nphis == 1) {           /* special case */
965                if (ab->lat[li].tmin > FTINY)
966                        error(USER, "unsupported BSDF coordinate system");
967                return(2.*PI*(1. - cos(theta1)));
968        }
969        theta = PI/180. * ab->lat[li].tmin;
970        return(2.*PI*(cos(theta) - cos(theta1))/(double)ab->lat[li].nphis);
971 }
972
973
974 static int
975 ab_getvecR(             /* get reverse vector for this angle basis index */
976        FVECT v,
977        int ndx,
978        void *p
979 )
980 {
981        if (!ab_getvec(v, ndx, p))
982                return(0);
983
984        v[0] = -v[0];
985        v[1] = -v[1];
986        v[2] = -v[2];
987
988        return(1);
989 }
990
991
992 static int
993 ab_getndxR(             /* get index corresponding to the reverse vector */
994        FVECT v,
995        void *p
996 )
997 {
998        FVECT  v2;
999        
1000        v2[0] = -v[0];
1001        v2[1] = -v[1];
1002        v2[2] = -v[2];
1003
1004        return ab_getndx(v2, p);
1005 }
1006
1007
1008 static void
1009 load_angle_basis(       /* load custom BSDF angle basis */
1010        ezxml_t wab
1011 )
1012 {
1013        char    *abname = ezxml_txt(ezxml_child(wab, "AngleBasisName"));
1014        ezxml_t wbb;
1015        int     i;
1016        
1017        if (!abname || !*abname)
1018                return;
1019        for (i = nabases; i--; )
1020                if (!strcasecmp(abname, abase_list[i].name))
1021                        return;         /* assume it's the same */
1022        if (nabases >= MAXABASES)
1023                error(INTERNAL, "too many angle bases");
1024        strcpy(abase_list[nabases].name, abname);
1025        abase_list[nabases].nangles = 0;
1026        for (i = 0, wbb = ezxml_child(wab, "AngleBasisBlock");
1027                        wbb != NULL; i++, wbb = wbb->next) {
1028                if (i >= MAXLATS)
1029                        error(INTERNAL, "too many latitudes in custom basis");
1030                abase_list[nabases].lat[i+1].tmin = atof(ezxml_txt(
1031                                ezxml_child(ezxml_child(wbb,
1032                                        "ThetaBounds"), "UpperTheta")));
1033                if (!i)
1034                        abase_list[nabases].lat[i].tmin =
1035                                        -abase_list[nabases].lat[i+1].tmin;
1036                else if (!fequal(atof(ezxml_txt(ezxml_child(ezxml_child(wbb,
1037                                        "ThetaBounds"), "LowerTheta"))),
1038                                abase_list[nabases].lat[i].tmin))
1039                        error(WARNING, "theta values disagree in custom basis");
1040                abase_list[nabases].nangles +=
1041                        abase_list[nabases].lat[i].nphis =
1042                                atoi(ezxml_txt(ezxml_child(wbb, "nPhis")));
1043        }
1044        abase_list[nabases++].lat[i].nphis = 0;
1045 }
1046
1047
1048 static void
1049 load_geometry(          /* load geometric dimensions and description (if any) */
1050        struct BSDF_data *dp,
1051        ezxml_t wdb
1052 )
1053 {
1054        ezxml_t         geom;
1055        double          cfact;
1056        const char      *fmt, *mgfstr;
1057
1058        dp->dim[0] = dp->dim[1] = dp->dim[2] = 0;
1059        dp->mgf = NULL;
1060        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Width")) != NULL)
1061                dp->dim[0] = atof(ezxml_txt(geom)) *
1062                                to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
1063        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Height")) != NULL)
1064                dp->dim[1] = atof(ezxml_txt(geom)) *
1065                                to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
1066        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Thickness")) != NULL)
1067                dp->dim[2] = atof(ezxml_txt(geom)) *
1068                                to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
1069        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Geometry")) == NULL ||
1070                        (mgfstr = ezxml_txt(geom)) == NULL)
1071                return;
1072        if ((fmt = ezxml_attr(geom, "format")) != NULL &&
1073                        strcasecmp(fmt, "MGF")) {
1074                sprintf(errmsg, "unrecognized geometry format '%s'", fmt);
1075                error(WARNING, errmsg);
1076                return;
1077        }
1078        cfact = to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
1079        dp->mgf = (char *)malloc(strlen(mgfstr)+32);
1080        if (dp->mgf == NULL)
1081                error(SYSTEM, "out of memory in load_geometry");
1082        if (cfact < 0.99 || cfact > 1.01)
1083                sprintf(dp->mgf, "xf -s %.5f\n%s\nxf\n", cfact, mgfstr);
1084        else
1085                strcpy(dp->mgf, mgfstr);
1086 }
1087
1088
1089 static void
1090 load_bsdf_data(         /* load BSDF distribution for this wavelength */
1091        struct BSDF_data *dp,
1092        ezxml_t wdb
1093 )
1094 {
1095        char  *cbasis = ezxml_txt(ezxml_child(wdb,"ColumnAngleBasis"));
1096        char  *rbasis = ezxml_txt(ezxml_child(wdb,"RowAngleBasis"));
1097        char  *sdata;
1098        int  i;
1099        
1100        if ((!cbasis || !*cbasis) | (!rbasis || !*rbasis)) {
1101                error(WARNING, "missing column/row basis for BSDF");
1102                return;
1103        }
1104        for (i = nabases; i--; )
1105                if (!strcasecmp(cbasis, abase_list[i].name)) {
1106                        dp->ninc = abase_list[i].nangles;
1107                        dp->ib_priv = (void *)&abase_list[i];
1108                        dp->ib_vec = ab_getvecR;
1109                        dp->ib_ndx = ab_getndxR;
1110                        dp->ib_ohm = ab_getohm;
1111                        break;
1112                }
1113        if (i < 0) {
1114                sprintf(errmsg, "undefined ColumnAngleBasis '%s'", cbasis);
1115                error(WARNING, errmsg);
1116                return;
1117        }
1118        for (i = nabases; i--; )
1119                if (!strcasecmp(rbasis, abase_list[i].name)) {
1120                        dp->nout = abase_list[i].nangles;
1121                        dp->ob_priv = (void *)&abase_list[i];
1122                        dp->ob_vec = ab_getvec;
1123                        dp->ob_ndx = ab_getndx;
1124                        dp->ob_ohm = ab_getohm;
1125                        break;
1126                }
1127        if (i < 0) {
1128                sprintf(errmsg, "undefined RowAngleBasis '%s'", rbasis);
1129                error(WARNING, errmsg);
1130                return;
1131        }
1132                                /* read BSDF data */
1133        sdata  = ezxml_txt(ezxml_child(wdb,"ScatteringData"));
1134        if (!sdata || !*sdata) {
1135                error(WARNING, "missing BSDF ScatteringData");
1136                return;
1137        }
1138        dp->bsdf = (float *)malloc(sizeof(float)*dp->ninc*dp->nout);
1139        if (dp->bsdf == NULL)
1140                error(SYSTEM, "out of memory in load_bsdf_data");
1141        for (i = 0; i < dp->ninc*dp->nout; i++) {
1142                char  *sdnext = fskip(sdata);
1143                if (sdnext == NULL) {
1144                        error(WARNING, "bad/missing BSDF ScatteringData");
1145                        free(dp->bsdf); dp->bsdf = NULL;
1146                        return;
1147                }
1148                while (*sdnext && isspace(*sdnext))
1149                        sdnext++;
1150                if (*sdnext == ',') sdnext++;
1151                dp->bsdf[i] = atof(sdata);
1152                sdata = sdnext;
1153        }
1154        while (isspace(*sdata))
1155                sdata++;
1156        if (*sdata) {
1157                sprintf(errmsg, "%d extra characters after BSDF ScatteringData",
1158                                (int)strlen(sdata));
1159                error(WARNING, errmsg);
1160        }
1161 }
1162
1163
1164 static int
1165 check_bsdf_data(        /* check that BSDF data is sane */
1166        struct BSDF_data *dp
1167 )
1168 {
1169        double          *omega_iarr, *omega_oarr;
1170        double          dom, contrib, hemi_total, full_total;
1171        int             nneg;
1172        FVECT           v;
1173        int             i, o;
1174
1175        if (dp == NULL || dp->bsdf == NULL)
1176                return(0);
1177        omega_iarr = (double *)calloc(dp->ninc, sizeof(double));
1178        omega_oarr = (double *)calloc(dp->nout, sizeof(double));
1179        if ((omega_iarr == NULL) | (omega_oarr == NULL))
1180                error(SYSTEM, "out of memory in check_bsdf_data");
1181                                        /* incoming projected solid angles */
1182        hemi_total = .0;
1183        for (i = dp->ninc; i--; ) {
1184                dom = getBSDF_incohm(dp,i);
1185                if (dom <= 0) {
1186                        error(WARNING, "zero/negative incoming solid angle");
1187                        continue;
1188                }
1189                if (!getBSDF_incvec(v,dp,i) || v[2] > FTINY) {
1190                        error(WARNING, "illegal incoming BSDF direction");
1191                        free(omega_iarr); free(omega_oarr);
1192                        return(0);
1193                }
1194                hemi_total += omega_iarr[i] = dom * -v[2];
1195        }
1196        if ((hemi_total > 1.02*PI) | (hemi_total < 0.98*PI)) {
1197                sprintf(errmsg, "incoming BSDF hemisphere off by %.1f%%",
1198                                100.*(hemi_total/PI - 1.));
1199                error(WARNING, errmsg);
1200        }
1201        dom = PI / hemi_total;          /* fix normalization */
1202        for (i = dp->ninc; i--; )
1203                omega_iarr[i] *= dom;
1204                                        /* outgoing projected solid angles */
1205        hemi_total = .0;
1206        for (o = dp->nout; o--; ) {
1207                dom = getBSDF_outohm(dp,o);
1208                if (dom <= 0) {
1209                        error(WARNING, "zero/negative outgoing solid angle");
1210                        continue;
1211                }
1212                if (!getBSDF_outvec(v,dp,o) || v[2] < -FTINY) {
1213                        error(WARNING, "illegal outgoing BSDF direction");
1214                        free(omega_iarr); free(omega_oarr);
1215                        return(0);
1216                }
1217                hemi_total += omega_oarr[o] = dom * v[2];
1218        }
1219        if ((hemi_total > 1.02*PI) | (hemi_total < 0.98*PI)) {
1220                sprintf(errmsg, "outgoing BSDF hemisphere off by %.1f%%",
1221                                100.*(hemi_total/PI - 1.));
1222                error(WARNING, errmsg);
1223        }
1224        dom = PI / hemi_total;          /* fix normalization */
1225        for (o = dp->nout; o--; )
1226                omega_oarr[o] *= dom;
1227        nneg = 0;                       /* check outgoing totals */
1228        for (i = 0; i < dp->ninc; i++) {
1229                hemi_total = .0;
1230                for (o = dp->nout; o--; ) {
1231                        double  f = BSDF_value(dp,i,o);
1232                        if (f >= 0)
1233                                hemi_total += f*omega_oarr[o];
1234                        else {
1235                                nneg += (f < -FTINY);
1236                                BSDF_value(dp,i,o) = .0f;
1237                        }
1238                }
1239                if (hemi_total > 1.01) {
1240                        sprintf(errmsg,
1241                        "incoming BSDF direction %d passes %.1f%% of light",
1242                                        i, 100.*hemi_total);
1243                        error(WARNING, errmsg);
1244                }
1245        }
1246        if (nneg) {
1247                sprintf(errmsg, "%d negative BSDF values (ignored)", nneg);
1248                error(WARNING, errmsg);
1249        }
1250        full_total = .0;                /* reverse roles and check again */
1251        for (o = 0; o < dp->nout; o++) {
1252                hemi_total = .0;
1253                for (i = dp->ninc; i--; )
1254                        hemi_total += BSDF_value(dp,i,o) * omega_iarr[i];
1255
1256                if (hemi_total > 1.01) {
1257                        sprintf(errmsg,
1258                        "outgoing BSDF direction %d collects %.1f%% of light",
1259                                        o, 100.*hemi_total);
1260                        error(WARNING, errmsg);
1261                }
1262                full_total += hemi_total*omega_oarr[o];
1263        }
1264        full_total /= PI;
1265        if (full_total > 1.00001) {
1266                sprintf(errmsg, "BSDF transfers %.4f%% of light",
1267                                100.*full_total);
1268                error(WARNING, errmsg);
1269        }
1270        free(omega_iarr); free(omega_oarr);
1271        return(1);
1272 }
1273
1274
1275 struct BSDF_data *
1276 load_BSDF(              /* load BSDF data from file */
1277        char *fname
1278 )
1279 {
1280        char                    *path;
1281        ezxml_t                 fl, wtl, wld, wdb;
1282        struct BSDF_data        *dp;
1283        
1284        path = getpath(fname, getrlibpath(), R_OK);
1285        if (path == NULL) {
1286                sprintf(errmsg, "cannot find BSDF file \"%s\"", fname);
1287                error(WARNING, errmsg);
1288                return(NULL);
1289        }
1290        fl = ezxml_parse_file(path);
1291        if (fl == NULL) {
1292                sprintf(errmsg, "cannot open BSDF \"%s\"", path);
1293                error(WARNING, errmsg);
1294                return(NULL);
1295        }
1296        if (ezxml_error(fl)[0]) {
1297                sprintf(errmsg, "BSDF \"%s\" %s", path, ezxml_error(fl));
1298                error(WARNING, errmsg);
1299                ezxml_free(fl);
1300                return(NULL);
1301        }
1302        if (strcmp(ezxml_name(fl), "WindowElement")) {
1303                sprintf(errmsg,
1304                        "BSDF \"%s\": top level node not 'WindowElement'",
1305                                path);
1306                error(WARNING, errmsg);
1307                ezxml_free(fl);
1308                return(NULL);
1309        }
1310        wtl = ezxml_child(ezxml_child(fl, "Optical"), "Layer");
1311        if (strcasecmp(ezxml_txt(ezxml_child(ezxml_child(wtl,
1312                        "DataDefinition"), "IncidentDataStructure")),
1313                        "Columns")) {
1314                sprintf(errmsg,
1315                        "BSDF \"%s\": unsupported IncidentDataStructure",
1316                                path);
1317                error(WARNING, errmsg);
1318                ezxml_free(fl);
1319                return(NULL);
1320        }              
1321        load_angle_basis(ezxml_child(ezxml_child(wtl,
1322                                "DataDefinition"), "AngleBasis"));
1323        dp = (struct BSDF_data *)calloc(1, sizeof(struct BSDF_data));
1324        load_geometry(dp, ezxml_child(wtl, "Material"));
1325        for (wld = ezxml_child(wtl, "WavelengthData");
1326                                wld != NULL; wld = wld->next) {
1327                if (strcasecmp(ezxml_txt(ezxml_child(wld,"Wavelength")),
1328                                "Visible"))
1329                        continue;
1330                for (wdb = ezxml_child(wld, "WavelengthDataBlock");
1331                                wdb != NULL; wdb = wdb->next)
1332                        if (!strcasecmp(ezxml_txt(ezxml_child(wdb,
1333                                        "WavelengthDataDirection")),
1334                                        "Transmission Front"))
1335                                break;
1336                if (wdb != NULL) {              /* load front BTDF */
1337                        load_bsdf_data(dp, wdb);
1338                        break;                  /* ignore the rest */
1339                }
1340        }
1341        ezxml_free(fl);                         /* done with XML file */
1342        if (!check_bsdf_data(dp)) {
1343                sprintf(errmsg, "bad/missing BTDF data in \"%s\"", path);
1344                error(WARNING, errmsg);
1345                free_BSDF(dp);
1346                dp = NULL;
1347        }
1348        return(dp);
1349 }
1350
1351
1352 void
1353 free_BSDF(              /* free BSDF data structure */
1354        struct BSDF_data *b
1355 )
1356 {
1357        if (b == NULL)
1358                return;
1359        if (b->mgf != NULL)
1360                free(b->mgf);
1361        if (b->bsdf != NULL)
1362                free(b->bsdf);
1363        free(b);
1364 }
1365
1366
1367 int
1368 r_BSDF_incvec(          /* compute random input vector at given location */
1369        FVECT v,
1370        struct BSDF_data *b,
1371        int i,
1372        double rv,
1373        MAT4 xm
1374 )
1375 {
1376        FVECT   pert;
1377        double  rad;
1378        int     j;
1379        
1380        if (!getBSDF_incvec(v, b, i))
1381                return(0);
1382        rad = sqrt(getBSDF_incohm(b, i) / PI);
1383        multisamp(pert, 3, rv);
1384        for (j = 0; j < 3; j++)
1385                v[j] += rad*(2.*pert[j] - 1.);
1386        if (xm != NULL)
1387                multv3(v, v, xm);
1388        return(normalize(v) != 0.0);
1389 }
1390
1391
1392 int
1393 r_BSDF_outvec(          /* compute random output vector at given location */
1394        FVECT v,
1395        struct BSDF_data *b,
1396        int o,
1397        double rv,
1398        MAT4 xm
1399 )
1400 {
1401        FVECT   pert;
1402        double  rad;
1403        int     j;
1404        
1405        if (!getBSDF_outvec(v, b, o))
1406                return(0);
1407        rad = sqrt(getBSDF_outohm(b, o) / PI);
1408        multisamp(pert, 3, rv);
1409        for (j = 0; j < 3; j++)
1410                v[j] += rad*(2.*pert[j] - 1.);
1411        if (xm != NULL)
1412                multv3(v, v, xm);
1413        return(normalize(v) != 0.0);
1414 }
1415
1416
1417 static int
1418 addrot(                 /* compute rotation (x,y,z) => (xp,yp,zp) */
1419        char *xfarg[],
1420        FVECT xp,
1421        FVECT yp,
1422        FVECT zp
1423 )
1424 {
1425        static char     bufs[3][16];
1426        int     bn = 0;
1427        char    **xfp = xfarg;
1428        double  theta;
1429
1430        if (yp[2]*yp[2] + zp[2]*zp[2] < 2.*FTINY*FTINY) {
1431                /* Special case for X' along Z-axis */
1432                theta = -atan2(yp[0], yp[1]);
1433                *xfp++ = "-ry";
1434                *xfp++ = xp[2] < 0.0 ? "90" : "-90";
1435                *xfp++ = "-rz";
1436                sprintf(bufs[bn], "%f", theta*(180./PI));
1437                *xfp++ = bufs[bn++];
1438                return(xfp - xfarg);
1439        }
1440        theta = atan2(yp[2], zp[2]);
1441        if (!FEQ(theta,0.0)) {
1442                *xfp++ = "-rx";
1443                sprintf(bufs[bn], "%f", theta*(180./PI));
1444                *xfp++ = bufs[bn++];
1445        }
1446        theta = asin(-xp[2]);
1447        if (!FEQ(theta,0.0)) {
1448                *xfp++ = "-ry";
1449                sprintf(bufs[bn], " %f", theta*(180./PI));
1450                *xfp++ = bufs[bn++];
1451        }
1452        theta = atan2(xp[1], xp[0]);
1453        if (!FEQ(theta,0.0)) {
1454                *xfp++ = "-rz";
1455                sprintf(bufs[bn], "%f", theta*(180./PI));
1456                *xfp++ = bufs[bn++];
1457        }
1458        *xfp = NULL;
1459        return(xfp - xfarg);
1460 }
1461
1462
1463 int
1464 getBSDF_xfm(            /* compute BSDF orient. -> world orient. transform */
1465        MAT4 xm,
1466        FVECT nrm,
1467        UpDir ud,
1468        char *xfbuf
1469 )
1470 {
1471        char    *xfargs[7];
1472        XF      myxf;
1473        FVECT   updir, xdest, ydest;
1474        int     i;
1475
1476        updir[0] = updir[1] = updir[2] = 0.;
1477        switch (ud) {
1478        case UDzneg:
1479                updir[2] = -1.;
1480                break;
1481        case UDyneg:
1482                updir[1] = -1.;
1483                break;
1484        case UDxneg:
1485                updir[0] = -1.;
1486                break;
1487        case UDxpos:
1488                updir[0] = 1.;
1489                break;
1490        case UDypos:
1491                updir[1] = 1.;
1492                break;
1493        case UDzpos:
1494                updir[2] = 1.;
1495                break;
1496        case UDunknown:
1497                return(0);
1498        }
1499        fcross(xdest, updir, nrm);
1500        if (normalize(xdest) == 0.0)
1501                return(0);
1502        fcross(ydest, nrm, xdest);
1503        xf(&myxf, addrot(xfargs, xdest, ydest, nrm), xfargs);
1504        copymat4(xm, myxf.xfm);
1505        if (xfbuf == NULL)
1506                return(1);
1507                                /* return xf arguments as well */
1508        for (i = 0; xfargs[i] != NULL; i++) {
1509                *xfbuf++ = ' ';
1510                strcpy(xfbuf, xfargs[i]);
1511                while (*xfbuf) ++xfbuf;
1512        }
1513        return(1);
1514 }
1515
1516 /*######### END DEPRECATED ROUTINES #######*/
1517 /*################################################################*/

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> Changed lines