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

Comparing ray/src/common/bsdf.c (file contents):
Revision 2.18 by greg, Fri Apr 8 23:23:28 2011 UTC vs.
Revision 2.46 by greg, Thu Jul 4 15:14:45 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? */
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 151 | 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) {
169 <        case SDEformat:
170 <        case SDEdata:
171 <        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;
174 <        default:                /* variable res. OK else serious error */
175 <                break;
176 <        }
218 >                
219                                  /* done with XML file */
220          ezxml_free(fl);
221          
# Line 191 | 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 219 | 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 245 | 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 269 | 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 297 | 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 330 | 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 346 | 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 374 | 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 384 | 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 397 | Line 475 | SDfreeCache(const SDData *sd)
475  
476   /* Sample an individual BSDF component */
477   SDError
478 < SDsampComponent(SDValue *sv, FVECT outVec, const FVECT inVec,
401 <                        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;
418 <                memset(outVec, 0, 3*sizeof(double));
497 >                memset(ioVec, 0, 3*sizeof(double));
498                  return SDEnone;
499          }
421        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 449 | 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] = rand()*(1./RAND_MAX);
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 459 | 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] + rand()*(1./RAND_MAX));
548 >                t[n] = scale * ((double)coord[n] + rand()*(1./(RAND_MAX+.5)));
549   }
550  
551   #undef MS_MAXDIM
# Line 472 | 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 480 | 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) {
# Line 502 | 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          }
# Line 523 | Line 618 | SDsizeBSDF(double *projSA, const FVECT vec, int qflags
618                  projSA[0] = M_PI;
619                  if (qflags == SDqueryMin+SDqueryMax)
620                          projSA[1] = M_PI;
621 <        }
621 >        } else if (qflags == SDqueryMin+SDqueryMax && projSA[0] > projSA[1])
622 >                projSA[0] = projSA[1];
623          return SDEnone;
624   }
625  
# Line 539 | Line 635 | SDevalBSDF(SDValue *sv, const FVECT outVec, const FVEC
635          if ((sv == NULL) | (outVec == NULL) | (inVec == NULL) | (sd == NULL))
636                  return SDEargument;
637                                          /* whose side are we on? */
638 <        inFront = (inVec[2] > .0);
639 <        outFront = (outVec[2] > .0);
638 >        inFront = (inVec[2] > 0);
639 >        outFront = (outVec[2] > 0);
640                                          /* start with diffuse portion */
641          if (inFront & outFront) {
642                  *sv = sd->rLambFront;
# Line 548 | 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 */
656          i = (sdf != NULL) ? sdf->ncomp : 0;
657          while (i-- > 0) {
658                  nch = (*sdf->comp[i].func->getBSDFs)(coef, outVec, inVec,
659 <                                                        sdf->comp[i].dist);
659 >                                                        &sdf->comp[i]);
660                  while (nch-- > 0) {
661                          c_cmix(&sv->spec, sv->cieY, &sv->spec,
662                                          coef[nch], &sdf->comp[i].cspec[nch]);
# Line 574 | 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 */
680          if ((inVec == NULL) | (sd == NULL))
681                  return .0;
682                                          /* gather diffuse components */
683 <        if (inVec[2] > .0) {
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 612 | Line 713 | SDdirectHemi(const FVECT inVec, int sflags, const SDDa
713  
714   /* Sample BSDF direction based on the given random variable */
715   SDError
716 < SDsampBSDF(SDValue *sv, FVECT outVec, const FVECT inVec,
616 <                        double randX, int sflags, const SDData *sd)
716 > SDsampBSDF(SDValue *sv, FVECT ioVec, double randX, int sflags, const SDData *sd)
717   {
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;
725          SDComponent     *sdc;
726          const SDCDst    **cdarr = NULL;
727                                          /* check arguments */
728 <        if ((sv == NULL) | (outVec == NULL) | (inVec == NULL) | (sd == NULL) |
729 <                        (randX < .0) | (randX >= 1.))
728 >        if ((sv == NULL) | (ioVec == NULL) | (sd == NULL) |
729 >                        (randX < 0) | (randX >= 1.))
730                  return SDEargument;
731                                          /* whose side are we on? */
732 <        inFront = (inVec[2] > .0);
732 >        VCOPY(inVec, ioVec);
733 >        inFront = (inVec[2] > 0);
734                                          /* remember diffuse portions */
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 643 | Line 747 | SDsampBSDF(SDValue *sv, FVECT outVec, const FVECT inVe
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]);
759 <                if (cdarr[i+j] == NULL) {
760 <                        free(cdarr);
657 <                        return SDEmemory;
658 <                }
758 >                cdarr[i+j] = (*tdf->comp[j].func->getCDist)(inVec, &tdf->comp[j]);
759 >                if (cdarr[i+j] == NULL)
760 >                        cdarr[i+j] = &SDemptyCD;
761                  sv->cieY += cdarr[i+j]->cTotal;
762          }
763          while (i-- > 0) {               /* non-diffuse reflection */
764                  cdarr[i] = (*rdf->comp[i].func->getCDist)(inVec, &rdf->comp[i]);
765 <                if (cdarr[i] == NULL) {
766 <                        free(cdarr);
767 <                        return SDEmemory;
768 <                }
667 <                sv->cieY += cdarr[i]->cTotal;
765 >                if (cdarr[i] == NULL)
766 >                        cdarr[i] = &SDemptyCD;
767 >                else
768 >                        sv->cieY += cdarr[i]->cTotal;
769          }
770 <        if (sv->cieY <= 1e-7) {         /* anything to sample? */
770 >        if (sv->cieY <= 1e-6) {         /* anything to sample? */
771                  sv->cieY = .0;
772 <                memset(outVec, 0, 3*sizeof(double));
772 >                memset(ioVec, 0, 3*sizeof(double));
773                  return SDEnone;
774          }
775                                          /* scale random variable */
776          randX *= sv->cieY;
777                                          /* diffuse reflection? */
778          if (randX < rdiff) {
779 <                SDdiffuseSamp(outVec, inFront, randX/rdiff);
779 >                SDdiffuseSamp(ioVec, inFront, randX/rdiff);
780                  goto done;
781          }
782          randX -= rdiff;
# Line 683 | Line 784 | SDsampBSDF(SDValue *sv, FVECT outVec, const FVECT inVe
784          if ((sflags & SDsampDf+SDsampT) == SDsampDf+SDsampT) {
785                  if (randX < sd->tLamb.cieY) {
786                          sv->spec = sd->tLamb.spec;
787 <                        SDdiffuseSamp(outVec, !inFront, randX/sd->tLamb.cieY);
787 >                        SDdiffuseSamp(ioVec, !inFront, randX/sd->tLamb.cieY);
788                          goto done;
789                  }
790                  randX -= sd->tLamb.cieY;
# Line 694 | Line 795 | SDsampBSDF(SDValue *sv, FVECT outVec, const FVECT inVe
795          if (i >= n)
796                  return SDEinternal;
797                                          /* compute sample direction */
798 <        sdc = (i < nr) ? &rdf->comp[i] : &sd->tf->comp[i-nr];
799 <        ec = (*sdc->func->sampCDist)(outVec, randX/cdarr[i]->cTotal, cdarr[i]);
798 >        sdc = (i < nr) ? &rdf->comp[i] : &tdf->comp[i-nr];
799 >        ec = (*sdc->func->sampCDist)(ioVec, randX/cdarr[i]->cTotal, cdarr[i]);
800          if (ec)
801                  return ec;
802                                          /* compute color */
803 <        j = (*sdc->func->getBSDFs)(coef, outVec, inVec, sdc->dist);
803 >        j = (*sdc->func->getBSDFs)(coef, ioVec, inVec, sdc);
804          if (j <= 0) {
805                  sprintf(SDerrorDetail, "BSDF \"%s\" sampling value error",
806                                  sd->name);
# Line 726 | Line 827 | SDcompXform(RREAL vMtx[3][3], const FVECT sNrm, const
827          if ((vMtx == NULL) | (sNrm == NULL) | (uVec == NULL))
828                  return SDEargument;
829          VCOPY(vMtx[2], sNrm);
830 <        if (normalize(vMtx[2]) == .0)
830 >        if (normalize(vMtx[2]) == 0)
831                  return SDEargument;
832          fcross(vMtx[0], uVec, vMtx[2]);
833 <        if (normalize(vMtx[0]) == .0)
833 >        if (normalize(vMtx[0]) == 0)
834                  return SDEargument;
835          fcross(vMtx[1], vMtx[2], vMtx[0]);
836          return SDEnone;
# Line 749 | Line 850 | SDinvXform(RREAL iMtx[3][3], RREAL vMtx[3][3])
850          mTmp[0][1] = vMtx[2][1]*vMtx[0][2] - vMtx[2][2]*vMtx[0][1];
851          mTmp[0][2] = vMtx[1][2]*vMtx[0][1] - vMtx[1][1]*vMtx[0][2];
852          d = vMtx[0][0]*mTmp[0][0] + vMtx[1][0]*mTmp[0][1] + vMtx[2][0]*mTmp[0][2];
853 <        if (d == .0) {
853 >        if (d == 0) {
854                  strcpy(SDerrorDetail, "Zero determinant in matrix inversion");
855                  return SDEargument;
856          }
# Line 776 | Line 877 | SDmapDir(FVECT resVec, RREAL vMtx[3][3], const FVECT i
877          if (vMtx == NULL) {             /* assume they just want to normalize */
878                  if (resVec != inpVec)
879                          VCOPY(resVec, inpVec);
880 <                return (normalize(resVec) > .0) ? SDEnone : SDEargument;
880 >                return (normalize(resVec) > 0) ? SDEnone : SDEargument;
881          }
882          vTmp[0] = DOT(vMtx[0], inpVec);
883          vTmp[1] = DOT(vMtx[1], inpVec);
884          vTmp[2] = DOT(vMtx[2], inpVec);
885 <        if (normalize(vTmp) == .0)
885 >        if (normalize(vTmp) == 0)
886                  return SDEargument;
887          VCOPY(resVec, vTmp);
888          return SDEnone;
889   }
789
790 /*################################################################*/
791 /*######### DEPRECATED ROUTINES AWAITING PERMANENT REMOVAL #######*/
792
793 /*
794 * Routines for handling BSDF data
795 */
796
797 #include "standard.h"
798 #include "paths.h"
799 #include <ctype.h>
800
801 #define MAXLATS         46              /* maximum number of latitudes */
802
803 /* BSDF angle specification */
804 typedef struct {
805        char    name[64];               /* basis name */
806        int     nangles;                /* total number of directions */
807        struct {
808                float   tmin;                   /* starting theta */
809                short   nphis;                  /* number of phis (0 term) */
810        }       lat[MAXLATS+1];         /* latitudes */
811 } ANGLE_BASIS;
812
813 #define MAXABASES       7               /* limit on defined bases */
814
815 static ANGLE_BASIS      abase_list[MAXABASES] = {
816        {
817                "LBNL/Klems Full", 145,
818                { {-5., 1},
819                {5., 8},
820                {15., 16},
821                {25., 20},
822                {35., 24},
823                {45., 24},
824                {55., 24},
825                {65., 16},
826                {75., 12},
827                {90., 0} }
828        }, {
829                "LBNL/Klems Half", 73,
830                { {-6.5, 1},
831                {6.5, 8},
832                {19.5, 12},
833                {32.5, 16},
834                {46.5, 20},
835                {61.5, 12},
836                {76.5, 4},
837                {90., 0} }
838        }, {
839                "LBNL/Klems Quarter", 41,
840                { {-9., 1},
841                {9., 8},
842                {27., 12},
843                {46., 12},
844                {66., 8},
845                {90., 0} }
846        }
847 };
848
849 static int      nabases = 3;    /* current number of defined bases */
850
851 #define  FEQ(a,b)       ((a)-(b) <= 1e-6 && (b)-(a) <= 1e-6)
852
853 static int
854 fequal(double a, double b)
855 {
856        if (b != .0)
857                a = a/b - 1.;
858        return((a <= 1e-6) & (a >= -1e-6));
859 }
860
861 /* Returns the name of the given tag */
862 #ifdef ezxml_name
863 #undef ezxml_name
864 static char *
865 ezxml_name(ezxml_t xml)
866 {
867        if (xml == NULL)
868                return(NULL);
869        return(xml->name);
870 }
871 #endif
872
873 /* Returns the given tag's character content or empty string if none */
874 #ifdef ezxml_txt
875 #undef ezxml_txt
876 static char *
877 ezxml_txt(ezxml_t xml)
878 {
879        if (xml == NULL)
880                return("");
881        return(xml->txt);
882 }
883 #endif
884
885
886 static int
887 ab_getvec(              /* get vector for this angle basis index */
888        FVECT v,
889        int ndx,
890        void *p
891 )
892 {
893        ANGLE_BASIS  *ab = (ANGLE_BASIS *)p;
894        int     li;
895        double  pol, azi, d;
896        
897        if ((ndx < 0) | (ndx >= ab->nangles))
898                return(0);
899        for (li = 0; ndx >= ab->lat[li].nphis; li++)
900                ndx -= ab->lat[li].nphis;
901        pol = PI/180.*0.5*(ab->lat[li].tmin + ab->lat[li+1].tmin);
902        azi = 2.*PI*ndx/ab->lat[li].nphis;
903        v[2] = d = cos(pol);
904        d = sqrt(1. - d*d);     /* sin(pol) */
905        v[0] = cos(azi)*d;
906        v[1] = sin(azi)*d;
907        return(1);
908 }
909
910
911 static int
912 ab_getndx(              /* get index corresponding to the given vector */
913        FVECT v,
914        void *p
915 )
916 {
917        ANGLE_BASIS  *ab = (ANGLE_BASIS *)p;
918        int     li, ndx;
919        double  pol, azi, d;
920
921        if ((v[2] < -1.0) | (v[2] > 1.0))
922                return(-1);
923        pol = 180.0/PI*acos(v[2]);
924        azi = 180.0/PI*atan2(v[1], v[0]);
925        if (azi < 0.0) azi += 360.0;
926        for (li = 1; ab->lat[li].tmin <= pol; li++)
927                if (!ab->lat[li].nphis)
928                        return(-1);
929        --li;
930        ndx = (int)((1./360.)*azi*ab->lat[li].nphis + 0.5);
931        if (ndx >= ab->lat[li].nphis) ndx = 0;
932        while (li--)
933                ndx += ab->lat[li].nphis;
934        return(ndx);
935 }
936
937
938 static double
939 ab_getohm(              /* get solid angle for this angle basis index */
940        int ndx,
941        void *p
942 )
943 {
944        ANGLE_BASIS  *ab = (ANGLE_BASIS *)p;
945        int     li;
946        double  theta, theta1;
947        
948        if ((ndx < 0) | (ndx >= ab->nangles))
949                return(0);
950        for (li = 0; ndx >= ab->lat[li].nphis; li++)
951                ndx -= ab->lat[li].nphis;
952        theta1 = PI/180. * ab->lat[li+1].tmin;
953        if (ab->lat[li].nphis == 1) {           /* special case */
954                if (ab->lat[li].tmin > FTINY)
955                        error(USER, "unsupported BSDF coordinate system");
956                return(2.*PI*(1. - cos(theta1)));
957        }
958        theta = PI/180. * ab->lat[li].tmin;
959        return(2.*PI*(cos(theta) - cos(theta1))/(double)ab->lat[li].nphis);
960 }
961
962
963 static int
964 ab_getvecR(             /* get reverse vector for this angle basis index */
965        FVECT v,
966        int ndx,
967        void *p
968 )
969 {
970        if (!ab_getvec(v, ndx, p))
971                return(0);
972
973        v[0] = -v[0];
974        v[1] = -v[1];
975        v[2] = -v[2];
976
977        return(1);
978 }
979
980
981 static int
982 ab_getndxR(             /* get index corresponding to the reverse vector */
983        FVECT v,
984        void *p
985 )
986 {
987        FVECT  v2;
988        
989        v2[0] = -v[0];
990        v2[1] = -v[1];
991        v2[2] = -v[2];
992
993        return ab_getndx(v2, p);
994 }
995
996
997 static void
998 load_angle_basis(       /* load custom BSDF angle basis */
999        ezxml_t wab
1000 )
1001 {
1002        char    *abname = ezxml_txt(ezxml_child(wab, "AngleBasisName"));
1003        ezxml_t wbb;
1004        int     i;
1005        
1006        if (!abname || !*abname)
1007                return;
1008        for (i = nabases; i--; )
1009                if (!strcasecmp(abname, abase_list[i].name))
1010                        return;         /* assume it's the same */
1011        if (nabases >= MAXABASES)
1012                error(INTERNAL, "too many angle bases");
1013        strcpy(abase_list[nabases].name, abname);
1014        abase_list[nabases].nangles = 0;
1015        for (i = 0, wbb = ezxml_child(wab, "AngleBasisBlock");
1016                        wbb != NULL; i++, wbb = wbb->next) {
1017                if (i >= MAXLATS)
1018                        error(INTERNAL, "too many latitudes in custom basis");
1019                abase_list[nabases].lat[i+1].tmin = atof(ezxml_txt(
1020                                ezxml_child(ezxml_child(wbb,
1021                                        "ThetaBounds"), "UpperTheta")));
1022                if (!i)
1023                        abase_list[nabases].lat[i].tmin =
1024                                        -abase_list[nabases].lat[i+1].tmin;
1025                else if (!fequal(atof(ezxml_txt(ezxml_child(ezxml_child(wbb,
1026                                        "ThetaBounds"), "LowerTheta"))),
1027                                abase_list[nabases].lat[i].tmin))
1028                        error(WARNING, "theta values disagree in custom basis");
1029                abase_list[nabases].nangles +=
1030                        abase_list[nabases].lat[i].nphis =
1031                                atoi(ezxml_txt(ezxml_child(wbb, "nPhis")));
1032        }
1033        abase_list[nabases++].lat[i].nphis = 0;
1034 }
1035
1036
1037 static void
1038 load_geometry(          /* load geometric dimensions and description (if any) */
1039        struct BSDF_data *dp,
1040        ezxml_t wdb
1041 )
1042 {
1043        ezxml_t         geom;
1044        double          cfact;
1045        const char      *fmt, *mgfstr;
1046
1047        dp->dim[0] = dp->dim[1] = dp->dim[2] = 0;
1048        dp->mgf = NULL;
1049        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Width")) != NULL)
1050                dp->dim[0] = atof(ezxml_txt(geom)) *
1051                                to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
1052        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Height")) != NULL)
1053                dp->dim[1] = atof(ezxml_txt(geom)) *
1054                                to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
1055        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Thickness")) != NULL)
1056                dp->dim[2] = atof(ezxml_txt(geom)) *
1057                                to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
1058        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Geometry")) == NULL ||
1059                        (mgfstr = ezxml_txt(geom)) == NULL)
1060                return;
1061        if ((fmt = ezxml_attr(geom, "format")) != NULL &&
1062                        strcasecmp(fmt, "MGF")) {
1063                sprintf(errmsg, "unrecognized geometry format '%s'", fmt);
1064                error(WARNING, errmsg);
1065                return;
1066        }
1067        cfact = to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
1068        dp->mgf = (char *)malloc(strlen(mgfstr)+32);
1069        if (dp->mgf == NULL)
1070                error(SYSTEM, "out of memory in load_geometry");
1071        if (cfact < 0.99 || cfact > 1.01)
1072                sprintf(dp->mgf, "xf -s %.5f\n%s\nxf\n", cfact, mgfstr);
1073        else
1074                strcpy(dp->mgf, mgfstr);
1075 }
1076
1077
1078 static void
1079 load_bsdf_data(         /* load BSDF distribution for this wavelength */
1080        struct BSDF_data *dp,
1081        ezxml_t wdb
1082 )
1083 {
1084        char  *cbasis = ezxml_txt(ezxml_child(wdb,"ColumnAngleBasis"));
1085        char  *rbasis = ezxml_txt(ezxml_child(wdb,"RowAngleBasis"));
1086        char  *sdata;
1087        int  i;
1088        
1089        if ((!cbasis || !*cbasis) | (!rbasis || !*rbasis)) {
1090                error(WARNING, "missing column/row basis for BSDF");
1091                return;
1092        }
1093        for (i = nabases; i--; )
1094                if (!strcasecmp(cbasis, abase_list[i].name)) {
1095                        dp->ninc = abase_list[i].nangles;
1096                        dp->ib_priv = (void *)&abase_list[i];
1097                        dp->ib_vec = ab_getvecR;
1098                        dp->ib_ndx = ab_getndxR;
1099                        dp->ib_ohm = ab_getohm;
1100                        break;
1101                }
1102        if (i < 0) {
1103                sprintf(errmsg, "undefined ColumnAngleBasis '%s'", cbasis);
1104                error(WARNING, errmsg);
1105                return;
1106        }
1107        for (i = nabases; i--; )
1108                if (!strcasecmp(rbasis, abase_list[i].name)) {
1109                        dp->nout = abase_list[i].nangles;
1110                        dp->ob_priv = (void *)&abase_list[i];
1111                        dp->ob_vec = ab_getvec;
1112                        dp->ob_ndx = ab_getndx;
1113                        dp->ob_ohm = ab_getohm;
1114                        break;
1115                }
1116        if (i < 0) {
1117                sprintf(errmsg, "undefined RowAngleBasis '%s'", rbasis);
1118                error(WARNING, errmsg);
1119                return;
1120        }
1121                                /* read BSDF data */
1122        sdata  = ezxml_txt(ezxml_child(wdb,"ScatteringData"));
1123        if (!sdata || !*sdata) {
1124                error(WARNING, "missing BSDF ScatteringData");
1125                return;
1126        }
1127        dp->bsdf = (float *)malloc(sizeof(float)*dp->ninc*dp->nout);
1128        if (dp->bsdf == NULL)
1129                error(SYSTEM, "out of memory in load_bsdf_data");
1130        for (i = 0; i < dp->ninc*dp->nout; i++) {
1131                char  *sdnext = fskip(sdata);
1132                if (sdnext == NULL) {
1133                        error(WARNING, "bad/missing BSDF ScatteringData");
1134                        free(dp->bsdf); dp->bsdf = NULL;
1135                        return;
1136                }
1137                while (*sdnext && isspace(*sdnext))
1138                        sdnext++;
1139                if (*sdnext == ',') sdnext++;
1140                dp->bsdf[i] = atof(sdata);
1141                sdata = sdnext;
1142        }
1143        while (isspace(*sdata))
1144                sdata++;
1145        if (*sdata) {
1146                sprintf(errmsg, "%d extra characters after BSDF ScatteringData",
1147                                (int)strlen(sdata));
1148                error(WARNING, errmsg);
1149        }
1150 }
1151
1152
1153 static int
1154 check_bsdf_data(        /* check that BSDF data is sane */
1155        struct BSDF_data *dp
1156 )
1157 {
1158        double          *omega_iarr, *omega_oarr;
1159        double          dom, contrib, hemi_total, full_total;
1160        int             nneg;
1161        FVECT           v;
1162        int             i, o;
1163
1164        if (dp == NULL || dp->bsdf == NULL)
1165                return(0);
1166        omega_iarr = (double *)calloc(dp->ninc, sizeof(double));
1167        omega_oarr = (double *)calloc(dp->nout, sizeof(double));
1168        if ((omega_iarr == NULL) | (omega_oarr == NULL))
1169                error(SYSTEM, "out of memory in check_bsdf_data");
1170                                        /* incoming projected solid angles */
1171        hemi_total = .0;
1172        for (i = dp->ninc; i--; ) {
1173                dom = getBSDF_incohm(dp,i);
1174                if (dom <= .0) {
1175                        error(WARNING, "zero/negative incoming solid angle");
1176                        continue;
1177                }
1178                if (!getBSDF_incvec(v,dp,i) || v[2] > FTINY) {
1179                        error(WARNING, "illegal incoming BSDF direction");
1180                        free(omega_iarr); free(omega_oarr);
1181                        return(0);
1182                }
1183                hemi_total += omega_iarr[i] = dom * -v[2];
1184        }
1185        if ((hemi_total > 1.02*PI) | (hemi_total < 0.98*PI)) {
1186                sprintf(errmsg, "incoming BSDF hemisphere off by %.1f%%",
1187                                100.*(hemi_total/PI - 1.));
1188                error(WARNING, errmsg);
1189        }
1190        dom = PI / hemi_total;          /* fix normalization */
1191        for (i = dp->ninc; i--; )
1192                omega_iarr[i] *= dom;
1193                                        /* outgoing projected solid angles */
1194        hemi_total = .0;
1195        for (o = dp->nout; o--; ) {
1196                dom = getBSDF_outohm(dp,o);
1197                if (dom <= .0) {
1198                        error(WARNING, "zero/negative outgoing solid angle");
1199                        continue;
1200                }
1201                if (!getBSDF_outvec(v,dp,o) || v[2] < -FTINY) {
1202                        error(WARNING, "illegal outgoing BSDF direction");
1203                        free(omega_iarr); free(omega_oarr);
1204                        return(0);
1205                }
1206                hemi_total += omega_oarr[o] = dom * v[2];
1207        }
1208        if ((hemi_total > 1.02*PI) | (hemi_total < 0.98*PI)) {
1209                sprintf(errmsg, "outgoing BSDF hemisphere off by %.1f%%",
1210                                100.*(hemi_total/PI - 1.));
1211                error(WARNING, errmsg);
1212        }
1213        dom = PI / hemi_total;          /* fix normalization */
1214        for (o = dp->nout; o--; )
1215                omega_oarr[o] *= dom;
1216        nneg = 0;                       /* check outgoing totals */
1217        for (i = 0; i < dp->ninc; i++) {
1218                hemi_total = .0;
1219                for (o = dp->nout; o--; ) {
1220                        double  f = BSDF_value(dp,i,o);
1221                        if (f >= .0)
1222                                hemi_total += f*omega_oarr[o];
1223                        else {
1224                                nneg += (f < -FTINY);
1225                                BSDF_value(dp,i,o) = .0f;
1226                        }
1227                }
1228                if (hemi_total > 1.01) {
1229                        sprintf(errmsg,
1230                        "incoming BSDF direction %d passes %.1f%% of light",
1231                                        i, 100.*hemi_total);
1232                        error(WARNING, errmsg);
1233                }
1234        }
1235        if (nneg) {
1236                sprintf(errmsg, "%d negative BSDF values (ignored)", nneg);
1237                error(WARNING, errmsg);
1238        }
1239        full_total = .0;                /* reverse roles and check again */
1240        for (o = 0; o < dp->nout; o++) {
1241                hemi_total = .0;
1242                for (i = dp->ninc; i--; )
1243                        hemi_total += BSDF_value(dp,i,o) * omega_iarr[i];
1244
1245                if (hemi_total > 1.01) {
1246                        sprintf(errmsg,
1247                        "outgoing BSDF direction %d collects %.1f%% of light",
1248                                        o, 100.*hemi_total);
1249                        error(WARNING, errmsg);
1250                }
1251                full_total += hemi_total*omega_oarr[o];
1252        }
1253        full_total /= PI;
1254        if (full_total > 1.00001) {
1255                sprintf(errmsg, "BSDF transfers %.4f%% of light",
1256                                100.*full_total);
1257                error(WARNING, errmsg);
1258        }
1259        free(omega_iarr); free(omega_oarr);
1260        return(1);
1261 }
1262
1263
1264 struct BSDF_data *
1265 load_BSDF(              /* load BSDF data from file */
1266        char *fname
1267 )
1268 {
1269        char                    *path;
1270        ezxml_t                 fl, wtl, wld, wdb;
1271        struct BSDF_data        *dp;
1272        
1273        path = getpath(fname, getrlibpath(), R_OK);
1274        if (path == NULL) {
1275                sprintf(errmsg, "cannot find BSDF file \"%s\"", fname);
1276                error(WARNING, errmsg);
1277                return(NULL);
1278        }
1279        fl = ezxml_parse_file(path);
1280        if (fl == NULL) {
1281                sprintf(errmsg, "cannot open BSDF \"%s\"", path);
1282                error(WARNING, errmsg);
1283                return(NULL);
1284        }
1285        if (ezxml_error(fl)[0]) {
1286                sprintf(errmsg, "BSDF \"%s\" %s", path, ezxml_error(fl));
1287                error(WARNING, errmsg);
1288                ezxml_free(fl);
1289                return(NULL);
1290        }
1291        if (strcmp(ezxml_name(fl), "WindowElement")) {
1292                sprintf(errmsg,
1293                        "BSDF \"%s\": top level node not 'WindowElement'",
1294                                path);
1295                error(WARNING, errmsg);
1296                ezxml_free(fl);
1297                return(NULL);
1298        }
1299        wtl = ezxml_child(ezxml_child(fl, "Optical"), "Layer");
1300        if (strcasecmp(ezxml_txt(ezxml_child(ezxml_child(wtl,
1301                        "DataDefinition"), "IncidentDataStructure")),
1302                        "Columns")) {
1303                sprintf(errmsg,
1304                        "BSDF \"%s\": unsupported IncidentDataStructure",
1305                                path);
1306                error(WARNING, errmsg);
1307                ezxml_free(fl);
1308                return(NULL);
1309        }              
1310        load_angle_basis(ezxml_child(ezxml_child(wtl,
1311                                "DataDefinition"), "AngleBasis"));
1312        dp = (struct BSDF_data *)calloc(1, sizeof(struct BSDF_data));
1313        load_geometry(dp, ezxml_child(wtl, "Material"));
1314        for (wld = ezxml_child(wtl, "WavelengthData");
1315                                wld != NULL; wld = wld->next) {
1316                if (strcasecmp(ezxml_txt(ezxml_child(wld,"Wavelength")),
1317                                "Visible"))
1318                        continue;
1319                for (wdb = ezxml_child(wld, "WavelengthDataBlock");
1320                                wdb != NULL; wdb = wdb->next)
1321                        if (!strcasecmp(ezxml_txt(ezxml_child(wdb,
1322                                        "WavelengthDataDirection")),
1323                                        "Transmission Front"))
1324                                break;
1325                if (wdb != NULL) {              /* load front BTDF */
1326                        load_bsdf_data(dp, wdb);
1327                        break;                  /* ignore the rest */
1328                }
1329        }
1330        ezxml_free(fl);                         /* done with XML file */
1331        if (!check_bsdf_data(dp)) {
1332                sprintf(errmsg, "bad/missing BTDF data in \"%s\"", path);
1333                error(WARNING, errmsg);
1334                free_BSDF(dp);
1335                dp = NULL;
1336        }
1337        return(dp);
1338 }
1339
1340
1341 void
1342 free_BSDF(              /* free BSDF data structure */
1343        struct BSDF_data *b
1344 )
1345 {
1346        if (b == NULL)
1347                return;
1348        if (b->mgf != NULL)
1349                free(b->mgf);
1350        if (b->bsdf != NULL)
1351                free(b->bsdf);
1352        free(b);
1353 }
1354
1355
1356 int
1357 r_BSDF_incvec(          /* compute random input vector at given location */
1358        FVECT v,
1359        struct BSDF_data *b,
1360        int i,
1361        double rv,
1362        MAT4 xm
1363 )
1364 {
1365        FVECT   pert;
1366        double  rad;
1367        int     j;
1368        
1369        if (!getBSDF_incvec(v, b, i))
1370                return(0);
1371        rad = sqrt(getBSDF_incohm(b, i) / PI);
1372        multisamp(pert, 3, rv);
1373        for (j = 0; j < 3; j++)
1374                v[j] += rad*(2.*pert[j] - 1.);
1375        if (xm != NULL)
1376                multv3(v, v, xm);
1377        return(normalize(v) != 0.0);
1378 }
1379
1380
1381 int
1382 r_BSDF_outvec(          /* compute random output vector at given location */
1383        FVECT v,
1384        struct BSDF_data *b,
1385        int o,
1386        double rv,
1387        MAT4 xm
1388 )
1389 {
1390        FVECT   pert;
1391        double  rad;
1392        int     j;
1393        
1394        if (!getBSDF_outvec(v, b, o))
1395                return(0);
1396        rad = sqrt(getBSDF_outohm(b, o) / PI);
1397        multisamp(pert, 3, rv);
1398        for (j = 0; j < 3; j++)
1399                v[j] += rad*(2.*pert[j] - 1.);
1400        if (xm != NULL)
1401                multv3(v, v, xm);
1402        return(normalize(v) != 0.0);
1403 }
1404
1405
1406 static int
1407 addrot(                 /* compute rotation (x,y,z) => (xp,yp,zp) */
1408        char *xfarg[],
1409        FVECT xp,
1410        FVECT yp,
1411        FVECT zp
1412 )
1413 {
1414        static char     bufs[3][16];
1415        int     bn = 0;
1416        char    **xfp = xfarg;
1417        double  theta;
1418
1419        if (yp[2]*yp[2] + zp[2]*zp[2] < 2.*FTINY*FTINY) {
1420                /* Special case for X' along Z-axis */
1421                theta = -atan2(yp[0], yp[1]);
1422                *xfp++ = "-ry";
1423                *xfp++ = xp[2] < 0.0 ? "90" : "-90";
1424                *xfp++ = "-rz";
1425                sprintf(bufs[bn], "%f", theta*(180./PI));
1426                *xfp++ = bufs[bn++];
1427                return(xfp - xfarg);
1428        }
1429        theta = atan2(yp[2], zp[2]);
1430        if (!FEQ(theta,0.0)) {
1431                *xfp++ = "-rx";
1432                sprintf(bufs[bn], "%f", theta*(180./PI));
1433                *xfp++ = bufs[bn++];
1434        }
1435        theta = asin(-xp[2]);
1436        if (!FEQ(theta,0.0)) {
1437                *xfp++ = "-ry";
1438                sprintf(bufs[bn], " %f", theta*(180./PI));
1439                *xfp++ = bufs[bn++];
1440        }
1441        theta = atan2(xp[1], xp[0]);
1442        if (!FEQ(theta,0.0)) {
1443                *xfp++ = "-rz";
1444                sprintf(bufs[bn], "%f", theta*(180./PI));
1445                *xfp++ = bufs[bn++];
1446        }
1447        *xfp = NULL;
1448        return(xfp - xfarg);
1449 }
1450
1451
1452 int
1453 getBSDF_xfm(            /* compute BSDF orient. -> world orient. transform */
1454        MAT4 xm,
1455        FVECT nrm,
1456        UpDir ud,
1457        char *xfbuf
1458 )
1459 {
1460        char    *xfargs[7];
1461        XF      myxf;
1462        FVECT   updir, xdest, ydest;
1463        int     i;
1464
1465        updir[0] = updir[1] = updir[2] = 0.;
1466        switch (ud) {
1467        case UDzneg:
1468                updir[2] = -1.;
1469                break;
1470        case UDyneg:
1471                updir[1] = -1.;
1472                break;
1473        case UDxneg:
1474                updir[0] = -1.;
1475                break;
1476        case UDxpos:
1477                updir[0] = 1.;
1478                break;
1479        case UDypos:
1480                updir[1] = 1.;
1481                break;
1482        case UDzpos:
1483                updir[2] = 1.;
1484                break;
1485        case UDunknown:
1486                return(0);
1487        }
1488        fcross(xdest, updir, nrm);
1489        if (normalize(xdest) == 0.0)
1490                return(0);
1491        fcross(ydest, nrm, xdest);
1492        xf(&myxf, addrot(xfargs, xdest, ydest, nrm), xfargs);
1493        copymat4(xm, myxf.xfm);
1494        if (xfbuf == NULL)
1495                return(1);
1496                                /* return xf arguments as well */
1497        for (i = 0; xfargs[i] != NULL; i++) {
1498                *xfbuf++ = ' ';
1499                strcpy(xfbuf, xfargs[i]);
1500                while (*xfbuf) ++xfbuf;
1501        }
1502        return(1);
1503 }
1504
1505 /*######### END DEPRECATED ROUTINES #######*/
1506 /*################################################################*/

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