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

Comparing ray/src/common/bsdf.c (file contents):
Revision 2.15 by greg, Fri Feb 18 00:40:25 2011 UTC vs.
Revision 2.43 by greg, Sat Oct 13 20:15:43 2012 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 35 | Line 38 | const char             *SDerrorEnglish[] = {
38   /* Additional information on last error (ASCII English) */
39   char                    SDerrorDetail[256];
40  
41 + /* Empty distribution for getCDist() calls that fail for some reason */
42 + const SDCDst            SDemptyCD;
43 +
44   /* Cache of loaded BSDFs */
45   struct SDCache_s        *SDcacheList = NULL;
46  
# Line 45 | Line 51 | int                    SDretainSet = SDretainNone;
51   SDError
52   SDreportEnglish(SDError ec, FILE *fp)
53   {
48        if (fp == NULL)
49                return ec;
54          if (!ec)
55                  return SDEnone;
56 +        if ((ec < SDEnone) | (ec > SDEunknown)) {
57 +                SDerrorDetail[0] = '\0';
58 +                ec = SDEunknown;
59 +        }
60 +        if (fp == NULL)
61 +                return ec;
62          fputs(SDerrorEnglish[ec], fp);
63          if (SDerrorDetail[0]) {
64                  fputs(": ", fp);
# Line 77 | Line 87 | to_meters(             /* return factor to convert given unit to
87  
88   /* Load geometric dimensions and description (if any) */
89   static SDError
90 < SDloadGeometry(SDData *dp, ezxml_t wdb)
90 > SDloadGeometry(SDData *sd, ezxml_t wtl)
91   {
92 <        ezxml_t         geom;
92 >        ezxml_t         node, matl, geom;
93          double          cfact;
94 <        const char      *fmt, *mgfstr;
94 >        const char      *fmt = NULL, *mgfstr;
95  
96 <        sprintf(SDerrorDetail, "Negative size in \"%s\"", dp->name);
97 <        dp->dim[0] = dp->dim[1] = dp->dim[2] = .0;
98 <        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Width")) != NULL)
99 <                dp->dim[0] = atof(ezxml_txt(geom)) *
100 <                                to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
101 <        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Height")) != NULL)
102 <                dp->dim[1] = atof(ezxml_txt(geom)) *
103 <                                to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
104 <        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Thickness")) != NULL)
105 <                dp->dim[2] = atof(ezxml_txt(geom)) *
106 <                                to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
107 <        if ((dp->dim[0] < .0) | (dp->dim[1] < .0) | (dp->dim[2] < .0))
108 <                return SDEdata;
109 <        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Geometry")) == NULL ||
110 <                        (mgfstr = ezxml_txt(geom)) == NULL)
96 >        SDerrorDetail[0] = '\0';
97 >        sd->matn[0] = '\0'; sd->makr[0] = '\0';
98 >        sd->dim[0] = sd->dim[1] = sd->dim[2] = 0;
99 >        matl = ezxml_child(wtl, "Material");
100 >        if (matl != NULL) {                     /* get material info. */
101 >                if ((node = ezxml_child(matl, "Name")) != NULL) {
102 >                        strncpy(sd->matn, ezxml_txt(node), SDnameLn);
103 >                        if (sd->matn[SDnameLn-1])
104 >                                strcpy(sd->matn+(SDnameLn-4), "...");
105 >                }
106 >                if ((node = ezxml_child(matl, "Manufacturer")) != NULL) {
107 >                        strncpy(sd->makr, ezxml_txt(node), SDnameLn);
108 >                        if (sd->makr[SDnameLn-1])
109 >                                strcpy(sd->makr+(SDnameLn-4), "...");
110 >                }
111 >                if ((node = ezxml_child(matl, "Width")) != NULL)
112 >                        sd->dim[0] = atof(ezxml_txt(node)) *
113 >                                        to_meters(ezxml_attr(node, "unit"));
114 >                if ((node = ezxml_child(matl, "Height")) != NULL)
115 >                        sd->dim[1] = atof(ezxml_txt(node)) *
116 >                                        to_meters(ezxml_attr(node, "unit"));
117 >                if ((node = ezxml_child(matl, "Thickness")) != NULL)
118 >                        sd->dim[2] = atof(ezxml_txt(node)) *
119 >                                        to_meters(ezxml_attr(node, "unit"));
120 >                if ((sd->dim[0] < 0) | (sd->dim[1] < 0) | (sd->dim[2] < 0)) {
121 >                        if (!SDerrorDetail[0])
122 >                                sprintf(SDerrorDetail, "Negative dimension in \"%s\"",
123 >                                                        sd->name);
124 >                        return SDEdata;
125 >                }
126 >        }
127 >        sd->mgf = NULL;
128 >        geom = ezxml_child(wtl, "Geometry");
129 >        if (geom == NULL)                       /* no actual geometry? */
130                  return SDEnone;
131 <        if ((fmt = ezxml_attr(geom, "format")) != NULL &&
132 <                        strcasecmp(fmt, "MGF")) {
131 >        fmt = ezxml_attr(geom, "format");
132 >        if (fmt != NULL && strcasecmp(fmt, "MGF")) {
133                  sprintf(SDerrorDetail,
134                          "Unrecognized geometry format '%s' in \"%s\"",
135 <                                        fmt, dp->name);
135 >                                        fmt, sd->name);
136                  return SDEsupport;
137          }
138 <        cfact = to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
139 <        dp->mgf = (char *)malloc(strlen(mgfstr)+32);
140 <        if (dp->mgf == NULL) {
138 >        if ((node = ezxml_child(geom, "MGFblock")) == NULL ||
139 >                        (mgfstr = ezxml_txt(node)) == NULL)
140 >                return SDEnone;
141 >        while (isspace(*mgfstr))
142 >                ++mgfstr;
143 >        if (!*mgfstr)
144 >                return SDEnone;
145 >        cfact = to_meters(ezxml_attr(node, "unit"));
146 >        if (cfact <= 0)
147 >                return SDEformat;
148 >        sd->mgf = (char *)malloc(strlen(mgfstr)+32);
149 >        if (sd->mgf == NULL) {
150                  strcpy(SDerrorDetail, "Out of memory in SDloadGeometry");
151                  return SDEmemory;
152          }
153          if (cfact < 0.99 || cfact > 1.01)
154 <                sprintf(dp->mgf, "xf -s %.5f\n%s\nxf\n", cfact, mgfstr);
154 >                sprintf(sd->mgf, "xf -s %.5f\n%s\nxf\n", cfact, mgfstr);
155          else
156 <                strcpy(dp->mgf, mgfstr);
156 >                strcpy(sd->mgf, mgfstr);
157          return SDEnone;
158   }
159  
122
160   /* Load a BSDF struct from the given file (free first and keep name) */
161   SDError
162   SDloadFile(SDData *sd, const char *fname)
163   {
164          SDError         lastErr;
165 <        ezxml_t         fl;
165 >        ezxml_t         fl, wtl;
166  
167          if ((sd == NULL) | (fname == NULL || !*fname))
168                  return SDEargument;
# Line 142 | Line 179 | SDloadFile(SDData *sd, const char *fname)
179                  ezxml_free(fl);
180                  return SDEformat;
181          }
182 +        if (strcmp(ezxml_name(fl), "WindowElement")) {
183 +                sprintf(SDerrorDetail,
184 +                        "BSDF \"%s\": top level node not 'WindowElement'",
185 +                                sd->name);
186 +                ezxml_free(fl);
187 +                return SDEformat;
188 +        }
189 +        wtl = ezxml_child(fl, "FileType");
190 +        if (wtl != NULL && strcmp(ezxml_txt(wtl), "BSDF")) {
191 +                sprintf(SDerrorDetail,
192 +                        "XML \"%s\": wrong FileType (must be 'BSDF')",
193 +                                sd->name);
194 +                ezxml_free(fl);
195 +                return SDEformat;
196 +        }
197 +        wtl = ezxml_child(ezxml_child(fl, "Optical"), "Layer");
198 +        if (wtl == NULL) {
199 +                sprintf(SDerrorDetail, "BSDF \"%s\": no optical layers'",
200 +                                sd->name);
201 +                ezxml_free(fl);
202 +                return SDEformat;
203 +        }
204                                  /* load geometry if present */
205 <        if ((lastErr = SDloadGeometry(sd, fl)))
205 >        lastErr = SDloadGeometry(sd, wtl);
206 >        if (lastErr) {
207 >                ezxml_free(fl);
208                  return lastErr;
209 +        }
210                                  /* try loading variable resolution data */
211 <        lastErr = SDloadTre(sd, fl);
211 >        lastErr = SDloadTre(sd, wtl);
212                                  /* check our result */
213 <        switch (lastErr) {
214 <        case SDEformat:
215 <        case SDEdata:
154 <        case SDEsupport:        /* possibly we just tried the wrong format */
155 <                lastErr = SDloadMtx(sd, fl);
156 <                break;
157 <        default:                /* variable res. OK else serious error */
158 <                break;
159 <        }
213 >        if (lastErr == SDEsupport)      /* try matrix BSDF if not tree data */
214 >                lastErr = SDloadMtx(sd, wtl);
215 >                
216                                  /* done with XML file */
217          ezxml_free(fl);
218 <                                /* return success or failure */
219 <        return lastErr;
218 >        
219 >        if (lastErr) {          /* was there a load error? */
220 >                SDfreeBSDF(sd);
221 >                return lastErr;
222 >        }
223 >                                /* remove any insignificant components */
224 >        if (sd->rf != NULL && sd->rf->maxHemi <= .001) {
225 >                SDfreeSpectralDF(sd->rf); sd->rf = NULL;
226 >        }
227 >        if (sd->rb != NULL && sd->rb->maxHemi <= .001) {
228 >                SDfreeSpectralDF(sd->rb); sd->rb = NULL;
229 >        }
230 >        if (sd->tf != NULL && sd->tf->maxHemi <= .001) {
231 >                SDfreeSpectralDF(sd->tf); sd->tf = NULL;
232 >        }
233 >        if (sd->tb != NULL && sd->tb->maxHemi <= .001) {
234 >                SDfreeSpectralDF(sd->tb); sd->tb = NULL;
235 >        }
236 >                                /* return success */
237 >        return SDEnone;
238   }
239  
240   /* Allocate new spectral distribution function */
# Line 187 | Line 261 | SDnewSpectralDF(int nc)
261          return df;
262   }
263  
264 + /* Add component(s) to spectral distribution function */
265 + SDSpectralDF *
266 + SDaddComponent(SDSpectralDF *odf, int nadd)
267 + {
268 +        SDSpectralDF    *df;
269 +
270 +        if (odf == NULL)
271 +                return SDnewSpectralDF(nadd);
272 +        if (nadd <= 0)
273 +                return odf;
274 +        df = (SDSpectralDF *)realloc(odf, sizeof(SDSpectralDF) +
275 +                                (odf->ncomp+nadd-1)*sizeof(SDComponent));
276 +        if (df == NULL) {
277 +                sprintf(SDerrorDetail,
278 +                        "Cannot add %d component(s) to spectral DF", nadd);
279 +                SDfreeSpectralDF(odf);
280 +                return NULL;
281 +        }
282 +        memset(df->comp+df->ncomp, 0, nadd*sizeof(SDComponent));
283 +        df->ncomp += nadd;
284 +        return df;
285 + }
286 +
287   /* Free cached cumulative distributions for BSDF component */
288   void
289   SDfreeCumulativeCache(SDSpectralDF *df)
# Line 213 | Line 310 | SDfreeSpectralDF(SDSpectralDF *df)
310                  return;
311          SDfreeCumulativeCache(df);
312          for (n = df->ncomp; n-- > 0; )
313 <                (*df->comp[n].func->freeSC)(df->comp[n].dist);
313 >                if (df->comp[n].dist != NULL)
314 >                        (*df->comp[n].func->freeSC)(df->comp[n].dist);
315          free(df);
316   }
317  
318   /* Shorten file path to useable BSDF name, removing suffix */
319   void
320 < SDclipName(char res[SDnameLn], const char *fname)
320 > SDclipName(char *res, const char *fname)
321   {
322          const char      *cp, *dot = NULL;
323          
# Line 237 | Line 335 | SDclipName(char res[SDnameLn], const char *fname)
335  
336   /* Initialize an unused BSDF struct (simply clears to zeroes) */
337   void
338 < SDclearBSDF(SDData *sd)
338 > SDclearBSDF(SDData *sd, const char *fname)
339   {
340 <        if (sd != NULL)
341 <                memset(sd, 0, sizeof(SDData));
340 >        if (sd == NULL)
341 >                return;
342 >        memset(sd, 0, sizeof(SDData));
343 >        if (fname == NULL)
344 >                return;
345 >        SDclipName(sd->name, fname);
346   }
347  
348   /* Free data associated with BSDF struct */
# Line 265 | Line 367 | SDfreeBSDF(SDData *sd)
367                  SDfreeSpectralDF(sd->tf);
368                  sd->tf = NULL;
369          }
370 +        if (sd->tb != NULL) {
371 +                SDfreeSpectralDF(sd->tb);
372 +                sd->tb = NULL;
373 +        }
374          sd->rLambFront.cieY = .0;
375 <        sd->rLambFront.spec.clock = 0;
375 >        sd->rLambFront.spec.flags = 0;
376          sd->rLambBack.cieY = .0;
377 <        sd->rLambBack.spec.clock = 0;
377 >        sd->rLambBack.spec.flags = 0;
378          sd->tLamb.cieY = .0;
379 <        sd->tLamb.spec.clock = 0;
379 >        sd->tLamb.spec.flags = 0;
380   }
381  
382   /* Find writeable BSDF by name, or allocate new cache entry if absent */
# Line 298 | Line 404 | SDgetCache(const char *bname)
404          sdl->next = SDcacheList;
405          SDcacheList = sdl;
406  
407 <        sdl->refcnt++;
407 >        sdl->refcnt = 1;
408          return &sdl->bsdf;
409   }
410  
# Line 342 | Line 448 | SDfreeCache(const SDData *sd)
448          for (sdl = SDcacheList; sdl != NULL; sdl = (sdLast=sdl)->next)
449                  if (&sdl->bsdf == sd)
450                          break;
451 <        if (sdl == NULL || --sdl->refcnt)
451 >        if (sdl == NULL || (sdl->refcnt -= (sdl->refcnt > 0)))
452                  return;                 /* missing or still in use */
453                                          /* keep unreferenced data? */
454          if (SDisLoaded(sd) && SDretainSet) {
# Line 352 | Line 458 | SDfreeCache(const SDData *sd)
458                  SDfreeCumulativeCache(sd->rf);
459                  SDfreeCumulativeCache(sd->rb);
460                  SDfreeCumulativeCache(sd->tf);
461 +                SDfreeCumulativeCache(sd->tb);
462                  return;
463          }
464                                          /* remove from list and free */
# Line 365 | Line 472 | SDfreeCache(const SDData *sd)
472  
473   /* Sample an individual BSDF component */
474   SDError
475 < SDsampComponent(SDValue *sv, FVECT outVec, const FVECT inVec,
369 <                        double randX, SDComponent *sdc)
475 > SDsampComponent(SDValue *sv, FVECT ioVec, double randX, SDComponent *sdc)
476   {
477          float           coef[SDmaxCh];
478          SDError         ec;
479 +        FVECT           inVec;
480          const SDCDst    *cd;
481          double          d;
482          int             n;
483                                          /* check arguments */
484 <        if ((sv == NULL) | (outVec == NULL) | (inVec == NULL) | (sdc == NULL))
484 >        if ((sv == NULL) | (ioVec == NULL) | (sdc == NULL))
485                  return SDEargument;
486                                          /* get cumulative distribution */
487 +        VCOPY(inVec, ioVec);
488          cd = (*sdc->func->getCDist)(inVec, sdc);
489          if (cd == NULL)
490                  return SDEmemory;
491 <        if (cd->cTotal <= 1e-7) {       /* anything to sample? */
491 >        if (cd->cTotal <= 1e-6) {       /* anything to sample? */
492                  sv->spec = c_dfcolor;
493                  sv->cieY = .0;
494 <                memset(outVec, 0, 3*sizeof(double));
494 >                memset(ioVec, 0, 3*sizeof(double));
495                  return SDEnone;
496          }
497          sv->cieY = cd->cTotal;
498                                          /* compute sample direction */
499 <        ec = (*sdc->func->sampCDist)(outVec, randX, cd);
499 >        ec = (*sdc->func->sampCDist)(ioVec, randX, cd);
500          if (ec)
501                  return ec;
502                                          /* get BSDF color */
503 <        n = (*sdc->func->getBSDFs)(coef, outVec, inVec, sdc->dist);
503 >        n = (*sdc->func->getBSDFs)(coef, ioVec, inVec, sdc);
504          if (n <= 0) {
505                  strcpy(SDerrorDetail, "BSDF sample value error");
506                  return SDEinternal;
# Line 417 | Line 525 | SDmultiSamp(double t[], int n, double randX)
525          unsigned        nBits;
526          double          scale;
527          bitmask_t       ndx, coord[MS_MAXDIM];
528 <        
528 >
529 >        if (n <= 0)                     /* check corner cases */
530 >                return;
531 >        if (randX < 0) randX = 0;
532 >        else if (randX >= 1.) randX = 0.999999999999999;
533 >        if (n == 1) {
534 >                t[0] = randX;
535 >                return;
536 >        }
537          while (n > MS_MAXDIM)           /* punt for higher dimensions */
538 <                t[--n] = drand48();
538 >                t[--n] = rand()*(1./(RAND_MAX+.5));
539          nBits = (8*sizeof(bitmask_t) - 1) / n;
540          ndx = randX * (double)((bitmask_t)1 << (nBits*n));
541                                          /* get coordinate on Hilbert curve */
# Line 427 | Line 543 | SDmultiSamp(double t[], int n, double randX)
543                                          /* convert back to [0,1) range */
544          scale = 1. / (double)((bitmask_t)1 << nBits);
545          while (n--)
546 <                t[n] = scale * ((double)coord[n] + drand48());
546 >                t[n] = scale * ((double)coord[n] + rand()*(1./(RAND_MAX+.5)));
547   }
548  
549   #undef MS_MAXDIM
# Line 440 | Line 556 | SDdiffuseSamp(FVECT outVec, int outFront, double randX
556          SDmultiSamp(outVec, 2, randX);
557          SDsquare2disk(outVec, outVec[0], outVec[1]);
558          outVec[2] = 1. - outVec[0]*outVec[0] - outVec[1]*outVec[1];
559 <        if (outVec[2] > .0)             /* a bit of paranoia */
559 >        if (outVec[2] > 0)              /* a bit of paranoia */
560                  outVec[2] = sqrt(outVec[2]);
561          if (!outFront)                  /* going out back? */
562                  outVec[2] = -outVec[2];
# Line 448 | Line 564 | SDdiffuseSamp(FVECT outVec, int outFront, double randX
564  
565   /* Query projected solid angle coverage for non-diffuse BSDF direction */
566   SDError
567 < SDsizeBSDF(double *projSA, const FVECT vec, int qflags, const SDData *sd)
567 > SDsizeBSDF(double *projSA, const FVECT v1, const RREAL *v2,
568 >                                int qflags, const SDData *sd)
569   {
570 <        SDSpectralDF    *rdf;
570 >        SDSpectralDF    *rdf, *tdf;
571          SDError         ec;
572          int             i;
573                                          /* check arguments */
574 <        if ((projSA == NULL) | (vec == NULL) | (sd == NULL))
574 >        if ((projSA == NULL) | (v1 == NULL) | (sd == NULL))
575                  return SDEargument;
576                                          /* initialize extrema */
577 <        switch (qflags & SDqueryMin+SDqueryMax) {
577 >        switch (qflags) {
578          case SDqueryMax:
579                  projSA[0] = .0;
580                  break;
# Line 470 | Line 587 | SDsizeBSDF(double *projSA, const FVECT vec, int qflags
587          case 0:
588                  return SDEargument;
589          }
590 <        if (vec[2] > .0)                /* front surface query? */
590 >        if (v1[2] > 0) {                /* front surface query? */
591                  rdf = sd->rf;
592 <        else
592 >                tdf = (sd->tf != NULL) ? sd->tf : sd->tb;
593 >        } else {
594                  rdf = sd->rb;
595 +                tdf = (sd->tb != NULL) ? sd->tb : sd->tf;
596 +        }
597 +        if (v2 != NULL)                 /* bidirectional? */
598 +                if (v1[2] > 0 ^ v2[2] > 0)
599 +                        rdf = NULL;
600 +                else
601 +                        tdf = NULL;
602          ec = SDEdata;                   /* run through components */
603          for (i = (rdf==NULL) ? 0 : rdf->ncomp; i--; ) {
604 <                ec = (*rdf->comp[i].func->queryProjSA)(projSA, vec, qflags,
605 <                                                        rdf->comp[i].dist);
604 >                ec = (*rdf->comp[i].func->queryProjSA)(projSA, v1, v2,
605 >                                                qflags, &rdf->comp[i]);
606                  if (ec)
607                          return ec;
608          }
609 <        for (i = (sd->tf==NULL) ? 0 : sd->tf->ncomp; i--; ) {
610 <                ec = (*sd->tf->comp[i].func->queryProjSA)(projSA, vec, qflags,
611 <                                                        sd->tf->comp[i].dist);
609 >        for (i = (tdf==NULL) ? 0 : tdf->ncomp; i--; ) {
610 >                ec = (*tdf->comp[i].func->queryProjSA)(projSA, v1, v2,
611 >                                                qflags, &tdf->comp[i]);
612                  if (ec)
613                          return ec;
614          }
615 <        return ec;
615 >        if (ec) {                       /* all diffuse? */
616 >                projSA[0] = M_PI;
617 >                if (qflags == SDqueryMin+SDqueryMax)
618 >                        projSA[1] = M_PI;
619 >        }
620 >        return SDEnone;
621   }
622  
623   /* Return BSDF for the given incident and scattered ray vectors */
# Line 502 | Line 632 | SDevalBSDF(SDValue *sv, const FVECT outVec, const FVEC
632          if ((sv == NULL) | (outVec == NULL) | (inVec == NULL) | (sd == NULL))
633                  return SDEargument;
634                                          /* whose side are we on? */
635 <        inFront = (inVec[2] > .0);
636 <        outFront = (outVec[2] > .0);
635 >        inFront = (inVec[2] > 0);
636 >        outFront = (outVec[2] > 0);
637                                          /* start with diffuse portion */
638          if (inFront & outFront) {
639                  *sv = sd->rLambFront;
# Line 511 | Line 641 | SDevalBSDF(SDValue *sv, const FVECT outVec, const FVEC
641          } else if (!(inFront | outFront)) {
642                  *sv = sd->rLambBack;
643                  sdf = sd->rb;
644 <        } else /* inFront ^ outFront */ {
644 >        } else if (inFront) {
645                  *sv = sd->tLamb;
646 <                sdf = sd->tf;
646 >                sdf = (sd->tf != NULL) ? sd->tf : sd->tb;
647 >        } else /* inBack */ {
648 >                *sv = sd->tLamb;
649 >                sdf = (sd->tb != NULL) ? sd->tb : sd->tf;
650          }
651          sv->cieY *= 1./M_PI;
652                                          /* add non-diffuse components */
653          i = (sdf != NULL) ? sdf->ncomp : 0;
654          while (i-- > 0) {
655                  nch = (*sdf->comp[i].func->getBSDFs)(coef, outVec, inVec,
656 <                                                        sdf->comp[i].dist);
656 >                                                        &sdf->comp[i]);
657                  while (nch-- > 0) {
658                          c_cmix(&sv->spec, sv->cieY, &sv->spec,
659                                          coef[nch], &sdf->comp[i].cspec[nch]);
# Line 537 | Line 670 | double
670   SDdirectHemi(const FVECT inVec, int sflags, const SDData *sd)
671   {
672          double          hsum;
673 <        SDSpectralDF    *rdf;
673 >        SDSpectralDF    *rdf, *tdf;
674          const SDCDst    *cd;
675          int             i;
676                                          /* check arguments */
677          if ((inVec == NULL) | (sd == NULL))
678                  return .0;
679                                          /* gather diffuse components */
680 <        if (inVec[2] > .0) {
680 >        if (inVec[2] > 0) {
681                  hsum = sd->rLambFront.cieY;
682                  rdf = sd->rf;
683 +                tdf = (sd->tf != NULL) ? sd->tf : sd->tb;
684          } else /* !inFront */ {
685                  hsum = sd->rLambBack.cieY;
686                  rdf = sd->rb;
687 +                tdf = (sd->tb != NULL) ? sd->tb : sd->tf;
688          }
689          if ((sflags & SDsampDf+SDsampR) != SDsampDf+SDsampR)
690                  hsum = .0;
691          if ((sflags & SDsampDf+SDsampT) == SDsampDf+SDsampT)
692                  hsum += sd->tLamb.cieY;
693                                          /* gather non-diffuse components */
694 <        i = ((sflags & SDsampSp+SDsampR) == SDsampSp+SDsampR &&
695 <                        rdf != NULL) ? rdf->ncomp : 0;
694 >        i = (((sflags & SDsampSp+SDsampR) == SDsampSp+SDsampR) &
695 >                        (rdf != NULL)) ? rdf->ncomp : 0;
696          while (i-- > 0) {               /* non-diffuse reflection */
697                  cd = (*rdf->comp[i].func->getCDist)(inVec, &rdf->comp[i]);
698                  if (cd != NULL)
699                          hsum += cd->cTotal;
700          }
701 <        i = ((sflags & SDsampSp+SDsampT) == SDsampSp+SDsampT &&
702 <                        sd->tf != NULL) ? sd->tf->ncomp : 0;
701 >        i = (((sflags & SDsampSp+SDsampT) == SDsampSp+SDsampT) &
702 >                        (tdf != NULL)) ? tdf->ncomp : 0;
703          while (i-- > 0) {               /* non-diffuse transmission */
704 <                cd = (*sd->tf->comp[i].func->getCDist)(inVec, &sd->tf->comp[i]);
704 >                cd = (*tdf->comp[i].func->getCDist)(inVec, &tdf->comp[i]);
705                  if (cd != NULL)
706                          hsum += cd->cTotal;
707          }
# Line 575 | Line 710 | SDdirectHemi(const FVECT inVec, int sflags, const SDDa
710  
711   /* Sample BSDF direction based on the given random variable */
712   SDError
713 < SDsampBSDF(SDValue *sv, FVECT outVec, const FVECT inVec,
579 <                        double randX, int sflags, const SDData *sd)
713 > SDsampBSDF(SDValue *sv, FVECT ioVec, double randX, int sflags, const SDData *sd)
714   {
715          SDError         ec;
716 +        FVECT           inVec;
717          int             inFront;
718 <        SDSpectralDF    *rdf;
718 >        SDSpectralDF    *rdf, *tdf;
719          double          rdiff;
720          float           coef[SDmaxCh];
721          int             i, j, n, nr;
722          SDComponent     *sdc;
723          const SDCDst    **cdarr = NULL;
724                                          /* check arguments */
725 <        if ((sv == NULL) | (outVec == NULL) | (inVec == NULL) | (sd == NULL) |
726 <                        (randX < .0) | (randX >= 1.))
725 >        if ((sv == NULL) | (ioVec == NULL) | (sd == NULL) |
726 >                        (randX < 0) | (randX >= 1.))
727                  return SDEargument;
728                                          /* whose side are we on? */
729 <        inFront = (inVec[2] > .0);
729 >        VCOPY(inVec, ioVec);
730 >        inFront = (inVec[2] > 0);
731                                          /* remember diffuse portions */
732          if (inFront) {
733                  *sv = sd->rLambFront;
734                  rdf = sd->rf;
735 +                tdf = (sd->tf != NULL) ? sd->tf : sd->tb;
736          } else /* !inFront */ {
737                  *sv = sd->rLambBack;
738                  rdf = sd->rb;
739 +                tdf = (sd->tb != NULL) ? sd->tb : sd->tf;
740          }
741          if ((sflags & SDsampDf+SDsampR) != SDsampDf+SDsampR)
742                  sv->cieY = .0;
# Line 606 | Line 744 | SDsampBSDF(SDValue *sv, FVECT outVec, const FVECT inVe
744          if ((sflags & SDsampDf+SDsampT) == SDsampDf+SDsampT)
745                  sv->cieY += sd->tLamb.cieY;
746                                          /* gather non-diffuse components */
747 <        i = nr = ((sflags & SDsampSp+SDsampR) == SDsampSp+SDsampR &&
748 <                        rdf != NULL) ? rdf->ncomp : 0;
749 <        j = ((sflags & SDsampSp+SDsampT) == SDsampSp+SDsampT &&
750 <                        sd->tf != NULL) ? sd->tf->ncomp : 0;
747 >        i = nr = (((sflags & SDsampSp+SDsampR) == SDsampSp+SDsampR) &
748 >                        (rdf != NULL)) ? rdf->ncomp : 0;
749 >        j = (((sflags & SDsampSp+SDsampT) == SDsampSp+SDsampT) &
750 >                        (tdf != NULL)) ? tdf->ncomp : 0;
751          n = i + j;
752          if (n > 0 && (cdarr = (const SDCDst **)malloc(n*sizeof(SDCDst *))) == NULL)
753                  return SDEmemory;
754          while (j-- > 0) {               /* non-diffuse transmission */
755 <                cdarr[i+j] = (*sd->tf->comp[j].func->getCDist)(inVec, &sd->tf->comp[j]);
755 >                cdarr[i+j] = (*tdf->comp[j].func->getCDist)(inVec, &tdf->comp[j]);
756                  if (cdarr[i+j] == NULL) {
757                          free(cdarr);
758                          return SDEmemory;
# Line 629 | Line 767 | SDsampBSDF(SDValue *sv, FVECT outVec, const FVECT inVe
767                  }
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 646 | 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 657 | 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 689 | 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 712 | 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 739 | 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   }
752
753 /*################################################################*/
754 /*######### DEPRECATED ROUTINES AWAITING PERMANENT REMOVAL #######*/
755
756 /*
757 * Routines for handling BSDF data
758 */
759
760 #include "standard.h"
761 #include "paths.h"
762 #include <ctype.h>
763
764 #define MAXLATS         46              /* maximum number of latitudes */
765
766 /* BSDF angle specification */
767 typedef struct {
768        char    name[64];               /* basis name */
769        int     nangles;                /* total number of directions */
770        struct {
771                float   tmin;                   /* starting theta */
772                short   nphis;                  /* number of phis (0 term) */
773        }       lat[MAXLATS+1];         /* latitudes */
774 } ANGLE_BASIS;
775
776 #define MAXABASES       7               /* limit on defined bases */
777
778 static ANGLE_BASIS      abase_list[MAXABASES] = {
779        {
780                "LBNL/Klems Full", 145,
781                { {-5., 1},
782                {5., 8},
783                {15., 16},
784                {25., 20},
785                {35., 24},
786                {45., 24},
787                {55., 24},
788                {65., 16},
789                {75., 12},
790                {90., 0} }
791        }, {
792                "LBNL/Klems Half", 73,
793                { {-6.5, 1},
794                {6.5, 8},
795                {19.5, 12},
796                {32.5, 16},
797                {46.5, 20},
798                {61.5, 12},
799                {76.5, 4},
800                {90., 0} }
801        }, {
802                "LBNL/Klems Quarter", 41,
803                { {-9., 1},
804                {9., 8},
805                {27., 12},
806                {46., 12},
807                {66., 8},
808                {90., 0} }
809        }
810 };
811
812 static int      nabases = 3;    /* current number of defined bases */
813
814 #define  FEQ(a,b)       ((a)-(b) <= 1e-6 && (b)-(a) <= 1e-6)
815
816 static int
817 fequal(double a, double b)
818 {
819        if (b != .0)
820                a = a/b - 1.;
821        return((a <= 1e-6) & (a >= -1e-6));
822 }
823
824 /* Returns the name of the given tag */
825 #ifdef ezxml_name
826 #undef ezxml_name
827 static char *
828 ezxml_name(ezxml_t xml)
829 {
830        if (xml == NULL)
831                return(NULL);
832        return(xml->name);
833 }
834 #endif
835
836 /* Returns the given tag's character content or empty string if none */
837 #ifdef ezxml_txt
838 #undef ezxml_txt
839 static char *
840 ezxml_txt(ezxml_t xml)
841 {
842        if (xml == NULL)
843                return("");
844        return(xml->txt);
845 }
846 #endif
847
848
849 static int
850 ab_getvec(              /* get vector for this angle basis index */
851        FVECT v,
852        int ndx,
853        void *p
854 )
855 {
856        ANGLE_BASIS  *ab = (ANGLE_BASIS *)p;
857        int     li;
858        double  pol, azi, d;
859        
860        if ((ndx < 0) | (ndx >= ab->nangles))
861                return(0);
862        for (li = 0; ndx >= ab->lat[li].nphis; li++)
863                ndx -= ab->lat[li].nphis;
864        pol = PI/180.*0.5*(ab->lat[li].tmin + ab->lat[li+1].tmin);
865        azi = 2.*PI*ndx/ab->lat[li].nphis;
866        v[2] = d = cos(pol);
867        d = sqrt(1. - d*d);     /* sin(pol) */
868        v[0] = cos(azi)*d;
869        v[1] = sin(azi)*d;
870        return(1);
871 }
872
873
874 static int
875 ab_getndx(              /* get index corresponding to the given vector */
876        FVECT v,
877        void *p
878 )
879 {
880        ANGLE_BASIS  *ab = (ANGLE_BASIS *)p;
881        int     li, ndx;
882        double  pol, azi, d;
883
884        if ((v[2] < -1.0) | (v[2] > 1.0))
885                return(-1);
886        pol = 180.0/PI*acos(v[2]);
887        azi = 180.0/PI*atan2(v[1], v[0]);
888        if (azi < 0.0) azi += 360.0;
889        for (li = 1; ab->lat[li].tmin <= pol; li++)
890                if (!ab->lat[li].nphis)
891                        return(-1);
892        --li;
893        ndx = (int)((1./360.)*azi*ab->lat[li].nphis + 0.5);
894        if (ndx >= ab->lat[li].nphis) ndx = 0;
895        while (li--)
896                ndx += ab->lat[li].nphis;
897        return(ndx);
898 }
899
900
901 static double
902 ab_getohm(              /* get solid angle for this angle basis index */
903        int ndx,
904        void *p
905 )
906 {
907        ANGLE_BASIS  *ab = (ANGLE_BASIS *)p;
908        int     li;
909        double  theta, theta1;
910        
911        if ((ndx < 0) | (ndx >= ab->nangles))
912                return(0);
913        for (li = 0; ndx >= ab->lat[li].nphis; li++)
914                ndx -= ab->lat[li].nphis;
915        theta1 = PI/180. * ab->lat[li+1].tmin;
916        if (ab->lat[li].nphis == 1) {           /* special case */
917                if (ab->lat[li].tmin > FTINY)
918                        error(USER, "unsupported BSDF coordinate system");
919                return(2.*PI*(1. - cos(theta1)));
920        }
921        theta = PI/180. * ab->lat[li].tmin;
922        return(2.*PI*(cos(theta) - cos(theta1))/(double)ab->lat[li].nphis);
923 }
924
925
926 static int
927 ab_getvecR(             /* get reverse vector for this angle basis index */
928        FVECT v,
929        int ndx,
930        void *p
931 )
932 {
933        if (!ab_getvec(v, ndx, p))
934                return(0);
935
936        v[0] = -v[0];
937        v[1] = -v[1];
938        v[2] = -v[2];
939
940        return(1);
941 }
942
943
944 static int
945 ab_getndxR(             /* get index corresponding to the reverse vector */
946        FVECT v,
947        void *p
948 )
949 {
950        FVECT  v2;
951        
952        v2[0] = -v[0];
953        v2[1] = -v[1];
954        v2[2] = -v[2];
955
956        return ab_getndx(v2, p);
957 }
958
959
960 static void
961 load_angle_basis(       /* load custom BSDF angle basis */
962        ezxml_t wab
963 )
964 {
965        char    *abname = ezxml_txt(ezxml_child(wab, "AngleBasisName"));
966        ezxml_t wbb;
967        int     i;
968        
969        if (!abname || !*abname)
970                return;
971        for (i = nabases; i--; )
972                if (!strcasecmp(abname, abase_list[i].name))
973                        return;         /* assume it's the same */
974        if (nabases >= MAXABASES)
975                error(INTERNAL, "too many angle bases");
976        strcpy(abase_list[nabases].name, abname);
977        abase_list[nabases].nangles = 0;
978        for (i = 0, wbb = ezxml_child(wab, "AngleBasisBlock");
979                        wbb != NULL; i++, wbb = wbb->next) {
980                if (i >= MAXLATS)
981                        error(INTERNAL, "too many latitudes in custom basis");
982                abase_list[nabases].lat[i+1].tmin = atof(ezxml_txt(
983                                ezxml_child(ezxml_child(wbb,
984                                        "ThetaBounds"), "UpperTheta")));
985                if (!i)
986                        abase_list[nabases].lat[i].tmin =
987                                        -abase_list[nabases].lat[i+1].tmin;
988                else if (!fequal(atof(ezxml_txt(ezxml_child(ezxml_child(wbb,
989                                        "ThetaBounds"), "LowerTheta"))),
990                                abase_list[nabases].lat[i].tmin))
991                        error(WARNING, "theta values disagree in custom basis");
992                abase_list[nabases].nangles +=
993                        abase_list[nabases].lat[i].nphis =
994                                atoi(ezxml_txt(ezxml_child(wbb, "nPhis")));
995        }
996        abase_list[nabases++].lat[i].nphis = 0;
997 }
998
999
1000 static void
1001 load_geometry(          /* load geometric dimensions and description (if any) */
1002        struct BSDF_data *dp,
1003        ezxml_t wdb
1004 )
1005 {
1006        ezxml_t         geom;
1007        double          cfact;
1008        const char      *fmt, *mgfstr;
1009
1010        dp->dim[0] = dp->dim[1] = dp->dim[2] = 0;
1011        dp->mgf = NULL;
1012        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Width")) != NULL)
1013                dp->dim[0] = atof(ezxml_txt(geom)) *
1014                                to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
1015        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Height")) != NULL)
1016                dp->dim[1] = atof(ezxml_txt(geom)) *
1017                                to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
1018        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Thickness")) != NULL)
1019                dp->dim[2] = atof(ezxml_txt(geom)) *
1020                                to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
1021        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Geometry")) == NULL ||
1022                        (mgfstr = ezxml_txt(geom)) == NULL)
1023                return;
1024        if ((fmt = ezxml_attr(geom, "format")) != NULL &&
1025                        strcasecmp(fmt, "MGF")) {
1026                sprintf(errmsg, "unrecognized geometry format '%s'", fmt);
1027                error(WARNING, errmsg);
1028                return;
1029        }
1030        cfact = to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
1031        dp->mgf = (char *)malloc(strlen(mgfstr)+32);
1032        if (dp->mgf == NULL)
1033                error(SYSTEM, "out of memory in load_geometry");
1034        if (cfact < 0.99 || cfact > 1.01)
1035                sprintf(dp->mgf, "xf -s %.5f\n%s\nxf\n", cfact, mgfstr);
1036        else
1037                strcpy(dp->mgf, mgfstr);
1038 }
1039
1040
1041 static void
1042 load_bsdf_data(         /* load BSDF distribution for this wavelength */
1043        struct BSDF_data *dp,
1044        ezxml_t wdb
1045 )
1046 {
1047        char  *cbasis = ezxml_txt(ezxml_child(wdb,"ColumnAngleBasis"));
1048        char  *rbasis = ezxml_txt(ezxml_child(wdb,"RowAngleBasis"));
1049        char  *sdata;
1050        int  i;
1051        
1052        if ((!cbasis || !*cbasis) | (!rbasis || !*rbasis)) {
1053                error(WARNING, "missing column/row basis for BSDF");
1054                return;
1055        }
1056        for (i = nabases; i--; )
1057                if (!strcasecmp(cbasis, abase_list[i].name)) {
1058                        dp->ninc = abase_list[i].nangles;
1059                        dp->ib_priv = (void *)&abase_list[i];
1060                        dp->ib_vec = ab_getvecR;
1061                        dp->ib_ndx = ab_getndxR;
1062                        dp->ib_ohm = ab_getohm;
1063                        break;
1064                }
1065        if (i < 0) {
1066                sprintf(errmsg, "undefined ColumnAngleBasis '%s'", cbasis);
1067                error(WARNING, errmsg);
1068                return;
1069        }
1070        for (i = nabases; i--; )
1071                if (!strcasecmp(rbasis, abase_list[i].name)) {
1072                        dp->nout = abase_list[i].nangles;
1073                        dp->ob_priv = (void *)&abase_list[i];
1074                        dp->ob_vec = ab_getvec;
1075                        dp->ob_ndx = ab_getndx;
1076                        dp->ob_ohm = ab_getohm;
1077                        break;
1078                }
1079        if (i < 0) {
1080                sprintf(errmsg, "undefined RowAngleBasis '%s'", cbasis);
1081                error(WARNING, errmsg);
1082                return;
1083        }
1084                                /* read BSDF data */
1085        sdata  = ezxml_txt(ezxml_child(wdb,"ScatteringData"));
1086        if (!sdata || !*sdata) {
1087                error(WARNING, "missing BSDF ScatteringData");
1088                return;
1089        }
1090        dp->bsdf = (float *)malloc(sizeof(float)*dp->ninc*dp->nout);
1091        if (dp->bsdf == NULL)
1092                error(SYSTEM, "out of memory in load_bsdf_data");
1093        for (i = 0; i < dp->ninc*dp->nout; i++) {
1094                char  *sdnext = fskip(sdata);
1095                if (sdnext == NULL) {
1096                        error(WARNING, "bad/missing BSDF ScatteringData");
1097                        free(dp->bsdf); dp->bsdf = NULL;
1098                        return;
1099                }
1100                while (*sdnext && isspace(*sdnext))
1101                        sdnext++;
1102                if (*sdnext == ',') sdnext++;
1103                dp->bsdf[i] = atof(sdata);
1104                sdata = sdnext;
1105        }
1106        while (isspace(*sdata))
1107                sdata++;
1108        if (*sdata) {
1109                sprintf(errmsg, "%d extra characters after BSDF ScatteringData",
1110                                (int)strlen(sdata));
1111                error(WARNING, errmsg);
1112        }
1113 }
1114
1115
1116 static int
1117 check_bsdf_data(        /* check that BSDF data is sane */
1118        struct BSDF_data *dp
1119 )
1120 {
1121        double          *omega_iarr, *omega_oarr;
1122        double          dom, contrib, hemi_total, full_total;
1123        int             nneg;
1124        FVECT           v;
1125        int             i, o;
1126
1127        if (dp == NULL || dp->bsdf == NULL)
1128                return(0);
1129        omega_iarr = (double *)calloc(dp->ninc, sizeof(double));
1130        omega_oarr = (double *)calloc(dp->nout, sizeof(double));
1131        if ((omega_iarr == NULL) | (omega_oarr == NULL))
1132                error(SYSTEM, "out of memory in check_bsdf_data");
1133                                        /* incoming projected solid angles */
1134        hemi_total = .0;
1135        for (i = dp->ninc; i--; ) {
1136                dom = getBSDF_incohm(dp,i);
1137                if (dom <= .0) {
1138                        error(WARNING, "zero/negative incoming solid angle");
1139                        continue;
1140                }
1141                if (!getBSDF_incvec(v,dp,i) || v[2] > FTINY) {
1142                        error(WARNING, "illegal incoming BSDF direction");
1143                        free(omega_iarr); free(omega_oarr);
1144                        return(0);
1145                }
1146                hemi_total += omega_iarr[i] = dom * -v[2];
1147        }
1148        if ((hemi_total > 1.02*PI) | (hemi_total < 0.98*PI)) {
1149                sprintf(errmsg, "incoming BSDF hemisphere off by %.1f%%",
1150                                100.*(hemi_total/PI - 1.));
1151                error(WARNING, errmsg);
1152        }
1153        dom = PI / hemi_total;          /* fix normalization */
1154        for (i = dp->ninc; i--; )
1155                omega_iarr[i] *= dom;
1156                                        /* outgoing projected solid angles */
1157        hemi_total = .0;
1158        for (o = dp->nout; o--; ) {
1159                dom = getBSDF_outohm(dp,o);
1160                if (dom <= .0) {
1161                        error(WARNING, "zero/negative outgoing solid angle");
1162                        continue;
1163                }
1164                if (!getBSDF_outvec(v,dp,o) || v[2] < -FTINY) {
1165                        error(WARNING, "illegal outgoing BSDF direction");
1166                        free(omega_iarr); free(omega_oarr);
1167                        return(0);
1168                }
1169                hemi_total += omega_oarr[o] = dom * v[2];
1170        }
1171        if ((hemi_total > 1.02*PI) | (hemi_total < 0.98*PI)) {
1172                sprintf(errmsg, "outgoing BSDF hemisphere off by %.1f%%",
1173                                100.*(hemi_total/PI - 1.));
1174                error(WARNING, errmsg);
1175        }
1176        dom = PI / hemi_total;          /* fix normalization */
1177        for (o = dp->nout; o--; )
1178                omega_oarr[o] *= dom;
1179        nneg = 0;                       /* check outgoing totals */
1180        for (i = 0; i < dp->ninc; i++) {
1181                hemi_total = .0;
1182                for (o = dp->nout; o--; ) {
1183                        double  f = BSDF_value(dp,i,o);
1184                        if (f >= .0)
1185                                hemi_total += f*omega_oarr[o];
1186                        else {
1187                                nneg += (f < -FTINY);
1188                                BSDF_value(dp,i,o) = .0f;
1189                        }
1190                }
1191                if (hemi_total > 1.01) {
1192                        sprintf(errmsg,
1193                        "incoming BSDF direction %d passes %.1f%% of light",
1194                                        i, 100.*hemi_total);
1195                        error(WARNING, errmsg);
1196                }
1197        }
1198        if (nneg) {
1199                sprintf(errmsg, "%d negative BSDF values (ignored)", nneg);
1200                error(WARNING, errmsg);
1201        }
1202        full_total = .0;                /* reverse roles and check again */
1203        for (o = 0; o < dp->nout; o++) {
1204                hemi_total = .0;
1205                for (i = dp->ninc; i--; )
1206                        hemi_total += BSDF_value(dp,i,o) * omega_iarr[i];
1207
1208                if (hemi_total > 1.01) {
1209                        sprintf(errmsg,
1210                        "outgoing BSDF direction %d collects %.1f%% of light",
1211                                        o, 100.*hemi_total);
1212                        error(WARNING, errmsg);
1213                }
1214                full_total += hemi_total*omega_oarr[o];
1215        }
1216        full_total /= PI;
1217        if (full_total > 1.00001) {
1218                sprintf(errmsg, "BSDF transfers %.4f%% of light",
1219                                100.*full_total);
1220                error(WARNING, errmsg);
1221        }
1222        free(omega_iarr); free(omega_oarr);
1223        return(1);
1224 }
1225
1226
1227 struct BSDF_data *
1228 load_BSDF(              /* load BSDF data from file */
1229        char *fname
1230 )
1231 {
1232        char                    *path;
1233        ezxml_t                 fl, wtl, wld, wdb;
1234        struct BSDF_data        *dp;
1235        
1236        path = getpath(fname, getrlibpath(), R_OK);
1237        if (path == NULL) {
1238                sprintf(errmsg, "cannot find BSDF file \"%s\"", fname);
1239                error(WARNING, errmsg);
1240                return(NULL);
1241        }
1242        fl = ezxml_parse_file(path);
1243        if (fl == NULL) {
1244                sprintf(errmsg, "cannot open BSDF \"%s\"", path);
1245                error(WARNING, errmsg);
1246                return(NULL);
1247        }
1248        if (ezxml_error(fl)[0]) {
1249                sprintf(errmsg, "BSDF \"%s\" %s", path, ezxml_error(fl));
1250                error(WARNING, errmsg);
1251                ezxml_free(fl);
1252                return(NULL);
1253        }
1254        if (strcmp(ezxml_name(fl), "WindowElement")) {
1255                sprintf(errmsg,
1256                        "BSDF \"%s\": top level node not 'WindowElement'",
1257                                path);
1258                error(WARNING, errmsg);
1259                ezxml_free(fl);
1260                return(NULL);
1261        }
1262        wtl = ezxml_child(ezxml_child(fl, "Optical"), "Layer");
1263        if (strcasecmp(ezxml_txt(ezxml_child(ezxml_child(wtl,
1264                        "DataDefinition"), "IncidentDataStructure")),
1265                        "Columns")) {
1266                sprintf(errmsg,
1267                        "BSDF \"%s\": unsupported IncidentDataStructure",
1268                                path);
1269                error(WARNING, errmsg);
1270                ezxml_free(fl);
1271                return(NULL);
1272        }              
1273        load_angle_basis(ezxml_child(ezxml_child(wtl,
1274                                "DataDefinition"), "AngleBasis"));
1275        dp = (struct BSDF_data *)calloc(1, sizeof(struct BSDF_data));
1276        load_geometry(dp, ezxml_child(wtl, "Material"));
1277        for (wld = ezxml_child(wtl, "WavelengthData");
1278                                wld != NULL; wld = wld->next) {
1279                if (strcasecmp(ezxml_txt(ezxml_child(wld,"Wavelength")),
1280                                "Visible"))
1281                        continue;
1282                for (wdb = ezxml_child(wld, "WavelengthDataBlock");
1283                                wdb != NULL; wdb = wdb->next)
1284                        if (!strcasecmp(ezxml_txt(ezxml_child(wdb,
1285                                        "WavelengthDataDirection")),
1286                                        "Transmission Front"))
1287                                break;
1288                if (wdb != NULL) {              /* load front BTDF */
1289                        load_bsdf_data(dp, wdb);
1290                        break;                  /* ignore the rest */
1291                }
1292        }
1293        ezxml_free(fl);                         /* done with XML file */
1294        if (!check_bsdf_data(dp)) {
1295                sprintf(errmsg, "bad/missing BTDF data in \"%s\"", path);
1296                error(WARNING, errmsg);
1297                free_BSDF(dp);
1298                dp = NULL;
1299        }
1300        return(dp);
1301 }
1302
1303
1304 void
1305 free_BSDF(              /* free BSDF data structure */
1306        struct BSDF_data *b
1307 )
1308 {
1309        if (b == NULL)
1310                return;
1311        if (b->mgf != NULL)
1312                free(b->mgf);
1313        if (b->bsdf != NULL)
1314                free(b->bsdf);
1315        free(b);
1316 }
1317
1318
1319 int
1320 r_BSDF_incvec(          /* compute random input vector at given location */
1321        FVECT v,
1322        struct BSDF_data *b,
1323        int i,
1324        double rv,
1325        MAT4 xm
1326 )
1327 {
1328        FVECT   pert;
1329        double  rad;
1330        int     j;
1331        
1332        if (!getBSDF_incvec(v, b, i))
1333                return(0);
1334        rad = sqrt(getBSDF_incohm(b, i) / PI);
1335        multisamp(pert, 3, rv);
1336        for (j = 0; j < 3; j++)
1337                v[j] += rad*(2.*pert[j] - 1.);
1338        if (xm != NULL)
1339                multv3(v, v, xm);
1340        return(normalize(v) != 0.0);
1341 }
1342
1343
1344 int
1345 r_BSDF_outvec(          /* compute random output vector at given location */
1346        FVECT v,
1347        struct BSDF_data *b,
1348        int o,
1349        double rv,
1350        MAT4 xm
1351 )
1352 {
1353        FVECT   pert;
1354        double  rad;
1355        int     j;
1356        
1357        if (!getBSDF_outvec(v, b, o))
1358                return(0);
1359        rad = sqrt(getBSDF_outohm(b, o) / PI);
1360        multisamp(pert, 3, rv);
1361        for (j = 0; j < 3; j++)
1362                v[j] += rad*(2.*pert[j] - 1.);
1363        if (xm != NULL)
1364                multv3(v, v, xm);
1365        return(normalize(v) != 0.0);
1366 }
1367
1368
1369 static int
1370 addrot(                 /* compute rotation (x,y,z) => (xp,yp,zp) */
1371        char *xfarg[],
1372        FVECT xp,
1373        FVECT yp,
1374        FVECT zp
1375 )
1376 {
1377        static char     bufs[3][16];
1378        int     bn = 0;
1379        char    **xfp = xfarg;
1380        double  theta;
1381
1382        if (yp[2]*yp[2] + zp[2]*zp[2] < 2.*FTINY*FTINY) {
1383                /* Special case for X' along Z-axis */
1384                theta = -atan2(yp[0], yp[1]);
1385                *xfp++ = "-ry";
1386                *xfp++ = xp[2] < 0.0 ? "90" : "-90";
1387                *xfp++ = "-rz";
1388                sprintf(bufs[bn], "%f", theta*(180./PI));
1389                *xfp++ = bufs[bn++];
1390                return(xfp - xfarg);
1391        }
1392        theta = atan2(yp[2], zp[2]);
1393        if (!FEQ(theta,0.0)) {
1394                *xfp++ = "-rx";
1395                sprintf(bufs[bn], "%f", theta*(180./PI));
1396                *xfp++ = bufs[bn++];
1397        }
1398        theta = asin(-xp[2]);
1399        if (!FEQ(theta,0.0)) {
1400                *xfp++ = "-ry";
1401                sprintf(bufs[bn], " %f", theta*(180./PI));
1402                *xfp++ = bufs[bn++];
1403        }
1404        theta = atan2(xp[1], xp[0]);
1405        if (!FEQ(theta,0.0)) {
1406                *xfp++ = "-rz";
1407                sprintf(bufs[bn], "%f", theta*(180./PI));
1408                *xfp++ = bufs[bn++];
1409        }
1410        *xfp = NULL;
1411        return(xfp - xfarg);
1412 }
1413
1414
1415 int
1416 getBSDF_xfm(            /* compute BSDF orient. -> world orient. transform */
1417        MAT4 xm,
1418        FVECT nrm,
1419        UpDir ud,
1420        char *xfbuf
1421 )
1422 {
1423        char    *xfargs[7];
1424        XF      myxf;
1425        FVECT   updir, xdest, ydest;
1426        int     i;
1427
1428        updir[0] = updir[1] = updir[2] = 0.;
1429        switch (ud) {
1430        case UDzneg:
1431                updir[2] = -1.;
1432                break;
1433        case UDyneg:
1434                updir[1] = -1.;
1435                break;
1436        case UDxneg:
1437                updir[0] = -1.;
1438                break;
1439        case UDxpos:
1440                updir[0] = 1.;
1441                break;
1442        case UDypos:
1443                updir[1] = 1.;
1444                break;
1445        case UDzpos:
1446                updir[2] = 1.;
1447                break;
1448        case UDunknown:
1449                return(0);
1450        }
1451        fcross(xdest, updir, nrm);
1452        if (normalize(xdest) == 0.0)
1453                return(0);
1454        fcross(ydest, nrm, xdest);
1455        xf(&myxf, addrot(xfargs, xdest, ydest, nrm), xfargs);
1456        copymat4(xm, myxf.xfm);
1457        if (xfbuf == NULL)
1458                return(1);
1459                                /* return xf arguments as well */
1460        for (i = 0; xfargs[i] != NULL; i++) {
1461                *xfbuf++ = ' ';
1462                strcpy(xfbuf, xfargs[i]);
1463                while (*xfbuf) ++xfbuf;
1464        }
1465        return(1);
1466 }
1467
1468 /*######### END DEPRECATED ROUTINES #######*/
1469 /*################################################################*/

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