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

Comparing ray/src/common/bsdf.c (file contents):
Revision 2.20 by greg, Mon Apr 11 03:47:46 2011 UTC vs.
Revision 2.62 by greg, Wed Dec 15 01:38:50 2021 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 */
50 > /* Retain BSDFs in cache list? */
51   int                     SDretainSet = SDretainNone;
52  
53 < /* Report any error to the indicated stream (in English) */
53 > /* Maximum cache size for any given BSDF? */
54 > unsigned long           SDmaxCache = 0;         /* 0 == unlimited */
55 >
56 > /* Report any error to the indicated stream */
57   SDError
58 < SDreportEnglish(SDError ec, FILE *fp)
58 > SDreportError(SDError ec, FILE *fp)
59   {
48        if (fp == NULL)
49                return ec;
60          if (!ec)
61                  return SDEnone;
62 <        fputs(SDerrorEnglish[ec], fp);
62 >        if ((ec < SDEnone) | (ec > SDEunknown)) {
63 >                SDerrorDetail[0] = '\0';
64 >                ec = SDEunknown;
65 >        }
66 >        if (fp == NULL)
67 >                return ec;
68 >        fputs(SDerrorList[ec], fp);
69          if (SDerrorDetail[0]) {
70                  fputs(": ", fp);
71                  fputs(SDerrorDetail, fp);
# Line 77 | Line 93 | to_meters(             /* return factor to convert given unit to
93  
94   /* Load geometric dimensions and description (if any) */
95   static SDError
96 < SDloadGeometry(SDData *sd, ezxml_t wdb)
96 > SDloadGeometry(SDData *sd, ezxml_t wtl)
97   {
98 <        ezxml_t         geom;
98 >        ezxml_t         node, matl, geom;
99          double          cfact;
100 <        const char      *fmt, *mgfstr;
100 >        const char      *fmt = NULL, *mgfstr;
101  
102 <        if (wdb == NULL)                /* no geometry section? */
103 <                return SDEnone;
104 <        sd->dim[0] = sd->dim[1] = sd->dim[2] = .0;
105 <        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Width")) != NULL)
106 <                sd->dim[0] = atof(ezxml_txt(geom)) *
107 <                                to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
108 <        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Height")) != NULL)
109 <                sd->dim[1] = atof(ezxml_txt(geom)) *
110 <                                to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
111 <        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Thickness")) != NULL)
112 <                sd->dim[2] = atof(ezxml_txt(geom)) *
113 <                                to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
114 <        if ((sd->dim[0] < .0) | (sd->dim[1] < .0) | (sd->dim[2] < .0)) {
115 <                sprintf(SDerrorDetail, "Negative size in \"%s\"", sd->name);
116 <                return SDEdata;
102 >        SDerrorDetail[0] = '\0';
103 >        sd->matn[0] = '\0'; sd->makr[0] = '\0';
104 >        sd->dim[0] = sd->dim[1] = sd->dim[2] = 0;
105 >        matl = ezxml_child(wtl, "Material");
106 >        if (matl != NULL) {                     /* get material info. */
107 >                if ((node = ezxml_child(matl, "Name")) != NULL) {
108 >                        strncpy(sd->matn, ezxml_txt(node), SDnameLn);
109 >                        if (sd->matn[SDnameLn-1])
110 >                                strcpy(sd->matn+(SDnameLn-4), "...");
111 >                }
112 >                if ((node = ezxml_child(matl, "Manufacturer")) != NULL) {
113 >                        strncpy(sd->makr, ezxml_txt(node), SDnameLn);
114 >                        if (sd->makr[SDnameLn-1])
115 >                                strcpy(sd->makr+(SDnameLn-4), "...");
116 >                }
117 >                if ((node = ezxml_child(matl, "Width")) != NULL)
118 >                        sd->dim[0] = atof(ezxml_txt(node)) *
119 >                                        to_meters(ezxml_attr(node, "unit"));
120 >                if ((node = ezxml_child(matl, "Height")) != NULL)
121 >                        sd->dim[1] = atof(ezxml_txt(node)) *
122 >                                        to_meters(ezxml_attr(node, "unit"));
123 >                if ((node = ezxml_child(matl, "Thickness")) != NULL)
124 >                        sd->dim[2] = atof(ezxml_txt(node)) *
125 >                                        to_meters(ezxml_attr(node, "unit"));
126 >                if ((sd->dim[0] < 0) | (sd->dim[1] < 0) | (sd->dim[2] < 0)) {
127 >                        if (!SDerrorDetail[0])
128 >                                sprintf(SDerrorDetail, "Negative dimension in \"%s\"",
129 >                                                        sd->name);
130 >                        return SDEdata;
131 >                }
132          }
133 <        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Geometry")) == NULL ||
134 <                        (mgfstr = ezxml_txt(geom)) == NULL)
133 >        sd->mgf = NULL;
134 >        geom = ezxml_child(wtl, "Geometry");
135 >        if (geom == NULL)                       /* no actual geometry? */
136                  return SDEnone;
137 <        if ((fmt = ezxml_attr(geom, "format")) != NULL &&
138 <                        strcasecmp(fmt, "MGF")) {
137 >        fmt = ezxml_attr(geom, "format");
138 >        if (fmt != NULL && strcasecmp(fmt, "MGF")) {
139                  sprintf(SDerrorDetail,
140                          "Unrecognized geometry format '%s' in \"%s\"",
141                                          fmt, sd->name);
142                  return SDEsupport;
143          }
144 <        cfact = to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
144 >        if ((node = ezxml_child(geom, "MGFblock")) == NULL ||
145 >                        (mgfstr = ezxml_txt(node)) == NULL)
146 >                return SDEnone;
147 >        while (isspace(*mgfstr))
148 >                ++mgfstr;
149 >        if (!*mgfstr)
150 >                return SDEnone;
151 >        cfact = to_meters(ezxml_attr(node, "unit"));
152 >        if (cfact <= 0)
153 >                return SDEformat;
154          sd->mgf = (char *)malloc(strlen(mgfstr)+32);
155          if (sd->mgf == NULL) {
156                  strcpy(SDerrorDetail, "Out of memory in SDloadGeometry");
# Line 151 | Line 192 | SDloadFile(SDData *sd, const char *fname)
192                  ezxml_free(fl);
193                  return SDEformat;
194          }
195 +        wtl = ezxml_child(fl, "FileType");
196 +        if (wtl != NULL && strcmp(ezxml_txt(wtl), "BSDF")) {
197 +                sprintf(SDerrorDetail,
198 +                        "XML \"%s\": wrong FileType (must be 'BSDF')",
199 +                                sd->name);
200 +                ezxml_free(fl);
201 +                return SDEformat;
202 +        }
203          wtl = ezxml_child(ezxml_child(fl, "Optical"), "Layer");
204          if (wtl == NULL) {
205 <                sprintf(SDerrorDetail, "BSDF \"%s\": no optical layer'",
205 >                sprintf(SDerrorDetail, "BSDF \"%s\": no optical layers",
206                                  sd->name);
207                  ezxml_free(fl);
208                  return SDEformat;
209          }
210                                  /* load geometry if present */
211 <        lastErr = SDloadGeometry(sd, ezxml_child(wtl, "Material"));
212 <        if (lastErr)
211 >        lastErr = SDloadGeometry(sd, wtl);
212 >        if (lastErr) {
213 >                ezxml_free(fl);
214                  return lastErr;
215 +        }
216                                  /* try loading variable resolution data */
217          lastErr = SDloadTre(sd, wtl);
218                                  /* check our result */
219 <        switch (lastErr) {
169 <        case SDEformat:
170 <        case SDEdata:
171 <        case SDEsupport:        /* possibly we just tried the wrong format */
219 >        if (lastErr == SDEsupport)      /* try matrix BSDF if not tree data */
220                  lastErr = SDloadMtx(sd, wtl);
221 <                break;
174 <        default:                /* variable res. OK else serious error */
175 <                break;
176 <        }
221 >                
222                                  /* done with XML file */
223          ezxml_free(fl);
224          
# Line 191 | Line 236 | SDloadFile(SDData *sd, const char *fname)
236          if (sd->tf != NULL && sd->tf->maxHemi <= .001) {
237                  SDfreeSpectralDF(sd->tf); sd->tf = NULL;
238          }
239 +        if (sd->tb != NULL && sd->tb->maxHemi <= .001) {
240 +                SDfreeSpectralDF(sd->tb); sd->tb = NULL;
241 +        }
242                                  /* return success */
243          return SDEnone;
244   }
# Line 219 | Line 267 | SDnewSpectralDF(int nc)
267          return df;
268   }
269  
270 + /* Add component(s) to spectral distribution function */
271 + SDSpectralDF *
272 + SDaddComponent(SDSpectralDF *odf, int nadd)
273 + {
274 +        SDSpectralDF    *df;
275 +
276 +        if (odf == NULL)
277 +                return SDnewSpectralDF(nadd);
278 +        if (nadd <= 0)
279 +                return odf;
280 +        df = (SDSpectralDF *)realloc(odf, sizeof(SDSpectralDF) +
281 +                                (odf->ncomp+nadd-1)*sizeof(SDComponent));
282 +        if (df == NULL) {
283 +                sprintf(SDerrorDetail,
284 +                        "Cannot add %d component(s) to spectral DF", nadd);
285 +                SDfreeSpectralDF(odf);
286 +                return NULL;
287 +        }
288 +        memset(df->comp+df->ncomp, 0, nadd*sizeof(SDComponent));
289 +        df->ncomp += nadd;
290 +        return df;
291 + }
292 +
293   /* Free cached cumulative distributions for BSDF component */
294   void
295   SDfreeCumulativeCache(SDSpectralDF *df)
# Line 245 | Line 316 | SDfreeSpectralDF(SDSpectralDF *df)
316                  return;
317          SDfreeCumulativeCache(df);
318          for (n = df->ncomp; n-- > 0; )
319 <                (*df->comp[n].func->freeSC)(df->comp[n].dist);
319 >                if (df->comp[n].dist != NULL)
320 >                        (*df->comp[n].func->freeSC)(df->comp[n].dist);
321          free(df);
322   }
323  
# Line 258 | Line 330 | SDclipName(char *res, const char *fname)
330          for (cp = fname; *cp; cp++)
331                  if (*cp == '.')
332                          dot = cp;
333 +                else if (*cp == '/')
334 +                        dot = NULL;
335          if ((dot == NULL) | (dot < fname+2))
336                  dot = cp;
337          if (dot - fname >= SDnameLn)
# Line 301 | Line 375 | SDfreeBSDF(SDData *sd)
375                  SDfreeSpectralDF(sd->tf);
376                  sd->tf = NULL;
377          }
378 +        if (sd->tb != NULL) {
379 +                SDfreeSpectralDF(sd->tb);
380 +                sd->tb = NULL;
381 +        }
382          sd->rLambFront.cieY = .0;
383          sd->rLambFront.spec.flags = 0;
384          sd->rLambBack.cieY = .0;
385          sd->rLambBack.spec.flags = 0;
386 <        sd->tLamb.cieY = .0;
387 <        sd->tLamb.spec.flags = 0;
386 >        sd->tLambFront.cieY = .0;
387 >        sd->tLambFront.spec.flags = 0;
388 >        sd->tLambBack.cieY = .0;
389 >        sd->tLambBack.spec.flags = 0;
390   }
391  
392   /* Find writeable BSDF by name, or allocate new cache entry if absent */
# Line 334 | Line 414 | SDgetCache(const char *bname)
414          sdl->next = SDcacheList;
415          SDcacheList = sdl;
416  
417 <        sdl->refcnt++;
417 >        sdl->refcnt = 1;
418          return &sdl->bsdf;
419   }
420  
# Line 349 | Line 429 | SDcacheFile(const char *fname)
429          if (fname == NULL || !*fname)
430                  return NULL;
431          SDerrorDetail[0] = '\0';
432 +        /* PLACE MUTEX LOCK HERE FOR THREAD-SAFE */
433          if ((sd = SDgetCache(fname)) == NULL) {
434 <                SDreportEnglish(SDEmemory, stderr);
434 >                SDreportError(SDEmemory, stderr);
435                  return NULL;
436          }
437          if (!SDisLoaded(sd) && (ec = SDloadFile(sd, fname))) {
438 <                SDreportEnglish(ec, stderr);
438 >                SDreportError(ec, stderr);
439                  SDfreeCache(sd);
440 <                return NULL;
440 >                sd = NULL;
441          }
442 +        /* END MUTEX LOCK */
443          return sd;
444   }
445  
# Line 378 | Line 460 | SDfreeCache(const SDData *sd)
460          for (sdl = SDcacheList; sdl != NULL; sdl = (sdLast=sdl)->next)
461                  if (&sdl->bsdf == sd)
462                          break;
463 <        if (sdl == NULL || --sdl->refcnt)
463 >        if (sdl == NULL || (sdl->refcnt -= (sdl->refcnt > 0)))
464                  return;                 /* missing or still in use */
465                                          /* keep unreferenced data? */
466          if (SDisLoaded(sd) && SDretainSet) {
# Line 388 | Line 470 | SDfreeCache(const SDData *sd)
470                  SDfreeCumulativeCache(sd->rf);
471                  SDfreeCumulativeCache(sd->rb);
472                  SDfreeCumulativeCache(sd->tf);
473 +                SDfreeCumulativeCache(sd->tb);
474                  return;
475          }
476                                          /* remove from list and free */
# Line 401 | Line 484 | SDfreeCache(const SDData *sd)
484  
485   /* Sample an individual BSDF component */
486   SDError
487 < SDsampComponent(SDValue *sv, FVECT outVec, const FVECT inVec,
405 <                        double randX, SDComponent *sdc)
487 > SDsampComponent(SDValue *sv, FVECT ioVec, double randX, SDComponent *sdc)
488   {
489          float           coef[SDmaxCh];
490          SDError         ec;
491 +        FVECT           inVec;
492          const SDCDst    *cd;
493          double          d;
494          int             n;
495                                          /* check arguments */
496 <        if ((sv == NULL) | (outVec == NULL) | (inVec == NULL) | (sdc == NULL))
496 >        if ((sv == NULL) | (ioVec == NULL) | (sdc == NULL))
497                  return SDEargument;
498                                          /* get cumulative distribution */
499 +        VCOPY(inVec, ioVec);
500 +        sv->cieY = 0;
501          cd = (*sdc->func->getCDist)(inVec, sdc);
502 <        if (cd == NULL)
503 <                return SDEmemory;
504 <        if (cd->cTotal <= 1e-7) {       /* anything to sample? */
502 >        if (cd != NULL)
503 >                sv->cieY = cd->cTotal;
504 >        if (sv->cieY <= 1e-6) {         /* nothing to sample? */
505                  sv->spec = c_dfcolor;
506 <                sv->cieY = .0;
422 <                memset(outVec, 0, 3*sizeof(double));
506 >                memset(ioVec, 0, sizeof(FVECT));
507                  return SDEnone;
508          }
425        sv->cieY = cd->cTotal;
509                                          /* compute sample direction */
510 <        ec = (*sdc->func->sampCDist)(outVec, randX, cd);
510 >        ec = (*sdc->func->sampCDist)(ioVec, randX, cd);
511          if (ec)
512                  return ec;
513                                          /* get BSDF color */
514 <        n = (*sdc->func->getBSDFs)(coef, outVec, inVec, sdc->dist);
514 >        n = (*sdc->func->getBSDFs)(coef, inVec, ioVec, sdc);
515          if (n <= 0) {
516                  strcpy(SDerrorDetail, "BSDF sample value error");
517                  return SDEinternal;
# Line 439 | Line 522 | SDsampComponent(SDValue *sv, FVECT outVec, const FVECT
522                  c_cmix(&sv->spec, d, &sv->spec, coef[n], &sdc->cspec[n]);
523                  d += coef[n];
524          }
525 <                                        /* make sure everything is set */
443 <        c_ccvt(&sv->spec, C_CSXY+C_CSSPEC);
525 >        c_ccvt(&sv->spec, C_CSXY);      /* make sure (x,y) is set */
526          return SDEnone;
527   }
528  
# Line 448 | Line 530 | SDsampComponent(SDValue *sv, FVECT outVec, const FVECT
530  
531   /* Convert 1-dimensional random variable to N-dimensional */
532   void
533 < SDmultiSamp(double t[], int n, double randX)
533 > SDmultiSamp(RREAL t[], int n, double randX)
534   {
535          unsigned        nBits;
536          double          scale;
537          bitmask_t       ndx, coord[MS_MAXDIM];
538 <        
538 >
539 >        if (n <= 0)                     /* check corner cases */
540 >                return;
541 >        if (randX < 0) randX = 0;
542 >        else if (randX >= 1.) randX = 0.999999999999999;
543 >        if (n == 1) {
544 >                t[0] = randX;
545 >                return;
546 >        }
547          while (n > MS_MAXDIM)           /* punt for higher dimensions */
548                  t[--n] = rand()*(1./(RAND_MAX+.5));
549          nBits = (8*sizeof(bitmask_t) - 1) / n;
# Line 470 | Line 560 | SDmultiSamp(double t[], int n, double randX)
560  
561   /* Generate diffuse hemispherical sample */
562   static void
563 < SDdiffuseSamp(FVECT outVec, int outFront, double randX)
563 > SDdiffuseSamp(FVECT ioVec, int outFront, double randX)
564   {
565                                          /* convert to position on hemisphere */
566 <        SDmultiSamp(outVec, 2, randX);
567 <        SDsquare2disk(outVec, outVec[0], outVec[1]);
568 <        outVec[2] = 1. - outVec[0]*outVec[0] - outVec[1]*outVec[1];
569 <        if (outVec[2] > .0)             /* a bit of paranoia */
480 <                outVec[2] = sqrt(outVec[2]);
566 >        SDmultiSamp(ioVec, 2, randX);
567 >        square2disk(ioVec, ioVec[0], ioVec[1]);
568 >        ioVec[2] = 1. - ioVec[0]*ioVec[0] - ioVec[1]*ioVec[1];
569 >        ioVec[2] = sqrt(ioVec[2]*(ioVec[2]>0));
570          if (!outFront)                  /* going out back? */
571 <                outVec[2] = -outVec[2];
571 >                ioVec[2] = -ioVec[2];
572   }
573  
574   /* Query projected solid angle coverage for non-diffuse BSDF direction */
575   SDError
576 < SDsizeBSDF(double *projSA, const FVECT vec, int qflags, const SDData *sd)
576 > SDsizeBSDF(double *projSA, const FVECT v1, const RREAL *v2,
577 >                                int qflags, const SDData *sd)
578   {
579 <        SDSpectralDF    *rdf;
579 >        SDSpectralDF    *rdf, *tdf;
580          SDError         ec;
581          int             i;
582                                          /* check arguments */
583 <        if ((projSA == NULL) | (vec == NULL) | (sd == NULL))
583 >        if ((projSA == NULL) | (v1 == NULL) | (sd == NULL))
584                  return SDEargument;
585                                          /* initialize extrema */
586          switch (qflags) {
# Line 506 | Line 596 | SDsizeBSDF(double *projSA, const FVECT vec, int qflags
596          case 0:
597                  return SDEargument;
598          }
599 <        if (vec[2] > .0)                /* front surface query? */
599 >        if (v1[2] > 0) {                /* front surface query? */
600                  rdf = sd->rf;
601 <        else
601 >                tdf = (sd->tf != NULL) ? sd->tf : sd->tb;
602 >        } else {
603                  rdf = sd->rb;
604 +                tdf = (sd->tb != NULL) ? sd->tb : sd->tf;
605 +        }
606 +        if (v2 != NULL) {               /* bidirectional? */
607 +                if (v1[2] > 0 ^ v2[2] > 0)
608 +                        rdf = NULL;
609 +                else
610 +                        tdf = NULL;
611 +        }
612          ec = SDEdata;                   /* run through components */
613          for (i = (rdf==NULL) ? 0 : rdf->ncomp; i--; ) {
614 <                ec = (*rdf->comp[i].func->queryProjSA)(projSA, vec, qflags,
615 <                                                        rdf->comp[i].dist);
614 >                ec = (*rdf->comp[i].func->queryProjSA)(projSA, v1, v2,
615 >                                                qflags, &rdf->comp[i]);
616                  if (ec)
617                          return ec;
618          }
619 <        for (i = (sd->tf==NULL) ? 0 : sd->tf->ncomp; i--; ) {
620 <                ec = (*sd->tf->comp[i].func->queryProjSA)(projSA, vec, qflags,
621 <                                                        sd->tf->comp[i].dist);
619 >        for (i = (tdf==NULL) ? 0 : tdf->ncomp; i--; ) {
620 >                ec = (*tdf->comp[i].func->queryProjSA)(projSA, v1, v2,
621 >                                                qflags, &tdf->comp[i]);
622                  if (ec)
623                          return ec;
624          }
# Line 527 | Line 626 | SDsizeBSDF(double *projSA, const FVECT vec, int qflags
626                  projSA[0] = M_PI;
627                  if (qflags == SDqueryMin+SDqueryMax)
628                          projSA[1] = M_PI;
629 <        }
629 >        } else if (qflags == SDqueryMin+SDqueryMax && projSA[0] > projSA[1])
630 >                projSA[0] = projSA[1];
631          return SDEnone;
632   }
633  
634   /* Return BSDF for the given incident and scattered ray vectors */
635   SDError
636 < SDevalBSDF(SDValue *sv, const FVECT outVec, const FVECT inVec, const SDData *sd)
636 > SDevalBSDF(SDValue *sv, const FVECT inVec, const FVECT outVec, const SDData *sd)
637   {
638          int             inFront, outFront;
639          SDSpectralDF    *sdf;
# Line 543 | Line 643 | SDevalBSDF(SDValue *sv, const FVECT outVec, const FVEC
643          if ((sv == NULL) | (outVec == NULL) | (inVec == NULL) | (sd == NULL))
644                  return SDEargument;
645                                          /* whose side are we on? */
646 <        inFront = (inVec[2] > .0);
647 <        outFront = (outVec[2] > .0);
646 >        inFront = (inVec[2] > 0);
647 >        outFront = (outVec[2] > 0);
648                                          /* start with diffuse portion */
649          if (inFront & outFront) {
650                  *sv = sd->rLambFront;
# Line 552 | Line 652 | SDevalBSDF(SDValue *sv, const FVECT outVec, const FVEC
652          } else if (!(inFront | outFront)) {
653                  *sv = sd->rLambBack;
654                  sdf = sd->rb;
655 <        } else /* inFront ^ outFront */ {
656 <                *sv = sd->tLamb;
657 <                sdf = sd->tf;
655 >        } else if (inFront) {
656 >                *sv = sd->tLambFront;
657 >                sdf = (sd->tf != NULL) ? sd->tf : sd->tb;
658 >        } else /* outFront & !inFront */ {
659 >                *sv = sd->tLambBack;
660 >                sdf = (sd->tb != NULL) ? sd->tb : sd->tf;
661          }
662          sv->cieY *= 1./M_PI;
663                                          /* add non-diffuse components */
664          i = (sdf != NULL) ? sdf->ncomp : 0;
665          while (i-- > 0) {
666 <                nch = (*sdf->comp[i].func->getBSDFs)(coef, outVec, inVec,
667 <                                                        sdf->comp[i].dist);
666 >                nch = (*sdf->comp[i].func->getBSDFs)(coef, inVec, outVec,
667 >                                                        &sdf->comp[i]);
668                  while (nch-- > 0) {
669                          c_cmix(&sv->spec, sv->cieY, &sv->spec,
670                                          coef[nch], &sdf->comp[i].cspec[nch]);
671                          sv->cieY += coef[nch];
672                  }
673          }
674 <                                        /* make sure everything is set */
572 <        c_ccvt(&sv->spec, C_CSXY+C_CSSPEC);
674 >        c_ccvt(&sv->spec, C_CSXY);      /* make sure (x,y) is set */
675          return SDEnone;
676   }
677  
# Line 578 | Line 680 | double
680   SDdirectHemi(const FVECT inVec, int sflags, const SDData *sd)
681   {
682          double          hsum;
683 <        SDSpectralDF    *rdf;
683 >        SDSpectralDF    *rdf, *tdf;
684          const SDCDst    *cd;
685          int             i;
686                                          /* check arguments */
687          if ((inVec == NULL) | (sd == NULL))
688                  return .0;
689                                          /* gather diffuse components */
690 <        if (inVec[2] > .0) {
690 >        if (inVec[2] > 0) {
691                  hsum = sd->rLambFront.cieY;
692                  rdf = sd->rf;
693 +                tdf = (sd->tf != NULL) ? sd->tf : sd->tb;
694          } else /* !inFront */ {
695                  hsum = sd->rLambBack.cieY;
696                  rdf = sd->rb;
697 +                tdf = (sd->tb != NULL) ? sd->tb : sd->tf;
698          }
699          if ((sflags & SDsampDf+SDsampR) != SDsampDf+SDsampR)
700                  hsum = .0;
701          if ((sflags & SDsampDf+SDsampT) == SDsampDf+SDsampT)
702 <                hsum += sd->tLamb.cieY;
702 >                hsum += (inVec[2] > 0) ?
703 >                                sd->tLambFront.cieY : sd->tLambBack.cieY;
704                                          /* gather non-diffuse components */
705 <        i = ((sflags & SDsampSp+SDsampR) == SDsampSp+SDsampR &&
706 <                        rdf != NULL) ? rdf->ncomp : 0;
705 >        i = (((sflags & SDsampSp+SDsampR) == SDsampSp+SDsampR) &
706 >                        (rdf != NULL)) ? rdf->ncomp : 0;
707          while (i-- > 0) {               /* non-diffuse reflection */
708                  cd = (*rdf->comp[i].func->getCDist)(inVec, &rdf->comp[i]);
709                  if (cd != NULL)
710                          hsum += cd->cTotal;
711          }
712 <        i = ((sflags & SDsampSp+SDsampT) == SDsampSp+SDsampT &&
713 <                        sd->tf != NULL) ? sd->tf->ncomp : 0;
712 >        i = (((sflags & SDsampSp+SDsampT) == SDsampSp+SDsampT) &
713 >                        (tdf != NULL)) ? tdf->ncomp : 0;
714          while (i-- > 0) {               /* non-diffuse transmission */
715 <                cd = (*sd->tf->comp[i].func->getCDist)(inVec, &sd->tf->comp[i]);
715 >                cd = (*tdf->comp[i].func->getCDist)(inVec, &tdf->comp[i]);
716                  if (cd != NULL)
717                          hsum += cd->cTotal;
718          }
# Line 616 | Line 721 | SDdirectHemi(const FVECT inVec, int sflags, const SDDa
721  
722   /* Sample BSDF direction based on the given random variable */
723   SDError
724 < SDsampBSDF(SDValue *sv, FVECT outVec, const FVECT inVec,
620 <                        double randX, int sflags, const SDData *sd)
724 > SDsampBSDF(SDValue *sv, FVECT ioVec, double randX, int sflags, const SDData *sd)
725   {
726          SDError         ec;
727 +        FVECT           inVec;
728          int             inFront;
729 <        SDSpectralDF    *rdf;
729 >        SDSpectralDF    *rdf, *tdf;
730          double          rdiff;
731          float           coef[SDmaxCh];
732          int             i, j, n, nr;
733          SDComponent     *sdc;
734          const SDCDst    **cdarr = NULL;
735                                          /* check arguments */
736 <        if ((sv == NULL) | (outVec == NULL) | (inVec == NULL) | (sd == NULL) |
737 <                        (randX < .0) | (randX >= 1.))
736 >        if ((sv == NULL) | (ioVec == NULL) | (sd == NULL) |
737 >                        (randX < 0) | (randX >= 1.))
738                  return SDEargument;
739                                          /* whose side are we on? */
740 <        inFront = (inVec[2] > .0);
740 >        VCOPY(inVec, ioVec);
741 >        inFront = (inVec[2] > 0);
742                                          /* remember diffuse portions */
743          if (inFront) {
744                  *sv = sd->rLambFront;
745                  rdf = sd->rf;
746 +                tdf = (sd->tf != NULL) ? sd->tf : sd->tb;
747          } else /* !inFront */ {
748                  *sv = sd->rLambBack;
749                  rdf = sd->rb;
750 +                tdf = (sd->tb != NULL) ? sd->tb : sd->tf;
751          }
752          if ((sflags & SDsampDf+SDsampR) != SDsampDf+SDsampR)
753                  sv->cieY = .0;
754          rdiff = sv->cieY;
755          if ((sflags & SDsampDf+SDsampT) == SDsampDf+SDsampT)
756 <                sv->cieY += sd->tLamb.cieY;
756 >                sv->cieY += inFront ? sd->tLambFront.cieY : sd->tLambBack.cieY;
757                                          /* gather non-diffuse components */
758 <        i = nr = ((sflags & SDsampSp+SDsampR) == SDsampSp+SDsampR &&
759 <                        rdf != NULL) ? rdf->ncomp : 0;
760 <        j = ((sflags & SDsampSp+SDsampT) == SDsampSp+SDsampT &&
761 <                        sd->tf != NULL) ? sd->tf->ncomp : 0;
758 >        i = nr = (((sflags & SDsampSp+SDsampR) == SDsampSp+SDsampR) &
759 >                        (rdf != NULL)) ? rdf->ncomp : 0;
760 >        j = (((sflags & SDsampSp+SDsampT) == SDsampSp+SDsampT) &
761 >                        (tdf != NULL)) ? tdf->ncomp : 0;
762          n = i + j;
763          if (n > 0 && (cdarr = (const SDCDst **)malloc(n*sizeof(SDCDst *))) == NULL)
764                  return SDEmemory;
765          while (j-- > 0) {               /* non-diffuse transmission */
766 <                cdarr[i+j] = (*sd->tf->comp[j].func->getCDist)(inVec, &sd->tf->comp[j]);
767 <                if (cdarr[i+j] == NULL) {
768 <                        free(cdarr);
661 <                        return SDEmemory;
662 <                }
766 >                cdarr[i+j] = (*tdf->comp[j].func->getCDist)(inVec, &tdf->comp[j]);
767 >                if (cdarr[i+j] == NULL)
768 >                        cdarr[i+j] = &SDemptyCD;
769                  sv->cieY += cdarr[i+j]->cTotal;
770          }
771          while (i-- > 0) {               /* non-diffuse reflection */
772                  cdarr[i] = (*rdf->comp[i].func->getCDist)(inVec, &rdf->comp[i]);
773 <                if (cdarr[i] == NULL) {
774 <                        free(cdarr);
669 <                        return SDEmemory;
670 <                }
773 >                if (cdarr[i] == NULL)
774 >                        cdarr[i] = &SDemptyCD;
775                  sv->cieY += cdarr[i]->cTotal;
776          }
777 <        if (sv->cieY <= 1e-7) {         /* anything to sample? */
777 >        if (sv->cieY <= 1e-6) {         /* anything to sample? */
778                  sv->cieY = .0;
779 <                memset(outVec, 0, 3*sizeof(double));
779 >                memset(ioVec, 0, sizeof(FVECT));
780                  return SDEnone;
781          }
782                                          /* scale random variable */
783          randX *= sv->cieY;
784                                          /* diffuse reflection? */
785          if (randX < rdiff) {
786 <                SDdiffuseSamp(outVec, inFront, randX/rdiff);
786 >                SDdiffuseSamp(ioVec, inFront, randX/rdiff);
787                  goto done;
788          }
789          randX -= rdiff;
790                                          /* diffuse transmission? */
791          if ((sflags & SDsampDf+SDsampT) == SDsampDf+SDsampT) {
792 <                if (randX < sd->tLamb.cieY) {
793 <                        sv->spec = sd->tLamb.spec;
794 <                        SDdiffuseSamp(outVec, !inFront, randX/sd->tLamb.cieY);
792 >                const SDValue   *sdt = inFront ? &sd->tLambFront : &sd->tLambBack;
793 >                if (randX < sdt->cieY) {
794 >                        sv->spec = sdt->spec;
795 >                        SDdiffuseSamp(ioVec, !inFront, randX/sdt->cieY);
796                          goto done;
797                  }
798 <                randX -= sd->tLamb.cieY;
798 >                randX -= sdt->cieY;
799          }
800                                          /* else one of cumulative dist. */
801 <        for (i = 0; i < n && randX < cdarr[i]->cTotal; i++)
801 >        for (i = 0; i < n && randX >= cdarr[i]->cTotal; i++)
802                  randX -= cdarr[i]->cTotal;
803          if (i >= n)
804                  return SDEinternal;
805                                          /* compute sample direction */
806 <        sdc = (i < nr) ? &rdf->comp[i] : &sd->tf->comp[i-nr];
807 <        ec = (*sdc->func->sampCDist)(outVec, randX/cdarr[i]->cTotal, cdarr[i]);
806 >        sdc = (i < nr) ? &rdf->comp[i] : &tdf->comp[i-nr];
807 >        ec = (*sdc->func->sampCDist)(ioVec, randX/cdarr[i]->cTotal, cdarr[i]);
808          if (ec)
809                  return ec;
810                                          /* compute color */
811 <        j = (*sdc->func->getBSDFs)(coef, outVec, inVec, sdc->dist);
811 >        j = (*sdc->func->getBSDFs)(coef, inVec, ioVec, sdc);
812          if (j <= 0) {
813                  sprintf(SDerrorDetail, "BSDF \"%s\" sampling value error",
814                                  sd->name);
# Line 718 | Line 823 | SDsampBSDF(SDValue *sv, FVECT outVec, const FVECT inVe
823   done:
824          if (cdarr != NULL)
825                  free(cdarr);
826 <                                        /* make sure everything is set */
722 <        c_ccvt(&sv->spec, C_CSXY+C_CSSPEC);
826 >        c_ccvt(&sv->spec, C_CSXY);      /* make sure (x,y) is set */
827          return SDEnone;
828   }
829  
# Line 730 | Line 834 | SDcompXform(RREAL vMtx[3][3], const FVECT sNrm, const
834          if ((vMtx == NULL) | (sNrm == NULL) | (uVec == NULL))
835                  return SDEargument;
836          VCOPY(vMtx[2], sNrm);
837 <        if (normalize(vMtx[2]) == .0)
837 >        if (normalize(vMtx[2]) == 0)
838                  return SDEargument;
839          fcross(vMtx[0], uVec, vMtx[2]);
840 <        if (normalize(vMtx[0]) == .0)
840 >        if (normalize(vMtx[0]) == 0)
841                  return SDEargument;
842          fcross(vMtx[1], vMtx[2], vMtx[0]);
843          return SDEnone;
# Line 753 | Line 857 | SDinvXform(RREAL iMtx[3][3], RREAL vMtx[3][3])
857          mTmp[0][1] = vMtx[2][1]*vMtx[0][2] - vMtx[2][2]*vMtx[0][1];
858          mTmp[0][2] = vMtx[1][2]*vMtx[0][1] - vMtx[1][1]*vMtx[0][2];
859          d = vMtx[0][0]*mTmp[0][0] + vMtx[1][0]*mTmp[0][1] + vMtx[2][0]*mTmp[0][2];
860 <        if (d == .0) {
860 >        if (d == 0) {
861                  strcpy(SDerrorDetail, "Zero determinant in matrix inversion");
862                  return SDEargument;
863          }
# Line 780 | Line 884 | SDmapDir(FVECT resVec, RREAL vMtx[3][3], const FVECT i
884          if (vMtx == NULL) {             /* assume they just want to normalize */
885                  if (resVec != inpVec)
886                          VCOPY(resVec, inpVec);
887 <                return (normalize(resVec) > .0) ? SDEnone : SDEargument;
887 >                return (normalize(resVec) > 0) ? SDEnone : SDEargument;
888          }
889          vTmp[0] = DOT(vMtx[0], inpVec);
890          vTmp[1] = DOT(vMtx[1], inpVec);
891          vTmp[2] = DOT(vMtx[2], inpVec);
892 <        if (normalize(vTmp) == .0)
892 >        if (normalize(vTmp) == 0)
893                  return SDEargument;
894          VCOPY(resVec, vTmp);
895          return SDEnone;
896   }
793
794 /*################################################################*/
795 /*######### DEPRECATED ROUTINES AWAITING PERMANENT REMOVAL #######*/
796
797 /*
798 * Routines for handling BSDF data
799 */
800
801 #include "standard.h"
802 #include "paths.h"
803 #include <ctype.h>
804
805 #define MAXLATS         46              /* maximum number of latitudes */
806
807 /* BSDF angle specification */
808 typedef struct {
809        char    name[64];               /* basis name */
810        int     nangles;                /* total number of directions */
811        struct {
812                float   tmin;                   /* starting theta */
813                short   nphis;                  /* number of phis (0 term) */
814        }       lat[MAXLATS+1];         /* latitudes */
815 } ANGLE_BASIS;
816
817 #define MAXABASES       7               /* limit on defined bases */
818
819 static ANGLE_BASIS      abase_list[MAXABASES] = {
820        {
821                "LBNL/Klems Full", 145,
822                { {-5., 1},
823                {5., 8},
824                {15., 16},
825                {25., 20},
826                {35., 24},
827                {45., 24},
828                {55., 24},
829                {65., 16},
830                {75., 12},
831                {90., 0} }
832        }, {
833                "LBNL/Klems Half", 73,
834                { {-6.5, 1},
835                {6.5, 8},
836                {19.5, 12},
837                {32.5, 16},
838                {46.5, 20},
839                {61.5, 12},
840                {76.5, 4},
841                {90., 0} }
842        }, {
843                "LBNL/Klems Quarter", 41,
844                { {-9., 1},
845                {9., 8},
846                {27., 12},
847                {46., 12},
848                {66., 8},
849                {90., 0} }
850        }
851 };
852
853 static int      nabases = 3;    /* current number of defined bases */
854
855 #define  FEQ(a,b)       ((a)-(b) <= 1e-6 && (b)-(a) <= 1e-6)
856
857 static int
858 fequal(double a, double b)
859 {
860        if (b != .0)
861                a = a/b - 1.;
862        return((a <= 1e-6) & (a >= -1e-6));
863 }
864
865 /* Returns the name of the given tag */
866 #ifdef ezxml_name
867 #undef ezxml_name
868 static char *
869 ezxml_name(ezxml_t xml)
870 {
871        if (xml == NULL)
872                return(NULL);
873        return(xml->name);
874 }
875 #endif
876
877 /* Returns the given tag's character content or empty string if none */
878 #ifdef ezxml_txt
879 #undef ezxml_txt
880 static char *
881 ezxml_txt(ezxml_t xml)
882 {
883        if (xml == NULL)
884                return("");
885        return(xml->txt);
886 }
887 #endif
888
889
890 static int
891 ab_getvec(              /* get vector for this angle basis index */
892        FVECT v,
893        int ndx,
894        void *p
895 )
896 {
897        ANGLE_BASIS  *ab = (ANGLE_BASIS *)p;
898        int     li;
899        double  pol, azi, d;
900        
901        if ((ndx < 0) | (ndx >= ab->nangles))
902                return(0);
903        for (li = 0; ndx >= ab->lat[li].nphis; li++)
904                ndx -= ab->lat[li].nphis;
905        pol = PI/180.*0.5*(ab->lat[li].tmin + ab->lat[li+1].tmin);
906        azi = 2.*PI*ndx/ab->lat[li].nphis;
907        v[2] = d = cos(pol);
908        d = sqrt(1. - d*d);     /* sin(pol) */
909        v[0] = cos(azi)*d;
910        v[1] = sin(azi)*d;
911        return(1);
912 }
913
914
915 static int
916 ab_getndx(              /* get index corresponding to the given vector */
917        FVECT v,
918        void *p
919 )
920 {
921        ANGLE_BASIS  *ab = (ANGLE_BASIS *)p;
922        int     li, ndx;
923        double  pol, azi, d;
924
925        if ((v[2] < -1.0) | (v[2] > 1.0))
926                return(-1);
927        pol = 180.0/PI*acos(v[2]);
928        azi = 180.0/PI*atan2(v[1], v[0]);
929        if (azi < 0.0) azi += 360.0;
930        for (li = 1; ab->lat[li].tmin <= pol; li++)
931                if (!ab->lat[li].nphis)
932                        return(-1);
933        --li;
934        ndx = (int)((1./360.)*azi*ab->lat[li].nphis + 0.5);
935        if (ndx >= ab->lat[li].nphis) ndx = 0;
936        while (li--)
937                ndx += ab->lat[li].nphis;
938        return(ndx);
939 }
940
941
942 static double
943 ab_getohm(              /* get solid angle for this angle basis index */
944        int ndx,
945        void *p
946 )
947 {
948        ANGLE_BASIS  *ab = (ANGLE_BASIS *)p;
949        int     li;
950        double  theta, theta1;
951        
952        if ((ndx < 0) | (ndx >= ab->nangles))
953                return(0);
954        for (li = 0; ndx >= ab->lat[li].nphis; li++)
955                ndx -= ab->lat[li].nphis;
956        theta1 = PI/180. * ab->lat[li+1].tmin;
957        if (ab->lat[li].nphis == 1) {           /* special case */
958                if (ab->lat[li].tmin > FTINY)
959                        error(USER, "unsupported BSDF coordinate system");
960                return(2.*PI*(1. - cos(theta1)));
961        }
962        theta = PI/180. * ab->lat[li].tmin;
963        return(2.*PI*(cos(theta) - cos(theta1))/(double)ab->lat[li].nphis);
964 }
965
966
967 static int
968 ab_getvecR(             /* get reverse vector for this angle basis index */
969        FVECT v,
970        int ndx,
971        void *p
972 )
973 {
974        if (!ab_getvec(v, ndx, p))
975                return(0);
976
977        v[0] = -v[0];
978        v[1] = -v[1];
979        v[2] = -v[2];
980
981        return(1);
982 }
983
984
985 static int
986 ab_getndxR(             /* get index corresponding to the reverse vector */
987        FVECT v,
988        void *p
989 )
990 {
991        FVECT  v2;
992        
993        v2[0] = -v[0];
994        v2[1] = -v[1];
995        v2[2] = -v[2];
996
997        return ab_getndx(v2, p);
998 }
999
1000
1001 static void
1002 load_angle_basis(       /* load custom BSDF angle basis */
1003        ezxml_t wab
1004 )
1005 {
1006        char    *abname = ezxml_txt(ezxml_child(wab, "AngleBasisName"));
1007        ezxml_t wbb;
1008        int     i;
1009        
1010        if (!abname || !*abname)
1011                return;
1012        for (i = nabases; i--; )
1013                if (!strcasecmp(abname, abase_list[i].name))
1014                        return;         /* assume it's the same */
1015        if (nabases >= MAXABASES)
1016                error(INTERNAL, "too many angle bases");
1017        strcpy(abase_list[nabases].name, abname);
1018        abase_list[nabases].nangles = 0;
1019        for (i = 0, wbb = ezxml_child(wab, "AngleBasisBlock");
1020                        wbb != NULL; i++, wbb = wbb->next) {
1021                if (i >= MAXLATS)
1022                        error(INTERNAL, "too many latitudes in custom basis");
1023                abase_list[nabases].lat[i+1].tmin = atof(ezxml_txt(
1024                                ezxml_child(ezxml_child(wbb,
1025                                        "ThetaBounds"), "UpperTheta")));
1026                if (!i)
1027                        abase_list[nabases].lat[i].tmin =
1028                                        -abase_list[nabases].lat[i+1].tmin;
1029                else if (!fequal(atof(ezxml_txt(ezxml_child(ezxml_child(wbb,
1030                                        "ThetaBounds"), "LowerTheta"))),
1031                                abase_list[nabases].lat[i].tmin))
1032                        error(WARNING, "theta values disagree in custom basis");
1033                abase_list[nabases].nangles +=
1034                        abase_list[nabases].lat[i].nphis =
1035                                atoi(ezxml_txt(ezxml_child(wbb, "nPhis")));
1036        }
1037        abase_list[nabases++].lat[i].nphis = 0;
1038 }
1039
1040
1041 static void
1042 load_geometry(          /* load geometric dimensions and description (if any) */
1043        struct BSDF_data *dp,
1044        ezxml_t wdb
1045 )
1046 {
1047        ezxml_t         geom;
1048        double          cfact;
1049        const char      *fmt, *mgfstr;
1050
1051        dp->dim[0] = dp->dim[1] = dp->dim[2] = 0;
1052        dp->mgf = NULL;
1053        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Width")) != NULL)
1054                dp->dim[0] = atof(ezxml_txt(geom)) *
1055                                to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
1056        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Height")) != NULL)
1057                dp->dim[1] = atof(ezxml_txt(geom)) *
1058                                to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
1059        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Thickness")) != NULL)
1060                dp->dim[2] = atof(ezxml_txt(geom)) *
1061                                to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
1062        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Geometry")) == NULL ||
1063                        (mgfstr = ezxml_txt(geom)) == NULL)
1064                return;
1065        if ((fmt = ezxml_attr(geom, "format")) != NULL &&
1066                        strcasecmp(fmt, "MGF")) {
1067                sprintf(errmsg, "unrecognized geometry format '%s'", fmt);
1068                error(WARNING, errmsg);
1069                return;
1070        }
1071        cfact = to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
1072        dp->mgf = (char *)malloc(strlen(mgfstr)+32);
1073        if (dp->mgf == NULL)
1074                error(SYSTEM, "out of memory in load_geometry");
1075        if (cfact < 0.99 || cfact > 1.01)
1076                sprintf(dp->mgf, "xf -s %.5f\n%s\nxf\n", cfact, mgfstr);
1077        else
1078                strcpy(dp->mgf, mgfstr);
1079 }
1080
1081
1082 static void
1083 load_bsdf_data(         /* load BSDF distribution for this wavelength */
1084        struct BSDF_data *dp,
1085        ezxml_t wdb
1086 )
1087 {
1088        char  *cbasis = ezxml_txt(ezxml_child(wdb,"ColumnAngleBasis"));
1089        char  *rbasis = ezxml_txt(ezxml_child(wdb,"RowAngleBasis"));
1090        char  *sdata;
1091        int  i;
1092        
1093        if ((!cbasis || !*cbasis) | (!rbasis || !*rbasis)) {
1094                error(WARNING, "missing column/row basis for BSDF");
1095                return;
1096        }
1097        for (i = nabases; i--; )
1098                if (!strcasecmp(cbasis, abase_list[i].name)) {
1099                        dp->ninc = abase_list[i].nangles;
1100                        dp->ib_priv = (void *)&abase_list[i];
1101                        dp->ib_vec = ab_getvecR;
1102                        dp->ib_ndx = ab_getndxR;
1103                        dp->ib_ohm = ab_getohm;
1104                        break;
1105                }
1106        if (i < 0) {
1107                sprintf(errmsg, "undefined ColumnAngleBasis '%s'", cbasis);
1108                error(WARNING, errmsg);
1109                return;
1110        }
1111        for (i = nabases; i--; )
1112                if (!strcasecmp(rbasis, abase_list[i].name)) {
1113                        dp->nout = abase_list[i].nangles;
1114                        dp->ob_priv = (void *)&abase_list[i];
1115                        dp->ob_vec = ab_getvec;
1116                        dp->ob_ndx = ab_getndx;
1117                        dp->ob_ohm = ab_getohm;
1118                        break;
1119                }
1120        if (i < 0) {
1121                sprintf(errmsg, "undefined RowAngleBasis '%s'", rbasis);
1122                error(WARNING, errmsg);
1123                return;
1124        }
1125                                /* read BSDF data */
1126        sdata  = ezxml_txt(ezxml_child(wdb,"ScatteringData"));
1127        if (!sdata || !*sdata) {
1128                error(WARNING, "missing BSDF ScatteringData");
1129                return;
1130        }
1131        dp->bsdf = (float *)malloc(sizeof(float)*dp->ninc*dp->nout);
1132        if (dp->bsdf == NULL)
1133                error(SYSTEM, "out of memory in load_bsdf_data");
1134        for (i = 0; i < dp->ninc*dp->nout; i++) {
1135                char  *sdnext = fskip(sdata);
1136                if (sdnext == NULL) {
1137                        error(WARNING, "bad/missing BSDF ScatteringData");
1138                        free(dp->bsdf); dp->bsdf = NULL;
1139                        return;
1140                }
1141                while (*sdnext && isspace(*sdnext))
1142                        sdnext++;
1143                if (*sdnext == ',') sdnext++;
1144                dp->bsdf[i] = atof(sdata);
1145                sdata = sdnext;
1146        }
1147        while (isspace(*sdata))
1148                sdata++;
1149        if (*sdata) {
1150                sprintf(errmsg, "%d extra characters after BSDF ScatteringData",
1151                                (int)strlen(sdata));
1152                error(WARNING, errmsg);
1153        }
1154 }
1155
1156
1157 static int
1158 check_bsdf_data(        /* check that BSDF data is sane */
1159        struct BSDF_data *dp
1160 )
1161 {
1162        double          *omega_iarr, *omega_oarr;
1163        double          dom, contrib, hemi_total, full_total;
1164        int             nneg;
1165        FVECT           v;
1166        int             i, o;
1167
1168        if (dp == NULL || dp->bsdf == NULL)
1169                return(0);
1170        omega_iarr = (double *)calloc(dp->ninc, sizeof(double));
1171        omega_oarr = (double *)calloc(dp->nout, sizeof(double));
1172        if ((omega_iarr == NULL) | (omega_oarr == NULL))
1173                error(SYSTEM, "out of memory in check_bsdf_data");
1174                                        /* incoming projected solid angles */
1175        hemi_total = .0;
1176        for (i = dp->ninc; i--; ) {
1177                dom = getBSDF_incohm(dp,i);
1178                if (dom <= .0) {
1179                        error(WARNING, "zero/negative incoming solid angle");
1180                        continue;
1181                }
1182                if (!getBSDF_incvec(v,dp,i) || v[2] > FTINY) {
1183                        error(WARNING, "illegal incoming BSDF direction");
1184                        free(omega_iarr); free(omega_oarr);
1185                        return(0);
1186                }
1187                hemi_total += omega_iarr[i] = dom * -v[2];
1188        }
1189        if ((hemi_total > 1.02*PI) | (hemi_total < 0.98*PI)) {
1190                sprintf(errmsg, "incoming BSDF hemisphere off by %.1f%%",
1191                                100.*(hemi_total/PI - 1.));
1192                error(WARNING, errmsg);
1193        }
1194        dom = PI / hemi_total;          /* fix normalization */
1195        for (i = dp->ninc; i--; )
1196                omega_iarr[i] *= dom;
1197                                        /* outgoing projected solid angles */
1198        hemi_total = .0;
1199        for (o = dp->nout; o--; ) {
1200                dom = getBSDF_outohm(dp,o);
1201                if (dom <= .0) {
1202                        error(WARNING, "zero/negative outgoing solid angle");
1203                        continue;
1204                }
1205                if (!getBSDF_outvec(v,dp,o) || v[2] < -FTINY) {
1206                        error(WARNING, "illegal outgoing BSDF direction");
1207                        free(omega_iarr); free(omega_oarr);
1208                        return(0);
1209                }
1210                hemi_total += omega_oarr[o] = dom * v[2];
1211        }
1212        if ((hemi_total > 1.02*PI) | (hemi_total < 0.98*PI)) {
1213                sprintf(errmsg, "outgoing BSDF hemisphere off by %.1f%%",
1214                                100.*(hemi_total/PI - 1.));
1215                error(WARNING, errmsg);
1216        }
1217        dom = PI / hemi_total;          /* fix normalization */
1218        for (o = dp->nout; o--; )
1219                omega_oarr[o] *= dom;
1220        nneg = 0;                       /* check outgoing totals */
1221        for (i = 0; i < dp->ninc; i++) {
1222                hemi_total = .0;
1223                for (o = dp->nout; o--; ) {
1224                        double  f = BSDF_value(dp,i,o);
1225                        if (f >= .0)
1226                                hemi_total += f*omega_oarr[o];
1227                        else {
1228                                nneg += (f < -FTINY);
1229                                BSDF_value(dp,i,o) = .0f;
1230                        }
1231                }
1232                if (hemi_total > 1.01) {
1233                        sprintf(errmsg,
1234                        "incoming BSDF direction %d passes %.1f%% of light",
1235                                        i, 100.*hemi_total);
1236                        error(WARNING, errmsg);
1237                }
1238        }
1239        if (nneg) {
1240                sprintf(errmsg, "%d negative BSDF values (ignored)", nneg);
1241                error(WARNING, errmsg);
1242        }
1243        full_total = .0;                /* reverse roles and check again */
1244        for (o = 0; o < dp->nout; o++) {
1245                hemi_total = .0;
1246                for (i = dp->ninc; i--; )
1247                        hemi_total += BSDF_value(dp,i,o) * omega_iarr[i];
1248
1249                if (hemi_total > 1.01) {
1250                        sprintf(errmsg,
1251                        "outgoing BSDF direction %d collects %.1f%% of light",
1252                                        o, 100.*hemi_total);
1253                        error(WARNING, errmsg);
1254                }
1255                full_total += hemi_total*omega_oarr[o];
1256        }
1257        full_total /= PI;
1258        if (full_total > 1.00001) {
1259                sprintf(errmsg, "BSDF transfers %.4f%% of light",
1260                                100.*full_total);
1261                error(WARNING, errmsg);
1262        }
1263        free(omega_iarr); free(omega_oarr);
1264        return(1);
1265 }
1266
1267
1268 struct BSDF_data *
1269 load_BSDF(              /* load BSDF data from file */
1270        char *fname
1271 )
1272 {
1273        char                    *path;
1274        ezxml_t                 fl, wtl, wld, wdb;
1275        struct BSDF_data        *dp;
1276        
1277        path = getpath(fname, getrlibpath(), R_OK);
1278        if (path == NULL) {
1279                sprintf(errmsg, "cannot find BSDF file \"%s\"", fname);
1280                error(WARNING, errmsg);
1281                return(NULL);
1282        }
1283        fl = ezxml_parse_file(path);
1284        if (fl == NULL) {
1285                sprintf(errmsg, "cannot open BSDF \"%s\"", path);
1286                error(WARNING, errmsg);
1287                return(NULL);
1288        }
1289        if (ezxml_error(fl)[0]) {
1290                sprintf(errmsg, "BSDF \"%s\" %s", path, ezxml_error(fl));
1291                error(WARNING, errmsg);
1292                ezxml_free(fl);
1293                return(NULL);
1294        }
1295        if (strcmp(ezxml_name(fl), "WindowElement")) {
1296                sprintf(errmsg,
1297                        "BSDF \"%s\": top level node not 'WindowElement'",
1298                                path);
1299                error(WARNING, errmsg);
1300                ezxml_free(fl);
1301                return(NULL);
1302        }
1303        wtl = ezxml_child(ezxml_child(fl, "Optical"), "Layer");
1304        if (strcasecmp(ezxml_txt(ezxml_child(ezxml_child(wtl,
1305                        "DataDefinition"), "IncidentDataStructure")),
1306                        "Columns")) {
1307                sprintf(errmsg,
1308                        "BSDF \"%s\": unsupported IncidentDataStructure",
1309                                path);
1310                error(WARNING, errmsg);
1311                ezxml_free(fl);
1312                return(NULL);
1313        }              
1314        load_angle_basis(ezxml_child(ezxml_child(wtl,
1315                                "DataDefinition"), "AngleBasis"));
1316        dp = (struct BSDF_data *)calloc(1, sizeof(struct BSDF_data));
1317        load_geometry(dp, ezxml_child(wtl, "Material"));
1318        for (wld = ezxml_child(wtl, "WavelengthData");
1319                                wld != NULL; wld = wld->next) {
1320                if (strcasecmp(ezxml_txt(ezxml_child(wld,"Wavelength")),
1321                                "Visible"))
1322                        continue;
1323                for (wdb = ezxml_child(wld, "WavelengthDataBlock");
1324                                wdb != NULL; wdb = wdb->next)
1325                        if (!strcasecmp(ezxml_txt(ezxml_child(wdb,
1326                                        "WavelengthDataDirection")),
1327                                        "Transmission Front"))
1328                                break;
1329                if (wdb != NULL) {              /* load front BTDF */
1330                        load_bsdf_data(dp, wdb);
1331                        break;                  /* ignore the rest */
1332                }
1333        }
1334        ezxml_free(fl);                         /* done with XML file */
1335        if (!check_bsdf_data(dp)) {
1336                sprintf(errmsg, "bad/missing BTDF data in \"%s\"", path);
1337                error(WARNING, errmsg);
1338                free_BSDF(dp);
1339                dp = NULL;
1340        }
1341        return(dp);
1342 }
1343
1344
1345 void
1346 free_BSDF(              /* free BSDF data structure */
1347        struct BSDF_data *b
1348 )
1349 {
1350        if (b == NULL)
1351                return;
1352        if (b->mgf != NULL)
1353                free(b->mgf);
1354        if (b->bsdf != NULL)
1355                free(b->bsdf);
1356        free(b);
1357 }
1358
1359
1360 int
1361 r_BSDF_incvec(          /* compute random input vector at given location */
1362        FVECT v,
1363        struct BSDF_data *b,
1364        int i,
1365        double rv,
1366        MAT4 xm
1367 )
1368 {
1369        FVECT   pert;
1370        double  rad;
1371        int     j;
1372        
1373        if (!getBSDF_incvec(v, b, i))
1374                return(0);
1375        rad = sqrt(getBSDF_incohm(b, i) / PI);
1376        multisamp(pert, 3, rv);
1377        for (j = 0; j < 3; j++)
1378                v[j] += rad*(2.*pert[j] - 1.);
1379        if (xm != NULL)
1380                multv3(v, v, xm);
1381        return(normalize(v) != 0.0);
1382 }
1383
1384
1385 int
1386 r_BSDF_outvec(          /* compute random output vector at given location */
1387        FVECT v,
1388        struct BSDF_data *b,
1389        int o,
1390        double rv,
1391        MAT4 xm
1392 )
1393 {
1394        FVECT   pert;
1395        double  rad;
1396        int     j;
1397        
1398        if (!getBSDF_outvec(v, b, o))
1399                return(0);
1400        rad = sqrt(getBSDF_outohm(b, o) / PI);
1401        multisamp(pert, 3, rv);
1402        for (j = 0; j < 3; j++)
1403                v[j] += rad*(2.*pert[j] - 1.);
1404        if (xm != NULL)
1405                multv3(v, v, xm);
1406        return(normalize(v) != 0.0);
1407 }
1408
1409
1410 static int
1411 addrot(                 /* compute rotation (x,y,z) => (xp,yp,zp) */
1412        char *xfarg[],
1413        FVECT xp,
1414        FVECT yp,
1415        FVECT zp
1416 )
1417 {
1418        static char     bufs[3][16];
1419        int     bn = 0;
1420        char    **xfp = xfarg;
1421        double  theta;
1422
1423        if (yp[2]*yp[2] + zp[2]*zp[2] < 2.*FTINY*FTINY) {
1424                /* Special case for X' along Z-axis */
1425                theta = -atan2(yp[0], yp[1]);
1426                *xfp++ = "-ry";
1427                *xfp++ = xp[2] < 0.0 ? "90" : "-90";
1428                *xfp++ = "-rz";
1429                sprintf(bufs[bn], "%f", theta*(180./PI));
1430                *xfp++ = bufs[bn++];
1431                return(xfp - xfarg);
1432        }
1433        theta = atan2(yp[2], zp[2]);
1434        if (!FEQ(theta,0.0)) {
1435                *xfp++ = "-rx";
1436                sprintf(bufs[bn], "%f", theta*(180./PI));
1437                *xfp++ = bufs[bn++];
1438        }
1439        theta = asin(-xp[2]);
1440        if (!FEQ(theta,0.0)) {
1441                *xfp++ = "-ry";
1442                sprintf(bufs[bn], " %f", theta*(180./PI));
1443                *xfp++ = bufs[bn++];
1444        }
1445        theta = atan2(xp[1], xp[0]);
1446        if (!FEQ(theta,0.0)) {
1447                *xfp++ = "-rz";
1448                sprintf(bufs[bn], "%f", theta*(180./PI));
1449                *xfp++ = bufs[bn++];
1450        }
1451        *xfp = NULL;
1452        return(xfp - xfarg);
1453 }
1454
1455
1456 int
1457 getBSDF_xfm(            /* compute BSDF orient. -> world orient. transform */
1458        MAT4 xm,
1459        FVECT nrm,
1460        UpDir ud,
1461        char *xfbuf
1462 )
1463 {
1464        char    *xfargs[7];
1465        XF      myxf;
1466        FVECT   updir, xdest, ydest;
1467        int     i;
1468
1469        updir[0] = updir[1] = updir[2] = 0.;
1470        switch (ud) {
1471        case UDzneg:
1472                updir[2] = -1.;
1473                break;
1474        case UDyneg:
1475                updir[1] = -1.;
1476                break;
1477        case UDxneg:
1478                updir[0] = -1.;
1479                break;
1480        case UDxpos:
1481                updir[0] = 1.;
1482                break;
1483        case UDypos:
1484                updir[1] = 1.;
1485                break;
1486        case UDzpos:
1487                updir[2] = 1.;
1488                break;
1489        case UDunknown:
1490                return(0);
1491        }
1492        fcross(xdest, updir, nrm);
1493        if (normalize(xdest) == 0.0)
1494                return(0);
1495        fcross(ydest, nrm, xdest);
1496        xf(&myxf, addrot(xfargs, xdest, ydest, nrm), xfargs);
1497        copymat4(xm, myxf.xfm);
1498        if (xfbuf == NULL)
1499                return(1);
1500                                /* return xf arguments as well */
1501        for (i = 0; xfargs[i] != NULL; i++) {
1502                *xfbuf++ = ' ';
1503                strcpy(xfbuf, xfargs[i]);
1504                while (*xfbuf) ++xfbuf;
1505        }
1506        return(1);
1507 }
1508
1509 /*######### END DEPRECATED ROUTINES #######*/
1510 /*################################################################*/

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