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

Comparing ray/src/common/bsdf.c (file contents):
Revision 2.34 by greg, Thu Jul 7 15:25:09 2011 UTC vs.
Revision 2.45 by greg, Wed Jul 3 18:56:19 2013 UTC

# Line 35 | Line 35 | const char             *SDerrorEnglish[] = {
35                                  "Unknown error"
36                          };
37  
38 + /* Pointer to error list in preferred language */
39 + const char              **SDerrorList = SDerrorEnglish;
40 +
41   /* Additional information on last error (ASCII English) */
42   char                    SDerrorDetail[256];
43  
44 + /* Empty distribution for getCDist() calls that fail for some reason */
45 + const SDCDst            SDemptyCD;
46 +
47   /* Cache of loaded BSDFs */
48   struct SDCache_s        *SDcacheList = NULL;
49  
50   /* Retain BSDFs in cache list */
51   int                     SDretainSet = SDretainNone;
52  
53 < /* Report any error to the indicated stream (in English) */
53 > /* Report any error to the indicated stream */
54   SDError
55 < SDreportEnglish(SDError ec, FILE *fp)
55 > SDreportError(SDError ec, FILE *fp)
56   {
57          if (!ec)
58                  return SDEnone;
# Line 56 | Line 62 | SDreportEnglish(SDError ec, FILE *fp)
62          }
63          if (fp == NULL)
64                  return ec;
65 <        fputs(SDerrorEnglish[ec], fp);
65 >        fputs(SDerrorList[ec], fp);
66          if (SDerrorDetail[0]) {
67                  fputs(": ", fp);
68                  fputs(SDerrorDetail, fp);
# Line 84 | Line 90 | to_meters(             /* return factor to convert given unit to
90  
91   /* Load geometric dimensions and description (if any) */
92   static SDError
93 < SDloadGeometry(SDData *sd, ezxml_t wdb)
93 > SDloadGeometry(SDData *sd, ezxml_t wtl)
94   {
95 <        ezxml_t         geom;
95 >        ezxml_t         node, matl, geom;
96          double          cfact;
97 <        const char      *fmt, *mgfstr;
97 >        const char      *fmt = NULL, *mgfstr;
98  
99 <        if (wdb == NULL)                /* no geometry section? */
100 <                return SDEnone;
101 <        sd->dim[0] = sd->dim[1] = sd->dim[2] = .0;
102 <        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Width")) != NULL)
103 <                sd->dim[0] = atof(ezxml_txt(geom)) *
104 <                                to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
105 <        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Height")) != NULL)
106 <                sd->dim[1] = atof(ezxml_txt(geom)) *
107 <                                to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
108 <        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Thickness")) != NULL)
109 <                sd->dim[2] = atof(ezxml_txt(geom)) *
110 <                                to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
111 <        if ((sd->dim[0] < 0) | (sd->dim[1] < 0) | (sd->dim[2] < 0)) {
112 <                sprintf(SDerrorDetail, "Negative size in \"%s\"", sd->name);
113 <                return SDEdata;
99 >        SDerrorDetail[0] = '\0';
100 >        sd->matn[0] = '\0'; sd->makr[0] = '\0';
101 >        sd->dim[0] = sd->dim[1] = sd->dim[2] = 0;
102 >        matl = ezxml_child(wtl, "Material");
103 >        if (matl != NULL) {                     /* get material info. */
104 >                if ((node = ezxml_child(matl, "Name")) != NULL) {
105 >                        strncpy(sd->matn, ezxml_txt(node), SDnameLn);
106 >                        if (sd->matn[SDnameLn-1])
107 >                                strcpy(sd->matn+(SDnameLn-4), "...");
108 >                }
109 >                if ((node = ezxml_child(matl, "Manufacturer")) != NULL) {
110 >                        strncpy(sd->makr, ezxml_txt(node), SDnameLn);
111 >                        if (sd->makr[SDnameLn-1])
112 >                                strcpy(sd->makr+(SDnameLn-4), "...");
113 >                }
114 >                if ((node = ezxml_child(matl, "Width")) != NULL)
115 >                        sd->dim[0] = atof(ezxml_txt(node)) *
116 >                                        to_meters(ezxml_attr(node, "unit"));
117 >                if ((node = ezxml_child(matl, "Height")) != NULL)
118 >                        sd->dim[1] = atof(ezxml_txt(node)) *
119 >                                        to_meters(ezxml_attr(node, "unit"));
120 >                if ((node = ezxml_child(matl, "Thickness")) != NULL)
121 >                        sd->dim[2] = atof(ezxml_txt(node)) *
122 >                                        to_meters(ezxml_attr(node, "unit"));
123 >                if ((sd->dim[0] < 0) | (sd->dim[1] < 0) | (sd->dim[2] < 0)) {
124 >                        if (!SDerrorDetail[0])
125 >                                sprintf(SDerrorDetail, "Negative dimension in \"%s\"",
126 >                                                        sd->name);
127 >                        return SDEdata;
128 >                }
129          }
130 <        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Geometry")) == NULL ||
131 <                        (mgfstr = ezxml_txt(geom)) == NULL)
130 >        sd->mgf = NULL;
131 >        geom = ezxml_child(wtl, "Geometry");
132 >        if (geom == NULL)                       /* no actual geometry? */
133                  return SDEnone;
134 <        while (isspace(*mgfstr))
135 <                ++mgfstr;
114 <        if (!*mgfstr)
115 <                return SDEnone;
116 <        if ((fmt = ezxml_attr(geom, "format")) != NULL &&
117 <                        strcasecmp(fmt, "MGF")) {
134 >        fmt = ezxml_attr(geom, "format");
135 >        if (fmt != NULL && strcasecmp(fmt, "MGF")) {
136                  sprintf(SDerrorDetail,
137                          "Unrecognized geometry format '%s' in \"%s\"",
138                                          fmt, sd->name);
139                  return SDEsupport;
140          }
141 <        cfact = to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
141 >        if ((node = ezxml_child(geom, "MGFblock")) == NULL ||
142 >                        (mgfstr = ezxml_txt(node)) == NULL)
143 >                return SDEnone;
144 >        while (isspace(*mgfstr))
145 >                ++mgfstr;
146 >        if (!*mgfstr)
147 >                return SDEnone;
148 >        cfact = to_meters(ezxml_attr(node, "unit"));
149 >        if (cfact <= 0)
150 >                return SDEformat;
151          sd->mgf = (char *)malloc(strlen(mgfstr)+32);
152          if (sd->mgf == NULL) {
153                  strcpy(SDerrorDetail, "Out of memory in SDloadGeometry");
# Line 162 | Line 189 | SDloadFile(SDData *sd, const char *fname)
189                  ezxml_free(fl);
190                  return SDEformat;
191          }
192 +        wtl = ezxml_child(fl, "FileType");
193 +        if (wtl != NULL && strcmp(ezxml_txt(wtl), "BSDF")) {
194 +                sprintf(SDerrorDetail,
195 +                        "XML \"%s\": wrong FileType (must be 'BSDF')",
196 +                                sd->name);
197 +                ezxml_free(fl);
198 +                return SDEformat;
199 +        }
200          wtl = ezxml_child(ezxml_child(fl, "Optical"), "Layer");
201          if (wtl == NULL) {
202 <                sprintf(SDerrorDetail, "BSDF \"%s\": no optical layer'",
202 >                sprintf(SDerrorDetail, "BSDF \"%s\": no optical layers'",
203                                  sd->name);
204                  ezxml_free(fl);
205                  return SDEformat;
206          }
207                                  /* load geometry if present */
208 <        lastErr = SDloadGeometry(sd, ezxml_child(wtl, "Material"));
209 <        if (lastErr)
208 >        lastErr = SDloadGeometry(sd, wtl);
209 >        if (lastErr) {
210 >                ezxml_free(fl);
211                  return lastErr;
212 +        }
213                                  /* try loading variable resolution data */
214          lastErr = SDloadTre(sd, wtl);
215                                  /* check our result */
# Line 196 | Line 233 | SDloadFile(SDData *sd, const char *fname)
233          if (sd->tf != NULL && sd->tf->maxHemi <= .001) {
234                  SDfreeSpectralDF(sd->tf); sd->tf = NULL;
235          }
236 +        if (sd->tb != NULL && sd->tb->maxHemi <= .001) {
237 +                SDfreeSpectralDF(sd->tb); sd->tb = NULL;
238 +        }
239                                  /* return success */
240          return SDEnone;
241   }
# Line 224 | Line 264 | SDnewSpectralDF(int nc)
264          return df;
265   }
266  
267 + /* Add component(s) to spectral distribution function */
268 + SDSpectralDF *
269 + SDaddComponent(SDSpectralDF *odf, int nadd)
270 + {
271 +        SDSpectralDF    *df;
272 +
273 +        if (odf == NULL)
274 +                return SDnewSpectralDF(nadd);
275 +        if (nadd <= 0)
276 +                return odf;
277 +        df = (SDSpectralDF *)realloc(odf, sizeof(SDSpectralDF) +
278 +                                (odf->ncomp+nadd-1)*sizeof(SDComponent));
279 +        if (df == NULL) {
280 +                sprintf(SDerrorDetail,
281 +                        "Cannot add %d component(s) to spectral DF", nadd);
282 +                SDfreeSpectralDF(odf);
283 +                return NULL;
284 +        }
285 +        memset(df->comp+df->ncomp, 0, nadd*sizeof(SDComponent));
286 +        df->ncomp += nadd;
287 +        return df;
288 + }
289 +
290   /* Free cached cumulative distributions for BSDF component */
291   void
292   SDfreeCumulativeCache(SDSpectralDF *df)
# Line 307 | Line 370 | SDfreeBSDF(SDData *sd)
370                  SDfreeSpectralDF(sd->tf);
371                  sd->tf = NULL;
372          }
373 +        if (sd->tb != NULL) {
374 +                SDfreeSpectralDF(sd->tb);
375 +                sd->tb = NULL;
376 +        }
377          sd->rLambFront.cieY = .0;
378          sd->rLambFront.spec.flags = 0;
379          sd->rLambBack.cieY = .0;
# Line 356 | Line 423 | SDcacheFile(const char *fname)
423                  return NULL;
424          SDerrorDetail[0] = '\0';
425          if ((sd = SDgetCache(fname)) == NULL) {
426 <                SDreportEnglish(SDEmemory, stderr);
426 >                SDreportError(SDEmemory, stderr);
427                  return NULL;
428          }
429          if (!SDisLoaded(sd) && (ec = SDloadFile(sd, fname))) {
430 <                SDreportEnglish(ec, stderr);
430 >                SDreportError(ec, stderr);
431                  SDfreeCache(sd);
432                  return NULL;
433          }
# Line 394 | Line 461 | SDfreeCache(const SDData *sd)
461                  SDfreeCumulativeCache(sd->rf);
462                  SDfreeCumulativeCache(sd->rb);
463                  SDfreeCumulativeCache(sd->tf);
464 +                SDfreeCumulativeCache(sd->tb);
465                  return;
466          }
467                                          /* remove from list and free */
# Line 420 | Line 488 | SDsampComponent(SDValue *sv, FVECT ioVec, double randX
488                  return SDEargument;
489                                          /* get cumulative distribution */
490          VCOPY(inVec, ioVec);
491 +        sv->cieY = 0;
492          cd = (*sdc->func->getCDist)(inVec, sdc);
493 <        if (cd == NULL)
494 <                return SDEmemory;
495 <        if (cd->cTotal <= 1e-7) {       /* anything to sample? */
493 >        if (cd != NULL)
494 >                sv->cieY = cd->cTotal;
495 >        if (sv->cieY <= 1e-6) {         /* nothing to sample? */
496                  sv->spec = c_dfcolor;
428                sv->cieY = .0;
497                  memset(ioVec, 0, 3*sizeof(double));
498                  return SDEnone;
499          }
432        sv->cieY = cd->cTotal;
500                                          /* compute sample direction */
501          ec = (*sdc->func->sampCDist)(ioVec, randX, cd);
502          if (ec)
# Line 460 | Line 527 | SDmultiSamp(double t[], int n, double randX)
527          unsigned        nBits;
528          double          scale;
529          bitmask_t       ndx, coord[MS_MAXDIM];
530 <        
530 >
531 >        if (n <= 0)                     /* check corner cases */
532 >                return;
533 >        if (randX < 0) randX = 0;
534 >        else if (randX >= 1.) randX = 0.999999999999999;
535 >        if (n == 1) {
536 >                t[0] = randX;
537 >                return;
538 >        }
539          while (n > MS_MAXDIM)           /* punt for higher dimensions */
540                  t[--n] = rand()*(1./(RAND_MAX+.5));
541          nBits = (8*sizeof(bitmask_t) - 1) / n;
# Line 514 | Line 589 | SDsizeBSDF(double *projSA, const FVECT v1, const RREAL
589          case 0:
590                  return SDEargument;
591          }
592 <        if (v1[2] > 0)                  /* front surface query? */
592 >        if (v1[2] > 0) {                /* front surface query? */
593                  rdf = sd->rf;
594 <        else
594 >                tdf = (sd->tf != NULL) ? sd->tf : sd->tb;
595 >        } else {
596                  rdf = sd->rb;
597 <        tdf = sd->tf;
597 >                tdf = (sd->tb != NULL) ? sd->tb : sd->tf;
598 >        }
599          if (v2 != NULL)                 /* bidirectional? */
600                  if (v1[2] > 0 ^ v2[2] > 0)
601                          rdf = NULL;
# Line 566 | Line 643 | SDevalBSDF(SDValue *sv, const FVECT outVec, const FVEC
643          } else if (!(inFront | outFront)) {
644                  *sv = sd->rLambBack;
645                  sdf = sd->rb;
646 <        } else /* inFront ^ outFront */ {
646 >        } else if (inFront) {
647                  *sv = sd->tLamb;
648 <                sdf = sd->tf;
648 >                sdf = (sd->tf != NULL) ? sd->tf : sd->tb;
649 >        } else /* inBack */ {
650 >                *sv = sd->tLamb;
651 >                sdf = (sd->tb != NULL) ? sd->tb : sd->tf;
652          }
653          sv->cieY *= 1./M_PI;
654                                          /* add non-diffuse components */
# Line 592 | Line 672 | double
672   SDdirectHemi(const FVECT inVec, int sflags, const SDData *sd)
673   {
674          double          hsum;
675 <        SDSpectralDF    *rdf;
675 >        SDSpectralDF    *rdf, *tdf;
676          const SDCDst    *cd;
677          int             i;
678                                          /* check arguments */
# Line 602 | Line 682 | SDdirectHemi(const FVECT inVec, int sflags, const SDDa
682          if (inVec[2] > 0) {
683                  hsum = sd->rLambFront.cieY;
684                  rdf = sd->rf;
685 +                tdf = (sd->tf != NULL) ? sd->tf : sd->tb;
686          } else /* !inFront */ {
687                  hsum = sd->rLambBack.cieY;
688                  rdf = sd->rb;
689 +                tdf = (sd->tb != NULL) ? sd->tb : sd->tf;
690          }
691          if ((sflags & SDsampDf+SDsampR) != SDsampDf+SDsampR)
692                  hsum = .0;
693          if ((sflags & SDsampDf+SDsampT) == SDsampDf+SDsampT)
694                  hsum += sd->tLamb.cieY;
695                                          /* gather non-diffuse components */
696 <        i = ((sflags & SDsampSp+SDsampR) == SDsampSp+SDsampR &&
697 <                        rdf != NULL) ? rdf->ncomp : 0;
696 >        i = (((sflags & SDsampSp+SDsampR) == SDsampSp+SDsampR) &
697 >                        (rdf != NULL)) ? rdf->ncomp : 0;
698          while (i-- > 0) {               /* non-diffuse reflection */
699                  cd = (*rdf->comp[i].func->getCDist)(inVec, &rdf->comp[i]);
700                  if (cd != NULL)
701                          hsum += cd->cTotal;
702          }
703 <        i = ((sflags & SDsampSp+SDsampT) == SDsampSp+SDsampT &&
704 <                        sd->tf != NULL) ? sd->tf->ncomp : 0;
703 >        i = (((sflags & SDsampSp+SDsampT) == SDsampSp+SDsampT) &
704 >                        (tdf != NULL)) ? tdf->ncomp : 0;
705          while (i-- > 0) {               /* non-diffuse transmission */
706 <                cd = (*sd->tf->comp[i].func->getCDist)(inVec, &sd->tf->comp[i]);
706 >                cd = (*tdf->comp[i].func->getCDist)(inVec, &tdf->comp[i]);
707                  if (cd != NULL)
708                          hsum += cd->cTotal;
709          }
# Line 635 | Line 717 | SDsampBSDF(SDValue *sv, FVECT ioVec, double randX, int
717          SDError         ec;
718          FVECT           inVec;
719          int             inFront;
720 <        SDSpectralDF    *rdf;
720 >        SDSpectralDF    *rdf, *tdf;
721          double          rdiff;
722          float           coef[SDmaxCh];
723          int             i, j, n, nr;
# Line 652 | Line 734 | SDsampBSDF(SDValue *sv, FVECT ioVec, double randX, int
734          if (inFront) {
735                  *sv = sd->rLambFront;
736                  rdf = sd->rf;
737 +                tdf = (sd->tf != NULL) ? sd->tf : sd->tb;
738          } else /* !inFront */ {
739                  *sv = sd->rLambBack;
740                  rdf = sd->rb;
741 +                tdf = (sd->tb != NULL) ? sd->tb : sd->tf;
742          }
743          if ((sflags & SDsampDf+SDsampR) != SDsampDf+SDsampR)
744                  sv->cieY = .0;
# Line 662 | Line 746 | SDsampBSDF(SDValue *sv, FVECT ioVec, double randX, int
746          if ((sflags & SDsampDf+SDsampT) == SDsampDf+SDsampT)
747                  sv->cieY += sd->tLamb.cieY;
748                                          /* gather non-diffuse components */
749 <        i = nr = ((sflags & SDsampSp+SDsampR) == SDsampSp+SDsampR &&
750 <                        rdf != NULL) ? rdf->ncomp : 0;
751 <        j = ((sflags & SDsampSp+SDsampT) == SDsampSp+SDsampT &&
752 <                        sd->tf != NULL) ? sd->tf->ncomp : 0;
749 >        i = nr = (((sflags & SDsampSp+SDsampR) == SDsampSp+SDsampR) &
750 >                        (rdf != NULL)) ? rdf->ncomp : 0;
751 >        j = (((sflags & SDsampSp+SDsampT) == SDsampSp+SDsampT) &
752 >                        (tdf != NULL)) ? tdf->ncomp : 0;
753          n = i + j;
754          if (n > 0 && (cdarr = (const SDCDst **)malloc(n*sizeof(SDCDst *))) == NULL)
755                  return SDEmemory;
756          while (j-- > 0) {               /* non-diffuse transmission */
757 <                cdarr[i+j] = (*sd->tf->comp[j].func->getCDist)(inVec, &sd->tf->comp[j]);
758 <                if (cdarr[i+j] == NULL) {
759 <                        free(cdarr);
676 <                        return SDEmemory;
677 <                }
757 >                cdarr[i+j] = (*tdf->comp[j].func->getCDist)(inVec, &tdf->comp[j]);
758 >                if (cdarr[i+j] == NULL)
759 >                        cdarr[i+j] = &SDemptyCD;
760                  sv->cieY += cdarr[i+j]->cTotal;
761          }
762          while (i-- > 0) {               /* non-diffuse reflection */
763                  cdarr[i] = (*rdf->comp[i].func->getCDist)(inVec, &rdf->comp[i]);
764 <                if (cdarr[i] == NULL) {
765 <                        free(cdarr);
766 <                        return SDEmemory;
767 <                }
686 <                sv->cieY += cdarr[i]->cTotal;
764 >                if (cdarr[i] == NULL)
765 >                        cdarr[i] = &SDemptyCD;
766 >                else
767 >                        sv->cieY += cdarr[i]->cTotal;
768          }
769 <        if (sv->cieY <= 1e-7) {         /* anything to sample? */
769 >        if (sv->cieY <= 1e-6) {         /* anything to sample? */
770                  sv->cieY = .0;
771                  memset(ioVec, 0, 3*sizeof(double));
772                  return SDEnone;
# Line 713 | Line 794 | SDsampBSDF(SDValue *sv, FVECT ioVec, double randX, int
794          if (i >= n)
795                  return SDEinternal;
796                                          /* compute sample direction */
797 <        sdc = (i < nr) ? &rdf->comp[i] : &sd->tf->comp[i-nr];
797 >        sdc = (i < nr) ? &rdf->comp[i] : &tdf->comp[i-nr];
798          ec = (*sdc->func->sampCDist)(ioVec, randX/cdarr[i]->cTotal, cdarr[i]);
799          if (ec)
800                  return ec;
# Line 805 | Line 886 | SDmapDir(FVECT resVec, RREAL vMtx[3][3], const FVECT i
886          VCOPY(resVec, vTmp);
887          return SDEnone;
888   }
808
809 /*################################################################*/
810 /*######### DEPRECATED ROUTINES AWAITING PERMANENT REMOVAL #######*/
811
812 /*
813 * Routines for handling BSDF data
814 */
815
816 #include "standard.h"
817 #include "paths.h"
818
819 #define MAXLATS         46              /* maximum number of latitudes */
820
821 /* BSDF angle specification */
822 typedef struct {
823        char    name[64];               /* basis name */
824        int     nangles;                /* total number of directions */
825        struct {
826                float   tmin;                   /* starting theta */
827                short   nphis;                  /* number of phis (0 term) */
828        }       lat[MAXLATS+1];         /* latitudes */
829 } ANGLE_BASIS;
830
831 #define MAXABASES       7               /* limit on defined bases */
832
833 static ANGLE_BASIS      abase_list[MAXABASES] = {
834        {
835                "LBNL/Klems Full", 145,
836                { {-5., 1},
837                {5., 8},
838                {15., 16},
839                {25., 20},
840                {35., 24},
841                {45., 24},
842                {55., 24},
843                {65., 16},
844                {75., 12},
845                {90., 0} }
846        }, {
847                "LBNL/Klems Half", 73,
848                { {-6.5, 1},
849                {6.5, 8},
850                {19.5, 12},
851                {32.5, 16},
852                {46.5, 20},
853                {61.5, 12},
854                {76.5, 4},
855                {90., 0} }
856        }, {
857                "LBNL/Klems Quarter", 41,
858                { {-9., 1},
859                {9., 8},
860                {27., 12},
861                {46., 12},
862                {66., 8},
863                {90., 0} }
864        }
865 };
866
867 static int      nabases = 3;    /* current number of defined bases */
868
869 #define  FEQ(a,b)       ((a)-(b) <= 1e-6 && (b)-(a) <= 1e-6)
870
871 static int
872 fequal(double a, double b)
873 {
874        if (b != 0)
875                a = a/b - 1.;
876        return((a <= 1e-6) & (a >= -1e-6));
877 }
878
879 /* Returns the name of the given tag */
880 #ifdef ezxml_name
881 #undef ezxml_name
882 static char *
883 ezxml_name(ezxml_t xml)
884 {
885        if (xml == NULL)
886                return(NULL);
887        return(xml->name);
888 }
889 #endif
890
891 /* Returns the given tag's character content or empty string if none */
892 #ifdef ezxml_txt
893 #undef ezxml_txt
894 static char *
895 ezxml_txt(ezxml_t xml)
896 {
897        if (xml == NULL)
898                return("");
899        return(xml->txt);
900 }
901 #endif
902
903
904 static int
905 ab_getvec(              /* get vector for this angle basis index */
906        FVECT v,
907        int ndx,
908        void *p
909 )
910 {
911        ANGLE_BASIS  *ab = (ANGLE_BASIS *)p;
912        int     li;
913        double  pol, azi, d;
914        
915        if ((ndx < 0) | (ndx >= ab->nangles))
916                return(0);
917        for (li = 0; ndx >= ab->lat[li].nphis; li++)
918                ndx -= ab->lat[li].nphis;
919        pol = PI/180.*0.5*(ab->lat[li].tmin + ab->lat[li+1].tmin);
920        azi = 2.*PI*ndx/ab->lat[li].nphis;
921        v[2] = d = cos(pol);
922        d = sqrt(1. - d*d);     /* sin(pol) */
923        v[0] = cos(azi)*d;
924        v[1] = sin(azi)*d;
925        return(1);
926 }
927
928
929 static int
930 ab_getndx(              /* get index corresponding to the given vector */
931        FVECT v,
932        void *p
933 )
934 {
935        ANGLE_BASIS  *ab = (ANGLE_BASIS *)p;
936        int     li, ndx;
937        double  pol, azi;
938
939        if ((v[2] < -1.0) | (v[2] > 1.0))
940                return(-1);
941        pol = 180.0/PI*acos(v[2]);
942        azi = 180.0/PI*atan2(v[1], v[0]);
943        if (azi < 0.0) azi += 360.0;
944        for (li = 1; ab->lat[li].tmin <= pol; li++)
945                if (!ab->lat[li].nphis)
946                        return(-1);
947        --li;
948        ndx = (int)((1./360.)*azi*ab->lat[li].nphis + 0.5);
949        if (ndx >= ab->lat[li].nphis) ndx = 0;
950        while (li--)
951                ndx += ab->lat[li].nphis;
952        return(ndx);
953 }
954
955
956 static double
957 ab_getohm(              /* get solid angle for this angle basis index */
958        int ndx,
959        void *p
960 )
961 {
962        ANGLE_BASIS  *ab = (ANGLE_BASIS *)p;
963        int     li;
964        double  theta, theta1;
965        
966        if ((ndx < 0) | (ndx >= ab->nangles))
967                return(0);
968        for (li = 0; ndx >= ab->lat[li].nphis; li++)
969                ndx -= ab->lat[li].nphis;
970        theta1 = PI/180. * ab->lat[li+1].tmin;
971        if (ab->lat[li].nphis == 1) {           /* special case */
972                if (ab->lat[li].tmin > FTINY)
973                        error(USER, "unsupported BSDF coordinate system");
974                return(2.*PI*(1. - cos(theta1)));
975        }
976        theta = PI/180. * ab->lat[li].tmin;
977        return(2.*PI*(cos(theta) - cos(theta1))/(double)ab->lat[li].nphis);
978 }
979
980
981 static int
982 ab_getvecR(             /* get reverse vector for this angle basis index */
983        FVECT v,
984        int ndx,
985        void *p
986 )
987 {
988        if (!ab_getvec(v, ndx, p))
989                return(0);
990
991        v[0] = -v[0];
992        v[1] = -v[1];
993        v[2] = -v[2];
994
995        return(1);
996 }
997
998
999 static int
1000 ab_getndxR(             /* get index corresponding to the reverse vector */
1001        FVECT v,
1002        void *p
1003 )
1004 {
1005        FVECT  v2;
1006        
1007        v2[0] = -v[0];
1008        v2[1] = -v[1];
1009        v2[2] = -v[2];
1010
1011        return ab_getndx(v2, p);
1012 }
1013
1014
1015 static void
1016 load_angle_basis(       /* load custom BSDF angle basis */
1017        ezxml_t wab
1018 )
1019 {
1020        char    *abname = ezxml_txt(ezxml_child(wab, "AngleBasisName"));
1021        ezxml_t wbb;
1022        int     i;
1023        
1024        if (!abname || !*abname)
1025                return;
1026        for (i = nabases; i--; )
1027                if (!strcasecmp(abname, abase_list[i].name))
1028                        return;         /* assume it's the same */
1029        if (nabases >= MAXABASES)
1030                error(INTERNAL, "too many angle bases");
1031        strcpy(abase_list[nabases].name, abname);
1032        abase_list[nabases].nangles = 0;
1033        for (i = 0, wbb = ezxml_child(wab, "AngleBasisBlock");
1034                        wbb != NULL; i++, wbb = wbb->next) {
1035                if (i >= MAXLATS)
1036                        error(INTERNAL, "too many latitudes in custom basis");
1037                abase_list[nabases].lat[i+1].tmin = atof(ezxml_txt(
1038                                ezxml_child(ezxml_child(wbb,
1039                                        "ThetaBounds"), "UpperTheta")));
1040                if (!i)
1041                        abase_list[nabases].lat[i].tmin =
1042                                        -abase_list[nabases].lat[i+1].tmin;
1043                else if (!fequal(atof(ezxml_txt(ezxml_child(ezxml_child(wbb,
1044                                        "ThetaBounds"), "LowerTheta"))),
1045                                abase_list[nabases].lat[i].tmin))
1046                        error(WARNING, "theta values disagree in custom basis");
1047                abase_list[nabases].nangles +=
1048                        abase_list[nabases].lat[i].nphis =
1049                                atoi(ezxml_txt(ezxml_child(wbb, "nPhis")));
1050        }
1051        abase_list[nabases++].lat[i].nphis = 0;
1052 }
1053
1054
1055 static void
1056 load_geometry(          /* load geometric dimensions and description (if any) */
1057        struct BSDF_data *dp,
1058        ezxml_t wdb
1059 )
1060 {
1061        ezxml_t         geom;
1062        double          cfact;
1063        const char      *fmt, *mgfstr;
1064
1065        dp->dim[0] = dp->dim[1] = dp->dim[2] = 0;
1066        dp->mgf = NULL;
1067        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Width")) != NULL)
1068                dp->dim[0] = atof(ezxml_txt(geom)) *
1069                                to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
1070        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Height")) != NULL)
1071                dp->dim[1] = atof(ezxml_txt(geom)) *
1072                                to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
1073        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Thickness")) != NULL)
1074                dp->dim[2] = atof(ezxml_txt(geom)) *
1075                                to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
1076        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Geometry")) == NULL ||
1077                        (mgfstr = ezxml_txt(geom)) == NULL)
1078                return;
1079        if ((fmt = ezxml_attr(geom, "format")) != NULL &&
1080                        strcasecmp(fmt, "MGF")) {
1081                sprintf(errmsg, "unrecognized geometry format '%s'", fmt);
1082                error(WARNING, errmsg);
1083                return;
1084        }
1085        cfact = to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
1086        dp->mgf = (char *)malloc(strlen(mgfstr)+32);
1087        if (dp->mgf == NULL)
1088                error(SYSTEM, "out of memory in load_geometry");
1089        if (cfact < 0.99 || cfact > 1.01)
1090                sprintf(dp->mgf, "xf -s %.5f\n%s\nxf\n", cfact, mgfstr);
1091        else
1092                strcpy(dp->mgf, mgfstr);
1093 }
1094
1095
1096 static void
1097 load_bsdf_data(         /* load BSDF distribution for this wavelength */
1098        struct BSDF_data *dp,
1099        ezxml_t wdb
1100 )
1101 {
1102        char  *cbasis = ezxml_txt(ezxml_child(wdb,"ColumnAngleBasis"));
1103        char  *rbasis = ezxml_txt(ezxml_child(wdb,"RowAngleBasis"));
1104        char  *sdata;
1105        int  i;
1106        
1107        if ((!cbasis || !*cbasis) | (!rbasis || !*rbasis)) {
1108                error(WARNING, "missing column/row basis for BSDF");
1109                return;
1110        }
1111        for (i = nabases; i--; )
1112                if (!strcasecmp(cbasis, abase_list[i].name)) {
1113                        dp->ninc = abase_list[i].nangles;
1114                        dp->ib_priv = (void *)&abase_list[i];
1115                        dp->ib_vec = ab_getvecR;
1116                        dp->ib_ndx = ab_getndxR;
1117                        dp->ib_ohm = ab_getohm;
1118                        break;
1119                }
1120        if (i < 0) {
1121                sprintf(errmsg, "undefined ColumnAngleBasis '%s'", cbasis);
1122                error(WARNING, errmsg);
1123                return;
1124        }
1125        for (i = nabases; i--; )
1126                if (!strcasecmp(rbasis, abase_list[i].name)) {
1127                        dp->nout = abase_list[i].nangles;
1128                        dp->ob_priv = (void *)&abase_list[i];
1129                        dp->ob_vec = ab_getvec;
1130                        dp->ob_ndx = ab_getndx;
1131                        dp->ob_ohm = ab_getohm;
1132                        break;
1133                }
1134        if (i < 0) {
1135                sprintf(errmsg, "undefined RowAngleBasis '%s'", rbasis);
1136                error(WARNING, errmsg);
1137                return;
1138        }
1139                                /* read BSDF data */
1140        sdata  = ezxml_txt(ezxml_child(wdb,"ScatteringData"));
1141        if (!sdata || !*sdata) {
1142                error(WARNING, "missing BSDF ScatteringData");
1143                return;
1144        }
1145        dp->bsdf = (float *)malloc(sizeof(float)*dp->ninc*dp->nout);
1146        if (dp->bsdf == NULL)
1147                error(SYSTEM, "out of memory in load_bsdf_data");
1148        for (i = 0; i < dp->ninc*dp->nout; i++) {
1149                char  *sdnext = fskip(sdata);
1150                if (sdnext == NULL) {
1151                        error(WARNING, "bad/missing BSDF ScatteringData");
1152                        free(dp->bsdf); dp->bsdf = NULL;
1153                        return;
1154                }
1155                while (*sdnext && isspace(*sdnext))
1156                        sdnext++;
1157                if (*sdnext == ',') sdnext++;
1158                dp->bsdf[i] = atof(sdata);
1159                sdata = sdnext;
1160        }
1161        while (isspace(*sdata))
1162                sdata++;
1163        if (*sdata) {
1164                sprintf(errmsg, "%d extra characters after BSDF ScatteringData",
1165                                (int)strlen(sdata));
1166                error(WARNING, errmsg);
1167        }
1168 }
1169
1170
1171 static int
1172 check_bsdf_data(        /* check that BSDF data is sane */
1173        struct BSDF_data *dp
1174 )
1175 {
1176        double          *omega_iarr, *omega_oarr;
1177        double          dom, hemi_total, full_total;
1178        int             nneg;
1179        FVECT           v;
1180        int             i, o;
1181
1182        if (dp == NULL || dp->bsdf == NULL)
1183                return(0);
1184        omega_iarr = (double *)calloc(dp->ninc, sizeof(double));
1185        omega_oarr = (double *)calloc(dp->nout, sizeof(double));
1186        if ((omega_iarr == NULL) | (omega_oarr == NULL))
1187                error(SYSTEM, "out of memory in check_bsdf_data");
1188                                        /* incoming projected solid angles */
1189        hemi_total = .0;
1190        for (i = dp->ninc; i--; ) {
1191                dom = getBSDF_incohm(dp,i);
1192                if (dom <= 0) {
1193                        error(WARNING, "zero/negative incoming solid angle");
1194                        continue;
1195                }
1196                if (!getBSDF_incvec(v,dp,i) || v[2] > FTINY) {
1197                        error(WARNING, "illegal incoming BSDF direction");
1198                        free(omega_iarr); free(omega_oarr);
1199                        return(0);
1200                }
1201                hemi_total += omega_iarr[i] = dom * -v[2];
1202        }
1203        if ((hemi_total > 1.02*PI) | (hemi_total < 0.98*PI)) {
1204                sprintf(errmsg, "incoming BSDF hemisphere off by %.1f%%",
1205                                100.*(hemi_total/PI - 1.));
1206                error(WARNING, errmsg);
1207        }
1208        dom = PI / hemi_total;          /* fix normalization */
1209        for (i = dp->ninc; i--; )
1210                omega_iarr[i] *= dom;
1211                                        /* outgoing projected solid angles */
1212        hemi_total = .0;
1213        for (o = dp->nout; o--; ) {
1214                dom = getBSDF_outohm(dp,o);
1215                if (dom <= 0) {
1216                        error(WARNING, "zero/negative outgoing solid angle");
1217                        continue;
1218                }
1219                if (!getBSDF_outvec(v,dp,o) || v[2] < -FTINY) {
1220                        error(WARNING, "illegal outgoing BSDF direction");
1221                        free(omega_iarr); free(omega_oarr);
1222                        return(0);
1223                }
1224                hemi_total += omega_oarr[o] = dom * v[2];
1225        }
1226        if ((hemi_total > 1.02*PI) | (hemi_total < 0.98*PI)) {
1227                sprintf(errmsg, "outgoing BSDF hemisphere off by %.1f%%",
1228                                100.*(hemi_total/PI - 1.));
1229                error(WARNING, errmsg);
1230        }
1231        dom = PI / hemi_total;          /* fix normalization */
1232        for (o = dp->nout; o--; )
1233                omega_oarr[o] *= dom;
1234        nneg = 0;                       /* check outgoing totals */
1235        for (i = 0; i < dp->ninc; i++) {
1236                hemi_total = .0;
1237                for (o = dp->nout; o--; ) {
1238                        double  f = BSDF_value(dp,i,o);
1239                        if (f >= 0)
1240                                hemi_total += f*omega_oarr[o];
1241                        else {
1242                                nneg += (f < -FTINY);
1243                                BSDF_value(dp,i,o) = .0f;
1244                        }
1245                }
1246                if (hemi_total > 1.01) {
1247                        sprintf(errmsg,
1248                        "incoming BSDF direction %d passes %.1f%% of light",
1249                                        i, 100.*hemi_total);
1250                        error(WARNING, errmsg);
1251                }
1252        }
1253        if (nneg) {
1254                sprintf(errmsg, "%d negative BSDF values (ignored)", nneg);
1255                error(WARNING, errmsg);
1256        }
1257        full_total = .0;                /* reverse roles and check again */
1258        for (o = 0; o < dp->nout; o++) {
1259                hemi_total = .0;
1260                for (i = dp->ninc; i--; )
1261                        hemi_total += BSDF_value(dp,i,o) * omega_iarr[i];
1262
1263                if (hemi_total > 1.01) {
1264                        sprintf(errmsg,
1265                        "outgoing BSDF direction %d collects %.1f%% of light",
1266                                        o, 100.*hemi_total);
1267                        error(WARNING, errmsg);
1268                }
1269                full_total += hemi_total*omega_oarr[o];
1270        }
1271        full_total /= PI;
1272        if (full_total > 1.00001) {
1273                sprintf(errmsg, "BSDF transfers %.4f%% of light",
1274                                100.*full_total);
1275                error(WARNING, errmsg);
1276        }
1277        free(omega_iarr); free(omega_oarr);
1278        return(1);
1279 }
1280
1281
1282 struct BSDF_data *
1283 load_BSDF(              /* load BSDF data from file */
1284        char *fname
1285 )
1286 {
1287        char                    *path;
1288        ezxml_t                 fl, wtl, wld, wdb;
1289        struct BSDF_data        *dp;
1290        
1291        path = getpath(fname, getrlibpath(), R_OK);
1292        if (path == NULL) {
1293                sprintf(errmsg, "cannot find BSDF file \"%s\"", fname);
1294                error(WARNING, errmsg);
1295                return(NULL);
1296        }
1297        fl = ezxml_parse_file(path);
1298        if (fl == NULL) {
1299                sprintf(errmsg, "cannot open BSDF \"%s\"", path);
1300                error(WARNING, errmsg);
1301                return(NULL);
1302        }
1303        if (ezxml_error(fl)[0]) {
1304                sprintf(errmsg, "BSDF \"%s\" %s", path, ezxml_error(fl));
1305                error(WARNING, errmsg);
1306                ezxml_free(fl);
1307                return(NULL);
1308        }
1309        if (strcmp(ezxml_name(fl), "WindowElement")) {
1310                sprintf(errmsg,
1311                        "BSDF \"%s\": top level node not 'WindowElement'",
1312                                path);
1313                error(WARNING, errmsg);
1314                ezxml_free(fl);
1315                return(NULL);
1316        }
1317        wtl = ezxml_child(ezxml_child(fl, "Optical"), "Layer");
1318        if (strcasecmp(ezxml_txt(ezxml_child(ezxml_child(wtl,
1319                        "DataDefinition"), "IncidentDataStructure")),
1320                        "Columns")) {
1321                sprintf(errmsg,
1322                        "BSDF \"%s\": unsupported IncidentDataStructure",
1323                                path);
1324                error(WARNING, errmsg);
1325                ezxml_free(fl);
1326                return(NULL);
1327        }
1328        for (wld = ezxml_child(ezxml_child(wtl,
1329                                "DataDefinition"), "AngleBasis");
1330                        wld != NULL; wld = wld->next)
1331                load_angle_basis(wld);
1332        dp = (struct BSDF_data *)calloc(1, sizeof(struct BSDF_data));
1333        load_geometry(dp, ezxml_child(wtl, "Material"));
1334        for (wld = ezxml_child(wtl, "WavelengthData");
1335                                wld != NULL; wld = wld->next) {
1336                if (strcasecmp(ezxml_txt(ezxml_child(wld,"Wavelength")),
1337                                "Visible"))
1338                        continue;
1339                for (wdb = ezxml_child(wld, "WavelengthDataBlock");
1340                                wdb != NULL; wdb = wdb->next)
1341                        if (!strcasecmp(ezxml_txt(ezxml_child(wdb,
1342                                        "WavelengthDataDirection")),
1343                                        "Transmission Front"))
1344                                break;
1345                if (wdb != NULL) {              /* load front BTDF */
1346                        load_bsdf_data(dp, wdb);
1347                        break;                  /* ignore the rest */
1348                }
1349        }
1350        ezxml_free(fl);                         /* done with XML file */
1351        if (!check_bsdf_data(dp)) {
1352                sprintf(errmsg, "bad/missing BTDF data in \"%s\"", path);
1353                error(WARNING, errmsg);
1354                free_BSDF(dp);
1355                dp = NULL;
1356        }
1357        return(dp);
1358 }
1359
1360
1361 void
1362 free_BSDF(              /* free BSDF data structure */
1363        struct BSDF_data *b
1364 )
1365 {
1366        if (b == NULL)
1367                return;
1368        if (b->mgf != NULL)
1369                free(b->mgf);
1370        if (b->bsdf != NULL)
1371                free(b->bsdf);
1372        free(b);
1373 }
1374
1375
1376 int
1377 r_BSDF_incvec(          /* compute random input vector at given location */
1378        FVECT v,
1379        struct BSDF_data *b,
1380        int i,
1381        double rv,
1382        MAT4 xm
1383 )
1384 {
1385        FVECT   pert;
1386        double  rad;
1387        int     j;
1388        
1389        if (!getBSDF_incvec(v, b, i))
1390                return(0);
1391        rad = sqrt(getBSDF_incohm(b, i) / PI);
1392        multisamp(pert, 3, rv);
1393        for (j = 0; j < 3; j++)
1394                v[j] += rad*(2.*pert[j] - 1.);
1395        if (xm != NULL)
1396                multv3(v, v, xm);
1397        return(normalize(v) != 0.0);
1398 }
1399
1400
1401 int
1402 r_BSDF_outvec(          /* compute random output vector at given location */
1403        FVECT v,
1404        struct BSDF_data *b,
1405        int o,
1406        double rv,
1407        MAT4 xm
1408 )
1409 {
1410        FVECT   pert;
1411        double  rad;
1412        int     j;
1413        
1414        if (!getBSDF_outvec(v, b, o))
1415                return(0);
1416        rad = sqrt(getBSDF_outohm(b, o) / PI);
1417        multisamp(pert, 3, rv);
1418        for (j = 0; j < 3; j++)
1419                v[j] += rad*(2.*pert[j] - 1.);
1420        if (xm != NULL)
1421                multv3(v, v, xm);
1422        return(normalize(v) != 0.0);
1423 }
1424
1425
1426 static int
1427 addrot(                 /* compute rotation (x,y,z) => (xp,yp,zp) */
1428        char *xfarg[],
1429        FVECT xp,
1430        FVECT yp,
1431        FVECT zp
1432 )
1433 {
1434        static char     bufs[3][16];
1435        int     bn = 0;
1436        char    **xfp = xfarg;
1437        double  theta;
1438
1439        if (yp[2]*yp[2] + zp[2]*zp[2] < 2.*FTINY*FTINY) {
1440                /* Special case for X' along Z-axis */
1441                theta = -atan2(yp[0], yp[1]);
1442                *xfp++ = "-ry";
1443                *xfp++ = xp[2] < 0.0 ? "90" : "-90";
1444                *xfp++ = "-rz";
1445                sprintf(bufs[bn], "%f", theta*(180./PI));
1446                *xfp++ = bufs[bn++];
1447                return(xfp - xfarg);
1448        }
1449        theta = atan2(yp[2], zp[2]);
1450        if (!FEQ(theta,0.0)) {
1451                *xfp++ = "-rx";
1452                sprintf(bufs[bn], "%f", theta*(180./PI));
1453                *xfp++ = bufs[bn++];
1454        }
1455        theta = asin(-xp[2]);
1456        if (!FEQ(theta,0.0)) {
1457                *xfp++ = "-ry";
1458                sprintf(bufs[bn], " %f", theta*(180./PI));
1459                *xfp++ = bufs[bn++];
1460        }
1461        theta = atan2(xp[1], xp[0]);
1462        if (!FEQ(theta,0.0)) {
1463                *xfp++ = "-rz";
1464                sprintf(bufs[bn], "%f", theta*(180./PI));
1465                *xfp++ = bufs[bn++];
1466        }
1467        *xfp = NULL;
1468        return(xfp - xfarg);
1469 }
1470
1471
1472 int
1473 getBSDF_xfm(            /* compute BSDF orient. -> world orient. transform */
1474        MAT4 xm,
1475        FVECT nrm,
1476        UpDir ud,
1477        char *xfbuf
1478 )
1479 {
1480        char    *xfargs[7];
1481        XF      myxf;
1482        FVECT   updir, xdest, ydest;
1483        int     i;
1484
1485        updir[0] = updir[1] = updir[2] = 0.;
1486        switch (ud) {
1487        case UDzneg:
1488                updir[2] = -1.;
1489                break;
1490        case UDyneg:
1491                updir[1] = -1.;
1492                break;
1493        case UDxneg:
1494                updir[0] = -1.;
1495                break;
1496        case UDxpos:
1497                updir[0] = 1.;
1498                break;
1499        case UDypos:
1500                updir[1] = 1.;
1501                break;
1502        case UDzpos:
1503                updir[2] = 1.;
1504                break;
1505        case UDunknown:
1506                return(0);
1507        }
1508        fcross(xdest, updir, nrm);
1509        if (normalize(xdest) == 0.0)
1510                return(0);
1511        fcross(ydest, nrm, xdest);
1512        xf(&myxf, addrot(xfargs, xdest, ydest, nrm), xfargs);
1513        copymat4(xm, myxf.xfm);
1514        if (xfbuf == NULL)
1515                return(1);
1516                                /* return xf arguments as well */
1517        for (i = 0; xfargs[i] != NULL; i++) {
1518                *xfbuf++ = ' ';
1519                strcpy(xfbuf, xfargs[i]);
1520                while (*xfbuf) ++xfbuf;
1521        }
1522        return(1);
1523 }
1524
1525 /*######### END DEPRECATED ROUTINES #######*/
1526 /*################################################################*/

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