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

Comparing ray/src/common/bsdf.c (file contents):
Revision 2.15 by greg, Fri Feb 18 00:40:25 2011 UTC vs.
Revision 2.48 by greg, Mon Mar 24 04:00:45 2014 UTC

# Line 10 | Line 10 | static const char RCSid[] = "$Id$";
10   *
11   */
12  
13 + #define _USE_MATH_DEFINES
14   #include <stdio.h>
15   #include <stdlib.h>
16 + #include <string.h>
17   #include <math.h>
18 + #include <ctype.h>
19   #include "ezxml.h"
20   #include "hilbert.h"
21   #include "bsdf.h"
# Line 32 | Line 35 | const char             *SDerrorEnglish[] = {
35                                  "Unknown error"
36                          };
37  
38 + /* Pointer to error list in preferred language */
39 + const char              **SDerrorList = SDerrorEnglish;
40 +
41   /* Additional information on last error (ASCII English) */
42   char                    SDerrorDetail[256];
43  
44 + /* Empty distribution for getCDist() calls that fail for some reason */
45 + const SDCDst            SDemptyCD;
46 +
47   /* Cache of loaded BSDFs */
48   struct SDCache_s        *SDcacheList = NULL;
49  
50   /* Retain BSDFs in cache list */
51   int                     SDretainSet = SDretainNone;
52  
53 < /* Report any error to the indicated stream (in English) */
53 > /* Report any error to the indicated stream */
54   SDError
55 < SDreportEnglish(SDError ec, FILE *fp)
55 > SDreportError(SDError ec, FILE *fp)
56   {
48        if (fp == NULL)
49                return ec;
57          if (!ec)
58                  return SDEnone;
59 <        fputs(SDerrorEnglish[ec], fp);
59 >        if ((ec < SDEnone) | (ec > SDEunknown)) {
60 >                SDerrorDetail[0] = '\0';
61 >                ec = SDEunknown;
62 >        }
63 >        if (fp == NULL)
64 >                return ec;
65 >        fputs(SDerrorList[ec], fp);
66          if (SDerrorDetail[0]) {
67                  fputs(": ", fp);
68                  fputs(SDerrorDetail, fp);
# Line 77 | Line 90 | to_meters(             /* return factor to convert given unit to
90  
91   /* Load geometric dimensions and description (if any) */
92   static SDError
93 < SDloadGeometry(SDData *dp, 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 <        sprintf(SDerrorDetail, "Negative size in \"%s\"", dp->name);
100 <        dp->dim[0] = dp->dim[1] = dp->dim[2] = .0;
101 <        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Width")) != NULL)
102 <                dp->dim[0] = atof(ezxml_txt(geom)) *
103 <                                to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
104 <        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Height")) != NULL)
105 <                dp->dim[1] = atof(ezxml_txt(geom)) *
106 <                                to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
107 <        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Thickness")) != NULL)
108 <                dp->dim[2] = atof(ezxml_txt(geom)) *
109 <                                to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
110 <        if ((dp->dim[0] < .0) | (dp->dim[1] < .0) | (dp->dim[2] < .0))
111 <                return SDEdata;
112 <        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Geometry")) == NULL ||
113 <                        (mgfstr = ezxml_txt(geom)) == NULL)
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 >        sd->mgf = NULL;
131 >        geom = ezxml_child(wtl, "Geometry");
132 >        if (geom == NULL)                       /* no actual geometry? */
133                  return SDEnone;
134 <        if ((fmt = ezxml_attr(geom, "format")) != NULL &&
135 <                        strcasecmp(fmt, "MGF")) {
134 >        fmt = ezxml_attr(geom, "format");
135 >        if (fmt != NULL && strcasecmp(fmt, "MGF")) {
136                  sprintf(SDerrorDetail,
137                          "Unrecognized geometry format '%s' in \"%s\"",
138 <                                        fmt, dp->name);
138 >                                        fmt, sd->name);
139                  return SDEsupport;
140          }
141 <        cfact = to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
142 <        dp->mgf = (char *)malloc(strlen(mgfstr)+32);
143 <        if (dp->mgf == NULL) {
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");
154                  return SDEmemory;
155          }
156          if (cfact < 0.99 || cfact > 1.01)
157 <                sprintf(dp->mgf, "xf -s %.5f\n%s\nxf\n", cfact, mgfstr);
157 >                sprintf(sd->mgf, "xf -s %.5f\n%s\nxf\n", cfact, mgfstr);
158          else
159 <                strcpy(dp->mgf, mgfstr);
159 >                strcpy(sd->mgf, mgfstr);
160          return SDEnone;
161   }
162  
122
163   /* Load a BSDF struct from the given file (free first and keep name) */
164   SDError
165   SDloadFile(SDData *sd, const char *fname)
166   {
167          SDError         lastErr;
168 <        ezxml_t         fl;
168 >        ezxml_t         fl, wtl;
169  
170          if ((sd == NULL) | (fname == NULL || !*fname))
171                  return SDEargument;
# Line 142 | Line 182 | SDloadFile(SDData *sd, const char *fname)
182                  ezxml_free(fl);
183                  return SDEformat;
184          }
185 +        if (strcmp(ezxml_name(fl), "WindowElement")) {
186 +                sprintf(SDerrorDetail,
187 +                        "BSDF \"%s\": top level node not 'WindowElement'",
188 +                                sd->name);
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 layers'",
203 +                                sd->name);
204 +                ezxml_free(fl);
205 +                return SDEformat;
206 +        }
207                                  /* load geometry if present */
208 <        if ((lastErr = SDloadGeometry(sd, fl)))
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, fl);
214 >        lastErr = SDloadTre(sd, wtl);
215                                  /* check our result */
216 <        switch (lastErr) {
217 <        case SDEformat:
218 <        case SDEdata:
154 <        case SDEsupport:        /* possibly we just tried the wrong format */
155 <                lastErr = SDloadMtx(sd, fl);
156 <                break;
157 <        default:                /* variable res. OK else serious error */
158 <                break;
159 <        }
216 >        if (lastErr == SDEsupport)      /* try matrix BSDF if not tree data */
217 >                lastErr = SDloadMtx(sd, wtl);
218 >                
219                                  /* done with XML file */
220          ezxml_free(fl);
221 <                                /* return success or failure */
222 <        return lastErr;
221 >        
222 >        if (lastErr) {          /* was there a load error? */
223 >                SDfreeBSDF(sd);
224 >                return lastErr;
225 >        }
226 >                                /* remove any insignificant components */
227 >        if (sd->rf != NULL && sd->rf->maxHemi <= .001) {
228 >                SDfreeSpectralDF(sd->rf); sd->rf = NULL;
229 >        }
230 >        if (sd->rb != NULL && sd->rb->maxHemi <= .001) {
231 >                SDfreeSpectralDF(sd->rb); sd->rb = NULL;
232 >        }
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   }
242  
243   /* Allocate new spectral distribution function */
# Line 187 | 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 213 | Line 313 | SDfreeSpectralDF(SDSpectralDF *df)
313                  return;
314          SDfreeCumulativeCache(df);
315          for (n = df->ncomp; n-- > 0; )
316 <                (*df->comp[n].func->freeSC)(df->comp[n].dist);
316 >                if (df->comp[n].dist != NULL)
317 >                        (*df->comp[n].func->freeSC)(df->comp[n].dist);
318          free(df);
319   }
320  
321   /* Shorten file path to useable BSDF name, removing suffix */
322   void
323 < SDclipName(char res[SDnameLn], const char *fname)
323 > SDclipName(char *res, const char *fname)
324   {
325          const char      *cp, *dot = NULL;
326          
# Line 237 | Line 338 | SDclipName(char res[SDnameLn], const char *fname)
338  
339   /* Initialize an unused BSDF struct (simply clears to zeroes) */
340   void
341 < SDclearBSDF(SDData *sd)
341 > SDclearBSDF(SDData *sd, const char *fname)
342   {
343 <        if (sd != NULL)
344 <                memset(sd, 0, sizeof(SDData));
343 >        if (sd == NULL)
344 >                return;
345 >        memset(sd, 0, sizeof(SDData));
346 >        if (fname == NULL)
347 >                return;
348 >        SDclipName(sd->name, fname);
349   }
350  
351   /* Free data associated with BSDF struct */
# Line 265 | 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.clock = 0;
378 >        sd->rLambFront.spec.flags = 0;
379          sd->rLambBack.cieY = .0;
380 <        sd->rLambBack.spec.clock = 0;
380 >        sd->rLambBack.spec.flags = 0;
381          sd->tLamb.cieY = .0;
382 <        sd->tLamb.spec.clock = 0;
382 >        sd->tLamb.spec.flags = 0;
383   }
384  
385   /* Find writeable BSDF by name, or allocate new cache entry if absent */
# Line 298 | Line 407 | SDgetCache(const char *bname)
407          sdl->next = SDcacheList;
408          SDcacheList = sdl;
409  
410 <        sdl->refcnt++;
410 >        sdl->refcnt = 1;
411          return &sdl->bsdf;
412   }
413  
# Line 314 | 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 342 | Line 451 | SDfreeCache(const SDData *sd)
451          for (sdl = SDcacheList; sdl != NULL; sdl = (sdLast=sdl)->next)
452                  if (&sdl->bsdf == sd)
453                          break;
454 <        if (sdl == NULL || --sdl->refcnt)
454 >        if (sdl == NULL || (sdl->refcnt -= (sdl->refcnt > 0)))
455                  return;                 /* missing or still in use */
456                                          /* keep unreferenced data? */
457          if (SDisLoaded(sd) && SDretainSet) {
# Line 352 | 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 365 | Line 475 | SDfreeCache(const SDData *sd)
475  
476   /* Sample an individual BSDF component */
477   SDError
478 < SDsampComponent(SDValue *sv, FVECT outVec, const FVECT inVec,
369 <                        double randX, SDComponent *sdc)
478 > SDsampComponent(SDValue *sv, FVECT ioVec, double randX, SDComponent *sdc)
479   {
480          float           coef[SDmaxCh];
481          SDError         ec;
482 +        FVECT           inVec;
483          const SDCDst    *cd;
484          double          d;
485          int             n;
486                                          /* check arguments */
487 <        if ((sv == NULL) | (outVec == NULL) | (inVec == NULL) | (sdc == NULL))
487 >        if ((sv == NULL) | (ioVec == NULL) | (sdc == NULL))
488                  return SDEargument;
489                                          /* get cumulative distribution */
490 +        VCOPY(inVec, ioVec);
491 +        sv->cieY = 0;
492          cd = (*sdc->func->getCDist)(inVec, sdc);
493 <        if (cd == NULL)
494 <                return SDEmemory;
495 <        if (cd->cTotal <= 1e-7) {       /* anything to sample? */
493 >        if (cd != NULL)
494 >                sv->cieY = cd->cTotal;
495 >        if (sv->cieY <= 1e-6) {         /* nothing to sample? */
496                  sv->spec = c_dfcolor;
497 <                sv->cieY = .0;
386 <                memset(outVec, 0, 3*sizeof(double));
497 >                memset(ioVec, 0, 3*sizeof(double));
498                  return SDEnone;
499          }
389        sv->cieY = cd->cTotal;
500                                          /* compute sample direction */
501 <        ec = (*sdc->func->sampCDist)(outVec, randX, cd);
501 >        ec = (*sdc->func->sampCDist)(ioVec, randX, cd);
502          if (ec)
503                  return ec;
504                                          /* get BSDF color */
505 <        n = (*sdc->func->getBSDFs)(coef, outVec, inVec, sdc->dist);
505 >        n = (*sdc->func->getBSDFs)(coef, ioVec, inVec, sdc);
506          if (n <= 0) {
507                  strcpy(SDerrorDetail, "BSDF sample value error");
508                  return SDEinternal;
# Line 417 | 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] = drand48();
540 >                t[--n] = rand()*(1./(RAND_MAX+.5));
541          nBits = (8*sizeof(bitmask_t) - 1) / n;
542          ndx = randX * (double)((bitmask_t)1 << (nBits*n));
543                                          /* get coordinate on Hilbert curve */
# Line 427 | Line 545 | SDmultiSamp(double t[], int n, double randX)
545                                          /* convert back to [0,1) range */
546          scale = 1. / (double)((bitmask_t)1 << nBits);
547          while (n--)
548 <                t[n] = scale * ((double)coord[n] + drand48());
548 >                t[n] = scale * ((double)coord[n] + rand()*(1./(RAND_MAX+.5)));
549   }
550  
551   #undef MS_MAXDIM
# Line 440 | Line 558 | SDdiffuseSamp(FVECT outVec, int outFront, double randX
558          SDmultiSamp(outVec, 2, randX);
559          SDsquare2disk(outVec, outVec[0], outVec[1]);
560          outVec[2] = 1. - outVec[0]*outVec[0] - outVec[1]*outVec[1];
561 <        if (outVec[2] > .0)             /* a bit of paranoia */
444 <                outVec[2] = sqrt(outVec[2]);
561 >        outVec[2] = sqrt(outVec[2]*(outVec[2]>0));
562          if (!outFront)                  /* going out back? */
563                  outVec[2] = -outVec[2];
564   }
565  
566   /* Query projected solid angle coverage for non-diffuse BSDF direction */
567   SDError
568 < SDsizeBSDF(double *projSA, const FVECT vec, int qflags, const SDData *sd)
568 > SDsizeBSDF(double *projSA, const FVECT v1, const RREAL *v2,
569 >                                int qflags, const SDData *sd)
570   {
571 <        SDSpectralDF    *rdf;
571 >        SDSpectralDF    *rdf, *tdf;
572          SDError         ec;
573          int             i;
574                                          /* check arguments */
575 <        if ((projSA == NULL) | (vec == NULL) | (sd == NULL))
575 >        if ((projSA == NULL) | (v1 == NULL) | (sd == NULL))
576                  return SDEargument;
577                                          /* initialize extrema */
578 <        switch (qflags & SDqueryMin+SDqueryMax) {
578 >        switch (qflags) {
579          case SDqueryMax:
580                  projSA[0] = .0;
581                  break;
# Line 470 | Line 588 | SDsizeBSDF(double *projSA, const FVECT vec, int qflags
588          case 0:
589                  return SDEargument;
590          }
591 <        if (vec[2] > .0)                /* front surface query? */
591 >        if (v1[2] > 0) {                /* front surface query? */
592                  rdf = sd->rf;
593 <        else
593 >                tdf = (sd->tf != NULL) ? sd->tf : sd->tb;
594 >        } else {
595                  rdf = sd->rb;
596 +                tdf = (sd->tb != NULL) ? sd->tb : sd->tf;
597 +        }
598 +        if (v2 != NULL)                 /* bidirectional? */
599 +                if (v1[2] > 0 ^ v2[2] > 0)
600 +                        rdf = NULL;
601 +                else
602 +                        tdf = NULL;
603          ec = SDEdata;                   /* run through components */
604          for (i = (rdf==NULL) ? 0 : rdf->ncomp; i--; ) {
605 <                ec = (*rdf->comp[i].func->queryProjSA)(projSA, vec, qflags,
606 <                                                        rdf->comp[i].dist);
605 >                ec = (*rdf->comp[i].func->queryProjSA)(projSA, v1, v2,
606 >                                                qflags, &rdf->comp[i]);
607                  if (ec)
608                          return ec;
609          }
610 <        for (i = (sd->tf==NULL) ? 0 : sd->tf->ncomp; i--; ) {
611 <                ec = (*sd->tf->comp[i].func->queryProjSA)(projSA, vec, qflags,
612 <                                                        sd->tf->comp[i].dist);
610 >        for (i = (tdf==NULL) ? 0 : tdf->ncomp; i--; ) {
611 >                ec = (*tdf->comp[i].func->queryProjSA)(projSA, v1, v2,
612 >                                                qflags, &tdf->comp[i]);
613                  if (ec)
614                          return ec;
615          }
616 <        return ec;
616 >        if (ec) {                       /* all diffuse? */
617 >                projSA[0] = M_PI;
618 >                if (qflags == SDqueryMin+SDqueryMax)
619 >                        projSA[1] = M_PI;
620 >        } else if (qflags == SDqueryMin+SDqueryMax && projSA[0] > projSA[1])
621 >                projSA[0] = projSA[1];
622 >        return SDEnone;
623   }
624  
625   /* Return BSDF for the given incident and scattered ray vectors */
# Line 502 | Line 634 | SDevalBSDF(SDValue *sv, const FVECT outVec, const FVEC
634          if ((sv == NULL) | (outVec == NULL) | (inVec == NULL) | (sd == NULL))
635                  return SDEargument;
636                                          /* whose side are we on? */
637 <        inFront = (inVec[2] > .0);
638 <        outFront = (outVec[2] > .0);
637 >        inFront = (inVec[2] > 0);
638 >        outFront = (outVec[2] > 0);
639                                          /* start with diffuse portion */
640          if (inFront & outFront) {
641                  *sv = sd->rLambFront;
# Line 511 | 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 */
655          i = (sdf != NULL) ? sdf->ncomp : 0;
656          while (i-- > 0) {
657                  nch = (*sdf->comp[i].func->getBSDFs)(coef, outVec, inVec,
658 <                                                        sdf->comp[i].dist);
658 >                                                        &sdf->comp[i]);
659                  while (nch-- > 0) {
660                          c_cmix(&sv->spec, sv->cieY, &sv->spec,
661                                          coef[nch], &sdf->comp[i].cspec[nch]);
# Line 537 | 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 */
679          if ((inVec == NULL) | (sd == NULL))
680                  return .0;
681                                          /* gather diffuse components */
682 <        if (inVec[2] > .0) {
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 575 | Line 712 | SDdirectHemi(const FVECT inVec, int sflags, const SDDa
712  
713   /* Sample BSDF direction based on the given random variable */
714   SDError
715 < SDsampBSDF(SDValue *sv, FVECT outVec, const FVECT inVec,
579 <                        double randX, int sflags, const SDData *sd)
715 > SDsampBSDF(SDValue *sv, FVECT ioVec, double randX, int sflags, const SDData *sd)
716   {
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;
724          SDComponent     *sdc;
725          const SDCDst    **cdarr = NULL;
726                                          /* check arguments */
727 <        if ((sv == NULL) | (outVec == NULL) | (inVec == NULL) | (sd == NULL) |
728 <                        (randX < .0) | (randX >= 1.))
727 >        if ((sv == NULL) | (ioVec == NULL) | (sd == NULL) |
728 >                        (randX < 0) | (randX >= 1.))
729                  return SDEargument;
730                                          /* whose side are we on? */
731 <        inFront = (inVec[2] > .0);
731 >        VCOPY(inVec, ioVec);
732 >        inFront = (inVec[2] > 0);
733                                          /* remember diffuse portions */
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 606 | Line 746 | SDsampBSDF(SDValue *sv, FVECT outVec, const FVECT inVe
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);
620 <                        return SDEmemory;
621 <                }
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 <                }
630 <                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(outVec, 0, 3*sizeof(double));
771 >                memset(ioVec, 0, 3*sizeof(double));
772                  return SDEnone;
773          }
774                                          /* scale random variable */
775          randX *= sv->cieY;
776                                          /* diffuse reflection? */
777          if (randX < rdiff) {
778 <                SDdiffuseSamp(outVec, inFront, randX/rdiff);
778 >                SDdiffuseSamp(ioVec, inFront, randX/rdiff);
779                  goto done;
780          }
781          randX -= rdiff;
# Line 646 | Line 783 | SDsampBSDF(SDValue *sv, FVECT outVec, const FVECT inVe
783          if ((sflags & SDsampDf+SDsampT) == SDsampDf+SDsampT) {
784                  if (randX < sd->tLamb.cieY) {
785                          sv->spec = sd->tLamb.spec;
786 <                        SDdiffuseSamp(outVec, !inFront, randX/sd->tLamb.cieY);
786 >                        SDdiffuseSamp(ioVec, !inFront, randX/sd->tLamb.cieY);
787                          goto done;
788                  }
789                  randX -= sd->tLamb.cieY;
790          }
791                                          /* else one of cumulative dist. */
792 <        for (i = 0; i < n && randX < cdarr[i]->cTotal; i++)
792 >        for (i = 0; i < n && randX > cdarr[i]->cTotal; i++)
793                  randX -= cdarr[i]->cTotal;
794          if (i >= n)
795                  return SDEinternal;
796                                          /* compute sample direction */
797 <        sdc = (i < nr) ? &rdf->comp[i] : &sd->tf->comp[i-nr];
798 <        ec = (*sdc->func->sampCDist)(outVec, randX/cdarr[i]->cTotal, cdarr[i]);
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;
801                                          /* compute color */
802 <        j = (*sdc->func->getBSDFs)(coef, outVec, inVec, sdc->dist);
802 >        j = (*sdc->func->getBSDFs)(coef, ioVec, inVec, sdc);
803          if (j <= 0) {
804                  sprintf(SDerrorDetail, "BSDF \"%s\" sampling value error",
805                                  sd->name);
# Line 689 | Line 826 | SDcompXform(RREAL vMtx[3][3], const FVECT sNrm, const
826          if ((vMtx == NULL) | (sNrm == NULL) | (uVec == NULL))
827                  return SDEargument;
828          VCOPY(vMtx[2], sNrm);
829 <        if (normalize(vMtx[2]) == .0)
829 >        if (normalize(vMtx[2]) == 0)
830                  return SDEargument;
831          fcross(vMtx[0], uVec, vMtx[2]);
832 <        if (normalize(vMtx[0]) == .0)
832 >        if (normalize(vMtx[0]) == 0)
833                  return SDEargument;
834          fcross(vMtx[1], vMtx[2], vMtx[0]);
835          return SDEnone;
# Line 712 | Line 849 | SDinvXform(RREAL iMtx[3][3], RREAL vMtx[3][3])
849          mTmp[0][1] = vMtx[2][1]*vMtx[0][2] - vMtx[2][2]*vMtx[0][1];
850          mTmp[0][2] = vMtx[1][2]*vMtx[0][1] - vMtx[1][1]*vMtx[0][2];
851          d = vMtx[0][0]*mTmp[0][0] + vMtx[1][0]*mTmp[0][1] + vMtx[2][0]*mTmp[0][2];
852 <        if (d == .0) {
852 >        if (d == 0) {
853                  strcpy(SDerrorDetail, "Zero determinant in matrix inversion");
854                  return SDEargument;
855          }
# Line 739 | Line 876 | SDmapDir(FVECT resVec, RREAL vMtx[3][3], const FVECT i
876          if (vMtx == NULL) {             /* assume they just want to normalize */
877                  if (resVec != inpVec)
878                          VCOPY(resVec, inpVec);
879 <                return (normalize(resVec) > .0) ? SDEnone : SDEargument;
879 >                return (normalize(resVec) > 0) ? SDEnone : SDEargument;
880          }
881          vTmp[0] = DOT(vMtx[0], inpVec);
882          vTmp[1] = DOT(vMtx[1], inpVec);
883          vTmp[2] = DOT(vMtx[2], inpVec);
884 <        if (normalize(vTmp) == .0)
884 >        if (normalize(vTmp) == 0)
885                  return SDEargument;
886          VCOPY(resVec, vTmp);
887          return SDEnone;
888   }
752
753 /*################################################################*/
754 /*######### DEPRECATED ROUTINES AWAITING PERMANENT REMOVAL #######*/
755
756 /*
757 * Routines for handling BSDF data
758 */
759
760 #include "standard.h"
761 #include "paths.h"
762 #include <ctype.h>
763
764 #define MAXLATS         46              /* maximum number of latitudes */
765
766 /* BSDF angle specification */
767 typedef struct {
768        char    name[64];               /* basis name */
769        int     nangles;                /* total number of directions */
770        struct {
771                float   tmin;                   /* starting theta */
772                short   nphis;                  /* number of phis (0 term) */
773        }       lat[MAXLATS+1];         /* latitudes */
774 } ANGLE_BASIS;
775
776 #define MAXABASES       7               /* limit on defined bases */
777
778 static ANGLE_BASIS      abase_list[MAXABASES] = {
779        {
780                "LBNL/Klems Full", 145,
781                { {-5., 1},
782                {5., 8},
783                {15., 16},
784                {25., 20},
785                {35., 24},
786                {45., 24},
787                {55., 24},
788                {65., 16},
789                {75., 12},
790                {90., 0} }
791        }, {
792                "LBNL/Klems Half", 73,
793                { {-6.5, 1},
794                {6.5, 8},
795                {19.5, 12},
796                {32.5, 16},
797                {46.5, 20},
798                {61.5, 12},
799                {76.5, 4},
800                {90., 0} }
801        }, {
802                "LBNL/Klems Quarter", 41,
803                { {-9., 1},
804                {9., 8},
805                {27., 12},
806                {46., 12},
807                {66., 8},
808                {90., 0} }
809        }
810 };
811
812 static int      nabases = 3;    /* current number of defined bases */
813
814 #define  FEQ(a,b)       ((a)-(b) <= 1e-6 && (b)-(a) <= 1e-6)
815
816 static int
817 fequal(double a, double b)
818 {
819        if (b != .0)
820                a = a/b - 1.;
821        return((a <= 1e-6) & (a >= -1e-6));
822 }
823
824 /* Returns the name of the given tag */
825 #ifdef ezxml_name
826 #undef ezxml_name
827 static char *
828 ezxml_name(ezxml_t xml)
829 {
830        if (xml == NULL)
831                return(NULL);
832        return(xml->name);
833 }
834 #endif
835
836 /* Returns the given tag's character content or empty string if none */
837 #ifdef ezxml_txt
838 #undef ezxml_txt
839 static char *
840 ezxml_txt(ezxml_t xml)
841 {
842        if (xml == NULL)
843                return("");
844        return(xml->txt);
845 }
846 #endif
847
848
849 static int
850 ab_getvec(              /* get vector for this angle basis index */
851        FVECT v,
852        int ndx,
853        void *p
854 )
855 {
856        ANGLE_BASIS  *ab = (ANGLE_BASIS *)p;
857        int     li;
858        double  pol, azi, d;
859        
860        if ((ndx < 0) | (ndx >= ab->nangles))
861                return(0);
862        for (li = 0; ndx >= ab->lat[li].nphis; li++)
863                ndx -= ab->lat[li].nphis;
864        pol = PI/180.*0.5*(ab->lat[li].tmin + ab->lat[li+1].tmin);
865        azi = 2.*PI*ndx/ab->lat[li].nphis;
866        v[2] = d = cos(pol);
867        d = sqrt(1. - d*d);     /* sin(pol) */
868        v[0] = cos(azi)*d;
869        v[1] = sin(azi)*d;
870        return(1);
871 }
872
873
874 static int
875 ab_getndx(              /* get index corresponding to the given vector */
876        FVECT v,
877        void *p
878 )
879 {
880        ANGLE_BASIS  *ab = (ANGLE_BASIS *)p;
881        int     li, ndx;
882        double  pol, azi, d;
883
884        if ((v[2] < -1.0) | (v[2] > 1.0))
885                return(-1);
886        pol = 180.0/PI*acos(v[2]);
887        azi = 180.0/PI*atan2(v[1], v[0]);
888        if (azi < 0.0) azi += 360.0;
889        for (li = 1; ab->lat[li].tmin <= pol; li++)
890                if (!ab->lat[li].nphis)
891                        return(-1);
892        --li;
893        ndx = (int)((1./360.)*azi*ab->lat[li].nphis + 0.5);
894        if (ndx >= ab->lat[li].nphis) ndx = 0;
895        while (li--)
896                ndx += ab->lat[li].nphis;
897        return(ndx);
898 }
899
900
901 static double
902 ab_getohm(              /* get solid angle for this angle basis index */
903        int ndx,
904        void *p
905 )
906 {
907        ANGLE_BASIS  *ab = (ANGLE_BASIS *)p;
908        int     li;
909        double  theta, theta1;
910        
911        if ((ndx < 0) | (ndx >= ab->nangles))
912                return(0);
913        for (li = 0; ndx >= ab->lat[li].nphis; li++)
914                ndx -= ab->lat[li].nphis;
915        theta1 = PI/180. * ab->lat[li+1].tmin;
916        if (ab->lat[li].nphis == 1) {           /* special case */
917                if (ab->lat[li].tmin > FTINY)
918                        error(USER, "unsupported BSDF coordinate system");
919                return(2.*PI*(1. - cos(theta1)));
920        }
921        theta = PI/180. * ab->lat[li].tmin;
922        return(2.*PI*(cos(theta) - cos(theta1))/(double)ab->lat[li].nphis);
923 }
924
925
926 static int
927 ab_getvecR(             /* get reverse vector for this angle basis index */
928        FVECT v,
929        int ndx,
930        void *p
931 )
932 {
933        if (!ab_getvec(v, ndx, p))
934                return(0);
935
936        v[0] = -v[0];
937        v[1] = -v[1];
938        v[2] = -v[2];
939
940        return(1);
941 }
942
943
944 static int
945 ab_getndxR(             /* get index corresponding to the reverse vector */
946        FVECT v,
947        void *p
948 )
949 {
950        FVECT  v2;
951        
952        v2[0] = -v[0];
953        v2[1] = -v[1];
954        v2[2] = -v[2];
955
956        return ab_getndx(v2, p);
957 }
958
959
960 static void
961 load_angle_basis(       /* load custom BSDF angle basis */
962        ezxml_t wab
963 )
964 {
965        char    *abname = ezxml_txt(ezxml_child(wab, "AngleBasisName"));
966        ezxml_t wbb;
967        int     i;
968        
969        if (!abname || !*abname)
970                return;
971        for (i = nabases; i--; )
972                if (!strcasecmp(abname, abase_list[i].name))
973                        return;         /* assume it's the same */
974        if (nabases >= MAXABASES)
975                error(INTERNAL, "too many angle bases");
976        strcpy(abase_list[nabases].name, abname);
977        abase_list[nabases].nangles = 0;
978        for (i = 0, wbb = ezxml_child(wab, "AngleBasisBlock");
979                        wbb != NULL; i++, wbb = wbb->next) {
980                if (i >= MAXLATS)
981                        error(INTERNAL, "too many latitudes in custom basis");
982                abase_list[nabases].lat[i+1].tmin = atof(ezxml_txt(
983                                ezxml_child(ezxml_child(wbb,
984                                        "ThetaBounds"), "UpperTheta")));
985                if (!i)
986                        abase_list[nabases].lat[i].tmin =
987                                        -abase_list[nabases].lat[i+1].tmin;
988                else if (!fequal(atof(ezxml_txt(ezxml_child(ezxml_child(wbb,
989                                        "ThetaBounds"), "LowerTheta"))),
990                                abase_list[nabases].lat[i].tmin))
991                        error(WARNING, "theta values disagree in custom basis");
992                abase_list[nabases].nangles +=
993                        abase_list[nabases].lat[i].nphis =
994                                atoi(ezxml_txt(ezxml_child(wbb, "nPhis")));
995        }
996        abase_list[nabases++].lat[i].nphis = 0;
997 }
998
999
1000 static void
1001 load_geometry(          /* load geometric dimensions and description (if any) */
1002        struct BSDF_data *dp,
1003        ezxml_t wdb
1004 )
1005 {
1006        ezxml_t         geom;
1007        double          cfact;
1008        const char      *fmt, *mgfstr;
1009
1010        dp->dim[0] = dp->dim[1] = dp->dim[2] = 0;
1011        dp->mgf = NULL;
1012        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Width")) != NULL)
1013                dp->dim[0] = atof(ezxml_txt(geom)) *
1014                                to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
1015        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Height")) != NULL)
1016                dp->dim[1] = atof(ezxml_txt(geom)) *
1017                                to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
1018        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Thickness")) != NULL)
1019                dp->dim[2] = atof(ezxml_txt(geom)) *
1020                                to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
1021        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Geometry")) == NULL ||
1022                        (mgfstr = ezxml_txt(geom)) == NULL)
1023                return;
1024        if ((fmt = ezxml_attr(geom, "format")) != NULL &&
1025                        strcasecmp(fmt, "MGF")) {
1026                sprintf(errmsg, "unrecognized geometry format '%s'", fmt);
1027                error(WARNING, errmsg);
1028                return;
1029        }
1030        cfact = to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
1031        dp->mgf = (char *)malloc(strlen(mgfstr)+32);
1032        if (dp->mgf == NULL)
1033                error(SYSTEM, "out of memory in load_geometry");
1034        if (cfact < 0.99 || cfact > 1.01)
1035                sprintf(dp->mgf, "xf -s %.5f\n%s\nxf\n", cfact, mgfstr);
1036        else
1037                strcpy(dp->mgf, mgfstr);
1038 }
1039
1040
1041 static void
1042 load_bsdf_data(         /* load BSDF distribution for this wavelength */
1043        struct BSDF_data *dp,
1044        ezxml_t wdb
1045 )
1046 {
1047        char  *cbasis = ezxml_txt(ezxml_child(wdb,"ColumnAngleBasis"));
1048        char  *rbasis = ezxml_txt(ezxml_child(wdb,"RowAngleBasis"));
1049        char  *sdata;
1050        int  i;
1051        
1052        if ((!cbasis || !*cbasis) | (!rbasis || !*rbasis)) {
1053                error(WARNING, "missing column/row basis for BSDF");
1054                return;
1055        }
1056        for (i = nabases; i--; )
1057                if (!strcasecmp(cbasis, abase_list[i].name)) {
1058                        dp->ninc = abase_list[i].nangles;
1059                        dp->ib_priv = (void *)&abase_list[i];
1060                        dp->ib_vec = ab_getvecR;
1061                        dp->ib_ndx = ab_getndxR;
1062                        dp->ib_ohm = ab_getohm;
1063                        break;
1064                }
1065        if (i < 0) {
1066                sprintf(errmsg, "undefined ColumnAngleBasis '%s'", cbasis);
1067                error(WARNING, errmsg);
1068                return;
1069        }
1070        for (i = nabases; i--; )
1071                if (!strcasecmp(rbasis, abase_list[i].name)) {
1072                        dp->nout = abase_list[i].nangles;
1073                        dp->ob_priv = (void *)&abase_list[i];
1074                        dp->ob_vec = ab_getvec;
1075                        dp->ob_ndx = ab_getndx;
1076                        dp->ob_ohm = ab_getohm;
1077                        break;
1078                }
1079        if (i < 0) {
1080                sprintf(errmsg, "undefined RowAngleBasis '%s'", cbasis);
1081                error(WARNING, errmsg);
1082                return;
1083        }
1084                                /* read BSDF data */
1085        sdata  = ezxml_txt(ezxml_child(wdb,"ScatteringData"));
1086        if (!sdata || !*sdata) {
1087                error(WARNING, "missing BSDF ScatteringData");
1088                return;
1089        }
1090        dp->bsdf = (float *)malloc(sizeof(float)*dp->ninc*dp->nout);
1091        if (dp->bsdf == NULL)
1092                error(SYSTEM, "out of memory in load_bsdf_data");
1093        for (i = 0; i < dp->ninc*dp->nout; i++) {
1094                char  *sdnext = fskip(sdata);
1095                if (sdnext == NULL) {
1096                        error(WARNING, "bad/missing BSDF ScatteringData");
1097                        free(dp->bsdf); dp->bsdf = NULL;
1098                        return;
1099                }
1100                while (*sdnext && isspace(*sdnext))
1101                        sdnext++;
1102                if (*sdnext == ',') sdnext++;
1103                dp->bsdf[i] = atof(sdata);
1104                sdata = sdnext;
1105        }
1106        while (isspace(*sdata))
1107                sdata++;
1108        if (*sdata) {
1109                sprintf(errmsg, "%d extra characters after BSDF ScatteringData",
1110                                (int)strlen(sdata));
1111                error(WARNING, errmsg);
1112        }
1113 }
1114
1115
1116 static int
1117 check_bsdf_data(        /* check that BSDF data is sane */
1118        struct BSDF_data *dp
1119 )
1120 {
1121        double          *omega_iarr, *omega_oarr;
1122        double          dom, contrib, hemi_total, full_total;
1123        int             nneg;
1124        FVECT           v;
1125        int             i, o;
1126
1127        if (dp == NULL || dp->bsdf == NULL)
1128                return(0);
1129        omega_iarr = (double *)calloc(dp->ninc, sizeof(double));
1130        omega_oarr = (double *)calloc(dp->nout, sizeof(double));
1131        if ((omega_iarr == NULL) | (omega_oarr == NULL))
1132                error(SYSTEM, "out of memory in check_bsdf_data");
1133                                        /* incoming projected solid angles */
1134        hemi_total = .0;
1135        for (i = dp->ninc; i--; ) {
1136                dom = getBSDF_incohm(dp,i);
1137                if (dom <= .0) {
1138                        error(WARNING, "zero/negative incoming solid angle");
1139                        continue;
1140                }
1141                if (!getBSDF_incvec(v,dp,i) || v[2] > FTINY) {
1142                        error(WARNING, "illegal incoming BSDF direction");
1143                        free(omega_iarr); free(omega_oarr);
1144                        return(0);
1145                }
1146                hemi_total += omega_iarr[i] = dom * -v[2];
1147        }
1148        if ((hemi_total > 1.02*PI) | (hemi_total < 0.98*PI)) {
1149                sprintf(errmsg, "incoming BSDF hemisphere off by %.1f%%",
1150                                100.*(hemi_total/PI - 1.));
1151                error(WARNING, errmsg);
1152        }
1153        dom = PI / hemi_total;          /* fix normalization */
1154        for (i = dp->ninc; i--; )
1155                omega_iarr[i] *= dom;
1156                                        /* outgoing projected solid angles */
1157        hemi_total = .0;
1158        for (o = dp->nout; o--; ) {
1159                dom = getBSDF_outohm(dp,o);
1160                if (dom <= .0) {
1161                        error(WARNING, "zero/negative outgoing solid angle");
1162                        continue;
1163                }
1164                if (!getBSDF_outvec(v,dp,o) || v[2] < -FTINY) {
1165                        error(WARNING, "illegal outgoing BSDF direction");
1166                        free(omega_iarr); free(omega_oarr);
1167                        return(0);
1168                }
1169                hemi_total += omega_oarr[o] = dom * v[2];
1170        }
1171        if ((hemi_total > 1.02*PI) | (hemi_total < 0.98*PI)) {
1172                sprintf(errmsg, "outgoing BSDF hemisphere off by %.1f%%",
1173                                100.*(hemi_total/PI - 1.));
1174                error(WARNING, errmsg);
1175        }
1176        dom = PI / hemi_total;          /* fix normalization */
1177        for (o = dp->nout; o--; )
1178                omega_oarr[o] *= dom;
1179        nneg = 0;                       /* check outgoing totals */
1180        for (i = 0; i < dp->ninc; i++) {
1181                hemi_total = .0;
1182                for (o = dp->nout; o--; ) {
1183                        double  f = BSDF_value(dp,i,o);
1184                        if (f >= .0)
1185                                hemi_total += f*omega_oarr[o];
1186                        else {
1187                                nneg += (f < -FTINY);
1188                                BSDF_value(dp,i,o) = .0f;
1189                        }
1190                }
1191                if (hemi_total > 1.01) {
1192                        sprintf(errmsg,
1193                        "incoming BSDF direction %d passes %.1f%% of light",
1194                                        i, 100.*hemi_total);
1195                        error(WARNING, errmsg);
1196                }
1197        }
1198        if (nneg) {
1199                sprintf(errmsg, "%d negative BSDF values (ignored)", nneg);
1200                error(WARNING, errmsg);
1201        }
1202        full_total = .0;                /* reverse roles and check again */
1203        for (o = 0; o < dp->nout; o++) {
1204                hemi_total = .0;
1205                for (i = dp->ninc; i--; )
1206                        hemi_total += BSDF_value(dp,i,o) * omega_iarr[i];
1207
1208                if (hemi_total > 1.01) {
1209                        sprintf(errmsg,
1210                        "outgoing BSDF direction %d collects %.1f%% of light",
1211                                        o, 100.*hemi_total);
1212                        error(WARNING, errmsg);
1213                }
1214                full_total += hemi_total*omega_oarr[o];
1215        }
1216        full_total /= PI;
1217        if (full_total > 1.00001) {
1218                sprintf(errmsg, "BSDF transfers %.4f%% of light",
1219                                100.*full_total);
1220                error(WARNING, errmsg);
1221        }
1222        free(omega_iarr); free(omega_oarr);
1223        return(1);
1224 }
1225
1226
1227 struct BSDF_data *
1228 load_BSDF(              /* load BSDF data from file */
1229        char *fname
1230 )
1231 {
1232        char                    *path;
1233        ezxml_t                 fl, wtl, wld, wdb;
1234        struct BSDF_data        *dp;
1235        
1236        path = getpath(fname, getrlibpath(), R_OK);
1237        if (path == NULL) {
1238                sprintf(errmsg, "cannot find BSDF file \"%s\"", fname);
1239                error(WARNING, errmsg);
1240                return(NULL);
1241        }
1242        fl = ezxml_parse_file(path);
1243        if (fl == NULL) {
1244                sprintf(errmsg, "cannot open BSDF \"%s\"", path);
1245                error(WARNING, errmsg);
1246                return(NULL);
1247        }
1248        if (ezxml_error(fl)[0]) {
1249                sprintf(errmsg, "BSDF \"%s\" %s", path, ezxml_error(fl));
1250                error(WARNING, errmsg);
1251                ezxml_free(fl);
1252                return(NULL);
1253        }
1254        if (strcmp(ezxml_name(fl), "WindowElement")) {
1255                sprintf(errmsg,
1256                        "BSDF \"%s\": top level node not 'WindowElement'",
1257                                path);
1258                error(WARNING, errmsg);
1259                ezxml_free(fl);
1260                return(NULL);
1261        }
1262        wtl = ezxml_child(ezxml_child(fl, "Optical"), "Layer");
1263        if (strcasecmp(ezxml_txt(ezxml_child(ezxml_child(wtl,
1264                        "DataDefinition"), "IncidentDataStructure")),
1265                        "Columns")) {
1266                sprintf(errmsg,
1267                        "BSDF \"%s\": unsupported IncidentDataStructure",
1268                                path);
1269                error(WARNING, errmsg);
1270                ezxml_free(fl);
1271                return(NULL);
1272        }              
1273        load_angle_basis(ezxml_child(ezxml_child(wtl,
1274                                "DataDefinition"), "AngleBasis"));
1275        dp = (struct BSDF_data *)calloc(1, sizeof(struct BSDF_data));
1276        load_geometry(dp, ezxml_child(wtl, "Material"));
1277        for (wld = ezxml_child(wtl, "WavelengthData");
1278                                wld != NULL; wld = wld->next) {
1279                if (strcasecmp(ezxml_txt(ezxml_child(wld,"Wavelength")),
1280                                "Visible"))
1281                        continue;
1282                for (wdb = ezxml_child(wld, "WavelengthDataBlock");
1283                                wdb != NULL; wdb = wdb->next)
1284                        if (!strcasecmp(ezxml_txt(ezxml_child(wdb,
1285                                        "WavelengthDataDirection")),
1286                                        "Transmission Front"))
1287                                break;
1288                if (wdb != NULL) {              /* load front BTDF */
1289                        load_bsdf_data(dp, wdb);
1290                        break;                  /* ignore the rest */
1291                }
1292        }
1293        ezxml_free(fl);                         /* done with XML file */
1294        if (!check_bsdf_data(dp)) {
1295                sprintf(errmsg, "bad/missing BTDF data in \"%s\"", path);
1296                error(WARNING, errmsg);
1297                free_BSDF(dp);
1298                dp = NULL;
1299        }
1300        return(dp);
1301 }
1302
1303
1304 void
1305 free_BSDF(              /* free BSDF data structure */
1306        struct BSDF_data *b
1307 )
1308 {
1309        if (b == NULL)
1310                return;
1311        if (b->mgf != NULL)
1312                free(b->mgf);
1313        if (b->bsdf != NULL)
1314                free(b->bsdf);
1315        free(b);
1316 }
1317
1318
1319 int
1320 r_BSDF_incvec(          /* compute random input vector at given location */
1321        FVECT v,
1322        struct BSDF_data *b,
1323        int i,
1324        double rv,
1325        MAT4 xm
1326 )
1327 {
1328        FVECT   pert;
1329        double  rad;
1330        int     j;
1331        
1332        if (!getBSDF_incvec(v, b, i))
1333                return(0);
1334        rad = sqrt(getBSDF_incohm(b, i) / PI);
1335        multisamp(pert, 3, rv);
1336        for (j = 0; j < 3; j++)
1337                v[j] += rad*(2.*pert[j] - 1.);
1338        if (xm != NULL)
1339                multv3(v, v, xm);
1340        return(normalize(v) != 0.0);
1341 }
1342
1343
1344 int
1345 r_BSDF_outvec(          /* compute random output vector at given location */
1346        FVECT v,
1347        struct BSDF_data *b,
1348        int o,
1349        double rv,
1350        MAT4 xm
1351 )
1352 {
1353        FVECT   pert;
1354        double  rad;
1355        int     j;
1356        
1357        if (!getBSDF_outvec(v, b, o))
1358                return(0);
1359        rad = sqrt(getBSDF_outohm(b, o) / PI);
1360        multisamp(pert, 3, rv);
1361        for (j = 0; j < 3; j++)
1362                v[j] += rad*(2.*pert[j] - 1.);
1363        if (xm != NULL)
1364                multv3(v, v, xm);
1365        return(normalize(v) != 0.0);
1366 }
1367
1368
1369 static int
1370 addrot(                 /* compute rotation (x,y,z) => (xp,yp,zp) */
1371        char *xfarg[],
1372        FVECT xp,
1373        FVECT yp,
1374        FVECT zp
1375 )
1376 {
1377        static char     bufs[3][16];
1378        int     bn = 0;
1379        char    **xfp = xfarg;
1380        double  theta;
1381
1382        if (yp[2]*yp[2] + zp[2]*zp[2] < 2.*FTINY*FTINY) {
1383                /* Special case for X' along Z-axis */
1384                theta = -atan2(yp[0], yp[1]);
1385                *xfp++ = "-ry";
1386                *xfp++ = xp[2] < 0.0 ? "90" : "-90";
1387                *xfp++ = "-rz";
1388                sprintf(bufs[bn], "%f", theta*(180./PI));
1389                *xfp++ = bufs[bn++];
1390                return(xfp - xfarg);
1391        }
1392        theta = atan2(yp[2], zp[2]);
1393        if (!FEQ(theta,0.0)) {
1394                *xfp++ = "-rx";
1395                sprintf(bufs[bn], "%f", theta*(180./PI));
1396                *xfp++ = bufs[bn++];
1397        }
1398        theta = asin(-xp[2]);
1399        if (!FEQ(theta,0.0)) {
1400                *xfp++ = "-ry";
1401                sprintf(bufs[bn], " %f", theta*(180./PI));
1402                *xfp++ = bufs[bn++];
1403        }
1404        theta = atan2(xp[1], xp[0]);
1405        if (!FEQ(theta,0.0)) {
1406                *xfp++ = "-rz";
1407                sprintf(bufs[bn], "%f", theta*(180./PI));
1408                *xfp++ = bufs[bn++];
1409        }
1410        *xfp = NULL;
1411        return(xfp - xfarg);
1412 }
1413
1414
1415 int
1416 getBSDF_xfm(            /* compute BSDF orient. -> world orient. transform */
1417        MAT4 xm,
1418        FVECT nrm,
1419        UpDir ud,
1420        char *xfbuf
1421 )
1422 {
1423        char    *xfargs[7];
1424        XF      myxf;
1425        FVECT   updir, xdest, ydest;
1426        int     i;
1427
1428        updir[0] = updir[1] = updir[2] = 0.;
1429        switch (ud) {
1430        case UDzneg:
1431                updir[2] = -1.;
1432                break;
1433        case UDyneg:
1434                updir[1] = -1.;
1435                break;
1436        case UDxneg:
1437                updir[0] = -1.;
1438                break;
1439        case UDxpos:
1440                updir[0] = 1.;
1441                break;
1442        case UDypos:
1443                updir[1] = 1.;
1444                break;
1445        case UDzpos:
1446                updir[2] = 1.;
1447                break;
1448        case UDunknown:
1449                return(0);
1450        }
1451        fcross(xdest, updir, nrm);
1452        if (normalize(xdest) == 0.0)
1453                return(0);
1454        fcross(ydest, nrm, xdest);
1455        xf(&myxf, addrot(xfargs, xdest, ydest, nrm), xfargs);
1456        copymat4(xm, myxf.xfm);
1457        if (xfbuf == NULL)
1458                return(1);
1459                                /* return xf arguments as well */
1460        for (i = 0; xfargs[i] != NULL; i++) {
1461                *xfbuf++ = ' ';
1462                strcpy(xfbuf, xfargs[i]);
1463                while (*xfbuf) ++xfbuf;
1464        }
1465        return(1);
1466 }
1467
1468 /*######### END DEPRECATED ROUTINES #######*/
1469 /*################################################################*/

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< Changed lines
> Changed lines