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

Comparing ray/src/common/bsdf.c (file contents):
Revision 2.38 by greg, Sun Mar 4 23:28:34 2012 UTC vs.
Revision 2.50 by greg, Sun Feb 8 22:14:50 2015 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  
93        if (wdb == NULL)                /* no geometry section? */
94                return SDEnone;
95        sd->dim[0] = sd->dim[1] = sd->dim[2] = .0;
99          SDerrorDetail[0] = '\0';
100 <        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Width")) != NULL)
101 <                sd->dim[0] = atof(ezxml_txt(geom)) *
102 <                                to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
103 <        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Height")) != NULL)
104 <                sd->dim[1] = atof(ezxml_txt(geom)) *
105 <                                to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
106 <        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Thickness")) != NULL)
107 <                sd->dim[2] = atof(ezxml_txt(geom)) *
108 <                                to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
109 <        if ((sd->dim[0] < 0) | (sd->dim[1] < 0) | (sd->dim[2] < 0)) {
110 <                if (!SDerrorDetail[0])
111 <                        sprintf(SDerrorDetail, "Negative dimension in \"%s\"",
112 <                                                sd->name);
113 <                return SDEdata;
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;
117 <        if (!*mgfstr)
118 <                return SDEnone;
119 <        if ((fmt = ezxml_attr(geom, "format")) != NULL &&
120 <                        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);
# Line 167 | 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 layers'",
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"));
208 >        lastErr = SDloadGeometry(sd, wtl);
209          if (lastErr) {
210                  ezxml_free(fl);
211                  return lastErr;
# Line 203 | 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 337 | 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 386 | 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 424 | 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 450 | 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-6) {       /* 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;
458                sv->cieY = .0;
497                  memset(ioVec, 0, 3*sizeof(double));
498                  return SDEnone;
499          }
462        sv->cieY = cd->cTotal;
500                                          /* compute sample direction */
501          ec = (*sdc->func->sampCDist)(ioVec, randX, cd);
502          if (ec)
# Line 490 | 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 513 | 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 */
517 <                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   }
# Line 544 | Line 588 | SDsizeBSDF(double *projSA, const FVECT v1, const RREAL
588          case 0:
589                  return SDEargument;
590          }
591 <        if (v1[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->tf;
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;
# Line 571 | Line 617 | SDsizeBSDF(double *projSA, const FVECT v1, const RREAL
617                  projSA[0] = M_PI;
618                  if (qflags == SDqueryMin+SDqueryMax)
619                          projSA[1] = M_PI;
620 <        }
620 >        } else if (qflags == SDqueryMin+SDqueryMax && projSA[0] > projSA[1])
621 >                projSA[0] = projSA[1];
622          return SDEnone;
623   }
624  
# Line 596 | 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 622 | 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 632 | 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 665 | 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 682 | 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 692 | 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);
706 <                        return SDEmemory;
707 <                }
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);
714 <                        return SDEmemory;
715 <                }
764 >                if (cdarr[i] == NULL)
765 >                        cdarr[i] = &SDemptyCD;
766                  sv->cieY += cdarr[i]->cTotal;
767          }
768          if (sv->cieY <= 1e-6) {         /* anything to sample? */
# Line 738 | Line 788 | SDsampBSDF(SDValue *sv, FVECT ioVec, double randX, int
788                  randX -= sd->tLamb.cieY;
789          }
790                                          /* else one of cumulative dist. */
791 <        for (i = 0; i < n && randX < cdarr[i]->cTotal; i++)
791 >        for (i = 0; i < n && randX > cdarr[i]->cTotal; i++)
792                  randX -= cdarr[i]->cTotal;
793          if (i >= n)
794                  return SDEinternal;
795                                          /* compute sample direction */
796 <        sdc = (i < nr) ? &rdf->comp[i] : &sd->tf->comp[i-nr];
796 >        sdc = (i < nr) ? &rdf->comp[i] : &tdf->comp[i-nr];
797          ec = (*sdc->func->sampCDist)(ioVec, randX/cdarr[i]->cTotal, cdarr[i]);
798          if (ec)
799                  return ec;
# Line 835 | Line 885 | SDmapDir(FVECT resVec, RREAL vMtx[3][3], const FVECT i
885          VCOPY(resVec, vTmp);
886          return SDEnone;
887   }
838
839 /*################################################################*/
840 /*######### DEPRECATED ROUTINES AWAITING PERMANENT REMOVAL #######*/
841
842 /*
843 * Routines for handling BSDF data
844 */
845
846 #include "standard.h"
847 #include "paths.h"
848
849 #define MAXLATS         46              /* maximum number of latitudes */
850
851 /* BSDF angle specification */
852 typedef struct {
853        char    name[64];               /* basis name */
854        int     nangles;                /* total number of directions */
855        struct {
856                float   tmin;                   /* starting theta */
857                short   nphis;                  /* number of phis (0 term) */
858        }       lat[MAXLATS+1];         /* latitudes */
859 } ANGLE_BASIS;
860
861 #define MAXABASES       7               /* limit on defined bases */
862
863 static ANGLE_BASIS      abase_list[MAXABASES] = {
864        {
865                "LBNL/Klems Full", 145,
866                { {-5., 1},
867                {5., 8},
868                {15., 16},
869                {25., 20},
870                {35., 24},
871                {45., 24},
872                {55., 24},
873                {65., 16},
874                {75., 12},
875                {90., 0} }
876        }, {
877                "LBNL/Klems Half", 73,
878                { {-6.5, 1},
879                {6.5, 8},
880                {19.5, 12},
881                {32.5, 16},
882                {46.5, 20},
883                {61.5, 12},
884                {76.5, 4},
885                {90., 0} }
886        }, {
887                "LBNL/Klems Quarter", 41,
888                { {-9., 1},
889                {9., 8},
890                {27., 12},
891                {46., 12},
892                {66., 8},
893                {90., 0} }
894        }
895 };
896
897 static int      nabases = 3;    /* current number of defined bases */
898
899 #define  FEQ(a,b)       ((a)-(b) <= 1e-6 && (b)-(a) <= 1e-6)
900
901 static int
902 fequal(double a, double b)
903 {
904        if (b != 0)
905                a = a/b - 1.;
906        return((a <= 1e-6) & (a >= -1e-6));
907 }
908
909 /* Returns the name of the given tag */
910 #ifdef ezxml_name
911 #undef ezxml_name
912 static char *
913 ezxml_name(ezxml_t xml)
914 {
915        if (xml == NULL)
916                return(NULL);
917        return(xml->name);
918 }
919 #endif
920
921 /* Returns the given tag's character content or empty string if none */
922 #ifdef ezxml_txt
923 #undef ezxml_txt
924 static char *
925 ezxml_txt(ezxml_t xml)
926 {
927        if (xml == NULL)
928                return("");
929        return(xml->txt);
930 }
931 #endif
932
933
934 static int
935 ab_getvec(              /* get vector for this angle basis index */
936        FVECT v,
937        int ndx,
938        void *p
939 )
940 {
941        ANGLE_BASIS  *ab = (ANGLE_BASIS *)p;
942        int     li;
943        double  pol, azi, d;
944        
945        if ((ndx < 0) | (ndx >= ab->nangles))
946                return(0);
947        for (li = 0; ndx >= ab->lat[li].nphis; li++)
948                ndx -= ab->lat[li].nphis;
949        pol = PI/180.*0.5*(ab->lat[li].tmin + ab->lat[li+1].tmin);
950        azi = 2.*PI*ndx/ab->lat[li].nphis;
951        v[2] = d = cos(pol);
952        d = sqrt(1. - d*d);     /* sin(pol) */
953        v[0] = cos(azi)*d;
954        v[1] = sin(azi)*d;
955        return(1);
956 }
957
958
959 static int
960 ab_getndx(              /* get index corresponding to the given vector */
961        FVECT v,
962        void *p
963 )
964 {
965        ANGLE_BASIS  *ab = (ANGLE_BASIS *)p;
966        int     li, ndx;
967        double  pol, azi;
968
969        if ((v[2] < -1.0) | (v[2] > 1.0))
970                return(-1);
971        pol = 180.0/PI*acos(v[2]);
972        azi = 180.0/PI*atan2(v[1], v[0]);
973        if (azi < 0.0) azi += 360.0;
974        for (li = 1; ab->lat[li].tmin <= pol; li++)
975                if (!ab->lat[li].nphis)
976                        return(-1);
977        --li;
978        ndx = (int)((1./360.)*azi*ab->lat[li].nphis + 0.5);
979        if (ndx >= ab->lat[li].nphis) ndx = 0;
980        while (li--)
981                ndx += ab->lat[li].nphis;
982        return(ndx);
983 }
984
985
986 static double
987 ab_getohm(              /* get solid angle for this angle basis index */
988        int ndx,
989        void *p
990 )
991 {
992        ANGLE_BASIS  *ab = (ANGLE_BASIS *)p;
993        int     li;
994        double  theta, theta1;
995        
996        if ((ndx < 0) | (ndx >= ab->nangles))
997                return(0);
998        for (li = 0; ndx >= ab->lat[li].nphis; li++)
999                ndx -= ab->lat[li].nphis;
1000        theta1 = PI/180. * ab->lat[li+1].tmin;
1001        if (ab->lat[li].nphis == 1) {           /* special case */
1002                if (ab->lat[li].tmin > FTINY)
1003                        error(USER, "unsupported BSDF coordinate system");
1004                return(2.*PI*(1. - cos(theta1)));
1005        }
1006        theta = PI/180. * ab->lat[li].tmin;
1007        return(2.*PI*(cos(theta) - cos(theta1))/(double)ab->lat[li].nphis);
1008 }
1009
1010
1011 static int
1012 ab_getvecR(             /* get reverse vector for this angle basis index */
1013        FVECT v,
1014        int ndx,
1015        void *p
1016 )
1017 {
1018        if (!ab_getvec(v, ndx, p))
1019                return(0);
1020
1021        v[0] = -v[0];
1022        v[1] = -v[1];
1023        v[2] = -v[2];
1024
1025        return(1);
1026 }
1027
1028
1029 static int
1030 ab_getndxR(             /* get index corresponding to the reverse vector */
1031        FVECT v,
1032        void *p
1033 )
1034 {
1035        FVECT  v2;
1036        
1037        v2[0] = -v[0];
1038        v2[1] = -v[1];
1039        v2[2] = -v[2];
1040
1041        return ab_getndx(v2, p);
1042 }
1043
1044
1045 static void
1046 load_angle_basis(       /* load custom BSDF angle basis */
1047        ezxml_t wab
1048 )
1049 {
1050        char    *abname = ezxml_txt(ezxml_child(wab, "AngleBasisName"));
1051        ezxml_t wbb;
1052        int     i;
1053        
1054        if (!abname || !*abname)
1055                return;
1056        for (i = nabases; i--; )
1057                if (!strcasecmp(abname, abase_list[i].name))
1058                        return;         /* assume it's the same */
1059        if (nabases >= MAXABASES)
1060                error(INTERNAL, "too many angle bases");
1061        strcpy(abase_list[nabases].name, abname);
1062        abase_list[nabases].nangles = 0;
1063        for (i = 0, wbb = ezxml_child(wab, "AngleBasisBlock");
1064                        wbb != NULL; i++, wbb = wbb->next) {
1065                if (i >= MAXLATS)
1066                        error(INTERNAL, "too many latitudes in custom basis");
1067                abase_list[nabases].lat[i+1].tmin = atof(ezxml_txt(
1068                                ezxml_child(ezxml_child(wbb,
1069                                        "ThetaBounds"), "UpperTheta")));
1070                if (!i)
1071                        abase_list[nabases].lat[i].tmin =
1072                                        -abase_list[nabases].lat[i+1].tmin;
1073                else if (!fequal(atof(ezxml_txt(ezxml_child(ezxml_child(wbb,
1074                                        "ThetaBounds"), "LowerTheta"))),
1075                                abase_list[nabases].lat[i].tmin))
1076                        error(WARNING, "theta values disagree in custom basis");
1077                abase_list[nabases].nangles +=
1078                        abase_list[nabases].lat[i].nphis =
1079                                atoi(ezxml_txt(ezxml_child(wbb, "nPhis")));
1080        }
1081        abase_list[nabases++].lat[i].nphis = 0;
1082 }
1083
1084
1085 static void
1086 load_geometry(          /* load geometric dimensions and description (if any) */
1087        struct BSDF_data *dp,
1088        ezxml_t wdb
1089 )
1090 {
1091        ezxml_t         geom;
1092        double          cfact;
1093        const char      *fmt, *mgfstr;
1094
1095        dp->dim[0] = dp->dim[1] = dp->dim[2] = 0;
1096        dp->mgf = NULL;
1097        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Width")) != NULL)
1098                dp->dim[0] = atof(ezxml_txt(geom)) *
1099                                to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
1100        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Height")) != NULL)
1101                dp->dim[1] = atof(ezxml_txt(geom)) *
1102                                to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
1103        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Thickness")) != NULL)
1104                dp->dim[2] = atof(ezxml_txt(geom)) *
1105                                to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
1106        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Geometry")) == NULL ||
1107                        (mgfstr = ezxml_txt(geom)) == NULL)
1108                return;
1109        if ((fmt = ezxml_attr(geom, "format")) != NULL &&
1110                        strcasecmp(fmt, "MGF")) {
1111                sprintf(errmsg, "unrecognized geometry format '%s'", fmt);
1112                error(WARNING, errmsg);
1113                return;
1114        }
1115        cfact = to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
1116        dp->mgf = (char *)malloc(strlen(mgfstr)+32);
1117        if (dp->mgf == NULL)
1118                error(SYSTEM, "out of memory in load_geometry");
1119        if (cfact < 0.99 || cfact > 1.01)
1120                sprintf(dp->mgf, "xf -s %.5f\n%s\nxf\n", cfact, mgfstr);
1121        else
1122                strcpy(dp->mgf, mgfstr);
1123 }
1124
1125
1126 static void
1127 load_bsdf_data(         /* load BSDF distribution for this wavelength */
1128        struct BSDF_data *dp,
1129        ezxml_t wdb
1130 )
1131 {
1132        char  *cbasis = ezxml_txt(ezxml_child(wdb,"ColumnAngleBasis"));
1133        char  *rbasis = ezxml_txt(ezxml_child(wdb,"RowAngleBasis"));
1134        char  *sdata;
1135        int  i;
1136        
1137        if ((!cbasis || !*cbasis) | (!rbasis || !*rbasis)) {
1138                error(WARNING, "missing column/row basis for BSDF");
1139                return;
1140        }
1141        for (i = nabases; i--; )
1142                if (!strcasecmp(cbasis, abase_list[i].name)) {
1143                        dp->ninc = abase_list[i].nangles;
1144                        dp->ib_priv = (void *)&abase_list[i];
1145                        dp->ib_vec = ab_getvecR;
1146                        dp->ib_ndx = ab_getndxR;
1147                        dp->ib_ohm = ab_getohm;
1148                        break;
1149                }
1150        if (i < 0) {
1151                sprintf(errmsg, "undefined ColumnAngleBasis '%s'", cbasis);
1152                error(WARNING, errmsg);
1153                return;
1154        }
1155        for (i = nabases; i--; )
1156                if (!strcasecmp(rbasis, abase_list[i].name)) {
1157                        dp->nout = abase_list[i].nangles;
1158                        dp->ob_priv = (void *)&abase_list[i];
1159                        dp->ob_vec = ab_getvec;
1160                        dp->ob_ndx = ab_getndx;
1161                        dp->ob_ohm = ab_getohm;
1162                        break;
1163                }
1164        if (i < 0) {
1165                sprintf(errmsg, "undefined RowAngleBasis '%s'", rbasis);
1166                error(WARNING, errmsg);
1167                return;
1168        }
1169                                /* read BSDF data */
1170        sdata  = ezxml_txt(ezxml_child(wdb,"ScatteringData"));
1171        if (!sdata || !*sdata) {
1172                error(WARNING, "missing BSDF ScatteringData");
1173                return;
1174        }
1175        dp->bsdf = (float *)malloc(sizeof(float)*dp->ninc*dp->nout);
1176        if (dp->bsdf == NULL)
1177                error(SYSTEM, "out of memory in load_bsdf_data");
1178        for (i = 0; i < dp->ninc*dp->nout; i++) {
1179                char  *sdnext = fskip(sdata);
1180                if (sdnext == NULL) {
1181                        error(WARNING, "bad/missing BSDF ScatteringData");
1182                        free(dp->bsdf); dp->bsdf = NULL;
1183                        return;
1184                }
1185                while (*sdnext && isspace(*sdnext))
1186                        sdnext++;
1187                if (*sdnext == ',') sdnext++;
1188                dp->bsdf[i] = atof(sdata);
1189                sdata = sdnext;
1190        }
1191        while (isspace(*sdata))
1192                sdata++;
1193        if (*sdata) {
1194                sprintf(errmsg, "%d extra characters after BSDF ScatteringData",
1195                                (int)strlen(sdata));
1196                error(WARNING, errmsg);
1197        }
1198 }
1199
1200
1201 static int
1202 check_bsdf_data(        /* check that BSDF data is sane */
1203        struct BSDF_data *dp
1204 )
1205 {
1206        double          *omega_iarr, *omega_oarr;
1207        double          dom, hemi_total, full_total;
1208        int             nneg;
1209        FVECT           v;
1210        int             i, o;
1211
1212        if (dp == NULL || dp->bsdf == NULL)
1213                return(0);
1214        omega_iarr = (double *)calloc(dp->ninc, sizeof(double));
1215        omega_oarr = (double *)calloc(dp->nout, sizeof(double));
1216        if ((omega_iarr == NULL) | (omega_oarr == NULL))
1217                error(SYSTEM, "out of memory in check_bsdf_data");
1218                                        /* incoming projected solid angles */
1219        hemi_total = .0;
1220        for (i = dp->ninc; i--; ) {
1221                dom = getBSDF_incohm(dp,i);
1222                if (dom <= 0) {
1223                        error(WARNING, "zero/negative incoming solid angle");
1224                        continue;
1225                }
1226                if (!getBSDF_incvec(v,dp,i) || v[2] > FTINY) {
1227                        error(WARNING, "illegal incoming BSDF direction");
1228                        free(omega_iarr); free(omega_oarr);
1229                        return(0);
1230                }
1231                hemi_total += omega_iarr[i] = dom * -v[2];
1232        }
1233        if ((hemi_total > 1.02*PI) | (hemi_total < 0.98*PI)) {
1234                sprintf(errmsg, "incoming BSDF hemisphere off by %.1f%%",
1235                                100.*(hemi_total/PI - 1.));
1236                error(WARNING, errmsg);
1237        }
1238        dom = PI / hemi_total;          /* fix normalization */
1239        for (i = dp->ninc; i--; )
1240                omega_iarr[i] *= dom;
1241                                        /* outgoing projected solid angles */
1242        hemi_total = .0;
1243        for (o = dp->nout; o--; ) {
1244                dom = getBSDF_outohm(dp,o);
1245                if (dom <= 0) {
1246                        error(WARNING, "zero/negative outgoing solid angle");
1247                        continue;
1248                }
1249                if (!getBSDF_outvec(v,dp,o) || v[2] < -FTINY) {
1250                        error(WARNING, "illegal outgoing BSDF direction");
1251                        free(omega_iarr); free(omega_oarr);
1252                        return(0);
1253                }
1254                hemi_total += omega_oarr[o] = dom * v[2];
1255        }
1256        if ((hemi_total > 1.02*PI) | (hemi_total < 0.98*PI)) {
1257                sprintf(errmsg, "outgoing BSDF hemisphere off by %.1f%%",
1258                                100.*(hemi_total/PI - 1.));
1259                error(WARNING, errmsg);
1260        }
1261        dom = PI / hemi_total;          /* fix normalization */
1262        for (o = dp->nout; o--; )
1263                omega_oarr[o] *= dom;
1264        nneg = 0;                       /* check outgoing totals */
1265        for (i = 0; i < dp->ninc; i++) {
1266                hemi_total = .0;
1267                for (o = dp->nout; o--; ) {
1268                        double  f = BSDF_value(dp,i,o);
1269                        if (f >= 0)
1270                                hemi_total += f*omega_oarr[o];
1271                        else {
1272                                nneg += (f < -FTINY);
1273                                BSDF_value(dp,i,o) = .0f;
1274                        }
1275                }
1276                if (hemi_total > 1.01) {
1277                        sprintf(errmsg,
1278                        "incoming BSDF direction %d passes %.1f%% of light",
1279                                        i, 100.*hemi_total);
1280                        error(WARNING, errmsg);
1281                }
1282        }
1283        if (nneg) {
1284                sprintf(errmsg, "%d negative BSDF values (ignored)", nneg);
1285                error(WARNING, errmsg);
1286        }
1287        full_total = .0;                /* reverse roles and check again */
1288        for (o = 0; o < dp->nout; o++) {
1289                hemi_total = .0;
1290                for (i = dp->ninc; i--; )
1291                        hemi_total += BSDF_value(dp,i,o) * omega_iarr[i];
1292
1293                if (hemi_total > 1.01) {
1294                        sprintf(errmsg,
1295                        "outgoing BSDF direction %d collects %.1f%% of light",
1296                                        o, 100.*hemi_total);
1297                        error(WARNING, errmsg);
1298                }
1299                full_total += hemi_total*omega_oarr[o];
1300        }
1301        full_total /= PI;
1302        if (full_total > 1.00001) {
1303                sprintf(errmsg, "BSDF transfers %.4f%% of light",
1304                                100.*full_total);
1305                error(WARNING, errmsg);
1306        }
1307        free(omega_iarr); free(omega_oarr);
1308        return(1);
1309 }
1310
1311
1312 struct BSDF_data *
1313 load_BSDF(              /* load BSDF data from file */
1314        char *fname
1315 )
1316 {
1317        char                    *path;
1318        ezxml_t                 fl, wtl, wld, wdb;
1319        struct BSDF_data        *dp;
1320        
1321        path = getpath(fname, getrlibpath(), R_OK);
1322        if (path == NULL) {
1323                sprintf(errmsg, "cannot find BSDF file \"%s\"", fname);
1324                error(WARNING, errmsg);
1325                return(NULL);
1326        }
1327        fl = ezxml_parse_file(path);
1328        if (fl == NULL) {
1329                sprintf(errmsg, "cannot open BSDF \"%s\"", path);
1330                error(WARNING, errmsg);
1331                return(NULL);
1332        }
1333        if (ezxml_error(fl)[0]) {
1334                sprintf(errmsg, "BSDF \"%s\" %s", path, ezxml_error(fl));
1335                error(WARNING, errmsg);
1336                ezxml_free(fl);
1337                return(NULL);
1338        }
1339        if (strcmp(ezxml_name(fl), "WindowElement")) {
1340                sprintf(errmsg,
1341                        "BSDF \"%s\": top level node not 'WindowElement'",
1342                                path);
1343                error(WARNING, errmsg);
1344                ezxml_free(fl);
1345                return(NULL);
1346        }
1347        wtl = ezxml_child(ezxml_child(fl, "Optical"), "Layer");
1348        if (strcasecmp(ezxml_txt(ezxml_child(ezxml_child(wtl,
1349                        "DataDefinition"), "IncidentDataStructure")),
1350                        "Columns")) {
1351                sprintf(errmsg,
1352                        "BSDF \"%s\": unsupported IncidentDataStructure",
1353                                path);
1354                error(WARNING, errmsg);
1355                ezxml_free(fl);
1356                return(NULL);
1357        }
1358        for (wld = ezxml_child(ezxml_child(wtl,
1359                                "DataDefinition"), "AngleBasis");
1360                        wld != NULL; wld = wld->next)
1361                load_angle_basis(wld);
1362        dp = (struct BSDF_data *)calloc(1, sizeof(struct BSDF_data));
1363        load_geometry(dp, ezxml_child(wtl, "Material"));
1364        for (wld = ezxml_child(wtl, "WavelengthData");
1365                                wld != NULL; wld = wld->next) {
1366                if (strcasecmp(ezxml_txt(ezxml_child(wld,"Wavelength")),
1367                                "Visible"))
1368                        continue;
1369                for (wdb = ezxml_child(wld, "WavelengthDataBlock");
1370                                wdb != NULL; wdb = wdb->next)
1371                        if (!strcasecmp(ezxml_txt(ezxml_child(wdb,
1372                                        "WavelengthDataDirection")),
1373                                        "Transmission Front"))
1374                                break;
1375                if (wdb != NULL) {              /* load front BTDF */
1376                        load_bsdf_data(dp, wdb);
1377                        break;                  /* ignore the rest */
1378                }
1379        }
1380        ezxml_free(fl);                         /* done with XML file */
1381        if (!check_bsdf_data(dp)) {
1382                sprintf(errmsg, "bad/missing BTDF data in \"%s\"", path);
1383                error(WARNING, errmsg);
1384                free_BSDF(dp);
1385                dp = NULL;
1386        }
1387        return(dp);
1388 }
1389
1390
1391 void
1392 free_BSDF(              /* free BSDF data structure */
1393        struct BSDF_data *b
1394 )
1395 {
1396        if (b == NULL)
1397                return;
1398        if (b->mgf != NULL)
1399                free(b->mgf);
1400        if (b->bsdf != NULL)
1401                free(b->bsdf);
1402        free(b);
1403 }
1404
1405
1406 int
1407 r_BSDF_incvec(          /* compute random input vector at given location */
1408        FVECT v,
1409        struct BSDF_data *b,
1410        int i,
1411        double rv,
1412        MAT4 xm
1413 )
1414 {
1415        FVECT   pert;
1416        double  rad;
1417        int     j;
1418        
1419        if (!getBSDF_incvec(v, b, i))
1420                return(0);
1421        rad = sqrt(getBSDF_incohm(b, i) / PI);
1422        multisamp(pert, 3, rv);
1423        for (j = 0; j < 3; j++)
1424                v[j] += rad*(2.*pert[j] - 1.);
1425        if (xm != NULL)
1426                multv3(v, v, xm);
1427        return(normalize(v) != 0.0);
1428 }
1429
1430
1431 int
1432 r_BSDF_outvec(          /* compute random output vector at given location */
1433        FVECT v,
1434        struct BSDF_data *b,
1435        int o,
1436        double rv,
1437        MAT4 xm
1438 )
1439 {
1440        FVECT   pert;
1441        double  rad;
1442        int     j;
1443        
1444        if (!getBSDF_outvec(v, b, o))
1445                return(0);
1446        rad = sqrt(getBSDF_outohm(b, o) / PI);
1447        multisamp(pert, 3, rv);
1448        for (j = 0; j < 3; j++)
1449                v[j] += rad*(2.*pert[j] - 1.);
1450        if (xm != NULL)
1451                multv3(v, v, xm);
1452        return(normalize(v) != 0.0);
1453 }
1454
1455
1456 static int
1457 addrot(                 /* compute rotation (x,y,z) => (xp,yp,zp) */
1458        char *xfarg[],
1459        FVECT xp,
1460        FVECT yp,
1461        FVECT zp
1462 )
1463 {
1464        static char     bufs[3][16];
1465        int     bn = 0;
1466        char    **xfp = xfarg;
1467        double  theta;
1468
1469        if (yp[2]*yp[2] + zp[2]*zp[2] < 2.*FTINY*FTINY) {
1470                /* Special case for X' along Z-axis */
1471                theta = -atan2(yp[0], yp[1]);
1472                *xfp++ = "-ry";
1473                *xfp++ = xp[2] < 0.0 ? "90" : "-90";
1474                *xfp++ = "-rz";
1475                sprintf(bufs[bn], "%f", theta*(180./PI));
1476                *xfp++ = bufs[bn++];
1477                return(xfp - xfarg);
1478        }
1479        theta = atan2(yp[2], zp[2]);
1480        if (!FEQ(theta,0.0)) {
1481                *xfp++ = "-rx";
1482                sprintf(bufs[bn], "%f", theta*(180./PI));
1483                *xfp++ = bufs[bn++];
1484        }
1485        theta = asin(-xp[2]);
1486        if (!FEQ(theta,0.0)) {
1487                *xfp++ = "-ry";
1488                sprintf(bufs[bn], " %f", theta*(180./PI));
1489                *xfp++ = bufs[bn++];
1490        }
1491        theta = atan2(xp[1], xp[0]);
1492        if (!FEQ(theta,0.0)) {
1493                *xfp++ = "-rz";
1494                sprintf(bufs[bn], "%f", theta*(180./PI));
1495                *xfp++ = bufs[bn++];
1496        }
1497        *xfp = NULL;
1498        return(xfp - xfarg);
1499 }
1500
1501
1502 int
1503 getBSDF_xfm(            /* compute BSDF orient. -> world orient. transform */
1504        MAT4 xm,
1505        FVECT nrm,
1506        UpDir ud,
1507        char *xfbuf
1508 )
1509 {
1510        char    *xfargs[7];
1511        XF      myxf;
1512        FVECT   updir, xdest, ydest;
1513        int     i;
1514
1515        updir[0] = updir[1] = updir[2] = 0.;
1516        switch (ud) {
1517        case UDzneg:
1518                updir[2] = -1.;
1519                break;
1520        case UDyneg:
1521                updir[1] = -1.;
1522                break;
1523        case UDxneg:
1524                updir[0] = -1.;
1525                break;
1526        case UDxpos:
1527                updir[0] = 1.;
1528                break;
1529        case UDypos:
1530                updir[1] = 1.;
1531                break;
1532        case UDzpos:
1533                updir[2] = 1.;
1534                break;
1535        case UDunknown:
1536                return(0);
1537        }
1538        fcross(xdest, updir, nrm);
1539        if (normalize(xdest) == 0.0)
1540                return(0);
1541        fcross(ydest, nrm, xdest);
1542        xf(&myxf, addrot(xfargs, xdest, ydest, nrm), xfargs);
1543        copymat4(xm, myxf.xfm);
1544        if (xfbuf == NULL)
1545                return(1);
1546                                /* return xf arguments as well */
1547        for (i = 0; xfargs[i] != NULL; i++) {
1548                *xfbuf++ = ' ';
1549                strcpy(xfbuf, xfargs[i]);
1550                while (*xfbuf) ++xfbuf;
1551        }
1552        return(1);
1553 }
1554
1555 /*######### END DEPRECATED ROUTINES #######*/
1556 /*################################################################*/

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< Changed lines
> Changed lines