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

Comparing ray/src/common/bsdf.c (file contents):
Revision 2.39 by greg, Mon Mar 5 00:17:06 2012 UTC vs.
Revision 2.54 by greg, Mon May 15 22:44:10 2017 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        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Name")) != NULL) {
96                strncpy(sd->matn, ezxml_txt(geom), SDnameLn);
97                sd->matn[SDnameLn-1] = '\0';
98        }
99        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Manufacturer")) != NULL) {
100                strncpy(sd->makr, ezxml_txt(geom), SDnameLn);
101                sd->makr[SDnameLn-1] = '\0';
102        }
103        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;
125 <        if (!*mgfstr)
126 <                return SDEnone;
127 <        if ((fmt = ezxml_attr(geom, "format")) != NULL &&
128 <                        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 175 | 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 211 | 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 345 | 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 393 | Line 422 | SDcacheFile(const char *fname)
422          if (fname == NULL || !*fname)
423                  return NULL;
424          SDerrorDetail[0] = '\0';
425 +        /* PLACE MUTEX LOCK HERE FOR THREAD-SAFE */
426          if ((sd = SDgetCache(fname)) == NULL) {
427 <                SDreportEnglish(SDEmemory, stderr);
427 >                SDreportError(SDEmemory, stderr);
428                  return NULL;
429          }
430          if (!SDisLoaded(sd) && (ec = SDloadFile(sd, fname))) {
431 <                SDreportEnglish(ec, stderr);
431 >                SDreportError(ec, stderr);
432                  SDfreeCache(sd);
433 <                return NULL;
433 >                sd = NULL;
434          }
435 +        /* END MUTEX LOCK */
436          return sd;
437   }
438  
# Line 432 | Line 463 | SDfreeCache(const SDData *sd)
463                  SDfreeCumulativeCache(sd->rf);
464                  SDfreeCumulativeCache(sd->rb);
465                  SDfreeCumulativeCache(sd->tf);
466 +                SDfreeCumulativeCache(sd->tb);
467                  return;
468          }
469                                          /* remove from list and free */
# Line 458 | Line 490 | SDsampComponent(SDValue *sv, FVECT ioVec, double randX
490                  return SDEargument;
491                                          /* get cumulative distribution */
492          VCOPY(inVec, ioVec);
493 +        sv->cieY = 0;
494          cd = (*sdc->func->getCDist)(inVec, sdc);
495 <        if (cd == NULL)
496 <                return SDEmemory;
497 <        if (cd->cTotal <= 1e-6) {       /* anything to sample? */
495 >        if (cd != NULL)
496 >                sv->cieY = cd->cTotal;
497 >        if (sv->cieY <= 1e-6) {         /* nothing to sample? */
498                  sv->spec = c_dfcolor;
499 <                sv->cieY = .0;
467 <                memset(ioVec, 0, 3*sizeof(double));
499 >                memset(ioVec, 0, sizeof(FVECT));
500                  return SDEnone;
501          }
470        sv->cieY = cd->cTotal;
502                                          /* compute sample direction */
503          ec = (*sdc->func->sampCDist)(ioVec, randX, cd);
504          if (ec)
# Line 498 | Line 529 | SDmultiSamp(double t[], int n, double randX)
529          unsigned        nBits;
530          double          scale;
531          bitmask_t       ndx, coord[MS_MAXDIM];
532 <        
532 >
533 >        if (n <= 0)                     /* check corner cases */
534 >                return;
535 >        if (randX < 0) randX = 0;
536 >        else if (randX >= 1.) randX = 0.999999999999999;
537 >        if (n == 1) {
538 >                t[0] = randX;
539 >                return;
540 >        }
541          while (n > MS_MAXDIM)           /* punt for higher dimensions */
542                  t[--n] = rand()*(1./(RAND_MAX+.5));
543          nBits = (8*sizeof(bitmask_t) - 1) / n;
# Line 521 | Line 560 | SDdiffuseSamp(FVECT outVec, int outFront, double randX
560          SDmultiSamp(outVec, 2, randX);
561          SDsquare2disk(outVec, outVec[0], outVec[1]);
562          outVec[2] = 1. - outVec[0]*outVec[0] - outVec[1]*outVec[1];
563 <        if (outVec[2] > 0)              /* a bit of paranoia */
525 <                outVec[2] = sqrt(outVec[2]);
563 >        outVec[2] = sqrt(outVec[2]*(outVec[2]>0));
564          if (!outFront)                  /* going out back? */
565                  outVec[2] = -outVec[2];
566   }
# Line 552 | Line 590 | SDsizeBSDF(double *projSA, const FVECT v1, const RREAL
590          case 0:
591                  return SDEargument;
592          }
593 <        if (v1[2] > 0)                  /* front surface query? */
593 >        if (v1[2] > 0) {                /* front surface query? */
594                  rdf = sd->rf;
595 <        else
595 >                tdf = (sd->tf != NULL) ? sd->tf : sd->tb;
596 >        } else {
597                  rdf = sd->rb;
598 <        tdf = sd->tf;
599 <        if (v2 != NULL)                 /* bidirectional? */
598 >                tdf = (sd->tb != NULL) ? sd->tb : sd->tf;
599 >        }
600 >        if (v2 != NULL) {               /* bidirectional? */
601                  if (v1[2] > 0 ^ v2[2] > 0)
602                          rdf = NULL;
603                  else
604                          tdf = NULL;
605 +        }
606          ec = SDEdata;                   /* run through components */
607          for (i = (rdf==NULL) ? 0 : rdf->ncomp; i--; ) {
608                  ec = (*rdf->comp[i].func->queryProjSA)(projSA, v1, v2,
# Line 579 | Line 620 | SDsizeBSDF(double *projSA, const FVECT v1, const RREAL
620                  projSA[0] = M_PI;
621                  if (qflags == SDqueryMin+SDqueryMax)
622                          projSA[1] = M_PI;
623 <        }
623 >        } else if (qflags == SDqueryMin+SDqueryMax && projSA[0] > projSA[1])
624 >                projSA[0] = projSA[1];
625          return SDEnone;
626   }
627  
# Line 604 | Line 646 | SDevalBSDF(SDValue *sv, const FVECT outVec, const FVEC
646          } else if (!(inFront | outFront)) {
647                  *sv = sd->rLambBack;
648                  sdf = sd->rb;
649 <        } else /* inFront ^ outFront */ {
649 >        } else if (outFront) {
650                  *sv = sd->tLamb;
651 <                sdf = sd->tf;
651 >                sdf = (sd->tf != NULL) ? sd->tf : sd->tb;
652 >        } else /* inFront & !outFront */ {
653 >                *sv = sd->tLamb;
654 >                sdf = (sd->tb != NULL) ? sd->tb : sd->tf;
655          }
656          sv->cieY *= 1./M_PI;
657                                          /* add non-diffuse components */
# Line 630 | Line 675 | double
675   SDdirectHemi(const FVECT inVec, int sflags, const SDData *sd)
676   {
677          double          hsum;
678 <        SDSpectralDF    *rdf;
678 >        SDSpectralDF    *rdf, *tdf;
679          const SDCDst    *cd;
680          int             i;
681                                          /* check arguments */
# Line 640 | Line 685 | SDdirectHemi(const FVECT inVec, int sflags, const SDDa
685          if (inVec[2] > 0) {
686                  hsum = sd->rLambFront.cieY;
687                  rdf = sd->rf;
688 +                tdf = (sd->tf != NULL) ? sd->tf : sd->tb;
689          } else /* !inFront */ {
690                  hsum = sd->rLambBack.cieY;
691                  rdf = sd->rb;
692 +                tdf = (sd->tb != NULL) ? sd->tb : sd->tf;
693          }
694          if ((sflags & SDsampDf+SDsampR) != SDsampDf+SDsampR)
695                  hsum = .0;
696          if ((sflags & SDsampDf+SDsampT) == SDsampDf+SDsampT)
697                  hsum += sd->tLamb.cieY;
698                                          /* gather non-diffuse components */
699 <        i = ((sflags & SDsampSp+SDsampR) == SDsampSp+SDsampR &&
700 <                        rdf != NULL) ? rdf->ncomp : 0;
699 >        i = (((sflags & SDsampSp+SDsampR) == SDsampSp+SDsampR) &
700 >                        (rdf != NULL)) ? rdf->ncomp : 0;
701          while (i-- > 0) {               /* non-diffuse reflection */
702                  cd = (*rdf->comp[i].func->getCDist)(inVec, &rdf->comp[i]);
703                  if (cd != NULL)
704                          hsum += cd->cTotal;
705          }
706 <        i = ((sflags & SDsampSp+SDsampT) == SDsampSp+SDsampT &&
707 <                        sd->tf != NULL) ? sd->tf->ncomp : 0;
706 >        i = (((sflags & SDsampSp+SDsampT) == SDsampSp+SDsampT) &
707 >                        (tdf != NULL)) ? tdf->ncomp : 0;
708          while (i-- > 0) {               /* non-diffuse transmission */
709 <                cd = (*sd->tf->comp[i].func->getCDist)(inVec, &sd->tf->comp[i]);
709 >                cd = (*tdf->comp[i].func->getCDist)(inVec, &tdf->comp[i]);
710                  if (cd != NULL)
711                          hsum += cd->cTotal;
712          }
# Line 673 | Line 720 | SDsampBSDF(SDValue *sv, FVECT ioVec, double randX, int
720          SDError         ec;
721          FVECT           inVec;
722          int             inFront;
723 <        SDSpectralDF    *rdf;
723 >        SDSpectralDF    *rdf, *tdf;
724          double          rdiff;
725          float           coef[SDmaxCh];
726          int             i, j, n, nr;
# Line 690 | Line 737 | SDsampBSDF(SDValue *sv, FVECT ioVec, double randX, int
737          if (inFront) {
738                  *sv = sd->rLambFront;
739                  rdf = sd->rf;
740 +                tdf = (sd->tf != NULL) ? sd->tf : sd->tb;
741          } else /* !inFront */ {
742                  *sv = sd->rLambBack;
743                  rdf = sd->rb;
744 +                tdf = (sd->tb != NULL) ? sd->tb : sd->tf;
745          }
746          if ((sflags & SDsampDf+SDsampR) != SDsampDf+SDsampR)
747                  sv->cieY = .0;
# Line 700 | Line 749 | SDsampBSDF(SDValue *sv, FVECT ioVec, double randX, int
749          if ((sflags & SDsampDf+SDsampT) == SDsampDf+SDsampT)
750                  sv->cieY += sd->tLamb.cieY;
751                                          /* gather non-diffuse components */
752 <        i = nr = ((sflags & SDsampSp+SDsampR) == SDsampSp+SDsampR &&
753 <                        rdf != NULL) ? rdf->ncomp : 0;
754 <        j = ((sflags & SDsampSp+SDsampT) == SDsampSp+SDsampT &&
755 <                        sd->tf != NULL) ? sd->tf->ncomp : 0;
752 >        i = nr = (((sflags & SDsampSp+SDsampR) == SDsampSp+SDsampR) &
753 >                        (rdf != NULL)) ? rdf->ncomp : 0;
754 >        j = (((sflags & SDsampSp+SDsampT) == SDsampSp+SDsampT) &
755 >                        (tdf != NULL)) ? tdf->ncomp : 0;
756          n = i + j;
757          if (n > 0 && (cdarr = (const SDCDst **)malloc(n*sizeof(SDCDst *))) == NULL)
758                  return SDEmemory;
759          while (j-- > 0) {               /* non-diffuse transmission */
760 <                cdarr[i+j] = (*sd->tf->comp[j].func->getCDist)(inVec, &sd->tf->comp[j]);
761 <                if (cdarr[i+j] == NULL) {
762 <                        free(cdarr);
714 <                        return SDEmemory;
715 <                }
760 >                cdarr[i+j] = (*tdf->comp[j].func->getCDist)(inVec, &tdf->comp[j]);
761 >                if (cdarr[i+j] == NULL)
762 >                        cdarr[i+j] = &SDemptyCD;
763                  sv->cieY += cdarr[i+j]->cTotal;
764          }
765          while (i-- > 0) {               /* non-diffuse reflection */
766                  cdarr[i] = (*rdf->comp[i].func->getCDist)(inVec, &rdf->comp[i]);
767 <                if (cdarr[i] == NULL) {
768 <                        free(cdarr);
722 <                        return SDEmemory;
723 <                }
767 >                if (cdarr[i] == NULL)
768 >                        cdarr[i] = &SDemptyCD;
769                  sv->cieY += cdarr[i]->cTotal;
770          }
771          if (sv->cieY <= 1e-6) {         /* anything to sample? */
772                  sv->cieY = .0;
773 <                memset(ioVec, 0, 3*sizeof(double));
773 >                memset(ioVec, 0, sizeof(FVECT));
774                  return SDEnone;
775          }
776                                          /* scale random variable */
# Line 746 | Line 791 | SDsampBSDF(SDValue *sv, FVECT ioVec, double randX, int
791                  randX -= sd->tLamb.cieY;
792          }
793                                          /* else one of cumulative dist. */
794 <        for (i = 0; i < n && randX < cdarr[i]->cTotal; i++)
794 >        for (i = 0; i < n && randX > cdarr[i]->cTotal; i++)
795                  randX -= cdarr[i]->cTotal;
796          if (i >= n)
797                  return SDEinternal;
798                                          /* compute sample direction */
799 <        sdc = (i < nr) ? &rdf->comp[i] : &sd->tf->comp[i-nr];
799 >        sdc = (i < nr) ? &rdf->comp[i] : &tdf->comp[i-nr];
800          ec = (*sdc->func->sampCDist)(ioVec, randX/cdarr[i]->cTotal, cdarr[i]);
801          if (ec)
802                  return ec;
# Line 843 | Line 888 | SDmapDir(FVECT resVec, RREAL vMtx[3][3], const FVECT i
888          VCOPY(resVec, vTmp);
889          return SDEnone;
890   }
846
847 /*################################################################*/
848 /*######### DEPRECATED ROUTINES AWAITING PERMANENT REMOVAL #######*/
849
850 /*
851 * Routines for handling BSDF data
852 */
853
854 #include "standard.h"
855 #include "paths.h"
856
857 #define MAXLATS         46              /* maximum number of latitudes */
858
859 /* BSDF angle specification */
860 typedef struct {
861        char    name[64];               /* basis name */
862        int     nangles;                /* total number of directions */
863        struct {
864                float   tmin;                   /* starting theta */
865                short   nphis;                  /* number of phis (0 term) */
866        }       lat[MAXLATS+1];         /* latitudes */
867 } ANGLE_BASIS;
868
869 #define MAXABASES       7               /* limit on defined bases */
870
871 static ANGLE_BASIS      abase_list[MAXABASES] = {
872        {
873                "LBNL/Klems Full", 145,
874                { {-5., 1},
875                {5., 8},
876                {15., 16},
877                {25., 20},
878                {35., 24},
879                {45., 24},
880                {55., 24},
881                {65., 16},
882                {75., 12},
883                {90., 0} }
884        }, {
885                "LBNL/Klems Half", 73,
886                { {-6.5, 1},
887                {6.5, 8},
888                {19.5, 12},
889                {32.5, 16},
890                {46.5, 20},
891                {61.5, 12},
892                {76.5, 4},
893                {90., 0} }
894        }, {
895                "LBNL/Klems Quarter", 41,
896                { {-9., 1},
897                {9., 8},
898                {27., 12},
899                {46., 12},
900                {66., 8},
901                {90., 0} }
902        }
903 };
904
905 static int      nabases = 3;    /* current number of defined bases */
906
907 #define  FEQ(a,b)       ((a)-(b) <= 1e-6 && (b)-(a) <= 1e-6)
908
909 static int
910 fequal(double a, double b)
911 {
912        if (b != 0)
913                a = a/b - 1.;
914        return((a <= 1e-6) & (a >= -1e-6));
915 }
916
917 /* Returns the name of the given tag */
918 #ifdef ezxml_name
919 #undef ezxml_name
920 static char *
921 ezxml_name(ezxml_t xml)
922 {
923        if (xml == NULL)
924                return(NULL);
925        return(xml->name);
926 }
927 #endif
928
929 /* Returns the given tag's character content or empty string if none */
930 #ifdef ezxml_txt
931 #undef ezxml_txt
932 static char *
933 ezxml_txt(ezxml_t xml)
934 {
935        if (xml == NULL)
936                return("");
937        return(xml->txt);
938 }
939 #endif
940
941
942 static int
943 ab_getvec(              /* get vector for this angle basis index */
944        FVECT v,
945        int ndx,
946        void *p
947 )
948 {
949        ANGLE_BASIS  *ab = (ANGLE_BASIS *)p;
950        int     li;
951        double  pol, azi, d;
952        
953        if ((ndx < 0) | (ndx >= ab->nangles))
954                return(0);
955        for (li = 0; ndx >= ab->lat[li].nphis; li++)
956                ndx -= ab->lat[li].nphis;
957        pol = PI/180.*0.5*(ab->lat[li].tmin + ab->lat[li+1].tmin);
958        azi = 2.*PI*ndx/ab->lat[li].nphis;
959        v[2] = d = cos(pol);
960        d = sqrt(1. - d*d);     /* sin(pol) */
961        v[0] = cos(azi)*d;
962        v[1] = sin(azi)*d;
963        return(1);
964 }
965
966
967 static int
968 ab_getndx(              /* get index corresponding to the given vector */
969        FVECT v,
970        void *p
971 )
972 {
973        ANGLE_BASIS  *ab = (ANGLE_BASIS *)p;
974        int     li, ndx;
975        double  pol, azi;
976
977        if ((v[2] < -1.0) | (v[2] > 1.0))
978                return(-1);
979        pol = 180.0/PI*acos(v[2]);
980        azi = 180.0/PI*atan2(v[1], v[0]);
981        if (azi < 0.0) azi += 360.0;
982        for (li = 1; ab->lat[li].tmin <= pol; li++)
983                if (!ab->lat[li].nphis)
984                        return(-1);
985        --li;
986        ndx = (int)((1./360.)*azi*ab->lat[li].nphis + 0.5);
987        if (ndx >= ab->lat[li].nphis) ndx = 0;
988        while (li--)
989                ndx += ab->lat[li].nphis;
990        return(ndx);
991 }
992
993
994 static double
995 ab_getohm(              /* get solid angle for this angle basis index */
996        int ndx,
997        void *p
998 )
999 {
1000        ANGLE_BASIS  *ab = (ANGLE_BASIS *)p;
1001        int     li;
1002        double  theta, theta1;
1003        
1004        if ((ndx < 0) | (ndx >= ab->nangles))
1005                return(0);
1006        for (li = 0; ndx >= ab->lat[li].nphis; li++)
1007                ndx -= ab->lat[li].nphis;
1008        theta1 = PI/180. * ab->lat[li+1].tmin;
1009        if (ab->lat[li].nphis == 1) {           /* special case */
1010                if (ab->lat[li].tmin > FTINY)
1011                        error(USER, "unsupported BSDF coordinate system");
1012                return(2.*PI*(1. - cos(theta1)));
1013        }
1014        theta = PI/180. * ab->lat[li].tmin;
1015        return(2.*PI*(cos(theta) - cos(theta1))/(double)ab->lat[li].nphis);
1016 }
1017
1018
1019 static int
1020 ab_getvecR(             /* get reverse vector for this angle basis index */
1021        FVECT v,
1022        int ndx,
1023        void *p
1024 )
1025 {
1026        if (!ab_getvec(v, ndx, p))
1027                return(0);
1028
1029        v[0] = -v[0];
1030        v[1] = -v[1];
1031        v[2] = -v[2];
1032
1033        return(1);
1034 }
1035
1036
1037 static int
1038 ab_getndxR(             /* get index corresponding to the reverse vector */
1039        FVECT v,
1040        void *p
1041 )
1042 {
1043        FVECT  v2;
1044        
1045        v2[0] = -v[0];
1046        v2[1] = -v[1];
1047        v2[2] = -v[2];
1048
1049        return ab_getndx(v2, p);
1050 }
1051
1052
1053 static void
1054 load_angle_basis(       /* load custom BSDF angle basis */
1055        ezxml_t wab
1056 )
1057 {
1058        char    *abname = ezxml_txt(ezxml_child(wab, "AngleBasisName"));
1059        ezxml_t wbb;
1060        int     i;
1061        
1062        if (!abname || !*abname)
1063                return;
1064        for (i = nabases; i--; )
1065                if (!strcasecmp(abname, abase_list[i].name))
1066                        return;         /* assume it's the same */
1067        if (nabases >= MAXABASES)
1068                error(INTERNAL, "too many angle bases");
1069        strcpy(abase_list[nabases].name, abname);
1070        abase_list[nabases].nangles = 0;
1071        for (i = 0, wbb = ezxml_child(wab, "AngleBasisBlock");
1072                        wbb != NULL; i++, wbb = wbb->next) {
1073                if (i >= MAXLATS)
1074                        error(INTERNAL, "too many latitudes in custom basis");
1075                abase_list[nabases].lat[i+1].tmin = atof(ezxml_txt(
1076                                ezxml_child(ezxml_child(wbb,
1077                                        "ThetaBounds"), "UpperTheta")));
1078                if (!i)
1079                        abase_list[nabases].lat[i].tmin =
1080                                        -abase_list[nabases].lat[i+1].tmin;
1081                else if (!fequal(atof(ezxml_txt(ezxml_child(ezxml_child(wbb,
1082                                        "ThetaBounds"), "LowerTheta"))),
1083                                abase_list[nabases].lat[i].tmin))
1084                        error(WARNING, "theta values disagree in custom basis");
1085                abase_list[nabases].nangles +=
1086                        abase_list[nabases].lat[i].nphis =
1087                                atoi(ezxml_txt(ezxml_child(wbb, "nPhis")));
1088        }
1089        abase_list[nabases++].lat[i].nphis = 0;
1090 }
1091
1092
1093 static void
1094 load_geometry(          /* load geometric dimensions and description (if any) */
1095        struct BSDF_data *dp,
1096        ezxml_t wdb
1097 )
1098 {
1099        ezxml_t         geom;
1100        double          cfact;
1101        const char      *fmt, *mgfstr;
1102
1103        dp->dim[0] = dp->dim[1] = dp->dim[2] = 0;
1104        dp->mgf = NULL;
1105        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Width")) != NULL)
1106                dp->dim[0] = atof(ezxml_txt(geom)) *
1107                                to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
1108        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Height")) != NULL)
1109                dp->dim[1] = atof(ezxml_txt(geom)) *
1110                                to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
1111        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Thickness")) != NULL)
1112                dp->dim[2] = atof(ezxml_txt(geom)) *
1113                                to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
1114        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Geometry")) == NULL ||
1115                        (mgfstr = ezxml_txt(geom)) == NULL)
1116                return;
1117        if ((fmt = ezxml_attr(geom, "format")) != NULL &&
1118                        strcasecmp(fmt, "MGF")) {
1119                sprintf(errmsg, "unrecognized geometry format '%s'", fmt);
1120                error(WARNING, errmsg);
1121                return;
1122        }
1123        cfact = to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
1124        dp->mgf = (char *)malloc(strlen(mgfstr)+32);
1125        if (dp->mgf == NULL)
1126                error(SYSTEM, "out of memory in load_geometry");
1127        if (cfact < 0.99 || cfact > 1.01)
1128                sprintf(dp->mgf, "xf -s %.5f\n%s\nxf\n", cfact, mgfstr);
1129        else
1130                strcpy(dp->mgf, mgfstr);
1131 }
1132
1133
1134 static void
1135 load_bsdf_data(         /* load BSDF distribution for this wavelength */
1136        struct BSDF_data *dp,
1137        ezxml_t wdb
1138 )
1139 {
1140        char  *cbasis = ezxml_txt(ezxml_child(wdb,"ColumnAngleBasis"));
1141        char  *rbasis = ezxml_txt(ezxml_child(wdb,"RowAngleBasis"));
1142        char  *sdata;
1143        int  i;
1144        
1145        if ((!cbasis || !*cbasis) | (!rbasis || !*rbasis)) {
1146                error(WARNING, "missing column/row basis for BSDF");
1147                return;
1148        }
1149        for (i = nabases; i--; )
1150                if (!strcasecmp(cbasis, abase_list[i].name)) {
1151                        dp->ninc = abase_list[i].nangles;
1152                        dp->ib_priv = (void *)&abase_list[i];
1153                        dp->ib_vec = ab_getvecR;
1154                        dp->ib_ndx = ab_getndxR;
1155                        dp->ib_ohm = ab_getohm;
1156                        break;
1157                }
1158        if (i < 0) {
1159                sprintf(errmsg, "undefined ColumnAngleBasis '%s'", cbasis);
1160                error(WARNING, errmsg);
1161                return;
1162        }
1163        for (i = nabases; i--; )
1164                if (!strcasecmp(rbasis, abase_list[i].name)) {
1165                        dp->nout = abase_list[i].nangles;
1166                        dp->ob_priv = (void *)&abase_list[i];
1167                        dp->ob_vec = ab_getvec;
1168                        dp->ob_ndx = ab_getndx;
1169                        dp->ob_ohm = ab_getohm;
1170                        break;
1171                }
1172        if (i < 0) {
1173                sprintf(errmsg, "undefined RowAngleBasis '%s'", rbasis);
1174                error(WARNING, errmsg);
1175                return;
1176        }
1177                                /* read BSDF data */
1178        sdata  = ezxml_txt(ezxml_child(wdb,"ScatteringData"));
1179        if (!sdata || !*sdata) {
1180                error(WARNING, "missing BSDF ScatteringData");
1181                return;
1182        }
1183        dp->bsdf = (float *)malloc(sizeof(float)*dp->ninc*dp->nout);
1184        if (dp->bsdf == NULL)
1185                error(SYSTEM, "out of memory in load_bsdf_data");
1186        for (i = 0; i < dp->ninc*dp->nout; i++) {
1187                char  *sdnext = fskip(sdata);
1188                if (sdnext == NULL) {
1189                        error(WARNING, "bad/missing BSDF ScatteringData");
1190                        free(dp->bsdf); dp->bsdf = NULL;
1191                        return;
1192                }
1193                while (*sdnext && isspace(*sdnext))
1194                        sdnext++;
1195                if (*sdnext == ',') sdnext++;
1196                dp->bsdf[i] = atof(sdata);
1197                sdata = sdnext;
1198        }
1199        while (isspace(*sdata))
1200                sdata++;
1201        if (*sdata) {
1202                sprintf(errmsg, "%d extra characters after BSDF ScatteringData",
1203                                (int)strlen(sdata));
1204                error(WARNING, errmsg);
1205        }
1206 }
1207
1208
1209 static int
1210 check_bsdf_data(        /* check that BSDF data is sane */
1211        struct BSDF_data *dp
1212 )
1213 {
1214        double          *omega_iarr, *omega_oarr;
1215        double          dom, hemi_total, full_total;
1216        int             nneg;
1217        FVECT           v;
1218        int             i, o;
1219
1220        if (dp == NULL || dp->bsdf == NULL)
1221                return(0);
1222        omega_iarr = (double *)calloc(dp->ninc, sizeof(double));
1223        omega_oarr = (double *)calloc(dp->nout, sizeof(double));
1224        if ((omega_iarr == NULL) | (omega_oarr == NULL))
1225                error(SYSTEM, "out of memory in check_bsdf_data");
1226                                        /* incoming projected solid angles */
1227        hemi_total = .0;
1228        for (i = dp->ninc; i--; ) {
1229                dom = getBSDF_incohm(dp,i);
1230                if (dom <= 0) {
1231                        error(WARNING, "zero/negative incoming solid angle");
1232                        continue;
1233                }
1234                if (!getBSDF_incvec(v,dp,i) || v[2] > FTINY) {
1235                        error(WARNING, "illegal incoming BSDF direction");
1236                        free(omega_iarr); free(omega_oarr);
1237                        return(0);
1238                }
1239                hemi_total += omega_iarr[i] = dom * -v[2];
1240        }
1241        if ((hemi_total > 1.02*PI) | (hemi_total < 0.98*PI)) {
1242                sprintf(errmsg, "incoming BSDF hemisphere off by %.1f%%",
1243                                100.*(hemi_total/PI - 1.));
1244                error(WARNING, errmsg);
1245        }
1246        dom = PI / hemi_total;          /* fix normalization */
1247        for (i = dp->ninc; i--; )
1248                omega_iarr[i] *= dom;
1249                                        /* outgoing projected solid angles */
1250        hemi_total = .0;
1251        for (o = dp->nout; o--; ) {
1252                dom = getBSDF_outohm(dp,o);
1253                if (dom <= 0) {
1254                        error(WARNING, "zero/negative outgoing solid angle");
1255                        continue;
1256                }
1257                if (!getBSDF_outvec(v,dp,o) || v[2] < -FTINY) {
1258                        error(WARNING, "illegal outgoing BSDF direction");
1259                        free(omega_iarr); free(omega_oarr);
1260                        return(0);
1261                }
1262                hemi_total += omega_oarr[o] = dom * v[2];
1263        }
1264        if ((hemi_total > 1.02*PI) | (hemi_total < 0.98*PI)) {
1265                sprintf(errmsg, "outgoing BSDF hemisphere off by %.1f%%",
1266                                100.*(hemi_total/PI - 1.));
1267                error(WARNING, errmsg);
1268        }
1269        dom = PI / hemi_total;          /* fix normalization */
1270        for (o = dp->nout; o--; )
1271                omega_oarr[o] *= dom;
1272        nneg = 0;                       /* check outgoing totals */
1273        for (i = 0; i < dp->ninc; i++) {
1274                hemi_total = .0;
1275                for (o = dp->nout; o--; ) {
1276                        double  f = BSDF_value(dp,i,o);
1277                        if (f >= 0)
1278                                hemi_total += f*omega_oarr[o];
1279                        else {
1280                                nneg += (f < -FTINY);
1281                                BSDF_value(dp,i,o) = .0f;
1282                        }
1283                }
1284                if (hemi_total > 1.01) {
1285                        sprintf(errmsg,
1286                        "incoming BSDF direction %d passes %.1f%% of light",
1287                                        i, 100.*hemi_total);
1288                        error(WARNING, errmsg);
1289                }
1290        }
1291        if (nneg) {
1292                sprintf(errmsg, "%d negative BSDF values (ignored)", nneg);
1293                error(WARNING, errmsg);
1294        }
1295        full_total = .0;                /* reverse roles and check again */
1296        for (o = 0; o < dp->nout; o++) {
1297                hemi_total = .0;
1298                for (i = dp->ninc; i--; )
1299                        hemi_total += BSDF_value(dp,i,o) * omega_iarr[i];
1300
1301                if (hemi_total > 1.01) {
1302                        sprintf(errmsg,
1303                        "outgoing BSDF direction %d collects %.1f%% of light",
1304                                        o, 100.*hemi_total);
1305                        error(WARNING, errmsg);
1306                }
1307                full_total += hemi_total*omega_oarr[o];
1308        }
1309        full_total /= PI;
1310        if (full_total > 1.00001) {
1311                sprintf(errmsg, "BSDF transfers %.4f%% of light",
1312                                100.*full_total);
1313                error(WARNING, errmsg);
1314        }
1315        free(omega_iarr); free(omega_oarr);
1316        return(1);
1317 }
1318
1319
1320 struct BSDF_data *
1321 load_BSDF(              /* load BSDF data from file */
1322        char *fname
1323 )
1324 {
1325        char                    *path;
1326        ezxml_t                 fl, wtl, wld, wdb;
1327        struct BSDF_data        *dp;
1328        
1329        path = getpath(fname, getrlibpath(), R_OK);
1330        if (path == NULL) {
1331                sprintf(errmsg, "cannot find BSDF file \"%s\"", fname);
1332                error(WARNING, errmsg);
1333                return(NULL);
1334        }
1335        fl = ezxml_parse_file(path);
1336        if (fl == NULL) {
1337                sprintf(errmsg, "cannot open BSDF \"%s\"", path);
1338                error(WARNING, errmsg);
1339                return(NULL);
1340        }
1341        if (ezxml_error(fl)[0]) {
1342                sprintf(errmsg, "BSDF \"%s\" %s", path, ezxml_error(fl));
1343                error(WARNING, errmsg);
1344                ezxml_free(fl);
1345                return(NULL);
1346        }
1347        if (strcmp(ezxml_name(fl), "WindowElement")) {
1348                sprintf(errmsg,
1349                        "BSDF \"%s\": top level node not 'WindowElement'",
1350                                path);
1351                error(WARNING, errmsg);
1352                ezxml_free(fl);
1353                return(NULL);
1354        }
1355        wtl = ezxml_child(ezxml_child(fl, "Optical"), "Layer");
1356        if (strcasecmp(ezxml_txt(ezxml_child(ezxml_child(wtl,
1357                        "DataDefinition"), "IncidentDataStructure")),
1358                        "Columns")) {
1359                sprintf(errmsg,
1360                        "BSDF \"%s\": unsupported IncidentDataStructure",
1361                                path);
1362                error(WARNING, errmsg);
1363                ezxml_free(fl);
1364                return(NULL);
1365        }
1366        for (wld = ezxml_child(ezxml_child(wtl,
1367                                "DataDefinition"), "AngleBasis");
1368                        wld != NULL; wld = wld->next)
1369                load_angle_basis(wld);
1370        dp = (struct BSDF_data *)calloc(1, sizeof(struct BSDF_data));
1371        load_geometry(dp, ezxml_child(wtl, "Material"));
1372        for (wld = ezxml_child(wtl, "WavelengthData");
1373                                wld != NULL; wld = wld->next) {
1374                if (strcasecmp(ezxml_txt(ezxml_child(wld,"Wavelength")),
1375                                "Visible"))
1376                        continue;
1377                for (wdb = ezxml_child(wld, "WavelengthDataBlock");
1378                                wdb != NULL; wdb = wdb->next)
1379                        if (!strcasecmp(ezxml_txt(ezxml_child(wdb,
1380                                        "WavelengthDataDirection")),
1381                                        "Transmission Front"))
1382                                break;
1383                if (wdb != NULL) {              /* load front BTDF */
1384                        load_bsdf_data(dp, wdb);
1385                        break;                  /* ignore the rest */
1386                }
1387        }
1388        ezxml_free(fl);                         /* done with XML file */
1389        if (!check_bsdf_data(dp)) {
1390                sprintf(errmsg, "bad/missing BTDF data in \"%s\"", path);
1391                error(WARNING, errmsg);
1392                free_BSDF(dp);
1393                dp = NULL;
1394        }
1395        return(dp);
1396 }
1397
1398
1399 void
1400 free_BSDF(              /* free BSDF data structure */
1401        struct BSDF_data *b
1402 )
1403 {
1404        if (b == NULL)
1405                return;
1406        if (b->mgf != NULL)
1407                free(b->mgf);
1408        if (b->bsdf != NULL)
1409                free(b->bsdf);
1410        free(b);
1411 }
1412
1413
1414 int
1415 r_BSDF_incvec(          /* compute random input vector at given location */
1416        FVECT v,
1417        struct BSDF_data *b,
1418        int i,
1419        double rv,
1420        MAT4 xm
1421 )
1422 {
1423        FVECT   pert;
1424        double  rad;
1425        int     j;
1426        
1427        if (!getBSDF_incvec(v, b, i))
1428                return(0);
1429        rad = sqrt(getBSDF_incohm(b, i) / PI);
1430        multisamp(pert, 3, rv);
1431        for (j = 0; j < 3; j++)
1432                v[j] += rad*(2.*pert[j] - 1.);
1433        if (xm != NULL)
1434                multv3(v, v, xm);
1435        return(normalize(v) != 0.0);
1436 }
1437
1438
1439 int
1440 r_BSDF_outvec(          /* compute random output vector at given location */
1441        FVECT v,
1442        struct BSDF_data *b,
1443        int o,
1444        double rv,
1445        MAT4 xm
1446 )
1447 {
1448        FVECT   pert;
1449        double  rad;
1450        int     j;
1451        
1452        if (!getBSDF_outvec(v, b, o))
1453                return(0);
1454        rad = sqrt(getBSDF_outohm(b, o) / PI);
1455        multisamp(pert, 3, rv);
1456        for (j = 0; j < 3; j++)
1457                v[j] += rad*(2.*pert[j] - 1.);
1458        if (xm != NULL)
1459                multv3(v, v, xm);
1460        return(normalize(v) != 0.0);
1461 }
1462
1463
1464 static int
1465 addrot(                 /* compute rotation (x,y,z) => (xp,yp,zp) */
1466        char *xfarg[],
1467        FVECT xp,
1468        FVECT yp,
1469        FVECT zp
1470 )
1471 {
1472        static char     bufs[3][16];
1473        int     bn = 0;
1474        char    **xfp = xfarg;
1475        double  theta;
1476
1477        if (yp[2]*yp[2] + zp[2]*zp[2] < 2.*FTINY*FTINY) {
1478                /* Special case for X' along Z-axis */
1479                theta = -atan2(yp[0], yp[1]);
1480                *xfp++ = "-ry";
1481                *xfp++ = xp[2] < 0.0 ? "90" : "-90";
1482                *xfp++ = "-rz";
1483                sprintf(bufs[bn], "%f", theta*(180./PI));
1484                *xfp++ = bufs[bn++];
1485                return(xfp - xfarg);
1486        }
1487        theta = atan2(yp[2], zp[2]);
1488        if (!FEQ(theta,0.0)) {
1489                *xfp++ = "-rx";
1490                sprintf(bufs[bn], "%f", theta*(180./PI));
1491                *xfp++ = bufs[bn++];
1492        }
1493        theta = asin(-xp[2]);
1494        if (!FEQ(theta,0.0)) {
1495                *xfp++ = "-ry";
1496                sprintf(bufs[bn], " %f", theta*(180./PI));
1497                *xfp++ = bufs[bn++];
1498        }
1499        theta = atan2(xp[1], xp[0]);
1500        if (!FEQ(theta,0.0)) {
1501                *xfp++ = "-rz";
1502                sprintf(bufs[bn], "%f", theta*(180./PI));
1503                *xfp++ = bufs[bn++];
1504        }
1505        *xfp = NULL;
1506        return(xfp - xfarg);
1507 }
1508
1509
1510 int
1511 getBSDF_xfm(            /* compute BSDF orient. -> world orient. transform */
1512        MAT4 xm,
1513        FVECT nrm,
1514        UpDir ud,
1515        char *xfbuf
1516 )
1517 {
1518        char    *xfargs[7];
1519        XF      myxf;
1520        FVECT   updir, xdest, ydest;
1521        int     i;
1522
1523        updir[0] = updir[1] = updir[2] = 0.;
1524        switch (ud) {
1525        case UDzneg:
1526                updir[2] = -1.;
1527                break;
1528        case UDyneg:
1529                updir[1] = -1.;
1530                break;
1531        case UDxneg:
1532                updir[0] = -1.;
1533                break;
1534        case UDxpos:
1535                updir[0] = 1.;
1536                break;
1537        case UDypos:
1538                updir[1] = 1.;
1539                break;
1540        case UDzpos:
1541                updir[2] = 1.;
1542                break;
1543        case UDunknown:
1544                return(0);
1545        }
1546        fcross(xdest, updir, nrm);
1547        if (normalize(xdest) == 0.0)
1548                return(0);
1549        fcross(ydest, nrm, xdest);
1550        xf(&myxf, addrot(xfargs, xdest, ydest, nrm), xfargs);
1551        copymat4(xm, myxf.xfm);
1552        if (xfbuf == NULL)
1553                return(1);
1554                                /* return xf arguments as well */
1555        for (i = 0; xfargs[i] != NULL; i++) {
1556                *xfbuf++ = ' ';
1557                strcpy(xfbuf, xfargs[i]);
1558                while (*xfbuf) ++xfbuf;
1559        }
1560        return(1);
1561 }
1562
1563 /*######### END DEPRECATED ROUTINES #######*/
1564 /*################################################################*/

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> Changed lines