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

Comparing ray/src/common/bsdf.c (file contents):
Revision 2.21 by greg, Sun Apr 17 17:45:13 2011 UTC vs.
Revision 2.39 by greg, Mon Mar 5 00:17:06 2012 UTC

# Line 10 | Line 10 | static const char RCSid[] = "$Id$";
10   *
11   */
12  
13 + #define _USE_MATH_DEFINES
14   #include <stdio.h>
15   #include <stdlib.h>
16 + #include <string.h>
17   #include <math.h>
18 + #include <ctype.h>
19   #include "ezxml.h"
20   #include "hilbert.h"
21   #include "bsdf.h"
# Line 89 | Line 92 | SDloadGeometry(SDData *sd, ezxml_t wdb)
92  
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;
104 +        SDerrorDetail[0] = '\0';
105          if ((geom = ezxml_child(wdb, "Width")) != NULL)
106                  sd->dim[0] = atof(ezxml_txt(geom)) *
107                                  to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
# Line 99 | Line 111 | SDloadGeometry(SDData *sd, ezxml_t wdb)
111          if ((geom = ezxml_child(wdb, "Thickness")) != NULL)
112                  sd->dim[2] = atof(ezxml_txt(geom)) *
113                                  to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
114 <        if ((sd->dim[0] < .0) | (sd->dim[1] < .0) | (sd->dim[2] < .0)) {
115 <                sprintf(SDerrorDetail, "Negative size in \"%s\"", sd->name);
114 >        if ((sd->dim[0] < 0) | (sd->dim[1] < 0) | (sd->dim[2] < 0)) {
115 >                if (!SDerrorDetail[0])
116 >                        sprintf(SDerrorDetail, "Negative dimension in \"%s\"",
117 >                                                sd->name);
118                  return SDEdata;
119          }
120          if ((geom = ezxml_child(wdb, "Geometry")) == NULL ||
121                          (mgfstr = ezxml_txt(geom)) == NULL)
122                  return SDEnone;
123 +        while (isspace(*mgfstr))
124 +                ++mgfstr;
125 +        if (!*mgfstr)
126 +                return SDEnone;
127          if ((fmt = ezxml_attr(geom, "format")) != NULL &&
128                          strcasecmp(fmt, "MGF")) {
129                  sprintf(SDerrorDetail,
# Line 114 | Line 132 | SDloadGeometry(SDData *sd, ezxml_t wdb)
132                  return SDEsupport;
133          }
134          cfact = to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
135 +        if (cfact <= 0)
136 +                return SDEformat;
137          sd->mgf = (char *)malloc(strlen(mgfstr)+32);
138          if (sd->mgf == NULL) {
139                  strcpy(SDerrorDetail, "Out of memory in SDloadGeometry");
# Line 157 | Line 177 | SDloadFile(SDData *sd, const char *fname)
177          }
178          wtl = ezxml_child(ezxml_child(fl, "Optical"), "Layer");
179          if (wtl == NULL) {
180 <                sprintf(SDerrorDetail, "BSDF \"%s\": no optical layer'",
180 >                sprintf(SDerrorDetail, "BSDF \"%s\": no optical layers'",
181                                  sd->name);
182                  ezxml_free(fl);
183                  return SDEformat;
184          }
185                                  /* load geometry if present */
186          lastErr = SDloadGeometry(sd, ezxml_child(wtl, "Material"));
187 <        if (lastErr)
187 >        if (lastErr) {
188 >                ezxml_free(fl);
189                  return lastErr;
190 +        }
191                                  /* try loading variable resolution data */
192          lastErr = SDloadTre(sd, wtl);
193                                  /* check our result */
194 <        switch (lastErr) {
173 <        case SDEformat:
174 <        case SDEdata:
175 <        case SDEsupport:        /* possibly we just tried the wrong format */
194 >        if (lastErr == SDEsupport)      /* try matrix BSDF if not tree data */
195                  lastErr = SDloadMtx(sd, wtl);
196 <                break;
178 <        default:                /* variable res. OK else serious error */
179 <                break;
180 <        }
196 >                
197                                  /* done with XML file */
198          ezxml_free(fl);
199          
# Line 223 | Line 239 | SDnewSpectralDF(int nc)
239          return df;
240   }
241  
242 + /* Add component(s) to spectral distribution function */
243 + SDSpectralDF *
244 + SDaddComponent(SDSpectralDF *odf, int nadd)
245 + {
246 +        SDSpectralDF    *df;
247 +
248 +        if (odf == NULL)
249 +                return SDnewSpectralDF(nadd);
250 +        if (nadd <= 0)
251 +                return odf;
252 +        df = (SDSpectralDF *)realloc(odf, sizeof(SDSpectralDF) +
253 +                                (odf->ncomp+nadd-1)*sizeof(SDComponent));
254 +        if (df == NULL) {
255 +                sprintf(SDerrorDetail,
256 +                        "Cannot add %d component(s) to spectral DF", nadd);
257 +                SDfreeSpectralDF(odf);
258 +                return NULL;
259 +        }
260 +        memset(df->comp+df->ncomp, 0, nadd*sizeof(SDComponent));
261 +        df->ncomp += nadd;
262 +        return df;
263 + }
264 +
265   /* Free cached cumulative distributions for BSDF component */
266   void
267   SDfreeCumulativeCache(SDSpectralDF *df)
# Line 249 | Line 288 | SDfreeSpectralDF(SDSpectralDF *df)
288                  return;
289          SDfreeCumulativeCache(df);
290          for (n = df->ncomp; n-- > 0; )
291 <                (*df->comp[n].func->freeSC)(df->comp[n].dist);
291 >                if (df->comp[n].dist != NULL)
292 >                        (*df->comp[n].func->freeSC)(df->comp[n].dist);
293          free(df);
294   }
295  
# Line 405 | Line 445 | SDfreeCache(const SDData *sd)
445  
446   /* Sample an individual BSDF component */
447   SDError
448 < SDsampComponent(SDValue *sv, FVECT outVec, const FVECT inVec,
409 <                        double randX, SDComponent *sdc)
448 > SDsampComponent(SDValue *sv, FVECT ioVec, double randX, SDComponent *sdc)
449   {
450          float           coef[SDmaxCh];
451          SDError         ec;
452 +        FVECT           inVec;
453          const SDCDst    *cd;
454          double          d;
455          int             n;
456                                          /* check arguments */
457 <        if ((sv == NULL) | (outVec == NULL) | (inVec == NULL) | (sdc == NULL))
457 >        if ((sv == NULL) | (ioVec == NULL) | (sdc == NULL))
458                  return SDEargument;
459                                          /* get cumulative distribution */
460 +        VCOPY(inVec, ioVec);
461          cd = (*sdc->func->getCDist)(inVec, sdc);
462          if (cd == NULL)
463                  return SDEmemory;
464 <        if (cd->cTotal <= 1e-7) {       /* anything to sample? */
464 >        if (cd->cTotal <= 1e-6) {       /* anything to sample? */
465                  sv->spec = c_dfcolor;
466                  sv->cieY = .0;
467 <                memset(outVec, 0, 3*sizeof(double));
467 >                memset(ioVec, 0, 3*sizeof(double));
468                  return SDEnone;
469          }
470          sv->cieY = cd->cTotal;
471                                          /* compute sample direction */
472 <        ec = (*sdc->func->sampCDist)(outVec, randX, cd);
472 >        ec = (*sdc->func->sampCDist)(ioVec, randX, cd);
473          if (ec)
474                  return ec;
475                                          /* get BSDF color */
476 <        n = (*sdc->func->getBSDFs)(coef, outVec, inVec, sdc->dist);
476 >        n = (*sdc->func->getBSDFs)(coef, ioVec, inVec, sdc);
477          if (n <= 0) {
478                  strcpy(SDerrorDetail, "BSDF sample value error");
479                  return SDEinternal;
# Line 480 | Line 521 | SDdiffuseSamp(FVECT outVec, int outFront, double randX
521          SDmultiSamp(outVec, 2, randX);
522          SDsquare2disk(outVec, outVec[0], outVec[1]);
523          outVec[2] = 1. - outVec[0]*outVec[0] - outVec[1]*outVec[1];
524 <        if (outVec[2] > .0)             /* a bit of paranoia */
524 >        if (outVec[2] > 0)              /* a bit of paranoia */
525                  outVec[2] = sqrt(outVec[2]);
526          if (!outFront)                  /* going out back? */
527                  outVec[2] = -outVec[2];
# Line 488 | Line 529 | SDdiffuseSamp(FVECT outVec, int outFront, double randX
529  
530   /* Query projected solid angle coverage for non-diffuse BSDF direction */
531   SDError
532 < SDsizeBSDF(double *projSA, const FVECT vec, int qflags, const SDData *sd)
532 > SDsizeBSDF(double *projSA, const FVECT v1, const RREAL *v2,
533 >                                int qflags, const SDData *sd)
534   {
535 <        SDSpectralDF    *rdf;
535 >        SDSpectralDF    *rdf, *tdf;
536          SDError         ec;
537          int             i;
538                                          /* check arguments */
539 <        if ((projSA == NULL) | (vec == NULL) | (sd == NULL))
539 >        if ((projSA == NULL) | (v1 == NULL) | (sd == NULL))
540                  return SDEargument;
541                                          /* initialize extrema */
542          switch (qflags) {
# Line 510 | Line 552 | SDsizeBSDF(double *projSA, const FVECT vec, int qflags
552          case 0:
553                  return SDEargument;
554          }
555 <        if (vec[2] > .0)                /* front surface query? */
555 >        if (v1[2] > 0)                  /* front surface query? */
556                  rdf = sd->rf;
557          else
558                  rdf = sd->rb;
559 +        tdf = sd->tf;
560 +        if (v2 != NULL)                 /* bidirectional? */
561 +                if (v1[2] > 0 ^ v2[2] > 0)
562 +                        rdf = NULL;
563 +                else
564 +                        tdf = NULL;
565          ec = SDEdata;                   /* run through components */
566          for (i = (rdf==NULL) ? 0 : rdf->ncomp; i--; ) {
567 <                ec = (*rdf->comp[i].func->queryProjSA)(projSA, vec, qflags,
568 <                                                        rdf->comp[i].dist);
567 >                ec = (*rdf->comp[i].func->queryProjSA)(projSA, v1, v2,
568 >                                                qflags, &rdf->comp[i]);
569                  if (ec)
570                          return ec;
571          }
572 <        for (i = (sd->tf==NULL) ? 0 : sd->tf->ncomp; i--; ) {
573 <                ec = (*sd->tf->comp[i].func->queryProjSA)(projSA, vec, qflags,
574 <                                                        sd->tf->comp[i].dist);
572 >        for (i = (tdf==NULL) ? 0 : tdf->ncomp; i--; ) {
573 >                ec = (*tdf->comp[i].func->queryProjSA)(projSA, v1, v2,
574 >                                                qflags, &tdf->comp[i]);
575                  if (ec)
576                          return ec;
577          }
# Line 547 | Line 595 | SDevalBSDF(SDValue *sv, const FVECT outVec, const FVEC
595          if ((sv == NULL) | (outVec == NULL) | (inVec == NULL) | (sd == NULL))
596                  return SDEargument;
597                                          /* whose side are we on? */
598 <        inFront = (inVec[2] > .0);
599 <        outFront = (outVec[2] > .0);
598 >        inFront = (inVec[2] > 0);
599 >        outFront = (outVec[2] > 0);
600                                          /* start with diffuse portion */
601          if (inFront & outFront) {
602                  *sv = sd->rLambFront;
# Line 565 | Line 613 | SDevalBSDF(SDValue *sv, const FVECT outVec, const FVEC
613          i = (sdf != NULL) ? sdf->ncomp : 0;
614          while (i-- > 0) {
615                  nch = (*sdf->comp[i].func->getBSDFs)(coef, outVec, inVec,
616 <                                                        sdf->comp[i].dist);
616 >                                                        &sdf->comp[i]);
617                  while (nch-- > 0) {
618                          c_cmix(&sv->spec, sv->cieY, &sv->spec,
619                                          coef[nch], &sdf->comp[i].cspec[nch]);
# Line 589 | Line 637 | SDdirectHemi(const FVECT inVec, int sflags, const SDDa
637          if ((inVec == NULL) | (sd == NULL))
638                  return .0;
639                                          /* gather diffuse components */
640 <        if (inVec[2] > .0) {
640 >        if (inVec[2] > 0) {
641                  hsum = sd->rLambFront.cieY;
642                  rdf = sd->rf;
643          } else /* !inFront */ {
# Line 620 | Line 668 | SDdirectHemi(const FVECT inVec, int sflags, const SDDa
668  
669   /* Sample BSDF direction based on the given random variable */
670   SDError
671 < SDsampBSDF(SDValue *sv, FVECT outVec, const FVECT inVec,
624 <                        double randX, int sflags, const SDData *sd)
671 > SDsampBSDF(SDValue *sv, FVECT ioVec, double randX, int sflags, const SDData *sd)
672   {
673          SDError         ec;
674 +        FVECT           inVec;
675          int             inFront;
676          SDSpectralDF    *rdf;
677          double          rdiff;
# Line 632 | Line 680 | SDsampBSDF(SDValue *sv, FVECT outVec, const FVECT inVe
680          SDComponent     *sdc;
681          const SDCDst    **cdarr = NULL;
682                                          /* check arguments */
683 <        if ((sv == NULL) | (outVec == NULL) | (inVec == NULL) | (sd == NULL) |
684 <                        (randX < .0) | (randX >= 1.))
683 >        if ((sv == NULL) | (ioVec == NULL) | (sd == NULL) |
684 >                        (randX < 0) | (randX >= 1.))
685                  return SDEargument;
686                                          /* whose side are we on? */
687 <        inFront = (inVec[2] > .0);
687 >        VCOPY(inVec, ioVec);
688 >        inFront = (inVec[2] > 0);
689                                          /* remember diffuse portions */
690          if (inFront) {
691                  *sv = sd->rLambFront;
# Line 674 | Line 723 | SDsampBSDF(SDValue *sv, FVECT outVec, const FVECT inVe
723                  }
724                  sv->cieY += cdarr[i]->cTotal;
725          }
726 <        if (sv->cieY <= 1e-7) {         /* anything to sample? */
726 >        if (sv->cieY <= 1e-6) {         /* anything to sample? */
727                  sv->cieY = .0;
728 <                memset(outVec, 0, 3*sizeof(double));
728 >                memset(ioVec, 0, 3*sizeof(double));
729                  return SDEnone;
730          }
731                                          /* scale random variable */
732          randX *= sv->cieY;
733                                          /* diffuse reflection? */
734          if (randX < rdiff) {
735 <                SDdiffuseSamp(outVec, inFront, randX/rdiff);
735 >                SDdiffuseSamp(ioVec, inFront, randX/rdiff);
736                  goto done;
737          }
738          randX -= rdiff;
# Line 691 | Line 740 | SDsampBSDF(SDValue *sv, FVECT outVec, const FVECT inVe
740          if ((sflags & SDsampDf+SDsampT) == SDsampDf+SDsampT) {
741                  if (randX < sd->tLamb.cieY) {
742                          sv->spec = sd->tLamb.spec;
743 <                        SDdiffuseSamp(outVec, !inFront, randX/sd->tLamb.cieY);
743 >                        SDdiffuseSamp(ioVec, !inFront, randX/sd->tLamb.cieY);
744                          goto done;
745                  }
746                  randX -= sd->tLamb.cieY;
# Line 703 | Line 752 | SDsampBSDF(SDValue *sv, FVECT outVec, const FVECT inVe
752                  return SDEinternal;
753                                          /* compute sample direction */
754          sdc = (i < nr) ? &rdf->comp[i] : &sd->tf->comp[i-nr];
755 <        ec = (*sdc->func->sampCDist)(outVec, randX/cdarr[i]->cTotal, cdarr[i]);
755 >        ec = (*sdc->func->sampCDist)(ioVec, randX/cdarr[i]->cTotal, cdarr[i]);
756          if (ec)
757                  return ec;
758                                          /* compute color */
759 <        j = (*sdc->func->getBSDFs)(coef, outVec, inVec, sdc->dist);
759 >        j = (*sdc->func->getBSDFs)(coef, ioVec, inVec, sdc);
760          if (j <= 0) {
761                  sprintf(SDerrorDetail, "BSDF \"%s\" sampling value error",
762                                  sd->name);
# Line 734 | Line 783 | SDcompXform(RREAL vMtx[3][3], const FVECT sNrm, const
783          if ((vMtx == NULL) | (sNrm == NULL) | (uVec == NULL))
784                  return SDEargument;
785          VCOPY(vMtx[2], sNrm);
786 <        if (normalize(vMtx[2]) == .0)
786 >        if (normalize(vMtx[2]) == 0)
787                  return SDEargument;
788          fcross(vMtx[0], uVec, vMtx[2]);
789 <        if (normalize(vMtx[0]) == .0)
789 >        if (normalize(vMtx[0]) == 0)
790                  return SDEargument;
791          fcross(vMtx[1], vMtx[2], vMtx[0]);
792          return SDEnone;
# Line 757 | Line 806 | SDinvXform(RREAL iMtx[3][3], RREAL vMtx[3][3])
806          mTmp[0][1] = vMtx[2][1]*vMtx[0][2] - vMtx[2][2]*vMtx[0][1];
807          mTmp[0][2] = vMtx[1][2]*vMtx[0][1] - vMtx[1][1]*vMtx[0][2];
808          d = vMtx[0][0]*mTmp[0][0] + vMtx[1][0]*mTmp[0][1] + vMtx[2][0]*mTmp[0][2];
809 <        if (d == .0) {
809 >        if (d == 0) {
810                  strcpy(SDerrorDetail, "Zero determinant in matrix inversion");
811                  return SDEargument;
812          }
# Line 784 | Line 833 | SDmapDir(FVECT resVec, RREAL vMtx[3][3], const FVECT i
833          if (vMtx == NULL) {             /* assume they just want to normalize */
834                  if (resVec != inpVec)
835                          VCOPY(resVec, inpVec);
836 <                return (normalize(resVec) > .0) ? SDEnone : SDEargument;
836 >                return (normalize(resVec) > 0) ? SDEnone : SDEargument;
837          }
838          vTmp[0] = DOT(vMtx[0], inpVec);
839          vTmp[1] = DOT(vMtx[1], inpVec);
840          vTmp[2] = DOT(vMtx[2], inpVec);
841 <        if (normalize(vTmp) == .0)
841 >        if (normalize(vTmp) == 0)
842                  return SDEargument;
843          VCOPY(resVec, vTmp);
844          return SDEnone;
# Line 804 | Line 853 | SDmapDir(FVECT resVec, RREAL vMtx[3][3], const FVECT i
853  
854   #include "standard.h"
855   #include "paths.h"
807 – #include <ctype.h>
856  
857   #define MAXLATS         46              /* maximum number of latitudes */
858  
# Line 861 | Line 909 | static int     nabases = 3;    /* current number of defined b
909   static int
910   fequal(double a, double b)
911   {
912 <        if (b != .0)
912 >        if (b != 0)
913                  a = a/b - 1.;
914          return((a <= 1e-6) & (a >= -1e-6));
915   }
# Line 924 | Line 972 | ab_getndx(             /* get index corresponding to the given ve
972   {
973          ANGLE_BASIS  *ab = (ANGLE_BASIS *)p;
974          int     li, ndx;
975 <        double  pol, azi, d;
975 >        double  pol, azi;
976  
977          if ((v[2] < -1.0) | (v[2] > 1.0))
978                  return(-1);
# Line 1164 | Line 1212 | check_bsdf_data(       /* check that BSDF data is sane */
1212   )
1213   {
1214          double          *omega_iarr, *omega_oarr;
1215 <        double          dom, contrib, hemi_total, full_total;
1215 >        double          dom, hemi_total, full_total;
1216          int             nneg;
1217          FVECT           v;
1218          int             i, o;
# Line 1179 | Line 1227 | check_bsdf_data(       /* check that BSDF data is sane */
1227          hemi_total = .0;
1228          for (i = dp->ninc; i--; ) {
1229                  dom = getBSDF_incohm(dp,i);
1230 <                if (dom <= .0) {
1230 >                if (dom <= 0) {
1231                          error(WARNING, "zero/negative incoming solid angle");
1232                          continue;
1233                  }
# Line 1202 | Line 1250 | check_bsdf_data(       /* check that BSDF data is sane */
1250          hemi_total = .0;
1251          for (o = dp->nout; o--; ) {
1252                  dom = getBSDF_outohm(dp,o);
1253 <                if (dom <= .0) {
1253 >                if (dom <= 0) {
1254                          error(WARNING, "zero/negative outgoing solid angle");
1255                          continue;
1256                  }
# Line 1226 | Line 1274 | check_bsdf_data(       /* check that BSDF data is sane */
1274                  hemi_total = .0;
1275                  for (o = dp->nout; o--; ) {
1276                          double  f = BSDF_value(dp,i,o);
1277 <                        if (f >= .0)
1277 >                        if (f >= 0)
1278                                  hemi_total += f*omega_oarr[o];
1279                          else {
1280                                  nneg += (f < -FTINY);
# Line 1314 | Line 1362 | load_BSDF(             /* load BSDF data from file */
1362                  error(WARNING, errmsg);
1363                  ezxml_free(fl);
1364                  return(NULL);
1365 <        }              
1366 <        load_angle_basis(ezxml_child(ezxml_child(wtl,
1367 <                                "DataDefinition"), "AngleBasis"));
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");

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