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

Comparing ray/src/common/bsdf.c (file contents):
Revision 2.32 by greg, Thu Jun 23 16:00:37 2011 UTC vs.
Revision 2.48 by greg, Mon Mar 24 04:00:45 2014 UTC

# Line 35 | Line 35 | const char             *SDerrorEnglish[] = {
35                                  "Unknown error"
36                          };
37  
38 + /* Pointer to error list in preferred language */
39 + const char              **SDerrorList = SDerrorEnglish;
40 +
41   /* Additional information on last error (ASCII English) */
42   char                    SDerrorDetail[256];
43  
44 + /* Empty distribution for getCDist() calls that fail for some reason */
45 + const SDCDst            SDemptyCD;
46 +
47   /* Cache of loaded BSDFs */
48   struct SDCache_s        *SDcacheList = NULL;
49  
50   /* Retain BSDFs in cache list */
51   int                     SDretainSet = SDretainNone;
52  
53 < /* Report any error to the indicated stream (in English) */
53 > /* Report any error to the indicated stream */
54   SDError
55 < SDreportEnglish(SDError ec, FILE *fp)
55 > SDreportError(SDError ec, FILE *fp)
56   {
57          if (!ec)
58                  return SDEnone;
# Line 56 | Line 62 | SDreportEnglish(SDError ec, FILE *fp)
62          }
63          if (fp == NULL)
64                  return ec;
65 <        fputs(SDerrorEnglish[ec], fp);
65 >        fputs(SDerrorList[ec], fp);
66          if (SDerrorDetail[0]) {
67                  fputs(": ", fp);
68                  fputs(SDerrorDetail, fp);
# Line 84 | Line 90 | to_meters(             /* return factor to convert given unit to
90  
91   /* Load geometric dimensions and description (if any) */
92   static SDError
93 < SDloadGeometry(SDData *sd, ezxml_t wdb)
93 > SDloadGeometry(SDData *sd, ezxml_t wtl)
94   {
95 <        ezxml_t         geom;
95 >        ezxml_t         node, matl, geom;
96          double          cfact;
97 <        const char      *fmt, *mgfstr;
97 >        const char      *fmt = NULL, *mgfstr;
98  
99 <        if (wdb == NULL)                /* no geometry section? */
100 <                return SDEnone;
101 <        sd->dim[0] = sd->dim[1] = sd->dim[2] = .0;
102 <        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Width")) != NULL)
103 <                sd->dim[0] = atof(ezxml_txt(geom)) *
104 <                                to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
105 <        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Height")) != NULL)
106 <                sd->dim[1] = atof(ezxml_txt(geom)) *
107 <                                to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
108 <        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Thickness")) != NULL)
109 <                sd->dim[2] = atof(ezxml_txt(geom)) *
110 <                                to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
111 <        if ((sd->dim[0] < 0) | (sd->dim[1] < 0) | (sd->dim[2] < 0)) {
112 <                sprintf(SDerrorDetail, "Negative size in \"%s\"", sd->name);
113 <                return SDEdata;
99 >        SDerrorDetail[0] = '\0';
100 >        sd->matn[0] = '\0'; sd->makr[0] = '\0';
101 >        sd->dim[0] = sd->dim[1] = sd->dim[2] = 0;
102 >        matl = ezxml_child(wtl, "Material");
103 >        if (matl != NULL) {                     /* get material info. */
104 >                if ((node = ezxml_child(matl, "Name")) != NULL) {
105 >                        strncpy(sd->matn, ezxml_txt(node), SDnameLn);
106 >                        if (sd->matn[SDnameLn-1])
107 >                                strcpy(sd->matn+(SDnameLn-4), "...");
108 >                }
109 >                if ((node = ezxml_child(matl, "Manufacturer")) != NULL) {
110 >                        strncpy(sd->makr, ezxml_txt(node), SDnameLn);
111 >                        if (sd->makr[SDnameLn-1])
112 >                                strcpy(sd->makr+(SDnameLn-4), "...");
113 >                }
114 >                if ((node = ezxml_child(matl, "Width")) != NULL)
115 >                        sd->dim[0] = atof(ezxml_txt(node)) *
116 >                                        to_meters(ezxml_attr(node, "unit"));
117 >                if ((node = ezxml_child(matl, "Height")) != NULL)
118 >                        sd->dim[1] = atof(ezxml_txt(node)) *
119 >                                        to_meters(ezxml_attr(node, "unit"));
120 >                if ((node = ezxml_child(matl, "Thickness")) != NULL)
121 >                        sd->dim[2] = atof(ezxml_txt(node)) *
122 >                                        to_meters(ezxml_attr(node, "unit"));
123 >                if ((sd->dim[0] < 0) | (sd->dim[1] < 0) | (sd->dim[2] < 0)) {
124 >                        if (!SDerrorDetail[0])
125 >                                sprintf(SDerrorDetail, "Negative dimension in \"%s\"",
126 >                                                        sd->name);
127 >                        return SDEdata;
128 >                }
129          }
130 <        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Geometry")) == NULL ||
131 <                        (mgfstr = ezxml_txt(geom)) == NULL)
130 >        sd->mgf = NULL;
131 >        geom = ezxml_child(wtl, "Geometry");
132 >        if (geom == NULL)                       /* no actual geometry? */
133                  return SDEnone;
134 <        while (isspace(*mgfstr))
135 <                ++mgfstr;
114 <        if (!*mgfstr)
115 <                return SDEnone;
116 <        if ((fmt = ezxml_attr(geom, "format")) != NULL &&
117 <                        strcasecmp(fmt, "MGF")) {
134 >        fmt = ezxml_attr(geom, "format");
135 >        if (fmt != NULL && strcasecmp(fmt, "MGF")) {
136                  sprintf(SDerrorDetail,
137                          "Unrecognized geometry format '%s' in \"%s\"",
138                                          fmt, sd->name);
139                  return SDEsupport;
140          }
141 <        cfact = to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
141 >        if ((node = ezxml_child(geom, "MGFblock")) == NULL ||
142 >                        (mgfstr = ezxml_txt(node)) == NULL)
143 >                return SDEnone;
144 >        while (isspace(*mgfstr))
145 >                ++mgfstr;
146 >        if (!*mgfstr)
147 >                return SDEnone;
148 >        cfact = to_meters(ezxml_attr(node, "unit"));
149 >        if (cfact <= 0)
150 >                return SDEformat;
151          sd->mgf = (char *)malloc(strlen(mgfstr)+32);
152          if (sd->mgf == NULL) {
153                  strcpy(SDerrorDetail, "Out of memory in SDloadGeometry");
# Line 162 | Line 189 | SDloadFile(SDData *sd, const char *fname)
189                  ezxml_free(fl);
190                  return SDEformat;
191          }
192 +        wtl = ezxml_child(fl, "FileType");
193 +        if (wtl != NULL && strcmp(ezxml_txt(wtl), "BSDF")) {
194 +                sprintf(SDerrorDetail,
195 +                        "XML \"%s\": wrong FileType (must be 'BSDF')",
196 +                                sd->name);
197 +                ezxml_free(fl);
198 +                return SDEformat;
199 +        }
200          wtl = ezxml_child(ezxml_child(fl, "Optical"), "Layer");
201          if (wtl == NULL) {
202 <                sprintf(SDerrorDetail, "BSDF \"%s\": no optical layer'",
202 >                sprintf(SDerrorDetail, "BSDF \"%s\": no optical layers'",
203                                  sd->name);
204                  ezxml_free(fl);
205                  return SDEformat;
206          }
207                                  /* load geometry if present */
208 <        lastErr = SDloadGeometry(sd, ezxml_child(wtl, "Material"));
209 <        if (lastErr)
208 >        lastErr = SDloadGeometry(sd, wtl);
209 >        if (lastErr) {
210 >                ezxml_free(fl);
211                  return lastErr;
212 +        }
213                                  /* try loading variable resolution data */
214          lastErr = SDloadTre(sd, wtl);
215                                  /* check our result */
# Line 196 | Line 233 | SDloadFile(SDData *sd, const char *fname)
233          if (sd->tf != NULL && sd->tf->maxHemi <= .001) {
234                  SDfreeSpectralDF(sd->tf); sd->tf = NULL;
235          }
236 +        if (sd->tb != NULL && sd->tb->maxHemi <= .001) {
237 +                SDfreeSpectralDF(sd->tb); sd->tb = NULL;
238 +        }
239                                  /* return success */
240          return SDEnone;
241   }
# Line 224 | Line 264 | SDnewSpectralDF(int nc)
264          return df;
265   }
266  
267 + /* Add component(s) to spectral distribution function */
268 + SDSpectralDF *
269 + SDaddComponent(SDSpectralDF *odf, int nadd)
270 + {
271 +        SDSpectralDF    *df;
272 +
273 +        if (odf == NULL)
274 +                return SDnewSpectralDF(nadd);
275 +        if (nadd <= 0)
276 +                return odf;
277 +        df = (SDSpectralDF *)realloc(odf, sizeof(SDSpectralDF) +
278 +                                (odf->ncomp+nadd-1)*sizeof(SDComponent));
279 +        if (df == NULL) {
280 +                sprintf(SDerrorDetail,
281 +                        "Cannot add %d component(s) to spectral DF", nadd);
282 +                SDfreeSpectralDF(odf);
283 +                return NULL;
284 +        }
285 +        memset(df->comp+df->ncomp, 0, nadd*sizeof(SDComponent));
286 +        df->ncomp += nadd;
287 +        return df;
288 + }
289 +
290   /* Free cached cumulative distributions for BSDF component */
291   void
292   SDfreeCumulativeCache(SDSpectralDF *df)
# Line 250 | Line 313 | SDfreeSpectralDF(SDSpectralDF *df)
313                  return;
314          SDfreeCumulativeCache(df);
315          for (n = df->ncomp; n-- > 0; )
316 <                (*df->comp[n].func->freeSC)(df->comp[n].dist);
316 >                if (df->comp[n].dist != NULL)
317 >                        (*df->comp[n].func->freeSC)(df->comp[n].dist);
318          free(df);
319   }
320  
# Line 306 | 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 355 | 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 393 | 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 419 | Line 488 | SDsampComponent(SDValue *sv, FVECT ioVec, double randX
488                  return SDEargument;
489                                          /* get cumulative distribution */
490          VCOPY(inVec, ioVec);
491 +        sv->cieY = 0;
492          cd = (*sdc->func->getCDist)(inVec, sdc);
493 <        if (cd == NULL)
494 <                return SDEmemory;
495 <        if (cd->cTotal <= 1e-7) {       /* anything to sample? */
493 >        if (cd != NULL)
494 >                sv->cieY = cd->cTotal;
495 >        if (sv->cieY <= 1e-6) {         /* nothing to sample? */
496                  sv->spec = c_dfcolor;
427                sv->cieY = .0;
497                  memset(ioVec, 0, 3*sizeof(double));
498                  return SDEnone;
499          }
431        sv->cieY = cd->cTotal;
500                                          /* compute sample direction */
501          ec = (*sdc->func->sampCDist)(ioVec, randX, cd);
502          if (ec)
# Line 459 | 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 482 | 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 */
486 <                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 513 | 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 540 | 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 565 | 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 591 | 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 601 | 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 634 | 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 651 | 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 661 | 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);
675 <                        return SDEmemory;
676 <                }
757 >                cdarr[i+j] = (*tdf->comp[j].func->getCDist)(inVec, &tdf->comp[j]);
758 >                if (cdarr[i+j] == NULL)
759 >                        cdarr[i+j] = &SDemptyCD;
760                  sv->cieY += cdarr[i+j]->cTotal;
761          }
762          while (i-- > 0) {               /* non-diffuse reflection */
763                  cdarr[i] = (*rdf->comp[i].func->getCDist)(inVec, &rdf->comp[i]);
764 <                if (cdarr[i] == NULL) {
765 <                        free(cdarr);
766 <                        return SDEmemory;
767 <                }
685 <                sv->cieY += cdarr[i]->cTotal;
764 >                if (cdarr[i] == NULL)
765 >                        cdarr[i] = &SDemptyCD;
766 >                else
767 >                        sv->cieY += cdarr[i]->cTotal;
768          }
769 <        if (sv->cieY <= 1e-7) {         /* anything to sample? */
769 >        if (sv->cieY <= 1e-6) {         /* anything to sample? */
770                  sv->cieY = .0;
771                  memset(ioVec, 0, 3*sizeof(double));
772                  return SDEnone;
# Line 707 | Line 789 | SDsampBSDF(SDValue *sv, FVECT ioVec, double randX, int
789                  randX -= sd->tLamb.cieY;
790          }
791                                          /* else one of cumulative dist. */
792 <        for (i = 0; i < n && randX < cdarr[i]->cTotal; i++)
792 >        for (i = 0; i < n && randX > cdarr[i]->cTotal; i++)
793                  randX -= cdarr[i]->cTotal;
794          if (i >= n)
795                  return SDEinternal;
796                                          /* compute sample direction */
797 <        sdc = (i < nr) ? &rdf->comp[i] : &sd->tf->comp[i-nr];
797 >        sdc = (i < nr) ? &rdf->comp[i] : &tdf->comp[i-nr];
798          ec = (*sdc->func->sampCDist)(ioVec, randX/cdarr[i]->cTotal, cdarr[i]);
799          if (ec)
800                  return ec;
# Line 804 | Line 886 | SDmapDir(FVECT resVec, RREAL vMtx[3][3], const FVECT i
886          VCOPY(resVec, vTmp);
887          return SDEnone;
888   }
807
808 /*################################################################*/
809 /*######### DEPRECATED ROUTINES AWAITING PERMANENT REMOVAL #######*/
810
811 /*
812 * Routines for handling BSDF data
813 */
814
815 #include "standard.h"
816 #include "paths.h"
817
818 #define MAXLATS         46              /* maximum number of latitudes */
819
820 /* BSDF angle specification */
821 typedef struct {
822        char    name[64];               /* basis name */
823        int     nangles;                /* total number of directions */
824        struct {
825                float   tmin;                   /* starting theta */
826                short   nphis;                  /* number of phis (0 term) */
827        }       lat[MAXLATS+1];         /* latitudes */
828 } ANGLE_BASIS;
829
830 #define MAXABASES       7               /* limit on defined bases */
831
832 static ANGLE_BASIS      abase_list[MAXABASES] = {
833        {
834                "LBNL/Klems Full", 145,
835                { {-5., 1},
836                {5., 8},
837                {15., 16},
838                {25., 20},
839                {35., 24},
840                {45., 24},
841                {55., 24},
842                {65., 16},
843                {75., 12},
844                {90., 0} }
845        }, {
846                "LBNL/Klems Half", 73,
847                { {-6.5, 1},
848                {6.5, 8},
849                {19.5, 12},
850                {32.5, 16},
851                {46.5, 20},
852                {61.5, 12},
853                {76.5, 4},
854                {90., 0} }
855        }, {
856                "LBNL/Klems Quarter", 41,
857                { {-9., 1},
858                {9., 8},
859                {27., 12},
860                {46., 12},
861                {66., 8},
862                {90., 0} }
863        }
864 };
865
866 static int      nabases = 3;    /* current number of defined bases */
867
868 #define  FEQ(a,b)       ((a)-(b) <= 1e-6 && (b)-(a) <= 1e-6)
869
870 static int
871 fequal(double a, double b)
872 {
873        if (b != 0)
874                a = a/b - 1.;
875        return((a <= 1e-6) & (a >= -1e-6));
876 }
877
878 /* Returns the name of the given tag */
879 #ifdef ezxml_name
880 #undef ezxml_name
881 static char *
882 ezxml_name(ezxml_t xml)
883 {
884        if (xml == NULL)
885                return(NULL);
886        return(xml->name);
887 }
888 #endif
889
890 /* Returns the given tag's character content or empty string if none */
891 #ifdef ezxml_txt
892 #undef ezxml_txt
893 static char *
894 ezxml_txt(ezxml_t xml)
895 {
896        if (xml == NULL)
897                return("");
898        return(xml->txt);
899 }
900 #endif
901
902
903 static int
904 ab_getvec(              /* get vector for this angle basis index */
905        FVECT v,
906        int ndx,
907        void *p
908 )
909 {
910        ANGLE_BASIS  *ab = (ANGLE_BASIS *)p;
911        int     li;
912        double  pol, azi, d;
913        
914        if ((ndx < 0) | (ndx >= ab->nangles))
915                return(0);
916        for (li = 0; ndx >= ab->lat[li].nphis; li++)
917                ndx -= ab->lat[li].nphis;
918        pol = PI/180.*0.5*(ab->lat[li].tmin + ab->lat[li+1].tmin);
919        azi = 2.*PI*ndx/ab->lat[li].nphis;
920        v[2] = d = cos(pol);
921        d = sqrt(1. - d*d);     /* sin(pol) */
922        v[0] = cos(azi)*d;
923        v[1] = sin(azi)*d;
924        return(1);
925 }
926
927
928 static int
929 ab_getndx(              /* get index corresponding to the given vector */
930        FVECT v,
931        void *p
932 )
933 {
934        ANGLE_BASIS  *ab = (ANGLE_BASIS *)p;
935        int     li, ndx;
936        double  pol, azi, d;
937
938        if ((v[2] < -1.0) | (v[2] > 1.0))
939                return(-1);
940        pol = 180.0/PI*acos(v[2]);
941        azi = 180.0/PI*atan2(v[1], v[0]);
942        if (azi < 0.0) azi += 360.0;
943        for (li = 1; ab->lat[li].tmin <= pol; li++)
944                if (!ab->lat[li].nphis)
945                        return(-1);
946        --li;
947        ndx = (int)((1./360.)*azi*ab->lat[li].nphis + 0.5);
948        if (ndx >= ab->lat[li].nphis) ndx = 0;
949        while (li--)
950                ndx += ab->lat[li].nphis;
951        return(ndx);
952 }
953
954
955 static double
956 ab_getohm(              /* get solid angle for this angle basis index */
957        int ndx,
958        void *p
959 )
960 {
961        ANGLE_BASIS  *ab = (ANGLE_BASIS *)p;
962        int     li;
963        double  theta, theta1;
964        
965        if ((ndx < 0) | (ndx >= ab->nangles))
966                return(0);
967        for (li = 0; ndx >= ab->lat[li].nphis; li++)
968                ndx -= ab->lat[li].nphis;
969        theta1 = PI/180. * ab->lat[li+1].tmin;
970        if (ab->lat[li].nphis == 1) {           /* special case */
971                if (ab->lat[li].tmin > FTINY)
972                        error(USER, "unsupported BSDF coordinate system");
973                return(2.*PI*(1. - cos(theta1)));
974        }
975        theta = PI/180. * ab->lat[li].tmin;
976        return(2.*PI*(cos(theta) - cos(theta1))/(double)ab->lat[li].nphis);
977 }
978
979
980 static int
981 ab_getvecR(             /* get reverse vector for this angle basis index */
982        FVECT v,
983        int ndx,
984        void *p
985 )
986 {
987        if (!ab_getvec(v, ndx, p))
988                return(0);
989
990        v[0] = -v[0];
991        v[1] = -v[1];
992        v[2] = -v[2];
993
994        return(1);
995 }
996
997
998 static int
999 ab_getndxR(             /* get index corresponding to the reverse vector */
1000        FVECT v,
1001        void *p
1002 )
1003 {
1004        FVECT  v2;
1005        
1006        v2[0] = -v[0];
1007        v2[1] = -v[1];
1008        v2[2] = -v[2];
1009
1010        return ab_getndx(v2, p);
1011 }
1012
1013
1014 static void
1015 load_angle_basis(       /* load custom BSDF angle basis */
1016        ezxml_t wab
1017 )
1018 {
1019        char    *abname = ezxml_txt(ezxml_child(wab, "AngleBasisName"));
1020        ezxml_t wbb;
1021        int     i;
1022        
1023        if (!abname || !*abname)
1024                return;
1025        for (i = nabases; i--; )
1026                if (!strcasecmp(abname, abase_list[i].name))
1027                        return;         /* assume it's the same */
1028        if (nabases >= MAXABASES)
1029                error(INTERNAL, "too many angle bases");
1030        strcpy(abase_list[nabases].name, abname);
1031        abase_list[nabases].nangles = 0;
1032        for (i = 0, wbb = ezxml_child(wab, "AngleBasisBlock");
1033                        wbb != NULL; i++, wbb = wbb->next) {
1034                if (i >= MAXLATS)
1035                        error(INTERNAL, "too many latitudes in custom basis");
1036                abase_list[nabases].lat[i+1].tmin = atof(ezxml_txt(
1037                                ezxml_child(ezxml_child(wbb,
1038                                        "ThetaBounds"), "UpperTheta")));
1039                if (!i)
1040                        abase_list[nabases].lat[i].tmin =
1041                                        -abase_list[nabases].lat[i+1].tmin;
1042                else if (!fequal(atof(ezxml_txt(ezxml_child(ezxml_child(wbb,
1043                                        "ThetaBounds"), "LowerTheta"))),
1044                                abase_list[nabases].lat[i].tmin))
1045                        error(WARNING, "theta values disagree in custom basis");
1046                abase_list[nabases].nangles +=
1047                        abase_list[nabases].lat[i].nphis =
1048                                atoi(ezxml_txt(ezxml_child(wbb, "nPhis")));
1049        }
1050        abase_list[nabases++].lat[i].nphis = 0;
1051 }
1052
1053
1054 static void
1055 load_geometry(          /* load geometric dimensions and description (if any) */
1056        struct BSDF_data *dp,
1057        ezxml_t wdb
1058 )
1059 {
1060        ezxml_t         geom;
1061        double          cfact;
1062        const char      *fmt, *mgfstr;
1063
1064        dp->dim[0] = dp->dim[1] = dp->dim[2] = 0;
1065        dp->mgf = NULL;
1066        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Width")) != NULL)
1067                dp->dim[0] = atof(ezxml_txt(geom)) *
1068                                to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
1069        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Height")) != NULL)
1070                dp->dim[1] = atof(ezxml_txt(geom)) *
1071                                to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
1072        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Thickness")) != NULL)
1073                dp->dim[2] = atof(ezxml_txt(geom)) *
1074                                to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
1075        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Geometry")) == NULL ||
1076                        (mgfstr = ezxml_txt(geom)) == NULL)
1077                return;
1078        if ((fmt = ezxml_attr(geom, "format")) != NULL &&
1079                        strcasecmp(fmt, "MGF")) {
1080                sprintf(errmsg, "unrecognized geometry format '%s'", fmt);
1081                error(WARNING, errmsg);
1082                return;
1083        }
1084        cfact = to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
1085        dp->mgf = (char *)malloc(strlen(mgfstr)+32);
1086        if (dp->mgf == NULL)
1087                error(SYSTEM, "out of memory in load_geometry");
1088        if (cfact < 0.99 || cfact > 1.01)
1089                sprintf(dp->mgf, "xf -s %.5f\n%s\nxf\n", cfact, mgfstr);
1090        else
1091                strcpy(dp->mgf, mgfstr);
1092 }
1093
1094
1095 static void
1096 load_bsdf_data(         /* load BSDF distribution for this wavelength */
1097        struct BSDF_data *dp,
1098        ezxml_t wdb
1099 )
1100 {
1101        char  *cbasis = ezxml_txt(ezxml_child(wdb,"ColumnAngleBasis"));
1102        char  *rbasis = ezxml_txt(ezxml_child(wdb,"RowAngleBasis"));
1103        char  *sdata;
1104        int  i;
1105        
1106        if ((!cbasis || !*cbasis) | (!rbasis || !*rbasis)) {
1107                error(WARNING, "missing column/row basis for BSDF");
1108                return;
1109        }
1110        for (i = nabases; i--; )
1111                if (!strcasecmp(cbasis, abase_list[i].name)) {
1112                        dp->ninc = abase_list[i].nangles;
1113                        dp->ib_priv = (void *)&abase_list[i];
1114                        dp->ib_vec = ab_getvecR;
1115                        dp->ib_ndx = ab_getndxR;
1116                        dp->ib_ohm = ab_getohm;
1117                        break;
1118                }
1119        if (i < 0) {
1120                sprintf(errmsg, "undefined ColumnAngleBasis '%s'", cbasis);
1121                error(WARNING, errmsg);
1122                return;
1123        }
1124        for (i = nabases; i--; )
1125                if (!strcasecmp(rbasis, abase_list[i].name)) {
1126                        dp->nout = abase_list[i].nangles;
1127                        dp->ob_priv = (void *)&abase_list[i];
1128                        dp->ob_vec = ab_getvec;
1129                        dp->ob_ndx = ab_getndx;
1130                        dp->ob_ohm = ab_getohm;
1131                        break;
1132                }
1133        if (i < 0) {
1134                sprintf(errmsg, "undefined RowAngleBasis '%s'", rbasis);
1135                error(WARNING, errmsg);
1136                return;
1137        }
1138                                /* read BSDF data */
1139        sdata  = ezxml_txt(ezxml_child(wdb,"ScatteringData"));
1140        if (!sdata || !*sdata) {
1141                error(WARNING, "missing BSDF ScatteringData");
1142                return;
1143        }
1144        dp->bsdf = (float *)malloc(sizeof(float)*dp->ninc*dp->nout);
1145        if (dp->bsdf == NULL)
1146                error(SYSTEM, "out of memory in load_bsdf_data");
1147        for (i = 0; i < dp->ninc*dp->nout; i++) {
1148                char  *sdnext = fskip(sdata);
1149                if (sdnext == NULL) {
1150                        error(WARNING, "bad/missing BSDF ScatteringData");
1151                        free(dp->bsdf); dp->bsdf = NULL;
1152                        return;
1153                }
1154                while (*sdnext && isspace(*sdnext))
1155                        sdnext++;
1156                if (*sdnext == ',') sdnext++;
1157                dp->bsdf[i] = atof(sdata);
1158                sdata = sdnext;
1159        }
1160        while (isspace(*sdata))
1161                sdata++;
1162        if (*sdata) {
1163                sprintf(errmsg, "%d extra characters after BSDF ScatteringData",
1164                                (int)strlen(sdata));
1165                error(WARNING, errmsg);
1166        }
1167 }
1168
1169
1170 static int
1171 check_bsdf_data(        /* check that BSDF data is sane */
1172        struct BSDF_data *dp
1173 )
1174 {
1175        double          *omega_iarr, *omega_oarr;
1176        double          dom, contrib, hemi_total, full_total;
1177        int             nneg;
1178        FVECT           v;
1179        int             i, o;
1180
1181        if (dp == NULL || dp->bsdf == NULL)
1182                return(0);
1183        omega_iarr = (double *)calloc(dp->ninc, sizeof(double));
1184        omega_oarr = (double *)calloc(dp->nout, sizeof(double));
1185        if ((omega_iarr == NULL) | (omega_oarr == NULL))
1186                error(SYSTEM, "out of memory in check_bsdf_data");
1187                                        /* incoming projected solid angles */
1188        hemi_total = .0;
1189        for (i = dp->ninc; i--; ) {
1190                dom = getBSDF_incohm(dp,i);
1191                if (dom <= 0) {
1192                        error(WARNING, "zero/negative incoming solid angle");
1193                        continue;
1194                }
1195                if (!getBSDF_incvec(v,dp,i) || v[2] > FTINY) {
1196                        error(WARNING, "illegal incoming BSDF direction");
1197                        free(omega_iarr); free(omega_oarr);
1198                        return(0);
1199                }
1200                hemi_total += omega_iarr[i] = dom * -v[2];
1201        }
1202        if ((hemi_total > 1.02*PI) | (hemi_total < 0.98*PI)) {
1203                sprintf(errmsg, "incoming BSDF hemisphere off by %.1f%%",
1204                                100.*(hemi_total/PI - 1.));
1205                error(WARNING, errmsg);
1206        }
1207        dom = PI / hemi_total;          /* fix normalization */
1208        for (i = dp->ninc; i--; )
1209                omega_iarr[i] *= dom;
1210                                        /* outgoing projected solid angles */
1211        hemi_total = .0;
1212        for (o = dp->nout; o--; ) {
1213                dom = getBSDF_outohm(dp,o);
1214                if (dom <= 0) {
1215                        error(WARNING, "zero/negative outgoing solid angle");
1216                        continue;
1217                }
1218                if (!getBSDF_outvec(v,dp,o) || v[2] < -FTINY) {
1219                        error(WARNING, "illegal outgoing BSDF direction");
1220                        free(omega_iarr); free(omega_oarr);
1221                        return(0);
1222                }
1223                hemi_total += omega_oarr[o] = dom * v[2];
1224        }
1225        if ((hemi_total > 1.02*PI) | (hemi_total < 0.98*PI)) {
1226                sprintf(errmsg, "outgoing BSDF hemisphere off by %.1f%%",
1227                                100.*(hemi_total/PI - 1.));
1228                error(WARNING, errmsg);
1229        }
1230        dom = PI / hemi_total;          /* fix normalization */
1231        for (o = dp->nout; o--; )
1232                omega_oarr[o] *= dom;
1233        nneg = 0;                       /* check outgoing totals */
1234        for (i = 0; i < dp->ninc; i++) {
1235                hemi_total = .0;
1236                for (o = dp->nout; o--; ) {
1237                        double  f = BSDF_value(dp,i,o);
1238                        if (f >= 0)
1239                                hemi_total += f*omega_oarr[o];
1240                        else {
1241                                nneg += (f < -FTINY);
1242                                BSDF_value(dp,i,o) = .0f;
1243                        }
1244                }
1245                if (hemi_total > 1.01) {
1246                        sprintf(errmsg,
1247                        "incoming BSDF direction %d passes %.1f%% of light",
1248                                        i, 100.*hemi_total);
1249                        error(WARNING, errmsg);
1250                }
1251        }
1252        if (nneg) {
1253                sprintf(errmsg, "%d negative BSDF values (ignored)", nneg);
1254                error(WARNING, errmsg);
1255        }
1256        full_total = .0;                /* reverse roles and check again */
1257        for (o = 0; o < dp->nout; o++) {
1258                hemi_total = .0;
1259                for (i = dp->ninc; i--; )
1260                        hemi_total += BSDF_value(dp,i,o) * omega_iarr[i];
1261
1262                if (hemi_total > 1.01) {
1263                        sprintf(errmsg,
1264                        "outgoing BSDF direction %d collects %.1f%% of light",
1265                                        o, 100.*hemi_total);
1266                        error(WARNING, errmsg);
1267                }
1268                full_total += hemi_total*omega_oarr[o];
1269        }
1270        full_total /= PI;
1271        if (full_total > 1.00001) {
1272                sprintf(errmsg, "BSDF transfers %.4f%% of light",
1273                                100.*full_total);
1274                error(WARNING, errmsg);
1275        }
1276        free(omega_iarr); free(omega_oarr);
1277        return(1);
1278 }
1279
1280
1281 struct BSDF_data *
1282 load_BSDF(              /* load BSDF data from file */
1283        char *fname
1284 )
1285 {
1286        char                    *path;
1287        ezxml_t                 fl, wtl, wld, wdb;
1288        struct BSDF_data        *dp;
1289        
1290        path = getpath(fname, getrlibpath(), R_OK);
1291        if (path == NULL) {
1292                sprintf(errmsg, "cannot find BSDF file \"%s\"", fname);
1293                error(WARNING, errmsg);
1294                return(NULL);
1295        }
1296        fl = ezxml_parse_file(path);
1297        if (fl == NULL) {
1298                sprintf(errmsg, "cannot open BSDF \"%s\"", path);
1299                error(WARNING, errmsg);
1300                return(NULL);
1301        }
1302        if (ezxml_error(fl)[0]) {
1303                sprintf(errmsg, "BSDF \"%s\" %s", path, ezxml_error(fl));
1304                error(WARNING, errmsg);
1305                ezxml_free(fl);
1306                return(NULL);
1307        }
1308        if (strcmp(ezxml_name(fl), "WindowElement")) {
1309                sprintf(errmsg,
1310                        "BSDF \"%s\": top level node not 'WindowElement'",
1311                                path);
1312                error(WARNING, errmsg);
1313                ezxml_free(fl);
1314                return(NULL);
1315        }
1316        wtl = ezxml_child(ezxml_child(fl, "Optical"), "Layer");
1317        if (strcasecmp(ezxml_txt(ezxml_child(ezxml_child(wtl,
1318                        "DataDefinition"), "IncidentDataStructure")),
1319                        "Columns")) {
1320                sprintf(errmsg,
1321                        "BSDF \"%s\": unsupported IncidentDataStructure",
1322                                path);
1323                error(WARNING, errmsg);
1324                ezxml_free(fl);
1325                return(NULL);
1326        }              
1327        load_angle_basis(ezxml_child(ezxml_child(wtl,
1328                                "DataDefinition"), "AngleBasis"));
1329        dp = (struct BSDF_data *)calloc(1, sizeof(struct BSDF_data));
1330        load_geometry(dp, ezxml_child(wtl, "Material"));
1331        for (wld = ezxml_child(wtl, "WavelengthData");
1332                                wld != NULL; wld = wld->next) {
1333                if (strcasecmp(ezxml_txt(ezxml_child(wld,"Wavelength")),
1334                                "Visible"))
1335                        continue;
1336                for (wdb = ezxml_child(wld, "WavelengthDataBlock");
1337                                wdb != NULL; wdb = wdb->next)
1338                        if (!strcasecmp(ezxml_txt(ezxml_child(wdb,
1339                                        "WavelengthDataDirection")),
1340                                        "Transmission Front"))
1341                                break;
1342                if (wdb != NULL) {              /* load front BTDF */
1343                        load_bsdf_data(dp, wdb);
1344                        break;                  /* ignore the rest */
1345                }
1346        }
1347        ezxml_free(fl);                         /* done with XML file */
1348        if (!check_bsdf_data(dp)) {
1349                sprintf(errmsg, "bad/missing BTDF data in \"%s\"", path);
1350                error(WARNING, errmsg);
1351                free_BSDF(dp);
1352                dp = NULL;
1353        }
1354        return(dp);
1355 }
1356
1357
1358 void
1359 free_BSDF(              /* free BSDF data structure */
1360        struct BSDF_data *b
1361 )
1362 {
1363        if (b == NULL)
1364                return;
1365        if (b->mgf != NULL)
1366                free(b->mgf);
1367        if (b->bsdf != NULL)
1368                free(b->bsdf);
1369        free(b);
1370 }
1371
1372
1373 int
1374 r_BSDF_incvec(          /* compute random input vector at given location */
1375        FVECT v,
1376        struct BSDF_data *b,
1377        int i,
1378        double rv,
1379        MAT4 xm
1380 )
1381 {
1382        FVECT   pert;
1383        double  rad;
1384        int     j;
1385        
1386        if (!getBSDF_incvec(v, b, i))
1387                return(0);
1388        rad = sqrt(getBSDF_incohm(b, i) / PI);
1389        multisamp(pert, 3, rv);
1390        for (j = 0; j < 3; j++)
1391                v[j] += rad*(2.*pert[j] - 1.);
1392        if (xm != NULL)
1393                multv3(v, v, xm);
1394        return(normalize(v) != 0.0);
1395 }
1396
1397
1398 int
1399 r_BSDF_outvec(          /* compute random output vector at given location */
1400        FVECT v,
1401        struct BSDF_data *b,
1402        int o,
1403        double rv,
1404        MAT4 xm
1405 )
1406 {
1407        FVECT   pert;
1408        double  rad;
1409        int     j;
1410        
1411        if (!getBSDF_outvec(v, b, o))
1412                return(0);
1413        rad = sqrt(getBSDF_outohm(b, o) / PI);
1414        multisamp(pert, 3, rv);
1415        for (j = 0; j < 3; j++)
1416                v[j] += rad*(2.*pert[j] - 1.);
1417        if (xm != NULL)
1418                multv3(v, v, xm);
1419        return(normalize(v) != 0.0);
1420 }
1421
1422
1423 static int
1424 addrot(                 /* compute rotation (x,y,z) => (xp,yp,zp) */
1425        char *xfarg[],
1426        FVECT xp,
1427        FVECT yp,
1428        FVECT zp
1429 )
1430 {
1431        static char     bufs[3][16];
1432        int     bn = 0;
1433        char    **xfp = xfarg;
1434        double  theta;
1435
1436        if (yp[2]*yp[2] + zp[2]*zp[2] < 2.*FTINY*FTINY) {
1437                /* Special case for X' along Z-axis */
1438                theta = -atan2(yp[0], yp[1]);
1439                *xfp++ = "-ry";
1440                *xfp++ = xp[2] < 0.0 ? "90" : "-90";
1441                *xfp++ = "-rz";
1442                sprintf(bufs[bn], "%f", theta*(180./PI));
1443                *xfp++ = bufs[bn++];
1444                return(xfp - xfarg);
1445        }
1446        theta = atan2(yp[2], zp[2]);
1447        if (!FEQ(theta,0.0)) {
1448                *xfp++ = "-rx";
1449                sprintf(bufs[bn], "%f", theta*(180./PI));
1450                *xfp++ = bufs[bn++];
1451        }
1452        theta = asin(-xp[2]);
1453        if (!FEQ(theta,0.0)) {
1454                *xfp++ = "-ry";
1455                sprintf(bufs[bn], " %f", theta*(180./PI));
1456                *xfp++ = bufs[bn++];
1457        }
1458        theta = atan2(xp[1], xp[0]);
1459        if (!FEQ(theta,0.0)) {
1460                *xfp++ = "-rz";
1461                sprintf(bufs[bn], "%f", theta*(180./PI));
1462                *xfp++ = bufs[bn++];
1463        }
1464        *xfp = NULL;
1465        return(xfp - xfarg);
1466 }
1467
1468
1469 int
1470 getBSDF_xfm(            /* compute BSDF orient. -> world orient. transform */
1471        MAT4 xm,
1472        FVECT nrm,
1473        UpDir ud,
1474        char *xfbuf
1475 )
1476 {
1477        char    *xfargs[7];
1478        XF      myxf;
1479        FVECT   updir, xdest, ydest;
1480        int     i;
1481
1482        updir[0] = updir[1] = updir[2] = 0.;
1483        switch (ud) {
1484        case UDzneg:
1485                updir[2] = -1.;
1486                break;
1487        case UDyneg:
1488                updir[1] = -1.;
1489                break;
1490        case UDxneg:
1491                updir[0] = -1.;
1492                break;
1493        case UDxpos:
1494                updir[0] = 1.;
1495                break;
1496        case UDypos:
1497                updir[1] = 1.;
1498                break;
1499        case UDzpos:
1500                updir[2] = 1.;
1501                break;
1502        case UDunknown:
1503                return(0);
1504        }
1505        fcross(xdest, updir, nrm);
1506        if (normalize(xdest) == 0.0)
1507                return(0);
1508        fcross(ydest, nrm, xdest);
1509        xf(&myxf, addrot(xfargs, xdest, ydest, nrm), xfargs);
1510        copymat4(xm, myxf.xfm);
1511        if (xfbuf == NULL)
1512                return(1);
1513                                /* return xf arguments as well */
1514        for (i = 0; xfargs[i] != NULL; i++) {
1515                *xfbuf++ = ' ';
1516                strcpy(xfbuf, xfargs[i]);
1517                while (*xfbuf) ++xfbuf;
1518        }
1519        return(1);
1520 }
1521
1522 /*######### END DEPRECATED ROUTINES #######*/
1523 /*################################################################*/

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> Changed lines