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

Comparing ray/src/common/bsdf.c (file contents):
Revision 2.16 by greg, Sat Feb 19 01:48:59 2011 UTC vs.
Revision 2.36 by greg, Sat Sep 17 22:09:33 2011 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 45 | Line 48 | int                    SDretainSet = SDretainNone;
48   SDError
49   SDreportEnglish(SDError ec, FILE *fp)
50   {
48 –        if (fp == NULL)
49 –                return ec;
51          if (!ec)
52                  return SDEnone;
53 +        if ((ec < SDEnone) | (ec > SDEunknown)) {
54 +                SDerrorDetail[0] = '\0';
55 +                ec = SDEunknown;
56 +        }
57 +        if (fp == NULL)
58 +                return ec;
59          fputs(SDerrorEnglish[ec], fp);
60          if (SDerrorDetail[0]) {
61                  fputs(": ", fp);
# Line 85 | Line 92 | SDloadGeometry(SDData *sd, ezxml_t wdb)
92  
93          if (wdb == NULL)                /* no geometry section? */
94                  return SDEnone;
88 –        sprintf(SDerrorDetail, "Negative size in \"%s\"", sd->name);
95          sd->dim[0] = sd->dim[1] = sd->dim[2] = .0;
96          if ((geom = ezxml_child(wdb, "Width")) != NULL)
97                  sd->dim[0] = atof(ezxml_txt(geom)) *
# Line 96 | Line 102 | SDloadGeometry(SDData *sd, ezxml_t wdb)
102          if ((geom = ezxml_child(wdb, "Thickness")) != NULL)
103                  sd->dim[2] = atof(ezxml_txt(geom)) *
104                                  to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
105 <        if ((sd->dim[0] < .0) | (sd->dim[1] < .0) | (sd->dim[2] < .0))
105 >        if ((sd->dim[0] < 0) | (sd->dim[1] < 0) | (sd->dim[2] < 0)) {
106 >                sprintf(SDerrorDetail, "Negative size in \"%s\"", sd->name);
107                  return SDEdata;
108 +        }
109          if ((geom = ezxml_child(wdb, "Geometry")) == NULL ||
110                          (mgfstr = ezxml_txt(geom)) == NULL)
111                  return SDEnone;
112 +        while (isspace(*mgfstr))
113 +                ++mgfstr;
114 +        if (!*mgfstr)
115 +                return SDEnone;
116          if ((fmt = ezxml_attr(geom, "format")) != NULL &&
117                          strcasecmp(fmt, "MGF")) {
118                  sprintf(SDerrorDetail,
# Line 159 | Line 171 | SDloadFile(SDData *sd, const char *fname)
171          }
172                                  /* load geometry if present */
173          lastErr = SDloadGeometry(sd, ezxml_child(wtl, "Material"));
174 <        if (lastErr)
174 >        if (lastErr) {
175 >                ezxml_free(fl);
176                  return lastErr;
177 +        }
178                                  /* try loading variable resolution data */
179          lastErr = SDloadTre(sd, wtl);
180                                  /* check our result */
181 <        switch (lastErr) {
168 <        case SDEformat:
169 <        case SDEdata:
170 <        case SDEsupport:        /* possibly we just tried the wrong format */
181 >        if (lastErr == SDEsupport)      /* try matrix BSDF if not tree data */
182                  lastErr = SDloadMtx(sd, wtl);
183 <                break;
173 <        default:                /* variable res. OK else serious error */
174 <                break;
175 <        }
183 >                
184                                  /* done with XML file */
185          ezxml_free(fl);
186          
# Line 244 | Line 252 | SDfreeSpectralDF(SDSpectralDF *df)
252                  return;
253          SDfreeCumulativeCache(df);
254          for (n = df->ncomp; n-- > 0; )
255 <                (*df->comp[n].func->freeSC)(df->comp[n].dist);
255 >                if (df->comp[n].dist != NULL)
256 >                        (*df->comp[n].func->freeSC)(df->comp[n].dist);
257          free(df);
258   }
259  
# Line 268 | Line 277 | SDclipName(char *res, const char *fname)
277  
278   /* Initialize an unused BSDF struct (simply clears to zeroes) */
279   void
280 < SDclearBSDF(SDData *sd)
280 > SDclearBSDF(SDData *sd, const char *fname)
281   {
282 <        if (sd != NULL)
283 <                memset(sd, 0, sizeof(SDData));
282 >        if (sd == NULL)
283 >                return;
284 >        memset(sd, 0, sizeof(SDData));
285 >        if (fname == NULL)
286 >                return;
287 >        SDclipName(sd->name, fname);
288   }
289  
290   /* Free data associated with BSDF struct */
# Line 329 | Line 342 | SDgetCache(const char *bname)
342          sdl->next = SDcacheList;
343          SDcacheList = sdl;
344  
345 <        sdl->refcnt++;
345 >        sdl->refcnt = 1;
346          return &sdl->bsdf;
347   }
348  
# Line 373 | Line 386 | SDfreeCache(const SDData *sd)
386          for (sdl = SDcacheList; sdl != NULL; sdl = (sdLast=sdl)->next)
387                  if (&sdl->bsdf == sd)
388                          break;
389 <        if (sdl == NULL || --sdl->refcnt)
389 >        if (sdl == NULL || (sdl->refcnt -= (sdl->refcnt > 0)))
390                  return;                 /* missing or still in use */
391                                          /* keep unreferenced data? */
392          if (SDisLoaded(sd) && SDretainSet) {
# Line 396 | Line 409 | SDfreeCache(const SDData *sd)
409  
410   /* Sample an individual BSDF component */
411   SDError
412 < SDsampComponent(SDValue *sv, FVECT outVec, const FVECT inVec,
400 <                        double randX, SDComponent *sdc)
412 > SDsampComponent(SDValue *sv, FVECT ioVec, double randX, SDComponent *sdc)
413   {
414          float           coef[SDmaxCh];
415          SDError         ec;
416 +        FVECT           inVec;
417          const SDCDst    *cd;
418          double          d;
419          int             n;
420                                          /* check arguments */
421 <        if ((sv == NULL) | (outVec == NULL) | (inVec == NULL) | (sdc == NULL))
421 >        if ((sv == NULL) | (ioVec == NULL) | (sdc == NULL))
422                  return SDEargument;
423                                          /* get cumulative distribution */
424 +        VCOPY(inVec, ioVec);
425          cd = (*sdc->func->getCDist)(inVec, sdc);
426          if (cd == NULL)
427                  return SDEmemory;
428 <        if (cd->cTotal <= 1e-7) {       /* anything to sample? */
428 >        if (cd->cTotal <= 1e-6) {       /* anything to sample? */
429                  sv->spec = c_dfcolor;
430                  sv->cieY = .0;
431 <                memset(outVec, 0, 3*sizeof(double));
431 >                memset(ioVec, 0, 3*sizeof(double));
432                  return SDEnone;
433          }
434          sv->cieY = cd->cTotal;
435                                          /* compute sample direction */
436 <        ec = (*sdc->func->sampCDist)(outVec, randX, cd);
436 >        ec = (*sdc->func->sampCDist)(ioVec, randX, cd);
437          if (ec)
438                  return ec;
439                                          /* get BSDF color */
440 <        n = (*sdc->func->getBSDFs)(coef, outVec, inVec, sdc->dist);
440 >        n = (*sdc->func->getBSDFs)(coef, ioVec, inVec, sdc);
441          if (n <= 0) {
442                  strcpy(SDerrorDetail, "BSDF sample value error");
443                  return SDEinternal;
# Line 450 | Line 464 | SDmultiSamp(double t[], int n, double randX)
464          bitmask_t       ndx, coord[MS_MAXDIM];
465          
466          while (n > MS_MAXDIM)           /* punt for higher dimensions */
467 <                t[--n] = drand48();
467 >                t[--n] = rand()*(1./(RAND_MAX+.5));
468          nBits = (8*sizeof(bitmask_t) - 1) / n;
469          ndx = randX * (double)((bitmask_t)1 << (nBits*n));
470                                          /* get coordinate on Hilbert curve */
# Line 458 | Line 472 | SDmultiSamp(double t[], int n, double randX)
472                                          /* convert back to [0,1) range */
473          scale = 1. / (double)((bitmask_t)1 << nBits);
474          while (n--)
475 <                t[n] = scale * ((double)coord[n] + drand48());
475 >                t[n] = scale * ((double)coord[n] + rand()*(1./(RAND_MAX+.5)));
476   }
477  
478   #undef MS_MAXDIM
# Line 471 | Line 485 | SDdiffuseSamp(FVECT outVec, int outFront, double randX
485          SDmultiSamp(outVec, 2, randX);
486          SDsquare2disk(outVec, outVec[0], outVec[1]);
487          outVec[2] = 1. - outVec[0]*outVec[0] - outVec[1]*outVec[1];
488 <        if (outVec[2] > .0)             /* a bit of paranoia */
488 >        if (outVec[2] > 0)              /* a bit of paranoia */
489                  outVec[2] = sqrt(outVec[2]);
490          if (!outFront)                  /* going out back? */
491                  outVec[2] = -outVec[2];
# Line 479 | Line 493 | SDdiffuseSamp(FVECT outVec, int outFront, double randX
493  
494   /* Query projected solid angle coverage for non-diffuse BSDF direction */
495   SDError
496 < SDsizeBSDF(double *projSA, const FVECT vec, int qflags, const SDData *sd)
496 > SDsizeBSDF(double *projSA, const FVECT v1, const RREAL *v2,
497 >                                int qflags, const SDData *sd)
498   {
499 <        SDSpectralDF    *rdf;
499 >        SDSpectralDF    *rdf, *tdf;
500          SDError         ec;
501          int             i;
502                                          /* check arguments */
503 <        if ((projSA == NULL) | (vec == NULL) | (sd == NULL))
503 >        if ((projSA == NULL) | (v1 == NULL) | (sd == NULL))
504                  return SDEargument;
505                                          /* initialize extrema */
506 <        switch (qflags & SDqueryMin+SDqueryMax) {
506 >        switch (qflags) {
507          case SDqueryMax:
508                  projSA[0] = .0;
509                  break;
# Line 501 | Line 516 | SDsizeBSDF(double *projSA, const FVECT vec, int qflags
516          case 0:
517                  return SDEargument;
518          }
519 <        if (vec[2] > .0)                /* front surface query? */
519 >        if (v1[2] > 0)                  /* front surface query? */
520                  rdf = sd->rf;
521          else
522                  rdf = sd->rb;
523 +        tdf = sd->tf;
524 +        if (v2 != NULL)                 /* bidirectional? */
525 +                if (v1[2] > 0 ^ v2[2] > 0)
526 +                        rdf = NULL;
527 +                else
528 +                        tdf = NULL;
529          ec = SDEdata;                   /* run through components */
530          for (i = (rdf==NULL) ? 0 : rdf->ncomp; i--; ) {
531 <                ec = (*rdf->comp[i].func->queryProjSA)(projSA, vec, qflags,
532 <                                                        rdf->comp[i].dist);
531 >                ec = (*rdf->comp[i].func->queryProjSA)(projSA, v1, v2,
532 >                                                qflags, &rdf->comp[i]);
533                  if (ec)
534                          return ec;
535          }
536 <        for (i = (sd->tf==NULL) ? 0 : sd->tf->ncomp; i--; ) {
537 <                ec = (*sd->tf->comp[i].func->queryProjSA)(projSA, vec, qflags,
538 <                                                        sd->tf->comp[i].dist);
536 >        for (i = (tdf==NULL) ? 0 : tdf->ncomp; i--; ) {
537 >                ec = (*tdf->comp[i].func->queryProjSA)(projSA, v1, v2,
538 >                                                qflags, &tdf->comp[i]);
539                  if (ec)
540                          return ec;
541          }
542 <        return ec;
542 >        if (ec) {                       /* all diffuse? */
543 >                projSA[0] = M_PI;
544 >                if (qflags == SDqueryMin+SDqueryMax)
545 >                        projSA[1] = M_PI;
546 >        }
547 >        return SDEnone;
548   }
549  
550   /* Return BSDF for the given incident and scattered ray vectors */
# Line 533 | Line 559 | SDevalBSDF(SDValue *sv, const FVECT outVec, const FVEC
559          if ((sv == NULL) | (outVec == NULL) | (inVec == NULL) | (sd == NULL))
560                  return SDEargument;
561                                          /* whose side are we on? */
562 <        inFront = (inVec[2] > .0);
563 <        outFront = (outVec[2] > .0);
562 >        inFront = (inVec[2] > 0);
563 >        outFront = (outVec[2] > 0);
564                                          /* start with diffuse portion */
565          if (inFront & outFront) {
566                  *sv = sd->rLambFront;
# Line 551 | Line 577 | SDevalBSDF(SDValue *sv, const FVECT outVec, const FVEC
577          i = (sdf != NULL) ? sdf->ncomp : 0;
578          while (i-- > 0) {
579                  nch = (*sdf->comp[i].func->getBSDFs)(coef, outVec, inVec,
580 <                                                        sdf->comp[i].dist);
580 >                                                        &sdf->comp[i]);
581                  while (nch-- > 0) {
582                          c_cmix(&sv->spec, sv->cieY, &sv->spec,
583                                          coef[nch], &sdf->comp[i].cspec[nch]);
# Line 575 | Line 601 | SDdirectHemi(const FVECT inVec, int sflags, const SDDa
601          if ((inVec == NULL) | (sd == NULL))
602                  return .0;
603                                          /* gather diffuse components */
604 <        if (inVec[2] > .0) {
604 >        if (inVec[2] > 0) {
605                  hsum = sd->rLambFront.cieY;
606                  rdf = sd->rf;
607          } else /* !inFront */ {
# Line 606 | Line 632 | SDdirectHemi(const FVECT inVec, int sflags, const SDDa
632  
633   /* Sample BSDF direction based on the given random variable */
634   SDError
635 < SDsampBSDF(SDValue *sv, FVECT outVec, const FVECT inVec,
610 <                        double randX, int sflags, const SDData *sd)
635 > SDsampBSDF(SDValue *sv, FVECT ioVec, double randX, int sflags, const SDData *sd)
636   {
637          SDError         ec;
638 +        FVECT           inVec;
639          int             inFront;
640          SDSpectralDF    *rdf;
641          double          rdiff;
# Line 618 | Line 644 | SDsampBSDF(SDValue *sv, FVECT outVec, const FVECT inVe
644          SDComponent     *sdc;
645          const SDCDst    **cdarr = NULL;
646                                          /* check arguments */
647 <        if ((sv == NULL) | (outVec == NULL) | (inVec == NULL) | (sd == NULL) |
648 <                        (randX < .0) | (randX >= 1.))
647 >        if ((sv == NULL) | (ioVec == NULL) | (sd == NULL) |
648 >                        (randX < 0) | (randX >= 1.))
649                  return SDEargument;
650                                          /* whose side are we on? */
651 <        inFront = (inVec[2] > .0);
651 >        VCOPY(inVec, ioVec);
652 >        inFront = (inVec[2] > 0);
653                                          /* remember diffuse portions */
654          if (inFront) {
655                  *sv = sd->rLambFront;
# Line 660 | Line 687 | SDsampBSDF(SDValue *sv, FVECT outVec, const FVECT inVe
687                  }
688                  sv->cieY += cdarr[i]->cTotal;
689          }
690 <        if (sv->cieY <= 1e-7) {         /* anything to sample? */
690 >        if (sv->cieY <= 1e-6) {         /* anything to sample? */
691                  sv->cieY = .0;
692 <                memset(outVec, 0, 3*sizeof(double));
692 >                memset(ioVec, 0, 3*sizeof(double));
693                  return SDEnone;
694          }
695                                          /* scale random variable */
696          randX *= sv->cieY;
697                                          /* diffuse reflection? */
698          if (randX < rdiff) {
699 <                SDdiffuseSamp(outVec, inFront, randX/rdiff);
699 >                SDdiffuseSamp(ioVec, inFront, randX/rdiff);
700                  goto done;
701          }
702          randX -= rdiff;
# Line 677 | Line 704 | SDsampBSDF(SDValue *sv, FVECT outVec, const FVECT inVe
704          if ((sflags & SDsampDf+SDsampT) == SDsampDf+SDsampT) {
705                  if (randX < sd->tLamb.cieY) {
706                          sv->spec = sd->tLamb.spec;
707 <                        SDdiffuseSamp(outVec, !inFront, randX/sd->tLamb.cieY);
707 >                        SDdiffuseSamp(ioVec, !inFront, randX/sd->tLamb.cieY);
708                          goto done;
709                  }
710                  randX -= sd->tLamb.cieY;
# Line 689 | Line 716 | SDsampBSDF(SDValue *sv, FVECT outVec, const FVECT inVe
716                  return SDEinternal;
717                                          /* compute sample direction */
718          sdc = (i < nr) ? &rdf->comp[i] : &sd->tf->comp[i-nr];
719 <        ec = (*sdc->func->sampCDist)(outVec, randX/cdarr[i]->cTotal, cdarr[i]);
719 >        ec = (*sdc->func->sampCDist)(ioVec, randX/cdarr[i]->cTotal, cdarr[i]);
720          if (ec)
721                  return ec;
722                                          /* compute color */
723 <        j = (*sdc->func->getBSDFs)(coef, outVec, inVec, sdc->dist);
723 >        j = (*sdc->func->getBSDFs)(coef, ioVec, inVec, sdc);
724          if (j <= 0) {
725                  sprintf(SDerrorDetail, "BSDF \"%s\" sampling value error",
726                                  sd->name);
# Line 720 | Line 747 | SDcompXform(RREAL vMtx[3][3], const FVECT sNrm, const
747          if ((vMtx == NULL) | (sNrm == NULL) | (uVec == NULL))
748                  return SDEargument;
749          VCOPY(vMtx[2], sNrm);
750 <        if (normalize(vMtx[2]) == .0)
750 >        if (normalize(vMtx[2]) == 0)
751                  return SDEargument;
752          fcross(vMtx[0], uVec, vMtx[2]);
753 <        if (normalize(vMtx[0]) == .0)
753 >        if (normalize(vMtx[0]) == 0)
754                  return SDEargument;
755          fcross(vMtx[1], vMtx[2], vMtx[0]);
756          return SDEnone;
# Line 743 | Line 770 | SDinvXform(RREAL iMtx[3][3], RREAL vMtx[3][3])
770          mTmp[0][1] = vMtx[2][1]*vMtx[0][2] - vMtx[2][2]*vMtx[0][1];
771          mTmp[0][2] = vMtx[1][2]*vMtx[0][1] - vMtx[1][1]*vMtx[0][2];
772          d = vMtx[0][0]*mTmp[0][0] + vMtx[1][0]*mTmp[0][1] + vMtx[2][0]*mTmp[0][2];
773 <        if (d == .0) {
773 >        if (d == 0) {
774                  strcpy(SDerrorDetail, "Zero determinant in matrix inversion");
775                  return SDEargument;
776          }
# Line 770 | Line 797 | SDmapDir(FVECT resVec, RREAL vMtx[3][3], const FVECT i
797          if (vMtx == NULL) {             /* assume they just want to normalize */
798                  if (resVec != inpVec)
799                          VCOPY(resVec, inpVec);
800 <                return (normalize(resVec) > .0) ? SDEnone : SDEargument;
800 >                return (normalize(resVec) > 0) ? SDEnone : SDEargument;
801          }
802          vTmp[0] = DOT(vMtx[0], inpVec);
803          vTmp[1] = DOT(vMtx[1], inpVec);
804          vTmp[2] = DOT(vMtx[2], inpVec);
805 <        if (normalize(vTmp) == .0)
805 >        if (normalize(vTmp) == 0)
806                  return SDEargument;
807          VCOPY(resVec, vTmp);
808          return SDEnone;
# Line 790 | Line 817 | SDmapDir(FVECT resVec, RREAL vMtx[3][3], const FVECT i
817  
818   #include "standard.h"
819   #include "paths.h"
793 – #include <ctype.h>
820  
821   #define MAXLATS         46              /* maximum number of latitudes */
822  
# Line 847 | Line 873 | static int     nabases = 3;    /* current number of defined b
873   static int
874   fequal(double a, double b)
875   {
876 <        if (b != .0)
876 >        if (b != 0)
877                  a = a/b - 1.;
878          return((a <= 1e-6) & (a >= -1e-6));
879   }
# Line 910 | Line 936 | ab_getndx(             /* get index corresponding to the given ve
936   {
937          ANGLE_BASIS  *ab = (ANGLE_BASIS *)p;
938          int     li, ndx;
939 <        double  pol, azi, d;
939 >        double  pol, azi;
940  
941          if ((v[2] < -1.0) | (v[2] > 1.0))
942                  return(-1);
# Line 1150 | Line 1176 | check_bsdf_data(       /* check that BSDF data is sane */
1176   )
1177   {
1178          double          *omega_iarr, *omega_oarr;
1179 <        double          dom, contrib, hemi_total, full_total;
1179 >        double          dom, hemi_total, full_total;
1180          int             nneg;
1181          FVECT           v;
1182          int             i, o;
# Line 1165 | Line 1191 | check_bsdf_data(       /* check that BSDF data is sane */
1191          hemi_total = .0;
1192          for (i = dp->ninc; i--; ) {
1193                  dom = getBSDF_incohm(dp,i);
1194 <                if (dom <= .0) {
1194 >                if (dom <= 0) {
1195                          error(WARNING, "zero/negative incoming solid angle");
1196                          continue;
1197                  }
# Line 1188 | Line 1214 | check_bsdf_data(       /* check that BSDF data is sane */
1214          hemi_total = .0;
1215          for (o = dp->nout; o--; ) {
1216                  dom = getBSDF_outohm(dp,o);
1217 <                if (dom <= .0) {
1217 >                if (dom <= 0) {
1218                          error(WARNING, "zero/negative outgoing solid angle");
1219                          continue;
1220                  }
# Line 1212 | Line 1238 | check_bsdf_data(       /* check that BSDF data is sane */
1238                  hemi_total = .0;
1239                  for (o = dp->nout; o--; ) {
1240                          double  f = BSDF_value(dp,i,o);
1241 <                        if (f >= .0)
1241 >                        if (f >= 0)
1242                                  hemi_total += f*omega_oarr[o];
1243                          else {
1244                                  nneg += (f < -FTINY);
# Line 1300 | Line 1326 | load_BSDF(             /* load BSDF data from file */
1326                  error(WARNING, errmsg);
1327                  ezxml_free(fl);
1328                  return(NULL);
1329 <        }              
1330 <        load_angle_basis(ezxml_child(ezxml_child(wtl,
1331 <                                "DataDefinition"), "AngleBasis"));
1329 >        }
1330 >        for (wld = ezxml_child(ezxml_child(wtl,
1331 >                                "DataDefinition"), "AngleBasis");
1332 >                        wld != NULL; wld = wld->next)
1333 >                load_angle_basis(wld);
1334          dp = (struct BSDF_data *)calloc(1, sizeof(struct BSDF_data));
1335          load_geometry(dp, ezxml_child(wtl, "Material"));
1336          for (wld = ezxml_child(wtl, "WavelengthData");

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