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

Comparing ray/src/common/bsdf.c (file contents):
Revision 2.36 by greg, Sat Sep 17 22:09:33 2011 UTC vs.
Revision 2.45 by greg, Wed Jul 3 18:56:19 2013 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"));
208 >        lastErr = SDloadGeometry(sd, wtl);
209          if (lastErr) {
210                  ezxml_free(fl);
211                  return lastErr;
# Line 198 | 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 226 | 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 309 | 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 358 | 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 396 | 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 422 | Line 488 | SDsampComponent(SDValue *sv, FVECT ioVec, double randX
488                  return SDEargument;
489                                          /* get cumulative distribution */
490          VCOPY(inVec, ioVec);
491 +        sv->cieY = 0;
492          cd = (*sdc->func->getCDist)(inVec, sdc);
493 <        if (cd == NULL)
494 <                return SDEmemory;
495 <        if (cd->cTotal <= 1e-6) {       /* anything to sample? */
493 >        if (cd != NULL)
494 >                sv->cieY = cd->cTotal;
495 >        if (sv->cieY <= 1e-6) {         /* nothing to sample? */
496                  sv->spec = c_dfcolor;
430                sv->cieY = .0;
497                  memset(ioVec, 0, 3*sizeof(double));
498                  return SDEnone;
499          }
434        sv->cieY = cd->cTotal;
500                                          /* compute sample direction */
501          ec = (*sdc->func->sampCDist)(ioVec, randX, cd);
502          if (ec)
# Line 462 | 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 516 | Line 589 | SDsizeBSDF(double *projSA, const FVECT v1, const RREAL
589          case 0:
590                  return SDEargument;
591          }
592 <        if (v1[2] > 0)                  /* front surface query? */
592 >        if (v1[2] > 0) {                /* front surface query? */
593                  rdf = sd->rf;
594 <        else
594 >                tdf = (sd->tf != NULL) ? sd->tf : sd->tb;
595 >        } else {
596                  rdf = sd->rb;
597 <        tdf = sd->tf;
597 >                tdf = (sd->tb != NULL) ? sd->tb : sd->tf;
598 >        }
599          if (v2 != NULL)                 /* bidirectional? */
600                  if (v1[2] > 0 ^ v2[2] > 0)
601                          rdf = NULL;
# Line 568 | 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 594 | 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 604 | 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 637 | 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 654 | 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 664 | 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);
678 <                        return SDEmemory;
679 <                }
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 <                }
688 <                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-6) {         /* anything to sample? */
770                  sv->cieY = .0;
# Line 715 | Line 794 | SDsampBSDF(SDValue *sv, FVECT ioVec, double randX, int
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 807 | Line 886 | SDmapDir(FVECT resVec, RREAL vMtx[3][3], const FVECT i
886          VCOPY(resVec, vTmp);
887          return SDEnone;
888   }
810
811 /*################################################################*/
812 /*######### DEPRECATED ROUTINES AWAITING PERMANENT REMOVAL #######*/
813
814 /*
815 * Routines for handling BSDF data
816 */
817
818 #include "standard.h"
819 #include "paths.h"
820
821 #define MAXLATS         46              /* maximum number of latitudes */
822
823 /* BSDF angle specification */
824 typedef struct {
825        char    name[64];               /* basis name */
826        int     nangles;                /* total number of directions */
827        struct {
828                float   tmin;                   /* starting theta */
829                short   nphis;                  /* number of phis (0 term) */
830        }       lat[MAXLATS+1];         /* latitudes */
831 } ANGLE_BASIS;
832
833 #define MAXABASES       7               /* limit on defined bases */
834
835 static ANGLE_BASIS      abase_list[MAXABASES] = {
836        {
837                "LBNL/Klems Full", 145,
838                { {-5., 1},
839                {5., 8},
840                {15., 16},
841                {25., 20},
842                {35., 24},
843                {45., 24},
844                {55., 24},
845                {65., 16},
846                {75., 12},
847                {90., 0} }
848        }, {
849                "LBNL/Klems Half", 73,
850                { {-6.5, 1},
851                {6.5, 8},
852                {19.5, 12},
853                {32.5, 16},
854                {46.5, 20},
855                {61.5, 12},
856                {76.5, 4},
857                {90., 0} }
858        }, {
859                "LBNL/Klems Quarter", 41,
860                { {-9., 1},
861                {9., 8},
862                {27., 12},
863                {46., 12},
864                {66., 8},
865                {90., 0} }
866        }
867 };
868
869 static int      nabases = 3;    /* current number of defined bases */
870
871 #define  FEQ(a,b)       ((a)-(b) <= 1e-6 && (b)-(a) <= 1e-6)
872
873 static int
874 fequal(double a, double b)
875 {
876        if (b != 0)
877                a = a/b - 1.;
878        return((a <= 1e-6) & (a >= -1e-6));
879 }
880
881 /* Returns the name of the given tag */
882 #ifdef ezxml_name
883 #undef ezxml_name
884 static char *
885 ezxml_name(ezxml_t xml)
886 {
887        if (xml == NULL)
888                return(NULL);
889        return(xml->name);
890 }
891 #endif
892
893 /* Returns the given tag's character content or empty string if none */
894 #ifdef ezxml_txt
895 #undef ezxml_txt
896 static char *
897 ezxml_txt(ezxml_t xml)
898 {
899        if (xml == NULL)
900                return("");
901        return(xml->txt);
902 }
903 #endif
904
905
906 static int
907 ab_getvec(              /* get vector for this angle basis index */
908        FVECT v,
909        int ndx,
910        void *p
911 )
912 {
913        ANGLE_BASIS  *ab = (ANGLE_BASIS *)p;
914        int     li;
915        double  pol, azi, d;
916        
917        if ((ndx < 0) | (ndx >= ab->nangles))
918                return(0);
919        for (li = 0; ndx >= ab->lat[li].nphis; li++)
920                ndx -= ab->lat[li].nphis;
921        pol = PI/180.*0.5*(ab->lat[li].tmin + ab->lat[li+1].tmin);
922        azi = 2.*PI*ndx/ab->lat[li].nphis;
923        v[2] = d = cos(pol);
924        d = sqrt(1. - d*d);     /* sin(pol) */
925        v[0] = cos(azi)*d;
926        v[1] = sin(azi)*d;
927        return(1);
928 }
929
930
931 static int
932 ab_getndx(              /* get index corresponding to the given vector */
933        FVECT v,
934        void *p
935 )
936 {
937        ANGLE_BASIS  *ab = (ANGLE_BASIS *)p;
938        int     li, ndx;
939        double  pol, azi;
940
941        if ((v[2] < -1.0) | (v[2] > 1.0))
942                return(-1);
943        pol = 180.0/PI*acos(v[2]);
944        azi = 180.0/PI*atan2(v[1], v[0]);
945        if (azi < 0.0) azi += 360.0;
946        for (li = 1; ab->lat[li].tmin <= pol; li++)
947                if (!ab->lat[li].nphis)
948                        return(-1);
949        --li;
950        ndx = (int)((1./360.)*azi*ab->lat[li].nphis + 0.5);
951        if (ndx >= ab->lat[li].nphis) ndx = 0;
952        while (li--)
953                ndx += ab->lat[li].nphis;
954        return(ndx);
955 }
956
957
958 static double
959 ab_getohm(              /* get solid angle for this angle basis index */
960        int ndx,
961        void *p
962 )
963 {
964        ANGLE_BASIS  *ab = (ANGLE_BASIS *)p;
965        int     li;
966        double  theta, theta1;
967        
968        if ((ndx < 0) | (ndx >= ab->nangles))
969                return(0);
970        for (li = 0; ndx >= ab->lat[li].nphis; li++)
971                ndx -= ab->lat[li].nphis;
972        theta1 = PI/180. * ab->lat[li+1].tmin;
973        if (ab->lat[li].nphis == 1) {           /* special case */
974                if (ab->lat[li].tmin > FTINY)
975                        error(USER, "unsupported BSDF coordinate system");
976                return(2.*PI*(1. - cos(theta1)));
977        }
978        theta = PI/180. * ab->lat[li].tmin;
979        return(2.*PI*(cos(theta) - cos(theta1))/(double)ab->lat[li].nphis);
980 }
981
982
983 static int
984 ab_getvecR(             /* get reverse vector for this angle basis index */
985        FVECT v,
986        int ndx,
987        void *p
988 )
989 {
990        if (!ab_getvec(v, ndx, p))
991                return(0);
992
993        v[0] = -v[0];
994        v[1] = -v[1];
995        v[2] = -v[2];
996
997        return(1);
998 }
999
1000
1001 static int
1002 ab_getndxR(             /* get index corresponding to the reverse vector */
1003        FVECT v,
1004        void *p
1005 )
1006 {
1007        FVECT  v2;
1008        
1009        v2[0] = -v[0];
1010        v2[1] = -v[1];
1011        v2[2] = -v[2];
1012
1013        return ab_getndx(v2, p);
1014 }
1015
1016
1017 static void
1018 load_angle_basis(       /* load custom BSDF angle basis */
1019        ezxml_t wab
1020 )
1021 {
1022        char    *abname = ezxml_txt(ezxml_child(wab, "AngleBasisName"));
1023        ezxml_t wbb;
1024        int     i;
1025        
1026        if (!abname || !*abname)
1027                return;
1028        for (i = nabases; i--; )
1029                if (!strcasecmp(abname, abase_list[i].name))
1030                        return;         /* assume it's the same */
1031        if (nabases >= MAXABASES)
1032                error(INTERNAL, "too many angle bases");
1033        strcpy(abase_list[nabases].name, abname);
1034        abase_list[nabases].nangles = 0;
1035        for (i = 0, wbb = ezxml_child(wab, "AngleBasisBlock");
1036                        wbb != NULL; i++, wbb = wbb->next) {
1037                if (i >= MAXLATS)
1038                        error(INTERNAL, "too many latitudes in custom basis");
1039                abase_list[nabases].lat[i+1].tmin = atof(ezxml_txt(
1040                                ezxml_child(ezxml_child(wbb,
1041                                        "ThetaBounds"), "UpperTheta")));
1042                if (!i)
1043                        abase_list[nabases].lat[i].tmin =
1044                                        -abase_list[nabases].lat[i+1].tmin;
1045                else if (!fequal(atof(ezxml_txt(ezxml_child(ezxml_child(wbb,
1046                                        "ThetaBounds"), "LowerTheta"))),
1047                                abase_list[nabases].lat[i].tmin))
1048                        error(WARNING, "theta values disagree in custom basis");
1049                abase_list[nabases].nangles +=
1050                        abase_list[nabases].lat[i].nphis =
1051                                atoi(ezxml_txt(ezxml_child(wbb, "nPhis")));
1052        }
1053        abase_list[nabases++].lat[i].nphis = 0;
1054 }
1055
1056
1057 static void
1058 load_geometry(          /* load geometric dimensions and description (if any) */
1059        struct BSDF_data *dp,
1060        ezxml_t wdb
1061 )
1062 {
1063        ezxml_t         geom;
1064        double          cfact;
1065        const char      *fmt, *mgfstr;
1066
1067        dp->dim[0] = dp->dim[1] = dp->dim[2] = 0;
1068        dp->mgf = NULL;
1069        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Width")) != NULL)
1070                dp->dim[0] = atof(ezxml_txt(geom)) *
1071                                to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
1072        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Height")) != NULL)
1073                dp->dim[1] = atof(ezxml_txt(geom)) *
1074                                to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
1075        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Thickness")) != NULL)
1076                dp->dim[2] = atof(ezxml_txt(geom)) *
1077                                to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
1078        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Geometry")) == NULL ||
1079                        (mgfstr = ezxml_txt(geom)) == NULL)
1080                return;
1081        if ((fmt = ezxml_attr(geom, "format")) != NULL &&
1082                        strcasecmp(fmt, "MGF")) {
1083                sprintf(errmsg, "unrecognized geometry format '%s'", fmt);
1084                error(WARNING, errmsg);
1085                return;
1086        }
1087        cfact = to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
1088        dp->mgf = (char *)malloc(strlen(mgfstr)+32);
1089        if (dp->mgf == NULL)
1090                error(SYSTEM, "out of memory in load_geometry");
1091        if (cfact < 0.99 || cfact > 1.01)
1092                sprintf(dp->mgf, "xf -s %.5f\n%s\nxf\n", cfact, mgfstr);
1093        else
1094                strcpy(dp->mgf, mgfstr);
1095 }
1096
1097
1098 static void
1099 load_bsdf_data(         /* load BSDF distribution for this wavelength */
1100        struct BSDF_data *dp,
1101        ezxml_t wdb
1102 )
1103 {
1104        char  *cbasis = ezxml_txt(ezxml_child(wdb,"ColumnAngleBasis"));
1105        char  *rbasis = ezxml_txt(ezxml_child(wdb,"RowAngleBasis"));
1106        char  *sdata;
1107        int  i;
1108        
1109        if ((!cbasis || !*cbasis) | (!rbasis || !*rbasis)) {
1110                error(WARNING, "missing column/row basis for BSDF");
1111                return;
1112        }
1113        for (i = nabases; i--; )
1114                if (!strcasecmp(cbasis, abase_list[i].name)) {
1115                        dp->ninc = abase_list[i].nangles;
1116                        dp->ib_priv = (void *)&abase_list[i];
1117                        dp->ib_vec = ab_getvecR;
1118                        dp->ib_ndx = ab_getndxR;
1119                        dp->ib_ohm = ab_getohm;
1120                        break;
1121                }
1122        if (i < 0) {
1123                sprintf(errmsg, "undefined ColumnAngleBasis '%s'", cbasis);
1124                error(WARNING, errmsg);
1125                return;
1126        }
1127        for (i = nabases; i--; )
1128                if (!strcasecmp(rbasis, abase_list[i].name)) {
1129                        dp->nout = abase_list[i].nangles;
1130                        dp->ob_priv = (void *)&abase_list[i];
1131                        dp->ob_vec = ab_getvec;
1132                        dp->ob_ndx = ab_getndx;
1133                        dp->ob_ohm = ab_getohm;
1134                        break;
1135                }
1136        if (i < 0) {
1137                sprintf(errmsg, "undefined RowAngleBasis '%s'", rbasis);
1138                error(WARNING, errmsg);
1139                return;
1140        }
1141                                /* read BSDF data */
1142        sdata  = ezxml_txt(ezxml_child(wdb,"ScatteringData"));
1143        if (!sdata || !*sdata) {
1144                error(WARNING, "missing BSDF ScatteringData");
1145                return;
1146        }
1147        dp->bsdf = (float *)malloc(sizeof(float)*dp->ninc*dp->nout);
1148        if (dp->bsdf == NULL)
1149                error(SYSTEM, "out of memory in load_bsdf_data");
1150        for (i = 0; i < dp->ninc*dp->nout; i++) {
1151                char  *sdnext = fskip(sdata);
1152                if (sdnext == NULL) {
1153                        error(WARNING, "bad/missing BSDF ScatteringData");
1154                        free(dp->bsdf); dp->bsdf = NULL;
1155                        return;
1156                }
1157                while (*sdnext && isspace(*sdnext))
1158                        sdnext++;
1159                if (*sdnext == ',') sdnext++;
1160                dp->bsdf[i] = atof(sdata);
1161                sdata = sdnext;
1162        }
1163        while (isspace(*sdata))
1164                sdata++;
1165        if (*sdata) {
1166                sprintf(errmsg, "%d extra characters after BSDF ScatteringData",
1167                                (int)strlen(sdata));
1168                error(WARNING, errmsg);
1169        }
1170 }
1171
1172
1173 static int
1174 check_bsdf_data(        /* check that BSDF data is sane */
1175        struct BSDF_data *dp
1176 )
1177 {
1178        double          *omega_iarr, *omega_oarr;
1179        double          dom, hemi_total, full_total;
1180        int             nneg;
1181        FVECT           v;
1182        int             i, o;
1183
1184        if (dp == NULL || dp->bsdf == NULL)
1185                return(0);
1186        omega_iarr = (double *)calloc(dp->ninc, sizeof(double));
1187        omega_oarr = (double *)calloc(dp->nout, sizeof(double));
1188        if ((omega_iarr == NULL) | (omega_oarr == NULL))
1189                error(SYSTEM, "out of memory in check_bsdf_data");
1190                                        /* incoming projected solid angles */
1191        hemi_total = .0;
1192        for (i = dp->ninc; i--; ) {
1193                dom = getBSDF_incohm(dp,i);
1194                if (dom <= 0) {
1195                        error(WARNING, "zero/negative incoming solid angle");
1196                        continue;
1197                }
1198                if (!getBSDF_incvec(v,dp,i) || v[2] > FTINY) {
1199                        error(WARNING, "illegal incoming BSDF direction");
1200                        free(omega_iarr); free(omega_oarr);
1201                        return(0);
1202                }
1203                hemi_total += omega_iarr[i] = dom * -v[2];
1204        }
1205        if ((hemi_total > 1.02*PI) | (hemi_total < 0.98*PI)) {
1206                sprintf(errmsg, "incoming BSDF hemisphere off by %.1f%%",
1207                                100.*(hemi_total/PI - 1.));
1208                error(WARNING, errmsg);
1209        }
1210        dom = PI / hemi_total;          /* fix normalization */
1211        for (i = dp->ninc; i--; )
1212                omega_iarr[i] *= dom;
1213                                        /* outgoing projected solid angles */
1214        hemi_total = .0;
1215        for (o = dp->nout; o--; ) {
1216                dom = getBSDF_outohm(dp,o);
1217                if (dom <= 0) {
1218                        error(WARNING, "zero/negative outgoing solid angle");
1219                        continue;
1220                }
1221                if (!getBSDF_outvec(v,dp,o) || v[2] < -FTINY) {
1222                        error(WARNING, "illegal outgoing BSDF direction");
1223                        free(omega_iarr); free(omega_oarr);
1224                        return(0);
1225                }
1226                hemi_total += omega_oarr[o] = dom * v[2];
1227        }
1228        if ((hemi_total > 1.02*PI) | (hemi_total < 0.98*PI)) {
1229                sprintf(errmsg, "outgoing BSDF hemisphere off by %.1f%%",
1230                                100.*(hemi_total/PI - 1.));
1231                error(WARNING, errmsg);
1232        }
1233        dom = PI / hemi_total;          /* fix normalization */
1234        for (o = dp->nout; o--; )
1235                omega_oarr[o] *= dom;
1236        nneg = 0;                       /* check outgoing totals */
1237        for (i = 0; i < dp->ninc; i++) {
1238                hemi_total = .0;
1239                for (o = dp->nout; o--; ) {
1240                        double  f = BSDF_value(dp,i,o);
1241                        if (f >= 0)
1242                                hemi_total += f*omega_oarr[o];
1243                        else {
1244                                nneg += (f < -FTINY);
1245                                BSDF_value(dp,i,o) = .0f;
1246                        }
1247                }
1248                if (hemi_total > 1.01) {
1249                        sprintf(errmsg,
1250                        "incoming BSDF direction %d passes %.1f%% of light",
1251                                        i, 100.*hemi_total);
1252                        error(WARNING, errmsg);
1253                }
1254        }
1255        if (nneg) {
1256                sprintf(errmsg, "%d negative BSDF values (ignored)", nneg);
1257                error(WARNING, errmsg);
1258        }
1259        full_total = .0;                /* reverse roles and check again */
1260        for (o = 0; o < dp->nout; o++) {
1261                hemi_total = .0;
1262                for (i = dp->ninc; i--; )
1263                        hemi_total += BSDF_value(dp,i,o) * omega_iarr[i];
1264
1265                if (hemi_total > 1.01) {
1266                        sprintf(errmsg,
1267                        "outgoing BSDF direction %d collects %.1f%% of light",
1268                                        o, 100.*hemi_total);
1269                        error(WARNING, errmsg);
1270                }
1271                full_total += hemi_total*omega_oarr[o];
1272        }
1273        full_total /= PI;
1274        if (full_total > 1.00001) {
1275                sprintf(errmsg, "BSDF transfers %.4f%% of light",
1276                                100.*full_total);
1277                error(WARNING, errmsg);
1278        }
1279        free(omega_iarr); free(omega_oarr);
1280        return(1);
1281 }
1282
1283
1284 struct BSDF_data *
1285 load_BSDF(              /* load BSDF data from file */
1286        char *fname
1287 )
1288 {
1289        char                    *path;
1290        ezxml_t                 fl, wtl, wld, wdb;
1291        struct BSDF_data        *dp;
1292        
1293        path = getpath(fname, getrlibpath(), R_OK);
1294        if (path == NULL) {
1295                sprintf(errmsg, "cannot find BSDF file \"%s\"", fname);
1296                error(WARNING, errmsg);
1297                return(NULL);
1298        }
1299        fl = ezxml_parse_file(path);
1300        if (fl == NULL) {
1301                sprintf(errmsg, "cannot open BSDF \"%s\"", path);
1302                error(WARNING, errmsg);
1303                return(NULL);
1304        }
1305        if (ezxml_error(fl)[0]) {
1306                sprintf(errmsg, "BSDF \"%s\" %s", path, ezxml_error(fl));
1307                error(WARNING, errmsg);
1308                ezxml_free(fl);
1309                return(NULL);
1310        }
1311        if (strcmp(ezxml_name(fl), "WindowElement")) {
1312                sprintf(errmsg,
1313                        "BSDF \"%s\": top level node not 'WindowElement'",
1314                                path);
1315                error(WARNING, errmsg);
1316                ezxml_free(fl);
1317                return(NULL);
1318        }
1319        wtl = ezxml_child(ezxml_child(fl, "Optical"), "Layer");
1320        if (strcasecmp(ezxml_txt(ezxml_child(ezxml_child(wtl,
1321                        "DataDefinition"), "IncidentDataStructure")),
1322                        "Columns")) {
1323                sprintf(errmsg,
1324                        "BSDF \"%s\": unsupported IncidentDataStructure",
1325                                path);
1326                error(WARNING, errmsg);
1327                ezxml_free(fl);
1328                return(NULL);
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");
1337                                wld != NULL; wld = wld->next) {
1338                if (strcasecmp(ezxml_txt(ezxml_child(wld,"Wavelength")),
1339                                "Visible"))
1340                        continue;
1341                for (wdb = ezxml_child(wld, "WavelengthDataBlock");
1342                                wdb != NULL; wdb = wdb->next)
1343                        if (!strcasecmp(ezxml_txt(ezxml_child(wdb,
1344                                        "WavelengthDataDirection")),
1345                                        "Transmission Front"))
1346                                break;
1347                if (wdb != NULL) {              /* load front BTDF */
1348                        load_bsdf_data(dp, wdb);
1349                        break;                  /* ignore the rest */
1350                }
1351        }
1352        ezxml_free(fl);                         /* done with XML file */
1353        if (!check_bsdf_data(dp)) {
1354                sprintf(errmsg, "bad/missing BTDF data in \"%s\"", path);
1355                error(WARNING, errmsg);
1356                free_BSDF(dp);
1357                dp = NULL;
1358        }
1359        return(dp);
1360 }
1361
1362
1363 void
1364 free_BSDF(              /* free BSDF data structure */
1365        struct BSDF_data *b
1366 )
1367 {
1368        if (b == NULL)
1369                return;
1370        if (b->mgf != NULL)
1371                free(b->mgf);
1372        if (b->bsdf != NULL)
1373                free(b->bsdf);
1374        free(b);
1375 }
1376
1377
1378 int
1379 r_BSDF_incvec(          /* compute random input vector at given location */
1380        FVECT v,
1381        struct BSDF_data *b,
1382        int i,
1383        double rv,
1384        MAT4 xm
1385 )
1386 {
1387        FVECT   pert;
1388        double  rad;
1389        int     j;
1390        
1391        if (!getBSDF_incvec(v, b, i))
1392                return(0);
1393        rad = sqrt(getBSDF_incohm(b, i) / PI);
1394        multisamp(pert, 3, rv);
1395        for (j = 0; j < 3; j++)
1396                v[j] += rad*(2.*pert[j] - 1.);
1397        if (xm != NULL)
1398                multv3(v, v, xm);
1399        return(normalize(v) != 0.0);
1400 }
1401
1402
1403 int
1404 r_BSDF_outvec(          /* compute random output vector at given location */
1405        FVECT v,
1406        struct BSDF_data *b,
1407        int o,
1408        double rv,
1409        MAT4 xm
1410 )
1411 {
1412        FVECT   pert;
1413        double  rad;
1414        int     j;
1415        
1416        if (!getBSDF_outvec(v, b, o))
1417                return(0);
1418        rad = sqrt(getBSDF_outohm(b, o) / PI);
1419        multisamp(pert, 3, rv);
1420        for (j = 0; j < 3; j++)
1421                v[j] += rad*(2.*pert[j] - 1.);
1422        if (xm != NULL)
1423                multv3(v, v, xm);
1424        return(normalize(v) != 0.0);
1425 }
1426
1427
1428 static int
1429 addrot(                 /* compute rotation (x,y,z) => (xp,yp,zp) */
1430        char *xfarg[],
1431        FVECT xp,
1432        FVECT yp,
1433        FVECT zp
1434 )
1435 {
1436        static char     bufs[3][16];
1437        int     bn = 0;
1438        char    **xfp = xfarg;
1439        double  theta;
1440
1441        if (yp[2]*yp[2] + zp[2]*zp[2] < 2.*FTINY*FTINY) {
1442                /* Special case for X' along Z-axis */
1443                theta = -atan2(yp[0], yp[1]);
1444                *xfp++ = "-ry";
1445                *xfp++ = xp[2] < 0.0 ? "90" : "-90";
1446                *xfp++ = "-rz";
1447                sprintf(bufs[bn], "%f", theta*(180./PI));
1448                *xfp++ = bufs[bn++];
1449                return(xfp - xfarg);
1450        }
1451        theta = atan2(yp[2], zp[2]);
1452        if (!FEQ(theta,0.0)) {
1453                *xfp++ = "-rx";
1454                sprintf(bufs[bn], "%f", theta*(180./PI));
1455                *xfp++ = bufs[bn++];
1456        }
1457        theta = asin(-xp[2]);
1458        if (!FEQ(theta,0.0)) {
1459                *xfp++ = "-ry";
1460                sprintf(bufs[bn], " %f", theta*(180./PI));
1461                *xfp++ = bufs[bn++];
1462        }
1463        theta = atan2(xp[1], xp[0]);
1464        if (!FEQ(theta,0.0)) {
1465                *xfp++ = "-rz";
1466                sprintf(bufs[bn], "%f", theta*(180./PI));
1467                *xfp++ = bufs[bn++];
1468        }
1469        *xfp = NULL;
1470        return(xfp - xfarg);
1471 }
1472
1473
1474 int
1475 getBSDF_xfm(            /* compute BSDF orient. -> world orient. transform */
1476        MAT4 xm,
1477        FVECT nrm,
1478        UpDir ud,
1479        char *xfbuf
1480 )
1481 {
1482        char    *xfargs[7];
1483        XF      myxf;
1484        FVECT   updir, xdest, ydest;
1485        int     i;
1486
1487        updir[0] = updir[1] = updir[2] = 0.;
1488        switch (ud) {
1489        case UDzneg:
1490                updir[2] = -1.;
1491                break;
1492        case UDyneg:
1493                updir[1] = -1.;
1494                break;
1495        case UDxneg:
1496                updir[0] = -1.;
1497                break;
1498        case UDxpos:
1499                updir[0] = 1.;
1500                break;
1501        case UDypos:
1502                updir[1] = 1.;
1503                break;
1504        case UDzpos:
1505                updir[2] = 1.;
1506                break;
1507        case UDunknown:
1508                return(0);
1509        }
1510        fcross(xdest, updir, nrm);
1511        if (normalize(xdest) == 0.0)
1512                return(0);
1513        fcross(ydest, nrm, xdest);
1514        xf(&myxf, addrot(xfargs, xdest, ydest, nrm), xfargs);
1515        copymat4(xm, myxf.xfm);
1516        if (xfbuf == NULL)
1517                return(1);
1518                                /* return xf arguments as well */
1519        for (i = 0; xfargs[i] != NULL; i++) {
1520                *xfbuf++ = ' ';
1521                strcpy(xfbuf, xfargs[i]);
1522                while (*xfbuf) ++xfbuf;
1523        }
1524        return(1);
1525 }
1526
1527 /*######### END DEPRECATED ROUTINES #######*/
1528 /*################################################################*/

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< Changed lines
> Changed lines