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

Comparing ray/src/common/bsdf.c (file contents):
Revision 2.41 by greg, Sat Jun 23 16:47:39 2012 UTC vs.
Revision 2.47 by greg, Sun Mar 23 23:15:53 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  
93        if (wdb == NULL)                /* no geometry section? */
94                return SDEnone;
95        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Name")) != NULL) {
96                strncpy(sd->matn, ezxml_txt(geom), SDnameLn);
97                if (sd->matn[SDnameLn-1])
98                        strcpy(sd->matn+(SDnameLn-4), "...");
99        }
100        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Manufacturer")) != NULL) {
101                strncpy(sd->makr, ezxml_txt(geom), SDnameLn);
102                if (sd->makr[SDnameLn-1])
103                        strcpy(sd->makr+(SDnameLn-4), "...");
104        }
105        sd->dim[0] = sd->dim[1] = sd->dim[2] = .0;
99          SDerrorDetail[0] = '\0';
100 <        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Width")) != NULL)
101 <                sd->dim[0] = atof(ezxml_txt(geom)) *
102 <                                to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
103 <        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Height")) != NULL)
104 <                sd->dim[1] = atof(ezxml_txt(geom)) *
105 <                                to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
106 <        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Thickness")) != NULL)
107 <                sd->dim[2] = atof(ezxml_txt(geom)) *
108 <                                to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
109 <        if ((sd->dim[0] < 0) | (sd->dim[1] < 0) | (sd->dim[2] < 0)) {
110 <                if (!SDerrorDetail[0])
111 <                        sprintf(SDerrorDetail, "Negative dimension in \"%s\"",
112 <                                                sd->name);
113 <                return SDEdata;
100 >        sd->matn[0] = '\0'; sd->makr[0] = '\0';
101 >        sd->dim[0] = sd->dim[1] = sd->dim[2] = 0;
102 >        matl = ezxml_child(wtl, "Material");
103 >        if (matl != NULL) {                     /* get material info. */
104 >                if ((node = ezxml_child(matl, "Name")) != NULL) {
105 >                        strncpy(sd->matn, ezxml_txt(node), SDnameLn);
106 >                        if (sd->matn[SDnameLn-1])
107 >                                strcpy(sd->matn+(SDnameLn-4), "...");
108 >                }
109 >                if ((node = ezxml_child(matl, "Manufacturer")) != NULL) {
110 >                        strncpy(sd->makr, ezxml_txt(node), SDnameLn);
111 >                        if (sd->makr[SDnameLn-1])
112 >                                strcpy(sd->makr+(SDnameLn-4), "...");
113 >                }
114 >                if ((node = ezxml_child(matl, "Width")) != NULL)
115 >                        sd->dim[0] = atof(ezxml_txt(node)) *
116 >                                        to_meters(ezxml_attr(node, "unit"));
117 >                if ((node = ezxml_child(matl, "Height")) != NULL)
118 >                        sd->dim[1] = atof(ezxml_txt(node)) *
119 >                                        to_meters(ezxml_attr(node, "unit"));
120 >                if ((node = ezxml_child(matl, "Thickness")) != NULL)
121 >                        sd->dim[2] = atof(ezxml_txt(node)) *
122 >                                        to_meters(ezxml_attr(node, "unit"));
123 >                if ((sd->dim[0] < 0) | (sd->dim[1] < 0) | (sd->dim[2] < 0)) {
124 >                        if (!SDerrorDetail[0])
125 >                                sprintf(SDerrorDetail, "Negative dimension in \"%s\"",
126 >                                                        sd->name);
127 >                        return SDEdata;
128 >                }
129          }
130 <        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Geometry")) == NULL ||
131 <                        (mgfstr = ezxml_txt(geom)) == NULL)
130 >        sd->mgf = NULL;
131 >        geom = ezxml_child(wtl, "Geometry");
132 >        if (geom == NULL)                       /* no actual geometry? */
133                  return SDEnone;
134 <        while (isspace(*mgfstr))
135 <                ++mgfstr;
127 <        if (!*mgfstr)
128 <                return SDEnone;
129 <        if ((fmt = ezxml_attr(geom, "format")) != NULL &&
130 <                        strcasecmp(fmt, "MGF")) {
134 >        fmt = ezxml_attr(geom, "format");
135 >        if (fmt != NULL && strcasecmp(fmt, "MGF")) {
136                  sprintf(SDerrorDetail,
137                          "Unrecognized geometry format '%s' in \"%s\"",
138                                          fmt, sd->name);
139                  return SDEsupport;
140          }
141 <        cfact = to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
141 >        if ((node = ezxml_child(geom, "MGFblock")) == NULL ||
142 >                        (mgfstr = ezxml_txt(node)) == NULL)
143 >                return SDEnone;
144 >        while (isspace(*mgfstr))
145 >                ++mgfstr;
146 >        if (!*mgfstr)
147 >                return SDEnone;
148 >        cfact = to_meters(ezxml_attr(node, "unit"));
149          if (cfact <= 0)
150                  return SDEformat;
151          sd->mgf = (char *)malloc(strlen(mgfstr)+32);
# Line 177 | Line 189 | SDloadFile(SDData *sd, const char *fname)
189                  ezxml_free(fl);
190                  return SDEformat;
191          }
192 +        wtl = ezxml_child(fl, "FileType");
193 +        if (wtl != NULL && strcmp(ezxml_txt(wtl), "BSDF")) {
194 +                sprintf(SDerrorDetail,
195 +                        "XML \"%s\": wrong FileType (must be 'BSDF')",
196 +                                sd->name);
197 +                ezxml_free(fl);
198 +                return SDEformat;
199 +        }
200          wtl = ezxml_child(ezxml_child(fl, "Optical"), "Layer");
201          if (wtl == NULL) {
202                  sprintf(SDerrorDetail, "BSDF \"%s\": no optical layers'",
# Line 185 | Line 205 | SDloadFile(SDData *sd, const char *fname)
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 213 | 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 347 | 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 396 | 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 434 | 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 460 | 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;
468                sv->cieY = .0;
497                  memset(ioVec, 0, 3*sizeof(double));
498                  return SDEnone;
499          }
472        sv->cieY = cd->cTotal;
500                                          /* compute sample direction */
501          ec = (*sdc->func->sampCDist)(ioVec, randX, cd);
502          if (ec)
# Line 562 | 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 589 | Line 618 | SDsizeBSDF(double *projSA, const FVECT v1, const RREAL
618                  projSA[0] = M_PI;
619                  if (qflags == SDqueryMin+SDqueryMax)
620                          projSA[1] = M_PI;
621 <        }
621 >        } else if (qflags == SDqueryMin+SDqueryMax && projSA[0] > projSA[1])
622 >                projSA[0] = projSA[1];
623          return SDEnone;
624   }
625  
# Line 614 | Line 644 | SDevalBSDF(SDValue *sv, const FVECT outVec, const FVEC
644          } else if (!(inFront | outFront)) {
645                  *sv = sd->rLambBack;
646                  sdf = sd->rb;
647 <        } else /* inFront ^ outFront */ {
647 >        } else if (inFront) {
648                  *sv = sd->tLamb;
649 <                sdf = sd->tf;
649 >                sdf = (sd->tf != NULL) ? sd->tf : sd->tb;
650 >        } else /* inBack */ {
651 >                *sv = sd->tLamb;
652 >                sdf = (sd->tb != NULL) ? sd->tb : sd->tf;
653          }
654          sv->cieY *= 1./M_PI;
655                                          /* add non-diffuse components */
# Line 640 | Line 673 | double
673   SDdirectHemi(const FVECT inVec, int sflags, const SDData *sd)
674   {
675          double          hsum;
676 <        SDSpectralDF    *rdf;
676 >        SDSpectralDF    *rdf, *tdf;
677          const SDCDst    *cd;
678          int             i;
679                                          /* check arguments */
# Line 650 | Line 683 | SDdirectHemi(const FVECT inVec, int sflags, const SDDa
683          if (inVec[2] > 0) {
684                  hsum = sd->rLambFront.cieY;
685                  rdf = sd->rf;
686 +                tdf = (sd->tf != NULL) ? sd->tf : sd->tb;
687          } else /* !inFront */ {
688                  hsum = sd->rLambBack.cieY;
689                  rdf = sd->rb;
690 +                tdf = (sd->tb != NULL) ? sd->tb : sd->tf;
691          }
692          if ((sflags & SDsampDf+SDsampR) != SDsampDf+SDsampR)
693                  hsum = .0;
694          if ((sflags & SDsampDf+SDsampT) == SDsampDf+SDsampT)
695                  hsum += sd->tLamb.cieY;
696                                          /* gather non-diffuse components */
697 <        i = ((sflags & SDsampSp+SDsampR) == SDsampSp+SDsampR &&
698 <                        rdf != NULL) ? rdf->ncomp : 0;
697 >        i = (((sflags & SDsampSp+SDsampR) == SDsampSp+SDsampR) &
698 >                        (rdf != NULL)) ? rdf->ncomp : 0;
699          while (i-- > 0) {               /* non-diffuse reflection */
700                  cd = (*rdf->comp[i].func->getCDist)(inVec, &rdf->comp[i]);
701                  if (cd != NULL)
702                          hsum += cd->cTotal;
703          }
704 <        i = ((sflags & SDsampSp+SDsampT) == SDsampSp+SDsampT &&
705 <                        sd->tf != NULL) ? sd->tf->ncomp : 0;
704 >        i = (((sflags & SDsampSp+SDsampT) == SDsampSp+SDsampT) &
705 >                        (tdf != NULL)) ? tdf->ncomp : 0;
706          while (i-- > 0) {               /* non-diffuse transmission */
707 <                cd = (*sd->tf->comp[i].func->getCDist)(inVec, &sd->tf->comp[i]);
707 >                cd = (*tdf->comp[i].func->getCDist)(inVec, &tdf->comp[i]);
708                  if (cd != NULL)
709                          hsum += cd->cTotal;
710          }
# Line 683 | Line 718 | SDsampBSDF(SDValue *sv, FVECT ioVec, double randX, int
718          SDError         ec;
719          FVECT           inVec;
720          int             inFront;
721 <        SDSpectralDF    *rdf;
721 >        SDSpectralDF    *rdf, *tdf;
722          double          rdiff;
723          float           coef[SDmaxCh];
724          int             i, j, n, nr;
# Line 700 | Line 735 | SDsampBSDF(SDValue *sv, FVECT ioVec, double randX, int
735          if (inFront) {
736                  *sv = sd->rLambFront;
737                  rdf = sd->rf;
738 +                tdf = (sd->tf != NULL) ? sd->tf : sd->tb;
739          } else /* !inFront */ {
740                  *sv = sd->rLambBack;
741                  rdf = sd->rb;
742 +                tdf = (sd->tb != NULL) ? sd->tb : sd->tf;
743          }
744          if ((sflags & SDsampDf+SDsampR) != SDsampDf+SDsampR)
745                  sv->cieY = .0;
# Line 710 | Line 747 | SDsampBSDF(SDValue *sv, FVECT ioVec, double randX, int
747          if ((sflags & SDsampDf+SDsampT) == SDsampDf+SDsampT)
748                  sv->cieY += sd->tLamb.cieY;
749                                          /* gather non-diffuse components */
750 <        i = nr = ((sflags & SDsampSp+SDsampR) == SDsampSp+SDsampR &&
751 <                        rdf != NULL) ? rdf->ncomp : 0;
752 <        j = ((sflags & SDsampSp+SDsampT) == SDsampSp+SDsampT &&
753 <                        sd->tf != NULL) ? sd->tf->ncomp : 0;
750 >        i = nr = (((sflags & SDsampSp+SDsampR) == SDsampSp+SDsampR) &
751 >                        (rdf != NULL)) ? rdf->ncomp : 0;
752 >        j = (((sflags & SDsampSp+SDsampT) == SDsampSp+SDsampT) &
753 >                        (tdf != NULL)) ? tdf->ncomp : 0;
754          n = i + j;
755          if (n > 0 && (cdarr = (const SDCDst **)malloc(n*sizeof(SDCDst *))) == NULL)
756                  return SDEmemory;
757          while (j-- > 0) {               /* non-diffuse transmission */
758 <                cdarr[i+j] = (*sd->tf->comp[j].func->getCDist)(inVec, &sd->tf->comp[j]);
759 <                if (cdarr[i+j] == NULL) {
760 <                        free(cdarr);
724 <                        return SDEmemory;
725 <                }
758 >                cdarr[i+j] = (*tdf->comp[j].func->getCDist)(inVec, &tdf->comp[j]);
759 >                if (cdarr[i+j] == NULL)
760 >                        cdarr[i+j] = &SDemptyCD;
761                  sv->cieY += cdarr[i+j]->cTotal;
762          }
763          while (i-- > 0) {               /* non-diffuse reflection */
764                  cdarr[i] = (*rdf->comp[i].func->getCDist)(inVec, &rdf->comp[i]);
765 <                if (cdarr[i] == NULL) {
766 <                        free(cdarr);
767 <                        return SDEmemory;
768 <                }
734 <                sv->cieY += cdarr[i]->cTotal;
765 >                if (cdarr[i] == NULL)
766 >                        cdarr[i] = &SDemptyCD;
767 >                else
768 >                        sv->cieY += cdarr[i]->cTotal;
769          }
770          if (sv->cieY <= 1e-6) {         /* anything to sample? */
771                  sv->cieY = .0;
# Line 756 | Line 790 | SDsampBSDF(SDValue *sv, FVECT ioVec, double randX, int
790                  randX -= sd->tLamb.cieY;
791          }
792                                          /* else one of cumulative dist. */
793 <        for (i = 0; i < n && randX < cdarr[i]->cTotal; i++)
793 >        for (i = 0; i < n && randX > cdarr[i]->cTotal; i++)
794                  randX -= cdarr[i]->cTotal;
795          if (i >= n)
796                  return SDEinternal;
797                                          /* compute sample direction */
798 <        sdc = (i < nr) ? &rdf->comp[i] : &sd->tf->comp[i-nr];
798 >        sdc = (i < nr) ? &rdf->comp[i] : &tdf->comp[i-nr];
799          ec = (*sdc->func->sampCDist)(ioVec, randX/cdarr[i]->cTotal, cdarr[i]);
800          if (ec)
801                  return ec;
# Line 853 | Line 887 | SDmapDir(FVECT resVec, RREAL vMtx[3][3], const FVECT i
887          VCOPY(resVec, vTmp);
888          return SDEnone;
889   }
856
857 /*################################################################*/
858 /*######### DEPRECATED ROUTINES AWAITING PERMANENT REMOVAL #######*/
859
860 /*
861 * Routines for handling BSDF data
862 */
863
864 #include "standard.h"
865 #include "paths.h"
866
867 #define MAXLATS         46              /* maximum number of latitudes */
868
869 /* BSDF angle specification */
870 typedef struct {
871        char    name[64];               /* basis name */
872        int     nangles;                /* total number of directions */
873        struct {
874                float   tmin;                   /* starting theta */
875                short   nphis;                  /* number of phis (0 term) */
876        }       lat[MAXLATS+1];         /* latitudes */
877 } ANGLE_BASIS;
878
879 #define MAXABASES       7               /* limit on defined bases */
880
881 static ANGLE_BASIS      abase_list[MAXABASES] = {
882        {
883                "LBNL/Klems Full", 145,
884                { {-5., 1},
885                {5., 8},
886                {15., 16},
887                {25., 20},
888                {35., 24},
889                {45., 24},
890                {55., 24},
891                {65., 16},
892                {75., 12},
893                {90., 0} }
894        }, {
895                "LBNL/Klems Half", 73,
896                { {-6.5, 1},
897                {6.5, 8},
898                {19.5, 12},
899                {32.5, 16},
900                {46.5, 20},
901                {61.5, 12},
902                {76.5, 4},
903                {90., 0} }
904        }, {
905                "LBNL/Klems Quarter", 41,
906                { {-9., 1},
907                {9., 8},
908                {27., 12},
909                {46., 12},
910                {66., 8},
911                {90., 0} }
912        }
913 };
914
915 static int      nabases = 3;    /* current number of defined bases */
916
917 #define  FEQ(a,b)       ((a)-(b) <= 1e-6 && (b)-(a) <= 1e-6)
918
919 static int
920 fequal(double a, double b)
921 {
922        if (b != 0)
923                a = a/b - 1.;
924        return((a <= 1e-6) & (a >= -1e-6));
925 }
926
927 /* Returns the name of the given tag */
928 #ifdef ezxml_name
929 #undef ezxml_name
930 static char *
931 ezxml_name(ezxml_t xml)
932 {
933        if (xml == NULL)
934                return(NULL);
935        return(xml->name);
936 }
937 #endif
938
939 /* Returns the given tag's character content or empty string if none */
940 #ifdef ezxml_txt
941 #undef ezxml_txt
942 static char *
943 ezxml_txt(ezxml_t xml)
944 {
945        if (xml == NULL)
946                return("");
947        return(xml->txt);
948 }
949 #endif
950
951
952 static int
953 ab_getvec(              /* get vector for this angle basis index */
954        FVECT v,
955        int ndx,
956        void *p
957 )
958 {
959        ANGLE_BASIS  *ab = (ANGLE_BASIS *)p;
960        int     li;
961        double  pol, azi, d;
962        
963        if ((ndx < 0) | (ndx >= ab->nangles))
964                return(0);
965        for (li = 0; ndx >= ab->lat[li].nphis; li++)
966                ndx -= ab->lat[li].nphis;
967        pol = PI/180.*0.5*(ab->lat[li].tmin + ab->lat[li+1].tmin);
968        azi = 2.*PI*ndx/ab->lat[li].nphis;
969        v[2] = d = cos(pol);
970        d = sqrt(1. - d*d);     /* sin(pol) */
971        v[0] = cos(azi)*d;
972        v[1] = sin(azi)*d;
973        return(1);
974 }
975
976
977 static int
978 ab_getndx(              /* get index corresponding to the given vector */
979        FVECT v,
980        void *p
981 )
982 {
983        ANGLE_BASIS  *ab = (ANGLE_BASIS *)p;
984        int     li, ndx;
985        double  pol, azi;
986
987        if ((v[2] < -1.0) | (v[2] > 1.0))
988                return(-1);
989        pol = 180.0/PI*acos(v[2]);
990        azi = 180.0/PI*atan2(v[1], v[0]);
991        if (azi < 0.0) azi += 360.0;
992        for (li = 1; ab->lat[li].tmin <= pol; li++)
993                if (!ab->lat[li].nphis)
994                        return(-1);
995        --li;
996        ndx = (int)((1./360.)*azi*ab->lat[li].nphis + 0.5);
997        if (ndx >= ab->lat[li].nphis) ndx = 0;
998        while (li--)
999                ndx += ab->lat[li].nphis;
1000        return(ndx);
1001 }
1002
1003
1004 static double
1005 ab_getohm(              /* get solid angle for this angle basis index */
1006        int ndx,
1007        void *p
1008 )
1009 {
1010        ANGLE_BASIS  *ab = (ANGLE_BASIS *)p;
1011        int     li;
1012        double  theta, theta1;
1013        
1014        if ((ndx < 0) | (ndx >= ab->nangles))
1015                return(0);
1016        for (li = 0; ndx >= ab->lat[li].nphis; li++)
1017                ndx -= ab->lat[li].nphis;
1018        theta1 = PI/180. * ab->lat[li+1].tmin;
1019        if (ab->lat[li].nphis == 1) {           /* special case */
1020                if (ab->lat[li].tmin > FTINY)
1021                        error(USER, "unsupported BSDF coordinate system");
1022                return(2.*PI*(1. - cos(theta1)));
1023        }
1024        theta = PI/180. * ab->lat[li].tmin;
1025        return(2.*PI*(cos(theta) - cos(theta1))/(double)ab->lat[li].nphis);
1026 }
1027
1028
1029 static int
1030 ab_getvecR(             /* get reverse vector for this angle basis index */
1031        FVECT v,
1032        int ndx,
1033        void *p
1034 )
1035 {
1036        if (!ab_getvec(v, ndx, p))
1037                return(0);
1038
1039        v[0] = -v[0];
1040        v[1] = -v[1];
1041        v[2] = -v[2];
1042
1043        return(1);
1044 }
1045
1046
1047 static int
1048 ab_getndxR(             /* get index corresponding to the reverse vector */
1049        FVECT v,
1050        void *p
1051 )
1052 {
1053        FVECT  v2;
1054        
1055        v2[0] = -v[0];
1056        v2[1] = -v[1];
1057        v2[2] = -v[2];
1058
1059        return ab_getndx(v2, p);
1060 }
1061
1062
1063 static void
1064 load_angle_basis(       /* load custom BSDF angle basis */
1065        ezxml_t wab
1066 )
1067 {
1068        char    *abname = ezxml_txt(ezxml_child(wab, "AngleBasisName"));
1069        ezxml_t wbb;
1070        int     i;
1071        
1072        if (!abname || !*abname)
1073                return;
1074        for (i = nabases; i--; )
1075                if (!strcasecmp(abname, abase_list[i].name))
1076                        return;         /* assume it's the same */
1077        if (nabases >= MAXABASES)
1078                error(INTERNAL, "too many angle bases");
1079        strcpy(abase_list[nabases].name, abname);
1080        abase_list[nabases].nangles = 0;
1081        for (i = 0, wbb = ezxml_child(wab, "AngleBasisBlock");
1082                        wbb != NULL; i++, wbb = wbb->next) {
1083                if (i >= MAXLATS)
1084                        error(INTERNAL, "too many latitudes in custom basis");
1085                abase_list[nabases].lat[i+1].tmin = atof(ezxml_txt(
1086                                ezxml_child(ezxml_child(wbb,
1087                                        "ThetaBounds"), "UpperTheta")));
1088                if (!i)
1089                        abase_list[nabases].lat[i].tmin =
1090                                        -abase_list[nabases].lat[i+1].tmin;
1091                else if (!fequal(atof(ezxml_txt(ezxml_child(ezxml_child(wbb,
1092                                        "ThetaBounds"), "LowerTheta"))),
1093                                abase_list[nabases].lat[i].tmin))
1094                        error(WARNING, "theta values disagree in custom basis");
1095                abase_list[nabases].nangles +=
1096                        abase_list[nabases].lat[i].nphis =
1097                                atoi(ezxml_txt(ezxml_child(wbb, "nPhis")));
1098        }
1099        abase_list[nabases++].lat[i].nphis = 0;
1100 }
1101
1102
1103 static void
1104 load_geometry(          /* load geometric dimensions and description (if any) */
1105        struct BSDF_data *dp,
1106        ezxml_t wdb
1107 )
1108 {
1109        ezxml_t         geom;
1110        double          cfact;
1111        const char      *fmt, *mgfstr;
1112
1113        dp->dim[0] = dp->dim[1] = dp->dim[2] = 0;
1114        dp->mgf = NULL;
1115        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Width")) != NULL)
1116                dp->dim[0] = atof(ezxml_txt(geom)) *
1117                                to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
1118        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Height")) != NULL)
1119                dp->dim[1] = atof(ezxml_txt(geom)) *
1120                                to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
1121        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Thickness")) != NULL)
1122                dp->dim[2] = atof(ezxml_txt(geom)) *
1123                                to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
1124        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Geometry")) == NULL ||
1125                        (mgfstr = ezxml_txt(geom)) == NULL)
1126                return;
1127        if ((fmt = ezxml_attr(geom, "format")) != NULL &&
1128                        strcasecmp(fmt, "MGF")) {
1129                sprintf(errmsg, "unrecognized geometry format '%s'", fmt);
1130                error(WARNING, errmsg);
1131                return;
1132        }
1133        cfact = to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
1134        dp->mgf = (char *)malloc(strlen(mgfstr)+32);
1135        if (dp->mgf == NULL)
1136                error(SYSTEM, "out of memory in load_geometry");
1137        if (cfact < 0.99 || cfact > 1.01)
1138                sprintf(dp->mgf, "xf -s %.5f\n%s\nxf\n", cfact, mgfstr);
1139        else
1140                strcpy(dp->mgf, mgfstr);
1141 }
1142
1143
1144 static void
1145 load_bsdf_data(         /* load BSDF distribution for this wavelength */
1146        struct BSDF_data *dp,
1147        ezxml_t wdb
1148 )
1149 {
1150        char  *cbasis = ezxml_txt(ezxml_child(wdb,"ColumnAngleBasis"));
1151        char  *rbasis = ezxml_txt(ezxml_child(wdb,"RowAngleBasis"));
1152        char  *sdata;
1153        int  i;
1154        
1155        if ((!cbasis || !*cbasis) | (!rbasis || !*rbasis)) {
1156                error(WARNING, "missing column/row basis for BSDF");
1157                return;
1158        }
1159        for (i = nabases; i--; )
1160                if (!strcasecmp(cbasis, abase_list[i].name)) {
1161                        dp->ninc = abase_list[i].nangles;
1162                        dp->ib_priv = (void *)&abase_list[i];
1163                        dp->ib_vec = ab_getvecR;
1164                        dp->ib_ndx = ab_getndxR;
1165                        dp->ib_ohm = ab_getohm;
1166                        break;
1167                }
1168        if (i < 0) {
1169                sprintf(errmsg, "undefined ColumnAngleBasis '%s'", cbasis);
1170                error(WARNING, errmsg);
1171                return;
1172        }
1173        for (i = nabases; i--; )
1174                if (!strcasecmp(rbasis, abase_list[i].name)) {
1175                        dp->nout = abase_list[i].nangles;
1176                        dp->ob_priv = (void *)&abase_list[i];
1177                        dp->ob_vec = ab_getvec;
1178                        dp->ob_ndx = ab_getndx;
1179                        dp->ob_ohm = ab_getohm;
1180                        break;
1181                }
1182        if (i < 0) {
1183                sprintf(errmsg, "undefined RowAngleBasis '%s'", rbasis);
1184                error(WARNING, errmsg);
1185                return;
1186        }
1187                                /* read BSDF data */
1188        sdata  = ezxml_txt(ezxml_child(wdb,"ScatteringData"));
1189        if (!sdata || !*sdata) {
1190                error(WARNING, "missing BSDF ScatteringData");
1191                return;
1192        }
1193        dp->bsdf = (float *)malloc(sizeof(float)*dp->ninc*dp->nout);
1194        if (dp->bsdf == NULL)
1195                error(SYSTEM, "out of memory in load_bsdf_data");
1196        for (i = 0; i < dp->ninc*dp->nout; i++) {
1197                char  *sdnext = fskip(sdata);
1198                if (sdnext == NULL) {
1199                        error(WARNING, "bad/missing BSDF ScatteringData");
1200                        free(dp->bsdf); dp->bsdf = NULL;
1201                        return;
1202                }
1203                while (*sdnext && isspace(*sdnext))
1204                        sdnext++;
1205                if (*sdnext == ',') sdnext++;
1206                dp->bsdf[i] = atof(sdata);
1207                sdata = sdnext;
1208        }
1209        while (isspace(*sdata))
1210                sdata++;
1211        if (*sdata) {
1212                sprintf(errmsg, "%d extra characters after BSDF ScatteringData",
1213                                (int)strlen(sdata));
1214                error(WARNING, errmsg);
1215        }
1216 }
1217
1218
1219 static int
1220 check_bsdf_data(        /* check that BSDF data is sane */
1221        struct BSDF_data *dp
1222 )
1223 {
1224        double          *omega_iarr, *omega_oarr;
1225        double          dom, hemi_total, full_total;
1226        int             nneg;
1227        FVECT           v;
1228        int             i, o;
1229
1230        if (dp == NULL || dp->bsdf == NULL)
1231                return(0);
1232        omega_iarr = (double *)calloc(dp->ninc, sizeof(double));
1233        omega_oarr = (double *)calloc(dp->nout, sizeof(double));
1234        if ((omega_iarr == NULL) | (omega_oarr == NULL))
1235                error(SYSTEM, "out of memory in check_bsdf_data");
1236                                        /* incoming projected solid angles */
1237        hemi_total = .0;
1238        for (i = dp->ninc; i--; ) {
1239                dom = getBSDF_incohm(dp,i);
1240                if (dom <= 0) {
1241                        error(WARNING, "zero/negative incoming solid angle");
1242                        continue;
1243                }
1244                if (!getBSDF_incvec(v,dp,i) || v[2] > FTINY) {
1245                        error(WARNING, "illegal incoming BSDF direction");
1246                        free(omega_iarr); free(omega_oarr);
1247                        return(0);
1248                }
1249                hemi_total += omega_iarr[i] = dom * -v[2];
1250        }
1251        if ((hemi_total > 1.02*PI) | (hemi_total < 0.98*PI)) {
1252                sprintf(errmsg, "incoming BSDF hemisphere off by %.1f%%",
1253                                100.*(hemi_total/PI - 1.));
1254                error(WARNING, errmsg);
1255        }
1256        dom = PI / hemi_total;          /* fix normalization */
1257        for (i = dp->ninc; i--; )
1258                omega_iarr[i] *= dom;
1259                                        /* outgoing projected solid angles */
1260        hemi_total = .0;
1261        for (o = dp->nout; o--; ) {
1262                dom = getBSDF_outohm(dp,o);
1263                if (dom <= 0) {
1264                        error(WARNING, "zero/negative outgoing solid angle");
1265                        continue;
1266                }
1267                if (!getBSDF_outvec(v,dp,o) || v[2] < -FTINY) {
1268                        error(WARNING, "illegal outgoing BSDF direction");
1269                        free(omega_iarr); free(omega_oarr);
1270                        return(0);
1271                }
1272                hemi_total += omega_oarr[o] = dom * v[2];
1273        }
1274        if ((hemi_total > 1.02*PI) | (hemi_total < 0.98*PI)) {
1275                sprintf(errmsg, "outgoing BSDF hemisphere off by %.1f%%",
1276                                100.*(hemi_total/PI - 1.));
1277                error(WARNING, errmsg);
1278        }
1279        dom = PI / hemi_total;          /* fix normalization */
1280        for (o = dp->nout; o--; )
1281                omega_oarr[o] *= dom;
1282        nneg = 0;                       /* check outgoing totals */
1283        for (i = 0; i < dp->ninc; i++) {
1284                hemi_total = .0;
1285                for (o = dp->nout; o--; ) {
1286                        double  f = BSDF_value(dp,i,o);
1287                        if (f >= 0)
1288                                hemi_total += f*omega_oarr[o];
1289                        else {
1290                                nneg += (f < -FTINY);
1291                                BSDF_value(dp,i,o) = .0f;
1292                        }
1293                }
1294                if (hemi_total > 1.01) {
1295                        sprintf(errmsg,
1296                        "incoming BSDF direction %d passes %.1f%% of light",
1297                                        i, 100.*hemi_total);
1298                        error(WARNING, errmsg);
1299                }
1300        }
1301        if (nneg) {
1302                sprintf(errmsg, "%d negative BSDF values (ignored)", nneg);
1303                error(WARNING, errmsg);
1304        }
1305        full_total = .0;                /* reverse roles and check again */
1306        for (o = 0; o < dp->nout; o++) {
1307                hemi_total = .0;
1308                for (i = dp->ninc; i--; )
1309                        hemi_total += BSDF_value(dp,i,o) * omega_iarr[i];
1310
1311                if (hemi_total > 1.01) {
1312                        sprintf(errmsg,
1313                        "outgoing BSDF direction %d collects %.1f%% of light",
1314                                        o, 100.*hemi_total);
1315                        error(WARNING, errmsg);
1316                }
1317                full_total += hemi_total*omega_oarr[o];
1318        }
1319        full_total /= PI;
1320        if (full_total > 1.00001) {
1321                sprintf(errmsg, "BSDF transfers %.4f%% of light",
1322                                100.*full_total);
1323                error(WARNING, errmsg);
1324        }
1325        free(omega_iarr); free(omega_oarr);
1326        return(1);
1327 }
1328
1329
1330 struct BSDF_data *
1331 load_BSDF(              /* load BSDF data from file */
1332        char *fname
1333 )
1334 {
1335        char                    *path;
1336        ezxml_t                 fl, wtl, wld, wdb;
1337        struct BSDF_data        *dp;
1338        
1339        path = getpath(fname, getrlibpath(), R_OK);
1340        if (path == NULL) {
1341                sprintf(errmsg, "cannot find BSDF file \"%s\"", fname);
1342                error(WARNING, errmsg);
1343                return(NULL);
1344        }
1345        fl = ezxml_parse_file(path);
1346        if (fl == NULL) {
1347                sprintf(errmsg, "cannot open BSDF \"%s\"", path);
1348                error(WARNING, errmsg);
1349                return(NULL);
1350        }
1351        if (ezxml_error(fl)[0]) {
1352                sprintf(errmsg, "BSDF \"%s\" %s", path, ezxml_error(fl));
1353                error(WARNING, errmsg);
1354                ezxml_free(fl);
1355                return(NULL);
1356        }
1357        if (strcmp(ezxml_name(fl), "WindowElement")) {
1358                sprintf(errmsg,
1359                        "BSDF \"%s\": top level node not 'WindowElement'",
1360                                path);
1361                error(WARNING, errmsg);
1362                ezxml_free(fl);
1363                return(NULL);
1364        }
1365        wtl = ezxml_child(ezxml_child(fl, "Optical"), "Layer");
1366        if (strcasecmp(ezxml_txt(ezxml_child(ezxml_child(wtl,
1367                        "DataDefinition"), "IncidentDataStructure")),
1368                        "Columns")) {
1369                sprintf(errmsg,
1370                        "BSDF \"%s\": unsupported IncidentDataStructure",
1371                                path);
1372                error(WARNING, errmsg);
1373                ezxml_free(fl);
1374                return(NULL);
1375        }
1376        for (wld = ezxml_child(ezxml_child(wtl,
1377                                "DataDefinition"), "AngleBasis");
1378                        wld != NULL; wld = wld->next)
1379                load_angle_basis(wld);
1380        dp = (struct BSDF_data *)calloc(1, sizeof(struct BSDF_data));
1381        load_geometry(dp, ezxml_child(wtl, "Material"));
1382        for (wld = ezxml_child(wtl, "WavelengthData");
1383                                wld != NULL; wld = wld->next) {
1384                if (strcasecmp(ezxml_txt(ezxml_child(wld,"Wavelength")),
1385                                "Visible"))
1386                        continue;
1387                for (wdb = ezxml_child(wld, "WavelengthDataBlock");
1388                                wdb != NULL; wdb = wdb->next)
1389                        if (!strcasecmp(ezxml_txt(ezxml_child(wdb,
1390                                        "WavelengthDataDirection")),
1391                                        "Transmission Front"))
1392                                break;
1393                if (wdb != NULL) {              /* load front BTDF */
1394                        load_bsdf_data(dp, wdb);
1395                        break;                  /* ignore the rest */
1396                }
1397        }
1398        ezxml_free(fl);                         /* done with XML file */
1399        if (!check_bsdf_data(dp)) {
1400                sprintf(errmsg, "bad/missing BTDF data in \"%s\"", path);
1401                error(WARNING, errmsg);
1402                free_BSDF(dp);
1403                dp = NULL;
1404        }
1405        return(dp);
1406 }
1407
1408
1409 void
1410 free_BSDF(              /* free BSDF data structure */
1411        struct BSDF_data *b
1412 )
1413 {
1414        if (b == NULL)
1415                return;
1416        if (b->mgf != NULL)
1417                free(b->mgf);
1418        if (b->bsdf != NULL)
1419                free(b->bsdf);
1420        free(b);
1421 }
1422
1423
1424 int
1425 r_BSDF_incvec(          /* compute random input vector at given location */
1426        FVECT v,
1427        struct BSDF_data *b,
1428        int i,
1429        double rv,
1430        MAT4 xm
1431 )
1432 {
1433        FVECT   pert;
1434        double  rad;
1435        int     j;
1436        
1437        if (!getBSDF_incvec(v, b, i))
1438                return(0);
1439        rad = sqrt(getBSDF_incohm(b, i) / PI);
1440        SDmultiSamp(pert, 3, rv);
1441        for (j = 0; j < 3; j++)
1442                v[j] += rad*(2.*pert[j] - 1.);
1443        if (xm != NULL)
1444                multv3(v, v, xm);
1445        return(normalize(v) != 0.0);
1446 }
1447
1448
1449 int
1450 r_BSDF_outvec(          /* compute random output vector at given location */
1451        FVECT v,
1452        struct BSDF_data *b,
1453        int o,
1454        double rv,
1455        MAT4 xm
1456 )
1457 {
1458        FVECT   pert;
1459        double  rad;
1460        int     j;
1461        
1462        if (!getBSDF_outvec(v, b, o))
1463                return(0);
1464        rad = sqrt(getBSDF_outohm(b, o) / PI);
1465        SDmultiSamp(pert, 3, rv);
1466        for (j = 0; j < 3; j++)
1467                v[j] += rad*(2.*pert[j] - 1.);
1468        if (xm != NULL)
1469                multv3(v, v, xm);
1470        return(normalize(v) != 0.0);
1471 }
1472
1473
1474 static int
1475 addrot(                 /* compute rotation (x,y,z) => (xp,yp,zp) */
1476        char *xfarg[],
1477        FVECT xp,
1478        FVECT yp,
1479        FVECT zp
1480 )
1481 {
1482        static char     bufs[3][16];
1483        int     bn = 0;
1484        char    **xfp = xfarg;
1485        double  theta;
1486
1487        if (yp[2]*yp[2] + zp[2]*zp[2] < 2.*FTINY*FTINY) {
1488                /* Special case for X' along Z-axis */
1489                theta = -atan2(yp[0], yp[1]);
1490                *xfp++ = "-ry";
1491                *xfp++ = xp[2] < 0.0 ? "90" : "-90";
1492                *xfp++ = "-rz";
1493                sprintf(bufs[bn], "%f", theta*(180./PI));
1494                *xfp++ = bufs[bn++];
1495                return(xfp - xfarg);
1496        }
1497        theta = atan2(yp[2], zp[2]);
1498        if (!FEQ(theta,0.0)) {
1499                *xfp++ = "-rx";
1500                sprintf(bufs[bn], "%f", theta*(180./PI));
1501                *xfp++ = bufs[bn++];
1502        }
1503        theta = asin(-xp[2]);
1504        if (!FEQ(theta,0.0)) {
1505                *xfp++ = "-ry";
1506                sprintf(bufs[bn], " %f", theta*(180./PI));
1507                *xfp++ = bufs[bn++];
1508        }
1509        theta = atan2(xp[1], xp[0]);
1510        if (!FEQ(theta,0.0)) {
1511                *xfp++ = "-rz";
1512                sprintf(bufs[bn], "%f", theta*(180./PI));
1513                *xfp++ = bufs[bn++];
1514        }
1515        *xfp = NULL;
1516        return(xfp - xfarg);
1517 }
1518
1519
1520 int
1521 getBSDF_xfm(            /* compute BSDF orient. -> world orient. transform */
1522        MAT4 xm,
1523        FVECT nrm,
1524        UpDir ud,
1525        char *xfbuf
1526 )
1527 {
1528        char    *xfargs[7];
1529        XF      myxf;
1530        FVECT   updir, xdest, ydest;
1531        int     i;
1532
1533        updir[0] = updir[1] = updir[2] = 0.;
1534        switch (ud) {
1535        case UDzneg:
1536                updir[2] = -1.;
1537                break;
1538        case UDyneg:
1539                updir[1] = -1.;
1540                break;
1541        case UDxneg:
1542                updir[0] = -1.;
1543                break;
1544        case UDxpos:
1545                updir[0] = 1.;
1546                break;
1547        case UDypos:
1548                updir[1] = 1.;
1549                break;
1550        case UDzpos:
1551                updir[2] = 1.;
1552                break;
1553        case UDunknown:
1554                return(0);
1555        }
1556        fcross(xdest, updir, nrm);
1557        if (normalize(xdest) == 0.0)
1558                return(0);
1559        fcross(ydest, nrm, xdest);
1560        xf(&myxf, addrot(xfargs, xdest, ydest, nrm), xfargs);
1561        copymat4(xm, myxf.xfm);
1562        if (xfbuf == NULL)
1563                return(1);
1564                                /* return xf arguments as well */
1565        for (i = 0; xfargs[i] != NULL; i++) {
1566                *xfbuf++ = ' ';
1567                strcpy(xfbuf, xfargs[i]);
1568                while (*xfbuf) ++xfbuf;
1569        }
1570        return(1);
1571 }
1572
1573 /*######### END DEPRECATED ROUTINES #######*/
1574 /*################################################################*/

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