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

Comparing ray/src/common/bsdf.c (file contents):
Revision 2.7 by greg, Tue Sep 7 23:10:50 2010 UTC vs.
Revision 2.19 by greg, Sat Apr 9 15:39:16 2011 UTC

# Line 2 | Line 2
2   static const char RCSid[] = "$Id$";
3   #endif
4   /*
5 + *  bsdf.c
6 + *  
7 + *  Definitions for bidirectional scattering distribution functions.
8 + *
9 + *  Created by Greg Ward on 1/10/11.
10 + *
11 + */
12 +
13 + #include <stdio.h>
14 + #include <stdlib.h>
15 + #include <math.h>
16 + #include "ezxml.h"
17 + #include "hilbert.h"
18 + #include "bsdf.h"
19 + #include "bsdf_m.h"
20 + #include "bsdf_t.h"
21 +
22 + /* English ASCII strings corresponding to ennumerated errors */
23 + const char              *SDerrorEnglish[] = {
24 +                                "No error",
25 +                                "Memory error",
26 +                                "File input/output error",
27 +                                "File format error",
28 +                                "Illegal argument",
29 +                                "Invalid data",
30 +                                "Unsupported feature",
31 +                                "Internal program error",
32 +                                "Unknown error"
33 +                        };
34 +
35 + /* Additional information on last error (ASCII English) */
36 + char                    SDerrorDetail[256];
37 +
38 + /* Cache of loaded BSDFs */
39 + struct SDCache_s        *SDcacheList = NULL;
40 +
41 + /* Retain BSDFs in cache list */
42 + int                     SDretainSet = SDretainNone;
43 +
44 + /* Report any error to the indicated stream (in English) */
45 + SDError
46 + SDreportEnglish(SDError ec, FILE *fp)
47 + {
48 +        if (fp == NULL)
49 +                return ec;
50 +        if (!ec)
51 +                return SDEnone;
52 +        fputs(SDerrorEnglish[ec], fp);
53 +        if (SDerrorDetail[0]) {
54 +                fputs(": ", fp);
55 +                fputs(SDerrorDetail, fp);
56 +        }
57 +        fputc('\n', fp);
58 +        if (fp != stderr)
59 +                fflush(fp);
60 +        return ec;
61 + }
62 +
63 + static double
64 + to_meters(              /* return factor to convert given unit to meters */
65 +        const char *unit
66 + )
67 + {
68 +        if (unit == NULL) return(1.);           /* safe assumption? */
69 +        if (!strcasecmp(unit, "Meter")) return(1.);
70 +        if (!strcasecmp(unit, "Foot")) return(.3048);
71 +        if (!strcasecmp(unit, "Inch")) return(.0254);
72 +        if (!strcasecmp(unit, "Centimeter")) return(.01);
73 +        if (!strcasecmp(unit, "Millimeter")) return(.001);
74 +        sprintf(SDerrorDetail, "Unknown dimensional unit '%s'", unit);
75 +        return(-1.);
76 + }
77 +
78 + /* Load geometric dimensions and description (if any) */
79 + static SDError
80 + SDloadGeometry(SDData *sd, ezxml_t wdb)
81 + {
82 +        ezxml_t         geom;
83 +        double          cfact;
84 +        const char      *fmt, *mgfstr;
85 +
86 +        if (wdb == NULL)                /* no geometry section? */
87 +                return SDEnone;
88 +        sd->dim[0] = sd->dim[1] = sd->dim[2] = .0;
89 +        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Width")) != NULL)
90 +                sd->dim[0] = atof(ezxml_txt(geom)) *
91 +                                to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
92 +        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Height")) != NULL)
93 +                sd->dim[1] = atof(ezxml_txt(geom)) *
94 +                                to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
95 +        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Thickness")) != NULL)
96 +                sd->dim[2] = atof(ezxml_txt(geom)) *
97 +                                to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
98 +        if ((sd->dim[0] < .0) | (sd->dim[1] < .0) | (sd->dim[2] < .0)) {
99 +                sprintf(SDerrorDetail, "Negative size in \"%s\"", sd->name);
100 +                return SDEdata;
101 +        }
102 +        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Geometry")) == NULL ||
103 +                        (mgfstr = ezxml_txt(geom)) == NULL)
104 +                return SDEnone;
105 +        if ((fmt = ezxml_attr(geom, "format")) != NULL &&
106 +                        strcasecmp(fmt, "MGF")) {
107 +                sprintf(SDerrorDetail,
108 +                        "Unrecognized geometry format '%s' in \"%s\"",
109 +                                        fmt, sd->name);
110 +                return SDEsupport;
111 +        }
112 +        cfact = to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
113 +        sd->mgf = (char *)malloc(strlen(mgfstr)+32);
114 +        if (sd->mgf == NULL) {
115 +                strcpy(SDerrorDetail, "Out of memory in SDloadGeometry");
116 +                return SDEmemory;
117 +        }
118 +        if (cfact < 0.99 || cfact > 1.01)
119 +                sprintf(sd->mgf, "xf -s %.5f\n%s\nxf\n", cfact, mgfstr);
120 +        else
121 +                strcpy(sd->mgf, mgfstr);
122 +        return SDEnone;
123 + }
124 +
125 + /* Load a BSDF struct from the given file (free first and keep name) */
126 + SDError
127 + SDloadFile(SDData *sd, const char *fname)
128 + {
129 +        SDError         lastErr;
130 +        ezxml_t         fl, wtl;
131 +
132 +        if ((sd == NULL) | (fname == NULL || !*fname))
133 +                return SDEargument;
134 +                                /* free old data, keeping name */
135 +        SDfreeBSDF(sd);
136 +                                /* parse XML file */
137 +        fl = ezxml_parse_file(fname);
138 +        if (fl == NULL) {
139 +                sprintf(SDerrorDetail, "Cannot open BSDF \"%s\"", fname);
140 +                return SDEfile;
141 +        }
142 +        if (ezxml_error(fl)[0]) {
143 +                sprintf(SDerrorDetail, "BSDF \"%s\" %s", fname, ezxml_error(fl));
144 +                ezxml_free(fl);
145 +                return SDEformat;
146 +        }
147 +        if (strcmp(ezxml_name(fl), "WindowElement")) {
148 +                sprintf(SDerrorDetail,
149 +                        "BSDF \"%s\": top level node not 'WindowElement'",
150 +                                sd->name);
151 +                ezxml_free(fl);
152 +                return SDEformat;
153 +        }
154 +        wtl = ezxml_child(ezxml_child(fl, "Optical"), "Layer");
155 +        if (wtl == NULL) {
156 +                sprintf(SDerrorDetail, "BSDF \"%s\": no optical layer'",
157 +                                sd->name);
158 +                ezxml_free(fl);
159 +                return SDEformat;
160 +        }
161 +                                /* load geometry if present */
162 +        lastErr = SDloadGeometry(sd, ezxml_child(wtl, "Material"));
163 +        if (lastErr)
164 +                return lastErr;
165 +                                /* try loading variable resolution data */
166 +        lastErr = SDloadTre(sd, wtl);
167 +                                /* check our result */
168 +        switch (lastErr) {
169 +        case SDEformat:
170 +        case SDEdata:
171 +        case SDEsupport:        /* possibly we just tried the wrong format */
172 +                lastErr = SDloadMtx(sd, wtl);
173 +                break;
174 +        default:                /* variable res. OK else serious error */
175 +                break;
176 +        }
177 +                                /* done with XML file */
178 +        ezxml_free(fl);
179 +        
180 +        if (lastErr) {          /* was there a load error? */
181 +                SDfreeBSDF(sd);
182 +                return lastErr;
183 +        }
184 +                                /* remove any insignificant components */
185 +        if (sd->rf != NULL && sd->rf->maxHemi <= .001) {
186 +                SDfreeSpectralDF(sd->rf); sd->rf = NULL;
187 +        }
188 +        if (sd->rb != NULL && sd->rb->maxHemi <= .001) {
189 +                SDfreeSpectralDF(sd->rb); sd->rb = NULL;
190 +        }
191 +        if (sd->tf != NULL && sd->tf->maxHemi <= .001) {
192 +                SDfreeSpectralDF(sd->tf); sd->tf = NULL;
193 +        }
194 +                                /* return success */
195 +        return SDEnone;
196 + }
197 +
198 + /* Allocate new spectral distribution function */
199 + SDSpectralDF *
200 + SDnewSpectralDF(int nc)
201 + {
202 +        SDSpectralDF    *df;
203 +        
204 +        if (nc <= 0) {
205 +                strcpy(SDerrorDetail, "Zero component spectral DF request");
206 +                return NULL;
207 +        }
208 +        df = (SDSpectralDF *)malloc(sizeof(SDSpectralDF) +
209 +                                        (nc-1)*sizeof(SDComponent));
210 +        if (df == NULL) {
211 +                sprintf(SDerrorDetail,
212 +                                "Cannot allocate %d component spectral DF", nc);
213 +                return NULL;
214 +        }
215 +        df->minProjSA = .0;
216 +        df->maxHemi = .0;
217 +        df->ncomp = nc;
218 +        memset(df->comp, 0, nc*sizeof(SDComponent));
219 +        return df;
220 + }
221 +
222 + /* Free cached cumulative distributions for BSDF component */
223 + void
224 + SDfreeCumulativeCache(SDSpectralDF *df)
225 + {
226 +        int     n;
227 +        SDCDst  *cdp;
228 +
229 +        if (df == NULL)
230 +                return;
231 +        for (n = df->ncomp; n-- > 0; )
232 +                while ((cdp = df->comp[n].cdList) != NULL) {
233 +                        df->comp[n].cdList = cdp->next;
234 +                        free(cdp);
235 +                }
236 + }
237 +
238 + /* Free a spectral distribution function */
239 + void
240 + SDfreeSpectralDF(SDSpectralDF *df)
241 + {
242 +        int     n;
243 +
244 +        if (df == NULL)
245 +                return;
246 +        SDfreeCumulativeCache(df);
247 +        for (n = df->ncomp; n-- > 0; )
248 +                (*df->comp[n].func->freeSC)(df->comp[n].dist);
249 +        free(df);
250 + }
251 +
252 + /* Shorten file path to useable BSDF name, removing suffix */
253 + void
254 + SDclipName(char *res, const char *fname)
255 + {
256 +        const char      *cp, *dot = NULL;
257 +        
258 +        for (cp = fname; *cp; cp++)
259 +                if (*cp == '.')
260 +                        dot = cp;
261 +        if ((dot == NULL) | (dot < fname+2))
262 +                dot = cp;
263 +        if (dot - fname >= SDnameLn)
264 +                fname = dot - SDnameLn + 1;
265 +        while (fname < dot)
266 +                *res++ = *fname++;
267 +        *res = '\0';
268 + }
269 +
270 + /* Initialize an unused BSDF struct (simply clears to zeroes) */
271 + void
272 + SDclearBSDF(SDData *sd)
273 + {
274 +        if (sd != NULL)
275 +                memset(sd, 0, sizeof(SDData));
276 + }
277 +
278 + /* Free data associated with BSDF struct */
279 + void
280 + SDfreeBSDF(SDData *sd)
281 + {
282 +        if (sd == NULL)
283 +                return;
284 +        if (sd->mgf != NULL) {
285 +                free(sd->mgf);
286 +                sd->mgf = NULL;
287 +        }
288 +        if (sd->rf != NULL) {
289 +                SDfreeSpectralDF(sd->rf);
290 +                sd->rf = NULL;
291 +        }
292 +        if (sd->rb != NULL) {
293 +                SDfreeSpectralDF(sd->rb);
294 +                sd->rb = NULL;
295 +        }
296 +        if (sd->tf != NULL) {
297 +                SDfreeSpectralDF(sd->tf);
298 +                sd->tf = NULL;
299 +        }
300 +        sd->rLambFront.cieY = .0;
301 +        sd->rLambFront.spec.flags = 0;
302 +        sd->rLambBack.cieY = .0;
303 +        sd->rLambBack.spec.flags = 0;
304 +        sd->tLamb.cieY = .0;
305 +        sd->tLamb.spec.flags = 0;
306 + }
307 +
308 + /* Find writeable BSDF by name, or allocate new cache entry if absent */
309 + SDData *
310 + SDgetCache(const char *bname)
311 + {
312 +        struct SDCache_s        *sdl;
313 +        char                    sdnam[SDnameLn];
314 +
315 +        if (bname == NULL)
316 +                return NULL;
317 +
318 +        SDclipName(sdnam, bname);
319 +        for (sdl = SDcacheList; sdl != NULL; sdl = sdl->next)
320 +                if (!strcmp(sdl->bsdf.name, sdnam)) {
321 +                        sdl->refcnt++;
322 +                        return &sdl->bsdf;
323 +                }
324 +
325 +        sdl = (struct SDCache_s *)calloc(1, sizeof(struct SDCache_s));
326 +        if (sdl == NULL)
327 +                return NULL;
328 +
329 +        strcpy(sdl->bsdf.name, sdnam);
330 +        sdl->next = SDcacheList;
331 +        SDcacheList = sdl;
332 +
333 +        sdl->refcnt++;
334 +        return &sdl->bsdf;
335 + }
336 +
337 + /* Get loaded BSDF from cache (or load and cache it on first call) */
338 + /* Report any problem to stderr and return NULL on failure */
339 + const SDData *
340 + SDcacheFile(const char *fname)
341 + {
342 +        SDData          *sd;
343 +        SDError         ec;
344 +        
345 +        if (fname == NULL || !*fname)
346 +                return NULL;
347 +        SDerrorDetail[0] = '\0';
348 +        if ((sd = SDgetCache(fname)) == NULL) {
349 +                SDreportEnglish(SDEmemory, stderr);
350 +                return NULL;
351 +        }
352 +        if (!SDisLoaded(sd) && (ec = SDloadFile(sd, fname))) {
353 +                SDreportEnglish(ec, stderr);
354 +                SDfreeCache(sd);
355 +                return NULL;
356 +        }
357 +        return sd;
358 + }
359 +
360 + /* Free a BSDF from our cache (clear all if NULL) */
361 + void
362 + SDfreeCache(const SDData *sd)
363 + {
364 +        struct SDCache_s        *sdl, *sdLast = NULL;
365 +
366 +        if (sd == NULL) {               /* free entire list */
367 +                while ((sdl = SDcacheList) != NULL) {
368 +                        SDcacheList = sdl->next;
369 +                        SDfreeBSDF(&sdl->bsdf);
370 +                        free(sdl);
371 +                }
372 +                return;
373 +        }
374 +        for (sdl = SDcacheList; sdl != NULL; sdl = (sdLast=sdl)->next)
375 +                if (&sdl->bsdf == sd)
376 +                        break;
377 +        if (sdl == NULL || --sdl->refcnt)
378 +                return;                 /* missing or still in use */
379 +                                        /* keep unreferenced data? */
380 +        if (SDisLoaded(sd) && SDretainSet) {
381 +                if (SDretainSet == SDretainAll)
382 +                        return;         /* keep everything */
383 +                                        /* else free cumulative data */
384 +                SDfreeCumulativeCache(sd->rf);
385 +                SDfreeCumulativeCache(sd->rb);
386 +                SDfreeCumulativeCache(sd->tf);
387 +                return;
388 +        }
389 +                                        /* remove from list and free */
390 +        if (sdLast == NULL)
391 +                SDcacheList = sdl->next;
392 +        else
393 +                sdLast->next = sdl->next;
394 +        SDfreeBSDF(&sdl->bsdf);
395 +        free(sdl);
396 + }
397 +
398 + /* Sample an individual BSDF component */
399 + SDError
400 + SDsampComponent(SDValue *sv, FVECT outVec, const FVECT inVec,
401 +                        double randX, SDComponent *sdc)
402 + {
403 +        float           coef[SDmaxCh];
404 +        SDError         ec;
405 +        const SDCDst    *cd;
406 +        double          d;
407 +        int             n;
408 +                                        /* check arguments */
409 +        if ((sv == NULL) | (outVec == NULL) | (inVec == NULL) | (sdc == NULL))
410 +                return SDEargument;
411 +                                        /* get cumulative distribution */
412 +        cd = (*sdc->func->getCDist)(inVec, sdc);
413 +        if (cd == NULL)
414 +                return SDEmemory;
415 +        if (cd->cTotal <= 1e-7) {       /* anything to sample? */
416 +                sv->spec = c_dfcolor;
417 +                sv->cieY = .0;
418 +                memset(outVec, 0, 3*sizeof(double));
419 +                return SDEnone;
420 +        }
421 +        sv->cieY = cd->cTotal;
422 +                                        /* compute sample direction */
423 +        ec = (*sdc->func->sampCDist)(outVec, randX, cd);
424 +        if (ec)
425 +                return ec;
426 +                                        /* get BSDF color */
427 +        n = (*sdc->func->getBSDFs)(coef, outVec, inVec, sdc->dist);
428 +        if (n <= 0) {
429 +                strcpy(SDerrorDetail, "BSDF sample value error");
430 +                return SDEinternal;
431 +        }
432 +        sv->spec = sdc->cspec[0];
433 +        d = coef[0];
434 +        while (--n) {
435 +                c_cmix(&sv->spec, d, &sv->spec, coef[n], &sdc->cspec[n]);
436 +                d += coef[n];
437 +        }
438 +                                        /* make sure everything is set */
439 +        c_ccvt(&sv->spec, C_CSXY+C_CSSPEC);
440 +        return SDEnone;
441 + }
442 +
443 + #define MS_MAXDIM       15
444 +
445 + /* Convert 1-dimensional random variable to N-dimensional */
446 + void
447 + SDmultiSamp(double t[], int n, double randX)
448 + {
449 +        unsigned        nBits;
450 +        double          scale;
451 +        bitmask_t       ndx, coord[MS_MAXDIM];
452 +        
453 +        while (n > MS_MAXDIM)           /* punt for higher dimensions */
454 +                t[--n] = rand()*(1./(RAND_MAX+.5));
455 +        nBits = (8*sizeof(bitmask_t) - 1) / n;
456 +        ndx = randX * (double)((bitmask_t)1 << (nBits*n));
457 +                                        /* get coordinate on Hilbert curve */
458 +        hilbert_i2c(n, nBits, ndx, coord);
459 +                                        /* convert back to [0,1) range */
460 +        scale = 1. / (double)((bitmask_t)1 << nBits);
461 +        while (n--)
462 +                t[n] = scale * ((double)coord[n] + rand()*(1./(RAND_MAX+.5)));
463 + }
464 +
465 + #undef MS_MAXDIM
466 +
467 + /* Generate diffuse hemispherical sample */
468 + static void
469 + SDdiffuseSamp(FVECT outVec, int outFront, double randX)
470 + {
471 +                                        /* convert to position on hemisphere */
472 +        SDmultiSamp(outVec, 2, randX);
473 +        SDsquare2disk(outVec, outVec[0], outVec[1]);
474 +        outVec[2] = 1. - outVec[0]*outVec[0] - outVec[1]*outVec[1];
475 +        if (outVec[2] > .0)             /* a bit of paranoia */
476 +                outVec[2] = sqrt(outVec[2]);
477 +        if (!outFront)                  /* going out back? */
478 +                outVec[2] = -outVec[2];
479 + }
480 +
481 + /* Query projected solid angle coverage for non-diffuse BSDF direction */
482 + SDError
483 + SDsizeBSDF(double *projSA, const FVECT vec, int qflags, const SDData *sd)
484 + {
485 +        SDSpectralDF    *rdf;
486 +        SDError         ec;
487 +        int             i;
488 +                                        /* check arguments */
489 +        if ((projSA == NULL) | (vec == NULL) | (sd == NULL))
490 +                return SDEargument;
491 +                                        /* initialize extrema */
492 +        switch (qflags) {
493 +        case SDqueryMax:
494 +                projSA[0] = .0;
495 +                break;
496 +        case SDqueryMin+SDqueryMax:
497 +                projSA[1] = .0;
498 +                /* fall through */
499 +        case SDqueryMin:
500 +                projSA[0] = 10.;
501 +                break;
502 +        case 0:
503 +                return SDEargument;
504 +        }
505 +        if (vec[2] > .0)                /* front surface query? */
506 +                rdf = sd->rf;
507 +        else
508 +                rdf = sd->rb;
509 +        ec = SDEdata;                   /* run through components */
510 +        for (i = (rdf==NULL) ? 0 : rdf->ncomp; i--; ) {
511 +                ec = (*rdf->comp[i].func->queryProjSA)(projSA, vec, qflags,
512 +                                                        rdf->comp[i].dist);
513 +                if (ec)
514 +                        return ec;
515 +        }
516 +        for (i = (sd->tf==NULL) ? 0 : sd->tf->ncomp; i--; ) {
517 +                ec = (*sd->tf->comp[i].func->queryProjSA)(projSA, vec, qflags,
518 +                                                        sd->tf->comp[i].dist);
519 +                if (ec)
520 +                        return ec;
521 +        }
522 +        if (ec) {                       /* all diffuse? */
523 +                projSA[0] = M_PI;
524 +                if (qflags == SDqueryMin+SDqueryMax)
525 +                        projSA[1] = M_PI;
526 +        }
527 +        return SDEnone;
528 + }
529 +
530 + /* Return BSDF for the given incident and scattered ray vectors */
531 + SDError
532 + SDevalBSDF(SDValue *sv, const FVECT outVec, const FVECT inVec, const SDData *sd)
533 + {
534 +        int             inFront, outFront;
535 +        SDSpectralDF    *sdf;
536 +        float           coef[SDmaxCh];
537 +        int             nch, i;
538 +                                        /* check arguments */
539 +        if ((sv == NULL) | (outVec == NULL) | (inVec == NULL) | (sd == NULL))
540 +                return SDEargument;
541 +                                        /* whose side are we on? */
542 +        inFront = (inVec[2] > .0);
543 +        outFront = (outVec[2] > .0);
544 +                                        /* start with diffuse portion */
545 +        if (inFront & outFront) {
546 +                *sv = sd->rLambFront;
547 +                sdf = sd->rf;
548 +        } else if (!(inFront | outFront)) {
549 +                *sv = sd->rLambBack;
550 +                sdf = sd->rb;
551 +        } else /* inFront ^ outFront */ {
552 +                *sv = sd->tLamb;
553 +                sdf = sd->tf;
554 +        }
555 +        sv->cieY *= 1./M_PI;
556 +                                        /* add non-diffuse components */
557 +        i = (sdf != NULL) ? sdf->ncomp : 0;
558 +        while (i-- > 0) {
559 +                nch = (*sdf->comp[i].func->getBSDFs)(coef, outVec, inVec,
560 +                                                        sdf->comp[i].dist);
561 +                while (nch-- > 0) {
562 +                        c_cmix(&sv->spec, sv->cieY, &sv->spec,
563 +                                        coef[nch], &sdf->comp[i].cspec[nch]);
564 +                        sv->cieY += coef[nch];
565 +                }
566 +        }
567 +                                        /* make sure everything is set */
568 +        c_ccvt(&sv->spec, C_CSXY+C_CSSPEC);
569 +        return SDEnone;
570 + }
571 +
572 + /* Compute directional hemispherical scattering at this incident angle */
573 + double
574 + SDdirectHemi(const FVECT inVec, int sflags, const SDData *sd)
575 + {
576 +        double          hsum;
577 +        SDSpectralDF    *rdf;
578 +        const SDCDst    *cd;
579 +        int             i;
580 +                                        /* check arguments */
581 +        if ((inVec == NULL) | (sd == NULL))
582 +                return .0;
583 +                                        /* gather diffuse components */
584 +        if (inVec[2] > .0) {
585 +                hsum = sd->rLambFront.cieY;
586 +                rdf = sd->rf;
587 +        } else /* !inFront */ {
588 +                hsum = sd->rLambBack.cieY;
589 +                rdf = sd->rb;
590 +        }
591 +        if ((sflags & SDsampDf+SDsampR) != SDsampDf+SDsampR)
592 +                hsum = .0;
593 +        if ((sflags & SDsampDf+SDsampT) == SDsampDf+SDsampT)
594 +                hsum += sd->tLamb.cieY;
595 +                                        /* gather non-diffuse components */
596 +        i = ((sflags & SDsampSp+SDsampR) == SDsampSp+SDsampR &&
597 +                        rdf != NULL) ? rdf->ncomp : 0;
598 +        while (i-- > 0) {               /* non-diffuse reflection */
599 +                cd = (*rdf->comp[i].func->getCDist)(inVec, &rdf->comp[i]);
600 +                if (cd != NULL)
601 +                        hsum += cd->cTotal;
602 +        }
603 +        i = ((sflags & SDsampSp+SDsampT) == SDsampSp+SDsampT &&
604 +                        sd->tf != NULL) ? sd->tf->ncomp : 0;
605 +        while (i-- > 0) {               /* non-diffuse transmission */
606 +                cd = (*sd->tf->comp[i].func->getCDist)(inVec, &sd->tf->comp[i]);
607 +                if (cd != NULL)
608 +                        hsum += cd->cTotal;
609 +        }
610 +        return hsum;
611 + }
612 +
613 + /* Sample BSDF direction based on the given random variable */
614 + SDError
615 + SDsampBSDF(SDValue *sv, FVECT outVec, const FVECT inVec,
616 +                        double randX, int sflags, const SDData *sd)
617 + {
618 +        SDError         ec;
619 +        int             inFront;
620 +        SDSpectralDF    *rdf;
621 +        double          rdiff;
622 +        float           coef[SDmaxCh];
623 +        int             i, j, n, nr;
624 +        SDComponent     *sdc;
625 +        const SDCDst    **cdarr = NULL;
626 +                                        /* check arguments */
627 +        if ((sv == NULL) | (outVec == NULL) | (inVec == NULL) | (sd == NULL) |
628 +                        (randX < .0) | (randX >= 1.))
629 +                return SDEargument;
630 +                                        /* whose side are we on? */
631 +        inFront = (inVec[2] > .0);
632 +                                        /* remember diffuse portions */
633 +        if (inFront) {
634 +                *sv = sd->rLambFront;
635 +                rdf = sd->rf;
636 +        } else /* !inFront */ {
637 +                *sv = sd->rLambBack;
638 +                rdf = sd->rb;
639 +        }
640 +        if ((sflags & SDsampDf+SDsampR) != SDsampDf+SDsampR)
641 +                sv->cieY = .0;
642 +        rdiff = sv->cieY;
643 +        if ((sflags & SDsampDf+SDsampT) == SDsampDf+SDsampT)
644 +                sv->cieY += sd->tLamb.cieY;
645 +                                        /* gather non-diffuse components */
646 +        i = nr = ((sflags & SDsampSp+SDsampR) == SDsampSp+SDsampR &&
647 +                        rdf != NULL) ? rdf->ncomp : 0;
648 +        j = ((sflags & SDsampSp+SDsampT) == SDsampSp+SDsampT &&
649 +                        sd->tf != NULL) ? sd->tf->ncomp : 0;
650 +        n = i + j;
651 +        if (n > 0 && (cdarr = (const SDCDst **)malloc(n*sizeof(SDCDst *))) == NULL)
652 +                return SDEmemory;
653 +        while (j-- > 0) {               /* non-diffuse transmission */
654 +                cdarr[i+j] = (*sd->tf->comp[j].func->getCDist)(inVec, &sd->tf->comp[j]);
655 +                if (cdarr[i+j] == NULL) {
656 +                        free(cdarr);
657 +                        return SDEmemory;
658 +                }
659 +                sv->cieY += cdarr[i+j]->cTotal;
660 +        }
661 +        while (i-- > 0) {               /* non-diffuse reflection */
662 +                cdarr[i] = (*rdf->comp[i].func->getCDist)(inVec, &rdf->comp[i]);
663 +                if (cdarr[i] == NULL) {
664 +                        free(cdarr);
665 +                        return SDEmemory;
666 +                }
667 +                sv->cieY += cdarr[i]->cTotal;
668 +        }
669 +        if (sv->cieY <= 1e-7) {         /* anything to sample? */
670 +                sv->cieY = .0;
671 +                memset(outVec, 0, 3*sizeof(double));
672 +                return SDEnone;
673 +        }
674 +                                        /* scale random variable */
675 +        randX *= sv->cieY;
676 +                                        /* diffuse reflection? */
677 +        if (randX < rdiff) {
678 +                SDdiffuseSamp(outVec, inFront, randX/rdiff);
679 +                goto done;
680 +        }
681 +        randX -= rdiff;
682 +                                        /* diffuse transmission? */
683 +        if ((sflags & SDsampDf+SDsampT) == SDsampDf+SDsampT) {
684 +                if (randX < sd->tLamb.cieY) {
685 +                        sv->spec = sd->tLamb.spec;
686 +                        SDdiffuseSamp(outVec, !inFront, randX/sd->tLamb.cieY);
687 +                        goto done;
688 +                }
689 +                randX -= sd->tLamb.cieY;
690 +        }
691 +                                        /* else one of cumulative dist. */
692 +        for (i = 0; i < n && randX < cdarr[i]->cTotal; i++)
693 +                randX -= cdarr[i]->cTotal;
694 +        if (i >= n)
695 +                return SDEinternal;
696 +                                        /* compute sample direction */
697 +        sdc = (i < nr) ? &rdf->comp[i] : &sd->tf->comp[i-nr];
698 +        ec = (*sdc->func->sampCDist)(outVec, randX/cdarr[i]->cTotal, cdarr[i]);
699 +        if (ec)
700 +                return ec;
701 +                                        /* compute color */
702 +        j = (*sdc->func->getBSDFs)(coef, outVec, inVec, sdc->dist);
703 +        if (j <= 0) {
704 +                sprintf(SDerrorDetail, "BSDF \"%s\" sampling value error",
705 +                                sd->name);
706 +                return SDEinternal;
707 +        }
708 +        sv->spec = sdc->cspec[0];
709 +        rdiff = coef[0];
710 +        while (--j) {
711 +                c_cmix(&sv->spec, rdiff, &sv->spec, coef[j], &sdc->cspec[j]);
712 +                rdiff += coef[j];
713 +        }
714 + done:
715 +        if (cdarr != NULL)
716 +                free(cdarr);
717 +                                        /* make sure everything is set */
718 +        c_ccvt(&sv->spec, C_CSXY+C_CSSPEC);
719 +        return SDEnone;
720 + }
721 +
722 + /* Compute World->BSDF transform from surface normal and up (Y) vector */
723 + SDError
724 + SDcompXform(RREAL vMtx[3][3], const FVECT sNrm, const FVECT uVec)
725 + {
726 +        if ((vMtx == NULL) | (sNrm == NULL) | (uVec == NULL))
727 +                return SDEargument;
728 +        VCOPY(vMtx[2], sNrm);
729 +        if (normalize(vMtx[2]) == .0)
730 +                return SDEargument;
731 +        fcross(vMtx[0], uVec, vMtx[2]);
732 +        if (normalize(vMtx[0]) == .0)
733 +                return SDEargument;
734 +        fcross(vMtx[1], vMtx[2], vMtx[0]);
735 +        return SDEnone;
736 + }
737 +
738 + /* Compute inverse transform */
739 + SDError
740 + SDinvXform(RREAL iMtx[3][3], RREAL vMtx[3][3])
741 + {
742 +        RREAL   mTmp[3][3];
743 +        double  d;
744 +
745 +        if ((iMtx == NULL) | (vMtx == NULL))
746 +                return SDEargument;
747 +                                        /* compute determinant */
748 +        mTmp[0][0] = vMtx[2][2]*vMtx[1][1] - vMtx[2][1]*vMtx[1][2];
749 +        mTmp[0][1] = vMtx[2][1]*vMtx[0][2] - vMtx[2][2]*vMtx[0][1];
750 +        mTmp[0][2] = vMtx[1][2]*vMtx[0][1] - vMtx[1][1]*vMtx[0][2];
751 +        d = vMtx[0][0]*mTmp[0][0] + vMtx[1][0]*mTmp[0][1] + vMtx[2][0]*mTmp[0][2];
752 +        if (d == .0) {
753 +                strcpy(SDerrorDetail, "Zero determinant in matrix inversion");
754 +                return SDEargument;
755 +        }
756 +        d = 1./d;                       /* invert matrix */
757 +        mTmp[0][0] *= d; mTmp[0][1] *= d; mTmp[0][2] *= d;
758 +        mTmp[1][0] = d*(vMtx[2][0]*vMtx[1][2] - vMtx[2][2]*vMtx[1][0]);
759 +        mTmp[1][1] = d*(vMtx[2][2]*vMtx[0][0] - vMtx[2][0]*vMtx[0][2]);
760 +        mTmp[1][2] = d*(vMtx[1][0]*vMtx[0][2] - vMtx[1][2]*vMtx[0][0]);
761 +        mTmp[2][0] = d*(vMtx[2][1]*vMtx[1][0] - vMtx[2][0]*vMtx[1][1]);
762 +        mTmp[2][1] = d*(vMtx[2][0]*vMtx[0][1] - vMtx[2][1]*vMtx[0][0]);
763 +        mTmp[2][2] = d*(vMtx[1][1]*vMtx[0][0] - vMtx[1][0]*vMtx[0][1]);
764 +        memcpy(iMtx, mTmp, sizeof(mTmp));
765 +        return SDEnone;
766 + }
767 +
768 + /* Transform and normalize direction (column) vector */
769 + SDError
770 + SDmapDir(FVECT resVec, RREAL vMtx[3][3], const FVECT inpVec)
771 + {
772 +        FVECT   vTmp;
773 +
774 +        if ((resVec == NULL) | (inpVec == NULL))
775 +                return SDEargument;
776 +        if (vMtx == NULL) {             /* assume they just want to normalize */
777 +                if (resVec != inpVec)
778 +                        VCOPY(resVec, inpVec);
779 +                return (normalize(resVec) > .0) ? SDEnone : SDEargument;
780 +        }
781 +        vTmp[0] = DOT(vMtx[0], inpVec);
782 +        vTmp[1] = DOT(vMtx[1], inpVec);
783 +        vTmp[2] = DOT(vMtx[2], inpVec);
784 +        if (normalize(vTmp) == .0)
785 +                return SDEargument;
786 +        VCOPY(resVec, vTmp);
787 +        return SDEnone;
788 + }
789 +
790 + /*################################################################*/
791 + /*######### DEPRECATED ROUTINES AWAITING PERMANENT REMOVAL #######*/
792 +
793 + /*
794   * Routines for handling BSDF data
795   */
796  
797   #include "standard.h"
9 – #include "bsdf.h"
798   #include "paths.h"
11 – #include "ezxml.h"
799   #include <ctype.h>
800  
801   #define MAXLATS         46              /* maximum number of latitudes */
# Line 61 | Line 848 | static ANGLE_BASIS     abase_list[MAXABASES] = {
848  
849   static int      nabases = 3;    /* current number of defined bases */
850  
851 < #define  FEQ(a,b)       ((a)-(b) <= 1e-7 && (b)-(a) <= 1e-7)
851 > #define  FEQ(a,b)       ((a)-(b) <= 1e-6 && (b)-(a) <= 1e-6)
852  
853 < // returns the name of the given tag
853 > static int
854 > fequal(double a, double b)
855 > {
856 >        if (b != .0)
857 >                a = a/b - 1.;
858 >        return((a <= 1e-6) & (a >= -1e-6));
859 > }
860 >
861 > /* Returns the name of the given tag */
862   #ifdef ezxml_name
863   #undef ezxml_name
864   static char *
# Line 75 | Line 870 | ezxml_name(ezxml_t xml)
870   }
871   #endif
872  
873 < // returns the given tag's character content or empty string if none
873 > /* Returns the given tag's character content or empty string if none */
874   #ifdef ezxml_txt
875   #undef ezxml_txt
876   static char *
# Line 211 | Line 1006 | load_angle_basis(      /* load custom BSDF angle basis */
1006          if (!abname || !*abname)
1007                  return;
1008          for (i = nabases; i--; )
1009 <                if (!strcmp(abname, abase_list[i].name))
1009 >                if (!strcasecmp(abname, abase_list[i].name))
1010                          return;         /* assume it's the same */
1011          if (nabases >= MAXABASES)
1012                  error(INTERNAL, "too many angle bases");
# Line 227 | Line 1022 | load_angle_basis(      /* load custom BSDF angle basis */
1022                  if (!i)
1023                          abase_list[nabases].lat[i].tmin =
1024                                          -abase_list[nabases].lat[i+1].tmin;
1025 <                else if (!FEQ(atof(ezxml_txt(ezxml_child(ezxml_child(wbb,
1025 >                else if (!fequal(atof(ezxml_txt(ezxml_child(ezxml_child(wbb,
1026                                          "ThetaBounds"), "LowerTheta"))),
1027                                  abase_list[nabases].lat[i].tmin))
1028                          error(WARNING, "theta values disagree in custom basis");
# Line 239 | Line 1034 | load_angle_basis(      /* load custom BSDF angle basis */
1034   }
1035  
1036  
242 – static double
243 – to_meters(              /* return factor to convert given unit to meters */
244 –        const char *unit
245 – )
246 – {
247 –        if (unit == NULL) return(1.);           /* safe assumption? */
248 –        if (!strcasecmp(unit, "Meter")) return(1.);
249 –        if (!strcasecmp(unit, "Foot")) return(.3048);
250 –        if (!strcasecmp(unit, "Inch")) return(.0254);
251 –        if (!strcasecmp(unit, "Centimeter")) return(.01);
252 –        sprintf(errmsg, "unknown dimensional unit '%s'", unit);
253 –        error(USER, errmsg);
254 – }
255 –
256 –
1037   static void
1038   load_geometry(          /* load geometric dimensions and description (if any) */
1039          struct BSDF_data *dp,
# Line 311 | Line 1091 | load_bsdf_data(                /* load BSDF distribution for this wa
1091                  return;
1092          }
1093          for (i = nabases; i--; )
1094 <                if (!strcmp(cbasis, abase_list[i].name)) {
1094 >                if (!strcasecmp(cbasis, abase_list[i].name)) {
1095                          dp->ninc = abase_list[i].nangles;
1096                          dp->ib_priv = (void *)&abase_list[i];
1097                          dp->ib_vec = ab_getvecR;
# Line 325 | Line 1105 | load_bsdf_data(                /* load BSDF distribution for this wa
1105                  return;
1106          }
1107          for (i = nabases; i--; )
1108 <                if (!strcmp(rbasis, abase_list[i].name)) {
1108 >                if (!strcasecmp(rbasis, abase_list[i].name)) {
1109                          dp->nout = abase_list[i].nangles;
1110                          dp->ob_priv = (void *)&abase_list[i];
1111                          dp->ob_vec = ab_getvec;
# Line 334 | Line 1114 | load_bsdf_data(                /* load BSDF distribution for this wa
1114                          break;
1115                  }
1116          if (i < 0) {
1117 <                sprintf(errmsg, "undefined RowAngleBasis '%s'", cbasis);
1117 >                sprintf(errmsg, "undefined RowAngleBasis '%s'", rbasis);
1118                  error(WARNING, errmsg);
1119                  return;
1120          }
# Line 445 | Line 1225 | check_bsdf_data(       /* check that BSDF data is sane */
1225                                  BSDF_value(dp,i,o) = .0f;
1226                          }
1227                  }
1228 <                if (hemi_total > 1.02) {
1228 >                if (hemi_total > 1.01) {
1229                          sprintf(errmsg,
1230                          "incoming BSDF direction %d passes %.1f%% of light",
1231                                          i, 100.*hemi_total);
# Line 462 | Line 1242 | check_bsdf_data(       /* check that BSDF data is sane */
1242                  for (i = dp->ninc; i--; )
1243                          hemi_total += BSDF_value(dp,i,o) * omega_iarr[i];
1244  
1245 <                if (hemi_total > 1.02) {
1245 >                if (hemi_total > 1.01) {
1246                          sprintf(errmsg,
1247                          "outgoing BSDF direction %d collects %.1f%% of light",
1248                                          o, 100.*hemi_total);
# Line 471 | Line 1251 | check_bsdf_data(       /* check that BSDF data is sane */
1251                  full_total += hemi_total*omega_oarr[o];
1252          }
1253          full_total /= PI;
1254 <        if (full_total > 1.02) {
1255 <                sprintf(errmsg, "BSDF transfers %.1f%% of light",
1254 >        if (full_total > 1.00001) {
1255 >                sprintf(errmsg, "BSDF transfers %.4f%% of light",
1256                                  100.*full_total);
1257                  error(WARNING, errmsg);
1258          }
# Line 517 | Line 1297 | load_BSDF(             /* load BSDF data from file */
1297                  return(NULL);
1298          }
1299          wtl = ezxml_child(ezxml_child(fl, "Optical"), "Layer");
1300 +        if (strcasecmp(ezxml_txt(ezxml_child(ezxml_child(wtl,
1301 +                        "DataDefinition"), "IncidentDataStructure")),
1302 +                        "Columns")) {
1303 +                sprintf(errmsg,
1304 +                        "BSDF \"%s\": unsupported IncidentDataStructure",
1305 +                                path);
1306 +                error(WARNING, errmsg);
1307 +                ezxml_free(fl);
1308 +                return(NULL);
1309 +        }              
1310          load_angle_basis(ezxml_child(ezxml_child(wtl,
1311                                  "DataDefinition"), "AngleBasis"));
1312          dp = (struct BSDF_data *)calloc(1, sizeof(struct BSDF_data));
1313          load_geometry(dp, ezxml_child(wtl, "Material"));
1314          for (wld = ezxml_child(wtl, "WavelengthData");
1315                                  wld != NULL; wld = wld->next) {
1316 <                if (strcmp(ezxml_txt(ezxml_child(wld,"Wavelength")), "Visible"))
1316 >                if (strcasecmp(ezxml_txt(ezxml_child(wld,"Wavelength")),
1317 >                                "Visible"))
1318                          continue;
1319 <                wdb = ezxml_child(wld, "WavelengthDataBlock");
1320 <                if (wdb == NULL) continue;
1321 <                if (strcmp(ezxml_txt(ezxml_child(wdb,"WavelengthDataDirection")),
1319 >                for (wdb = ezxml_child(wld, "WavelengthDataBlock");
1320 >                                wdb != NULL; wdb = wdb->next)
1321 >                        if (!strcasecmp(ezxml_txt(ezxml_child(wdb,
1322 >                                        "WavelengthDataDirection")),
1323                                          "Transmission Front"))
1324 <                        continue;
1325 <                load_bsdf_data(dp, wdb);        /* load front BTDF */
1326 <                break;                          /* ignore the rest */
1324 >                                break;
1325 >                if (wdb != NULL) {              /* load front BTDF */
1326 >                        load_bsdf_data(dp, wdb);
1327 >                        break;                  /* ignore the rest */
1328 >                }
1329          }
1330          ezxml_free(fl);                         /* done with XML file */
1331          if (!check_bsdf_data(dp)) {
# Line 707 | Line 1501 | getBSDF_xfm(           /* compute BSDF orient. -> world orient.
1501          }
1502          return(1);
1503   }
1504 +
1505 + /*######### END DEPRECATED ROUTINES #######*/
1506 + /*################################################################*/

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