ViewVC Help
View File | Revision Log | Show Annotations | Download File | Root Listing
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 2.30 by greg, Thu Jun 9 17:09:39 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 + #define _USE_MATH_DEFINES
14 + #include <stdio.h>
15 + #include <stdlib.h>
16 + #include <math.h>
17 + #include "ezxml.h"
18 + #include "hilbert.h"
19 + #include "bsdf.h"
20 + #include "bsdf_m.h"
21 + #include "bsdf_t.h"
22 +
23 + /* English ASCII strings corresponding to ennumerated errors */
24 + const char              *SDerrorEnglish[] = {
25 +                                "No error",
26 +                                "Memory error",
27 +                                "File input/output error",
28 +                                "File format error",
29 +                                "Illegal argument",
30 +                                "Invalid data",
31 +                                "Unsupported feature",
32 +                                "Internal program error",
33 +                                "Unknown error"
34 +                        };
35 +
36 + /* Additional information on last error (ASCII English) */
37 + char                    SDerrorDetail[256];
38 +
39 + /* Cache of loaded BSDFs */
40 + struct SDCache_s        *SDcacheList = NULL;
41 +
42 + /* Retain BSDFs in cache list */
43 + int                     SDretainSet = SDretainNone;
44 +
45 + /* Report any error to the indicated stream (in English) */
46 + SDError
47 + SDreportEnglish(SDError ec, FILE *fp)
48 + {
49 +        if (!ec)
50 +                return SDEnone;
51 +        if ((ec < SDEnone) | (ec > SDEunknown)) {
52 +                SDerrorDetail[0] = '\0';
53 +                ec = SDEunknown;
54 +        }
55 +        if (fp == NULL)
56 +                return ec;
57 +        fputs(SDerrorEnglish[ec], fp);
58 +        if (SDerrorDetail[0]) {
59 +                fputs(": ", fp);
60 +                fputs(SDerrorDetail, fp);
61 +        }
62 +        fputc('\n', fp);
63 +        if (fp != stderr)
64 +                fflush(fp);
65 +        return ec;
66 + }
67 +
68 + static double
69 + to_meters(              /* return factor to convert given unit to meters */
70 +        const char *unit
71 + )
72 + {
73 +        if (unit == NULL) return(1.);           /* safe assumption? */
74 +        if (!strcasecmp(unit, "Meter")) return(1.);
75 +        if (!strcasecmp(unit, "Foot")) return(.3048);
76 +        if (!strcasecmp(unit, "Inch")) return(.0254);
77 +        if (!strcasecmp(unit, "Centimeter")) return(.01);
78 +        if (!strcasecmp(unit, "Millimeter")) return(.001);
79 +        sprintf(SDerrorDetail, "Unknown dimensional unit '%s'", unit);
80 +        return(-1.);
81 + }
82 +
83 + /* Load geometric dimensions and description (if any) */
84 + static SDError
85 + SDloadGeometry(SDData *sd, ezxml_t wdb)
86 + {
87 +        ezxml_t         geom;
88 +        double          cfact;
89 +        const char      *fmt, *mgfstr;
90 +
91 +        if (wdb == NULL)                /* no geometry section? */
92 +                return SDEnone;
93 +        sd->dim[0] = sd->dim[1] = sd->dim[2] = .0;
94 +        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Width")) != NULL)
95 +                sd->dim[0] = atof(ezxml_txt(geom)) *
96 +                                to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
97 +        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Height")) != NULL)
98 +                sd->dim[1] = atof(ezxml_txt(geom)) *
99 +                                to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
100 +        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Thickness")) != NULL)
101 +                sd->dim[2] = atof(ezxml_txt(geom)) *
102 +                                to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
103 +        if ((sd->dim[0] < 0) | (sd->dim[1] < 0) | (sd->dim[2] < 0)) {
104 +                sprintf(SDerrorDetail, "Negative size in \"%s\"", sd->name);
105 +                return SDEdata;
106 +        }
107 +        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Geometry")) == NULL ||
108 +                        (mgfstr = ezxml_txt(geom)) == NULL)
109 +                return SDEnone;
110 +        if ((fmt = ezxml_attr(geom, "format")) != NULL &&
111 +                        strcasecmp(fmt, "MGF")) {
112 +                sprintf(SDerrorDetail,
113 +                        "Unrecognized geometry format '%s' in \"%s\"",
114 +                                        fmt, sd->name);
115 +                return SDEsupport;
116 +        }
117 +        cfact = to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
118 +        sd->mgf = (char *)malloc(strlen(mgfstr)+32);
119 +        if (sd->mgf == NULL) {
120 +                strcpy(SDerrorDetail, "Out of memory in SDloadGeometry");
121 +                return SDEmemory;
122 +        }
123 +        if (cfact < 0.99 || cfact > 1.01)
124 +                sprintf(sd->mgf, "xf -s %.5f\n%s\nxf\n", cfact, mgfstr);
125 +        else
126 +                strcpy(sd->mgf, mgfstr);
127 +        return SDEnone;
128 + }
129 +
130 + /* Load a BSDF struct from the given file (free first and keep name) */
131 + SDError
132 + SDloadFile(SDData *sd, const char *fname)
133 + {
134 +        SDError         lastErr;
135 +        ezxml_t         fl, wtl;
136 +
137 +        if ((sd == NULL) | (fname == NULL || !*fname))
138 +                return SDEargument;
139 +                                /* free old data, keeping name */
140 +        SDfreeBSDF(sd);
141 +                                /* parse XML file */
142 +        fl = ezxml_parse_file(fname);
143 +        if (fl == NULL) {
144 +                sprintf(SDerrorDetail, "Cannot open BSDF \"%s\"", fname);
145 +                return SDEfile;
146 +        }
147 +        if (ezxml_error(fl)[0]) {
148 +                sprintf(SDerrorDetail, "BSDF \"%s\" %s", fname, ezxml_error(fl));
149 +                ezxml_free(fl);
150 +                return SDEformat;
151 +        }
152 +        if (strcmp(ezxml_name(fl), "WindowElement")) {
153 +                sprintf(SDerrorDetail,
154 +                        "BSDF \"%s\": top level node not 'WindowElement'",
155 +                                sd->name);
156 +                ezxml_free(fl);
157 +                return SDEformat;
158 +        }
159 +        wtl = ezxml_child(ezxml_child(fl, "Optical"), "Layer");
160 +        if (wtl == NULL) {
161 +                sprintf(SDerrorDetail, "BSDF \"%s\": no optical layer'",
162 +                                sd->name);
163 +                ezxml_free(fl);
164 +                return SDEformat;
165 +        }
166 +                                /* load geometry if present */
167 +        lastErr = SDloadGeometry(sd, ezxml_child(wtl, "Material"));
168 +        if (lastErr)
169 +                return lastErr;
170 +                                /* try loading variable resolution data */
171 +        lastErr = SDloadTre(sd, wtl);
172 +                                /* check our result */
173 +        if (lastErr == SDEsupport)      /* try matrix BSDF if not tree data */
174 +                lastErr = SDloadMtx(sd, wtl);
175 +                
176 +                                /* done with XML file */
177 +        ezxml_free(fl);
178 +        
179 +        if (lastErr) {          /* was there a load error? */
180 +                SDfreeBSDF(sd);
181 +                return lastErr;
182 +        }
183 +                                /* remove any insignificant components */
184 +        if (sd->rf != NULL && sd->rf->maxHemi <= .001) {
185 +                SDfreeSpectralDF(sd->rf); sd->rf = NULL;
186 +        }
187 +        if (sd->rb != NULL && sd->rb->maxHemi <= .001) {
188 +                SDfreeSpectralDF(sd->rb); sd->rb = NULL;
189 +        }
190 +        if (sd->tf != NULL && sd->tf->maxHemi <= .001) {
191 +                SDfreeSpectralDF(sd->tf); sd->tf = NULL;
192 +        }
193 +                                /* return success */
194 +        return SDEnone;
195 + }
196 +
197 + /* Allocate new spectral distribution function */
198 + SDSpectralDF *
199 + SDnewSpectralDF(int nc)
200 + {
201 +        SDSpectralDF    *df;
202 +        
203 +        if (nc <= 0) {
204 +                strcpy(SDerrorDetail, "Zero component spectral DF request");
205 +                return NULL;
206 +        }
207 +        df = (SDSpectralDF *)malloc(sizeof(SDSpectralDF) +
208 +                                        (nc-1)*sizeof(SDComponent));
209 +        if (df == NULL) {
210 +                sprintf(SDerrorDetail,
211 +                                "Cannot allocate %d component spectral DF", nc);
212 +                return NULL;
213 +        }
214 +        df->minProjSA = .0;
215 +        df->maxHemi = .0;
216 +        df->ncomp = nc;
217 +        memset(df->comp, 0, nc*sizeof(SDComponent));
218 +        return df;
219 + }
220 +
221 + /* Free cached cumulative distributions for BSDF component */
222 + void
223 + SDfreeCumulativeCache(SDSpectralDF *df)
224 + {
225 +        int     n;
226 +        SDCDst  *cdp;
227 +
228 +        if (df == NULL)
229 +                return;
230 +        for (n = df->ncomp; n-- > 0; )
231 +                while ((cdp = df->comp[n].cdList) != NULL) {
232 +                        df->comp[n].cdList = cdp->next;
233 +                        free(cdp);
234 +                }
235 + }
236 +
237 + /* Free a spectral distribution function */
238 + void
239 + SDfreeSpectralDF(SDSpectralDF *df)
240 + {
241 +        int     n;
242 +
243 +        if (df == NULL)
244 +                return;
245 +        SDfreeCumulativeCache(df);
246 +        for (n = df->ncomp; n-- > 0; )
247 +                (*df->comp[n].func->freeSC)(df->comp[n].dist);
248 +        free(df);
249 + }
250 +
251 + /* Shorten file path to useable BSDF name, removing suffix */
252 + void
253 + SDclipName(char *res, const char *fname)
254 + {
255 +        const char      *cp, *dot = NULL;
256 +        
257 +        for (cp = fname; *cp; cp++)
258 +                if (*cp == '.')
259 +                        dot = cp;
260 +        if ((dot == NULL) | (dot < fname+2))
261 +                dot = cp;
262 +        if (dot - fname >= SDnameLn)
263 +                fname = dot - SDnameLn + 1;
264 +        while (fname < dot)
265 +                *res++ = *fname++;
266 +        *res = '\0';
267 + }
268 +
269 + /* Initialize an unused BSDF struct (simply clears to zeroes) */
270 + void
271 + SDclearBSDF(SDData *sd, const char *fname)
272 + {
273 +        if (sd == NULL)
274 +                return;
275 +        memset(sd, 0, sizeof(SDData));
276 +        if (fname == NULL)
277 +                return;
278 +        SDclipName(sd->name, fname);
279 + }
280 +
281 + /* Free data associated with BSDF struct */
282 + void
283 + SDfreeBSDF(SDData *sd)
284 + {
285 +        if (sd == NULL)
286 +                return;
287 +        if (sd->mgf != NULL) {
288 +                free(sd->mgf);
289 +                sd->mgf = NULL;
290 +        }
291 +        if (sd->rf != NULL) {
292 +                SDfreeSpectralDF(sd->rf);
293 +                sd->rf = NULL;
294 +        }
295 +        if (sd->rb != NULL) {
296 +                SDfreeSpectralDF(sd->rb);
297 +                sd->rb = NULL;
298 +        }
299 +        if (sd->tf != NULL) {
300 +                SDfreeSpectralDF(sd->tf);
301 +                sd->tf = NULL;
302 +        }
303 +        sd->rLambFront.cieY = .0;
304 +        sd->rLambFront.spec.flags = 0;
305 +        sd->rLambBack.cieY = .0;
306 +        sd->rLambBack.spec.flags = 0;
307 +        sd->tLamb.cieY = .0;
308 +        sd->tLamb.spec.flags = 0;
309 + }
310 +
311 + /* Find writeable BSDF by name, or allocate new cache entry if absent */
312 + SDData *
313 + SDgetCache(const char *bname)
314 + {
315 +        struct SDCache_s        *sdl;
316 +        char                    sdnam[SDnameLn];
317 +
318 +        if (bname == NULL)
319 +                return NULL;
320 +
321 +        SDclipName(sdnam, bname);
322 +        for (sdl = SDcacheList; sdl != NULL; sdl = sdl->next)
323 +                if (!strcmp(sdl->bsdf.name, sdnam)) {
324 +                        sdl->refcnt++;
325 +                        return &sdl->bsdf;
326 +                }
327 +
328 +        sdl = (struct SDCache_s *)calloc(1, sizeof(struct SDCache_s));
329 +        if (sdl == NULL)
330 +                return NULL;
331 +
332 +        strcpy(sdl->bsdf.name, sdnam);
333 +        sdl->next = SDcacheList;
334 +        SDcacheList = sdl;
335 +
336 +        sdl->refcnt = 1;
337 +        return &sdl->bsdf;
338 + }
339 +
340 + /* Get loaded BSDF from cache (or load and cache it on first call) */
341 + /* Report any problem to stderr and return NULL on failure */
342 + const SDData *
343 + SDcacheFile(const char *fname)
344 + {
345 +        SDData          *sd;
346 +        SDError         ec;
347 +        
348 +        if (fname == NULL || !*fname)
349 +                return NULL;
350 +        SDerrorDetail[0] = '\0';
351 +        if ((sd = SDgetCache(fname)) == NULL) {
352 +                SDreportEnglish(SDEmemory, stderr);
353 +                return NULL;
354 +        }
355 +        if (!SDisLoaded(sd) && (ec = SDloadFile(sd, fname))) {
356 +                SDreportEnglish(ec, stderr);
357 +                SDfreeCache(sd);
358 +                return NULL;
359 +        }
360 +        return sd;
361 + }
362 +
363 + /* Free a BSDF from our cache (clear all if NULL) */
364 + void
365 + SDfreeCache(const SDData *sd)
366 + {
367 +        struct SDCache_s        *sdl, *sdLast = NULL;
368 +
369 +        if (sd == NULL) {               /* free entire list */
370 +                while ((sdl = SDcacheList) != NULL) {
371 +                        SDcacheList = sdl->next;
372 +                        SDfreeBSDF(&sdl->bsdf);
373 +                        free(sdl);
374 +                }
375 +                return;
376 +        }
377 +        for (sdl = SDcacheList; sdl != NULL; sdl = (sdLast=sdl)->next)
378 +                if (&sdl->bsdf == sd)
379 +                        break;
380 +        if (sdl == NULL || (sdl->refcnt -= (sdl->refcnt > 0)))
381 +                return;                 /* missing or still in use */
382 +                                        /* keep unreferenced data? */
383 +        if (SDisLoaded(sd) && SDretainSet) {
384 +                if (SDretainSet == SDretainAll)
385 +                        return;         /* keep everything */
386 +                                        /* else free cumulative data */
387 +                SDfreeCumulativeCache(sd->rf);
388 +                SDfreeCumulativeCache(sd->rb);
389 +                SDfreeCumulativeCache(sd->tf);
390 +                return;
391 +        }
392 +                                        /* remove from list and free */
393 +        if (sdLast == NULL)
394 +                SDcacheList = sdl->next;
395 +        else
396 +                sdLast->next = sdl->next;
397 +        SDfreeBSDF(&sdl->bsdf);
398 +        free(sdl);
399 + }
400 +
401 + /* Sample an individual BSDF component */
402 + SDError
403 + SDsampComponent(SDValue *sv, FVECT ioVec, double randX, SDComponent *sdc)
404 + {
405 +        float           coef[SDmaxCh];
406 +        SDError         ec;
407 +        FVECT           inVec;
408 +        const SDCDst    *cd;
409 +        double          d;
410 +        int             n;
411 +                                        /* check arguments */
412 +        if ((sv == NULL) | (ioVec == NULL) | (sdc == NULL))
413 +                return SDEargument;
414 +                                        /* get cumulative distribution */
415 +        VCOPY(inVec, ioVec);
416 +        cd = (*sdc->func->getCDist)(inVec, sdc);
417 +        if (cd == NULL)
418 +                return SDEmemory;
419 +        if (cd->cTotal <= 1e-7) {       /* anything to sample? */
420 +                sv->spec = c_dfcolor;
421 +                sv->cieY = .0;
422 +                memset(ioVec, 0, 3*sizeof(double));
423 +                return SDEnone;
424 +        }
425 +        sv->cieY = cd->cTotal;
426 +                                        /* compute sample direction */
427 +        ec = (*sdc->func->sampCDist)(ioVec, randX, cd);
428 +        if (ec)
429 +                return ec;
430 +                                        /* get BSDF color */
431 +        n = (*sdc->func->getBSDFs)(coef, ioVec, inVec, sdc);
432 +        if (n <= 0) {
433 +                strcpy(SDerrorDetail, "BSDF sample value error");
434 +                return SDEinternal;
435 +        }
436 +        sv->spec = sdc->cspec[0];
437 +        d = coef[0];
438 +        while (--n) {
439 +                c_cmix(&sv->spec, d, &sv->spec, coef[n], &sdc->cspec[n]);
440 +                d += coef[n];
441 +        }
442 +                                        /* make sure everything is set */
443 +        c_ccvt(&sv->spec, C_CSXY+C_CSSPEC);
444 +        return SDEnone;
445 + }
446 +
447 + #define MS_MAXDIM       15
448 +
449 + /* Convert 1-dimensional random variable to N-dimensional */
450 + void
451 + SDmultiSamp(double t[], int n, double randX)
452 + {
453 +        unsigned        nBits;
454 +        double          scale;
455 +        bitmask_t       ndx, coord[MS_MAXDIM];
456 +        
457 +        while (n > MS_MAXDIM)           /* punt for higher dimensions */
458 +                t[--n] = rand()*(1./(RAND_MAX+.5));
459 +        nBits = (8*sizeof(bitmask_t) - 1) / n;
460 +        ndx = randX * (double)((bitmask_t)1 << (nBits*n));
461 +                                        /* get coordinate on Hilbert curve */
462 +        hilbert_i2c(n, nBits, ndx, coord);
463 +                                        /* convert back to [0,1) range */
464 +        scale = 1. / (double)((bitmask_t)1 << nBits);
465 +        while (n--)
466 +                t[n] = scale * ((double)coord[n] + rand()*(1./(RAND_MAX+.5)));
467 + }
468 +
469 + #undef MS_MAXDIM
470 +
471 + /* Generate diffuse hemispherical sample */
472 + static void
473 + SDdiffuseSamp(FVECT outVec, int outFront, double randX)
474 + {
475 +                                        /* convert to position on hemisphere */
476 +        SDmultiSamp(outVec, 2, randX);
477 +        SDsquare2disk(outVec, outVec[0], outVec[1]);
478 +        outVec[2] = 1. - outVec[0]*outVec[0] - outVec[1]*outVec[1];
479 +        if (outVec[2] > 0)              /* a bit of paranoia */
480 +                outVec[2] = sqrt(outVec[2]);
481 +        if (!outFront)                  /* going out back? */
482 +                outVec[2] = -outVec[2];
483 + }
484 +
485 + /* Query projected solid angle coverage for non-diffuse BSDF direction */
486 + SDError
487 + SDsizeBSDF(double *projSA, const FVECT v1, const RREAL *v2,
488 +                                int qflags, const SDData *sd)
489 + {
490 +        SDSpectralDF    *rdf, *tdf;
491 +        SDError         ec;
492 +        int             i;
493 +                                        /* check arguments */
494 +        if ((projSA == NULL) | (v1 == NULL) | (sd == NULL))
495 +                return SDEargument;
496 +                                        /* initialize extrema */
497 +        switch (qflags) {
498 +        case SDqueryMax:
499 +                projSA[0] = .0;
500 +                break;
501 +        case SDqueryMin+SDqueryMax:
502 +                projSA[1] = .0;
503 +                /* fall through */
504 +        case SDqueryMin:
505 +                projSA[0] = 10.;
506 +                break;
507 +        case 0:
508 +                return SDEargument;
509 +        }
510 +        if (v1[2] > 0)                  /* front surface query? */
511 +                rdf = sd->rf;
512 +        else
513 +                rdf = sd->rb;
514 +        tdf = sd->tf;
515 +        if (v2 != NULL)                 /* bidirectional? */
516 +                if (v1[2] > 0 ^ v2[2] > 0)
517 +                        rdf = NULL;
518 +                else
519 +                        tdf = NULL;
520 +        ec = SDEdata;                   /* run through components */
521 +        for (i = (rdf==NULL) ? 0 : rdf->ncomp; i--; ) {
522 +                ec = (*rdf->comp[i].func->queryProjSA)(projSA, v1, v2,
523 +                                                qflags, &rdf->comp[i]);
524 +                if (ec)
525 +                        return ec;
526 +        }
527 +        for (i = (tdf==NULL) ? 0 : tdf->ncomp; i--; ) {
528 +                ec = (*tdf->comp[i].func->queryProjSA)(projSA, v1, v2,
529 +                                                qflags, &tdf->comp[i]);
530 +                if (ec)
531 +                        return ec;
532 +        }
533 +        if (ec) {                       /* all diffuse? */
534 +                projSA[0] = M_PI;
535 +                if (qflags == SDqueryMin+SDqueryMax)
536 +                        projSA[1] = M_PI;
537 +        }
538 +        return SDEnone;
539 + }
540 +
541 + /* Return BSDF for the given incident and scattered ray vectors */
542 + SDError
543 + SDevalBSDF(SDValue *sv, const FVECT outVec, const FVECT inVec, const SDData *sd)
544 + {
545 +        int             inFront, outFront;
546 +        SDSpectralDF    *sdf;
547 +        float           coef[SDmaxCh];
548 +        int             nch, i;
549 +                                        /* check arguments */
550 +        if ((sv == NULL) | (outVec == NULL) | (inVec == NULL) | (sd == NULL))
551 +                return SDEargument;
552 +                                        /* whose side are we on? */
553 +        inFront = (inVec[2] > 0);
554 +        outFront = (outVec[2] > 0);
555 +                                        /* start with diffuse portion */
556 +        if (inFront & outFront) {
557 +                *sv = sd->rLambFront;
558 +                sdf = sd->rf;
559 +        } else if (!(inFront | outFront)) {
560 +                *sv = sd->rLambBack;
561 +                sdf = sd->rb;
562 +        } else /* inFront ^ outFront */ {
563 +                *sv = sd->tLamb;
564 +                sdf = sd->tf;
565 +        }
566 +        sv->cieY *= 1./M_PI;
567 +                                        /* add non-diffuse components */
568 +        i = (sdf != NULL) ? sdf->ncomp : 0;
569 +        while (i-- > 0) {
570 +                nch = (*sdf->comp[i].func->getBSDFs)(coef, outVec, inVec,
571 +                                                        &sdf->comp[i]);
572 +                while (nch-- > 0) {
573 +                        c_cmix(&sv->spec, sv->cieY, &sv->spec,
574 +                                        coef[nch], &sdf->comp[i].cspec[nch]);
575 +                        sv->cieY += coef[nch];
576 +                }
577 +        }
578 +                                        /* make sure everything is set */
579 +        c_ccvt(&sv->spec, C_CSXY+C_CSSPEC);
580 +        return SDEnone;
581 + }
582 +
583 + /* Compute directional hemispherical scattering at this incident angle */
584 + double
585 + SDdirectHemi(const FVECT inVec, int sflags, const SDData *sd)
586 + {
587 +        double          hsum;
588 +        SDSpectralDF    *rdf;
589 +        const SDCDst    *cd;
590 +        int             i;
591 +                                        /* check arguments */
592 +        if ((inVec == NULL) | (sd == NULL))
593 +                return .0;
594 +                                        /* gather diffuse components */
595 +        if (inVec[2] > 0) {
596 +                hsum = sd->rLambFront.cieY;
597 +                rdf = sd->rf;
598 +        } else /* !inFront */ {
599 +                hsum = sd->rLambBack.cieY;
600 +                rdf = sd->rb;
601 +        }
602 +        if ((sflags & SDsampDf+SDsampR) != SDsampDf+SDsampR)
603 +                hsum = .0;
604 +        if ((sflags & SDsampDf+SDsampT) == SDsampDf+SDsampT)
605 +                hsum += sd->tLamb.cieY;
606 +                                        /* gather non-diffuse components */
607 +        i = ((sflags & SDsampSp+SDsampR) == SDsampSp+SDsampR &&
608 +                        rdf != NULL) ? rdf->ncomp : 0;
609 +        while (i-- > 0) {               /* non-diffuse reflection */
610 +                cd = (*rdf->comp[i].func->getCDist)(inVec, &rdf->comp[i]);
611 +                if (cd != NULL)
612 +                        hsum += cd->cTotal;
613 +        }
614 +        i = ((sflags & SDsampSp+SDsampT) == SDsampSp+SDsampT &&
615 +                        sd->tf != NULL) ? sd->tf->ncomp : 0;
616 +        while (i-- > 0) {               /* non-diffuse transmission */
617 +                cd = (*sd->tf->comp[i].func->getCDist)(inVec, &sd->tf->comp[i]);
618 +                if (cd != NULL)
619 +                        hsum += cd->cTotal;
620 +        }
621 +        return hsum;
622 + }
623 +
624 + /* Sample BSDF direction based on the given random variable */
625 + SDError
626 + SDsampBSDF(SDValue *sv, FVECT ioVec, double randX, int sflags, const SDData *sd)
627 + {
628 +        SDError         ec;
629 +        FVECT           inVec;
630 +        int             inFront;
631 +        SDSpectralDF    *rdf;
632 +        double          rdiff;
633 +        float           coef[SDmaxCh];
634 +        int             i, j, n, nr;
635 +        SDComponent     *sdc;
636 +        const SDCDst    **cdarr = NULL;
637 +                                        /* check arguments */
638 +        if ((sv == NULL) | (ioVec == NULL) | (sd == NULL) |
639 +                        (randX < 0) | (randX >= 1.))
640 +                return SDEargument;
641 +                                        /* whose side are we on? */
642 +        VCOPY(inVec, ioVec);
643 +        inFront = (inVec[2] > 0);
644 +                                        /* remember diffuse portions */
645 +        if (inFront) {
646 +                *sv = sd->rLambFront;
647 +                rdf = sd->rf;
648 +        } else /* !inFront */ {
649 +                *sv = sd->rLambBack;
650 +                rdf = sd->rb;
651 +        }
652 +        if ((sflags & SDsampDf+SDsampR) != SDsampDf+SDsampR)
653 +                sv->cieY = .0;
654 +        rdiff = sv->cieY;
655 +        if ((sflags & SDsampDf+SDsampT) == SDsampDf+SDsampT)
656 +                sv->cieY += sd->tLamb.cieY;
657 +                                        /* gather non-diffuse components */
658 +        i = nr = ((sflags & SDsampSp+SDsampR) == SDsampSp+SDsampR &&
659 +                        rdf != NULL) ? rdf->ncomp : 0;
660 +        j = ((sflags & SDsampSp+SDsampT) == SDsampSp+SDsampT &&
661 +                        sd->tf != NULL) ? sd->tf->ncomp : 0;
662 +        n = i + j;
663 +        if (n > 0 && (cdarr = (const SDCDst **)malloc(n*sizeof(SDCDst *))) == NULL)
664 +                return SDEmemory;
665 +        while (j-- > 0) {               /* non-diffuse transmission */
666 +                cdarr[i+j] = (*sd->tf->comp[j].func->getCDist)(inVec, &sd->tf->comp[j]);
667 +                if (cdarr[i+j] == NULL) {
668 +                        free(cdarr);
669 +                        return SDEmemory;
670 +                }
671 +                sv->cieY += cdarr[i+j]->cTotal;
672 +        }
673 +        while (i-- > 0) {               /* non-diffuse reflection */
674 +                cdarr[i] = (*rdf->comp[i].func->getCDist)(inVec, &rdf->comp[i]);
675 +                if (cdarr[i] == NULL) {
676 +                        free(cdarr);
677 +                        return SDEmemory;
678 +                }
679 +                sv->cieY += cdarr[i]->cTotal;
680 +        }
681 +        if (sv->cieY <= 1e-7) {         /* anything to sample? */
682 +                sv->cieY = .0;
683 +                memset(ioVec, 0, 3*sizeof(double));
684 +                return SDEnone;
685 +        }
686 +                                        /* scale random variable */
687 +        randX *= sv->cieY;
688 +                                        /* diffuse reflection? */
689 +        if (randX < rdiff) {
690 +                SDdiffuseSamp(ioVec, inFront, randX/rdiff);
691 +                goto done;
692 +        }
693 +        randX -= rdiff;
694 +                                        /* diffuse transmission? */
695 +        if ((sflags & SDsampDf+SDsampT) == SDsampDf+SDsampT) {
696 +                if (randX < sd->tLamb.cieY) {
697 +                        sv->spec = sd->tLamb.spec;
698 +                        SDdiffuseSamp(ioVec, !inFront, randX/sd->tLamb.cieY);
699 +                        goto done;
700 +                }
701 +                randX -= sd->tLamb.cieY;
702 +        }
703 +                                        /* else one of cumulative dist. */
704 +        for (i = 0; i < n && randX < cdarr[i]->cTotal; i++)
705 +                randX -= cdarr[i]->cTotal;
706 +        if (i >= n)
707 +                return SDEinternal;
708 +                                        /* compute sample direction */
709 +        sdc = (i < nr) ? &rdf->comp[i] : &sd->tf->comp[i-nr];
710 +        ec = (*sdc->func->sampCDist)(ioVec, randX/cdarr[i]->cTotal, cdarr[i]);
711 +        if (ec)
712 +                return ec;
713 +                                        /* compute color */
714 +        j = (*sdc->func->getBSDFs)(coef, ioVec, inVec, sdc);
715 +        if (j <= 0) {
716 +                sprintf(SDerrorDetail, "BSDF \"%s\" sampling value error",
717 +                                sd->name);
718 +                return SDEinternal;
719 +        }
720 +        sv->spec = sdc->cspec[0];
721 +        rdiff = coef[0];
722 +        while (--j) {
723 +                c_cmix(&sv->spec, rdiff, &sv->spec, coef[j], &sdc->cspec[j]);
724 +                rdiff += coef[j];
725 +        }
726 + done:
727 +        if (cdarr != NULL)
728 +                free(cdarr);
729 +                                        /* make sure everything is set */
730 +        c_ccvt(&sv->spec, C_CSXY+C_CSSPEC);
731 +        return SDEnone;
732 + }
733 +
734 + /* Compute World->BSDF transform from surface normal and up (Y) vector */
735 + SDError
736 + SDcompXform(RREAL vMtx[3][3], const FVECT sNrm, const FVECT uVec)
737 + {
738 +        if ((vMtx == NULL) | (sNrm == NULL) | (uVec == NULL))
739 +                return SDEargument;
740 +        VCOPY(vMtx[2], sNrm);
741 +        if (normalize(vMtx[2]) == 0)
742 +                return SDEargument;
743 +        fcross(vMtx[0], uVec, vMtx[2]);
744 +        if (normalize(vMtx[0]) == 0)
745 +                return SDEargument;
746 +        fcross(vMtx[1], vMtx[2], vMtx[0]);
747 +        return SDEnone;
748 + }
749 +
750 + /* Compute inverse transform */
751 + SDError
752 + SDinvXform(RREAL iMtx[3][3], RREAL vMtx[3][3])
753 + {
754 +        RREAL   mTmp[3][3];
755 +        double  d;
756 +
757 +        if ((iMtx == NULL) | (vMtx == NULL))
758 +                return SDEargument;
759 +                                        /* compute determinant */
760 +        mTmp[0][0] = vMtx[2][2]*vMtx[1][1] - vMtx[2][1]*vMtx[1][2];
761 +        mTmp[0][1] = vMtx[2][1]*vMtx[0][2] - vMtx[2][2]*vMtx[0][1];
762 +        mTmp[0][2] = vMtx[1][2]*vMtx[0][1] - vMtx[1][1]*vMtx[0][2];
763 +        d = vMtx[0][0]*mTmp[0][0] + vMtx[1][0]*mTmp[0][1] + vMtx[2][0]*mTmp[0][2];
764 +        if (d == 0) {
765 +                strcpy(SDerrorDetail, "Zero determinant in matrix inversion");
766 +                return SDEargument;
767 +        }
768 +        d = 1./d;                       /* invert matrix */
769 +        mTmp[0][0] *= d; mTmp[0][1] *= d; mTmp[0][2] *= d;
770 +        mTmp[1][0] = d*(vMtx[2][0]*vMtx[1][2] - vMtx[2][2]*vMtx[1][0]);
771 +        mTmp[1][1] = d*(vMtx[2][2]*vMtx[0][0] - vMtx[2][0]*vMtx[0][2]);
772 +        mTmp[1][2] = d*(vMtx[1][0]*vMtx[0][2] - vMtx[1][2]*vMtx[0][0]);
773 +        mTmp[2][0] = d*(vMtx[2][1]*vMtx[1][0] - vMtx[2][0]*vMtx[1][1]);
774 +        mTmp[2][1] = d*(vMtx[2][0]*vMtx[0][1] - vMtx[2][1]*vMtx[0][0]);
775 +        mTmp[2][2] = d*(vMtx[1][1]*vMtx[0][0] - vMtx[1][0]*vMtx[0][1]);
776 +        memcpy(iMtx, mTmp, sizeof(mTmp));
777 +        return SDEnone;
778 + }
779 +
780 + /* Transform and normalize direction (column) vector */
781 + SDError
782 + SDmapDir(FVECT resVec, RREAL vMtx[3][3], const FVECT inpVec)
783 + {
784 +        FVECT   vTmp;
785 +
786 +        if ((resVec == NULL) | (inpVec == NULL))
787 +                return SDEargument;
788 +        if (vMtx == NULL) {             /* assume they just want to normalize */
789 +                if (resVec != inpVec)
790 +                        VCOPY(resVec, inpVec);
791 +                return (normalize(resVec) > 0) ? SDEnone : SDEargument;
792 +        }
793 +        vTmp[0] = DOT(vMtx[0], inpVec);
794 +        vTmp[1] = DOT(vMtx[1], inpVec);
795 +        vTmp[2] = DOT(vMtx[2], inpVec);
796 +        if (normalize(vTmp) == 0)
797 +                return SDEargument;
798 +        VCOPY(resVec, vTmp);
799 +        return SDEnone;
800 + }
801 +
802 + /*################################################################*/
803 + /*######### DEPRECATED ROUTINES AWAITING PERMANENT REMOVAL #######*/
804 +
805 + /*
806   * Routines for handling BSDF data
807   */
808  
809   #include "standard.h"
9 – #include "bsdf.h"
810   #include "paths.h"
11 – #include "ezxml.h"
811   #include <ctype.h>
812  
813   #define MAXLATS         46              /* maximum number of latitudes */
# Line 61 | Line 860 | static ANGLE_BASIS     abase_list[MAXABASES] = {
860  
861   static int      nabases = 3;    /* current number of defined bases */
862  
863 < #define  FEQ(a,b)       ((a)-(b) <= 1e-7 && (b)-(a) <= 1e-7)
863 > #define  FEQ(a,b)       ((a)-(b) <= 1e-6 && (b)-(a) <= 1e-6)
864  
865 < // returns the name of the given tag
865 > static int
866 > fequal(double a, double b)
867 > {
868 >        if (b != 0)
869 >                a = a/b - 1.;
870 >        return((a <= 1e-6) & (a >= -1e-6));
871 > }
872 >
873 > /* Returns the name of the given tag */
874   #ifdef ezxml_name
875   #undef ezxml_name
876   static char *
# Line 75 | Line 882 | ezxml_name(ezxml_t xml)
882   }
883   #endif
884  
885 < // returns the given tag's character content or empty string if none
885 > /* Returns the given tag's character content or empty string if none */
886   #ifdef ezxml_txt
887   #undef ezxml_txt
888   static char *
# Line 211 | Line 1018 | load_angle_basis(      /* load custom BSDF angle basis */
1018          if (!abname || !*abname)
1019                  return;
1020          for (i = nabases; i--; )
1021 <                if (!strcmp(abname, abase_list[i].name))
1021 >                if (!strcasecmp(abname, abase_list[i].name))
1022                          return;         /* assume it's the same */
1023          if (nabases >= MAXABASES)
1024                  error(INTERNAL, "too many angle bases");
# Line 227 | Line 1034 | load_angle_basis(      /* load custom BSDF angle basis */
1034                  if (!i)
1035                          abase_list[nabases].lat[i].tmin =
1036                                          -abase_list[nabases].lat[i+1].tmin;
1037 <                else if (!FEQ(atof(ezxml_txt(ezxml_child(ezxml_child(wbb,
1037 >                else if (!fequal(atof(ezxml_txt(ezxml_child(ezxml_child(wbb,
1038                                          "ThetaBounds"), "LowerTheta"))),
1039                                  abase_list[nabases].lat[i].tmin))
1040                          error(WARNING, "theta values disagree in custom basis");
# Line 239 | Line 1046 | load_angle_basis(      /* load custom BSDF angle basis */
1046   }
1047  
1048  
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 –
1049   static void
1050   load_geometry(          /* load geometric dimensions and description (if any) */
1051          struct BSDF_data *dp,
# Line 311 | Line 1103 | load_bsdf_data(                /* load BSDF distribution for this wa
1103                  return;
1104          }
1105          for (i = nabases; i--; )
1106 <                if (!strcmp(cbasis, abase_list[i].name)) {
1106 >                if (!strcasecmp(cbasis, abase_list[i].name)) {
1107                          dp->ninc = abase_list[i].nangles;
1108                          dp->ib_priv = (void *)&abase_list[i];
1109                          dp->ib_vec = ab_getvecR;
# Line 325 | Line 1117 | load_bsdf_data(                /* load BSDF distribution for this wa
1117                  return;
1118          }
1119          for (i = nabases; i--; )
1120 <                if (!strcmp(rbasis, abase_list[i].name)) {
1120 >                if (!strcasecmp(rbasis, abase_list[i].name)) {
1121                          dp->nout = abase_list[i].nangles;
1122                          dp->ob_priv = (void *)&abase_list[i];
1123                          dp->ob_vec = ab_getvec;
# Line 334 | Line 1126 | load_bsdf_data(                /* load BSDF distribution for this wa
1126                          break;
1127                  }
1128          if (i < 0) {
1129 <                sprintf(errmsg, "undefined RowAngleBasis '%s'", cbasis);
1129 >                sprintf(errmsg, "undefined RowAngleBasis '%s'", rbasis);
1130                  error(WARNING, errmsg);
1131                  return;
1132          }
# Line 391 | Line 1183 | check_bsdf_data(       /* check that BSDF data is sane */
1183          hemi_total = .0;
1184          for (i = dp->ninc; i--; ) {
1185                  dom = getBSDF_incohm(dp,i);
1186 <                if (dom <= .0) {
1186 >                if (dom <= 0) {
1187                          error(WARNING, "zero/negative incoming solid angle");
1188                          continue;
1189                  }
# Line 414 | Line 1206 | check_bsdf_data(       /* check that BSDF data is sane */
1206          hemi_total = .0;
1207          for (o = dp->nout; o--; ) {
1208                  dom = getBSDF_outohm(dp,o);
1209 <                if (dom <= .0) {
1209 >                if (dom <= 0) {
1210                          error(WARNING, "zero/negative outgoing solid angle");
1211                          continue;
1212                  }
# Line 438 | Line 1230 | check_bsdf_data(       /* check that BSDF data is sane */
1230                  hemi_total = .0;
1231                  for (o = dp->nout; o--; ) {
1232                          double  f = BSDF_value(dp,i,o);
1233 <                        if (f >= .0)
1233 >                        if (f >= 0)
1234                                  hemi_total += f*omega_oarr[o];
1235                          else {
1236                                  nneg += (f < -FTINY);
1237                                  BSDF_value(dp,i,o) = .0f;
1238                          }
1239                  }
1240 <                if (hemi_total > 1.02) {
1240 >                if (hemi_total > 1.01) {
1241                          sprintf(errmsg,
1242                          "incoming BSDF direction %d passes %.1f%% of light",
1243                                          i, 100.*hemi_total);
# Line 462 | Line 1254 | check_bsdf_data(       /* check that BSDF data is sane */
1254                  for (i = dp->ninc; i--; )
1255                          hemi_total += BSDF_value(dp,i,o) * omega_iarr[i];
1256  
1257 <                if (hemi_total > 1.02) {
1257 >                if (hemi_total > 1.01) {
1258                          sprintf(errmsg,
1259                          "outgoing BSDF direction %d collects %.1f%% of light",
1260                                          o, 100.*hemi_total);
# Line 471 | Line 1263 | check_bsdf_data(       /* check that BSDF data is sane */
1263                  full_total += hemi_total*omega_oarr[o];
1264          }
1265          full_total /= PI;
1266 <        if (full_total > 1.02) {
1267 <                sprintf(errmsg, "BSDF transfers %.1f%% of light",
1266 >        if (full_total > 1.00001) {
1267 >                sprintf(errmsg, "BSDF transfers %.4f%% of light",
1268                                  100.*full_total);
1269                  error(WARNING, errmsg);
1270          }
# Line 517 | Line 1309 | load_BSDF(             /* load BSDF data from file */
1309                  return(NULL);
1310          }
1311          wtl = ezxml_child(ezxml_child(fl, "Optical"), "Layer");
1312 +        if (strcasecmp(ezxml_txt(ezxml_child(ezxml_child(wtl,
1313 +                        "DataDefinition"), "IncidentDataStructure")),
1314 +                        "Columns")) {
1315 +                sprintf(errmsg,
1316 +                        "BSDF \"%s\": unsupported IncidentDataStructure",
1317 +                                path);
1318 +                error(WARNING, errmsg);
1319 +                ezxml_free(fl);
1320 +                return(NULL);
1321 +        }              
1322          load_angle_basis(ezxml_child(ezxml_child(wtl,
1323                                  "DataDefinition"), "AngleBasis"));
1324          dp = (struct BSDF_data *)calloc(1, sizeof(struct BSDF_data));
1325          load_geometry(dp, ezxml_child(wtl, "Material"));
1326          for (wld = ezxml_child(wtl, "WavelengthData");
1327                                  wld != NULL; wld = wld->next) {
1328 <                if (strcmp(ezxml_txt(ezxml_child(wld,"Wavelength")), "Visible"))
1328 >                if (strcasecmp(ezxml_txt(ezxml_child(wld,"Wavelength")),
1329 >                                "Visible"))
1330                          continue;
1331 <                wdb = ezxml_child(wld, "WavelengthDataBlock");
1332 <                if (wdb == NULL) continue;
1333 <                if (strcmp(ezxml_txt(ezxml_child(wdb,"WavelengthDataDirection")),
1331 >                for (wdb = ezxml_child(wld, "WavelengthDataBlock");
1332 >                                wdb != NULL; wdb = wdb->next)
1333 >                        if (!strcasecmp(ezxml_txt(ezxml_child(wdb,
1334 >                                        "WavelengthDataDirection")),
1335                                          "Transmission Front"))
1336 <                        continue;
1337 <                load_bsdf_data(dp, wdb);        /* load front BTDF */
1338 <                break;                          /* ignore the rest */
1336 >                                break;
1337 >                if (wdb != NULL) {              /* load front BTDF */
1338 >                        load_bsdf_data(dp, wdb);
1339 >                        break;                  /* ignore the rest */
1340 >                }
1341          }
1342          ezxml_free(fl);                         /* done with XML file */
1343          if (!check_bsdf_data(dp)) {
# Line 707 | Line 1513 | getBSDF_xfm(           /* compute BSDF orient. -> world orient.
1513          }
1514          return(1);
1515   }
1516 +
1517 + /*######### END DEPRECATED ROUTINES #######*/
1518 + /*################################################################*/

Diff Legend

– Removed lines
+ Added lines
< Changed lines
> Changed lines