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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 2.37 by greg, Sun Mar 4 20:11:10 2012 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 <string.h>
17 + #include <math.h>
18 + #include <ctype.h>
19 + #include "ezxml.h"
20 + #include "hilbert.h"
21 + #include "bsdf.h"
22 + #include "bsdf_m.h"
23 + #include "bsdf_t.h"
24 +
25 + /* English ASCII strings corresponding to ennumerated errors */
26 + const char              *SDerrorEnglish[] = {
27 +                                "No error",
28 +                                "Memory error",
29 +                                "File input/output error",
30 +                                "File format error",
31 +                                "Illegal argument",
32 +                                "Invalid data",
33 +                                "Unsupported feature",
34 +                                "Internal program error",
35 +                                "Unknown error"
36 +                        };
37 +
38 + /* Additional information on last error (ASCII English) */
39 + char                    SDerrorDetail[256];
40 +
41 + /* Cache of loaded BSDFs */
42 + struct SDCache_s        *SDcacheList = NULL;
43 +
44 + /* Retain BSDFs in cache list */
45 + int                     SDretainSet = SDretainNone;
46 +
47 + /* Report any error to the indicated stream (in English) */
48 + SDError
49 + SDreportEnglish(SDError ec, FILE *fp)
50 + {
51 +        if (!ec)
52 +                return SDEnone;
53 +        if ((ec < SDEnone) | (ec > SDEunknown)) {
54 +                SDerrorDetail[0] = '\0';
55 +                ec = SDEunknown;
56 +        }
57 +        if (fp == NULL)
58 +                return ec;
59 +        fputs(SDerrorEnglish[ec], fp);
60 +        if (SDerrorDetail[0]) {
61 +                fputs(": ", fp);
62 +                fputs(SDerrorDetail, fp);
63 +        }
64 +        fputc('\n', fp);
65 +        if (fp != stderr)
66 +                fflush(fp);
67 +        return ec;
68 + }
69 +
70 + static double
71 + to_meters(              /* return factor to convert given unit to meters */
72 +        const char *unit
73 + )
74 + {
75 +        if (unit == NULL) return(1.);           /* safe assumption? */
76 +        if (!strcasecmp(unit, "Meter")) return(1.);
77 +        if (!strcasecmp(unit, "Foot")) return(.3048);
78 +        if (!strcasecmp(unit, "Inch")) return(.0254);
79 +        if (!strcasecmp(unit, "Centimeter")) return(.01);
80 +        if (!strcasecmp(unit, "Millimeter")) return(.001);
81 +        sprintf(SDerrorDetail, "Unknown dimensional unit '%s'", unit);
82 +        return(-1.);
83 + }
84 +
85 + /* Load geometric dimensions and description (if any) */
86 + static SDError
87 + SDloadGeometry(SDData *sd, ezxml_t wdb)
88 + {
89 +        ezxml_t         geom;
90 +        double          cfact;
91 +        const char      *fmt, *mgfstr;
92 +
93 +        if (wdb == NULL)                /* no geometry section? */
94 +                return SDEnone;
95 +        sd->dim[0] = sd->dim[1] = sd->dim[2] = .0;
96 +        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Width")) != NULL)
97 +                sd->dim[0] = atof(ezxml_txt(geom)) *
98 +                                to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
99 +        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Height")) != NULL)
100 +                sd->dim[1] = atof(ezxml_txt(geom)) *
101 +                                to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
102 +        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Thickness")) != NULL)
103 +                sd->dim[2] = atof(ezxml_txt(geom)) *
104 +                                to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
105 +        if ((sd->dim[0] < 0) | (sd->dim[1] < 0) | (sd->dim[2] < 0)) {
106 +                sprintf(SDerrorDetail, "Negative size in \"%s\"", sd->name);
107 +                return SDEdata;
108 +        }
109 +        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Geometry")) == NULL ||
110 +                        (mgfstr = ezxml_txt(geom)) == NULL)
111 +                return SDEnone;
112 +        while (isspace(*mgfstr))
113 +                ++mgfstr;
114 +        if (!*mgfstr)
115 +                return SDEnone;
116 +        if ((fmt = ezxml_attr(geom, "format")) != NULL &&
117 +                        strcasecmp(fmt, "MGF")) {
118 +                sprintf(SDerrorDetail,
119 +                        "Unrecognized geometry format '%s' in \"%s\"",
120 +                                        fmt, sd->name);
121 +                return SDEsupport;
122 +        }
123 +        cfact = to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
124 +        sd->mgf = (char *)malloc(strlen(mgfstr)+32);
125 +        if (sd->mgf == NULL) {
126 +                strcpy(SDerrorDetail, "Out of memory in SDloadGeometry");
127 +                return SDEmemory;
128 +        }
129 +        if (cfact < 0.99 || cfact > 1.01)
130 +                sprintf(sd->mgf, "xf -s %.5f\n%s\nxf\n", cfact, mgfstr);
131 +        else
132 +                strcpy(sd->mgf, mgfstr);
133 +        return SDEnone;
134 + }
135 +
136 + /* Load a BSDF struct from the given file (free first and keep name) */
137 + SDError
138 + SDloadFile(SDData *sd, const char *fname)
139 + {
140 +        SDError         lastErr;
141 +        ezxml_t         fl, wtl;
142 +
143 +        if ((sd == NULL) | (fname == NULL || !*fname))
144 +                return SDEargument;
145 +                                /* free old data, keeping name */
146 +        SDfreeBSDF(sd);
147 +                                /* parse XML file */
148 +        fl = ezxml_parse_file(fname);
149 +        if (fl == NULL) {
150 +                sprintf(SDerrorDetail, "Cannot open BSDF \"%s\"", fname);
151 +                return SDEfile;
152 +        }
153 +        if (ezxml_error(fl)[0]) {
154 +                sprintf(SDerrorDetail, "BSDF \"%s\" %s", fname, ezxml_error(fl));
155 +                ezxml_free(fl);
156 +                return SDEformat;
157 +        }
158 +        if (strcmp(ezxml_name(fl), "WindowElement")) {
159 +                sprintf(SDerrorDetail,
160 +                        "BSDF \"%s\": top level node not 'WindowElement'",
161 +                                sd->name);
162 +                ezxml_free(fl);
163 +                return SDEformat;
164 +        }
165 +        wtl = ezxml_child(ezxml_child(fl, "Optical"), "Layer");
166 +        if (wtl == NULL) {
167 +                sprintf(SDerrorDetail, "BSDF \"%s\": no optical layer'",
168 +                                sd->name);
169 +                ezxml_free(fl);
170 +                return SDEformat;
171 +        }
172 +                                /* load geometry if present */
173 +        lastErr = SDloadGeometry(sd, ezxml_child(wtl, "Material"));
174 +        if (lastErr) {
175 +                ezxml_free(fl);
176 +                return lastErr;
177 +        }
178 +                                /* try loading variable resolution data */
179 +        lastErr = SDloadTre(sd, wtl);
180 +                                /* check our result */
181 +        if (lastErr == SDEsupport)      /* try matrix BSDF if not tree data */
182 +                lastErr = SDloadMtx(sd, wtl);
183 +                
184 +                                /* done with XML file */
185 +        ezxml_free(fl);
186 +        
187 +        if (lastErr) {          /* was there a load error? */
188 +                SDfreeBSDF(sd);
189 +                return lastErr;
190 +        }
191 +                                /* remove any insignificant components */
192 +        if (sd->rf != NULL && sd->rf->maxHemi <= .001) {
193 +                SDfreeSpectralDF(sd->rf); sd->rf = NULL;
194 +        }
195 +        if (sd->rb != NULL && sd->rb->maxHemi <= .001) {
196 +                SDfreeSpectralDF(sd->rb); sd->rb = NULL;
197 +        }
198 +        if (sd->tf != NULL && sd->tf->maxHemi <= .001) {
199 +                SDfreeSpectralDF(sd->tf); sd->tf = NULL;
200 +        }
201 +                                /* return success */
202 +        return SDEnone;
203 + }
204 +
205 + /* Allocate new spectral distribution function */
206 + SDSpectralDF *
207 + SDnewSpectralDF(int nc)
208 + {
209 +        SDSpectralDF    *df;
210 +        
211 +        if (nc <= 0) {
212 +                strcpy(SDerrorDetail, "Zero component spectral DF request");
213 +                return NULL;
214 +        }
215 +        df = (SDSpectralDF *)malloc(sizeof(SDSpectralDF) +
216 +                                        (nc-1)*sizeof(SDComponent));
217 +        if (df == NULL) {
218 +                sprintf(SDerrorDetail,
219 +                                "Cannot allocate %d component spectral DF", nc);
220 +                return NULL;
221 +        }
222 +        df->minProjSA = .0;
223 +        df->maxHemi = .0;
224 +        df->ncomp = nc;
225 +        memset(df->comp, 0, nc*sizeof(SDComponent));
226 +        return df;
227 + }
228 +
229 + /* Add component(s) to spectral distribution function */
230 + SDSpectralDF *
231 + SDaddComponent(SDSpectralDF *odf, int nadd)
232 + {
233 +        SDSpectralDF    *df;
234 +
235 +        if (odf == NULL)
236 +                return SDnewSpectralDF(nadd);
237 +        if (nadd <= 0)
238 +                return odf;
239 +        df = (SDSpectralDF *)realloc(odf, sizeof(SDSpectralDF) +
240 +                                (odf->ncomp+nadd-1)*sizeof(SDComponent));
241 +        if (df == NULL) {
242 +                sprintf(SDerrorDetail,
243 +                        "Cannot add %d component(s) to spectral DF", nadd);
244 +                SDfreeSpectralDF(odf);
245 +                return NULL;
246 +        }
247 +        memset(df->comp+df->ncomp, 0, nadd*sizeof(SDComponent));
248 +        df->ncomp += nadd;
249 +        return df;
250 + }
251 +
252 + /* Free cached cumulative distributions for BSDF component */
253 + void
254 + SDfreeCumulativeCache(SDSpectralDF *df)
255 + {
256 +        int     n;
257 +        SDCDst  *cdp;
258 +
259 +        if (df == NULL)
260 +                return;
261 +        for (n = df->ncomp; n-- > 0; )
262 +                while ((cdp = df->comp[n].cdList) != NULL) {
263 +                        df->comp[n].cdList = cdp->next;
264 +                        free(cdp);
265 +                }
266 + }
267 +
268 + /* Free a spectral distribution function */
269 + void
270 + SDfreeSpectralDF(SDSpectralDF *df)
271 + {
272 +        int     n;
273 +
274 +        if (df == NULL)
275 +                return;
276 +        SDfreeCumulativeCache(df);
277 +        for (n = df->ncomp; n-- > 0; )
278 +                if (df->comp[n].dist != NULL)
279 +                        (*df->comp[n].func->freeSC)(df->comp[n].dist);
280 +        free(df);
281 + }
282 +
283 + /* Shorten file path to useable BSDF name, removing suffix */
284 + void
285 + SDclipName(char *res, const char *fname)
286 + {
287 +        const char      *cp, *dot = NULL;
288 +        
289 +        for (cp = fname; *cp; cp++)
290 +                if (*cp == '.')
291 +                        dot = cp;
292 +        if ((dot == NULL) | (dot < fname+2))
293 +                dot = cp;
294 +        if (dot - fname >= SDnameLn)
295 +                fname = dot - SDnameLn + 1;
296 +        while (fname < dot)
297 +                *res++ = *fname++;
298 +        *res = '\0';
299 + }
300 +
301 + /* Initialize an unused BSDF struct (simply clears to zeroes) */
302 + void
303 + SDclearBSDF(SDData *sd, const char *fname)
304 + {
305 +        if (sd == NULL)
306 +                return;
307 +        memset(sd, 0, sizeof(SDData));
308 +        if (fname == NULL)
309 +                return;
310 +        SDclipName(sd->name, fname);
311 + }
312 +
313 + /* Free data associated with BSDF struct */
314 + void
315 + SDfreeBSDF(SDData *sd)
316 + {
317 +        if (sd == NULL)
318 +                return;
319 +        if (sd->mgf != NULL) {
320 +                free(sd->mgf);
321 +                sd->mgf = NULL;
322 +        }
323 +        if (sd->rf != NULL) {
324 +                SDfreeSpectralDF(sd->rf);
325 +                sd->rf = NULL;
326 +        }
327 +        if (sd->rb != NULL) {
328 +                SDfreeSpectralDF(sd->rb);
329 +                sd->rb = NULL;
330 +        }
331 +        if (sd->tf != NULL) {
332 +                SDfreeSpectralDF(sd->tf);
333 +                sd->tf = NULL;
334 +        }
335 +        sd->rLambFront.cieY = .0;
336 +        sd->rLambFront.spec.flags = 0;
337 +        sd->rLambBack.cieY = .0;
338 +        sd->rLambBack.spec.flags = 0;
339 +        sd->tLamb.cieY = .0;
340 +        sd->tLamb.spec.flags = 0;
341 + }
342 +
343 + /* Find writeable BSDF by name, or allocate new cache entry if absent */
344 + SDData *
345 + SDgetCache(const char *bname)
346 + {
347 +        struct SDCache_s        *sdl;
348 +        char                    sdnam[SDnameLn];
349 +
350 +        if (bname == NULL)
351 +                return NULL;
352 +
353 +        SDclipName(sdnam, bname);
354 +        for (sdl = SDcacheList; sdl != NULL; sdl = sdl->next)
355 +                if (!strcmp(sdl->bsdf.name, sdnam)) {
356 +                        sdl->refcnt++;
357 +                        return &sdl->bsdf;
358 +                }
359 +
360 +        sdl = (struct SDCache_s *)calloc(1, sizeof(struct SDCache_s));
361 +        if (sdl == NULL)
362 +                return NULL;
363 +
364 +        strcpy(sdl->bsdf.name, sdnam);
365 +        sdl->next = SDcacheList;
366 +        SDcacheList = sdl;
367 +
368 +        sdl->refcnt = 1;
369 +        return &sdl->bsdf;
370 + }
371 +
372 + /* Get loaded BSDF from cache (or load and cache it on first call) */
373 + /* Report any problem to stderr and return NULL on failure */
374 + const SDData *
375 + SDcacheFile(const char *fname)
376 + {
377 +        SDData          *sd;
378 +        SDError         ec;
379 +        
380 +        if (fname == NULL || !*fname)
381 +                return NULL;
382 +        SDerrorDetail[0] = '\0';
383 +        if ((sd = SDgetCache(fname)) == NULL) {
384 +                SDreportEnglish(SDEmemory, stderr);
385 +                return NULL;
386 +        }
387 +        if (!SDisLoaded(sd) && (ec = SDloadFile(sd, fname))) {
388 +                SDreportEnglish(ec, stderr);
389 +                SDfreeCache(sd);
390 +                return NULL;
391 +        }
392 +        return sd;
393 + }
394 +
395 + /* Free a BSDF from our cache (clear all if NULL) */
396 + void
397 + SDfreeCache(const SDData *sd)
398 + {
399 +        struct SDCache_s        *sdl, *sdLast = NULL;
400 +
401 +        if (sd == NULL) {               /* free entire list */
402 +                while ((sdl = SDcacheList) != NULL) {
403 +                        SDcacheList = sdl->next;
404 +                        SDfreeBSDF(&sdl->bsdf);
405 +                        free(sdl);
406 +                }
407 +                return;
408 +        }
409 +        for (sdl = SDcacheList; sdl != NULL; sdl = (sdLast=sdl)->next)
410 +                if (&sdl->bsdf == sd)
411 +                        break;
412 +        if (sdl == NULL || (sdl->refcnt -= (sdl->refcnt > 0)))
413 +                return;                 /* missing or still in use */
414 +                                        /* keep unreferenced data? */
415 +        if (SDisLoaded(sd) && SDretainSet) {
416 +                if (SDretainSet == SDretainAll)
417 +                        return;         /* keep everything */
418 +                                        /* else free cumulative data */
419 +                SDfreeCumulativeCache(sd->rf);
420 +                SDfreeCumulativeCache(sd->rb);
421 +                SDfreeCumulativeCache(sd->tf);
422 +                return;
423 +        }
424 +                                        /* remove from list and free */
425 +        if (sdLast == NULL)
426 +                SDcacheList = sdl->next;
427 +        else
428 +                sdLast->next = sdl->next;
429 +        SDfreeBSDF(&sdl->bsdf);
430 +        free(sdl);
431 + }
432 +
433 + /* Sample an individual BSDF component */
434 + SDError
435 + SDsampComponent(SDValue *sv, FVECT ioVec, double randX, SDComponent *sdc)
436 + {
437 +        float           coef[SDmaxCh];
438 +        SDError         ec;
439 +        FVECT           inVec;
440 +        const SDCDst    *cd;
441 +        double          d;
442 +        int             n;
443 +                                        /* check arguments */
444 +        if ((sv == NULL) | (ioVec == NULL) | (sdc == NULL))
445 +                return SDEargument;
446 +                                        /* get cumulative distribution */
447 +        VCOPY(inVec, ioVec);
448 +        cd = (*sdc->func->getCDist)(inVec, sdc);
449 +        if (cd == NULL)
450 +                return SDEmemory;
451 +        if (cd->cTotal <= 1e-6) {       /* anything to sample? */
452 +                sv->spec = c_dfcolor;
453 +                sv->cieY = .0;
454 +                memset(ioVec, 0, 3*sizeof(double));
455 +                return SDEnone;
456 +        }
457 +        sv->cieY = cd->cTotal;
458 +                                        /* compute sample direction */
459 +        ec = (*sdc->func->sampCDist)(ioVec, randX, cd);
460 +        if (ec)
461 +                return ec;
462 +                                        /* get BSDF color */
463 +        n = (*sdc->func->getBSDFs)(coef, ioVec, inVec, sdc);
464 +        if (n <= 0) {
465 +                strcpy(SDerrorDetail, "BSDF sample value error");
466 +                return SDEinternal;
467 +        }
468 +        sv->spec = sdc->cspec[0];
469 +        d = coef[0];
470 +        while (--n) {
471 +                c_cmix(&sv->spec, d, &sv->spec, coef[n], &sdc->cspec[n]);
472 +                d += coef[n];
473 +        }
474 +                                        /* make sure everything is set */
475 +        c_ccvt(&sv->spec, C_CSXY+C_CSSPEC);
476 +        return SDEnone;
477 + }
478 +
479 + #define MS_MAXDIM       15
480 +
481 + /* Convert 1-dimensional random variable to N-dimensional */
482 + void
483 + SDmultiSamp(double t[], int n, double randX)
484 + {
485 +        unsigned        nBits;
486 +        double          scale;
487 +        bitmask_t       ndx, coord[MS_MAXDIM];
488 +        
489 +        while (n > MS_MAXDIM)           /* punt for higher dimensions */
490 +                t[--n] = rand()*(1./(RAND_MAX+.5));
491 +        nBits = (8*sizeof(bitmask_t) - 1) / n;
492 +        ndx = randX * (double)((bitmask_t)1 << (nBits*n));
493 +                                        /* get coordinate on Hilbert curve */
494 +        hilbert_i2c(n, nBits, ndx, coord);
495 +                                        /* convert back to [0,1) range */
496 +        scale = 1. / (double)((bitmask_t)1 << nBits);
497 +        while (n--)
498 +                t[n] = scale * ((double)coord[n] + rand()*(1./(RAND_MAX+.5)));
499 + }
500 +
501 + #undef MS_MAXDIM
502 +
503 + /* Generate diffuse hemispherical sample */
504 + static void
505 + SDdiffuseSamp(FVECT outVec, int outFront, double randX)
506 + {
507 +                                        /* convert to position on hemisphere */
508 +        SDmultiSamp(outVec, 2, randX);
509 +        SDsquare2disk(outVec, outVec[0], outVec[1]);
510 +        outVec[2] = 1. - outVec[0]*outVec[0] - outVec[1]*outVec[1];
511 +        if (outVec[2] > 0)              /* a bit of paranoia */
512 +                outVec[2] = sqrt(outVec[2]);
513 +        if (!outFront)                  /* going out back? */
514 +                outVec[2] = -outVec[2];
515 + }
516 +
517 + /* Query projected solid angle coverage for non-diffuse BSDF direction */
518 + SDError
519 + SDsizeBSDF(double *projSA, const FVECT v1, const RREAL *v2,
520 +                                int qflags, const SDData *sd)
521 + {
522 +        SDSpectralDF    *rdf, *tdf;
523 +        SDError         ec;
524 +        int             i;
525 +                                        /* check arguments */
526 +        if ((projSA == NULL) | (v1 == NULL) | (sd == NULL))
527 +                return SDEargument;
528 +                                        /* initialize extrema */
529 +        switch (qflags) {
530 +        case SDqueryMax:
531 +                projSA[0] = .0;
532 +                break;
533 +        case SDqueryMin+SDqueryMax:
534 +                projSA[1] = .0;
535 +                /* fall through */
536 +        case SDqueryMin:
537 +                projSA[0] = 10.;
538 +                break;
539 +        case 0:
540 +                return SDEargument;
541 +        }
542 +        if (v1[2] > 0)                  /* front surface query? */
543 +                rdf = sd->rf;
544 +        else
545 +                rdf = sd->rb;
546 +        tdf = sd->tf;
547 +        if (v2 != NULL)                 /* bidirectional? */
548 +                if (v1[2] > 0 ^ v2[2] > 0)
549 +                        rdf = NULL;
550 +                else
551 +                        tdf = NULL;
552 +        ec = SDEdata;                   /* run through components */
553 +        for (i = (rdf==NULL) ? 0 : rdf->ncomp; i--; ) {
554 +                ec = (*rdf->comp[i].func->queryProjSA)(projSA, v1, v2,
555 +                                                qflags, &rdf->comp[i]);
556 +                if (ec)
557 +                        return ec;
558 +        }
559 +        for (i = (tdf==NULL) ? 0 : tdf->ncomp; i--; ) {
560 +                ec = (*tdf->comp[i].func->queryProjSA)(projSA, v1, v2,
561 +                                                qflags, &tdf->comp[i]);
562 +                if (ec)
563 +                        return ec;
564 +        }
565 +        if (ec) {                       /* all diffuse? */
566 +                projSA[0] = M_PI;
567 +                if (qflags == SDqueryMin+SDqueryMax)
568 +                        projSA[1] = M_PI;
569 +        }
570 +        return SDEnone;
571 + }
572 +
573 + /* Return BSDF for the given incident and scattered ray vectors */
574 + SDError
575 + SDevalBSDF(SDValue *sv, const FVECT outVec, const FVECT inVec, const SDData *sd)
576 + {
577 +        int             inFront, outFront;
578 +        SDSpectralDF    *sdf;
579 +        float           coef[SDmaxCh];
580 +        int             nch, i;
581 +                                        /* check arguments */
582 +        if ((sv == NULL) | (outVec == NULL) | (inVec == NULL) | (sd == NULL))
583 +                return SDEargument;
584 +                                        /* whose side are we on? */
585 +        inFront = (inVec[2] > 0);
586 +        outFront = (outVec[2] > 0);
587 +                                        /* start with diffuse portion */
588 +        if (inFront & outFront) {
589 +                *sv = sd->rLambFront;
590 +                sdf = sd->rf;
591 +        } else if (!(inFront | outFront)) {
592 +                *sv = sd->rLambBack;
593 +                sdf = sd->rb;
594 +        } else /* inFront ^ outFront */ {
595 +                *sv = sd->tLamb;
596 +                sdf = sd->tf;
597 +        }
598 +        sv->cieY *= 1./M_PI;
599 +                                        /* add non-diffuse components */
600 +        i = (sdf != NULL) ? sdf->ncomp : 0;
601 +        while (i-- > 0) {
602 +                nch = (*sdf->comp[i].func->getBSDFs)(coef, outVec, inVec,
603 +                                                        &sdf->comp[i]);
604 +                while (nch-- > 0) {
605 +                        c_cmix(&sv->spec, sv->cieY, &sv->spec,
606 +                                        coef[nch], &sdf->comp[i].cspec[nch]);
607 +                        sv->cieY += coef[nch];
608 +                }
609 +        }
610 +                                        /* make sure everything is set */
611 +        c_ccvt(&sv->spec, C_CSXY+C_CSSPEC);
612 +        return SDEnone;
613 + }
614 +
615 + /* Compute directional hemispherical scattering at this incident angle */
616 + double
617 + SDdirectHemi(const FVECT inVec, int sflags, const SDData *sd)
618 + {
619 +        double          hsum;
620 +        SDSpectralDF    *rdf;
621 +        const SDCDst    *cd;
622 +        int             i;
623 +                                        /* check arguments */
624 +        if ((inVec == NULL) | (sd == NULL))
625 +                return .0;
626 +                                        /* gather diffuse components */
627 +        if (inVec[2] > 0) {
628 +                hsum = sd->rLambFront.cieY;
629 +                rdf = sd->rf;
630 +        } else /* !inFront */ {
631 +                hsum = sd->rLambBack.cieY;
632 +                rdf = sd->rb;
633 +        }
634 +        if ((sflags & SDsampDf+SDsampR) != SDsampDf+SDsampR)
635 +                hsum = .0;
636 +        if ((sflags & SDsampDf+SDsampT) == SDsampDf+SDsampT)
637 +                hsum += sd->tLamb.cieY;
638 +                                        /* gather non-diffuse components */
639 +        i = ((sflags & SDsampSp+SDsampR) == SDsampSp+SDsampR &&
640 +                        rdf != NULL) ? rdf->ncomp : 0;
641 +        while (i-- > 0) {               /* non-diffuse reflection */
642 +                cd = (*rdf->comp[i].func->getCDist)(inVec, &rdf->comp[i]);
643 +                if (cd != NULL)
644 +                        hsum += cd->cTotal;
645 +        }
646 +        i = ((sflags & SDsampSp+SDsampT) == SDsampSp+SDsampT &&
647 +                        sd->tf != NULL) ? sd->tf->ncomp : 0;
648 +        while (i-- > 0) {               /* non-diffuse transmission */
649 +                cd = (*sd->tf->comp[i].func->getCDist)(inVec, &sd->tf->comp[i]);
650 +                if (cd != NULL)
651 +                        hsum += cd->cTotal;
652 +        }
653 +        return hsum;
654 + }
655 +
656 + /* Sample BSDF direction based on the given random variable */
657 + SDError
658 + SDsampBSDF(SDValue *sv, FVECT ioVec, double randX, int sflags, const SDData *sd)
659 + {
660 +        SDError         ec;
661 +        FVECT           inVec;
662 +        int             inFront;
663 +        SDSpectralDF    *rdf;
664 +        double          rdiff;
665 +        float           coef[SDmaxCh];
666 +        int             i, j, n, nr;
667 +        SDComponent     *sdc;
668 +        const SDCDst    **cdarr = NULL;
669 +                                        /* check arguments */
670 +        if ((sv == NULL) | (ioVec == NULL) | (sd == NULL) |
671 +                        (randX < 0) | (randX >= 1.))
672 +                return SDEargument;
673 +                                        /* whose side are we on? */
674 +        VCOPY(inVec, ioVec);
675 +        inFront = (inVec[2] > 0);
676 +                                        /* remember diffuse portions */
677 +        if (inFront) {
678 +                *sv = sd->rLambFront;
679 +                rdf = sd->rf;
680 +        } else /* !inFront */ {
681 +                *sv = sd->rLambBack;
682 +                rdf = sd->rb;
683 +        }
684 +        if ((sflags & SDsampDf+SDsampR) != SDsampDf+SDsampR)
685 +                sv->cieY = .0;
686 +        rdiff = sv->cieY;
687 +        if ((sflags & SDsampDf+SDsampT) == SDsampDf+SDsampT)
688 +                sv->cieY += sd->tLamb.cieY;
689 +                                        /* gather non-diffuse components */
690 +        i = nr = ((sflags & SDsampSp+SDsampR) == SDsampSp+SDsampR &&
691 +                        rdf != NULL) ? rdf->ncomp : 0;
692 +        j = ((sflags & SDsampSp+SDsampT) == SDsampSp+SDsampT &&
693 +                        sd->tf != NULL) ? sd->tf->ncomp : 0;
694 +        n = i + j;
695 +        if (n > 0 && (cdarr = (const SDCDst **)malloc(n*sizeof(SDCDst *))) == NULL)
696 +                return SDEmemory;
697 +        while (j-- > 0) {               /* non-diffuse transmission */
698 +                cdarr[i+j] = (*sd->tf->comp[j].func->getCDist)(inVec, &sd->tf->comp[j]);
699 +                if (cdarr[i+j] == NULL) {
700 +                        free(cdarr);
701 +                        return SDEmemory;
702 +                }
703 +                sv->cieY += cdarr[i+j]->cTotal;
704 +        }
705 +        while (i-- > 0) {               /* non-diffuse reflection */
706 +                cdarr[i] = (*rdf->comp[i].func->getCDist)(inVec, &rdf->comp[i]);
707 +                if (cdarr[i] == NULL) {
708 +                        free(cdarr);
709 +                        return SDEmemory;
710 +                }
711 +                sv->cieY += cdarr[i]->cTotal;
712 +        }
713 +        if (sv->cieY <= 1e-6) {         /* anything to sample? */
714 +                sv->cieY = .0;
715 +                memset(ioVec, 0, 3*sizeof(double));
716 +                return SDEnone;
717 +        }
718 +                                        /* scale random variable */
719 +        randX *= sv->cieY;
720 +                                        /* diffuse reflection? */
721 +        if (randX < rdiff) {
722 +                SDdiffuseSamp(ioVec, inFront, randX/rdiff);
723 +                goto done;
724 +        }
725 +        randX -= rdiff;
726 +                                        /* diffuse transmission? */
727 +        if ((sflags & SDsampDf+SDsampT) == SDsampDf+SDsampT) {
728 +                if (randX < sd->tLamb.cieY) {
729 +                        sv->spec = sd->tLamb.spec;
730 +                        SDdiffuseSamp(ioVec, !inFront, randX/sd->tLamb.cieY);
731 +                        goto done;
732 +                }
733 +                randX -= sd->tLamb.cieY;
734 +        }
735 +                                        /* else one of cumulative dist. */
736 +        for (i = 0; i < n && randX < cdarr[i]->cTotal; i++)
737 +                randX -= cdarr[i]->cTotal;
738 +        if (i >= n)
739 +                return SDEinternal;
740 +                                        /* compute sample direction */
741 +        sdc = (i < nr) ? &rdf->comp[i] : &sd->tf->comp[i-nr];
742 +        ec = (*sdc->func->sampCDist)(ioVec, randX/cdarr[i]->cTotal, cdarr[i]);
743 +        if (ec)
744 +                return ec;
745 +                                        /* compute color */
746 +        j = (*sdc->func->getBSDFs)(coef, ioVec, inVec, sdc);
747 +        if (j <= 0) {
748 +                sprintf(SDerrorDetail, "BSDF \"%s\" sampling value error",
749 +                                sd->name);
750 +                return SDEinternal;
751 +        }
752 +        sv->spec = sdc->cspec[0];
753 +        rdiff = coef[0];
754 +        while (--j) {
755 +                c_cmix(&sv->spec, rdiff, &sv->spec, coef[j], &sdc->cspec[j]);
756 +                rdiff += coef[j];
757 +        }
758 + done:
759 +        if (cdarr != NULL)
760 +                free(cdarr);
761 +                                        /* make sure everything is set */
762 +        c_ccvt(&sv->spec, C_CSXY+C_CSSPEC);
763 +        return SDEnone;
764 + }
765 +
766 + /* Compute World->BSDF transform from surface normal and up (Y) vector */
767 + SDError
768 + SDcompXform(RREAL vMtx[3][3], const FVECT sNrm, const FVECT uVec)
769 + {
770 +        if ((vMtx == NULL) | (sNrm == NULL) | (uVec == NULL))
771 +                return SDEargument;
772 +        VCOPY(vMtx[2], sNrm);
773 +        if (normalize(vMtx[2]) == 0)
774 +                return SDEargument;
775 +        fcross(vMtx[0], uVec, vMtx[2]);
776 +        if (normalize(vMtx[0]) == 0)
777 +                return SDEargument;
778 +        fcross(vMtx[1], vMtx[2], vMtx[0]);
779 +        return SDEnone;
780 + }
781 +
782 + /* Compute inverse transform */
783 + SDError
784 + SDinvXform(RREAL iMtx[3][3], RREAL vMtx[3][3])
785 + {
786 +        RREAL   mTmp[3][3];
787 +        double  d;
788 +
789 +        if ((iMtx == NULL) | (vMtx == NULL))
790 +                return SDEargument;
791 +                                        /* compute determinant */
792 +        mTmp[0][0] = vMtx[2][2]*vMtx[1][1] - vMtx[2][1]*vMtx[1][2];
793 +        mTmp[0][1] = vMtx[2][1]*vMtx[0][2] - vMtx[2][2]*vMtx[0][1];
794 +        mTmp[0][2] = vMtx[1][2]*vMtx[0][1] - vMtx[1][1]*vMtx[0][2];
795 +        d = vMtx[0][0]*mTmp[0][0] + vMtx[1][0]*mTmp[0][1] + vMtx[2][0]*mTmp[0][2];
796 +        if (d == 0) {
797 +                strcpy(SDerrorDetail, "Zero determinant in matrix inversion");
798 +                return SDEargument;
799 +        }
800 +        d = 1./d;                       /* invert matrix */
801 +        mTmp[0][0] *= d; mTmp[0][1] *= d; mTmp[0][2] *= d;
802 +        mTmp[1][0] = d*(vMtx[2][0]*vMtx[1][2] - vMtx[2][2]*vMtx[1][0]);
803 +        mTmp[1][1] = d*(vMtx[2][2]*vMtx[0][0] - vMtx[2][0]*vMtx[0][2]);
804 +        mTmp[1][2] = d*(vMtx[1][0]*vMtx[0][2] - vMtx[1][2]*vMtx[0][0]);
805 +        mTmp[2][0] = d*(vMtx[2][1]*vMtx[1][0] - vMtx[2][0]*vMtx[1][1]);
806 +        mTmp[2][1] = d*(vMtx[2][0]*vMtx[0][1] - vMtx[2][1]*vMtx[0][0]);
807 +        mTmp[2][2] = d*(vMtx[1][1]*vMtx[0][0] - vMtx[1][0]*vMtx[0][1]);
808 +        memcpy(iMtx, mTmp, sizeof(mTmp));
809 +        return SDEnone;
810 + }
811 +
812 + /* Transform and normalize direction (column) vector */
813 + SDError
814 + SDmapDir(FVECT resVec, RREAL vMtx[3][3], const FVECT inpVec)
815 + {
816 +        FVECT   vTmp;
817 +
818 +        if ((resVec == NULL) | (inpVec == NULL))
819 +                return SDEargument;
820 +        if (vMtx == NULL) {             /* assume they just want to normalize */
821 +                if (resVec != inpVec)
822 +                        VCOPY(resVec, inpVec);
823 +                return (normalize(resVec) > 0) ? SDEnone : SDEargument;
824 +        }
825 +        vTmp[0] = DOT(vMtx[0], inpVec);
826 +        vTmp[1] = DOT(vMtx[1], inpVec);
827 +        vTmp[2] = DOT(vMtx[2], inpVec);
828 +        if (normalize(vTmp) == 0)
829 +                return SDEargument;
830 +        VCOPY(resVec, vTmp);
831 +        return SDEnone;
832 + }
833 +
834 + /*################################################################*/
835 + /*######### DEPRECATED ROUTINES AWAITING PERMANENT REMOVAL #######*/
836 +
837 + /*
838   * Routines for handling BSDF data
839   */
840  
841   #include "standard.h"
9 – #include "bsdf.h"
842   #include "paths.h"
11 – #include "ezxml.h"
12 – #include <ctype.h>
843  
844   #define MAXLATS         46              /* maximum number of latitudes */
845  
# Line 61 | Line 891 | static ANGLE_BASIS     abase_list[MAXABASES] = {
891  
892   static int      nabases = 3;    /* current number of defined bases */
893  
894 < #define  FEQ(a,b)       ((a)-(b) <= 1e-7 && (b)-(a) <= 1e-7)
894 > #define  FEQ(a,b)       ((a)-(b) <= 1e-6 && (b)-(a) <= 1e-6)
895  
896 < // returns the name of the given tag
896 > static int
897 > fequal(double a, double b)
898 > {
899 >        if (b != 0)
900 >                a = a/b - 1.;
901 >        return((a <= 1e-6) & (a >= -1e-6));
902 > }
903 >
904 > /* Returns the name of the given tag */
905   #ifdef ezxml_name
906   #undef ezxml_name
907   static char *
# Line 75 | Line 913 | ezxml_name(ezxml_t xml)
913   }
914   #endif
915  
916 < // returns the given tag's character content or empty string if none
916 > /* Returns the given tag's character content or empty string if none */
917   #ifdef ezxml_txt
918   #undef ezxml_txt
919   static char *
# Line 121 | Line 959 | ab_getndx(             /* get index corresponding to the given ve
959   {
960          ANGLE_BASIS  *ab = (ANGLE_BASIS *)p;
961          int     li, ndx;
962 <        double  pol, azi, d;
962 >        double  pol, azi;
963  
964          if ((v[2] < -1.0) | (v[2] > 1.0))
965                  return(-1);
# Line 211 | Line 1049 | load_angle_basis(      /* load custom BSDF angle basis */
1049          if (!abname || !*abname)
1050                  return;
1051          for (i = nabases; i--; )
1052 <                if (!strcmp(abname, abase_list[i].name))
1052 >                if (!strcasecmp(abname, abase_list[i].name))
1053                          return;         /* assume it's the same */
1054          if (nabases >= MAXABASES)
1055                  error(INTERNAL, "too many angle bases");
# Line 227 | Line 1065 | load_angle_basis(      /* load custom BSDF angle basis */
1065                  if (!i)
1066                          abase_list[nabases].lat[i].tmin =
1067                                          -abase_list[nabases].lat[i+1].tmin;
1068 <                else if (!FEQ(atof(ezxml_txt(ezxml_child(ezxml_child(wbb,
1068 >                else if (!fequal(atof(ezxml_txt(ezxml_child(ezxml_child(wbb,
1069                                          "ThetaBounds"), "LowerTheta"))),
1070                                  abase_list[nabases].lat[i].tmin))
1071                          error(WARNING, "theta values disagree in custom basis");
# Line 239 | Line 1077 | load_angle_basis(      /* load custom BSDF angle basis */
1077   }
1078  
1079  
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 –
1080   static void
1081   load_geometry(          /* load geometric dimensions and description (if any) */
1082          struct BSDF_data *dp,
# Line 311 | Line 1134 | load_bsdf_data(                /* load BSDF distribution for this wa
1134                  return;
1135          }
1136          for (i = nabases; i--; )
1137 <                if (!strcmp(cbasis, abase_list[i].name)) {
1137 >                if (!strcasecmp(cbasis, abase_list[i].name)) {
1138                          dp->ninc = abase_list[i].nangles;
1139                          dp->ib_priv = (void *)&abase_list[i];
1140                          dp->ib_vec = ab_getvecR;
# Line 325 | Line 1148 | load_bsdf_data(                /* load BSDF distribution for this wa
1148                  return;
1149          }
1150          for (i = nabases; i--; )
1151 <                if (!strcmp(rbasis, abase_list[i].name)) {
1151 >                if (!strcasecmp(rbasis, abase_list[i].name)) {
1152                          dp->nout = abase_list[i].nangles;
1153                          dp->ob_priv = (void *)&abase_list[i];
1154                          dp->ob_vec = ab_getvec;
# Line 334 | Line 1157 | load_bsdf_data(                /* load BSDF distribution for this wa
1157                          break;
1158                  }
1159          if (i < 0) {
1160 <                sprintf(errmsg, "undefined RowAngleBasis '%s'", cbasis);
1160 >                sprintf(errmsg, "undefined RowAngleBasis '%s'", rbasis);
1161                  error(WARNING, errmsg);
1162                  return;
1163          }
# Line 376 | Line 1199 | check_bsdf_data(       /* check that BSDF data is sane */
1199   )
1200   {
1201          double          *omega_iarr, *omega_oarr;
1202 <        double          dom, contrib, hemi_total, full_total;
1202 >        double          dom, hemi_total, full_total;
1203          int             nneg;
1204          FVECT           v;
1205          int             i, o;
# Line 391 | Line 1214 | check_bsdf_data(       /* check that BSDF data is sane */
1214          hemi_total = .0;
1215          for (i = dp->ninc; i--; ) {
1216                  dom = getBSDF_incohm(dp,i);
1217 <                if (dom <= .0) {
1217 >                if (dom <= 0) {
1218                          error(WARNING, "zero/negative incoming solid angle");
1219                          continue;
1220                  }
# Line 414 | Line 1237 | check_bsdf_data(       /* check that BSDF data is sane */
1237          hemi_total = .0;
1238          for (o = dp->nout; o--; ) {
1239                  dom = getBSDF_outohm(dp,o);
1240 <                if (dom <= .0) {
1240 >                if (dom <= 0) {
1241                          error(WARNING, "zero/negative outgoing solid angle");
1242                          continue;
1243                  }
# Line 438 | Line 1261 | check_bsdf_data(       /* check that BSDF data is sane */
1261                  hemi_total = .0;
1262                  for (o = dp->nout; o--; ) {
1263                          double  f = BSDF_value(dp,i,o);
1264 <                        if (f >= .0)
1264 >                        if (f >= 0)
1265                                  hemi_total += f*omega_oarr[o];
1266                          else {
1267                                  nneg += (f < -FTINY);
1268                                  BSDF_value(dp,i,o) = .0f;
1269                          }
1270                  }
1271 <                if (hemi_total > 1.02) {
1271 >                if (hemi_total > 1.01) {
1272                          sprintf(errmsg,
1273                          "incoming BSDF direction %d passes %.1f%% of light",
1274                                          i, 100.*hemi_total);
# Line 462 | Line 1285 | check_bsdf_data(       /* check that BSDF data is sane */
1285                  for (i = dp->ninc; i--; )
1286                          hemi_total += BSDF_value(dp,i,o) * omega_iarr[i];
1287  
1288 <                if (hemi_total > 1.02) {
1288 >                if (hemi_total > 1.01) {
1289                          sprintf(errmsg,
1290                          "outgoing BSDF direction %d collects %.1f%% of light",
1291                                          o, 100.*hemi_total);
# Line 471 | Line 1294 | check_bsdf_data(       /* check that BSDF data is sane */
1294                  full_total += hemi_total*omega_oarr[o];
1295          }
1296          full_total /= PI;
1297 <        if (full_total > 1.02) {
1298 <                sprintf(errmsg, "BSDF transfers %.1f%% of light",
1297 >        if (full_total > 1.00001) {
1298 >                sprintf(errmsg, "BSDF transfers %.4f%% of light",
1299                                  100.*full_total);
1300                  error(WARNING, errmsg);
1301          }
# Line 517 | Line 1340 | load_BSDF(             /* load BSDF data from file */
1340                  return(NULL);
1341          }
1342          wtl = ezxml_child(ezxml_child(fl, "Optical"), "Layer");
1343 <        load_angle_basis(ezxml_child(ezxml_child(wtl,
1344 <                                "DataDefinition"), "AngleBasis"));
1343 >        if (strcasecmp(ezxml_txt(ezxml_child(ezxml_child(wtl,
1344 >                        "DataDefinition"), "IncidentDataStructure")),
1345 >                        "Columns")) {
1346 >                sprintf(errmsg,
1347 >                        "BSDF \"%s\": unsupported IncidentDataStructure",
1348 >                                path);
1349 >                error(WARNING, errmsg);
1350 >                ezxml_free(fl);
1351 >                return(NULL);
1352 >        }
1353 >        for (wld = ezxml_child(ezxml_child(wtl,
1354 >                                "DataDefinition"), "AngleBasis");
1355 >                        wld != NULL; wld = wld->next)
1356 >                load_angle_basis(wld);
1357          dp = (struct BSDF_data *)calloc(1, sizeof(struct BSDF_data));
1358          load_geometry(dp, ezxml_child(wtl, "Material"));
1359          for (wld = ezxml_child(wtl, "WavelengthData");
1360                                  wld != NULL; wld = wld->next) {
1361 <                if (strcmp(ezxml_txt(ezxml_child(wld,"Wavelength")), "Visible"))
1361 >                if (strcasecmp(ezxml_txt(ezxml_child(wld,"Wavelength")),
1362 >                                "Visible"))
1363                          continue;
1364 <                wdb = ezxml_child(wld, "WavelengthDataBlock");
1365 <                if (wdb == NULL) continue;
1366 <                if (strcmp(ezxml_txt(ezxml_child(wdb,"WavelengthDataDirection")),
1364 >                for (wdb = ezxml_child(wld, "WavelengthDataBlock");
1365 >                                wdb != NULL; wdb = wdb->next)
1366 >                        if (!strcasecmp(ezxml_txt(ezxml_child(wdb,
1367 >                                        "WavelengthDataDirection")),
1368                                          "Transmission Front"))
1369 <                        continue;
1370 <                load_bsdf_data(dp, wdb);        /* load front BTDF */
1371 <                break;                          /* ignore the rest */
1369 >                                break;
1370 >                if (wdb != NULL) {              /* load front BTDF */
1371 >                        load_bsdf_data(dp, wdb);
1372 >                        break;                  /* ignore the rest */
1373 >                }
1374          }
1375          ezxml_free(fl);                         /* done with XML file */
1376          if (!check_bsdf_data(dp)) {
# Line 707 | Line 1546 | getBSDF_xfm(           /* compute BSDF orient. -> world orient.
1546          }
1547          return(1);
1548   }
1549 +
1550 + /*######### END DEPRECATED ROUTINES #######*/
1551 + /*################################################################*/

Diff Legend

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