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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 2.38 by greg, Sun Mar 4 23:28:34 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 +        SDerrorDetail[0] = '\0';
97 +        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Width")) != NULL)
98 +                sd->dim[0] = atof(ezxml_txt(geom)) *
99 +                                to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
100 +        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Height")) != NULL)
101 +                sd->dim[1] = atof(ezxml_txt(geom)) *
102 +                                to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
103 +        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Thickness")) != NULL)
104 +                sd->dim[2] = atof(ezxml_txt(geom)) *
105 +                                to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
106 +        if ((sd->dim[0] < 0) | (sd->dim[1] < 0) | (sd->dim[2] < 0)) {
107 +                if (!SDerrorDetail[0])
108 +                        sprintf(SDerrorDetail, "Negative dimension in \"%s\"",
109 +                                                sd->name);
110 +                return SDEdata;
111 +        }
112 +        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Geometry")) == NULL ||
113 +                        (mgfstr = ezxml_txt(geom)) == NULL)
114 +                return SDEnone;
115 +        while (isspace(*mgfstr))
116 +                ++mgfstr;
117 +        if (!*mgfstr)
118 +                return SDEnone;
119 +        if ((fmt = ezxml_attr(geom, "format")) != NULL &&
120 +                        strcasecmp(fmt, "MGF")) {
121 +                sprintf(SDerrorDetail,
122 +                        "Unrecognized geometry format '%s' in \"%s\"",
123 +                                        fmt, sd->name);
124 +                return SDEsupport;
125 +        }
126 +        cfact = to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
127 +        if (cfact <= 0)
128 +                return SDEformat;
129 +        sd->mgf = (char *)malloc(strlen(mgfstr)+32);
130 +        if (sd->mgf == NULL) {
131 +                strcpy(SDerrorDetail, "Out of memory in SDloadGeometry");
132 +                return SDEmemory;
133 +        }
134 +        if (cfact < 0.99 || cfact > 1.01)
135 +                sprintf(sd->mgf, "xf -s %.5f\n%s\nxf\n", cfact, mgfstr);
136 +        else
137 +                strcpy(sd->mgf, mgfstr);
138 +        return SDEnone;
139 + }
140 +
141 + /* Load a BSDF struct from the given file (free first and keep name) */
142 + SDError
143 + SDloadFile(SDData *sd, const char *fname)
144 + {
145 +        SDError         lastErr;
146 +        ezxml_t         fl, wtl;
147 +
148 +        if ((sd == NULL) | (fname == NULL || !*fname))
149 +                return SDEargument;
150 +                                /* free old data, keeping name */
151 +        SDfreeBSDF(sd);
152 +                                /* parse XML file */
153 +        fl = ezxml_parse_file(fname);
154 +        if (fl == NULL) {
155 +                sprintf(SDerrorDetail, "Cannot open BSDF \"%s\"", fname);
156 +                return SDEfile;
157 +        }
158 +        if (ezxml_error(fl)[0]) {
159 +                sprintf(SDerrorDetail, "BSDF \"%s\" %s", fname, ezxml_error(fl));
160 +                ezxml_free(fl);
161 +                return SDEformat;
162 +        }
163 +        if (strcmp(ezxml_name(fl), "WindowElement")) {
164 +                sprintf(SDerrorDetail,
165 +                        "BSDF \"%s\": top level node not 'WindowElement'",
166 +                                sd->name);
167 +                ezxml_free(fl);
168 +                return SDEformat;
169 +        }
170 +        wtl = ezxml_child(ezxml_child(fl, "Optical"), "Layer");
171 +        if (wtl == NULL) {
172 +                sprintf(SDerrorDetail, "BSDF \"%s\": no optical layers'",
173 +                                sd->name);
174 +                ezxml_free(fl);
175 +                return SDEformat;
176 +        }
177 +                                /* load geometry if present */
178 +        lastErr = SDloadGeometry(sd, ezxml_child(wtl, "Material"));
179 +        if (lastErr) {
180 +                ezxml_free(fl);
181 +                return lastErr;
182 +        }
183 +                                /* try loading variable resolution data */
184 +        lastErr = SDloadTre(sd, wtl);
185 +                                /* check our result */
186 +        if (lastErr == SDEsupport)      /* try matrix BSDF if not tree data */
187 +                lastErr = SDloadMtx(sd, wtl);
188 +                
189 +                                /* done with XML file */
190 +        ezxml_free(fl);
191 +        
192 +        if (lastErr) {          /* was there a load error? */
193 +                SDfreeBSDF(sd);
194 +                return lastErr;
195 +        }
196 +                                /* remove any insignificant components */
197 +        if (sd->rf != NULL && sd->rf->maxHemi <= .001) {
198 +                SDfreeSpectralDF(sd->rf); sd->rf = NULL;
199 +        }
200 +        if (sd->rb != NULL && sd->rb->maxHemi <= .001) {
201 +                SDfreeSpectralDF(sd->rb); sd->rb = NULL;
202 +        }
203 +        if (sd->tf != NULL && sd->tf->maxHemi <= .001) {
204 +                SDfreeSpectralDF(sd->tf); sd->tf = NULL;
205 +        }
206 +                                /* return success */
207 +        return SDEnone;
208 + }
209 +
210 + /* Allocate new spectral distribution function */
211 + SDSpectralDF *
212 + SDnewSpectralDF(int nc)
213 + {
214 +        SDSpectralDF    *df;
215 +        
216 +        if (nc <= 0) {
217 +                strcpy(SDerrorDetail, "Zero component spectral DF request");
218 +                return NULL;
219 +        }
220 +        df = (SDSpectralDF *)malloc(sizeof(SDSpectralDF) +
221 +                                        (nc-1)*sizeof(SDComponent));
222 +        if (df == NULL) {
223 +                sprintf(SDerrorDetail,
224 +                                "Cannot allocate %d component spectral DF", nc);
225 +                return NULL;
226 +        }
227 +        df->minProjSA = .0;
228 +        df->maxHemi = .0;
229 +        df->ncomp = nc;
230 +        memset(df->comp, 0, nc*sizeof(SDComponent));
231 +        return df;
232 + }
233 +
234 + /* Add component(s) to spectral distribution function */
235 + SDSpectralDF *
236 + SDaddComponent(SDSpectralDF *odf, int nadd)
237 + {
238 +        SDSpectralDF    *df;
239 +
240 +        if (odf == NULL)
241 +                return SDnewSpectralDF(nadd);
242 +        if (nadd <= 0)
243 +                return odf;
244 +        df = (SDSpectralDF *)realloc(odf, sizeof(SDSpectralDF) +
245 +                                (odf->ncomp+nadd-1)*sizeof(SDComponent));
246 +        if (df == NULL) {
247 +                sprintf(SDerrorDetail,
248 +                        "Cannot add %d component(s) to spectral DF", nadd);
249 +                SDfreeSpectralDF(odf);
250 +                return NULL;
251 +        }
252 +        memset(df->comp+df->ncomp, 0, nadd*sizeof(SDComponent));
253 +        df->ncomp += nadd;
254 +        return df;
255 + }
256 +
257 + /* Free cached cumulative distributions for BSDF component */
258 + void
259 + SDfreeCumulativeCache(SDSpectralDF *df)
260 + {
261 +        int     n;
262 +        SDCDst  *cdp;
263 +
264 +        if (df == NULL)
265 +                return;
266 +        for (n = df->ncomp; n-- > 0; )
267 +                while ((cdp = df->comp[n].cdList) != NULL) {
268 +                        df->comp[n].cdList = cdp->next;
269 +                        free(cdp);
270 +                }
271 + }
272 +
273 + /* Free a spectral distribution function */
274 + void
275 + SDfreeSpectralDF(SDSpectralDF *df)
276 + {
277 +        int     n;
278 +
279 +        if (df == NULL)
280 +                return;
281 +        SDfreeCumulativeCache(df);
282 +        for (n = df->ncomp; n-- > 0; )
283 +                if (df->comp[n].dist != NULL)
284 +                        (*df->comp[n].func->freeSC)(df->comp[n].dist);
285 +        free(df);
286 + }
287 +
288 + /* Shorten file path to useable BSDF name, removing suffix */
289 + void
290 + SDclipName(char *res, const char *fname)
291 + {
292 +        const char      *cp, *dot = NULL;
293 +        
294 +        for (cp = fname; *cp; cp++)
295 +                if (*cp == '.')
296 +                        dot = cp;
297 +        if ((dot == NULL) | (dot < fname+2))
298 +                dot = cp;
299 +        if (dot - fname >= SDnameLn)
300 +                fname = dot - SDnameLn + 1;
301 +        while (fname < dot)
302 +                *res++ = *fname++;
303 +        *res = '\0';
304 + }
305 +
306 + /* Initialize an unused BSDF struct (simply clears to zeroes) */
307 + void
308 + SDclearBSDF(SDData *sd, const char *fname)
309 + {
310 +        if (sd == NULL)
311 +                return;
312 +        memset(sd, 0, sizeof(SDData));
313 +        if (fname == NULL)
314 +                return;
315 +        SDclipName(sd->name, fname);
316 + }
317 +
318 + /* Free data associated with BSDF struct */
319 + void
320 + SDfreeBSDF(SDData *sd)
321 + {
322 +        if (sd == NULL)
323 +                return;
324 +        if (sd->mgf != NULL) {
325 +                free(sd->mgf);
326 +                sd->mgf = NULL;
327 +        }
328 +        if (sd->rf != NULL) {
329 +                SDfreeSpectralDF(sd->rf);
330 +                sd->rf = NULL;
331 +        }
332 +        if (sd->rb != NULL) {
333 +                SDfreeSpectralDF(sd->rb);
334 +                sd->rb = NULL;
335 +        }
336 +        if (sd->tf != NULL) {
337 +                SDfreeSpectralDF(sd->tf);
338 +                sd->tf = NULL;
339 +        }
340 +        sd->rLambFront.cieY = .0;
341 +        sd->rLambFront.spec.flags = 0;
342 +        sd->rLambBack.cieY = .0;
343 +        sd->rLambBack.spec.flags = 0;
344 +        sd->tLamb.cieY = .0;
345 +        sd->tLamb.spec.flags = 0;
346 + }
347 +
348 + /* Find writeable BSDF by name, or allocate new cache entry if absent */
349 + SDData *
350 + SDgetCache(const char *bname)
351 + {
352 +        struct SDCache_s        *sdl;
353 +        char                    sdnam[SDnameLn];
354 +
355 +        if (bname == NULL)
356 +                return NULL;
357 +
358 +        SDclipName(sdnam, bname);
359 +        for (sdl = SDcacheList; sdl != NULL; sdl = sdl->next)
360 +                if (!strcmp(sdl->bsdf.name, sdnam)) {
361 +                        sdl->refcnt++;
362 +                        return &sdl->bsdf;
363 +                }
364 +
365 +        sdl = (struct SDCache_s *)calloc(1, sizeof(struct SDCache_s));
366 +        if (sdl == NULL)
367 +                return NULL;
368 +
369 +        strcpy(sdl->bsdf.name, sdnam);
370 +        sdl->next = SDcacheList;
371 +        SDcacheList = sdl;
372 +
373 +        sdl->refcnt = 1;
374 +        return &sdl->bsdf;
375 + }
376 +
377 + /* Get loaded BSDF from cache (or load and cache it on first call) */
378 + /* Report any problem to stderr and return NULL on failure */
379 + const SDData *
380 + SDcacheFile(const char *fname)
381 + {
382 +        SDData          *sd;
383 +        SDError         ec;
384 +        
385 +        if (fname == NULL || !*fname)
386 +                return NULL;
387 +        SDerrorDetail[0] = '\0';
388 +        if ((sd = SDgetCache(fname)) == NULL) {
389 +                SDreportEnglish(SDEmemory, stderr);
390 +                return NULL;
391 +        }
392 +        if (!SDisLoaded(sd) && (ec = SDloadFile(sd, fname))) {
393 +                SDreportEnglish(ec, stderr);
394 +                SDfreeCache(sd);
395 +                return NULL;
396 +        }
397 +        return sd;
398 + }
399 +
400 + /* Free a BSDF from our cache (clear all if NULL) */
401 + void
402 + SDfreeCache(const SDData *sd)
403 + {
404 +        struct SDCache_s        *sdl, *sdLast = NULL;
405 +
406 +        if (sd == NULL) {               /* free entire list */
407 +                while ((sdl = SDcacheList) != NULL) {
408 +                        SDcacheList = sdl->next;
409 +                        SDfreeBSDF(&sdl->bsdf);
410 +                        free(sdl);
411 +                }
412 +                return;
413 +        }
414 +        for (sdl = SDcacheList; sdl != NULL; sdl = (sdLast=sdl)->next)
415 +                if (&sdl->bsdf == sd)
416 +                        break;
417 +        if (sdl == NULL || (sdl->refcnt -= (sdl->refcnt > 0)))
418 +                return;                 /* missing or still in use */
419 +                                        /* keep unreferenced data? */
420 +        if (SDisLoaded(sd) && SDretainSet) {
421 +                if (SDretainSet == SDretainAll)
422 +                        return;         /* keep everything */
423 +                                        /* else free cumulative data */
424 +                SDfreeCumulativeCache(sd->rf);
425 +                SDfreeCumulativeCache(sd->rb);
426 +                SDfreeCumulativeCache(sd->tf);
427 +                return;
428 +        }
429 +                                        /* remove from list and free */
430 +        if (sdLast == NULL)
431 +                SDcacheList = sdl->next;
432 +        else
433 +                sdLast->next = sdl->next;
434 +        SDfreeBSDF(&sdl->bsdf);
435 +        free(sdl);
436 + }
437 +
438 + /* Sample an individual BSDF component */
439 + SDError
440 + SDsampComponent(SDValue *sv, FVECT ioVec, double randX, SDComponent *sdc)
441 + {
442 +        float           coef[SDmaxCh];
443 +        SDError         ec;
444 +        FVECT           inVec;
445 +        const SDCDst    *cd;
446 +        double          d;
447 +        int             n;
448 +                                        /* check arguments */
449 +        if ((sv == NULL) | (ioVec == NULL) | (sdc == NULL))
450 +                return SDEargument;
451 +                                        /* get cumulative distribution */
452 +        VCOPY(inVec, ioVec);
453 +        cd = (*sdc->func->getCDist)(inVec, sdc);
454 +        if (cd == NULL)
455 +                return SDEmemory;
456 +        if (cd->cTotal <= 1e-6) {       /* anything to sample? */
457 +                sv->spec = c_dfcolor;
458 +                sv->cieY = .0;
459 +                memset(ioVec, 0, 3*sizeof(double));
460 +                return SDEnone;
461 +        }
462 +        sv->cieY = cd->cTotal;
463 +                                        /* compute sample direction */
464 +        ec = (*sdc->func->sampCDist)(ioVec, randX, cd);
465 +        if (ec)
466 +                return ec;
467 +                                        /* get BSDF color */
468 +        n = (*sdc->func->getBSDFs)(coef, ioVec, inVec, sdc);
469 +        if (n <= 0) {
470 +                strcpy(SDerrorDetail, "BSDF sample value error");
471 +                return SDEinternal;
472 +        }
473 +        sv->spec = sdc->cspec[0];
474 +        d = coef[0];
475 +        while (--n) {
476 +                c_cmix(&sv->spec, d, &sv->spec, coef[n], &sdc->cspec[n]);
477 +                d += coef[n];
478 +        }
479 +                                        /* make sure everything is set */
480 +        c_ccvt(&sv->spec, C_CSXY+C_CSSPEC);
481 +        return SDEnone;
482 + }
483 +
484 + #define MS_MAXDIM       15
485 +
486 + /* Convert 1-dimensional random variable to N-dimensional */
487 + void
488 + SDmultiSamp(double t[], int n, double randX)
489 + {
490 +        unsigned        nBits;
491 +        double          scale;
492 +        bitmask_t       ndx, coord[MS_MAXDIM];
493 +        
494 +        while (n > MS_MAXDIM)           /* punt for higher dimensions */
495 +                t[--n] = rand()*(1./(RAND_MAX+.5));
496 +        nBits = (8*sizeof(bitmask_t) - 1) / n;
497 +        ndx = randX * (double)((bitmask_t)1 << (nBits*n));
498 +                                        /* get coordinate on Hilbert curve */
499 +        hilbert_i2c(n, nBits, ndx, coord);
500 +                                        /* convert back to [0,1) range */
501 +        scale = 1. / (double)((bitmask_t)1 << nBits);
502 +        while (n--)
503 +                t[n] = scale * ((double)coord[n] + rand()*(1./(RAND_MAX+.5)));
504 + }
505 +
506 + #undef MS_MAXDIM
507 +
508 + /* Generate diffuse hemispherical sample */
509 + static void
510 + SDdiffuseSamp(FVECT outVec, int outFront, double randX)
511 + {
512 +                                        /* convert to position on hemisphere */
513 +        SDmultiSamp(outVec, 2, randX);
514 +        SDsquare2disk(outVec, outVec[0], outVec[1]);
515 +        outVec[2] = 1. - outVec[0]*outVec[0] - outVec[1]*outVec[1];
516 +        if (outVec[2] > 0)              /* a bit of paranoia */
517 +                outVec[2] = sqrt(outVec[2]);
518 +        if (!outFront)                  /* going out back? */
519 +                outVec[2] = -outVec[2];
520 + }
521 +
522 + /* Query projected solid angle coverage for non-diffuse BSDF direction */
523 + SDError
524 + SDsizeBSDF(double *projSA, const FVECT v1, const RREAL *v2,
525 +                                int qflags, const SDData *sd)
526 + {
527 +        SDSpectralDF    *rdf, *tdf;
528 +        SDError         ec;
529 +        int             i;
530 +                                        /* check arguments */
531 +        if ((projSA == NULL) | (v1 == NULL) | (sd == NULL))
532 +                return SDEargument;
533 +                                        /* initialize extrema */
534 +        switch (qflags) {
535 +        case SDqueryMax:
536 +                projSA[0] = .0;
537 +                break;
538 +        case SDqueryMin+SDqueryMax:
539 +                projSA[1] = .0;
540 +                /* fall through */
541 +        case SDqueryMin:
542 +                projSA[0] = 10.;
543 +                break;
544 +        case 0:
545 +                return SDEargument;
546 +        }
547 +        if (v1[2] > 0)                  /* front surface query? */
548 +                rdf = sd->rf;
549 +        else
550 +                rdf = sd->rb;
551 +        tdf = sd->tf;
552 +        if (v2 != NULL)                 /* bidirectional? */
553 +                if (v1[2] > 0 ^ v2[2] > 0)
554 +                        rdf = NULL;
555 +                else
556 +                        tdf = NULL;
557 +        ec = SDEdata;                   /* run through components */
558 +        for (i = (rdf==NULL) ? 0 : rdf->ncomp; i--; ) {
559 +                ec = (*rdf->comp[i].func->queryProjSA)(projSA, v1, v2,
560 +                                                qflags, &rdf->comp[i]);
561 +                if (ec)
562 +                        return ec;
563 +        }
564 +        for (i = (tdf==NULL) ? 0 : tdf->ncomp; i--; ) {
565 +                ec = (*tdf->comp[i].func->queryProjSA)(projSA, v1, v2,
566 +                                                qflags, &tdf->comp[i]);
567 +                if (ec)
568 +                        return ec;
569 +        }
570 +        if (ec) {                       /* all diffuse? */
571 +                projSA[0] = M_PI;
572 +                if (qflags == SDqueryMin+SDqueryMax)
573 +                        projSA[1] = M_PI;
574 +        }
575 +        return SDEnone;
576 + }
577 +
578 + /* Return BSDF for the given incident and scattered ray vectors */
579 + SDError
580 + SDevalBSDF(SDValue *sv, const FVECT outVec, const FVECT inVec, const SDData *sd)
581 + {
582 +        int             inFront, outFront;
583 +        SDSpectralDF    *sdf;
584 +        float           coef[SDmaxCh];
585 +        int             nch, i;
586 +                                        /* check arguments */
587 +        if ((sv == NULL) | (outVec == NULL) | (inVec == NULL) | (sd == NULL))
588 +                return SDEargument;
589 +                                        /* whose side are we on? */
590 +        inFront = (inVec[2] > 0);
591 +        outFront = (outVec[2] > 0);
592 +                                        /* start with diffuse portion */
593 +        if (inFront & outFront) {
594 +                *sv = sd->rLambFront;
595 +                sdf = sd->rf;
596 +        } else if (!(inFront | outFront)) {
597 +                *sv = sd->rLambBack;
598 +                sdf = sd->rb;
599 +        } else /* inFront ^ outFront */ {
600 +                *sv = sd->tLamb;
601 +                sdf = sd->tf;
602 +        }
603 +        sv->cieY *= 1./M_PI;
604 +                                        /* add non-diffuse components */
605 +        i = (sdf != NULL) ? sdf->ncomp : 0;
606 +        while (i-- > 0) {
607 +                nch = (*sdf->comp[i].func->getBSDFs)(coef, outVec, inVec,
608 +                                                        &sdf->comp[i]);
609 +                while (nch-- > 0) {
610 +                        c_cmix(&sv->spec, sv->cieY, &sv->spec,
611 +                                        coef[nch], &sdf->comp[i].cspec[nch]);
612 +                        sv->cieY += coef[nch];
613 +                }
614 +        }
615 +                                        /* make sure everything is set */
616 +        c_ccvt(&sv->spec, C_CSXY+C_CSSPEC);
617 +        return SDEnone;
618 + }
619 +
620 + /* Compute directional hemispherical scattering at this incident angle */
621 + double
622 + SDdirectHemi(const FVECT inVec, int sflags, const SDData *sd)
623 + {
624 +        double          hsum;
625 +        SDSpectralDF    *rdf;
626 +        const SDCDst    *cd;
627 +        int             i;
628 +                                        /* check arguments */
629 +        if ((inVec == NULL) | (sd == NULL))
630 +                return .0;
631 +                                        /* gather diffuse components */
632 +        if (inVec[2] > 0) {
633 +                hsum = sd->rLambFront.cieY;
634 +                rdf = sd->rf;
635 +        } else /* !inFront */ {
636 +                hsum = sd->rLambBack.cieY;
637 +                rdf = sd->rb;
638 +        }
639 +        if ((sflags & SDsampDf+SDsampR) != SDsampDf+SDsampR)
640 +                hsum = .0;
641 +        if ((sflags & SDsampDf+SDsampT) == SDsampDf+SDsampT)
642 +                hsum += sd->tLamb.cieY;
643 +                                        /* gather non-diffuse components */
644 +        i = ((sflags & SDsampSp+SDsampR) == SDsampSp+SDsampR &&
645 +                        rdf != NULL) ? rdf->ncomp : 0;
646 +        while (i-- > 0) {               /* non-diffuse reflection */
647 +                cd = (*rdf->comp[i].func->getCDist)(inVec, &rdf->comp[i]);
648 +                if (cd != NULL)
649 +                        hsum += cd->cTotal;
650 +        }
651 +        i = ((sflags & SDsampSp+SDsampT) == SDsampSp+SDsampT &&
652 +                        sd->tf != NULL) ? sd->tf->ncomp : 0;
653 +        while (i-- > 0) {               /* non-diffuse transmission */
654 +                cd = (*sd->tf->comp[i].func->getCDist)(inVec, &sd->tf->comp[i]);
655 +                if (cd != NULL)
656 +                        hsum += cd->cTotal;
657 +        }
658 +        return hsum;
659 + }
660 +
661 + /* Sample BSDF direction based on the given random variable */
662 + SDError
663 + SDsampBSDF(SDValue *sv, FVECT ioVec, double randX, int sflags, const SDData *sd)
664 + {
665 +        SDError         ec;
666 +        FVECT           inVec;
667 +        int             inFront;
668 +        SDSpectralDF    *rdf;
669 +        double          rdiff;
670 +        float           coef[SDmaxCh];
671 +        int             i, j, n, nr;
672 +        SDComponent     *sdc;
673 +        const SDCDst    **cdarr = NULL;
674 +                                        /* check arguments */
675 +        if ((sv == NULL) | (ioVec == NULL) | (sd == NULL) |
676 +                        (randX < 0) | (randX >= 1.))
677 +                return SDEargument;
678 +                                        /* whose side are we on? */
679 +        VCOPY(inVec, ioVec);
680 +        inFront = (inVec[2] > 0);
681 +                                        /* remember diffuse portions */
682 +        if (inFront) {
683 +                *sv = sd->rLambFront;
684 +                rdf = sd->rf;
685 +        } else /* !inFront */ {
686 +                *sv = sd->rLambBack;
687 +                rdf = sd->rb;
688 +        }
689 +        if ((sflags & SDsampDf+SDsampR) != SDsampDf+SDsampR)
690 +                sv->cieY = .0;
691 +        rdiff = sv->cieY;
692 +        if ((sflags & SDsampDf+SDsampT) == SDsampDf+SDsampT)
693 +                sv->cieY += sd->tLamb.cieY;
694 +                                        /* gather non-diffuse components */
695 +        i = nr = ((sflags & SDsampSp+SDsampR) == SDsampSp+SDsampR &&
696 +                        rdf != NULL) ? rdf->ncomp : 0;
697 +        j = ((sflags & SDsampSp+SDsampT) == SDsampSp+SDsampT &&
698 +                        sd->tf != NULL) ? sd->tf->ncomp : 0;
699 +        n = i + j;
700 +        if (n > 0 && (cdarr = (const SDCDst **)malloc(n*sizeof(SDCDst *))) == NULL)
701 +                return SDEmemory;
702 +        while (j-- > 0) {               /* non-diffuse transmission */
703 +                cdarr[i+j] = (*sd->tf->comp[j].func->getCDist)(inVec, &sd->tf->comp[j]);
704 +                if (cdarr[i+j] == NULL) {
705 +                        free(cdarr);
706 +                        return SDEmemory;
707 +                }
708 +                sv->cieY += cdarr[i+j]->cTotal;
709 +        }
710 +        while (i-- > 0) {               /* non-diffuse reflection */
711 +                cdarr[i] = (*rdf->comp[i].func->getCDist)(inVec, &rdf->comp[i]);
712 +                if (cdarr[i] == NULL) {
713 +                        free(cdarr);
714 +                        return SDEmemory;
715 +                }
716 +                sv->cieY += cdarr[i]->cTotal;
717 +        }
718 +        if (sv->cieY <= 1e-6) {         /* anything to sample? */
719 +                sv->cieY = .0;
720 +                memset(ioVec, 0, 3*sizeof(double));
721 +                return SDEnone;
722 +        }
723 +                                        /* scale random variable */
724 +        randX *= sv->cieY;
725 +                                        /* diffuse reflection? */
726 +        if (randX < rdiff) {
727 +                SDdiffuseSamp(ioVec, inFront, randX/rdiff);
728 +                goto done;
729 +        }
730 +        randX -= rdiff;
731 +                                        /* diffuse transmission? */
732 +        if ((sflags & SDsampDf+SDsampT) == SDsampDf+SDsampT) {
733 +                if (randX < sd->tLamb.cieY) {
734 +                        sv->spec = sd->tLamb.spec;
735 +                        SDdiffuseSamp(ioVec, !inFront, randX/sd->tLamb.cieY);
736 +                        goto done;
737 +                }
738 +                randX -= sd->tLamb.cieY;
739 +        }
740 +                                        /* else one of cumulative dist. */
741 +        for (i = 0; i < n && randX < cdarr[i]->cTotal; i++)
742 +                randX -= cdarr[i]->cTotal;
743 +        if (i >= n)
744 +                return SDEinternal;
745 +                                        /* compute sample direction */
746 +        sdc = (i < nr) ? &rdf->comp[i] : &sd->tf->comp[i-nr];
747 +        ec = (*sdc->func->sampCDist)(ioVec, randX/cdarr[i]->cTotal, cdarr[i]);
748 +        if (ec)
749 +                return ec;
750 +                                        /* compute color */
751 +        j = (*sdc->func->getBSDFs)(coef, ioVec, inVec, sdc);
752 +        if (j <= 0) {
753 +                sprintf(SDerrorDetail, "BSDF \"%s\" sampling value error",
754 +                                sd->name);
755 +                return SDEinternal;
756 +        }
757 +        sv->spec = sdc->cspec[0];
758 +        rdiff = coef[0];
759 +        while (--j) {
760 +                c_cmix(&sv->spec, rdiff, &sv->spec, coef[j], &sdc->cspec[j]);
761 +                rdiff += coef[j];
762 +        }
763 + done:
764 +        if (cdarr != NULL)
765 +                free(cdarr);
766 +                                        /* make sure everything is set */
767 +        c_ccvt(&sv->spec, C_CSXY+C_CSSPEC);
768 +        return SDEnone;
769 + }
770 +
771 + /* Compute World->BSDF transform from surface normal and up (Y) vector */
772 + SDError
773 + SDcompXform(RREAL vMtx[3][3], const FVECT sNrm, const FVECT uVec)
774 + {
775 +        if ((vMtx == NULL) | (sNrm == NULL) | (uVec == NULL))
776 +                return SDEargument;
777 +        VCOPY(vMtx[2], sNrm);
778 +        if (normalize(vMtx[2]) == 0)
779 +                return SDEargument;
780 +        fcross(vMtx[0], uVec, vMtx[2]);
781 +        if (normalize(vMtx[0]) == 0)
782 +                return SDEargument;
783 +        fcross(vMtx[1], vMtx[2], vMtx[0]);
784 +        return SDEnone;
785 + }
786 +
787 + /* Compute inverse transform */
788 + SDError
789 + SDinvXform(RREAL iMtx[3][3], RREAL vMtx[3][3])
790 + {
791 +        RREAL   mTmp[3][3];
792 +        double  d;
793 +
794 +        if ((iMtx == NULL) | (vMtx == NULL))
795 +                return SDEargument;
796 +                                        /* compute determinant */
797 +        mTmp[0][0] = vMtx[2][2]*vMtx[1][1] - vMtx[2][1]*vMtx[1][2];
798 +        mTmp[0][1] = vMtx[2][1]*vMtx[0][2] - vMtx[2][2]*vMtx[0][1];
799 +        mTmp[0][2] = vMtx[1][2]*vMtx[0][1] - vMtx[1][1]*vMtx[0][2];
800 +        d = vMtx[0][0]*mTmp[0][0] + vMtx[1][0]*mTmp[0][1] + vMtx[2][0]*mTmp[0][2];
801 +        if (d == 0) {
802 +                strcpy(SDerrorDetail, "Zero determinant in matrix inversion");
803 +                return SDEargument;
804 +        }
805 +        d = 1./d;                       /* invert matrix */
806 +        mTmp[0][0] *= d; mTmp[0][1] *= d; mTmp[0][2] *= d;
807 +        mTmp[1][0] = d*(vMtx[2][0]*vMtx[1][2] - vMtx[2][2]*vMtx[1][0]);
808 +        mTmp[1][1] = d*(vMtx[2][2]*vMtx[0][0] - vMtx[2][0]*vMtx[0][2]);
809 +        mTmp[1][2] = d*(vMtx[1][0]*vMtx[0][2] - vMtx[1][2]*vMtx[0][0]);
810 +        mTmp[2][0] = d*(vMtx[2][1]*vMtx[1][0] - vMtx[2][0]*vMtx[1][1]);
811 +        mTmp[2][1] = d*(vMtx[2][0]*vMtx[0][1] - vMtx[2][1]*vMtx[0][0]);
812 +        mTmp[2][2] = d*(vMtx[1][1]*vMtx[0][0] - vMtx[1][0]*vMtx[0][1]);
813 +        memcpy(iMtx, mTmp, sizeof(mTmp));
814 +        return SDEnone;
815 + }
816 +
817 + /* Transform and normalize direction (column) vector */
818 + SDError
819 + SDmapDir(FVECT resVec, RREAL vMtx[3][3], const FVECT inpVec)
820 + {
821 +        FVECT   vTmp;
822 +
823 +        if ((resVec == NULL) | (inpVec == NULL))
824 +                return SDEargument;
825 +        if (vMtx == NULL) {             /* assume they just want to normalize */
826 +                if (resVec != inpVec)
827 +                        VCOPY(resVec, inpVec);
828 +                return (normalize(resVec) > 0) ? SDEnone : SDEargument;
829 +        }
830 +        vTmp[0] = DOT(vMtx[0], inpVec);
831 +        vTmp[1] = DOT(vMtx[1], inpVec);
832 +        vTmp[2] = DOT(vMtx[2], inpVec);
833 +        if (normalize(vTmp) == 0)
834 +                return SDEargument;
835 +        VCOPY(resVec, vTmp);
836 +        return SDEnone;
837 + }
838 +
839 + /*################################################################*/
840 + /*######### DEPRECATED ROUTINES AWAITING PERMANENT REMOVAL #######*/
841 +
842 + /*
843   * Routines for handling BSDF data
844   */
845  
846   #include "standard.h"
9 – #include "bsdf.h"
847   #include "paths.h"
11 – #include "ezxml.h"
12 – #include <ctype.h>
848  
849   #define MAXLATS         46              /* maximum number of latitudes */
850  
# Line 61 | Line 896 | static ANGLE_BASIS     abase_list[MAXABASES] = {
896  
897   static int      nabases = 3;    /* current number of defined bases */
898  
899 < #define  FEQ(a,b)       ((a)-(b) <= 1e-7 && (b)-(a) <= 1e-7)
899 > #define  FEQ(a,b)       ((a)-(b) <= 1e-6 && (b)-(a) <= 1e-6)
900  
901 < // returns the name of the given tag
901 > static int
902 > fequal(double a, double b)
903 > {
904 >        if (b != 0)
905 >                a = a/b - 1.;
906 >        return((a <= 1e-6) & (a >= -1e-6));
907 > }
908 >
909 > /* Returns the name of the given tag */
910   #ifdef ezxml_name
911   #undef ezxml_name
912   static char *
# Line 75 | Line 918 | ezxml_name(ezxml_t xml)
918   }
919   #endif
920  
921 < // returns the given tag's character content or empty string if none
921 > /* Returns the given tag's character content or empty string if none */
922   #ifdef ezxml_txt
923   #undef ezxml_txt
924   static char *
# Line 121 | Line 964 | ab_getndx(             /* get index corresponding to the given ve
964   {
965          ANGLE_BASIS  *ab = (ANGLE_BASIS *)p;
966          int     li, ndx;
967 <        double  pol, azi, d;
967 >        double  pol, azi;
968  
969          if ((v[2] < -1.0) | (v[2] > 1.0))
970                  return(-1);
# Line 211 | Line 1054 | load_angle_basis(      /* load custom BSDF angle basis */
1054          if (!abname || !*abname)
1055                  return;
1056          for (i = nabases; i--; )
1057 <                if (!strcmp(abname, abase_list[i].name))
1057 >                if (!strcasecmp(abname, abase_list[i].name))
1058                          return;         /* assume it's the same */
1059          if (nabases >= MAXABASES)
1060                  error(INTERNAL, "too many angle bases");
# Line 227 | Line 1070 | load_angle_basis(      /* load custom BSDF angle basis */
1070                  if (!i)
1071                          abase_list[nabases].lat[i].tmin =
1072                                          -abase_list[nabases].lat[i+1].tmin;
1073 <                else if (!FEQ(atof(ezxml_txt(ezxml_child(ezxml_child(wbb,
1073 >                else if (!fequal(atof(ezxml_txt(ezxml_child(ezxml_child(wbb,
1074                                          "ThetaBounds"), "LowerTheta"))),
1075                                  abase_list[nabases].lat[i].tmin))
1076                          error(WARNING, "theta values disagree in custom basis");
# Line 239 | Line 1082 | load_angle_basis(      /* load custom BSDF angle basis */
1082   }
1083  
1084  
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 –
1085   static void
1086   load_geometry(          /* load geometric dimensions and description (if any) */
1087          struct BSDF_data *dp,
# Line 311 | Line 1139 | load_bsdf_data(                /* load BSDF distribution for this wa
1139                  return;
1140          }
1141          for (i = nabases; i--; )
1142 <                if (!strcmp(cbasis, abase_list[i].name)) {
1142 >                if (!strcasecmp(cbasis, abase_list[i].name)) {
1143                          dp->ninc = abase_list[i].nangles;
1144                          dp->ib_priv = (void *)&abase_list[i];
1145                          dp->ib_vec = ab_getvecR;
# Line 325 | Line 1153 | load_bsdf_data(                /* load BSDF distribution for this wa
1153                  return;
1154          }
1155          for (i = nabases; i--; )
1156 <                if (!strcmp(rbasis, abase_list[i].name)) {
1156 >                if (!strcasecmp(rbasis, abase_list[i].name)) {
1157                          dp->nout = abase_list[i].nangles;
1158                          dp->ob_priv = (void *)&abase_list[i];
1159                          dp->ob_vec = ab_getvec;
# Line 334 | Line 1162 | load_bsdf_data(                /* load BSDF distribution for this wa
1162                          break;
1163                  }
1164          if (i < 0) {
1165 <                sprintf(errmsg, "undefined RowAngleBasis '%s'", cbasis);
1165 >                sprintf(errmsg, "undefined RowAngleBasis '%s'", rbasis);
1166                  error(WARNING, errmsg);
1167                  return;
1168          }
# Line 376 | Line 1204 | check_bsdf_data(       /* check that BSDF data is sane */
1204   )
1205   {
1206          double          *omega_iarr, *omega_oarr;
1207 <        double          dom, contrib, hemi_total, full_total;
1207 >        double          dom, hemi_total, full_total;
1208          int             nneg;
1209          FVECT           v;
1210          int             i, o;
# Line 391 | Line 1219 | check_bsdf_data(       /* check that BSDF data is sane */
1219          hemi_total = .0;
1220          for (i = dp->ninc; i--; ) {
1221                  dom = getBSDF_incohm(dp,i);
1222 <                if (dom <= .0) {
1222 >                if (dom <= 0) {
1223                          error(WARNING, "zero/negative incoming solid angle");
1224                          continue;
1225                  }
# Line 414 | Line 1242 | check_bsdf_data(       /* check that BSDF data is sane */
1242          hemi_total = .0;
1243          for (o = dp->nout; o--; ) {
1244                  dom = getBSDF_outohm(dp,o);
1245 <                if (dom <= .0) {
1245 >                if (dom <= 0) {
1246                          error(WARNING, "zero/negative outgoing solid angle");
1247                          continue;
1248                  }
# Line 438 | Line 1266 | check_bsdf_data(       /* check that BSDF data is sane */
1266                  hemi_total = .0;
1267                  for (o = dp->nout; o--; ) {
1268                          double  f = BSDF_value(dp,i,o);
1269 <                        if (f >= .0)
1269 >                        if (f >= 0)
1270                                  hemi_total += f*omega_oarr[o];
1271                          else {
1272                                  nneg += (f < -FTINY);
1273                                  BSDF_value(dp,i,o) = .0f;
1274                          }
1275                  }
1276 <                if (hemi_total > 1.02) {
1276 >                if (hemi_total > 1.01) {
1277                          sprintf(errmsg,
1278                          "incoming BSDF direction %d passes %.1f%% of light",
1279                                          i, 100.*hemi_total);
# Line 462 | Line 1290 | check_bsdf_data(       /* check that BSDF data is sane */
1290                  for (i = dp->ninc; i--; )
1291                          hemi_total += BSDF_value(dp,i,o) * omega_iarr[i];
1292  
1293 <                if (hemi_total > 1.02) {
1293 >                if (hemi_total > 1.01) {
1294                          sprintf(errmsg,
1295                          "outgoing BSDF direction %d collects %.1f%% of light",
1296                                          o, 100.*hemi_total);
# Line 471 | Line 1299 | check_bsdf_data(       /* check that BSDF data is sane */
1299                  full_total += hemi_total*omega_oarr[o];
1300          }
1301          full_total /= PI;
1302 <        if (full_total > 1.02) {
1303 <                sprintf(errmsg, "BSDF transfers %.1f%% of light",
1302 >        if (full_total > 1.00001) {
1303 >                sprintf(errmsg, "BSDF transfers %.4f%% of light",
1304                                  100.*full_total);
1305                  error(WARNING, errmsg);
1306          }
# Line 517 | Line 1345 | load_BSDF(             /* load BSDF data from file */
1345                  return(NULL);
1346          }
1347          wtl = ezxml_child(ezxml_child(fl, "Optical"), "Layer");
1348 <        load_angle_basis(ezxml_child(ezxml_child(wtl,
1349 <                                "DataDefinition"), "AngleBasis"));
1348 >        if (strcasecmp(ezxml_txt(ezxml_child(ezxml_child(wtl,
1349 >                        "DataDefinition"), "IncidentDataStructure")),
1350 >                        "Columns")) {
1351 >                sprintf(errmsg,
1352 >                        "BSDF \"%s\": unsupported IncidentDataStructure",
1353 >                                path);
1354 >                error(WARNING, errmsg);
1355 >                ezxml_free(fl);
1356 >                return(NULL);
1357 >        }
1358 >        for (wld = ezxml_child(ezxml_child(wtl,
1359 >                                "DataDefinition"), "AngleBasis");
1360 >                        wld != NULL; wld = wld->next)
1361 >                load_angle_basis(wld);
1362          dp = (struct BSDF_data *)calloc(1, sizeof(struct BSDF_data));
1363          load_geometry(dp, ezxml_child(wtl, "Material"));
1364          for (wld = ezxml_child(wtl, "WavelengthData");
1365                                  wld != NULL; wld = wld->next) {
1366 <                if (strcmp(ezxml_txt(ezxml_child(wld,"Wavelength")), "Visible"))
1366 >                if (strcasecmp(ezxml_txt(ezxml_child(wld,"Wavelength")),
1367 >                                "Visible"))
1368                          continue;
1369 <                wdb = ezxml_child(wld, "WavelengthDataBlock");
1370 <                if (wdb == NULL) continue;
1371 <                if (strcmp(ezxml_txt(ezxml_child(wdb,"WavelengthDataDirection")),
1369 >                for (wdb = ezxml_child(wld, "WavelengthDataBlock");
1370 >                                wdb != NULL; wdb = wdb->next)
1371 >                        if (!strcasecmp(ezxml_txt(ezxml_child(wdb,
1372 >                                        "WavelengthDataDirection")),
1373                                          "Transmission Front"))
1374 <                        continue;
1375 <                load_bsdf_data(dp, wdb);        /* load front BTDF */
1376 <                break;                          /* ignore the rest */
1374 >                                break;
1375 >                if (wdb != NULL) {              /* load front BTDF */
1376 >                        load_bsdf_data(dp, wdb);
1377 >                        break;                  /* ignore the rest */
1378 >                }
1379          }
1380          ezxml_free(fl);                         /* done with XML file */
1381          if (!check_bsdf_data(dp)) {
# Line 707 | Line 1551 | getBSDF_xfm(           /* compute BSDF orient. -> world orient.
1551          }
1552          return(1);
1553   }
1554 +
1555 + /*######### END DEPRECATED ROUTINES #######*/
1556 + /*################################################################*/

Diff Legend

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