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

Comparing ray/src/common/bsdf.c (file contents):
Revision 2.8 by greg, Sun Sep 26 15:43:26 2010 UTC vs.
Revision 2.16 by greg, Sat Feb 19 01:48:59 2011 UTC

# Line 2 | Line 2
2   static const char RCSid[] = "$Id$";
3   #endif
4   /*
5 + *  bsdf.c
6 + *  
7 + *  Definitions for bidirectional scattering distribution functions.
8 + *
9 + *  Created by Greg Ward on 1/10/11.
10 + *
11 + */
12 +
13 + #include <stdio.h>
14 + #include <stdlib.h>
15 + #include <math.h>
16 + #include "ezxml.h"
17 + #include "hilbert.h"
18 + #include "bsdf.h"
19 + #include "bsdf_m.h"
20 + #include "bsdf_t.h"
21 +
22 + /* English ASCII strings corresponding to ennumerated errors */
23 + const char              *SDerrorEnglish[] = {
24 +                                "No error",
25 +                                "Memory error",
26 +                                "File input/output error",
27 +                                "File format error",
28 +                                "Illegal argument",
29 +                                "Invalid data",
30 +                                "Unsupported feature",
31 +                                "Internal program error",
32 +                                "Unknown error"
33 +                        };
34 +
35 + /* Additional information on last error (ASCII English) */
36 + char                    SDerrorDetail[256];
37 +
38 + /* Cache of loaded BSDFs */
39 + struct SDCache_s        *SDcacheList = NULL;
40 +
41 + /* Retain BSDFs in cache list */
42 + int                     SDretainSet = SDretainNone;
43 +
44 + /* Report any error to the indicated stream (in English) */
45 + SDError
46 + SDreportEnglish(SDError ec, FILE *fp)
47 + {
48 +        if (fp == NULL)
49 +                return ec;
50 +        if (!ec)
51 +                return SDEnone;
52 +        fputs(SDerrorEnglish[ec], fp);
53 +        if (SDerrorDetail[0]) {
54 +                fputs(": ", fp);
55 +                fputs(SDerrorDetail, fp);
56 +        }
57 +        fputc('\n', fp);
58 +        if (fp != stderr)
59 +                fflush(fp);
60 +        return ec;
61 + }
62 +
63 + static double
64 + to_meters(              /* return factor to convert given unit to meters */
65 +        const char *unit
66 + )
67 + {
68 +        if (unit == NULL) return(1.);           /* safe assumption? */
69 +        if (!strcasecmp(unit, "Meter")) return(1.);
70 +        if (!strcasecmp(unit, "Foot")) return(.3048);
71 +        if (!strcasecmp(unit, "Inch")) return(.0254);
72 +        if (!strcasecmp(unit, "Centimeter")) return(.01);
73 +        if (!strcasecmp(unit, "Millimeter")) return(.001);
74 +        sprintf(SDerrorDetail, "Unknown dimensional unit '%s'", unit);
75 +        return(-1.);
76 + }
77 +
78 + /* Load geometric dimensions and description (if any) */
79 + static SDError
80 + SDloadGeometry(SDData *sd, ezxml_t wdb)
81 + {
82 +        ezxml_t         geom;
83 +        double          cfact;
84 +        const char      *fmt, *mgfstr;
85 +
86 +        if (wdb == NULL)                /* no geometry section? */
87 +                return SDEnone;
88 +        sprintf(SDerrorDetail, "Negative size in \"%s\"", sd->name);
89 +        sd->dim[0] = sd->dim[1] = sd->dim[2] = .0;
90 +        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Width")) != NULL)
91 +                sd->dim[0] = atof(ezxml_txt(geom)) *
92 +                                to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
93 +        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Height")) != NULL)
94 +                sd->dim[1] = atof(ezxml_txt(geom)) *
95 +                                to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
96 +        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Thickness")) != NULL)
97 +                sd->dim[2] = atof(ezxml_txt(geom)) *
98 +                                to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
99 +        if ((sd->dim[0] < .0) | (sd->dim[1] < .0) | (sd->dim[2] < .0))
100 +                return SDEdata;
101 +        if ((geom = ezxml_child(wdb, "Geometry")) == NULL ||
102 +                        (mgfstr = ezxml_txt(geom)) == NULL)
103 +                return SDEnone;
104 +        if ((fmt = ezxml_attr(geom, "format")) != NULL &&
105 +                        strcasecmp(fmt, "MGF")) {
106 +                sprintf(SDerrorDetail,
107 +                        "Unrecognized geometry format '%s' in \"%s\"",
108 +                                        fmt, sd->name);
109 +                return SDEsupport;
110 +        }
111 +        cfact = to_meters(ezxml_attr(geom, "unit"));
112 +        sd->mgf = (char *)malloc(strlen(mgfstr)+32);
113 +        if (sd->mgf == NULL) {
114 +                strcpy(SDerrorDetail, "Out of memory in SDloadGeometry");
115 +                return SDEmemory;
116 +        }
117 +        if (cfact < 0.99 || cfact > 1.01)
118 +                sprintf(sd->mgf, "xf -s %.5f\n%s\nxf\n", cfact, mgfstr);
119 +        else
120 +                strcpy(sd->mgf, mgfstr);
121 +        return SDEnone;
122 + }
123 +
124 + /* Load a BSDF struct from the given file (free first and keep name) */
125 + SDError
126 + SDloadFile(SDData *sd, const char *fname)
127 + {
128 +        SDError         lastErr;
129 +        ezxml_t         fl, wtl;
130 +
131 +        if ((sd == NULL) | (fname == NULL || !*fname))
132 +                return SDEargument;
133 +                                /* free old data, keeping name */
134 +        SDfreeBSDF(sd);
135 +                                /* parse XML file */
136 +        fl = ezxml_parse_file(fname);
137 +        if (fl == NULL) {
138 +                sprintf(SDerrorDetail, "Cannot open BSDF \"%s\"", fname);
139 +                return SDEfile;
140 +        }
141 +        if (ezxml_error(fl)[0]) {
142 +                sprintf(SDerrorDetail, "BSDF \"%s\" %s", fname, ezxml_error(fl));
143 +                ezxml_free(fl);
144 +                return SDEformat;
145 +        }
146 +        if (strcmp(ezxml_name(fl), "WindowElement")) {
147 +                sprintf(SDerrorDetail,
148 +                        "BSDF \"%s\": top level node not 'WindowElement'",
149 +                                sd->name);
150 +                ezxml_free(fl);
151 +                return SDEformat;
152 +        }
153 +        wtl = ezxml_child(ezxml_child(fl, "Optical"), "Layer");
154 +        if (wtl == NULL) {
155 +                sprintf(SDerrorDetail, "BSDF \"%s\": no optical layer'",
156 +                                sd->name);
157 +                ezxml_free(fl);
158 +                return SDEformat;
159 +        }
160 +                                /* load geometry if present */
161 +        lastErr = SDloadGeometry(sd, ezxml_child(wtl, "Material"));
162 +        if (lastErr)
163 +                return lastErr;
164 +                                /* try loading variable resolution data */
165 +        lastErr = SDloadTre(sd, wtl);
166 +                                /* check our result */
167 +        switch (lastErr) {
168 +        case SDEformat:
169 +        case SDEdata:
170 +        case SDEsupport:        /* possibly we just tried the wrong format */
171 +                lastErr = SDloadMtx(sd, wtl);
172 +                break;
173 +        default:                /* variable res. OK else serious error */
174 +                break;
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)
272 + {
273 +        if (sd != NULL)
274 +                memset(sd, 0, sizeof(SDData));
275 + }
276 +
277 + /* Free data associated with BSDF struct */
278 + void
279 + SDfreeBSDF(SDData *sd)
280 + {
281 +        if (sd == NULL)
282 +                return;
283 +        if (sd->mgf != NULL) {
284 +                free(sd->mgf);
285 +                sd->mgf = NULL;
286 +        }
287 +        if (sd->rf != NULL) {
288 +                SDfreeSpectralDF(sd->rf);
289 +                sd->rf = NULL;
290 +        }
291 +        if (sd->rb != NULL) {
292 +                SDfreeSpectralDF(sd->rb);
293 +                sd->rb = NULL;
294 +        }
295 +        if (sd->tf != NULL) {
296 +                SDfreeSpectralDF(sd->tf);
297 +                sd->tf = NULL;
298 +        }
299 +        sd->rLambFront.cieY = .0;
300 +        sd->rLambFront.spec.flags = 0;
301 +        sd->rLambBack.cieY = .0;
302 +        sd->rLambBack.spec.flags = 0;
303 +        sd->tLamb.cieY = .0;
304 +        sd->tLamb.spec.flags = 0;
305 + }
306 +
307 + /* Find writeable BSDF by name, or allocate new cache entry if absent */
308 + SDData *
309 + SDgetCache(const char *bname)
310 + {
311 +        struct SDCache_s        *sdl;
312 +        char                    sdnam[SDnameLn];
313 +
314 +        if (bname == NULL)
315 +                return NULL;
316 +
317 +        SDclipName(sdnam, bname);
318 +        for (sdl = SDcacheList; sdl != NULL; sdl = sdl->next)
319 +                if (!strcmp(sdl->bsdf.name, sdnam)) {
320 +                        sdl->refcnt++;
321 +                        return &sdl->bsdf;
322 +                }
323 +
324 +        sdl = (struct SDCache_s *)calloc(1, sizeof(struct SDCache_s));
325 +        if (sdl == NULL)
326 +                return NULL;
327 +
328 +        strcpy(sdl->bsdf.name, sdnam);
329 +        sdl->next = SDcacheList;
330 +        SDcacheList = sdl;
331 +
332 +        sdl->refcnt++;
333 +        return &sdl->bsdf;
334 + }
335 +
336 + /* Get loaded BSDF from cache (or load and cache it on first call) */
337 + /* Report any problem to stderr and return NULL on failure */
338 + const SDData *
339 + SDcacheFile(const char *fname)
340 + {
341 +        SDData          *sd;
342 +        SDError         ec;
343 +        
344 +        if (fname == NULL || !*fname)
345 +                return NULL;
346 +        SDerrorDetail[0] = '\0';
347 +        if ((sd = SDgetCache(fname)) == NULL) {
348 +                SDreportEnglish(SDEmemory, stderr);
349 +                return NULL;
350 +        }
351 +        if (!SDisLoaded(sd) && (ec = SDloadFile(sd, fname))) {
352 +                SDreportEnglish(ec, stderr);
353 +                SDfreeCache(sd);
354 +                return NULL;
355 +        }
356 +        return sd;
357 + }
358 +
359 + /* Free a BSDF from our cache (clear all if NULL) */
360 + void
361 + SDfreeCache(const SDData *sd)
362 + {
363 +        struct SDCache_s        *sdl, *sdLast = NULL;
364 +
365 +        if (sd == NULL) {               /* free entire list */
366 +                while ((sdl = SDcacheList) != NULL) {
367 +                        SDcacheList = sdl->next;
368 +                        SDfreeBSDF(&sdl->bsdf);
369 +                        free(sdl);
370 +                }
371 +                return;
372 +        }
373 +        for (sdl = SDcacheList; sdl != NULL; sdl = (sdLast=sdl)->next)
374 +                if (&sdl->bsdf == sd)
375 +                        break;
376 +        if (sdl == NULL || --sdl->refcnt)
377 +                return;                 /* missing or still in use */
378 +                                        /* keep unreferenced data? */
379 +        if (SDisLoaded(sd) && SDretainSet) {
380 +                if (SDretainSet == SDretainAll)
381 +                        return;         /* keep everything */
382 +                                        /* else free cumulative data */
383 +                SDfreeCumulativeCache(sd->rf);
384 +                SDfreeCumulativeCache(sd->rb);
385 +                SDfreeCumulativeCache(sd->tf);
386 +                return;
387 +        }
388 +                                        /* remove from list and free */
389 +        if (sdLast == NULL)
390 +                SDcacheList = sdl->next;
391 +        else
392 +                sdLast->next = sdl->next;
393 +        SDfreeBSDF(&sdl->bsdf);
394 +        free(sdl);
395 + }
396 +
397 + /* Sample an individual BSDF component */
398 + SDError
399 + SDsampComponent(SDValue *sv, FVECT outVec, const FVECT inVec,
400 +                        double randX, SDComponent *sdc)
401 + {
402 +        float           coef[SDmaxCh];
403 +        SDError         ec;
404 +        const SDCDst    *cd;
405 +        double          d;
406 +        int             n;
407 +                                        /* check arguments */
408 +        if ((sv == NULL) | (outVec == NULL) | (inVec == NULL) | (sdc == NULL))
409 +                return SDEargument;
410 +                                        /* get cumulative distribution */
411 +        cd = (*sdc->func->getCDist)(inVec, sdc);
412 +        if (cd == NULL)
413 +                return SDEmemory;
414 +        if (cd->cTotal <= 1e-7) {       /* anything to sample? */
415 +                sv->spec = c_dfcolor;
416 +                sv->cieY = .0;
417 +                memset(outVec, 0, 3*sizeof(double));
418 +                return SDEnone;
419 +        }
420 +        sv->cieY = cd->cTotal;
421 +                                        /* compute sample direction */
422 +        ec = (*sdc->func->sampCDist)(outVec, randX, cd);
423 +        if (ec)
424 +                return ec;
425 +                                        /* get BSDF color */
426 +        n = (*sdc->func->getBSDFs)(coef, outVec, inVec, sdc->dist);
427 +        if (n <= 0) {
428 +                strcpy(SDerrorDetail, "BSDF sample value error");
429 +                return SDEinternal;
430 +        }
431 +        sv->spec = sdc->cspec[0];
432 +        d = coef[0];
433 +        while (--n) {
434 +                c_cmix(&sv->spec, d, &sv->spec, coef[n], &sdc->cspec[n]);
435 +                d += coef[n];
436 +        }
437 +                                        /* make sure everything is set */
438 +        c_ccvt(&sv->spec, C_CSXY+C_CSSPEC);
439 +        return SDEnone;
440 + }
441 +
442 + #define MS_MAXDIM       15
443 +
444 + /* Convert 1-dimensional random variable to N-dimensional */
445 + void
446 + SDmultiSamp(double t[], int n, double randX)
447 + {
448 +        unsigned        nBits;
449 +        double          scale;
450 +        bitmask_t       ndx, coord[MS_MAXDIM];
451 +        
452 +        while (n > MS_MAXDIM)           /* punt for higher dimensions */
453 +                t[--n] = drand48();
454 +        nBits = (8*sizeof(bitmask_t) - 1) / n;
455 +        ndx = randX * (double)((bitmask_t)1 << (nBits*n));
456 +                                        /* get coordinate on Hilbert curve */
457 +        hilbert_i2c(n, nBits, ndx, coord);
458 +                                        /* convert back to [0,1) range */
459 +        scale = 1. / (double)((bitmask_t)1 << nBits);
460 +        while (n--)
461 +                t[n] = scale * ((double)coord[n] + drand48());
462 + }
463 +
464 + #undef MS_MAXDIM
465 +
466 + /* Generate diffuse hemispherical sample */
467 + static void
468 + SDdiffuseSamp(FVECT outVec, int outFront, double randX)
469 + {
470 +                                        /* convert to position on hemisphere */
471 +        SDmultiSamp(outVec, 2, randX);
472 +        SDsquare2disk(outVec, outVec[0], outVec[1]);
473 +        outVec[2] = 1. - outVec[0]*outVec[0] - outVec[1]*outVec[1];
474 +        if (outVec[2] > .0)             /* a bit of paranoia */
475 +                outVec[2] = sqrt(outVec[2]);
476 +        if (!outFront)                  /* going out back? */
477 +                outVec[2] = -outVec[2];
478 + }
479 +
480 + /* Query projected solid angle coverage for non-diffuse BSDF direction */
481 + SDError
482 + SDsizeBSDF(double *projSA, const FVECT vec, int qflags, const SDData *sd)
483 + {
484 +        SDSpectralDF    *rdf;
485 +        SDError         ec;
486 +        int             i;
487 +                                        /* check arguments */
488 +        if ((projSA == NULL) | (vec == NULL) | (sd == NULL))
489 +                return SDEargument;
490 +                                        /* initialize extrema */
491 +        switch (qflags & SDqueryMin+SDqueryMax) {
492 +        case SDqueryMax:
493 +                projSA[0] = .0;
494 +                break;
495 +        case SDqueryMin+SDqueryMax:
496 +                projSA[1] = .0;
497 +                /* fall through */
498 +        case SDqueryMin:
499 +                projSA[0] = 10.;
500 +                break;
501 +        case 0:
502 +                return SDEargument;
503 +        }
504 +        if (vec[2] > .0)                /* front surface query? */
505 +                rdf = sd->rf;
506 +        else
507 +                rdf = sd->rb;
508 +        ec = SDEdata;                   /* run through components */
509 +        for (i = (rdf==NULL) ? 0 : rdf->ncomp; i--; ) {
510 +                ec = (*rdf->comp[i].func->queryProjSA)(projSA, vec, qflags,
511 +                                                        rdf->comp[i].dist);
512 +                if (ec)
513 +                        return ec;
514 +        }
515 +        for (i = (sd->tf==NULL) ? 0 : sd->tf->ncomp; i--; ) {
516 +                ec = (*sd->tf->comp[i].func->queryProjSA)(projSA, vec, qflags,
517 +                                                        sd->tf->comp[i].dist);
518 +                if (ec)
519 +                        return ec;
520 +        }
521 +        return ec;
522 + }
523 +
524 + /* Return BSDF for the given incident and scattered ray vectors */
525 + SDError
526 + SDevalBSDF(SDValue *sv, const FVECT outVec, const FVECT inVec, const SDData *sd)
527 + {
528 +        int             inFront, outFront;
529 +        SDSpectralDF    *sdf;
530 +        float           coef[SDmaxCh];
531 +        int             nch, i;
532 +                                        /* check arguments */
533 +        if ((sv == NULL) | (outVec == NULL) | (inVec == NULL) | (sd == NULL))
534 +                return SDEargument;
535 +                                        /* whose side are we on? */
536 +        inFront = (inVec[2] > .0);
537 +        outFront = (outVec[2] > .0);
538 +                                        /* start with diffuse portion */
539 +        if (inFront & outFront) {
540 +                *sv = sd->rLambFront;
541 +                sdf = sd->rf;
542 +        } else if (!(inFront | outFront)) {
543 +                *sv = sd->rLambBack;
544 +                sdf = sd->rb;
545 +        } else /* inFront ^ outFront */ {
546 +                *sv = sd->tLamb;
547 +                sdf = sd->tf;
548 +        }
549 +        sv->cieY *= 1./M_PI;
550 +                                        /* add non-diffuse components */
551 +        i = (sdf != NULL) ? sdf->ncomp : 0;
552 +        while (i-- > 0) {
553 +                nch = (*sdf->comp[i].func->getBSDFs)(coef, outVec, inVec,
554 +                                                        sdf->comp[i].dist);
555 +                while (nch-- > 0) {
556 +                        c_cmix(&sv->spec, sv->cieY, &sv->spec,
557 +                                        coef[nch], &sdf->comp[i].cspec[nch]);
558 +                        sv->cieY += coef[nch];
559 +                }
560 +        }
561 +                                        /* make sure everything is set */
562 +        c_ccvt(&sv->spec, C_CSXY+C_CSSPEC);
563 +        return SDEnone;
564 + }
565 +
566 + /* Compute directional hemispherical scattering at this incident angle */
567 + double
568 + SDdirectHemi(const FVECT inVec, int sflags, const SDData *sd)
569 + {
570 +        double          hsum;
571 +        SDSpectralDF    *rdf;
572 +        const SDCDst    *cd;
573 +        int             i;
574 +                                        /* check arguments */
575 +        if ((inVec == NULL) | (sd == NULL))
576 +                return .0;
577 +                                        /* gather diffuse components */
578 +        if (inVec[2] > .0) {
579 +                hsum = sd->rLambFront.cieY;
580 +                rdf = sd->rf;
581 +        } else /* !inFront */ {
582 +                hsum = sd->rLambBack.cieY;
583 +                rdf = sd->rb;
584 +        }
585 +        if ((sflags & SDsampDf+SDsampR) != SDsampDf+SDsampR)
586 +                hsum = .0;
587 +        if ((sflags & SDsampDf+SDsampT) == SDsampDf+SDsampT)
588 +                hsum += sd->tLamb.cieY;
589 +                                        /* gather non-diffuse components */
590 +        i = ((sflags & SDsampSp+SDsampR) == SDsampSp+SDsampR &&
591 +                        rdf != NULL) ? rdf->ncomp : 0;
592 +        while (i-- > 0) {               /* non-diffuse reflection */
593 +                cd = (*rdf->comp[i].func->getCDist)(inVec, &rdf->comp[i]);
594 +                if (cd != NULL)
595 +                        hsum += cd->cTotal;
596 +        }
597 +        i = ((sflags & SDsampSp+SDsampT) == SDsampSp+SDsampT &&
598 +                        sd->tf != NULL) ? sd->tf->ncomp : 0;
599 +        while (i-- > 0) {               /* non-diffuse transmission */
600 +                cd = (*sd->tf->comp[i].func->getCDist)(inVec, &sd->tf->comp[i]);
601 +                if (cd != NULL)
602 +                        hsum += cd->cTotal;
603 +        }
604 +        return hsum;
605 + }
606 +
607 + /* Sample BSDF direction based on the given random variable */
608 + SDError
609 + SDsampBSDF(SDValue *sv, FVECT outVec, const FVECT inVec,
610 +                        double randX, int sflags, const SDData *sd)
611 + {
612 +        SDError         ec;
613 +        int             inFront;
614 +        SDSpectralDF    *rdf;
615 +        double          rdiff;
616 +        float           coef[SDmaxCh];
617 +        int             i, j, n, nr;
618 +        SDComponent     *sdc;
619 +        const SDCDst    **cdarr = NULL;
620 +                                        /* check arguments */
621 +        if ((sv == NULL) | (outVec == NULL) | (inVec == NULL) | (sd == NULL) |
622 +                        (randX < .0) | (randX >= 1.))
623 +                return SDEargument;
624 +                                        /* whose side are we on? */
625 +        inFront = (inVec[2] > .0);
626 +                                        /* remember diffuse portions */
627 +        if (inFront) {
628 +                *sv = sd->rLambFront;
629 +                rdf = sd->rf;
630 +        } else /* !inFront */ {
631 +                *sv = sd->rLambBack;
632 +                rdf = sd->rb;
633 +        }
634 +        if ((sflags & SDsampDf+SDsampR) != SDsampDf+SDsampR)
635 +                sv->cieY = .0;
636 +        rdiff = sv->cieY;
637 +        if ((sflags & SDsampDf+SDsampT) == SDsampDf+SDsampT)
638 +                sv->cieY += sd->tLamb.cieY;
639 +                                        /* gather non-diffuse components */
640 +        i = nr = ((sflags & SDsampSp+SDsampR) == SDsampSp+SDsampR &&
641 +                        rdf != NULL) ? rdf->ncomp : 0;
642 +        j = ((sflags & SDsampSp+SDsampT) == SDsampSp+SDsampT &&
643 +                        sd->tf != NULL) ? sd->tf->ncomp : 0;
644 +        n = i + j;
645 +        if (n > 0 && (cdarr = (const SDCDst **)malloc(n*sizeof(SDCDst *))) == NULL)
646 +                return SDEmemory;
647 +        while (j-- > 0) {               /* non-diffuse transmission */
648 +                cdarr[i+j] = (*sd->tf->comp[j].func->getCDist)(inVec, &sd->tf->comp[j]);
649 +                if (cdarr[i+j] == NULL) {
650 +                        free(cdarr);
651 +                        return SDEmemory;
652 +                }
653 +                sv->cieY += cdarr[i+j]->cTotal;
654 +        }
655 +        while (i-- > 0) {               /* non-diffuse reflection */
656 +                cdarr[i] = (*rdf->comp[i].func->getCDist)(inVec, &rdf->comp[i]);
657 +                if (cdarr[i] == NULL) {
658 +                        free(cdarr);
659 +                        return SDEmemory;
660 +                }
661 +                sv->cieY += cdarr[i]->cTotal;
662 +        }
663 +        if (sv->cieY <= 1e-7) {         /* anything to sample? */
664 +                sv->cieY = .0;
665 +                memset(outVec, 0, 3*sizeof(double));
666 +                return SDEnone;
667 +        }
668 +                                        /* scale random variable */
669 +        randX *= sv->cieY;
670 +                                        /* diffuse reflection? */
671 +        if (randX < rdiff) {
672 +                SDdiffuseSamp(outVec, inFront, randX/rdiff);
673 +                goto done;
674 +        }
675 +        randX -= rdiff;
676 +                                        /* diffuse transmission? */
677 +        if ((sflags & SDsampDf+SDsampT) == SDsampDf+SDsampT) {
678 +                if (randX < sd->tLamb.cieY) {
679 +                        sv->spec = sd->tLamb.spec;
680 +                        SDdiffuseSamp(outVec, !inFront, randX/sd->tLamb.cieY);
681 +                        goto done;
682 +                }
683 +                randX -= sd->tLamb.cieY;
684 +        }
685 +                                        /* else one of cumulative dist. */
686 +        for (i = 0; i < n && randX < cdarr[i]->cTotal; i++)
687 +                randX -= cdarr[i]->cTotal;
688 +        if (i >= n)
689 +                return SDEinternal;
690 +                                        /* compute sample direction */
691 +        sdc = (i < nr) ? &rdf->comp[i] : &sd->tf->comp[i-nr];
692 +        ec = (*sdc->func->sampCDist)(outVec, randX/cdarr[i]->cTotal, cdarr[i]);
693 +        if (ec)
694 +                return ec;
695 +                                        /* compute color */
696 +        j = (*sdc->func->getBSDFs)(coef, outVec, inVec, sdc->dist);
697 +        if (j <= 0) {
698 +                sprintf(SDerrorDetail, "BSDF \"%s\" sampling value error",
699 +                                sd->name);
700 +                return SDEinternal;
701 +        }
702 +        sv->spec = sdc->cspec[0];
703 +        rdiff = coef[0];
704 +        while (--j) {
705 +                c_cmix(&sv->spec, rdiff, &sv->spec, coef[j], &sdc->cspec[j]);
706 +                rdiff += coef[j];
707 +        }
708 + done:
709 +        if (cdarr != NULL)
710 +                free(cdarr);
711 +                                        /* make sure everything is set */
712 +        c_ccvt(&sv->spec, C_CSXY+C_CSSPEC);
713 +        return SDEnone;
714 + }
715 +
716 + /* Compute World->BSDF transform from surface normal and up (Y) vector */
717 + SDError
718 + SDcompXform(RREAL vMtx[3][3], const FVECT sNrm, const FVECT uVec)
719 + {
720 +        if ((vMtx == NULL) | (sNrm == NULL) | (uVec == NULL))
721 +                return SDEargument;
722 +        VCOPY(vMtx[2], sNrm);
723 +        if (normalize(vMtx[2]) == .0)
724 +                return SDEargument;
725 +        fcross(vMtx[0], uVec, vMtx[2]);
726 +        if (normalize(vMtx[0]) == .0)
727 +                return SDEargument;
728 +        fcross(vMtx[1], vMtx[2], vMtx[0]);
729 +        return SDEnone;
730 + }
731 +
732 + /* Compute inverse transform */
733 + SDError
734 + SDinvXform(RREAL iMtx[3][3], RREAL vMtx[3][3])
735 + {
736 +        RREAL   mTmp[3][3];
737 +        double  d;
738 +
739 +        if ((iMtx == NULL) | (vMtx == NULL))
740 +                return SDEargument;
741 +                                        /* compute determinant */
742 +        mTmp[0][0] = vMtx[2][2]*vMtx[1][1] - vMtx[2][1]*vMtx[1][2];
743 +        mTmp[0][1] = vMtx[2][1]*vMtx[0][2] - vMtx[2][2]*vMtx[0][1];
744 +        mTmp[0][2] = vMtx[1][2]*vMtx[0][1] - vMtx[1][1]*vMtx[0][2];
745 +        d = vMtx[0][0]*mTmp[0][0] + vMtx[1][0]*mTmp[0][1] + vMtx[2][0]*mTmp[0][2];
746 +        if (d == .0) {
747 +                strcpy(SDerrorDetail, "Zero determinant in matrix inversion");
748 +                return SDEargument;
749 +        }
750 +        d = 1./d;                       /* invert matrix */
751 +        mTmp[0][0] *= d; mTmp[0][1] *= d; mTmp[0][2] *= d;
752 +        mTmp[1][0] = d*(vMtx[2][0]*vMtx[1][2] - vMtx[2][2]*vMtx[1][0]);
753 +        mTmp[1][1] = d*(vMtx[2][2]*vMtx[0][0] - vMtx[2][0]*vMtx[0][2]);
754 +        mTmp[1][2] = d*(vMtx[1][0]*vMtx[0][2] - vMtx[1][2]*vMtx[0][0]);
755 +        mTmp[2][0] = d*(vMtx[2][1]*vMtx[1][0] - vMtx[2][0]*vMtx[1][1]);
756 +        mTmp[2][1] = d*(vMtx[2][0]*vMtx[0][1] - vMtx[2][1]*vMtx[0][0]);
757 +        mTmp[2][2] = d*(vMtx[1][1]*vMtx[0][0] - vMtx[1][0]*vMtx[0][1]);
758 +        memcpy(iMtx, mTmp, sizeof(mTmp));
759 +        return SDEnone;
760 + }
761 +
762 + /* Transform and normalize direction (column) vector */
763 + SDError
764 + SDmapDir(FVECT resVec, RREAL vMtx[3][3], const FVECT inpVec)
765 + {
766 +        FVECT   vTmp;
767 +
768 +        if ((resVec == NULL) | (inpVec == NULL))
769 +                return SDEargument;
770 +        if (vMtx == NULL) {             /* assume they just want to normalize */
771 +                if (resVec != inpVec)
772 +                        VCOPY(resVec, inpVec);
773 +                return (normalize(resVec) > .0) ? SDEnone : SDEargument;
774 +        }
775 +        vTmp[0] = DOT(vMtx[0], inpVec);
776 +        vTmp[1] = DOT(vMtx[1], inpVec);
777 +        vTmp[2] = DOT(vMtx[2], inpVec);
778 +        if (normalize(vTmp) == .0)
779 +                return SDEargument;
780 +        VCOPY(resVec, vTmp);
781 +        return SDEnone;
782 + }
783 +
784 + /*################################################################*/
785 + /*######### DEPRECATED ROUTINES AWAITING PERMANENT REMOVAL #######*/
786 +
787 + /*
788   * Routines for handling BSDF data
789   */
790  
791   #include "standard.h"
9 – #include "bsdf.h"
792   #include "paths.h"
11 – #include "ezxml.h"
793   #include <ctype.h>
794  
795   #define MAXLATS         46              /* maximum number of latitudes */
# Line 61 | Line 842 | static ANGLE_BASIS     abase_list[MAXABASES] = {
842  
843   static int      nabases = 3;    /* current number of defined bases */
844  
845 < #define  FEQ(a,b)       ((a)-(b) <= 1e-7 && (b)-(a) <= 1e-7)
845 > #define  FEQ(a,b)       ((a)-(b) <= 1e-6 && (b)-(a) <= 1e-6)
846  
847 < // returns the name of the given tag
847 > static int
848 > fequal(double a, double b)
849 > {
850 >        if (b != .0)
851 >                a = a/b - 1.;
852 >        return((a <= 1e-6) & (a >= -1e-6));
853 > }
854 >
855 > /* Returns the name of the given tag */
856   #ifdef ezxml_name
857   #undef ezxml_name
858   static char *
# Line 75 | Line 864 | ezxml_name(ezxml_t xml)
864   }
865   #endif
866  
867 < // returns the given tag's character content or empty string if none
867 > /* Returns the given tag's character content or empty string if none */
868   #ifdef ezxml_txt
869   #undef ezxml_txt
870   static char *
# Line 211 | Line 1000 | load_angle_basis(      /* load custom BSDF angle basis */
1000          if (!abname || !*abname)
1001                  return;
1002          for (i = nabases; i--; )
1003 <                if (!strcmp(abname, abase_list[i].name))
1003 >                if (!strcasecmp(abname, abase_list[i].name))
1004                          return;         /* assume it's the same */
1005          if (nabases >= MAXABASES)
1006                  error(INTERNAL, "too many angle bases");
# Line 227 | Line 1016 | load_angle_basis(      /* load custom BSDF angle basis */
1016                  if (!i)
1017                          abase_list[nabases].lat[i].tmin =
1018                                          -abase_list[nabases].lat[i+1].tmin;
1019 <                else if (!FEQ(atof(ezxml_txt(ezxml_child(ezxml_child(wbb,
1019 >                else if (!fequal(atof(ezxml_txt(ezxml_child(ezxml_child(wbb,
1020                                          "ThetaBounds"), "LowerTheta"))),
1021                                  abase_list[nabases].lat[i].tmin))
1022                          error(WARNING, "theta values disagree in custom basis");
# Line 239 | Line 1028 | load_angle_basis(      /* load custom BSDF angle basis */
1028   }
1029  
1030  
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 –        if (!strcasecmp(unit, "Millimeter")) return(.001);
253 –        sprintf(errmsg, "unknown dimensional unit '%s'", unit);
254 –        error(USER, errmsg);
255 – }
256 –
257 –
1031   static void
1032   load_geometry(          /* load geometric dimensions and description (if any) */
1033          struct BSDF_data *dp,
# Line 312 | Line 1085 | load_bsdf_data(                /* load BSDF distribution for this wa
1085                  return;
1086          }
1087          for (i = nabases; i--; )
1088 <                if (!strcmp(cbasis, abase_list[i].name)) {
1088 >                if (!strcasecmp(cbasis, abase_list[i].name)) {
1089                          dp->ninc = abase_list[i].nangles;
1090                          dp->ib_priv = (void *)&abase_list[i];
1091                          dp->ib_vec = ab_getvecR;
# Line 326 | Line 1099 | load_bsdf_data(                /* load BSDF distribution for this wa
1099                  return;
1100          }
1101          for (i = nabases; i--; )
1102 <                if (!strcmp(rbasis, abase_list[i].name)) {
1102 >                if (!strcasecmp(rbasis, abase_list[i].name)) {
1103                          dp->nout = abase_list[i].nangles;
1104                          dp->ob_priv = (void *)&abase_list[i];
1105                          dp->ob_vec = ab_getvec;
# Line 335 | Line 1108 | load_bsdf_data(                /* load BSDF distribution for this wa
1108                          break;
1109                  }
1110          if (i < 0) {
1111 <                sprintf(errmsg, "undefined RowAngleBasis '%s'", cbasis);
1111 >                sprintf(errmsg, "undefined RowAngleBasis '%s'", rbasis);
1112                  error(WARNING, errmsg);
1113                  return;
1114          }
# Line 518 | Line 1291 | load_BSDF(             /* load BSDF data from file */
1291                  return(NULL);
1292          }
1293          wtl = ezxml_child(ezxml_child(fl, "Optical"), "Layer");
1294 +        if (strcasecmp(ezxml_txt(ezxml_child(ezxml_child(wtl,
1295 +                        "DataDefinition"), "IncidentDataStructure")),
1296 +                        "Columns")) {
1297 +                sprintf(errmsg,
1298 +                        "BSDF \"%s\": unsupported IncidentDataStructure",
1299 +                                path);
1300 +                error(WARNING, errmsg);
1301 +                ezxml_free(fl);
1302 +                return(NULL);
1303 +        }              
1304          load_angle_basis(ezxml_child(ezxml_child(wtl,
1305                                  "DataDefinition"), "AngleBasis"));
1306          dp = (struct BSDF_data *)calloc(1, sizeof(struct BSDF_data));
1307          load_geometry(dp, ezxml_child(wtl, "Material"));
1308          for (wld = ezxml_child(wtl, "WavelengthData");
1309                                  wld != NULL; wld = wld->next) {
1310 <                if (strcmp(ezxml_txt(ezxml_child(wld,"Wavelength")), "Visible"))
1310 >                if (strcasecmp(ezxml_txt(ezxml_child(wld,"Wavelength")),
1311 >                                "Visible"))
1312                          continue;
1313 <                wdb = ezxml_child(wld, "WavelengthDataBlock");
1314 <                if (wdb == NULL) continue;
1315 <                if (strcmp(ezxml_txt(ezxml_child(wdb,"WavelengthDataDirection")),
1313 >                for (wdb = ezxml_child(wld, "WavelengthDataBlock");
1314 >                                wdb != NULL; wdb = wdb->next)
1315 >                        if (!strcasecmp(ezxml_txt(ezxml_child(wdb,
1316 >                                        "WavelengthDataDirection")),
1317                                          "Transmission Front"))
1318 <                        continue;
1319 <                load_bsdf_data(dp, wdb);        /* load front BTDF */
1320 <                break;                          /* ignore the rest */
1318 >                                break;
1319 >                if (wdb != NULL) {              /* load front BTDF */
1320 >                        load_bsdf_data(dp, wdb);
1321 >                        break;                  /* ignore the rest */
1322 >                }
1323          }
1324          ezxml_free(fl);                         /* done with XML file */
1325          if (!check_bsdf_data(dp)) {
# Line 708 | Line 1495 | getBSDF_xfm(           /* compute BSDF orient. -> world orient.
1495          }
1496          return(1);
1497   }
1498 +
1499 + /*######### END DEPRECATED ROUTINES #######*/
1500 + /*################################################################*/

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