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

Comparing ray/src/common/bsdf.c (file contents):
Revision 2.9 by greg, Mon Jan 3 19:27:00 2011 UTC vs.
Revision 2.36 by greg, Sat Sep 17 22:09:33 2011 UTC

# Line 2 | Line 2
2   static const char RCSid[] = "$Id$";
3   #endif
4   /*
5 + *  bsdf.c
6 + *  
7 + *  Definitions for bidirectional scattering distribution functions.
8 + *
9 + *  Created by Greg Ward on 1/10/11.
10 + *
11 + */
12 +
13 + #define _USE_MATH_DEFINES
14 + #include <stdio.h>
15 + #include <stdlib.h>
16 + #include <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 + /* Free cached cumulative distributions for BSDF component */
230 + void
231 + SDfreeCumulativeCache(SDSpectralDF *df)
232 + {
233 +        int     n;
234 +        SDCDst  *cdp;
235 +
236 +        if (df == NULL)
237 +                return;
238 +        for (n = df->ncomp; n-- > 0; )
239 +                while ((cdp = df->comp[n].cdList) != NULL) {
240 +                        df->comp[n].cdList = cdp->next;
241 +                        free(cdp);
242 +                }
243 + }
244 +
245 + /* Free a spectral distribution function */
246 + void
247 + SDfreeSpectralDF(SDSpectralDF *df)
248 + {
249 +        int     n;
250 +
251 +        if (df == NULL)
252 +                return;
253 +        SDfreeCumulativeCache(df);
254 +        for (n = df->ncomp; n-- > 0; )
255 +                if (df->comp[n].dist != NULL)
256 +                        (*df->comp[n].func->freeSC)(df->comp[n].dist);
257 +        free(df);
258 + }
259 +
260 + /* Shorten file path to useable BSDF name, removing suffix */
261 + void
262 + SDclipName(char *res, const char *fname)
263 + {
264 +        const char      *cp, *dot = NULL;
265 +        
266 +        for (cp = fname; *cp; cp++)
267 +                if (*cp == '.')
268 +                        dot = cp;
269 +        if ((dot == NULL) | (dot < fname+2))
270 +                dot = cp;
271 +        if (dot - fname >= SDnameLn)
272 +                fname = dot - SDnameLn + 1;
273 +        while (fname < dot)
274 +                *res++ = *fname++;
275 +        *res = '\0';
276 + }
277 +
278 + /* Initialize an unused BSDF struct (simply clears to zeroes) */
279 + void
280 + SDclearBSDF(SDData *sd, const char *fname)
281 + {
282 +        if (sd == NULL)
283 +                return;
284 +        memset(sd, 0, sizeof(SDData));
285 +        if (fname == NULL)
286 +                return;
287 +        SDclipName(sd->name, fname);
288 + }
289 +
290 + /* Free data associated with BSDF struct */
291 + void
292 + SDfreeBSDF(SDData *sd)
293 + {
294 +        if (sd == NULL)
295 +                return;
296 +        if (sd->mgf != NULL) {
297 +                free(sd->mgf);
298 +                sd->mgf = NULL;
299 +        }
300 +        if (sd->rf != NULL) {
301 +                SDfreeSpectralDF(sd->rf);
302 +                sd->rf = NULL;
303 +        }
304 +        if (sd->rb != NULL) {
305 +                SDfreeSpectralDF(sd->rb);
306 +                sd->rb = NULL;
307 +        }
308 +        if (sd->tf != NULL) {
309 +                SDfreeSpectralDF(sd->tf);
310 +                sd->tf = NULL;
311 +        }
312 +        sd->rLambFront.cieY = .0;
313 +        sd->rLambFront.spec.flags = 0;
314 +        sd->rLambBack.cieY = .0;
315 +        sd->rLambBack.spec.flags = 0;
316 +        sd->tLamb.cieY = .0;
317 +        sd->tLamb.spec.flags = 0;
318 + }
319 +
320 + /* Find writeable BSDF by name, or allocate new cache entry if absent */
321 + SDData *
322 + SDgetCache(const char *bname)
323 + {
324 +        struct SDCache_s        *sdl;
325 +        char                    sdnam[SDnameLn];
326 +
327 +        if (bname == NULL)
328 +                return NULL;
329 +
330 +        SDclipName(sdnam, bname);
331 +        for (sdl = SDcacheList; sdl != NULL; sdl = sdl->next)
332 +                if (!strcmp(sdl->bsdf.name, sdnam)) {
333 +                        sdl->refcnt++;
334 +                        return &sdl->bsdf;
335 +                }
336 +
337 +        sdl = (struct SDCache_s *)calloc(1, sizeof(struct SDCache_s));
338 +        if (sdl == NULL)
339 +                return NULL;
340 +
341 +        strcpy(sdl->bsdf.name, sdnam);
342 +        sdl->next = SDcacheList;
343 +        SDcacheList = sdl;
344 +
345 +        sdl->refcnt = 1;
346 +        return &sdl->bsdf;
347 + }
348 +
349 + /* Get loaded BSDF from cache (or load and cache it on first call) */
350 + /* Report any problem to stderr and return NULL on failure */
351 + const SDData *
352 + SDcacheFile(const char *fname)
353 + {
354 +        SDData          *sd;
355 +        SDError         ec;
356 +        
357 +        if (fname == NULL || !*fname)
358 +                return NULL;
359 +        SDerrorDetail[0] = '\0';
360 +        if ((sd = SDgetCache(fname)) == NULL) {
361 +                SDreportEnglish(SDEmemory, stderr);
362 +                return NULL;
363 +        }
364 +        if (!SDisLoaded(sd) && (ec = SDloadFile(sd, fname))) {
365 +                SDreportEnglish(ec, stderr);
366 +                SDfreeCache(sd);
367 +                return NULL;
368 +        }
369 +        return sd;
370 + }
371 +
372 + /* Free a BSDF from our cache (clear all if NULL) */
373 + void
374 + SDfreeCache(const SDData *sd)
375 + {
376 +        struct SDCache_s        *sdl, *sdLast = NULL;
377 +
378 +        if (sd == NULL) {               /* free entire list */
379 +                while ((sdl = SDcacheList) != NULL) {
380 +                        SDcacheList = sdl->next;
381 +                        SDfreeBSDF(&sdl->bsdf);
382 +                        free(sdl);
383 +                }
384 +                return;
385 +        }
386 +        for (sdl = SDcacheList; sdl != NULL; sdl = (sdLast=sdl)->next)
387 +                if (&sdl->bsdf == sd)
388 +                        break;
389 +        if (sdl == NULL || (sdl->refcnt -= (sdl->refcnt > 0)))
390 +                return;                 /* missing or still in use */
391 +                                        /* keep unreferenced data? */
392 +        if (SDisLoaded(sd) && SDretainSet) {
393 +                if (SDretainSet == SDretainAll)
394 +                        return;         /* keep everything */
395 +                                        /* else free cumulative data */
396 +                SDfreeCumulativeCache(sd->rf);
397 +                SDfreeCumulativeCache(sd->rb);
398 +                SDfreeCumulativeCache(sd->tf);
399 +                return;
400 +        }
401 +                                        /* remove from list and free */
402 +        if (sdLast == NULL)
403 +                SDcacheList = sdl->next;
404 +        else
405 +                sdLast->next = sdl->next;
406 +        SDfreeBSDF(&sdl->bsdf);
407 +        free(sdl);
408 + }
409 +
410 + /* Sample an individual BSDF component */
411 + SDError
412 + SDsampComponent(SDValue *sv, FVECT ioVec, double randX, SDComponent *sdc)
413 + {
414 +        float           coef[SDmaxCh];
415 +        SDError         ec;
416 +        FVECT           inVec;
417 +        const SDCDst    *cd;
418 +        double          d;
419 +        int             n;
420 +                                        /* check arguments */
421 +        if ((sv == NULL) | (ioVec == NULL) | (sdc == NULL))
422 +                return SDEargument;
423 +                                        /* get cumulative distribution */
424 +        VCOPY(inVec, ioVec);
425 +        cd = (*sdc->func->getCDist)(inVec, sdc);
426 +        if (cd == NULL)
427 +                return SDEmemory;
428 +        if (cd->cTotal <= 1e-6) {       /* anything to sample? */
429 +                sv->spec = c_dfcolor;
430 +                sv->cieY = .0;
431 +                memset(ioVec, 0, 3*sizeof(double));
432 +                return SDEnone;
433 +        }
434 +        sv->cieY = cd->cTotal;
435 +                                        /* compute sample direction */
436 +        ec = (*sdc->func->sampCDist)(ioVec, randX, cd);
437 +        if (ec)
438 +                return ec;
439 +                                        /* get BSDF color */
440 +        n = (*sdc->func->getBSDFs)(coef, ioVec, inVec, sdc);
441 +        if (n <= 0) {
442 +                strcpy(SDerrorDetail, "BSDF sample value error");
443 +                return SDEinternal;
444 +        }
445 +        sv->spec = sdc->cspec[0];
446 +        d = coef[0];
447 +        while (--n) {
448 +                c_cmix(&sv->spec, d, &sv->spec, coef[n], &sdc->cspec[n]);
449 +                d += coef[n];
450 +        }
451 +                                        /* make sure everything is set */
452 +        c_ccvt(&sv->spec, C_CSXY+C_CSSPEC);
453 +        return SDEnone;
454 + }
455 +
456 + #define MS_MAXDIM       15
457 +
458 + /* Convert 1-dimensional random variable to N-dimensional */
459 + void
460 + SDmultiSamp(double t[], int n, double randX)
461 + {
462 +        unsigned        nBits;
463 +        double          scale;
464 +        bitmask_t       ndx, coord[MS_MAXDIM];
465 +        
466 +        while (n > MS_MAXDIM)           /* punt for higher dimensions */
467 +                t[--n] = rand()*(1./(RAND_MAX+.5));
468 +        nBits = (8*sizeof(bitmask_t) - 1) / n;
469 +        ndx = randX * (double)((bitmask_t)1 << (nBits*n));
470 +                                        /* get coordinate on Hilbert curve */
471 +        hilbert_i2c(n, nBits, ndx, coord);
472 +                                        /* convert back to [0,1) range */
473 +        scale = 1. / (double)((bitmask_t)1 << nBits);
474 +        while (n--)
475 +                t[n] = scale * ((double)coord[n] + rand()*(1./(RAND_MAX+.5)));
476 + }
477 +
478 + #undef MS_MAXDIM
479 +
480 + /* Generate diffuse hemispherical sample */
481 + static void
482 + SDdiffuseSamp(FVECT outVec, int outFront, double randX)
483 + {
484 +                                        /* convert to position on hemisphere */
485 +        SDmultiSamp(outVec, 2, randX);
486 +        SDsquare2disk(outVec, outVec[0], outVec[1]);
487 +        outVec[2] = 1. - outVec[0]*outVec[0] - outVec[1]*outVec[1];
488 +        if (outVec[2] > 0)              /* a bit of paranoia */
489 +                outVec[2] = sqrt(outVec[2]);
490 +        if (!outFront)                  /* going out back? */
491 +                outVec[2] = -outVec[2];
492 + }
493 +
494 + /* Query projected solid angle coverage for non-diffuse BSDF direction */
495 + SDError
496 + SDsizeBSDF(double *projSA, const FVECT v1, const RREAL *v2,
497 +                                int qflags, const SDData *sd)
498 + {
499 +        SDSpectralDF    *rdf, *tdf;
500 +        SDError         ec;
501 +        int             i;
502 +                                        /* check arguments */
503 +        if ((projSA == NULL) | (v1 == NULL) | (sd == NULL))
504 +                return SDEargument;
505 +                                        /* initialize extrema */
506 +        switch (qflags) {
507 +        case SDqueryMax:
508 +                projSA[0] = .0;
509 +                break;
510 +        case SDqueryMin+SDqueryMax:
511 +                projSA[1] = .0;
512 +                /* fall through */
513 +        case SDqueryMin:
514 +                projSA[0] = 10.;
515 +                break;
516 +        case 0:
517 +                return SDEargument;
518 +        }
519 +        if (v1[2] > 0)                  /* front surface query? */
520 +                rdf = sd->rf;
521 +        else
522 +                rdf = sd->rb;
523 +        tdf = sd->tf;
524 +        if (v2 != NULL)                 /* bidirectional? */
525 +                if (v1[2] > 0 ^ v2[2] > 0)
526 +                        rdf = NULL;
527 +                else
528 +                        tdf = NULL;
529 +        ec = SDEdata;                   /* run through components */
530 +        for (i = (rdf==NULL) ? 0 : rdf->ncomp; i--; ) {
531 +                ec = (*rdf->comp[i].func->queryProjSA)(projSA, v1, v2,
532 +                                                qflags, &rdf->comp[i]);
533 +                if (ec)
534 +                        return ec;
535 +        }
536 +        for (i = (tdf==NULL) ? 0 : tdf->ncomp; i--; ) {
537 +                ec = (*tdf->comp[i].func->queryProjSA)(projSA, v1, v2,
538 +                                                qflags, &tdf->comp[i]);
539 +                if (ec)
540 +                        return ec;
541 +        }
542 +        if (ec) {                       /* all diffuse? */
543 +                projSA[0] = M_PI;
544 +                if (qflags == SDqueryMin+SDqueryMax)
545 +                        projSA[1] = M_PI;
546 +        }
547 +        return SDEnone;
548 + }
549 +
550 + /* Return BSDF for the given incident and scattered ray vectors */
551 + SDError
552 + SDevalBSDF(SDValue *sv, const FVECT outVec, const FVECT inVec, const SDData *sd)
553 + {
554 +        int             inFront, outFront;
555 +        SDSpectralDF    *sdf;
556 +        float           coef[SDmaxCh];
557 +        int             nch, i;
558 +                                        /* check arguments */
559 +        if ((sv == NULL) | (outVec == NULL) | (inVec == NULL) | (sd == NULL))
560 +                return SDEargument;
561 +                                        /* whose side are we on? */
562 +        inFront = (inVec[2] > 0);
563 +        outFront = (outVec[2] > 0);
564 +                                        /* start with diffuse portion */
565 +        if (inFront & outFront) {
566 +                *sv = sd->rLambFront;
567 +                sdf = sd->rf;
568 +        } else if (!(inFront | outFront)) {
569 +                *sv = sd->rLambBack;
570 +                sdf = sd->rb;
571 +        } else /* inFront ^ outFront */ {
572 +                *sv = sd->tLamb;
573 +                sdf = sd->tf;
574 +        }
575 +        sv->cieY *= 1./M_PI;
576 +                                        /* add non-diffuse components */
577 +        i = (sdf != NULL) ? sdf->ncomp : 0;
578 +        while (i-- > 0) {
579 +                nch = (*sdf->comp[i].func->getBSDFs)(coef, outVec, inVec,
580 +                                                        &sdf->comp[i]);
581 +                while (nch-- > 0) {
582 +                        c_cmix(&sv->spec, sv->cieY, &sv->spec,
583 +                                        coef[nch], &sdf->comp[i].cspec[nch]);
584 +                        sv->cieY += coef[nch];
585 +                }
586 +        }
587 +                                        /* make sure everything is set */
588 +        c_ccvt(&sv->spec, C_CSXY+C_CSSPEC);
589 +        return SDEnone;
590 + }
591 +
592 + /* Compute directional hemispherical scattering at this incident angle */
593 + double
594 + SDdirectHemi(const FVECT inVec, int sflags, const SDData *sd)
595 + {
596 +        double          hsum;
597 +        SDSpectralDF    *rdf;
598 +        const SDCDst    *cd;
599 +        int             i;
600 +                                        /* check arguments */
601 +        if ((inVec == NULL) | (sd == NULL))
602 +                return .0;
603 +                                        /* gather diffuse components */
604 +        if (inVec[2] > 0) {
605 +                hsum = sd->rLambFront.cieY;
606 +                rdf = sd->rf;
607 +        } else /* !inFront */ {
608 +                hsum = sd->rLambBack.cieY;
609 +                rdf = sd->rb;
610 +        }
611 +        if ((sflags & SDsampDf+SDsampR) != SDsampDf+SDsampR)
612 +                hsum = .0;
613 +        if ((sflags & SDsampDf+SDsampT) == SDsampDf+SDsampT)
614 +                hsum += sd->tLamb.cieY;
615 +                                        /* gather non-diffuse components */
616 +        i = ((sflags & SDsampSp+SDsampR) == SDsampSp+SDsampR &&
617 +                        rdf != NULL) ? rdf->ncomp : 0;
618 +        while (i-- > 0) {               /* non-diffuse reflection */
619 +                cd = (*rdf->comp[i].func->getCDist)(inVec, &rdf->comp[i]);
620 +                if (cd != NULL)
621 +                        hsum += cd->cTotal;
622 +        }
623 +        i = ((sflags & SDsampSp+SDsampT) == SDsampSp+SDsampT &&
624 +                        sd->tf != NULL) ? sd->tf->ncomp : 0;
625 +        while (i-- > 0) {               /* non-diffuse transmission */
626 +                cd = (*sd->tf->comp[i].func->getCDist)(inVec, &sd->tf->comp[i]);
627 +                if (cd != NULL)
628 +                        hsum += cd->cTotal;
629 +        }
630 +        return hsum;
631 + }
632 +
633 + /* Sample BSDF direction based on the given random variable */
634 + SDError
635 + SDsampBSDF(SDValue *sv, FVECT ioVec, double randX, int sflags, const SDData *sd)
636 + {
637 +        SDError         ec;
638 +        FVECT           inVec;
639 +        int             inFront;
640 +        SDSpectralDF    *rdf;
641 +        double          rdiff;
642 +        float           coef[SDmaxCh];
643 +        int             i, j, n, nr;
644 +        SDComponent     *sdc;
645 +        const SDCDst    **cdarr = NULL;
646 +                                        /* check arguments */
647 +        if ((sv == NULL) | (ioVec == NULL) | (sd == NULL) |
648 +                        (randX < 0) | (randX >= 1.))
649 +                return SDEargument;
650 +                                        /* whose side are we on? */
651 +        VCOPY(inVec, ioVec);
652 +        inFront = (inVec[2] > 0);
653 +                                        /* remember diffuse portions */
654 +        if (inFront) {
655 +                *sv = sd->rLambFront;
656 +                rdf = sd->rf;
657 +        } else /* !inFront */ {
658 +                *sv = sd->rLambBack;
659 +                rdf = sd->rb;
660 +        }
661 +        if ((sflags & SDsampDf+SDsampR) != SDsampDf+SDsampR)
662 +                sv->cieY = .0;
663 +        rdiff = sv->cieY;
664 +        if ((sflags & SDsampDf+SDsampT) == SDsampDf+SDsampT)
665 +                sv->cieY += sd->tLamb.cieY;
666 +                                        /* gather non-diffuse components */
667 +        i = nr = ((sflags & SDsampSp+SDsampR) == SDsampSp+SDsampR &&
668 +                        rdf != NULL) ? rdf->ncomp : 0;
669 +        j = ((sflags & SDsampSp+SDsampT) == SDsampSp+SDsampT &&
670 +                        sd->tf != NULL) ? sd->tf->ncomp : 0;
671 +        n = i + j;
672 +        if (n > 0 && (cdarr = (const SDCDst **)malloc(n*sizeof(SDCDst *))) == NULL)
673 +                return SDEmemory;
674 +        while (j-- > 0) {               /* non-diffuse transmission */
675 +                cdarr[i+j] = (*sd->tf->comp[j].func->getCDist)(inVec, &sd->tf->comp[j]);
676 +                if (cdarr[i+j] == NULL) {
677 +                        free(cdarr);
678 +                        return SDEmemory;
679 +                }
680 +                sv->cieY += cdarr[i+j]->cTotal;
681 +        }
682 +        while (i-- > 0) {               /* non-diffuse reflection */
683 +                cdarr[i] = (*rdf->comp[i].func->getCDist)(inVec, &rdf->comp[i]);
684 +                if (cdarr[i] == NULL) {
685 +                        free(cdarr);
686 +                        return SDEmemory;
687 +                }
688 +                sv->cieY += cdarr[i]->cTotal;
689 +        }
690 +        if (sv->cieY <= 1e-6) {         /* anything to sample? */
691 +                sv->cieY = .0;
692 +                memset(ioVec, 0, 3*sizeof(double));
693 +                return SDEnone;
694 +        }
695 +                                        /* scale random variable */
696 +        randX *= sv->cieY;
697 +                                        /* diffuse reflection? */
698 +        if (randX < rdiff) {
699 +                SDdiffuseSamp(ioVec, inFront, randX/rdiff);
700 +                goto done;
701 +        }
702 +        randX -= rdiff;
703 +                                        /* diffuse transmission? */
704 +        if ((sflags & SDsampDf+SDsampT) == SDsampDf+SDsampT) {
705 +                if (randX < sd->tLamb.cieY) {
706 +                        sv->spec = sd->tLamb.spec;
707 +                        SDdiffuseSamp(ioVec, !inFront, randX/sd->tLamb.cieY);
708 +                        goto done;
709 +                }
710 +                randX -= sd->tLamb.cieY;
711 +        }
712 +                                        /* else one of cumulative dist. */
713 +        for (i = 0; i < n && randX < cdarr[i]->cTotal; i++)
714 +                randX -= cdarr[i]->cTotal;
715 +        if (i >= n)
716 +                return SDEinternal;
717 +                                        /* compute sample direction */
718 +        sdc = (i < nr) ? &rdf->comp[i] : &sd->tf->comp[i-nr];
719 +        ec = (*sdc->func->sampCDist)(ioVec, randX/cdarr[i]->cTotal, cdarr[i]);
720 +        if (ec)
721 +                return ec;
722 +                                        /* compute color */
723 +        j = (*sdc->func->getBSDFs)(coef, ioVec, inVec, sdc);
724 +        if (j <= 0) {
725 +                sprintf(SDerrorDetail, "BSDF \"%s\" sampling value error",
726 +                                sd->name);
727 +                return SDEinternal;
728 +        }
729 +        sv->spec = sdc->cspec[0];
730 +        rdiff = coef[0];
731 +        while (--j) {
732 +                c_cmix(&sv->spec, rdiff, &sv->spec, coef[j], &sdc->cspec[j]);
733 +                rdiff += coef[j];
734 +        }
735 + done:
736 +        if (cdarr != NULL)
737 +                free(cdarr);
738 +                                        /* make sure everything is set */
739 +        c_ccvt(&sv->spec, C_CSXY+C_CSSPEC);
740 +        return SDEnone;
741 + }
742 +
743 + /* Compute World->BSDF transform from surface normal and up (Y) vector */
744 + SDError
745 + SDcompXform(RREAL vMtx[3][3], const FVECT sNrm, const FVECT uVec)
746 + {
747 +        if ((vMtx == NULL) | (sNrm == NULL) | (uVec == NULL))
748 +                return SDEargument;
749 +        VCOPY(vMtx[2], sNrm);
750 +        if (normalize(vMtx[2]) == 0)
751 +                return SDEargument;
752 +        fcross(vMtx[0], uVec, vMtx[2]);
753 +        if (normalize(vMtx[0]) == 0)
754 +                return SDEargument;
755 +        fcross(vMtx[1], vMtx[2], vMtx[0]);
756 +        return SDEnone;
757 + }
758 +
759 + /* Compute inverse transform */
760 + SDError
761 + SDinvXform(RREAL iMtx[3][3], RREAL vMtx[3][3])
762 + {
763 +        RREAL   mTmp[3][3];
764 +        double  d;
765 +
766 +        if ((iMtx == NULL) | (vMtx == NULL))
767 +                return SDEargument;
768 +                                        /* compute determinant */
769 +        mTmp[0][0] = vMtx[2][2]*vMtx[1][1] - vMtx[2][1]*vMtx[1][2];
770 +        mTmp[0][1] = vMtx[2][1]*vMtx[0][2] - vMtx[2][2]*vMtx[0][1];
771 +        mTmp[0][2] = vMtx[1][2]*vMtx[0][1] - vMtx[1][1]*vMtx[0][2];
772 +        d = vMtx[0][0]*mTmp[0][0] + vMtx[1][0]*mTmp[0][1] + vMtx[2][0]*mTmp[0][2];
773 +        if (d == 0) {
774 +                strcpy(SDerrorDetail, "Zero determinant in matrix inversion");
775 +                return SDEargument;
776 +        }
777 +        d = 1./d;                       /* invert matrix */
778 +        mTmp[0][0] *= d; mTmp[0][1] *= d; mTmp[0][2] *= d;
779 +        mTmp[1][0] = d*(vMtx[2][0]*vMtx[1][2] - vMtx[2][2]*vMtx[1][0]);
780 +        mTmp[1][1] = d*(vMtx[2][2]*vMtx[0][0] - vMtx[2][0]*vMtx[0][2]);
781 +        mTmp[1][2] = d*(vMtx[1][0]*vMtx[0][2] - vMtx[1][2]*vMtx[0][0]);
782 +        mTmp[2][0] = d*(vMtx[2][1]*vMtx[1][0] - vMtx[2][0]*vMtx[1][1]);
783 +        mTmp[2][1] = d*(vMtx[2][0]*vMtx[0][1] - vMtx[2][1]*vMtx[0][0]);
784 +        mTmp[2][2] = d*(vMtx[1][1]*vMtx[0][0] - vMtx[1][0]*vMtx[0][1]);
785 +        memcpy(iMtx, mTmp, sizeof(mTmp));
786 +        return SDEnone;
787 + }
788 +
789 + /* Transform and normalize direction (column) vector */
790 + SDError
791 + SDmapDir(FVECT resVec, RREAL vMtx[3][3], const FVECT inpVec)
792 + {
793 +        FVECT   vTmp;
794 +
795 +        if ((resVec == NULL) | (inpVec == NULL))
796 +                return SDEargument;
797 +        if (vMtx == NULL) {             /* assume they just want to normalize */
798 +                if (resVec != inpVec)
799 +                        VCOPY(resVec, inpVec);
800 +                return (normalize(resVec) > 0) ? SDEnone : SDEargument;
801 +        }
802 +        vTmp[0] = DOT(vMtx[0], inpVec);
803 +        vTmp[1] = DOT(vMtx[1], inpVec);
804 +        vTmp[2] = DOT(vMtx[2], inpVec);
805 +        if (normalize(vTmp) == 0)
806 +                return SDEargument;
807 +        VCOPY(resVec, vTmp);
808 +        return SDEnone;
809 + }
810 +
811 + /*################################################################*/
812 + /*######### DEPRECATED ROUTINES AWAITING PERMANENT REMOVAL #######*/
813 +
814 + /*
815   * Routines for handling BSDF data
816   */
817  
818   #include "standard.h"
9 – #include "bsdf.h"
819   #include "paths.h"
11 – #include "ezxml.h"
12 – #include <ctype.h>
820  
821   #define MAXLATS         46              /* maximum number of latitudes */
822  
# Line 66 | Line 873 | static int     nabases = 3;    /* current number of defined b
873   static int
874   fequal(double a, double b)
875   {
876 <        if (b != .0)
876 >        if (b != 0)
877                  a = a/b - 1.;
878          return((a <= 1e-6) & (a >= -1e-6));
879   }
880  
881 < // returns the name of the given tag
881 > /* Returns the name of the given tag */
882   #ifdef ezxml_name
883   #undef ezxml_name
884   static char *
# Line 83 | Line 890 | ezxml_name(ezxml_t xml)
890   }
891   #endif
892  
893 < // returns the given tag's character content or empty string if none
893 > /* Returns the given tag's character content or empty string if none */
894   #ifdef ezxml_txt
895   #undef ezxml_txt
896   static char *
# Line 129 | Line 936 | ab_getndx(             /* get index corresponding to the given ve
936   {
937          ANGLE_BASIS  *ab = (ANGLE_BASIS *)p;
938          int     li, ndx;
939 <        double  pol, azi, d;
939 >        double  pol, azi;
940  
941          if ((v[2] < -1.0) | (v[2] > 1.0))
942                  return(-1);
# Line 219 | Line 1026 | load_angle_basis(      /* load custom BSDF angle basis */
1026          if (!abname || !*abname)
1027                  return;
1028          for (i = nabases; i--; )
1029 <                if (!strcmp(abname, abase_list[i].name))
1029 >                if (!strcasecmp(abname, abase_list[i].name))
1030                          return;         /* assume it's the same */
1031          if (nabases >= MAXABASES)
1032                  error(INTERNAL, "too many angle bases");
# Line 247 | Line 1054 | load_angle_basis(      /* load custom BSDF angle basis */
1054   }
1055  
1056  
250 – static double
251 – to_meters(              /* return factor to convert given unit to meters */
252 –        const char *unit
253 – )
254 – {
255 –        if (unit == NULL) return(1.);           /* safe assumption? */
256 –        if (!strcasecmp(unit, "Meter")) return(1.);
257 –        if (!strcasecmp(unit, "Foot")) return(.3048);
258 –        if (!strcasecmp(unit, "Inch")) return(.0254);
259 –        if (!strcasecmp(unit, "Centimeter")) return(.01);
260 –        if (!strcasecmp(unit, "Millimeter")) return(.001);
261 –        sprintf(errmsg, "unknown dimensional unit '%s'", unit);
262 –        error(USER, errmsg);
263 – }
264 –
265 –
1057   static void
1058   load_geometry(          /* load geometric dimensions and description (if any) */
1059          struct BSDF_data *dp,
# Line 320 | Line 1111 | load_bsdf_data(                /* load BSDF distribution for this wa
1111                  return;
1112          }
1113          for (i = nabases; i--; )
1114 <                if (!strcmp(cbasis, abase_list[i].name)) {
1114 >                if (!strcasecmp(cbasis, abase_list[i].name)) {
1115                          dp->ninc = abase_list[i].nangles;
1116                          dp->ib_priv = (void *)&abase_list[i];
1117                          dp->ib_vec = ab_getvecR;
# Line 334 | Line 1125 | load_bsdf_data(                /* load BSDF distribution for this wa
1125                  return;
1126          }
1127          for (i = nabases; i--; )
1128 <                if (!strcmp(rbasis, abase_list[i].name)) {
1128 >                if (!strcasecmp(rbasis, abase_list[i].name)) {
1129                          dp->nout = abase_list[i].nangles;
1130                          dp->ob_priv = (void *)&abase_list[i];
1131                          dp->ob_vec = ab_getvec;
# Line 343 | Line 1134 | load_bsdf_data(                /* load BSDF distribution for this wa
1134                          break;
1135                  }
1136          if (i < 0) {
1137 <                sprintf(errmsg, "undefined RowAngleBasis '%s'", cbasis);
1137 >                sprintf(errmsg, "undefined RowAngleBasis '%s'", rbasis);
1138                  error(WARNING, errmsg);
1139                  return;
1140          }
# Line 385 | Line 1176 | check_bsdf_data(       /* check that BSDF data is sane */
1176   )
1177   {
1178          double          *omega_iarr, *omega_oarr;
1179 <        double          dom, contrib, hemi_total, full_total;
1179 >        double          dom, hemi_total, full_total;
1180          int             nneg;
1181          FVECT           v;
1182          int             i, o;
# Line 400 | Line 1191 | check_bsdf_data(       /* check that BSDF data is sane */
1191          hemi_total = .0;
1192          for (i = dp->ninc; i--; ) {
1193                  dom = getBSDF_incohm(dp,i);
1194 <                if (dom <= .0) {
1194 >                if (dom <= 0) {
1195                          error(WARNING, "zero/negative incoming solid angle");
1196                          continue;
1197                  }
# Line 423 | Line 1214 | check_bsdf_data(       /* check that BSDF data is sane */
1214          hemi_total = .0;
1215          for (o = dp->nout; o--; ) {
1216                  dom = getBSDF_outohm(dp,o);
1217 <                if (dom <= .0) {
1217 >                if (dom <= 0) {
1218                          error(WARNING, "zero/negative outgoing solid angle");
1219                          continue;
1220                  }
# Line 447 | Line 1238 | check_bsdf_data(       /* check that BSDF data is sane */
1238                  hemi_total = .0;
1239                  for (o = dp->nout; o--; ) {
1240                          double  f = BSDF_value(dp,i,o);
1241 <                        if (f >= .0)
1241 >                        if (f >= 0)
1242                                  hemi_total += f*omega_oarr[o];
1243                          else {
1244                                  nneg += (f < -FTINY);
# Line 526 | Line 1317 | load_BSDF(             /* load BSDF data from file */
1317                  return(NULL);
1318          }
1319          wtl = ezxml_child(ezxml_child(fl, "Optical"), "Layer");
1320 <        load_angle_basis(ezxml_child(ezxml_child(wtl,
1321 <                                "DataDefinition"), "AngleBasis"));
1320 >        if (strcasecmp(ezxml_txt(ezxml_child(ezxml_child(wtl,
1321 >                        "DataDefinition"), "IncidentDataStructure")),
1322 >                        "Columns")) {
1323 >                sprintf(errmsg,
1324 >                        "BSDF \"%s\": unsupported IncidentDataStructure",
1325 >                                path);
1326 >                error(WARNING, errmsg);
1327 >                ezxml_free(fl);
1328 >                return(NULL);
1329 >        }
1330 >        for (wld = ezxml_child(ezxml_child(wtl,
1331 >                                "DataDefinition"), "AngleBasis");
1332 >                        wld != NULL; wld = wld->next)
1333 >                load_angle_basis(wld);
1334          dp = (struct BSDF_data *)calloc(1, sizeof(struct BSDF_data));
1335          load_geometry(dp, ezxml_child(wtl, "Material"));
1336          for (wld = ezxml_child(wtl, "WavelengthData");
1337                                  wld != NULL; wld = wld->next) {
1338 <                if (strcmp(ezxml_txt(ezxml_child(wld,"Wavelength")), "Visible"))
1338 >                if (strcasecmp(ezxml_txt(ezxml_child(wld,"Wavelength")),
1339 >                                "Visible"))
1340                          continue;
1341 <                wdb = ezxml_child(wld, "WavelengthDataBlock");
1342 <                if (wdb == NULL) continue;
1343 <                if (strcmp(ezxml_txt(ezxml_child(wdb,"WavelengthDataDirection")),
1341 >                for (wdb = ezxml_child(wld, "WavelengthDataBlock");
1342 >                                wdb != NULL; wdb = wdb->next)
1343 >                        if (!strcasecmp(ezxml_txt(ezxml_child(wdb,
1344 >                                        "WavelengthDataDirection")),
1345                                          "Transmission Front"))
1346 <                        continue;
1347 <                load_bsdf_data(dp, wdb);        /* load front BTDF */
1348 <                break;                          /* ignore the rest */
1346 >                                break;
1347 >                if (wdb != NULL) {              /* load front BTDF */
1348 >                        load_bsdf_data(dp, wdb);
1349 >                        break;                  /* ignore the rest */
1350 >                }
1351          }
1352          ezxml_free(fl);                         /* done with XML file */
1353          if (!check_bsdf_data(dp)) {
# Line 716 | Line 1523 | getBSDF_xfm(           /* compute BSDF orient. -> world orient.
1523          }
1524          return(1);
1525   }
1526 +
1527 + /*######### END DEPRECATED ROUTINES #######*/
1528 + /*################################################################*/

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