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

Comparing ray/src/common/bsdf_t.c (file contents):
Revision 3.6 by greg, Sun Apr 24 19:39:21 2011 UTC vs.
Revision 3.23 by greg, Mon Aug 22 18:21:05 2011 UTC

# Line 10 | Line 10 | static const char RCSid[] = "$Id$";
10   *
11   */
12  
13 + #define _USE_MATH_DEFINES
14   #include "rtio.h"
15   #include <stdlib.h>
16   #include <math.h>
# Line 24 | Line 25 | typedef int    SDtreCallback(float val, const double *cmi
25                                          double csiz, void *cptr);
26  
27                                          /* reference width maximum (1.0) */
28 < static const unsigned   iwmax = (1<<(sizeof(unsigned)*4))-1;
28 > static const unsigned   iwbits = sizeof(unsigned)*4;
29 > static const unsigned   iwmax = 1<<(sizeof(unsigned)*4);
30 >                                        /* maximum cumulative value */
31 > static const unsigned   cumlmax = ~0;
32 >                                        /* constant z-vector */
33 > static const FVECT      zvec = {.0, .0, 1.};
34 >                                        /* quantization value */
35 > static double           quantum = 1./256.;
36  
37   /* Struct used for our distribution-building callback */
38   typedef struct {
31 –        int             wmin;           /* minimum square size so far */
32 –        int             wmax;           /* maximum square size */
39          int             nic;            /* number of input coordinates */
40 <        int             alen;           /* current array length */
41 <        int             nall;           /* number of allocated entries */
40 >        unsigned        alen;           /* current array length */
41 >        unsigned        nall;           /* number of allocated entries */
42 >        unsigned        wmin;           /* minimum square size so far */
43 >        unsigned        wmax;           /* maximum square size */
44          struct outdir_s {
45                  unsigned        hent;           /* entering Hilbert index */
46                  int             wid;            /* this square size */
# Line 57 | Line 65 | SDnewNode(int nd, int lg)
65          }
66          if (lg < 0) {
67                  st = (SDNode *)malloc(sizeof(SDNode) +
68 <                                ((1<<nd) - 1)*sizeof(st->u.t[0]));
69 <                if (st != NULL)
62 <                        memset(st->u.t, 0, sizeof(st->u.t[0])<<nd);
63 <        } else
64 <                st = (SDNode *)malloc(sizeof(SDNode) +
65 <                                ((1 << nd*lg) - 1)*sizeof(st->u.v[0]));
66 <                
67 <        if (st == NULL) {
68 <                if (lg < 0)
68 >                                sizeof(st->u.t[0])*((1<<nd) - 1));
69 >                if (st == NULL) {
70                          sprintf(SDerrorDetail,
71                                  "Cannot allocate %d branch BSDF tree", 1<<nd);
72 <                else
72 >                        return NULL;
73 >                }
74 >                memset(st->u.t, 0, sizeof(st->u.t[0])<<nd);
75 >        } else {
76 >                st = (SDNode *)malloc(sizeof(SDNode) +
77 >                                sizeof(st->u.v[0])*((1 << nd*lg) - 1));        
78 >                if (st == NULL) {
79                          sprintf(SDerrorDetail,
80                                  "Cannot allocate %d BSDF leaves", 1 << nd*lg);
81 <                return NULL;
81 >                        return NULL;
82 >                }
83          }
84          st->ndim = nd;
85          st->log2GR = lg;
# Line 82 | Line 90 | SDnewNode(int nd, int lg)
90   static void
91   SDfreeTre(SDNode *st)
92   {
93 <        int     i;
93 >        int     n;
94  
95          if (st == NULL)
96                  return;
97 <        for (i = (st->log2GR < 0) << st->ndim; i--; )
98 <                SDfreeTre(st->u.t[i]);
99 <        free((void *)st);
97 >        for (n = (st->log2GR < 0) << st->ndim; n--; )
98 >                SDfreeTre(st->u.t[n]);
99 >        free(st);
100   }
101  
102   /* Free a variable-resolution BSDF */
# Line 103 | Line 111 | SDFreeBTre(void *p)
111          free(sdt);
112   }
113  
114 + /* Fill branch's worth of grid values from subtree */
115 + static void
116 + fill_grid_branch(float *dptr, const float *sptr, int nd, int shft)
117 + {
118 +        unsigned        n = 1 << (shft-1);
119 +
120 +        if (!--nd) {                    /* end on the line */
121 +                memcpy(dptr, sptr, sizeof(*dptr)*n);
122 +                return;
123 +        }
124 +        while (n--)                     /* recurse on each slice */
125 +                fill_grid_branch(dptr + (n << shft*nd),
126 +                                sptr + (n << (shft-1)*nd), nd, shft);
127 + }
128 +
129 + /* Get pointer at appropriate offset for the given branch */
130 + static float *
131 + grid_branch_start(SDNode *st, int n)
132 + {
133 +        unsigned        skipsiz = 1 << (st->log2GR - 1);
134 +        float           *vptr = st->u.v;
135 +        int             i;
136 +
137 +        for (i = st->ndim; i--; skipsiz <<= st->log2GR)
138 +                if (1<<i & n)
139 +                        vptr += skipsiz;
140 +        return vptr;
141 + }
142 +
143 + /* Simplify (consolidate) a tree by flattening uniform depth regions */
144 + static SDNode *
145 + SDsimplifyTre(SDNode *st)
146 + {
147 +        int             match, n;
148 +
149 +        if (st == NULL)                 /* check for invalid tree */
150 +                return NULL;
151 +        if (st->log2GR >= 0)            /* grid just returns unaltered */
152 +                return st;
153 +        match = 1;                      /* check if grids below match */
154 +        for (n = 0; n < 1<<st->ndim; n++) {
155 +                if ((st->u.t[n] = SDsimplifyTre(st->u.t[n])) == NULL)
156 +                        return NULL;    /* propogate error up call stack */
157 +                match &= (st->u.t[n]->log2GR == st->u.t[0]->log2GR);
158 +        }
159 +        if (match && (match = st->u.t[0]->log2GR) >= 0) {
160 +                SDNode  *stn = SDnewNode(st->ndim, match + 1);
161 +                if (stn == NULL)        /* out of memory? */
162 +                        return st;
163 +                                        /* transfer values to new grid */
164 +                for (n = 1 << st->ndim; n--; )
165 +                        fill_grid_branch(grid_branch_start(stn, n),
166 +                                        st->u.t[n]->u.v, stn->ndim, stn->log2GR);
167 +                SDfreeTre(st);          /* free old tree */
168 +                st = stn;               /* return new one */
169 +        }
170 +        return st;
171 + }
172 +
173 + /* Find smallest leaf in tree */
174 + static double
175 + SDsmallestLeaf(const SDNode *st)
176 + {
177 +        if (st->log2GR < 0) {           /* tree branches */
178 +                double  lmin = 1.;
179 +                int     n;
180 +                for (n = 1<<st->ndim; n--; ) {
181 +                        double  lsiz = SDsmallestLeaf(st->u.t[n]);
182 +                        if (lsiz < lmin)
183 +                                lmin = lsiz;
184 +                }
185 +                return .5*lmin;
186 +        }
187 +                                        /* leaf grid width */
188 +        return 1. / (double)(1 << st->log2GR);
189 + }
190 +
191   /* Add up N-dimensional hypercube array values over the given box */
192   static double
193 < SDiterSum(const float *va, int nd, int siz, const int *imin, const int *imax)
193 > SDiterSum(const float *va, int nd, int shft, const int *imin, const int *imax)
194   {
195 +        const unsigned  skipsiz = 1 << --nd*shft;
196          double          sum = .0;
111 –        unsigned        skipsiz = 1;
197          int             i;
198 <        
199 <        for (i = nd; --i > 0; )
200 <                skipsiz *= siz;
198 >
199 >        va += *imin * skipsiz;
200 >
201          if (skipsiz == 1)
202                  for (i = *imin; i < *imax; i++)
203 <                        sum += va[i];
203 >                        sum += *va++;
204          else
205 <                for (i = *imin; i < *imax; i++)
206 <                        sum += SDiterSum(va + i*skipsiz,
122 <                                        nd-1, siz, imin+1, imax+1);
205 >                for (i = *imin; i < *imax; i++, va += skipsiz)
206 >                        sum += SDiterSum(va, nd, shft, imin+1, imax+1);
207          return sum;
208   }
209  
# Line 127 | Line 211 | SDiterSum(const float *va, int nd, int siz, const int
211   static double
212   SDavgTreBox(const SDNode *st, const double *bmin, const double *bmax)
213   {
130 –        int             imin[SD_MAXDIM], imax[SD_MAXDIM];
214          unsigned        n;
215          int             i;
216  
# Line 137 | Line 220 | SDavgTreBox(const SDNode *st, const double *bmin, cons
220          for (i = st->ndim; i--; ) {
221                  if (bmin[i] >= 1.)
222                          return .0;
223 <                if (bmax[i] <= .0)
223 >                if (bmax[i] <= 0)
224                          return .0;
225                  if (bmin[i] >= bmax[i])
226                          return .0;
# Line 145 | Line 228 | SDavgTreBox(const SDNode *st, const double *bmin, cons
228          if (st->log2GR < 0) {           /* iterate on subtree */
229                  double          sum = .0, wsum = 1e-20;
230                  double          sbmin[SD_MAXDIM], sbmax[SD_MAXDIM], w;
148 –
231                  for (n = 1 << st->ndim; n--; ) {
232                          w = 1.;
233                          for (i = st->ndim; i--; ) {
# Line 157 | Line 239 | SDavgTreBox(const SDNode *st, const double *bmin, cons
239                                  }
240                                  if (sbmin[i] < .0) sbmin[i] = .0;
241                                  if (sbmax[i] > 1.) sbmax[i] = 1.;
242 +                                if (sbmin[i] >= sbmax[i]) {
243 +                                        w = .0;
244 +                                        break;
245 +                                }
246                                  w *= sbmax[i] - sbmin[i];
247                          }
248                          if (w > 1e-10) {
# Line 165 | Line 251 | SDavgTreBox(const SDNode *st, const double *bmin, cons
251                          }
252                  }
253                  return sum / wsum;
254 +        } else {                        /* iterate over leaves */
255 +                int             imin[SD_MAXDIM], imax[SD_MAXDIM];
256 +
257 +                n = 1;
258 +                for (i = st->ndim; i--; ) {
259 +                        imin[i] = (bmin[i] <= 0) ? 0 :
260 +                                        (int)((1 << st->log2GR)*bmin[i]);
261 +                        imax[i] = (bmax[i] >= 1.) ? (1 << st->log2GR) :
262 +                                (int)((1 << st->log2GR)*bmax[i] + .999999);
263 +                        n *= imax[i] - imin[i];
264 +                }
265 +                if (n)
266 +                        return SDiterSum(st->u.v, st->ndim,
267 +                                        st->log2GR, imin, imax) / (double)n;
268          }
269 <        n = 1;                          /* iterate over leaves */
170 <        for (i = st->ndim; i--; ) {
171 <                imin[i] = (bmin[i] <= .0) ? 0
172 <                                : (int)((1 << st->log2GR)*bmin[i]);
173 <                imax[i] = (bmax[i] >= 1.) ? (1 << st->log2GR)
174 <                                : (int)((1 << st->log2GR)*bmax[i] + .999999);
175 <                n *= imax[i] - imin[i];
176 <        }
177 <        if (!n)
178 <                return .0;
179 <        
180 <        return SDiterSum(st->u.v, st->ndim, 1 << st->log2GR, imin, imax) /
181 <                        (double)n;
269 >        return .0;
270   }
271  
272   /* Recursive call for SDtraverseTre() */
# Line 193 | Line 281 | SDdotravTre(const SDNode *st, const double *pos, int c
281                                          /* in branches? */
282          if (st->log2GR < 0) {
283                  unsigned        skipmask = 0;
196 –
284                  csiz *= .5;
285                  for (i = st->ndim; i--; )
286                          if (1<<i & cmask)
287                                  if (pos[i] < cmin[i] + csiz)
288 <                                        for (n = 1 << st->ndim; n--; )
288 >                                        for (n = 1 << st->ndim; n--; ) {
289                                                  if (n & 1<<i)
290                                                          skipmask |= 1<<n;
291 +                                        }
292                                  else
293 <                                        for (n = 1 << st->ndim; n--; )
293 >                                        for (n = 1 << st->ndim; n--; ) {
294                                                  if (!(n & 1<<i))
295                                                          skipmask |= 1<<n;
296 +                                        }
297                  for (n = 1 << st->ndim; n--; ) {
298                          if (1<<n & skipmask)
299                                  continue;
# Line 238 | Line 327 | SDdotravTre(const SDNode *st, const double *pos, int c
327                                  clim[i][0] = 0;
328                                  clim[i][1] = 1 << st->log2GR;
329                          }
241 –                                        /* fill in unused dimensions */
242 –                for (i = SD_MAXDIM; i-- > st->ndim; ) {
243 –                        clim[i][0] = 0; clim[i][1] = 1;
244 –                }
330   #if (SD_MAXDIM == 4)
331                  bmin[0] = cmin[0] + csiz*clim[0][0];
332                  for (cpos[0] = clim[0][0]; cpos[0] < clim[0][1]; cpos[0]++) {
333                      bmin[1] = cmin[1] + csiz*clim[1][0];
334                      for (cpos[1] = clim[1][0]; cpos[1] < clim[1][1]; cpos[1]++) {
335                          bmin[2] = cmin[2] + csiz*clim[2][0];
336 <                        for (cpos[2] = clim[2][0]; cpos[2] < clim[2][1]; cpos[2]++) {
337 <                            bmin[3] = cmin[3] + csiz*(cpos[3] = clim[3][0]);
336 >                        if (st->ndim == 3) {
337 >                            cpos[2] = clim[2][0];
338                              n = cpos[0];
339 <                            for (i = 1; i < st->ndim; i++)
339 >                            for (i = 1; i < 3; i++)
340                                  n = (n << st->log2GR) + cpos[i];
341 <                            for ( ; cpos[3] < clim[3][1]; cpos[3]++) {
341 >                            for ( ; cpos[2] < clim[2][1]; cpos[2]++) {
342                                  rval += rv = (*cf)(st->u.v[n++], bmin, csiz, cptr);
343                                  if (rv < 0)
344                                      return rv;
345 <                                bmin[3] += csiz;
345 >                                bmin[2] += csiz;
346                              }
347 <                            bmin[2] += csiz;
347 >                        } else {
348 >                            for (cpos[2] = clim[2][0]; cpos[2] < clim[2][1]; cpos[2]++) {
349 >                                bmin[3] = cmin[3] + csiz*(cpos[3] = clim[3][0]);
350 >                                n = cpos[0];
351 >                                for (i = 1; i < 4; i++)
352 >                                    n = (n << st->log2GR) + cpos[i];
353 >                                for ( ; cpos[3] < clim[3][1]; cpos[3]++) {
354 >                                    rval += rv = (*cf)(st->u.v[n++], bmin, csiz, cptr);
355 >                                    if (rv < 0)
356 >                                        return rv;
357 >                                    bmin[3] += csiz;
358 >                                }
359 >                                bmin[2] += csiz;
360 >                            }
361                          }
362                          bmin[1] += csiz;
363                      }
# Line 334 | Line 432 | SDlookupTre(const SDNode *st, const double *pos, doubl
432   static float
433   SDqueryTre(const SDTre *sdt, const FVECT outVec, const FVECT inVec, double *hc)
434   {
337 –        static const FVECT      zvec = {.0, .0, 1.};
435          FVECT                   rOutVec;
436          double                  gridPos[4];
437 <                                        /* check transmission */
438 <        if (!sdt->isxmit ^ outVec[2] > 0 ^ inVec[2] > 0)
437 >
438 >        switch (sdt->sidef) {           /* whose side are you on? */
439 >        case SD_UFRONT:
440 >                if ((outVec[2] < 0) | (inVec[2] < 0))
441 >                        return -1.;
442 >                break;
443 >        case SD_UBACK:
444 >                if ((outVec[2] > 0) | (inVec[2] > 0))
445 >                        return -1.;
446 >                break;
447 >        case SD_XMIT:
448 >                if ((outVec[2] > 0) == (inVec[2] > 0))
449 >                        return -1.;
450 >                break;
451 >        default:
452                  return -1.;
453 +        }
454                                          /* convert vector coordinates */
455          if (sdt->st->ndim == 3) {
456 <                spinvector(rOutVec, outVec, zvec, -atan2(inVec[1],inVec[0]));
456 >                spinvector(rOutVec, outVec, zvec, -atan2(-inVec[1],-inVec[0]));
457                  gridPos[0] = .5 - .5*sqrt(inVec[0]*inVec[0] + inVec[1]*inVec[1]);
458                  SDdisk2square(gridPos+1, rOutVec[0], rOutVec[1]);
459          } else if (sdt->st->ndim == 4) {
# Line 383 | Line 494 | build_scaffold(float val, const double *cmin, double c
494                  sp->wmax = wid;
495          if (sp->alen >= sp->nall) {     /* need more space? */
496                  struct outdir_s *ndarr;
497 <                sp->nall += 8192;
497 >                sp->nall += 1024;
498                  ndarr = (struct outdir_s *)realloc(sp->darr,
499                                          sizeof(struct outdir_s)*sp->nall);
500 <                if (ndarr == NULL)
500 >                if (ndarr == NULL) {
501 >                        sprintf(SDerrorDetail,
502 >                                "Cannot grow scaffold to %u entries", sp->nall);
503                          return -1;      /* abort build */
504 +                }
505                  sp->darr = ndarr;
506          }
507                                          /* find Hilbert entry index */
508          bmin[0] = cmin[0]*(double)iwmax + .5;
509          bmin[1] = cmin[1]*(double)iwmax + .5;
510 <        bmax[0] = bmin[0] + wid;
511 <        bmax[1] = bmin[1] + wid;
512 <        hilbert_box_vtx(2, sizeof(bitmask_t), sizeof(unsigned)*4,
513 <                                                        1, bmin, bmax);
400 <        sp->darr[sp->alen].hent = hilbert_c2i(2, sizeof(unsigned)*4, bmin);
510 >        bmax[0] = bmin[0] + wid-1;
511 >        bmax[1] = bmin[1] + wid-1;
512 >        hilbert_box_vtx(2, sizeof(bitmask_t), iwbits, 1, bmin, bmax);
513 >        sp->darr[sp->alen].hent = hilbert_c2i(2, iwbits, bmin);
514          sp->darr[sp->alen].wid = wid;
515          sp->darr[sp->alen].bsdf = val;
516          sp->alen++;                     /* on to the next entry */
# Line 408 | Line 521 | build_scaffold(float val, const double *cmin, double c
521   static int
522   sscmp(const void *p1, const void *p2)
523   {
524 <        return (int)((*(const struct outdir_s *)p1).hent -
525 <                        (*(const struct outdir_s *)p2).hent);
524 >        unsigned        h1 = (*(const struct outdir_s *)p1).hent;
525 >        unsigned        h2 = (*(const struct outdir_s *)p2).hent;
526 >
527 >        if (h1 > h2)
528 >                return 1;
529 >        if (h1 < h2)
530 >                return -1;
531 >        return 0;
532   }
533  
534   /* Create a new cumulative distribution for the given input direction */
535   static SDTreCDst *
536   make_cdist(const SDTre *sdt, const double *pos)
537   {
419 –        const unsigned  cumlmax = ~0;
538          SDdistScaffold  myScaffold;
539          SDTreCDst       *cd;
540          struct outdir_s *sp;
# Line 427 | Line 545 | make_cdist(const SDTre *sdt, const double *pos)
545          myScaffold.wmax = 0;
546          myScaffold.nic = sdt->st->ndim - 2;
547          myScaffold.alen = 0;
548 <        myScaffold.nall = 8192;
548 >        myScaffold.nall = 512;
549          myScaffold.darr = (struct outdir_s *)malloc(sizeof(struct outdir_s) *
550                                                          myScaffold.nall);
551          if (myScaffold.darr == NULL)
# Line 442 | Line 560 | make_cdist(const SDTre *sdt, const double *pos)
560          cd = (SDTreCDst *)malloc(sizeof(SDTreCDst) +
561                                  sizeof(cd->carr[0])*myScaffold.alen);
562          if (cd == NULL) {
563 +                sprintf(SDerrorDetail,
564 +                        "Cannot allocate %u entry cumulative distribution",
565 +                                myScaffold.alen);
566                  free(myScaffold.darr);
567                  return NULL;
568          }
569 +        cd->isodist = (myScaffold.nic == 1);
570                                          /* sort the distribution */
571          qsort(myScaffold.darr, cd->calen = myScaffold.alen,
572                                  sizeof(struct outdir_s), &sscmp);
573  
574                                          /* record input range */
575 <        scale = (double)myScaffold.wmin / iwmax;
575 >        scale = myScaffold.wmin / (double)iwmax;
576          for (i = myScaffold.nic; i--; ) {
577 <                cd->clim[i][0] = floor(pos[i]/scale + .5) * scale;
577 >                cd->clim[i][0] = floor(pos[i]/scale) * scale;
578                  cd->clim[i][1] = cd->clim[i][0] + scale;
579          }
580 +        if (cd->isodist) {              /* avoid issue in SDqueryTreProjSA() */
581 +                cd->clim[1][0] = cd->clim[0][0];
582 +                cd->clim[1][1] = cd->clim[0][1];
583 +        }
584          cd->max_psa = myScaffold.wmax / (double)iwmax;
585          cd->max_psa *= cd->max_psa * M_PI;
586 <        cd->isxmit = sdt->isxmit;
586 >        cd->sidef = sdt->sidef;
587          cd->cTotal = 1e-20;             /* compute directional total */
588          sp = myScaffold.darr;
589          for (i = myScaffold.alen; i--; sp++)
# Line 466 | Line 592 | make_cdist(const SDTre *sdt, const double *pos)
592          scale = (double)cumlmax / cd->cTotal;
593          sp = myScaffold.darr;
594          for (i = 0; i < cd->calen; i++, sp++) {
595 +                cd->carr[i].hndx = sp->hent;
596                  cd->carr[i].cuml = scale*cursum + .5;
597                  cursum += sp->bsdf * (double)sp->wid * sp->wid;
598          }
# Line 483 | Line 610 | SDgetTreCDist(const FVECT inVec, SDComponent *sdc)
610   {
611          const SDTre     *sdt;
612          double          inCoord[2];
486 –        int             vflags;
613          int             i;
614          SDTreCDst       *cd, *cdlast;
615                                          /* check arguments */
616          if ((inVec == NULL) | (sdc == NULL) ||
617                          (sdt = (SDTre *)sdc->dist) == NULL)
618                  return NULL;
619 <        if (sdt->st->ndim == 3)         /* isotropic BSDF? */
619 >        if (sdt->st->ndim == 3) {       /* isotropic BSDF? */
620                  inCoord[0] = .5 - .5*sqrt(inVec[0]*inVec[0] + inVec[1]*inVec[1]);
621 <        else if (sdt->st->ndim == 4)
621 >        } else if (sdt->st->ndim == 4) {
622                  SDdisk2square(inCoord, -inVec[0], -inVec[1]);
623 <        else
623 >        } else
624                  return NULL;            /* should be internal error */
625 +                                        /* quantize to avoid f.p. errors */
626 +        for (i = sdt->st->ndim - 2; i--; )
627 +                inCoord[i] = floor(inCoord[i]/quantum)*quantum + .5*quantum;
628          cdlast = NULL;                  /* check for direction in cache list */
629          for (cd = (SDTreCDst *)sdc->cdList; cd != NULL;
630 <                                cdlast = cd, cd = (SDTreCDst *)cd->next) {
630 >                                        cdlast = cd, cd = cd->next) {
631                  for (i = sdt->st->ndim - 2; i--; )
632                          if ((cd->clim[i][0] > inCoord[i]) |
633                                          (inCoord[i] >= cd->clim[i][1]))
# Line 510 | Line 639 | SDgetTreCDist(const FVECT inVec, SDComponent *sdc)
639                  cdlast = cd = make_cdist(sdt, inCoord);
640          if (cdlast != NULL) {           /* move entry to head of cache list */
641                  cdlast->next = cd->next;
642 <                cd->next = sdc->cdList;
642 >                cd->next = (SDTreCDst *)sdc->cdList;
643                  sdc->cdList = (SDCDst *)cd;
644          }
645          return (SDCDst *)cd;            /* ready to go */
# Line 531 | Line 660 | SDqueryTreProjSA(double *psa, const FVECT v1, const RR
660                  const SDTre     *sdt = (SDTre *)sdc->dist;
661                  double          hcube[SD_MAXDIM];
662                  if (SDqueryTre(sdt, v1, v2, hcube) < 0) {
663 <                        if (qflags == SDqueryVal)
664 <                                *psa = M_PI;
536 <                        return SDEnone;
663 >                        strcpy(SDerrorDetail, "Bad call to SDqueryTreProjSA");
664 >                        return SDEinternal;
665                  }
666                  myPSA[0] = hcube[sdt->st->ndim];
667                  myPSA[1] = myPSA[0] *= myPSA[0] * M_PI;
# Line 571 | Line 699 | SDsampTreCDist(FVECT ioVec, double randX, const SDCDst
699   {
700          const unsigned  nBitsC = 4*sizeof(bitmask_t);
701          const unsigned  nExtraBits = 8*(sizeof(bitmask_t)-sizeof(unsigned));
574 –        const unsigned  maxval = ~0;
702          const SDTreCDst *cd = (const SDTreCDst *)cdp;
703 <        const unsigned  target = randX*maxval;
703 >        const unsigned  target = randX*cumlmax;
704          bitmask_t       hndx, hcoord[2];
705 <        double          gpos[3];
705 >        double          gpos[3], rotangle;
706          int             i, iupper, ilower;
707                                          /* check arguments */
708          if ((ioVec == NULL) | (cd == NULL))
709                  return SDEargument;
710 +        if (ioVec[2] > 0) {
711 +                if (!(cd->sidef & SD_UFRONT))
712 +                        return SDEargument;
713 +        } else if (!(cd->sidef & SD_UBACK))
714 +                return SDEargument;
715                                          /* binary search to find position */
716          ilower = 0; iupper = cd->calen;
717          while ((i = (iupper + ilower) >> 1) != ilower)
718 <                if ((long)target >= (long)cd->carr[i].cuml)
718 >                if (target >= cd->carr[i].cuml)
719                          ilower = i;
720                  else
721                          iupper = i;
722                                          /* localize random position */
723 <        randX = (randX*maxval - cd->carr[ilower].cuml) /
723 >        randX = (randX*cumlmax - cd->carr[ilower].cuml) /
724                      (double)(cd->carr[iupper].cuml - cd->carr[ilower].cuml);
725                                          /* index in longer Hilbert curve */
726          hndx = (randX*cd->carr[iupper].hndx + (1.-randX)*cd->carr[ilower].hndx)
# Line 599 | Line 731 | SDsampTreCDist(FVECT ioVec, double randX, const SDCDst
731                  gpos[i] = ((double)hcoord[i] + rand()*(1./(RAND_MAX+.5))) /
732                                  (double)((bitmask_t)1 << nBitsC);
733          SDsquare2disk(gpos, gpos[0], gpos[1]);
734 +                                        /* compute Z-coordinate */
735          gpos[2] = 1. - gpos[0]*gpos[0] - gpos[1]*gpos[1];
736          if (gpos[2] > 0)                /* paranoia, I hope */
737                  gpos[2] = sqrt(gpos[2]);
738 <        if (ioVec[2] > 0 ^ !cd->isxmit)
738 >                                        /* emit from back? */
739 >        if (ioVec[2] > 0 ^ cd->sidef != SD_XMIT)
740                  gpos[2] = -gpos[2];
741 <        VCOPY(ioVec, gpos);
741 >        if (cd->isodist) {              /* rotate isotropic result */
742 >                rotangle = atan2(-ioVec[1],-ioVec[0]);
743 >                VCOPY(ioVec, gpos);
744 >                spinvector(ioVec, ioVec, zvec, rotangle);
745 >        } else
746 >                VCOPY(ioVec, gpos);
747          return SDEnone;
748   }
749  
750 + /* Advance pointer to the next non-white character in the string (or nul) */
751 + static int
752 + next_token(char **spp)
753 + {
754 +        while (isspace(**spp))
755 +                ++*spp;
756 +        return **spp;
757 + }
758 +
759 + /* Advance pointer past matching token (or any token if c==0) */
760 + #define eat_token(spp,c)        (next_token(spp)==(c) ^ !(c) ? *(*(spp))++ : 0)
761 +
762 + /* Count words from this point in string to '}' */
763 + static int
764 + count_values(char *cp)
765 + {
766 +        int     n = 0;
767 +
768 +        while (next_token(&cp) != '}' && *cp) {
769 +                while (!isspace(*cp) & (*cp != ',') & (*cp != '}'))
770 +                        if (!*++cp)
771 +                                break;
772 +                ++n;
773 +                eat_token(&cp, ',');
774 +        }
775 +        return n;
776 + }
777 +
778 + /* Load an array of real numbers, returning total */
779 + static int
780 + load_values(char **spp, float *va, int n)
781 + {
782 +        float   *v = va;
783 +        char    *svnext;
784 +
785 +        while (n-- > 0 && (svnext = fskip(*spp)) != NULL) {
786 +                *v++ = atof(*spp);
787 +                *spp = svnext;
788 +                eat_token(spp, ',');
789 +        }
790 +        return v - va;
791 + }
792 +
793 + /* Load BSDF tree data */
794 + static SDNode *
795 + load_tree_data(char **spp, int nd)
796 + {
797 +        SDNode  *st;
798 +        int     n;
799 +
800 +        if (!eat_token(spp, '{')) {
801 +                strcpy(SDerrorDetail, "Missing '{' in tensor tree");
802 +                return NULL;
803 +        }
804 +        if (next_token(spp) == '{') {   /* tree branches */
805 +                st = SDnewNode(nd, -1);
806 +                if (st == NULL)
807 +                        return NULL;
808 +                for (n = 0; n < 1<<nd; n++)
809 +                        if ((st->u.t[n] = load_tree_data(spp, nd)) == NULL) {
810 +                                SDfreeTre(st);
811 +                                return NULL;
812 +                        }
813 +        } else {                        /* else load value grid */
814 +                int     bsiz;
815 +                n = count_values(*spp); /* see how big the grid is */
816 +                for (bsiz = 0; bsiz < 8*sizeof(size_t); bsiz += nd)
817 +                        if (1<<bsiz == n)
818 +                                break;
819 +                if (bsiz >= 8*sizeof(size_t)) {
820 +                        strcpy(SDerrorDetail, "Illegal value count in tensor tree");
821 +                        return NULL;
822 +                }
823 +                st = SDnewNode(nd, bsiz/nd);
824 +                if (st == NULL)
825 +                        return NULL;
826 +                if (load_values(spp, st->u.v, n) != n) {
827 +                        strcpy(SDerrorDetail, "Real format error in tensor tree");
828 +                        SDfreeTre(st);
829 +                        return NULL;
830 +                }
831 +        }
832 +        if (!eat_token(spp, '}')) {
833 +                strcpy(SDerrorDetail, "Missing '}' in tensor tree");
834 +                SDfreeTre(st);
835 +                return NULL;
836 +        }
837 +        eat_token(spp, ',');
838 +        return st;
839 + }
840 +
841 + /* Compute min. proj. solid angle and max. direct hemispherical scattering */
842 + static SDError
843 + get_extrema(SDSpectralDF *df)
844 + {
845 +        SDNode  *st = (*(SDTre *)df->comp[0].dist).st;
846 +        double  stepWidth, dhemi, bmin[4], bmax[4];
847 +
848 +        stepWidth = SDsmallestLeaf(st);
849 +        if (quantum > stepWidth)        /* adjust quantization factor */
850 +                quantum = stepWidth;
851 +        df->minProjSA = M_PI*stepWidth*stepWidth;
852 +        if (stepWidth < .03125)
853 +                stepWidth = .03125;     /* 1/32 resolution good enough */
854 +        df->maxHemi = .0;
855 +        if (st->ndim == 3) {            /* isotropic BSDF */
856 +                bmin[1] = bmin[2] = .0;
857 +                bmax[1] = bmax[2] = 1.;
858 +                for (bmin[0] = .0; bmin[0] < .5-FTINY; bmin[0] += stepWidth) {
859 +                        bmax[0] = bmin[0] + stepWidth;
860 +                        dhemi = SDavgTreBox(st, bmin, bmax);
861 +                        if (dhemi > df->maxHemi)
862 +                                df->maxHemi = dhemi;
863 +                }
864 +        } else if (st->ndim == 4) {     /* anisotropic BSDF */
865 +                bmin[2] = bmin[3] = .0;
866 +                bmax[2] = bmax[3] = 1.;
867 +                for (bmin[0] = .0; bmin[0] < 1.-FTINY; bmin[0] += stepWidth) {
868 +                        bmax[0] = bmin[0] + stepWidth;
869 +                        for (bmin[1] = .0; bmin[1] < 1.-FTINY; bmin[1] += stepWidth) {
870 +                                bmax[1] = bmin[1] + stepWidth;
871 +                                dhemi = SDavgTreBox(st, bmin, bmax);
872 +                                if (dhemi > df->maxHemi)
873 +                                        df->maxHemi = dhemi;
874 +                        }
875 +                }
876 +        } else
877 +                return SDEinternal;
878 +                                        /* correct hemispherical value */
879 +        df->maxHemi *= M_PI;
880 +        return SDEnone;
881 + }
882 +
883 + /* Load BSDF distribution for this wavelength */
884 + static SDError
885 + load_bsdf_data(SDData *sd, ezxml_t wdb, int ndim)
886 + {
887 +        SDSpectralDF    *df;
888 +        SDTre           *sdt;
889 +        char            *sdata;
890 +                                        /* allocate BSDF component */
891 +        sdata = ezxml_txt(ezxml_child(wdb, "WavelengthDataDirection"));
892 +        if (!sdata)
893 +                return SDEnone;
894 +        /*
895 +         * Remember that front and back are reversed from WINDOW 6 orientations
896 +         */
897 +        if (!strcasecmp(sdata, "Transmission")) {
898 +                if (sd->tf != NULL)
899 +                        SDfreeSpectralDF(sd->tf);
900 +                if ((sd->tf = SDnewSpectralDF(1)) == NULL)
901 +                        return SDEmemory;
902 +                df = sd->tf;
903 +        } else if (!strcasecmp(sdata, "Reflection Front")) {
904 +                if (sd->rb != NULL)     /* note back-front reversal */
905 +                        SDfreeSpectralDF(sd->rb);
906 +                if ((sd->rb = SDnewSpectralDF(1)) == NULL)
907 +                        return SDEmemory;
908 +                df = sd->rb;
909 +        } else if (!strcasecmp(sdata, "Reflection Back")) {
910 +                if (sd->rf != NULL)     /* note front-back reversal */
911 +                        SDfreeSpectralDF(sd->rf);
912 +                if ((sd->rf = SDnewSpectralDF(1)) == NULL)
913 +                        return SDEmemory;
914 +                df = sd->rf;
915 +        } else
916 +                return SDEnone;
917 +        /* XXX should also check "ScatteringDataType" for consistency? */
918 +                                        /* get angle bases */
919 +        sdata = ezxml_txt(ezxml_child(wdb,"AngleBasis"));
920 +        if (!sdata || strcasecmp(sdata, "LBNL/Shirley-Chiu")) {
921 +                sprintf(SDerrorDetail, "%s angle basis for BSDF '%s'",
922 +                                !sdata ? "Missing" : "Unsupported", sd->name);
923 +                return !sdata ? SDEformat : SDEsupport;
924 +        }
925 +                                        /* allocate BSDF tree */
926 +        sdt = (SDTre *)malloc(sizeof(SDTre));
927 +        if (sdt == NULL)
928 +                return SDEmemory;
929 +        if (df == sd->rf)
930 +                sdt->sidef = SD_UFRONT;
931 +        else if (df == sd->rb)
932 +                sdt->sidef = SD_UBACK;
933 +        else
934 +                sdt->sidef = SD_XMIT;
935 +        sdt->st = NULL;
936 +        df->comp[0].cspec[0] = c_dfcolor; /* XXX monochrome for now */
937 +        df->comp[0].dist = sdt;
938 +        df->comp[0].func = &SDhandleTre;
939 +                                        /* read BSDF data */
940 +        sdata = ezxml_txt(ezxml_child(wdb, "ScatteringData"));
941 +        if (!sdata || !next_token(&sdata)) {
942 +                sprintf(SDerrorDetail, "Missing BSDF ScatteringData in '%s'",
943 +                                sd->name);
944 +                return SDEformat;
945 +        }
946 +        sdt->st = load_tree_data(&sdata, ndim);
947 +        if (sdt->st == NULL)
948 +                return SDEformat;
949 +        if (next_token(&sdata)) {       /* check for unconsumed characters */
950 +                sprintf(SDerrorDetail,
951 +                        "Extra characters at end of ScatteringData in '%s'",
952 +                                sd->name);
953 +                return SDEformat;
954 +        }
955 +                                        /* flatten branches where possible */
956 +        sdt->st = SDsimplifyTre(sdt->st);
957 +        if (sdt->st == NULL)
958 +                return SDEinternal;
959 +        return get_extrema(df);         /* compute global quantities */
960 + }
961 +
962 + /* Find minimum value in tree */
963 + static float
964 + SDgetTreMin(const SDNode *st)
965 + {
966 +        float   vmin = FHUGE;
967 +        int     n;
968 +
969 +        if (st->log2GR < 0) {
970 +                for (n = 1<<st->ndim; n--; ) {
971 +                        float   v = SDgetTreMin(st->u.t[n]);
972 +                        if (v < vmin)
973 +                                vmin = v;
974 +                }
975 +        } else {
976 +                for (n = 1<<(st->ndim*st->log2GR); n--; )
977 +                        if (st->u.v[n] < vmin)
978 +                                vmin = st->u.v[n];
979 +        }
980 +        return vmin;
981 + }
982 +
983 + /* Subtract the given value from all tree nodes */
984 + static void
985 + SDsubtractTreVal(SDNode *st, float val)
986 + {
987 +        int     n;
988 +
989 +        if (st->log2GR < 0) {
990 +                for (n = 1<<st->ndim; n--; )
991 +                        SDsubtractTreVal(st->u.t[n], val);
992 +        } else {
993 +                for (n = 1<<(st->ndim*st->log2GR); n--; )
994 +                        if ((st->u.v[n] -= val) < 0)
995 +                                st->u.v[n] = .0f;
996 +        }
997 + }
998 +
999 + /* Subtract minimum value from BSDF */
1000 + static double
1001 + subtract_min(SDNode *st)
1002 + {
1003 +        float   vmin;
1004 +                                        /* be sure to skip unused portion */
1005 +        if (st->ndim == 3) {
1006 +                int     n;
1007 +                vmin = 1./M_PI;
1008 +                if (st->log2GR < 0) {
1009 +                        for (n = 0; n < 8; n += 2) {
1010 +                                float   v = SDgetTreMin(st->u.t[n]);
1011 +                                if (v < vmin)
1012 +                                        vmin = v;
1013 +                        }
1014 +                } else if (st->log2GR) {
1015 +                        for (n = 1 << (3*st->log2GR - 1); n--; )
1016 +                                if (st->u.v[n] < vmin)
1017 +                                        vmin = st->u.v[n];
1018 +                } else
1019 +                        vmin = st->u.v[0];
1020 +        } else                          /* anisotropic covers entire tree */
1021 +                vmin = SDgetTreMin(st);
1022 +
1023 +        if (vmin <= FTINY)
1024 +                return .0;
1025 +
1026 +        SDsubtractTreVal(st, vmin);
1027 +
1028 +        return M_PI * vmin;             /* return hemispherical value */
1029 + }
1030 +
1031 + /* Extract and separate diffuse portion of BSDF */
1032 + static void
1033 + extract_diffuse(SDValue *dv, SDSpectralDF *df)
1034 + {
1035 +        int     n;
1036 +
1037 +        if (df == NULL || df->ncomp <= 0) {
1038 +                dv->spec = c_dfcolor;
1039 +                dv->cieY = .0;
1040 +                return;
1041 +        }
1042 +        dv->spec = df->comp[0].cspec[0];
1043 +        dv->cieY = subtract_min((*(SDTre *)df->comp[0].dist).st);
1044 +                                        /* in case of multiple components */
1045 +        for (n = df->ncomp; --n; ) {
1046 +                double  ymin = subtract_min((*(SDTre *)df->comp[n].dist).st);
1047 +                c_cmix(&dv->spec, dv->cieY, &dv->spec, ymin, &df->comp[n].cspec[0]);
1048 +                dv->cieY += ymin;
1049 +        }
1050 +        df->maxHemi -= dv->cieY;        /* adjust maximum hemispherical */
1051 +                                        /* make sure everything is set */
1052 +        c_ccvt(&dv->spec, C_CSXY+C_CSSPEC);
1053 + }
1054 +
1055   /* Load a variable-resolution BSDF tree from an open XML file */
1056   SDError
1057   SDloadTre(SDData *sd, ezxml_t wtl)
1058   {
1059 <        return SDEsupport;
1059 >        SDError         ec;
1060 >        ezxml_t         wld, wdb;
1061 >        int             rank;
1062 >        char            *txt;
1063 >                                        /* basic checks and tensor rank */
1064 >        txt = ezxml_txt(ezxml_child(ezxml_child(wtl,
1065 >                        "DataDefinition"), "IncidentDataStructure"));
1066 >        if (txt == NULL || !*txt) {
1067 >                sprintf(SDerrorDetail,
1068 >                        "BSDF \"%s\": missing IncidentDataStructure",
1069 >                                sd->name);
1070 >                return SDEformat;
1071 >        }
1072 >        if (!strcasecmp(txt, "TensorTree3"))
1073 >                rank = 3;
1074 >        else if (!strcasecmp(txt, "TensorTree4"))
1075 >                rank = 4;
1076 >        else {
1077 >                sprintf(SDerrorDetail,
1078 >                        "BSDF \"%s\": unsupported IncidentDataStructure",
1079 >                                sd->name);
1080 >                return SDEsupport;
1081 >        }
1082 >                                        /* load BSDF components */
1083 >        for (wld = ezxml_child(wtl, "WavelengthData");
1084 >                                wld != NULL; wld = wld->next) {
1085 >                if (strcasecmp(ezxml_txt(ezxml_child(wld,"Wavelength")),
1086 >                                "Visible"))
1087 >                        continue;       /* just visible for now */
1088 >                for (wdb = ezxml_child(wld, "WavelengthDataBlock");
1089 >                                        wdb != NULL; wdb = wdb->next)
1090 >                        if ((ec = load_bsdf_data(sd, wdb, rank)) != SDEnone)
1091 >                                return ec;
1092 >        }
1093 >                                        /* separate diffuse components */
1094 >        extract_diffuse(&sd->rLambFront, sd->rf);
1095 >        extract_diffuse(&sd->rLambBack, sd->rb);
1096 >        extract_diffuse(&sd->tLamb, sd->tf);
1097 >                                        /* return success */
1098 >        return SDEnone;
1099   }
1100  
1101   /* Variable resolution BSDF methods */

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