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

Comparing ray/src/common/bsdf_t.c (file contents):
Revision 3.5 by greg, Tue Apr 19 21:31:22 2011 UTC vs.
Revision 3.47 by greg, Thu May 10 22:55:35 2018 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 17 | Line 18 | static const char RCSid[] = "$Id$";
18   #include "ezxml.h"
19   #include "bsdf.h"
20   #include "bsdf_t.h"
21 + #include "hilbert.h"
22  
23 + /* Callback function type for SDtraverseTre() */
24 + typedef int     SDtreCallback(float val, const double *cmin, double csiz,
25 +                                                void *cptr);
26 +                                        /* reference width maximum (1.0) */
27 + static const unsigned   iwbits = sizeof(unsigned)*4;
28 + static const unsigned   iwmax = 1<<(sizeof(unsigned)*4);
29 +                                        /* maximum cumulative value */
30 + static const unsigned   cumlmax = ~0;
31 +                                        /* constant z-vector */
32 + static const FVECT      zvec = {.0, .0, 1.};
33 +                                        /* quantization value */
34 + static double           quantum = 1./256.;
35 +                                        /* our RGB primaries */
36 + static C_COLOR          tt_RGB_prim[3];
37 + static float            tt_RGB_coef[3];
38 +
39 + static const double     czero[SD_MAXDIM];
40 +
41 + enum {tt_Y, tt_u, tt_v};                /* tree components (tt_Y==0) */
42 +
43 + /* Struct used for our distribution-building callback */
44 + typedef struct {
45 +        short           nic;            /* number of input coordinates */
46 +        short           rev;            /* reversing query */
47 +        unsigned        alen;           /* current array length */
48 +        unsigned        nall;           /* number of allocated entries */
49 +        unsigned        wmin;           /* minimum square size so far */
50 +        unsigned        wmax;           /* maximum square size */
51 +        struct outdir_s {
52 +                unsigned        hent;           /* entering Hilbert index */
53 +                int             wid;            /* this square size */
54 +                float           bsdf;           /* BSDF for this square */
55 +        }               *darr;          /* output direction array */
56 + } SDdistScaffold;
57 +
58   /* Allocate a new scattering distribution node */
59   static SDNode *
60   SDnewNode(int nd, int lg)
# Line 35 | Line 72 | SDnewNode(int nd, int lg)
72          }
73          if (lg < 0) {
74                  st = (SDNode *)malloc(sizeof(SDNode) +
75 <                                ((1<<nd) - 1)*sizeof(st->u.t[0]));
76 <                if (st != NULL)
77 <                        memset(st->u.t, 0, sizeof(st->u.t[0])<<nd);
78 <        } else
75 >                                sizeof(st->u.t[0])*((1<<nd) - 1));
76 >                if (st == NULL) {
77 >                        sprintf(SDerrorDetail,
78 >                                "Cannot allocate %d branch BSDF tree", 1<<nd);
79 >                        return NULL;
80 >                }
81 >                memset(st->u.t, 0, sizeof(st->u.t[0])<<nd);
82 >        } else {
83                  st = (SDNode *)malloc(sizeof(SDNode) +
84 <                                ((1 << nd*lg) - 1)*sizeof(st->u.v[0]));
85 <                
45 <        if (st == NULL) {
46 <                if (lg < 0)
84 >                                sizeof(st->u.v[0])*((1 << nd*lg) - 1));        
85 >                if (st == NULL) {
86                          sprintf(SDerrorDetail,
48                                "Cannot allocate %d branch BSDF tree", nd);
49                else
50                        sprintf(SDerrorDetail,
87                                  "Cannot allocate %d BSDF leaves", 1 << nd*lg);
88 <                return NULL;
88 >                        return NULL;
89 >                }
90          }
91          st->ndim = nd;
92          st->log2GR = lg;
# Line 58 | Line 95 | SDnewNode(int nd, int lg)
95  
96   /* Free an SD tree */
97   static void
98 < SDfreeTre(void *p)
98 > SDfreeTre(SDNode *st)
99   {
100 <        SDNode  *st = (SDNode *)p;
64 <        int     i;
100 >        int     n;
101  
102          if (st == NULL)
103                  return;
104 <        for (i = (st->log2GR < 0) << st->ndim; i--; )
105 <                SDfreeTre(st->u.t[i]);
106 <        free((void *)st);
104 >        for (n = (st->log2GR < 0) << st->ndim; n--; )
105 >                SDfreeTre(st->u.t[n]);
106 >        free(st);
107   }
108  
109 < #if 0   /* Unused and untested routines */
109 > /* Free a variable-resolution BSDF */
110 > static void
111 > SDFreeBTre(void *p)
112 > {
113 >        SDTre   *sdt = (SDTre *)p;
114  
115 +        if (sdt == NULL)
116 +                return;
117 +        SDfreeTre(sdt->stc[tt_Y]);
118 +        SDfreeTre(sdt->stc[tt_u]);
119 +        SDfreeTre(sdt->stc[tt_v]);
120 +        free(sdt);
121 + }
122 +
123 + /* Fill branch's worth of grid values from subtree */
124 + static void
125 + fill_grid_branch(float *dptr, const float *sptr, int nd, int shft)
126 + {
127 +        unsigned        n = 1 << (shft-1);
128 +
129 +        if (!--nd) {                    /* end on the line */
130 +                memcpy(dptr, sptr, sizeof(*dptr)*n);
131 +                return;
132 +        }
133 +        while (n--)                     /* recurse on each slice */
134 +                fill_grid_branch(dptr + (n << shft*nd),
135 +                                sptr + (n << (shft-1)*nd), nd, shft);
136 + }
137 +
138 + /* Get pointer at appropriate offset for the given branch */
139 + static float *
140 + grid_branch_start(SDNode *st, int n)
141 + {
142 +        unsigned        skipsiz = 1 << (st->log2GR - 1);
143 +        float           *vptr = st->u.v;
144 +        int             i;
145 +
146 +        for (i = st->ndim; i--; skipsiz <<= st->log2GR)
147 +                if (1<<i & n)
148 +                        vptr += skipsiz;
149 +        return vptr;
150 + }
151 +
152 + /* Simplify (consolidate) a tree by flattening uniform depth regions */
153 + static SDNode *
154 + SDsimplifyTre(SDNode *st)
155 + {
156 +        int             match, n;
157 +
158 +        if (st == NULL)                 /* check for invalid tree */
159 +                return NULL;
160 +        if (st->log2GR >= 0)            /* grid just returns unaltered */
161 +                return st;
162 +        match = 1;                      /* check if grids below match */
163 +        for (n = 0; n < 1<<st->ndim; n++) {
164 +                if ((st->u.t[n] = SDsimplifyTre(st->u.t[n])) == NULL)
165 +                        return NULL;    /* propogate error up call stack */
166 +                match &= (st->u.t[n]->log2GR == st->u.t[0]->log2GR);
167 +        }
168 +        if (match && (match = st->u.t[0]->log2GR) >= 0) {
169 +                SDNode  *stn = SDnewNode(st->ndim, match + 1);
170 +                if (stn == NULL)        /* out of memory? */
171 +                        return st;
172 +                                        /* transfer values to new grid */
173 +                for (n = 1 << st->ndim; n--; )
174 +                        fill_grid_branch(grid_branch_start(stn, n),
175 +                                        st->u.t[n]->u.v, stn->ndim, stn->log2GR);
176 +                SDfreeTre(st);          /* free old tree */
177 +                st = stn;               /* return new one */
178 +        }
179 +        return st;
180 + }
181 +
182 + /* Assign the given voxel in tree (produces no grid nodes) */
183 + static SDNode *
184 + SDsetVoxel(SDNode *sroot, int nd, const double *tmin, const double tsiz, float val)
185 + {
186 +        double  ctrk[SD_MAXDIM];
187 +        double  csiz = 1.;
188 +        SDNode  *st;
189 +        int     i, n;
190 +                                        /* check arguments */
191 +        for (i = nd; i-- > 0; )
192 +                if ((tmin[i] < .0) | (tmin[i] >= 1.-FTINY))
193 +                        break;
194 +        if ((i >= 0) | (nd <= 0) | (tsiz <= FTINY) | (tsiz > 1.+FTINY) |
195 +                        (sroot != NULL && sroot->ndim != nd)) {
196 +                SDfreeTre(sroot);
197 +                return NULL;
198 +        }
199 +        if (tsiz >= 1.-FTINY) {         /* special case when tree is a leaf */
200 +                SDfreeTre(sroot);
201 +                if ((sroot = SDnewNode(nd, 0)) != NULL)
202 +                        sroot->u.v[0] = val;
203 +                return sroot;
204 +        }
205 +                                        /* make sure we have branching root */
206 +        if (sroot != NULL && sroot->log2GR >= 0) {
207 +                SDfreeTre(sroot); sroot = NULL;
208 +        }
209 +        if (sroot == NULL && (sroot = SDnewNode(nd, -1)) == NULL)
210 +                return NULL;
211 +        st = sroot;                     /* climb/grow tree */
212 +        memset(ctrk, 0, sizeof(ctrk));
213 +        for ( ; ; ) {
214 +                csiz *= .5;             /* find appropriate branch */
215 +                n = 0;
216 +                for (i = nd; i--; )
217 +                        if (ctrk[i]+csiz <= tmin[i]+FTINY) {
218 +                                ctrk[i] += csiz;
219 +                                n |= 1 << i;
220 +                        }
221 +                                        /* reached desired voxel? */
222 +                if (csiz <= tsiz+FTINY) {
223 +                        SDfreeTre(st->u.t[n]);
224 +                        st = st->u.t[n] = SDnewNode(nd, 0);
225 +                        break;
226 +                }
227 +                                        /* else grow tree as needed */
228 +                if (st->u.t[n] != NULL && st->u.t[n]->log2GR >= 0) {
229 +                        SDfreeTre(st->u.t[n]); st->u.t[n] = NULL;
230 +                }
231 +                if (st->u.t[n] == NULL)
232 +                        st->u.t[n] = SDnewNode(nd, -1);
233 +                if ((st = st->u.t[n]) == NULL)
234 +                        break;
235 +        }
236 +        if (st == NULL) {
237 +                SDfreeTre(sroot);
238 +                return NULL;
239 +        }
240 +        st->u.v[0] = val;               /* assign leaf and return root */
241 +        return sroot;
242 + }
243 +
244 + /* Find smallest leaf in tree */
245 + static double
246 + SDsmallestLeaf(const SDNode *st)
247 + {
248 +        if (st->log2GR < 0) {           /* tree branches */
249 +                double  lmin = 1.;
250 +                int     n;
251 +                for (n = 1<<st->ndim; n--; ) {
252 +                        double  lsiz = SDsmallestLeaf(st->u.t[n]);
253 +                        if (lsiz < lmin)
254 +                                lmin = lsiz;
255 +                }
256 +                return .5*lmin;
257 +        }
258 +                                        /* leaf grid width */
259 +        return 1. / (double)(1 << st->log2GR);
260 + }
261 +
262   /* Add up N-dimensional hypercube array values over the given box */
263   static double
264 < SDiterSum(const float *va, int nd, int siz, const int *imin, const int *imax)
264 > SDiterSum(const float *va, int nd, int shft, const int *imin, const int *imax)
265   {
266 +        const unsigned  skipsiz = 1 << --nd*shft;
267          double          sum = .0;
80        unsigned        skipsiz = 1;
268          int             i;
269 <        
270 <        for (i = nd; --i > 0; )
271 <                skipsiz *= siz;
269 >
270 >        va += *imin * skipsiz;
271 >
272          if (skipsiz == 1)
273                  for (i = *imin; i < *imax; i++)
274 <                        sum += va[i];
274 >                        sum += *va++;
275          else
276 <                for (i = *imin; i < *imax; i++)
277 <                        sum += SDiterSum(va + i*skipsiz,
91 <                                        nd-1, siz, imin+1, imax+1);
276 >                for (i = *imin; i < *imax; i++, va += skipsiz)
277 >                        sum += SDiterSum(va, nd, shft, imin+1, imax+1);
278          return sum;
279   }
280  
281   /* Average BSDF leaves over an orthotope defined by the unit hypercube */
282   static double
283 < SDavgBox(const SDNode *st, const double *bmin, const double *bmax)
283 > SDavgTreBox(const SDNode *st, const double *bmin, const double *bmax)
284   {
99        int             imin[SD_MAXDIM], imax[SD_MAXDIM];
285          unsigned        n;
286          int             i;
287  
# Line 106 | Line 291 | SDavgBox(const SDNode *st, const double *bmin, const d
291          for (i = st->ndim; i--; ) {
292                  if (bmin[i] >= 1.)
293                          return .0;
294 <                if (bmax[i] <= .0)
294 >                if (bmax[i] <= 0)
295                          return .0;
296                  if (bmin[i] >= bmax[i])
297                          return .0;
# Line 114 | Line 299 | SDavgBox(const SDNode *st, const double *bmin, const d
299          if (st->log2GR < 0) {           /* iterate on subtree */
300                  double          sum = .0, wsum = 1e-20;
301                  double          sbmin[SD_MAXDIM], sbmax[SD_MAXDIM], w;
117
302                  for (n = 1 << st->ndim; n--; ) {
303                          w = 1.;
304                          for (i = st->ndim; i--; ) {
# Line 126 | Line 310 | SDavgBox(const SDNode *st, const double *bmin, const d
310                                  }
311                                  if (sbmin[i] < .0) sbmin[i] = .0;
312                                  if (sbmax[i] > 1.) sbmax[i] = 1.;
313 +                                if (sbmin[i] >= sbmax[i]) {
314 +                                        w = .0;
315 +                                        break;
316 +                                }
317                                  w *= sbmax[i] - sbmin[i];
318                          }
319                          if (w > 1e-10) {
320 <                                sum += w * SDavgBox(st->u.t[n], sbmin, sbmax);
320 >                                sum += w * SDavgTreBox(st->u.t[n], sbmin, sbmax);
321                                  wsum += w;
322                          }
323                  }
324                  return sum / wsum;
325 +        } else {                        /* iterate over leaves */
326 +                int             imin[SD_MAXDIM], imax[SD_MAXDIM];
327 +
328 +                n = 1;
329 +                for (i = st->ndim; i--; ) {
330 +                        imin[i] = (bmin[i] <= 0) ? 0 :
331 +                                        (int)((1 << st->log2GR)*bmin[i]);
332 +                        imax[i] = (bmax[i] >= 1.) ? (1 << st->log2GR) :
333 +                                (int)((1 << st->log2GR)*bmax[i] + .999999);
334 +                        n *= imax[i] - imin[i];
335 +                }
336 +                if (n)
337 +                        return SDiterSum(st->u.v, st->ndim,
338 +                                        st->log2GR, imin, imax) / (double)n;
339          }
340 <        n = 1;                          /* iterate over leaves */
341 <        for (i = st->ndim; i--; ) {
342 <                imin[i] = (bmin[i] <= .0) ? 0
343 <                                : (int)((1 << st->log2GR)*bmin[i]);
344 <                imax[i] = (bmax[i] >= 1.) ? (1 << st->log2GR)
345 <                                : (int)((1 << st->log2GR)*bmax[i] + .999999);
346 <                n *= imax[i] - imin[i];
340 >        return .0;
341 > }
342 >
343 > /* Recursive call for SDtraverseTre() */
344 > static int
345 > SDdotravTre(const SDNode *st, const double *pos, int cmask,
346 >                                SDtreCallback *cf, void *cptr,
347 >                                const double *cmin, double csiz)
348 > {
349 >        int     rv, rval = 0;
350 >        double  bmin[SD_MAXDIM];
351 >        int     i, n;
352 >                                        /* paranoia */
353 >        if (st == NULL)
354 >                return 0;
355 >                                        /* in branches? */
356 >        if (st->log2GR < 0) {
357 >                unsigned        skipmask = 0;
358 >                csiz *= .5;
359 >                for (i = st->ndim; i--; )
360 >                        if (1<<i & cmask) {
361 >                                if (pos[i] < cmin[i] + csiz)
362 >                                        for (n = 1 << st->ndim; n--; ) {
363 >                                                if (n & 1<<i)
364 >                                                        skipmask |= 1<<n;
365 >                                        }
366 >                                else
367 >                                        for (n = 1 << st->ndim; n--; ) {
368 >                                                if (!(n & 1<<i))
369 >                                                        skipmask |= 1<<n;
370 >                                        }
371 >                        }
372 >                for (n = 1 << st->ndim; n--; ) {
373 >                        if (1<<n & skipmask)
374 >                                continue;
375 >                        for (i = st->ndim; i--; )
376 >                                if (1<<i & n)
377 >                                        bmin[i] = cmin[i] + csiz;
378 >                                else
379 >                                        bmin[i] = cmin[i];
380 >
381 >                        rval += rv = SDdotravTre(st->u.t[n], pos, cmask,
382 >                                                        cf, cptr, bmin, csiz);
383 >                        if (rv < 0)
384 >                                return rv;
385 >                }
386 >        } else {                        /* else traverse leaves */
387 >                int     clim[SD_MAXDIM][2];
388 >                int     cpos[SD_MAXDIM];
389 >
390 >                if (st->log2GR == 0)    /* short cut */
391 >                        return (*cf)(st->u.v[0], cmin, csiz, cptr);
392 >
393 >                csiz /= (double)(1 << st->log2GR);
394 >                                        /* assign coord. ranges */
395 >                for (i = st->ndim; i--; )
396 >                        if (1<<i & cmask) {
397 >                                clim[i][0] = (pos[i] - cmin[i])/csiz;
398 >                                        /* check overflow from f.p. error */
399 >                                clim[i][0] -= clim[i][0] >> st->log2GR;
400 >                                clim[i][1] = clim[i][0] + 1;
401 >                        } else {
402 >                                clim[i][0] = 0;
403 >                                clim[i][1] = 1 << st->log2GR;
404 >                        }
405 > #if (SD_MAXDIM == 4)
406 >                bmin[0] = cmin[0] + csiz*clim[0][0];
407 >                for (cpos[0] = clim[0][0]; cpos[0] < clim[0][1]; cpos[0]++) {
408 >                    bmin[1] = cmin[1] + csiz*clim[1][0];
409 >                    for (cpos[1] = clim[1][0]; cpos[1] < clim[1][1]; cpos[1]++) {
410 >                        bmin[2] = cmin[2] + csiz*clim[2][0];
411 >                        if (st->ndim == 3) {
412 >                            cpos[2] = clim[2][0];
413 >                            n = cpos[0];
414 >                            for (i = 1; i < 3; i++)
415 >                                n = (n << st->log2GR) + cpos[i];
416 >                            for ( ; cpos[2] < clim[2][1]; cpos[2]++) {
417 >                                rval += rv = (*cf)(st->u.v[n++], bmin, csiz, cptr);
418 >                                if (rv < 0)
419 >                                    return rv;
420 >                                bmin[2] += csiz;
421 >                            }
422 >                        } else {
423 >                            for (cpos[2] = clim[2][0]; cpos[2] < clim[2][1]; cpos[2]++) {
424 >                                bmin[3] = cmin[3] + csiz*(cpos[3] = clim[3][0]);
425 >                                n = cpos[0];
426 >                                for (i = 1; i < 4; i++)
427 >                                    n = (n << st->log2GR) + cpos[i];
428 >                                for ( ; cpos[3] < clim[3][1]; cpos[3]++) {
429 >                                    rval += rv = (*cf)(st->u.v[n++], bmin, csiz, cptr);
430 >                                    if (rv < 0)
431 >                                        return rv;
432 >                                    bmin[3] += csiz;
433 >                                }
434 >                                bmin[2] += csiz;
435 >                            }
436 >                        }
437 >                        bmin[1] += csiz;
438 >                    }
439 >                    bmin[0] += csiz;
440 >                }
441 > #else
442 >        _!_ "broken code segment!"
443 > #endif
444          }
445 <        if (!n)
147 <                return .0;
148 <        
149 <        return SDiterSum(st->u.v, st->ndim, 1 << st->log2GR, imin, imax) /
150 <                        (double)n;
445 >        return rval;
446   }
447  
448 < #endif  /* 0 */
448 > /* Traverse a tree, visiting nodes in a slice that fits partial position */
449 > static int
450 > SDtraverseTre(const SDNode *st, const double *pos, int cmask,
451 >                                SDtreCallback *cf, void *cptr)
452 > {
453 >        int             i;
454 >                                        /* check arguments */
455 >        if ((st == NULL) | (cf == NULL))
456 >                return -1;
457 >        for (i = st->ndim; i--; )
458 >                if (1<<i & cmask && (pos[i] < 0) | (pos[i] >= 1.))
459 >                        return -1;
460  
461 +        return SDdotravTre(st, pos, cmask, cf, cptr, czero, 1.);
462 + }
463 +
464   /* Look up tree value at the given grid position */
465   static float
466 < SDlookupTre(const SDNode *st, const double *pos)
466 > SDlookupTre(const SDNode *st, const double *pos, double *hcube)
467   {
468          double  spos[SD_MAXDIM];
469          int     i, n, t;
470 +                                        /* initialize voxel return */
471 +        if (hcube) {
472 +                hcube[i = st->ndim] = 1.;
473 +                while (i--)
474 +                        hcube[i] = .0;
475 +        }
476                                          /* climb the tree */
477 <        while (st->log2GR < 0) {
477 >        while (st != NULL && st->log2GR < 0) {
478                  n = 0;                  /* move to appropriate branch */
479 +                if (hcube) hcube[st->ndim] *= .5;
480                  for (i = st->ndim; i--; ) {
481                          spos[i] = 2.*pos[i];
482                          t = (spos[i] >= 1.);
483                          n |= t<<i;
484                          spos[i] -= (double)t;
485 +                        if (hcube) hcube[i] += (double)t * hcube[st->ndim];
486                  }
487                  st = st->u.t[n];        /* avoids tail recursion */
488                  pos = spos;
489          }
490 +        if (st == NULL)                 /* should never happen? */
491 +                return .0;
492 +        if (st->log2GR == 0)            /* short cut */
493 +                return st->u.v[0];
494          n = t = 0;                      /* find grid array index */
495          for (i = st->ndim; i--; ) {
496                  n += (int)((1<<st->log2GR)*pos[i]) << t;
497                  t += st->log2GR;
498          }
499 <        return st->u.v[n];              /* XXX no interpolation */
499 >        if (hcube) {                    /* compute final hypercube */
500 >                hcube[st->ndim] /= (double)(1<<st->log2GR);
501 >                for (i = st->ndim; i--; )
502 >                        hcube[i] += floor((1<<st->log2GR)*pos[i])*hcube[st->ndim];
503 >        }
504 >        return st->u.v[n];              /* no interpolation */
505   }
506  
507 < /* Compute non-diffuse component for variable-resolution BSDF */
507 > /* Convert CIE (Y,u',v') color to our RGB */
508 > static void
509 > SDyuv2rgb(double yval, double uprime, double vprime, float rgb[3])
510 > {
511 >        const double    dfact = 1./(6.*uprime - 16.*vprime + 12.);
512 >        C_COLOR         cxy;
513 >
514 >        c_cset(&cxy, 9.*uprime*dfact, 4.*vprime*dfact);
515 >        c_toSharpRGB(&cxy, yval, rgb);
516 > }
517 >
518 > /* Query BSDF value and sample hypercube for the given vectors */
519   static int
520 < SDgetTreBSDF(float coef[SDmaxCh], const FVECT outVec,
521 <                                const FVECT inVec, const void *dist)
520 > SDqueryTre(const SDTre *sdt, float *coef,
521 >                const FVECT outVec, const FVECT inVec, double *hc)
522   {
523 <        const SDNode    *st = (const SDNode *)dist;
523 >        const RREAL     *vtmp;
524 >        float           yval;
525 >        FVECT           rOutVec;
526          double          gridPos[4];
527 +
528 +        if (sdt->stc[tt_Y] == NULL)     /* paranoia, I hope */
529 +                return 0;
530 +
531 +        switch (sdt->sidef) {           /* whose side are you on? */
532 +        case SD_FREFL:
533 +                if ((outVec[2] < 0) | (inVec[2] < 0))
534 +                        return 0;
535 +                break;
536 +        case SD_BREFL:
537 +                if ((outVec[2] > 0) | (inVec[2] > 0))
538 +                        return 0;
539 +                break;
540 +        case SD_FXMIT:
541 +                if (outVec[2] > 0) {
542 +                        if (inVec[2] > 0)
543 +                                return 0;
544 +                        vtmp = outVec; outVec = inVec; inVec = vtmp;
545 +                } else if (inVec[2] < 0)
546 +                        return 0;
547 +                break;
548 +        case SD_BXMIT:
549 +                if (inVec[2] > 0) {
550 +                        if (outVec[2] > 0)
551 +                                return 0;
552 +                        vtmp = outVec; outVec = inVec; inVec = vtmp;
553 +                } else if (outVec[2] < 0)
554 +                        return 0;
555 +                break;
556 +        default:
557 +                return 0;
558 +        }
559                                          /* convert vector coordinates */
560 <        if (st->ndim == 3) {            /* reduce for isotropic BSDF? */
561 <                static const FVECT      zvec = {.0, .0, 1.};
562 <                FVECT                   rOutVec;
563 <                spinvector(rOutVec, outVec, zvec, -atan2(inVec[1],inVec[0]));
564 <                SDdisk2square(gridPos, rOutVec[0], rOutVec[1]);
565 <                gridPos[2] = .5 - .5*sqrt(inVec[0]*inVec[0] + inVec[1]*inVec[1]);
566 <        } else if (st->ndim == 4) {     /* XXX no component identity checks */
567 <                SDdisk2square(gridPos, outVec[0], outVec[1]);
197 <                SDdisk2square(gridPos+2, -inVec[0], -inVec[1]);
560 >        if (sdt->stc[tt_Y]->ndim == 3) {
561 >                spinvector(rOutVec, outVec, zvec, -atan2(-inVec[1],-inVec[0]));
562 >                gridPos[0] = (.5-FTINY) -
563 >                                .5*sqrt(inVec[0]*inVec[0] + inVec[1]*inVec[1]);
564 >                SDdisk2square(gridPos+1, rOutVec[0], rOutVec[1]);
565 >        } else if (sdt->stc[tt_Y]->ndim == 4) {
566 >                SDdisk2square(gridPos, -inVec[0], -inVec[1]);
567 >                SDdisk2square(gridPos+2, outVec[0], outVec[1]);
568          } else
569                  return 0;               /* should be internal error */
570 +                                        /* get BSDF value */
571 +        yval = SDlookupTre(sdt->stc[tt_Y], gridPos, hc);
572 +        if (coef == NULL)               /* just getting hypercube? */
573 +                return 1;
574 +        if (sdt->stc[tt_u] == NULL || sdt->stc[tt_v] == NULL) {
575 +                *coef = yval;
576 +                return 1;               /* no color */
577 +        }
578 +                                        /* else decode color */
579 +        SDyuv2rgb(yval, SDlookupTre(sdt->stc[tt_u], gridPos, NULL),
580 +                        SDlookupTre(sdt->stc[tt_v], gridPos, NULL), coef);
581 +        coef[0] *= tt_RGB_coef[0];
582 +        coef[1] *= tt_RGB_coef[1];
583 +        coef[2] *= tt_RGB_coef[2];
584 +        return 3;
585 + }
586 +
587 + /* Compute non-diffuse component for variable-resolution BSDF */
588 + static int
589 + SDgetTreBSDF(float coef[SDmaxCh], const FVECT outVec,
590 +                                const FVECT inVec, SDComponent *sdc)
591 + {
592 +                                        /* check arguments */
593 +        if ((coef == NULL) | (outVec == NULL) | (inVec == NULL) | (sdc == NULL)
594 +                                || sdc->dist == NULL)
595 +                return 0;
596                                          /* get nearest BSDF value */
597 <        coef[0] = SDlookupTre(st, gridPos);
202 <        return 1;                       /* monochromatic for now */
597 >        return SDqueryTre((SDTre *)sdc->dist, coef, outVec, inVec, NULL);
598   }
599  
600 + /* Callback to build cumulative distribution using SDtraverseTre() */
601 + static int
602 + build_scaffold(float val, const double *cmin, double csiz, void *cptr)
603 + {
604 +        SDdistScaffold  *sp = (SDdistScaffold *)cptr;
605 +        int             wid = csiz*(double)iwmax + .5;
606 +        double          revcmin[2];
607 +        bitmask_t       bmin[2], bmax[2];
608 +
609 +        if (sp->rev) {                  /* need to reverse sense? */
610 +                revcmin[0] = 1. - cmin[0] - csiz;
611 +                revcmin[1] = 1. - cmin[1] - csiz;
612 +                cmin = revcmin;
613 +        } else {
614 +                cmin += sp->nic;        /* else skip to output coords */
615 +        }
616 +        if (wid < sp->wmin)             /* new minimum width? */
617 +                sp->wmin = wid;
618 +        if (wid > sp->wmax)             /* new maximum? */
619 +                sp->wmax = wid;
620 +        if (sp->alen >= sp->nall) {     /* need more space? */
621 +                struct outdir_s *ndarr;
622 +                sp->nall = (int)(1.5*sp->nall) + 256;
623 +                ndarr = (struct outdir_s *)realloc(sp->darr,
624 +                                        sizeof(struct outdir_s)*sp->nall);
625 +                if (ndarr == NULL) {
626 +                        sprintf(SDerrorDetail,
627 +                                "Cannot grow scaffold to %u entries", sp->nall);
628 +                        return -1;      /* abort build */
629 +                }
630 +                sp->darr = ndarr;
631 +        }
632 +                                        /* find Hilbert entry index */
633 +        bmin[0] = cmin[0]*(double)iwmax + .5;
634 +        bmin[1] = cmin[1]*(double)iwmax + .5;
635 +        bmax[0] = bmin[0] + wid-1;
636 +        bmax[1] = bmin[1] + wid-1;
637 +        hilbert_box_vtx(2, sizeof(bitmask_t), iwbits, 1, bmin, bmax);
638 +        sp->darr[sp->alen].hent = hilbert_c2i(2, iwbits, bmin);
639 +        sp->darr[sp->alen].wid = wid;
640 +        sp->darr[sp->alen].bsdf = val;
641 +        sp->alen++;                     /* on to the next entry */
642 +        return 0;
643 + }
644 +
645 + /* Scaffold comparison function for qsort -- ascending Hilbert index */
646 + static int
647 + sscmp(const void *p1, const void *p2)
648 + {
649 +        unsigned        h1 = (*(const struct outdir_s *)p1).hent;
650 +        unsigned        h2 = (*(const struct outdir_s *)p2).hent;
651 +
652 +        if (h1 > h2)
653 +                return 1;
654 +        if (h1 < h2)
655 +                return -1;
656 +        return 0;
657 + }
658 +
659 + /* Create a new cumulative distribution for the given input direction */
660 + static SDTreCDst *
661 + make_cdist(const SDTre *sdt, const double *invec, int rev)
662 + {
663 +        SDdistScaffold  myScaffold;
664 +        double          pos[4];
665 +        int             cmask;
666 +        SDTreCDst       *cd;
667 +        struct outdir_s *sp;
668 +        double          scale, cursum;
669 +        int             i;
670 +                                        /* initialize scaffold */
671 +        myScaffold.wmin = iwmax;
672 +        myScaffold.wmax = 0;
673 +        myScaffold.nic = sdt->stc[tt_Y]->ndim - 2;
674 +        myScaffold.rev = rev;
675 +        myScaffold.alen = 0;
676 +        myScaffold.nall = 512;
677 +        myScaffold.darr = (struct outdir_s *)malloc(sizeof(struct outdir_s) *
678 +                                                        myScaffold.nall);
679 +        if (myScaffold.darr == NULL)
680 +                return NULL;
681 +                                        /* set up traversal */
682 +        cmask = (1<<myScaffold.nic) - 1;
683 +        for (i = myScaffold.nic; i--; )
684 +                        pos[i+2*rev] = invec[i];
685 +        cmask <<= 2*rev;
686 +                                        /* grow the distribution */
687 +        if (SDtraverseTre(sdt->stc[tt_Y], pos, cmask,
688 +                                build_scaffold, &myScaffold) < 0) {
689 +                free(myScaffold.darr);
690 +                return NULL;
691 +        }
692 +                                        /* allocate result holder */
693 +        cd = (SDTreCDst *)malloc(sizeof(SDTreCDst) +
694 +                                sizeof(cd->carr[0])*myScaffold.alen);
695 +        if (cd == NULL) {
696 +                sprintf(SDerrorDetail,
697 +                        "Cannot allocate %u entry cumulative distribution",
698 +                                myScaffold.alen);
699 +                free(myScaffold.darr);
700 +                return NULL;
701 +        }
702 +        cd->isodist = (myScaffold.nic == 1);
703 +                                        /* sort the distribution */
704 +        qsort(myScaffold.darr, cd->calen = myScaffold.alen,
705 +                                sizeof(struct outdir_s), sscmp);
706 +
707 +                                        /* record input range */
708 +        scale = myScaffold.wmin / (double)iwmax;
709 +        for (i = myScaffold.nic; i--; ) {
710 +                cd->clim[i][0] = floor(pos[i+2*rev]/scale) * scale;
711 +                cd->clim[i][1] = cd->clim[i][0] + scale;
712 +        }
713 +        if (cd->isodist) {              /* avoid issue in SDqueryTreProjSA() */
714 +                cd->clim[1][0] = cd->clim[0][0];
715 +                cd->clim[1][1] = cd->clim[0][1];
716 +        }
717 +        cd->max_psa = myScaffold.wmax / (double)iwmax;
718 +        cd->max_psa *= cd->max_psa * M_PI;
719 +        if (rev)
720 +                cd->sidef = (sdt->sidef==SD_BXMIT) ? SD_FXMIT : SD_BXMIT;
721 +        else
722 +                cd->sidef = sdt->sidef;
723 +        cd->cTotal = 1e-20;             /* compute directional total */
724 +        sp = myScaffold.darr;
725 +        for (i = myScaffold.alen; i--; sp++)
726 +                cd->cTotal += sp->bsdf * (double)sp->wid * sp->wid;
727 +        cursum = .0;                    /* go back and get cumulative values */
728 +        scale = (double)cumlmax / cd->cTotal;
729 +        sp = myScaffold.darr;
730 +        for (i = 0; i < cd->calen; i++, sp++) {
731 +                cd->carr[i].hndx = sp->hent;
732 +                cd->carr[i].cuml = scale*cursum + .5;
733 +                cursum += sp->bsdf * (double)sp->wid * sp->wid;
734 +        }
735 +        cd->carr[i].hndx = ~0;          /* make final entry */
736 +        cd->carr[i].cuml = cumlmax;
737 +        cd->cTotal *= M_PI/(double)iwmax/iwmax;
738 +                                        /* all done, clean up and return */
739 +        free(myScaffold.darr);
740 +        return cd;
741 + }
742 +
743 + /* Find or allocate a cumulative distribution for the given incoming vector */
744 + const SDCDst *
745 + SDgetTreCDist(const FVECT inVec, SDComponent *sdc)
746 + {
747 +        const SDTre     *sdt;
748 +        double          inCoord[2];
749 +        int             i;
750 +        int             mode;
751 +        SDTreCDst       *cd, *cdlast;
752 +                                        /* check arguments */
753 +        if ((inVec == NULL) | (sdc == NULL) ||
754 +                        (sdt = (SDTre *)sdc->dist) == NULL)
755 +                return NULL;
756 +        switch (mode = sdt->sidef) {    /* check direction */
757 +        case SD_FREFL:
758 +                if (inVec[2] < 0)
759 +                        return NULL;
760 +                break;
761 +        case SD_BREFL:
762 +                if (inVec[2] > 0)
763 +                        return NULL;
764 +                break;
765 +        case SD_FXMIT:
766 +                if (inVec[2] < 0)
767 +                        mode = SD_BXMIT;
768 +                break;
769 +        case SD_BXMIT:
770 +                if (inVec[2] > 0)
771 +                        mode = SD_FXMIT;
772 +                break;
773 +        default:
774 +                return NULL;
775 +        }
776 +        if (sdt->stc[tt_Y]->ndim == 3) {        /* isotropic BSDF? */
777 +                if (mode != sdt->sidef) /* XXX unhandled reciprocity */
778 +                        return &SDemptyCD;
779 +                inCoord[0] = (.5-FTINY) -
780 +                                .5*sqrt(inVec[0]*inVec[0] + inVec[1]*inVec[1]);
781 +        } else if (sdt->stc[tt_Y]->ndim == 4) {
782 +                if (mode != sdt->sidef) /* use reciprocity? */
783 +                        SDdisk2square(inCoord, inVec[0], inVec[1]);
784 +                else
785 +                        SDdisk2square(inCoord, -inVec[0], -inVec[1]);
786 +        } else
787 +                return NULL;            /* should be internal error */
788 +                                        /* quantize to avoid f.p. errors */
789 +        for (i = sdt->stc[tt_Y]->ndim - 2; i--; )
790 +                inCoord[i] = floor(inCoord[i]/quantum)*quantum + .5*quantum;
791 +        cdlast = NULL;                  /* check for direction in cache list */
792 +        /* PLACE MUTEX LOCK HERE FOR THREAD-SAFE */
793 +        for (cd = (SDTreCDst *)sdc->cdList; cd != NULL;
794 +                                        cdlast = cd, cd = cd->next) {
795 +                if (cd->sidef != mode)
796 +                        continue;
797 +                for (i = sdt->stc[tt_Y]->ndim - 2; i--; )
798 +                        if ((cd->clim[i][0] > inCoord[i]) |
799 +                                        (inCoord[i] >= cd->clim[i][1]))
800 +                                break;
801 +                if (i < 0)
802 +                        break;          /* means we have a match */
803 +        }
804 +        if (cd == NULL)                 /* need to create new entry? */
805 +                cdlast = cd = make_cdist(sdt, inCoord, mode != sdt->sidef);
806 +        if (cdlast != NULL) {           /* move entry to head of cache list */
807 +                cdlast->next = cd->next;
808 +                cd->next = (SDTreCDst *)sdc->cdList;
809 +                sdc->cdList = (SDCDst *)cd;
810 +        }
811 +        /* END MUTEX LOCK */
812 +        return (SDCDst *)cd;            /* ready to go */
813 + }
814 +
815 + /* Query solid angle for vector(s) */
816 + static SDError
817 + SDqueryTreProjSA(double *psa, const FVECT v1, const RREAL *v2,
818 +                                        int qflags, SDComponent *sdc)
819 + {
820 +        double          myPSA[2];
821 +                                        /* check arguments */
822 +        if ((psa == NULL) | (v1 == NULL) | (sdc == NULL) ||
823 +                                sdc->dist == NULL)
824 +                return SDEargument;
825 +                                        /* get projected solid angle(s) */
826 +        if (v2 != NULL) {
827 +                const SDTre     *sdt = (SDTre *)sdc->dist;
828 +                double          hcube[SD_MAXDIM+1];
829 +                if (!SDqueryTre(sdt, NULL, v1, v2, hcube)) {
830 +                        strcpy(SDerrorDetail, "Bad call to SDqueryTreProjSA");
831 +                        return SDEinternal;
832 +                }
833 +                myPSA[0] = hcube[sdt->stc[tt_Y]->ndim];
834 +                myPSA[1] = myPSA[0] *= myPSA[0] * M_PI;
835 +        } else {
836 +                const SDTreCDst *cd = (const SDTreCDst *)SDgetTreCDist(v1, sdc);
837 +                if (cd == NULL)
838 +                        myPSA[0] = myPSA[1] = 0;
839 +                else {
840 +                        myPSA[0] = M_PI * (cd->clim[0][1] - cd->clim[0][0]) *
841 +                                        (cd->clim[1][1] - cd->clim[1][0]);
842 +                        myPSA[1] = cd->max_psa;
843 +                }
844 +        }
845 +        switch (qflags) {               /* record based on flag settings */
846 +        case SDqueryVal:
847 +                *psa = myPSA[0];
848 +                break;
849 +        case SDqueryMax:
850 +                if (myPSA[1] > *psa)
851 +                        *psa = myPSA[1];
852 +                break;
853 +        case SDqueryMin+SDqueryMax:
854 +                if (myPSA[1] > psa[1])
855 +                        psa[1] = myPSA[1];
856 +                /* fall through */
857 +        case SDqueryMin:
858 +                if ((myPSA[0] > 0) & (myPSA[0] < psa[0]))
859 +                        psa[0] = myPSA[0];
860 +                break;
861 +        }
862 +        return SDEnone;
863 + }
864 +
865 + /* Sample cumulative distribution */
866 + static SDError
867 + SDsampTreCDist(FVECT ioVec, double randX, const SDCDst *cdp)
868 + {
869 +        const unsigned  nBitsC = 4*sizeof(bitmask_t);
870 +        const unsigned  nExtraBits = 8*(sizeof(bitmask_t)-sizeof(unsigned));
871 +        const SDTreCDst *cd = (const SDTreCDst *)cdp;
872 +        const unsigned  target = randX*cumlmax;
873 +        bitmask_t       hndx, hcoord[2];
874 +        double          gpos[3], rotangle;
875 +        int             i, iupper, ilower;
876 +                                        /* check arguments */
877 +        if ((ioVec == NULL) | (cd == NULL))
878 +                return SDEargument;
879 +        if (!cd->sidef)
880 +                return SDEnone;         /* XXX should never happen */
881 +        if (ioVec[2] > 0) {
882 +                if ((cd->sidef != SD_FREFL) & (cd->sidef != SD_FXMIT))
883 +                        return SDEargument;
884 +        } else if ((cd->sidef != SD_BREFL) & (cd->sidef != SD_BXMIT))
885 +                return SDEargument;
886 +                                        /* binary search to find position */
887 +        ilower = 0; iupper = cd->calen;
888 +        while ((i = (iupper + ilower) >> 1) != ilower)
889 +                if (target >= cd->carr[i].cuml)
890 +                        ilower = i;
891 +                else
892 +                        iupper = i;
893 +                                        /* localize random position */
894 +        randX = (randX*cumlmax - cd->carr[ilower].cuml) /
895 +                    (double)(cd->carr[iupper].cuml - cd->carr[ilower].cuml);
896 +                                        /* index in longer Hilbert curve */
897 +        hndx = (randX*cd->carr[iupper].hndx + (1.-randX)*cd->carr[ilower].hndx)
898 +                                * (double)((bitmask_t)1 << nExtraBits);
899 +                                        /* convert Hilbert index to vector */
900 +        hilbert_i2c(2, nBitsC, hndx, hcoord);
901 +        for (i = 2; i--; )
902 +                gpos[i] = ((double)hcoord[i] + rand()*(1./(RAND_MAX+.5))) /
903 +                                (double)((bitmask_t)1 << nBitsC);
904 +        SDsquare2disk(gpos, gpos[0], gpos[1]);
905 +                                        /* compute Z-coordinate */
906 +        gpos[2] = 1. - gpos[0]*gpos[0] - gpos[1]*gpos[1];
907 +        gpos[2] = sqrt(gpos[2]*(gpos[2]>0));
908 +                                        /* emit from back? */
909 +        if ((cd->sidef == SD_BREFL) | (cd->sidef == SD_FXMIT))
910 +                gpos[2] = -gpos[2];
911 +        if (cd->isodist) {              /* rotate isotropic sample */
912 +                rotangle = atan2(-ioVec[1],-ioVec[0]);
913 +                spinvector(ioVec, gpos, zvec, rotangle);
914 +        } else
915 +                VCOPY(ioVec, gpos);
916 +        return SDEnone;
917 + }
918 +
919 + /* Advance pointer to the next non-white character in the string (or nul) */
920 + static int
921 + next_token(char **spp)
922 + {
923 +        while (isspace(**spp))
924 +                ++*spp;
925 +        return **spp;
926 + }
927 +
928 + /* Advance pointer past matching token (or any token if c==0) */
929 + #define eat_token(spp,c)        ((next_token(spp)==(c)) ^ !(c) ? *(*(spp))++ : 0)
930 +
931 + /* Count words from this point in string to '}' */
932 + static int
933 + count_values(char *cp)
934 + {
935 +        int     n = 0;
936 +
937 +        while (next_token(&cp) != '}' && *cp) {
938 +                while (!isspace(*cp) & (*cp != ',') & (*cp != '}'))
939 +                        if (!*++cp)
940 +                                break;
941 +                ++n;
942 +                eat_token(&cp, ',');
943 +        }
944 +        return n;
945 + }
946 +
947 + /* Load an array of real numbers, returning total */
948 + static int
949 + load_values(char **spp, float *va, int n)
950 + {
951 +        float   *v = va;
952 +        char    *svnext;
953 +
954 +        while (n-- > 0 && (svnext = fskip(*spp)) != NULL) {
955 +                if ((*v++ = atof(*spp)) < 0)
956 +                        v[-1] = 0;
957 +                *spp = svnext;
958 +                eat_token(spp, ',');
959 +        }
960 +        return v - va;
961 + }
962 +
963 + /* Load BSDF tree data */
964 + static SDNode *
965 + load_tree_data(char **spp, int nd)
966 + {
967 +        SDNode  *st;
968 +        int     n;
969 +
970 +        if (!eat_token(spp, '{')) {
971 +                strcpy(SDerrorDetail, "Missing '{' in tensor tree");
972 +                return NULL;
973 +        }
974 +        if (next_token(spp) == '{') {   /* tree branches */
975 +                st = SDnewNode(nd, -1);
976 +                if (st == NULL)
977 +                        return NULL;
978 +                for (n = 0; n < 1<<nd; n++)
979 +                        if ((st->u.t[n] = load_tree_data(spp, nd)) == NULL) {
980 +                                SDfreeTre(st);
981 +                                return NULL;
982 +                        }
983 +        } else {                        /* else load value grid */
984 +                int     bsiz;
985 +                n = count_values(*spp); /* see how big the grid is */
986 +                for (bsiz = 0; bsiz < 8*sizeof(size_t); bsiz += nd)
987 +                        if (1<<bsiz == n)
988 +                                break;
989 +                if (bsiz >= 8*sizeof(size_t)) {
990 +                        strcpy(SDerrorDetail, "Illegal value count in tensor tree");
991 +                        return NULL;
992 +                }
993 +                st = SDnewNode(nd, bsiz/nd);
994 +                if (st == NULL)
995 +                        return NULL;
996 +                if (load_values(spp, st->u.v, n) != n) {
997 +                        strcpy(SDerrorDetail, "Real format error in tensor tree");
998 +                        SDfreeTre(st);
999 +                        return NULL;
1000 +                }
1001 +        }
1002 +        if (!eat_token(spp, '}')) {
1003 +                strcpy(SDerrorDetail, "Missing '}' in tensor tree");
1004 +                SDfreeTre(st);
1005 +                return NULL;
1006 +        }
1007 +        eat_token(spp, ',');
1008 +        return st;
1009 + }
1010 +
1011 + /* Compute min. proj. solid angle and max. direct hemispherical scattering */
1012 + static SDError
1013 + get_extrema(SDSpectralDF *df)
1014 + {
1015 +        SDNode  *st = (*(SDTre *)df->comp[0].dist).stc[tt_Y];
1016 +        double  stepWidth, dhemi, bmin[4], bmax[4];
1017 +
1018 +        stepWidth = SDsmallestLeaf(st);
1019 +        if (quantum > stepWidth)        /* adjust quantization factor */
1020 +                quantum = stepWidth;
1021 +        df->minProjSA = M_PI*stepWidth*stepWidth;
1022 +        if (stepWidth < .03125)
1023 +                stepWidth = .03125;     /* 1/32 resolution good enough */
1024 +        df->maxHemi = .0;
1025 +        if (st->ndim == 3) {            /* isotropic BSDF */
1026 +                bmin[1] = bmin[2] = .0;
1027 +                bmax[1] = bmax[2] = 1.;
1028 +                for (bmin[0] = .0; bmin[0] < .5-FTINY; bmin[0] += stepWidth) {
1029 +                        bmax[0] = bmin[0] + stepWidth;
1030 +                        dhemi = SDavgTreBox(st, bmin, bmax);
1031 +                        if (dhemi > df->maxHemi)
1032 +                                df->maxHemi = dhemi;
1033 +                }
1034 +        } else if (st->ndim == 4) {     /* anisotropic BSDF */
1035 +                bmin[2] = bmin[3] = .0;
1036 +                bmax[2] = bmax[3] = 1.;
1037 +                for (bmin[0] = .0; bmin[0] < 1.-FTINY; bmin[0] += stepWidth) {
1038 +                        bmax[0] = bmin[0] + stepWidth;
1039 +                        for (bmin[1] = .0; bmin[1] < 1.-FTINY; bmin[1] += stepWidth) {
1040 +                                bmax[1] = bmin[1] + stepWidth;
1041 +                                dhemi = SDavgTreBox(st, bmin, bmax);
1042 +                                if (dhemi > df->maxHemi)
1043 +                                        df->maxHemi = dhemi;
1044 +                        }
1045 +                }
1046 +        } else
1047 +                return SDEinternal;
1048 +                                        /* correct hemispherical value */
1049 +        df->maxHemi *= M_PI;
1050 +        return SDEnone;
1051 + }
1052 +
1053 + /* Load BSDF distribution for this wavelength */
1054 + static SDError
1055 + load_bsdf_data(SDData *sd, ezxml_t wdb, int ct, int ndim)
1056 + {
1057 +        SDSpectralDF    *df;
1058 +        SDTre           *sdt;
1059 +        char            *sdata;
1060 +                                        /* allocate BSDF component */
1061 +        sdata = ezxml_txt(ezxml_child(wdb, "WavelengthDataDirection"));
1062 +        if (!sdata)
1063 +                return SDEnone;
1064 +        /*
1065 +         * Remember that front and back are reversed from WINDOW 6 orientations
1066 +         */
1067 +        if (!strcasecmp(sdata, "Transmission Front")) {
1068 +                if (sd->tb == NULL && (sd->tb = SDnewSpectralDF(1)) == NULL)
1069 +                        return SDEmemory;
1070 +                df = sd->tb;
1071 +        } else if (!strcasecmp(sdata, "Transmission Back")) {
1072 +                if (sd->tf == NULL && (sd->tf = SDnewSpectralDF(1)) == NULL)
1073 +                        return SDEmemory;
1074 +                df = sd->tf;
1075 +        } else if (!strcasecmp(sdata, "Reflection Front")) {
1076 +                if (sd->rb == NULL && (sd->rb = SDnewSpectralDF(1)) == NULL)
1077 +                        return SDEmemory;
1078 +                df = sd->rb;
1079 +        } else if (!strcasecmp(sdata, "Reflection Back")) {
1080 +                if (sd->rf == NULL && (sd->rf = SDnewSpectralDF(1)) == NULL)
1081 +                        return SDEmemory;
1082 +                df = sd->rf;
1083 +        } else
1084 +                return SDEnone;
1085 +                                        /* get angle bases */
1086 +        sdata = ezxml_txt(ezxml_child(wdb,"AngleBasis"));
1087 +        if (!sdata || strcasecmp(sdata, "LBNL/Shirley-Chiu")) {
1088 +                sprintf(SDerrorDetail, "%s angle basis for BSDF '%s'",
1089 +                                !sdata ? "Missing" : "Unsupported", sd->name);
1090 +                return !sdata ? SDEformat : SDEsupport;
1091 +        }
1092 +        if (df->comp[0].dist == NULL) { /* need to allocate BSDF tree? */
1093 +                sdt = (SDTre *)malloc(sizeof(SDTre));
1094 +                if (sdt == NULL)
1095 +                        return SDEmemory;
1096 +                if (df == sd->rf)
1097 +                        sdt->sidef = SD_FREFL;
1098 +                else if (df == sd->rb)
1099 +                        sdt->sidef = SD_BREFL;
1100 +                else if (df == sd->tf)
1101 +                        sdt->sidef = SD_FXMIT;
1102 +                else /* df == sd->tb */
1103 +                        sdt->sidef = SD_BXMIT;
1104 +                sdt->stc[tt_Y] = sdt->stc[tt_u] = sdt->stc[tt_v] = NULL;
1105 +                df->comp[0].dist = sdt;
1106 +                df->comp[0].func = &SDhandleTre;
1107 +        } else {
1108 +                sdt = (SDTre *)df->comp[0].dist;
1109 +                if (sdt->stc[ct] != NULL) {
1110 +                        SDfreeTre(sdt->stc[ct]);
1111 +                        sdt->stc[ct] = NULL;
1112 +                }
1113 +        }
1114 +                                        /* read BSDF data */
1115 +        sdata = ezxml_txt(ezxml_child(wdb, "ScatteringData"));
1116 +        if (!sdata || !next_token(&sdata)) {
1117 +                sprintf(SDerrorDetail, "Missing BSDF ScatteringData in '%s'",
1118 +                                sd->name);
1119 +                return SDEformat;
1120 +        }
1121 +        sdt->stc[ct] = load_tree_data(&sdata, ndim);
1122 +        if (sdt->stc[ct] == NULL)
1123 +                return SDEformat;
1124 +        if (next_token(&sdata)) {       /* check for unconsumed characters */
1125 +                sprintf(SDerrorDetail,
1126 +                        "Extra characters at end of ScatteringData in '%s'",
1127 +                                sd->name);
1128 +                return SDEformat;
1129 +        }
1130 +                                        /* flatten branches where possible */
1131 +        sdt->stc[ct] = SDsimplifyTre(sdt->stc[ct]);
1132 +        if (sdt->stc[ct] == NULL)
1133 +                return SDEinternal;
1134 +                                        /* compute global quantities for Y */
1135 +        return (ct == tt_Y) ? get_extrema(df) : SDEnone;
1136 + }
1137 +
1138 + /* Find minimum value in tree */
1139 + static float
1140 + SDgetTreMin(const SDNode *st)
1141 + {
1142 +        float   vmin = FHUGE;
1143 +        int     n;
1144 +
1145 +        if (st->log2GR < 0) {
1146 +                for (n = 1<<st->ndim; n--; ) {
1147 +                        float   v = SDgetTreMin(st->u.t[n]);
1148 +                        if (v < vmin)
1149 +                                vmin = v;
1150 +                }
1151 +        } else {
1152 +                for (n = 1<<(st->ndim*st->log2GR); n--; )
1153 +                        if (st->u.v[n] < vmin)
1154 +                                vmin = st->u.v[n];
1155 +        }
1156 +        return vmin;
1157 + }
1158 +
1159 + /* Subtract the given value from all tree nodes */
1160 + static void
1161 + SDsubtractTreVal(SDNode *st, float val)
1162 + {
1163 +        int     n;
1164 +
1165 +        if (st->log2GR < 0) {
1166 +                for (n = 1<<st->ndim; n--; )
1167 +                        SDsubtractTreVal(st->u.t[n], val);
1168 +        } else {
1169 +                for (n = 1<<(st->ndim*st->log2GR); n--; )
1170 +                        if ((st->u.v[n] -= val) < 0)
1171 +                                st->u.v[n] = .0f;
1172 +        }
1173 + }
1174 +
1175 + /* Subtract minimum Y value from BSDF */
1176 + static double
1177 + subtract_min_Y(SDNode *st)
1178 + {
1179 +        const float     vmaxmin = 1.5/M_PI;
1180 +        float           vmin;
1181 +                                        /* be sure to skip unused portion */
1182 +        if (st->ndim == 3) {
1183 +                int     n;
1184 +                vmin = vmaxmin;
1185 +                if (st->log2GR < 0) {
1186 +                        for (n = 0; n < 8; n += 2) {
1187 +                                float   v = SDgetTreMin(st->u.t[n]);
1188 +                                if (v < vmin)
1189 +                                        vmin = v;
1190 +                        }
1191 +                } else if (st->log2GR) {
1192 +                        for (n = 1 << (3*st->log2GR - 1); n--; )
1193 +                                if (st->u.v[n] < vmin)
1194 +                                        vmin = st->u.v[n];
1195 +                } else
1196 +                        vmin = st->u.v[0];
1197 +        } else                          /* anisotropic covers entire tree */
1198 +                vmin = SDgetTreMin(st);
1199 +
1200 +        if ((vmin >= vmaxmin) | (vmin <= .01/M_PI))
1201 +                return .0;              /* not worth bothering about */
1202 +
1203 +        SDsubtractTreVal(st, vmin);
1204 +
1205 +        return M_PI * vmin;             /* return hemispherical value */
1206 + }
1207 +
1208 + /* Struct used in callback to find RGB extrema */
1209 + typedef struct {
1210 +        SDNode  **stc;                  /* original Y, u' & v' trees */
1211 +        float   rgb[3];                 /* RGB value */
1212 +        SDNode  *new_stu, *new_stv;     /* replacement u' & v' trees */
1213 + } SDextRGBs;
1214 +
1215 + /* Callback to find minimum RGB from Y value plus CIE (u',v') trees */
1216 + static int
1217 + get_min_RGB(float yval, const double *cmin, double csiz, void *cptr)
1218 + {
1219 +        SDextRGBs       *mp = (SDextRGBs *)cptr;
1220 +        double          cmax[SD_MAXDIM];
1221 +        float           rgb[3];
1222 +
1223 +        if (mp->stc[tt_Y]->ndim == 3) {
1224 +                if (cmin[0] + .5*csiz >= .5)
1225 +                        return 0;       /* ignore dead half of isotropic */
1226 +        } else
1227 +                cmax[3] = cmin[3] + csiz;
1228 +        cmax[0] = cmin[0] + csiz;
1229 +        cmax[1] = cmin[1] + csiz;
1230 +        cmax[2] = cmin[2] + csiz;
1231 +                                        /* average RGB color over voxel */
1232 +        SDyuv2rgb(yval, SDavgTreBox(mp->stc[tt_u], cmin, cmax),
1233 +                        SDavgTreBox(mp->stc[tt_v], cmin, cmax), rgb);
1234 +                                        /* track smallest components */
1235 +        if (rgb[0] < mp->rgb[0]) mp->rgb[0] = rgb[0];
1236 +        if (rgb[1] < mp->rgb[1]) mp->rgb[1] = rgb[1];
1237 +        if (rgb[2] < mp->rgb[2]) mp->rgb[2] = rgb[2];
1238 +        return 0;
1239 + }
1240 +
1241 + /* Callback to build adjusted u' tree */
1242 + static int
1243 + adjust_utree(float uprime, const double *cmin, double csiz, void *cptr)
1244 + {
1245 +        SDextRGBs       *mp = (SDextRGBs *)cptr;
1246 +        double          cmax[SD_MAXDIM];
1247 +        double          yval;
1248 +        float           rgb[3];
1249 +        C_COLOR         clr;
1250 +
1251 +        if (mp->stc[tt_Y]->ndim == 3) {
1252 +                if (cmin[0] + .5*csiz >= .5)
1253 +                        return 0;       /* ignore dead half of isotropic */
1254 +        } else
1255 +                cmax[3] = cmin[3] + csiz;
1256 +        cmax[0] = cmin[0] + csiz;
1257 +        cmax[1] = cmin[1] + csiz;
1258 +        cmax[2] = cmin[2] + csiz;
1259 +                                        /* average RGB color over voxel */
1260 +        SDyuv2rgb(yval=SDavgTreBox(mp->stc[tt_Y], cmin, cmax), uprime,
1261 +                        SDavgTreBox(mp->stc[tt_v], cmin, cmax), rgb);
1262 +                                        /* subtract minimum (& clamp) */
1263 +        if ((rgb[0] -= mp->rgb[0]) < 1e-5*yval) rgb[0] = 1e-5*yval;
1264 +        if ((rgb[1] -= mp->rgb[1]) < 1e-5*yval) rgb[1] = 1e-5*yval;
1265 +        if ((rgb[2] -= mp->rgb[2]) < 1e-5*yval) rgb[2] = 1e-5*yval;
1266 +        c_fromSharpRGB(rgb, &clr);      /* compute new u' for adj. RGB */
1267 +        uprime = 4.*clr.cx/(-2.*clr.cx + 12.*clr.cy + 3.);
1268 +                                        /* assign in new u' tree */
1269 +        mp->new_stu = SDsetVoxel(mp->new_stu, mp->stc[tt_Y]->ndim,
1270 +                                        cmin, csiz, uprime);
1271 +        return -(mp->new_stu == NULL);
1272 + }
1273 +
1274 + /* Callback to build adjusted v' tree */
1275 + static int
1276 + adjust_vtree(float vprime, const double *cmin, double csiz, void *cptr)
1277 + {
1278 +        SDextRGBs       *mp = (SDextRGBs *)cptr;
1279 +        double          cmax[SD_MAXDIM];
1280 +        double          yval;
1281 +        float           rgb[3];
1282 +        C_COLOR         clr;
1283 +
1284 +        if (mp->stc[tt_Y]->ndim == 3) {
1285 +                if (cmin[0] + .5*csiz >= .5)
1286 +                        return 0;       /* ignore dead half of isotropic */
1287 +        } else
1288 +                cmax[3] = cmin[3] + csiz;
1289 +        cmax[0] = cmin[0] + csiz;
1290 +        cmax[1] = cmin[1] + csiz;
1291 +        cmax[2] = cmin[2] + csiz;
1292 +                                        /* average RGB color over voxel */
1293 +        SDyuv2rgb(yval=SDavgTreBox(mp->stc[tt_Y], cmin, cmax),
1294 +                        SDavgTreBox(mp->stc[tt_u], cmin, cmax),
1295 +                        vprime, rgb);
1296 +                                        /* subtract minimum (& clamp) */
1297 +        if ((rgb[0] -= mp->rgb[0]) < 1e-5*yval) rgb[0] = 1e-5*yval;
1298 +        if ((rgb[1] -= mp->rgb[1]) < 1e-5*yval) rgb[1] = 1e-5*yval;
1299 +        if ((rgb[2] -= mp->rgb[2]) < 1e-5*yval) rgb[2] = 1e-5*yval;
1300 +        c_fromSharpRGB(rgb, &clr);      /* compute new v' for adj. RGB */
1301 +        vprime = 9.*clr.cy/(-2.*clr.cx + 12.*clr.cy + 3.);
1302 +                                        /* assign in new v' tree */
1303 +        mp->new_stv = SDsetVoxel(mp->new_stv, mp->stc[tt_Y]->ndim,
1304 +                                        cmin, csiz, vprime);
1305 +        return -(mp->new_stv == NULL);
1306 + }
1307 +
1308 + /* Subtract minimum (diffuse) color and return luminance & CIE (x,y) */
1309 + static double
1310 + subtract_min_RGB(C_COLOR *cs, SDNode *stc[])
1311 + {
1312 +        SDextRGBs       my_min;
1313 +        double          ymin;
1314 +
1315 +        my_min.stc = stc;
1316 +        my_min.rgb[0] = my_min.rgb[1] = my_min.rgb[2] = FHUGE;
1317 +        my_min.new_stu = my_min.new_stv = NULL;
1318 +                                        /* get minimum RGB value */
1319 +        SDtraverseTre(stc[tt_Y], NULL, 0, get_min_RGB, &my_min);
1320 +                                        /* convert to C_COLOR */
1321 +        ymin =  c_fromSharpRGB(my_min.rgb, cs);
1322 +        if ((ymin >= .5*FHUGE) | (ymin <= .01/M_PI))
1323 +                return .0;              /* close to zero or no tree */
1324 +                                        /* adjust u' & v' trees */
1325 +        SDtraverseTre(stc[tt_u], NULL, 0, adjust_utree, &my_min);
1326 +        SDtraverseTre(stc[tt_v], NULL, 0, adjust_vtree, &my_min);
1327 +        SDfreeTre(stc[tt_u]); SDfreeTre(stc[tt_v]);
1328 +        stc[tt_u] = SDsimplifyTre(my_min.new_stu);
1329 +        stc[tt_v] = SDsimplifyTre(my_min.new_stv);
1330 +                                        /* subtract Y & return hemispherical */
1331 +        SDsubtractTreVal(stc[tt_Y], ymin);
1332 +
1333 +        return M_PI * ymin;
1334 + }
1335 +
1336 + /* Extract and separate diffuse portion of BSDF */
1337 + static void
1338 + extract_diffuse(SDValue *dv, SDSpectralDF *df)
1339 + {
1340 +        int     n;
1341 +        SDTre   *sdt;
1342 +
1343 +        if (df == NULL || df->ncomp <= 0) {
1344 +                dv->spec = c_dfcolor;
1345 +                dv->cieY = .0;
1346 +                return;
1347 +        }
1348 +        sdt = (SDTre *)df->comp[0].dist;
1349 +                                        /* subtract minimum color/grayscale */
1350 +        if (sdt->stc[tt_u] != NULL && sdt->stc[tt_v] != NULL) {
1351 +                int     i = 3*(tt_RGB_coef[1] < .001);
1352 +                while (i--) {           /* initialize on first call */
1353 +                        float   rgb[3];
1354 +                        rgb[0] = rgb[1] = rgb[2] = .0f; rgb[i] = 1.f;
1355 +                        tt_RGB_coef[i] = c_fromSharpRGB(rgb, &tt_RGB_prim[i]);
1356 +                }
1357 +                memcpy(df->comp[0].cspec, tt_RGB_prim, sizeof(tt_RGB_prim));
1358 +                dv->cieY = subtract_min_RGB(&dv->spec, sdt->stc);
1359 +        } else {
1360 +                df->comp[0].cspec[0] = dv->spec = c_dfcolor;
1361 +                dv->cieY = subtract_min_Y(sdt->stc[tt_Y]);
1362 +        }
1363 +        df->maxHemi -= dv->cieY;        /* adjust maximum hemispherical */
1364 +                                
1365 +        c_ccvt(&dv->spec, C_CSXY);      /* make sure (x,y) is set */
1366 + }
1367 +
1368   /* Load a variable-resolution BSDF tree from an open XML file */
1369   SDError
1370   SDloadTre(SDData *sd, ezxml_t wtl)
1371   {
1372 <        return SDEsupport;
1372 >        SDError         ec;
1373 >        ezxml_t         wld, wdb;
1374 >        int             rank;
1375 >        char            *txt;
1376 >                                        /* basic checks and tensor rank */
1377 >        txt = ezxml_txt(ezxml_child(ezxml_child(wtl,
1378 >                        "DataDefinition"), "IncidentDataStructure"));
1379 >        if (txt == NULL || !*txt) {
1380 >                sprintf(SDerrorDetail,
1381 >                        "BSDF \"%s\": missing IncidentDataStructure",
1382 >                                sd->name);
1383 >                return SDEformat;
1384 >        }
1385 >        if (!strcasecmp(txt, "TensorTree3"))
1386 >                rank = 3;
1387 >        else if (!strcasecmp(txt, "TensorTree4"))
1388 >                rank = 4;
1389 >        else {
1390 >                sprintf(SDerrorDetail,
1391 >                        "BSDF \"%s\": unsupported IncidentDataStructure",
1392 >                                sd->name);
1393 >                return SDEsupport;
1394 >        }
1395 >                                        /* load BSDF components */
1396 >        for (wld = ezxml_child(wtl, "WavelengthData");
1397 >                                wld != NULL; wld = wld->next) {
1398 >                const char      *cnm = ezxml_txt(ezxml_child(wld,"Wavelength"));
1399 >                int             ct = -1;
1400 >                if (!strcasecmp(cnm, "Visible"))
1401 >                        ct = tt_Y;
1402 >                else if (!strcasecmp(cnm, "CIE-u"))
1403 >                        ct = tt_u;
1404 >                else if (!strcasecmp(cnm, "CIE-v"))
1405 >                        ct = tt_v;
1406 >                else
1407 >                        continue;
1408 >                for (wdb = ezxml_child(wld, "WavelengthDataBlock");
1409 >                                        wdb != NULL; wdb = wdb->next)
1410 >                        if ((ec = load_bsdf_data(sd, wdb, ct, rank)) != SDEnone)
1411 >                                return ec;
1412 >        }
1413 >                                        /* separate diffuse components */
1414 >        extract_diffuse(&sd->rLambFront, sd->rf);
1415 >        extract_diffuse(&sd->rLambBack, sd->rb);
1416 >        if (sd->tf != NULL)
1417 >                extract_diffuse(&sd->tLamb, sd->tf);
1418 >        if (sd->tb != NULL)
1419 >                extract_diffuse(&sd->tLamb, sd->tb);
1420 >                                        /* return success */
1421 >        return SDEnone;
1422   }
1423  
1424   /* Variable resolution BSDF methods */
1425 < SDFunc SDhandleTre = {
1425 > const SDFunc SDhandleTre = {
1426          &SDgetTreBSDF,
1427 <        NULL,
1428 <        NULL,
1429 <        NULL,
1430 <        &SDfreeTre,
1427 >        &SDqueryTreProjSA,
1428 >        &SDgetTreCDist,
1429 >        &SDsampTreCDist,
1430 >        &SDFreeBTre,
1431   };

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