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root/radiance/ray/src/cv/bsdfrep.c
(Generate patch)

Comparing ray/src/cv/bsdfrep.c (file contents):
Revision 2.11 by greg, Thu Nov 22 06:07:17 2012 UTC vs.
Revision 2.28 by greg, Thu May 28 15:46:28 2015 UTC

# Line 14 | Line 14 | static const char RCSid[] = "$Id$";
14   #include "rtio.h"
15   #include "resolu.h"
16   #include "bsdfrep.h"
17 +                                /* name and manufacturer if known */
18 + char                    bsdf_name[256];
19 + char                    bsdf_manuf[256];
20                                  /* active grid resolution */
21   int                     grid_res = GRIDRES;
22  
# Line 26 | Line 29 | int                    single_plane_incident = -1;
29   int                     input_orient = 0;
30   int                     output_orient = 0;
31  
32 +                                /* BSDF histogram */
33 + unsigned long           bsdf_hist[HISTLEN];
34 +
35 +                                /* BSDF value for boundary regions */
36 + double                  bsdf_min = 0;
37 + double                  bsdf_spec_peak = 0;
38 + double                  bsdf_spec_rad = 0;
39 +
40                                  /* processed incident DSF measurements */
41   RBFNODE                 *dsf_list = NULL;
42  
# Line 39 | Line 50 | double                 theta_in_deg, phi_in_deg;
50   int
51   new_input_direction(double new_theta, double new_phi)
52   {
42        if (!input_orient)              /* check input orientation */
43                input_orient = 1 - 2*(new_theta > 90.);
44        else if (input_orient > 0 ^ new_theta < 90.) {
45                fprintf(stderr,
46                "%s: Cannot handle input angles on both sides of surface\n",
47                                progname);
48                return(0);
49        }
53                                          /* normalize angle ranges */
54          while (new_theta < -180.)
55                  new_theta += 360.;
# Line 56 | Line 59 | new_input_direction(double new_theta, double new_phi)
59                  new_theta = -new_theta;
60                  new_phi += 180.;
61          }
59        if ((theta_in_deg = new_theta) < 1.0)
60                return(1);              /* don't rely on phi near normal */
62          while (new_phi < 0)
63                  new_phi += 360.;
64          while (new_phi >= 360.)
65                  new_phi -= 360.;
66 +                                        /* check input orientation */
67 +        if (!input_orient)
68 +                input_orient = 1 - 2*(new_theta > 90.);
69 +        else if (input_orient > 0 ^ new_theta < 90.) {
70 +                fprintf(stderr,
71 +                "%s: Cannot handle input angles on both sides of surface\n",
72 +                                progname);
73 +                return(0);
74 +        }
75 +        if ((theta_in_deg = new_theta) < 1.0)
76 +                return(1);              /* don't rely on phi near normal */
77          if (single_plane_incident > 0)  /* check input coverage */
78                  single_plane_incident = (round(new_phi) == round(phi_in_deg));
79          else if (single_plane_incident < 0)
# Line 189 | Line 201 | rotate_rbf(RBFNODE *rbf, const FVECT invec)
201          int                     pos[2];
202          int                     n;
203  
204 <        for (n = ((-.01 > phi) | (phi > .01))*rbf->nrbf; n-- > 0; ) {
204 >        for (n = (cos(phi) < 1.-FTINY)*rbf->nrbf; n-- > 0; ) {
205                  ovec_from_pos(outvec, rbf->rbfa[n].gx, rbf->rbfa[n].gy);
206                  spinvector(outvec, outvec, vnorm, phi);
207                  pos_from_vec(pos, outvec);
# Line 199 | Line 211 | rotate_rbf(RBFNODE *rbf, const FVECT invec)
211          VCOPY(rbf->invec, invec);
212   }
213  
202 /* Compute volume associated with Gaussian lobe */
203 double
204 rbf_volume(const RBFVAL *rbfp)
205 {
206        double  rad = R2ANG(rbfp->crad);
207
208        return((2.*M_PI) * rbfp->peak * rad*rad);
209 }
210
214   /* Compute outgoing vector from grid position */
215   void
216   ovec_from_pos(FVECT vec, int xpos, int ypos)
# Line 237 | Line 240 | pos_from_vec(int pos[2], const FVECT vec)
240          pos[1] = (int)(sq[1]*grid_res);
241   }
242  
243 < /* Evaluate RBF for DSF at the given normalized outgoing direction */
243 > /* Compute volume associated with Gaussian lobe */
244   double
245 + rbf_volume(const RBFVAL *rbfp)
246 + {
247 +        double  rad = R2ANG(rbfp->crad);
248 +        FVECT   odir;
249 +        double  elev, integ;
250 +                                /* infinite integral approximation */
251 +        integ = (2.*M_PI) * rbfp->peak * rad*rad;
252 +                                /* check if we're near horizon */
253 +        ovec_from_pos(odir, rbfp->gx, rbfp->gy);
254 +        elev = output_orient*odir[2];
255 +                                /* apply cut-off correction if > 1% */
256 +        if (elev < 2.8*rad) {
257 +                /* elev = asin(elev);   /* this is so crude, anyway... */
258 +                integ *= 1. - .5*exp(-.5*elev*elev/(rad*rad));
259 +        }
260 +        return(integ);
261 + }
262 +
263 + /* Evaluate BSDF at the given normalized outgoing direction */
264 + double
265   eval_rbfrep(const RBFNODE *rp, const FVECT outvec)
266   {
267 +        const double    rfact2 = (38./M_PI/M_PI)*(grid_res*grid_res);
268 +        int             pos[2];
269          double          res = 0;
270          const RBFVAL    *rbfp;
271          FVECT           odir;
272 <        double          sig2;
272 >        double          rad2;
273          int             n;
274 <
275 <        if (rp == NULL)
274 >                                /* check for wrong side */
275 >        if (outvec[2] > 0 ^ output_orient > 0)
276                  return(.0);
277 +                                /* use minimum if no information avail. */
278 +        if (rp == NULL)
279 +                return(bsdf_min);
280 +                                /* optimization for fast lobe culling */
281 +        pos_from_vec(pos, outvec);
282 +                                /* sum radial basis function */
283          rbfp = rp->rbfa;
284          for (n = rp->nrbf; n--; rbfp++) {
285 +                int     d2 = (pos[0]-rbfp->gx)*(pos[0]-rbfp->gx) +
286 +                                (pos[1]-rbfp->gy)*(pos[1]-rbfp->gy);
287 +                rad2 = R2ANG(rbfp->crad);
288 +                rad2 *= rad2;
289 +                if (d2 > rad2*rfact2)
290 +                        continue;
291                  ovec_from_pos(odir, rbfp->gx, rbfp->gy);
292 <                sig2 = R2ANG(rbfp->crad);
256 <                sig2 = (DOT(odir,outvec) - 1.) / (sig2*sig2);
257 <                if (sig2 > -19.)
258 <                        res += rbfp->peak * exp(sig2);
292 >                res += rbfp->peak * exp((DOT(odir,outvec) - 1.) / rad2);
293          }
294 +        res /= COSF(outvec[2]);
295 +        if (res < bsdf_min)     /* never return less than bsdf_min */
296 +                return(bsdf_min);
297          return(res);
298   }
299  
# Line 270 | Line 307 | insert_dsf(RBFNODE *newrbf)
307          for (rbf = dsf_list; rbf != NULL; rbf = rbf->next)
308                  if (DOT(rbf->invec, newrbf->invec) >= 1.-FTINY) {
309                          fprintf(stderr,
310 <                                "%s: Duplicate incident measurement (ignored)\n",
311 <                                        progname);
310 >                "%s: Duplicate incident measurement ignored at (%.1f,%.1f)\n",
311 >                                        progname, get_theta180(newrbf->invec),
312 >                                        get_phi360(newrbf->invec));
313                          free(newrbf);
314                          return(-1);
315                  }
# Line 359 | Line 397 | get_triangles(RBFNODE *rbfv[2], const MIGRATION *mig)
397          return((rbfv[0] != NULL) + (rbfv[1] != NULL));
398   }
399  
400 + /* Return single-lobe specular RBF for the given incident direction */
401 + RBFNODE *
402 + def_rbf_spec(const FVECT invec)
403 + {
404 +        RBFNODE         *rbf;
405 +        FVECT           ovec;
406 +        int             pos[2];
407 +
408 +        if (input_orient > 0 ^ invec[2] > 0)    /* wrong side? */
409 +                return(NULL);
410 +        if ((bsdf_spec_peak <= bsdf_min) | (bsdf_spec_rad <= 0))
411 +                return(NULL);                   /* nothing set */
412 +        rbf = (RBFNODE *)malloc(sizeof(RBFNODE));
413 +        if (rbf == NULL)
414 +                return(NULL);
415 +        ovec[0] = -invec[0];
416 +        ovec[1] = -invec[1];
417 +        ovec[2] = invec[2]*(2*(input_orient==output_orient) - 1);
418 +        pos_from_vec(pos, ovec);
419 +        rbf->ord = 0;
420 +        rbf->next = NULL;
421 +        rbf->ejl = NULL;
422 +        VCOPY(rbf->invec, invec);
423 +        rbf->nrbf = 1;
424 +        rbf->rbfa[0].peak = bsdf_spec_peak * output_orient*ovec[2];
425 +        rbf->rbfa[0].crad = ANG2R(bsdf_spec_rad);
426 +        rbf->rbfa[0].gx = pos[0];
427 +        rbf->rbfa[0].gy = pos[1];
428 +        rbf->vtotal = rbf_volume(rbf->rbfa);
429 +        return(rbf);
430 + }
431 +
432 + /* Advect and allocate new RBF along edge (internal call) */
433 + RBFNODE *
434 + e_advect_rbf(const MIGRATION *mig, const FVECT invec, int lobe_lim)
435 + {
436 +        double          cthresh = FTINY;
437 +        RBFNODE         *rbf;
438 +        int             n, i, j;
439 +        double          t, full_dist;
440 +                                                /* get relative position */
441 +        t = Acos(DOT(invec, mig->rbfv[0]->invec));
442 +        if (t < M_PI/grid_res) {                /* near first DSF */
443 +                n = sizeof(RBFNODE) + sizeof(RBFVAL)*(mig->rbfv[0]->nrbf-1);
444 +                rbf = (RBFNODE *)malloc(n);
445 +                if (rbf == NULL)
446 +                        goto memerr;
447 +                memcpy(rbf, mig->rbfv[0], n);   /* just duplicate */
448 +                rbf->next = NULL; rbf->ejl = NULL;
449 +                return(rbf);
450 +        }
451 +        full_dist = acos(DOT(mig->rbfv[0]->invec, mig->rbfv[1]->invec));
452 +        if (t > full_dist-M_PI/grid_res) {      /* near second DSF */
453 +                n = sizeof(RBFNODE) + sizeof(RBFVAL)*(mig->rbfv[1]->nrbf-1);
454 +                rbf = (RBFNODE *)malloc(n);
455 +                if (rbf == NULL)
456 +                        goto memerr;
457 +                memcpy(rbf, mig->rbfv[1], n);   /* just duplicate */
458 +                rbf->next = NULL; rbf->ejl = NULL;
459 +                return(rbf);
460 +        }
461 +        t /= full_dist;
462 + tryagain:
463 +        n = 0;                                  /* count migrating particles */
464 +        for (i = 0; i < mtx_nrows(mig); i++)
465 +            for (j = 0; j < mtx_ncols(mig); j++)
466 +                n += (mtx_coef(mig,i,j) > cthresh);
467 +                                                /* are we over our limit? */
468 +        if ((lobe_lim > 0) & (n > lobe_lim)) {
469 +                cthresh = cthresh*2. + 10.*FTINY;
470 +                goto tryagain;
471 +        }
472 + #ifdef DEBUG
473 +        fprintf(stderr, "Input RBFs have %d, %d nodes -> output has %d\n",
474 +                        mig->rbfv[0]->nrbf, mig->rbfv[1]->nrbf, n);
475 + #endif
476 +        rbf = (RBFNODE *)malloc(sizeof(RBFNODE) + sizeof(RBFVAL)*(n-1));
477 +        if (rbf == NULL)
478 +                goto memerr;
479 +        rbf->next = NULL; rbf->ejl = NULL;
480 +        VCOPY(rbf->invec, invec);
481 +        rbf->nrbf = n;
482 +        rbf->vtotal = 1.-t + t*mig->rbfv[1]->vtotal/mig->rbfv[0]->vtotal;
483 +        n = 0;                                  /* advect RBF lobes */
484 +        for (i = 0; i < mtx_nrows(mig); i++) {
485 +            const RBFVAL        *rbf0i = &mig->rbfv[0]->rbfa[i];
486 +            const float         peak0 = rbf0i->peak;
487 +            const double        rad0 = R2ANG(rbf0i->crad);
488 +            FVECT               v0;
489 +            float               mv;
490 +            ovec_from_pos(v0, rbf0i->gx, rbf0i->gy);
491 +            for (j = 0; j < mtx_ncols(mig); j++)
492 +                if ((mv = mtx_coef(mig,i,j)) > cthresh) {
493 +                        const RBFVAL    *rbf1j = &mig->rbfv[1]->rbfa[j];
494 +                        double          rad2;
495 +                        FVECT           v;
496 +                        int             pos[2];
497 +                        rad2 = R2ANG(rbf1j->crad);
498 +                        rad2 = rad0*rad0*(1.-t) + rad2*rad2*t;
499 +                        rbf->rbfa[n].peak = peak0 * mv * rbf->vtotal *
500 +                                                rad0*rad0/rad2;
501 +                        rbf->rbfa[n].crad = ANG2R(sqrt(rad2));
502 +                        ovec_from_pos(v, rbf1j->gx, rbf1j->gy);
503 +                        geodesic(v, v0, v, t, GEOD_REL);
504 +                        pos_from_vec(pos, v);
505 +                        rbf->rbfa[n].gx = pos[0];
506 +                        rbf->rbfa[n].gy = pos[1];
507 +                        ++n;
508 +                }
509 +        }
510 +        rbf->vtotal *= mig->rbfv[0]->vtotal;    /* turn ratio into actual */
511 +        return(rbf);
512 + memerr:
513 +        fprintf(stderr, "%s: Out of memory in e_advect_rbf()\n", progname);
514 +        exit(1);
515 +        return(NULL);   /* pro forma return */
516 + }
517 +
518   /* Clear our BSDF representation and free memory */
519   void
520   clear_bsdf_rep(void)
# Line 373 | Line 529 | clear_bsdf_rep(void)
529                  dsf_list = rbf->next;
530                  free(rbf);
531          }
532 +        bsdf_name[0] = '\0';
533 +        bsdf_manuf[0] = '\0';
534          inp_coverage = 0;
535          single_plane_incident = -1;
536          input_orient = output_orient = 0;
537          grid_res = GRIDRES;
538 +        bsdf_min = 0;
539 +        bsdf_spec_peak = 0;
540 +        bsdf_spec_rad = 0;
541   }
542  
543   /* Write our BSDF mesh interpolant out to the given binary stream */
# Line 387 | Line 548 | save_bsdf_rep(FILE *ofp)
548          MIGRATION       *mig;
549          int             i, n;
550                                          /* finish header */
551 +        if (bsdf_name[0])
552 +                fprintf(ofp, "NAME=%s\n", bsdf_name);
553 +        if (bsdf_manuf[0])
554 +                fprintf(ofp, "MANUFACT=%s\n", bsdf_manuf);
555          fprintf(ofp, "SYMMETRY=%d\n", !single_plane_incident * inp_coverage);
556          fprintf(ofp, "IO_SIDES= %d %d\n", input_orient, output_orient);
557          fprintf(ofp, "GRIDRES=%d\n", grid_res);
558 +        fprintf(ofp, "BSDFMIN=%g\n", bsdf_min);
559 +        if ((bsdf_spec_peak > bsdf_min) & (bsdf_spec_rad > 0))
560 +                fprintf(ofp, "BSDFSPEC= %f %f\n", bsdf_spec_peak, bsdf_spec_rad);
561          fputformat(BSDFREP_FMT, ofp);
562          fputc('\n', ofp);
563                                          /* write each DSF */
# Line 442 | Line 610 | headline(char *s, void *p)
610   {
611          char    fmt[32];
612  
613 +        if (!strncmp(s, "NAME=", 5)) {
614 +                strcpy(bsdf_name, s+5);
615 +                bsdf_name[strlen(bsdf_name)-1] = '\0';
616 +        }
617 +        if (!strncmp(s, "MANUFACT=", 9)) {
618 +                strcpy(bsdf_manuf, s+9);
619 +                bsdf_manuf[strlen(bsdf_manuf)-1] = '\0';
620 +        }
621          if (!strncmp(s, "SYMMETRY=", 9)) {
622                  inp_coverage = atoi(s+9);
623                  single_plane_incident = !inp_coverage;
# Line 455 | Line 631 | headline(char *s, void *p)
631                  sscanf(s+8, "%d", &grid_res);
632                  return(0);
633          }
634 +        if (!strncmp(s, "BSDFMIN=", 8)) {
635 +                sscanf(s+8, "%lf", &bsdf_min);
636 +                return(0);
637 +        }
638 +        if (!strncmp(s, "BSDFSPEC=", 9)) {
639 +                sscanf(s+9, "%lf %lf", &bsdf_spec_peak, &bsdf_spec_rad);
640 +                return(0);
641 +        }
642          if (formatval(fmt, s) && strcmp(fmt, BSDFREP_FMT))
643                  return(-1);
644          return(0);
# Line 471 | Line 655 | load_bsdf_rep(FILE *ifp)
655          clear_bsdf_rep();
656          if (ifp == NULL)
657                  return(0);
658 <        if (getheader(ifp, headline, NULL) < 0 || single_plane_incident < 0 |
659 <                        !input_orient | !output_orient) {
658 >        if (getheader(ifp, headline, NULL) < 0 || (single_plane_incident < 0) |
659 >                        !input_orient | !output_orient |
660 >                        (grid_res < 16) | (grid_res > 256)) {
661                  fprintf(stderr, "%s: missing/bad format for BSDF interpolant\n",
662                                  progname);
663                  return(0);
664          }
665 <        rbfh.next = NULL;               /* read each DSF */
481 <        rbfh.ejl = NULL;
665 >        memset(&rbfh, 0, sizeof(rbfh)); /* read each DSF */
666          while ((rbfh.ord = getint(4, ifp)) >= 0) {
667                  RBFNODE         *newrbf;
668  
# Line 495 | Line 679 | load_bsdf_rep(FILE *ifp)
679                                          sizeof(RBFVAL)*(rbfh.nrbf-1));
680                  if (newrbf == NULL)
681                          goto memerr;
682 <                memcpy(newrbf, &rbfh, sizeof(RBFNODE)-sizeof(RBFVAL));
682 >                *newrbf = rbfh;
683                  for (i = 0; i < rbfh.nrbf; i++) {
684                          newrbf->rbfa[i].peak = getflt(ifp);
685                          newrbf->rbfa[i].crad = getint(2, ifp) & 0xffff;

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