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root/radiance/ray/src/gen/mkillum2.c
(Generate patch)

Comparing ray/src/gen/mkillum2.c (file contents):
Revision 1.1 by greg, Tue Jul 23 15:42:42 1991 UTC vs.
Revision 2.38 by greg, Sat Oct 13 20:15:43 2012 UTC

# Line 1 | Line 1
1 – /* Copyright (c) 1991 Regents of the University of California */
2 –
1   #ifndef lint
2 < static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
2 > static const char       RCSid[] = "$Id$";
3   #endif
6 –
4   /*
5 < * Routines to do the actual calcultion and output for mkillum
5 > * Routines to do the actual calculation for mkillum
6   */
7  
8 < #include  "mkillum.h"
8 > #include <string.h>
9  
10 + #include  "mkillum.h"
11   #include  "face.h"
14 –
12   #include  "cone.h"
13 + #include  "source.h"
14 + #include  "paths.h"
15  
16 + #ifndef NBSDFSAMPS
17 + #define NBSDFSAMPS      256             /* BSDF resampling count */
18 + #endif
19  
20 < printobj(mod, obj)              /* print out an object */
21 < char  *mod;
22 < register OBJREC  *obj;
20 > COLORV *        distarr = NULL;         /* distribution array */
21 > int             distsiz = 0;
22 >
23 >
24 > void
25 > newdist(                        /* allocate & clear distribution array */
26 >        int siz
27 > )
28   {
29 +        if (siz <= 0) {
30 +                if (distsiz > 0)
31 +                        free(distarr);
32 +                distarr = NULL;
33 +                distsiz = 0;
34 +                return;
35 +        }
36 +        if (distsiz < siz) {
37 +                if (distsiz > 0)
38 +                        free(distarr);
39 +                distarr = (COLORV *)malloc(sizeof(COLOR)*siz);
40 +                if (distarr == NULL)
41 +                        error(SYSTEM, "out of memory in newdist");
42 +                distsiz = siz;
43 +        }
44 +        memset(distarr, '\0', sizeof(COLOR)*siz);
45 + }
46 +
47 +
48 + int
49 + process_ray(                    /* process a ray result or report error */
50 +        RAY *r,
51 +        int rv
52 + )
53 + {
54 +        COLORV  *colp;
55 +
56 +        if (rv == 0)                    /* no result ready */
57 +                return(0);
58 +        if (rv < 0)
59 +                error(USER, "ray tracing process died");
60 +        if (r->rno >= distsiz)
61 +                error(INTERNAL, "bad returned index in process_ray");
62 +        multcolor(r->rcol, r->rcoef);   /* in case it's a source ray */
63 +        colp = &distarr[r->rno * 3];
64 +        addcolor(colp, r->rcol);
65 +        return(1);
66 + }
67 +
68 +
69 + void
70 + raysamp(                        /* queue a ray sample */
71 +        int  ndx,
72 +        FVECT  org,
73 +        FVECT  dir
74 + )
75 + {
76 +        RAY     myRay;
77 +        int     rv;
78 +
79 +        if ((ndx < 0) | (ndx >= distsiz))
80 +                error(INTERNAL, "bad index in raysamp");
81 +        VCOPY(myRay.rorg, org);
82 +        VCOPY(myRay.rdir, dir);
83 +        myRay.rmax = .0;
84 +        rayorigin(&myRay, PRIMARY|SPECULAR, NULL, NULL);
85 +        myRay.rno = ndx;
86 +                                        /* queue ray, check result */
87 +        process_ray(&myRay, ray_pqueue(&myRay));
88 + }
89 +
90 +
91 + void
92 + srcsamps(                       /* sample sources from this surface position */
93 +        struct illum_args *il,
94 +        FVECT org,
95 +        FVECT nrm,
96 +        MAT4 ixfm
97 + )
98 + {
99 +        int  nalt=1, nazi=1;
100 +        SRCINDEX  si;
101 +        RAY  sr;
102 +        FVECT   v;
103 +        double  d;
104 +        int  i, j;
105 +                                                /* get sampling density */
106 +        if (il->sampdens > 0) {
107 +                i = PI * il->sampdens;
108 +                nalt = sqrt(i/PI) + .5;
109 +                nazi = PI*nalt + .5;
110 +        }
111 +        initsrcindex(&si);                      /* loop over (sub)sources */
112 +        for ( ; ; ) {
113 +                VCOPY(sr.rorg, org);            /* pick side to shoot from */
114 +                d = 5.*FTINY;
115 +                VSUM(sr.rorg, sr.rorg, nrm, d);
116 +                samplendx++;                    /* increment sample counter */
117 +                if (!srcray(&sr, NULL, &si))
118 +                        break;                  /* end of sources */
119 +                                                /* index direction */
120 +                if (ixfm != NULL)
121 +                        multv3(v, sr.rdir, ixfm);
122 +                else
123 +                        VCOPY(v, sr.rdir);
124 +                if (v[2] >= -FTINY)
125 +                        continue;       /* only sample transmission */
126 +                v[0] = -v[0]; v[1] = -v[1]; v[2] = -v[2];
127 +                sr.rno = flatindex(v, nalt, nazi);
128 +                d = nalt*nazi*(1./PI) * v[2];
129 +                d *= si.dom;                    /* solid angle correction */
130 +                scalecolor(sr.rcoef, d);
131 +                process_ray(&sr, ray_pqueue(&sr));
132 +        }
133 + }
134 +
135 +
136 + void
137 + rayclean()                      /* finish all pending rays */
138 + {
139 +        RAY     myRay;
140 +
141 +        while (process_ray(&myRay, ray_presult(&myRay, 0)))
142 +                ;
143 + }
144 +
145 +
146 + static void
147 + mkaxes(                 /* compute u and v to go with n */
148 +        FVECT  u,
149 +        FVECT  v,
150 +        FVECT  n
151 + )
152 + {
153          register int  i;
154  
155 <        printf("\n%s %s %s", mod, ofun[obj->otype].funame, obj->oname);
156 <        printf("\n%d", obj->oargs.nsargs);
157 <        for (i = 0; i < obj->oargs.nsargs; i++)
158 <                printf(" %s", obj->oargs.sarg[i]);
159 < #ifdef  IARGS
160 <        printf("\n%d", obj->oargs.niargs);
161 <        for (i = 0; i < obj->oargs.niargs; i++)
162 <                printf(" %d", obj->oargs.iarg[i]);
163 < #else
164 <        printf("\n0");
165 < #endif
166 <        printf("\n%d", obj->oargs.nfargs);
167 <        for (i = 0; i < obj->oargs.nfargs; i++) {
168 <                if (i%3 == 0)
169 <                        putchar('\n');
170 <                printf(" %18.12g", obj->oargs.farg[i]);
155 >        v[0] = v[1] = v[2] = 0.0;
156 >        for (i = 0; i < 3; i++)
157 >                if (n[i] < 0.6 && n[i] > -0.6)
158 >                        break;
159 >        v[i] = 1.0;
160 >        fcross(u, v, n);
161 >        normalize(u);
162 >        fcross(v, n, u);
163 > }
164 >
165 >
166 > static void
167 > rounddir(               /* compute uniform spherical direction */
168 >        register FVECT  dv,
169 >        double  alt,
170 >        double  azi
171 > )
172 > {
173 >        double  d1, d2;
174 >
175 >        dv[2] = 1. - 2.*alt;
176 >        d1 = sqrt(1. - dv[2]*dv[2]);
177 >        d2 = 2.*PI * azi;
178 >        dv[0] = d1*cos(d2);
179 >        dv[1] = d1*sin(d2);
180 > }
181 >
182 >
183 > void
184 > flatdir(                /* compute uniform hemispherical direction */
185 >        FVECT  dv,
186 >        double  alt,
187 >        double  azi
188 > )
189 > {
190 >        double  d1, d2;
191 >
192 >        d1 = sqrt(alt);
193 >        d2 = 2.*PI * azi;
194 >        dv[0] = d1*cos(d2);
195 >        dv[1] = d1*sin(d2);
196 >        dv[2] = sqrt(1. - alt);
197 > }
198 >
199 >
200 > int
201 > flatindex(              /* compute index for hemispherical direction */
202 >        FVECT   dv,
203 >        int     nalt,
204 >        int     nazi
205 > )
206 > {
207 >        double  d;
208 >        int     i, j;
209 >        
210 >        d = 1.0 - dv[2]*dv[2];
211 >        i = d*nalt;
212 >        d = atan2(dv[1], dv[0]) * (0.5/PI);
213 >        if (d < 0.0) d += 1.0;
214 >        j = d*nazi + 0.5;
215 >        if (j >= nazi) j = 0;
216 >        return(i*nazi + j);
217 > }
218 >
219 >
220 > int
221 > my_default(     /* default illum action */
222 >        OBJREC  *ob,
223 >        struct illum_args  *il,
224 >        char  *nm
225 > )
226 > {
227 >        sprintf(errmsg, "(%s): cannot make illum for %s \"%s\"",
228 >                        nm, ofun[ob->otype].funame, ob->oname);
229 >        error(WARNING, errmsg);
230 >        printobj(il->altmat, ob);
231 >        return(1);
232 > }
233 >
234 >
235 > int
236 > my_face(                /* make an illum face */
237 >        OBJREC  *ob,
238 >        struct illum_args  *il,
239 >        char  *nm
240 > )
241 > {
242 >        int  dim[2];
243 >        int  n, nalt, nazi, alti;
244 >        double  sp[2], r1, r2;
245 >        int  h;
246 >        FVECT  dn, org, dir;
247 >        FVECT  u, v;
248 >        double  ur[2], vr[2];
249 >        MAT4  xfm;
250 >        char  xfrot[64];
251 >        int  nallow;
252 >        FACE  *fa;
253 >        int  i, j;
254 >                                /* get/check arguments */
255 >        fa = getface(ob);
256 >        if (fa->area == 0.0) {
257 >                freeface(ob);
258 >                return(my_default(ob, il, nm));
259          }
260 <        putchar('\n');
260 >                                /* set up sampling */
261 >        if (il->sampdens <= 0) {
262 >                nalt = nazi = 1;        /* diffuse assumption */
263 >        } else {
264 >                n = PI * il->sampdens;
265 >                nalt = sqrt(n/PI) + .5;
266 >                nazi = PI*nalt + .5;
267 >        }
268 >        n = nazi*nalt;
269 >        newdist(n);
270 >                                /* take first edge >= sqrt(area) */
271 >        for (j = fa->nv-1, i = 0; i < fa->nv; j = i++) {
272 >                u[0] = VERTEX(fa,i)[0] - VERTEX(fa,j)[0];
273 >                u[1] = VERTEX(fa,i)[1] - VERTEX(fa,j)[1];
274 >                u[2] = VERTEX(fa,i)[2] - VERTEX(fa,j)[2];
275 >                if ((r1 = DOT(u,u)) >= fa->area-FTINY)
276 >                        break;
277 >        }
278 >        if (i < fa->nv) {       /* got one! -- let's align our axes */
279 >                r2 = 1.0/sqrt(r1);
280 >                u[0] *= r2; u[1] *= r2; u[2] *= r2;
281 >                fcross(v, fa->norm, u);
282 >        } else                  /* oh well, we'll just have to wing it */
283 >                mkaxes(u, v, fa->norm);
284 >                                /* now, find limits in (u,v) coordinates */
285 >        ur[0] = vr[0] = FHUGE;
286 >        ur[1] = vr[1] = -FHUGE;
287 >        for (i = 0; i < fa->nv; i++) {
288 >                r1 = DOT(VERTEX(fa,i),u);
289 >                if (r1 < ur[0]) ur[0] = r1;
290 >                if (r1 > ur[1]) ur[1] = r1;
291 >                r2 = DOT(VERTEX(fa,i),v);
292 >                if (r2 < vr[0]) vr[0] = r2;
293 >                if (r2 > vr[1]) vr[1] = r2;
294 >        }
295 >        dim[0] = random();
296 >                                /* sample polygon */
297 >        nallow = 5*n*il->nsamps;
298 >        for (dim[1] = 0; dim[1] < n; dim[1]++)
299 >                for (i = 0; i < il->nsamps; i++) {
300 >                                        /* randomize direction */
301 >                    h = ilhash(dim, 2) + i;
302 >                    multisamp(sp, 2, urand(h));
303 >                    alti = dim[1]/nazi;
304 >                    r1 = (alti + sp[0])/nalt;
305 >                    r2 = (dim[1] - alti*nazi + sp[1] - .5)/nazi;
306 >                    flatdir(dn, r1, r2);
307 >                    for (j = 0; j < 3; j++)
308 >                            dir[j] = -dn[0]*u[j] - dn[1]*v[j] -
309 >                                                dn[2]*fa->norm[j];
310 >                                        /* randomize location */
311 >                    do {
312 >                        multisamp(sp, 2, urand(h+4862+nallow));
313 >                        r1 = ur[0] + (ur[1]-ur[0]) * sp[0];
314 >                        r2 = vr[0] + (vr[1]-vr[0]) * sp[1];
315 >                        for (j = 0; j < 3; j++)
316 >                            org[j] = r1*u[j] + r2*v[j]
317 >                                        + fa->offset*fa->norm[j];
318 >                    } while (!inface(org, fa) && nallow-- > 0);
319 >                    if (nallow < 0) {
320 >                        objerror(ob, WARNING, "bad aspect");
321 >                        rayclean();
322 >                        freeface(ob);
323 >                        return(my_default(ob, il, nm));
324 >                    }
325 >                    r1 = 5.*FTINY;
326 >                    for (j = 0; j < 3; j++)
327 >                        org[j] += r1*fa->norm[j];
328 >                                        /* send sample */
329 >                    raysamp(dim[1], org, dir);
330 >                }
331 >                                /* add in direct component? */
332 >        if (il->flags & IL_LIGHT) {
333 >                MAT4    ixfm;
334 >                for (i = 3; i--; ) {
335 >                        ixfm[i][0] = u[i];
336 >                        ixfm[i][1] = v[i];
337 >                        ixfm[i][2] = fa->norm[i];
338 >                        ixfm[i][3] = 0.;
339 >                }
340 >                ixfm[3][0] = ixfm[3][1] = ixfm[3][2] = 0.;
341 >                ixfm[3][3] = 1.;
342 >                dim[0] = random();
343 >                nallow = 10*il->nsamps;
344 >                for (i = 0; i < il->nsamps; i++) {
345 >                                        /* randomize location */
346 >                    h = dim[0] + samplendx++;
347 >                    do {
348 >                        multisamp(sp, 2, urand(h+nallow));
349 >                        r1 = ur[0] + (ur[1]-ur[0]) * sp[0];
350 >                        r2 = vr[0] + (vr[1]-vr[0]) * sp[1];
351 >                        for (j = 0; j < 3; j++)
352 >                            org[j] = r1*u[j] + r2*v[j]
353 >                                        + fa->offset*fa->norm[j];
354 >                    } while (!inface(org, fa) && nallow-- > 0);
355 >                    if (nallow < 0) {
356 >                        objerror(ob, WARNING, "bad aspect");
357 >                        rayclean();
358 >                        freeface(ob);
359 >                        return(my_default(ob, il, nm));
360 >                    }
361 >                                        /* sample source rays */
362 >                    srcsamps(il, org, fa->norm, ixfm);
363 >                }
364 >        }
365 >                                /* wait for all rays to finish */
366 >        rayclean();
367 >                                /* write out the face and its distribution */
368 >        if (average(il, distarr, n)) {
369 >                if (il->sampdens > 0)
370 >                        flatout(il, distarr, nalt, nazi, u, v, fa->norm);
371 >                illumout(il, ob);
372 >        } else
373 >                printobj(il->altmat, ob);
374 >                                /* clean up */
375 >        freeface(ob);
376 >        return(0);
377   }
378  
379  
380 < mkillum(ob, il, rt)             /* make an illum object */
381 < OBJREC  *ob;
382 < struct illum_args  *il;
383 < struct rtproc  *rt;
380 > int
381 > my_sphere(      /* make an illum sphere */
382 >        register OBJREC  *ob,
383 >        struct illum_args  *il,
384 >        char  *nm
385 > )
386   {
387 +        int  dim[3];
388 +        int  n, nalt, nazi;
389 +        double  sp[4], r1, r2, r3;
390 +        FVECT  org, dir;
391 +        FVECT  u, v;
392 +        register int  i, j;
393 +                                /* check arguments */
394 +        if (ob->oargs.nfargs != 4)
395 +                objerror(ob, USER, "bad # of arguments");
396 +                                /* set up sampling */
397 +        if (il->sampdens <= 0)
398 +                nalt = nazi = 1;
399 +        else {
400 +                n = 4.*PI * il->sampdens;
401 +                nalt = sqrt(2./PI*n) + .5;
402 +                nazi = PI/2.*nalt + .5;
403 +        }
404 +        n = nalt*nazi;
405 +        newdist(n);
406 +        dim[0] = random();
407 +                                /* sample sphere */
408 +        for (dim[1] = 0; dim[1] < nalt; dim[1]++)
409 +            for (dim[2] = 0; dim[2] < nazi; dim[2]++)
410 +                for (i = 0; i < il->nsamps; i++) {
411 +                                        /* next sample point */
412 +                    multisamp(sp, 4, urand(ilhash(dim,3)+i));
413 +                                        /* random direction */
414 +                    r1 = (dim[1] + sp[0])/nalt;
415 +                    r2 = (dim[2] + sp[1] - .5)/nazi;
416 +                    rounddir(dir, r1, r2);
417 +                                        /* random location */
418 +                    mkaxes(u, v, dir);          /* yuck! */
419 +                    r3 = sqrt(sp[2]);
420 +                    r2 = 2.*PI*sp[3];
421 +                    r1 = r3*ob->oargs.farg[3]*cos(r2);
422 +                    r2 = r3*ob->oargs.farg[3]*sin(r2);
423 +                    r3 = ob->oargs.farg[3]*sqrt(1.01-r3*r3);
424 +                    for (j = 0; j < 3; j++) {
425 +                        org[j] = ob->oargs.farg[j] + r1*u[j] + r2*v[j] +
426 +                                        r3*dir[j];
427 +                        dir[j] = -dir[j];
428 +                    }
429 +                                        /* send sample */
430 +                    raysamp(dim[1]*nazi+dim[2], org, dir);
431 +                }
432 +                                /* wait for all rays to finish */
433 +        rayclean();
434 +                                /* write out the sphere and its distribution */
435 +        if (average(il, distarr, n)) {
436 +                if (il->sampdens > 0)
437 +                        roundout(il, distarr, nalt, nazi);
438 +                else
439 +                        objerror(ob, WARNING, "diffuse distribution");
440 +                illumout(il, ob);
441 +        } else
442 +                printobj(il->altmat, ob);
443 +                                /* clean up */
444 +        return(1);
445 + }
446 +
447 +
448 + int
449 + my_ring(                /* make an illum ring */
450 +        OBJREC  *ob,
451 +        struct illum_args  *il,
452 +        char  *nm
453 + )
454 + {
455 +        int  dim[2];
456 +        int  n, nalt, nazi, alti;
457 +        double  sp[2], r1, r2, r3;
458 +        int  h;
459 +        FVECT  dn, org, dir;
460 +        FVECT  u, v;
461 +        MAT4  xfm;
462 +        CONE  *co;
463 +        int  i, j;
464 +                                /* get/check arguments */
465 +        co = getcone(ob, 0);
466 +                                /* set up sampling */
467 +        if (il->sampdens <= 0) {
468 +                nalt = nazi = 1;        /* diffuse assumption */
469 +        } else {
470 +                n = PI * il->sampdens;
471 +                nalt = sqrt(n/PI) + .5;
472 +                nazi = PI*nalt + .5;
473 +        }
474 +        n = nazi*nalt;
475 +        newdist(n);
476 +        mkaxes(u, v, co->ad);
477 +        dim[0] = random();
478 +                                /* sample disk */
479 +        for (dim[1] = 0; dim[1] < n; dim[1]++)
480 +                for (i = 0; i < il->nsamps; i++) {
481 +                                        /* next sample point */
482 +                    h = ilhash(dim,2) + i;
483 +                                        /* randomize direction */
484 +                    multisamp(sp, 2, urand(h));
485 +                    alti = dim[1]/nazi;
486 +                    r1 = (alti + sp[0])/nalt;
487 +                    r2 = (dim[1] - alti*nazi + sp[1] - .5)/nazi;
488 +                    flatdir(dn, r1, r2);
489 +                    for (j = 0; j < 3; j++)
490 +                        dir[j] = -dn[0]*u[j] - dn[1]*v[j] - dn[2]*co->ad[j];
491 +                                        /* randomize location */
492 +                    multisamp(sp, 2, urand(h+8371));
493 +                    r3 = sqrt(CO_R0(co)*CO_R0(co) +
494 +                            sp[0]*(CO_R1(co)*CO_R1(co) - CO_R0(co)*CO_R0(co)));
495 +                    r2 = 2.*PI*sp[1];
496 +                    r1 = r3*cos(r2);
497 +                    r2 = r3*sin(r2);
498 +                    r3 = 5.*FTINY;
499 +                    for (j = 0; j < 3; j++)
500 +                        org[j] = CO_P0(co)[j] + r1*u[j] + r2*v[j] +
501 +                                                r3*co->ad[j];
502 +                                        /* send sample */
503 +                    raysamp(dim[1], org, dir);
504 +                }
505 +                                /* add in direct component? */
506 +        if (il->flags & IL_LIGHT) {
507 +                MAT4    ixfm;
508 +                for (i = 3; i--; ) {
509 +                        ixfm[i][0] = u[i];
510 +                        ixfm[i][1] = v[i];
511 +                        ixfm[i][2] = co->ad[i];
512 +                        ixfm[i][3] = 0.;
513 +                }
514 +                ixfm[3][0] = ixfm[3][1] = ixfm[3][2] = 0.;
515 +                ixfm[3][3] = 1.;
516 +                dim[0] = random();
517 +                for (i = 0; i < il->nsamps; i++) {
518 +                                        /* randomize location */
519 +                    h = dim[0] + samplendx++;
520 +                    multisamp(sp, 2, urand(h));
521 +                    r3 = sqrt(CO_R0(co)*CO_R0(co) +
522 +                            sp[0]*(CO_R1(co)*CO_R1(co) - CO_R0(co)*CO_R0(co)));
523 +                    r2 = 2.*PI*sp[1];
524 +                    r1 = r3*cos(r2);
525 +                    r2 = r3*sin(r2);
526 +                    for (j = 0; j < 3; j++)
527 +                        org[j] = CO_P0(co)[j] + r1*u[j] + r2*v[j];
528 +                                        /* sample source rays */
529 +                    srcsamps(il, org, co->ad, ixfm);
530 +                }
531 +        }
532 +                                /* wait for all rays to finish */
533 +        rayclean();
534 +                                /* write out the ring and its distribution */
535 +        if (average(il, distarr, n)) {
536 +                if (il->sampdens > 0)
537 +                        flatout(il, distarr, nalt, nazi, u, v, co->ad);
538 +                illumout(il, ob);
539 +        } else
540 +                printobj(il->altmat, ob);
541 +                                /* clean up */
542 +        freecone(ob);
543 +        return(1);
544   }

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