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

Comparing ray/src/gen/mkillum2.c (file contents):
Revision 1.14 by greg, Fri Nov 8 13:17:47 1991 UTC vs.
Revision 2.22 by greg, Sun Sep 30 19:05:26 2007 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 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"
16 –
13   #include  "random.h"
14  
15  
16 < o_default(ob, il, rt, nm)       /* default illum action */
17 < OBJREC  *ob;
18 < struct illum_args  *il;
19 < struct rtproc  *rt;
20 < char  *nm;
16 > COLORV *        distarr = NULL;         /* distribution array */
17 > int             distsiz = 0;
18 >
19 >
20 > void
21 > newdist(                        /* allocate & clear distribution array */
22 >        int siz
23 > )
24   {
25 +        if (siz == 0) {
26 +                if (distsiz > 0)
27 +                        free((void *)distarr);
28 +                distarr = NULL;
29 +                distsiz = 0;
30 +                return;
31 +        }
32 +        if (distsiz < siz) {
33 +                if (distsiz > 0)
34 +                        free((void *)distarr);
35 +                distarr = (COLORV *)malloc(sizeof(COLOR)*siz);
36 +                if (distarr == NULL)
37 +                        error(SYSTEM, "out of memory in newdist");
38 +                distsiz = siz;
39 +        }
40 +        memset(distarr, '\0', sizeof(COLOR)*siz);
41 + }
42 +
43 +
44 + int
45 + process_ray(RAY *r, int rv)
46 + {
47 +        COLORV  *colp;
48 +
49 +        if (rv == 0)
50 +                return(0);
51 +        if (rv < 0)
52 +                error(USER, "ray tracing process died");
53 +        if (r->rno >= distsiz)
54 +                error(INTERNAL, "bad returned index in process_ray");
55 +        colp = &distarr[r->rno * 3];
56 +        addcolor(colp, r->rcol);
57 +        return(1);
58 + }
59 +
60 +
61 + void
62 + raysamp(        /* queue a ray sample */
63 +        int  ndx,
64 +        FVECT  org,
65 +        FVECT  dir
66 + )
67 + {
68 +        RAY     myRay;
69 +        int     rv;
70 +
71 +        if ((ndx < 0) | (ndx >= distsiz))
72 +                error(INTERNAL, "bad index in raysamp");
73 +        VCOPY(myRay.rorg, org);
74 +        VCOPY(myRay.rdir, dir);
75 +        myRay.rmax = .0;
76 +        rayorigin(&myRay, PRIMARY, NULL, NULL);
77 +        myRay.rno = ndx;
78 +                                        /* queue ray, check result */
79 +        process_ray(&myRay, ray_pqueue(&myRay));
80 + }
81 +
82 +
83 + void
84 + rayclean()                      /* finish all pending rays */
85 + {
86 +        RAY     myRay;
87 +
88 +        while (process_ray(&myRay, ray_presult(&myRay, 0)))
89 +                ;
90 + }
91 +
92 +
93 + static void
94 + mkaxes(                 /* compute u and v to go with n */
95 +        FVECT  u,
96 +        FVECT  v,
97 +        FVECT  n
98 + )
99 + {
100 +        register int  i;
101 +
102 +        v[0] = v[1] = v[2] = 0.0;
103 +        for (i = 0; i < 3; i++)
104 +                if (n[i] < 0.6 && n[i] > -0.6)
105 +                        break;
106 +        v[i] = 1.0;
107 +        fcross(u, v, n);
108 +        normalize(u);
109 +        fcross(v, n, u);
110 + }
111 +
112 +
113 + static void
114 + rounddir(               /* compute uniform spherical direction */
115 +        register FVECT  dv,
116 +        double  alt,
117 +        double  azi
118 + )
119 + {
120 +        double  d1, d2;
121 +
122 +        dv[2] = 1. - 2.*alt;
123 +        d1 = sqrt(1. - dv[2]*dv[2]);
124 +        d2 = 2.*PI * azi;
125 +        dv[0] = d1*cos(d2);
126 +        dv[1] = d1*sin(d2);
127 + }
128 +
129 +
130 + static void
131 + flatdir(                /* compute uniform hemispherical direction */
132 +        register FVECT  dv,
133 +        double  alt,
134 +        double  azi
135 + )
136 + {
137 +        double  d1, d2;
138 +
139 +        d1 = sqrt(alt);
140 +        d2 = 2.*PI * azi;
141 +        dv[0] = d1*cos(d2);
142 +        dv[1] = d1*sin(d2);
143 +        dv[2] = sqrt(1. - alt);
144 + }
145 +
146 +
147 + int
148 + my_default(     /* default illum action */
149 +        OBJREC  *ob,
150 +        struct illum_args  *il,
151 +        char  *nm
152 + )
153 + {
154          sprintf(errmsg, "(%s): cannot make illum for %s \"%s\"",
155                          nm, ofun[ob->otype].funame, ob->oname);
156          error(WARNING, errmsg);
157 <        if (!(il->flags & IL_LIGHT))
158 <                printobj(il->altmat, ob);
157 >        printobj(il->altmat, ob);
158 >        return(1);
159   }
160  
161  
162 < o_face(ob, il, rt, nm)          /* make an illum face */
163 < OBJREC  *ob;
164 < struct illum_args  *il;
165 < struct rtproc  *rt;
166 < char  *nm;
162 > int
163 > my_face(                /* make an illum face */
164 >        OBJREC  *ob,
165 >        struct illum_args  *il,
166 >        char  *nm
167 > )
168   {
169   #define MAXMISS         (5*n*il->nsamps)
170 <        int  dim[3];
171 <        int  n, nalt, nazi, h;
43 <        float  *distarr;
170 >        int  dim[2];
171 >        int  n, nalt, nazi, h, alti;
172          double  sp[2], r1, r2;
173          FVECT  dn, org, dir;
174          FVECT  u, v;
175          double  ur[2], vr[2];
176 +        MAT4  xfm;
177          int  nmisses;
178 <        register FACE  *fa;
178 >        FACE  *fa;
179          register int  i, j;
180                                  /* get/check arguments */
181          fa = getface(ob);
182          if (fa->area == 0.0) {
183                  freeface(ob);
184 <                o_default(ob, il, rt, nm);
56 <                return;
184 >                return(my_default(ob, il, nm));
185          }
186                                  /* set up sampling */
187 <        if (il->sampdens <= 0)
188 <                nalt = nazi = 1;
189 <        else {
190 <                n = PI * il->sampdens;
191 <                nalt = sqrt(n/PI) + .5;
192 <                nazi = PI*nalt + .5;
187 >        if (il->sd != NULL) {
188 >                if (!getBSDF_xfm(xfm, fa->norm, il->udir)) {
189 >                        objerror(ob, WARNING, "illegal up direction");
190 >                        freeface(ob);
191 >                        return(my_default(ob, il, nm));
192 >                }
193 >                n = il->sd->ninc;
194 >        } else {
195 >                if (il->sampdens <= 0) {
196 >                        nalt = nazi = 1;        /* diffuse assumption */
197 >                } else {
198 >                        n = PI * il->sampdens;
199 >                        nalt = sqrt(n/PI) + .5;
200 >                        nazi = PI*nalt + .5;
201 >                }
202 >                n = nazi*nalt;
203          }
204 <        n = nalt*nazi;
205 <        distarr = (float *)calloc(n, 3*sizeof(float));
206 <        if (distarr == NULL)
207 <                error(SYSTEM, "out of memory in o_face");
208 <        mkaxes(u, v, fa->norm);
204 >        newdist(n);
205 >                                /* take first edge >= sqrt(area) */
206 >        for (j = fa->nv-1, i = 0; i < fa->nv; j = i++) {
207 >                u[0] = VERTEX(fa,i)[0] - VERTEX(fa,j)[0];
208 >                u[1] = VERTEX(fa,i)[1] - VERTEX(fa,j)[1];
209 >                u[2] = VERTEX(fa,i)[2] - VERTEX(fa,j)[2];
210 >                if ((r1 = DOT(u,u)) >= fa->area-FTINY)
211 >                        break;
212 >        }
213 >        if (i < fa->nv) {       /* got one! -- let's align our axes */
214 >                r2 = 1.0/sqrt(r1);
215 >                u[0] *= r2; u[1] *= r2; u[2] *= r2;
216 >                fcross(v, fa->norm, u);
217 >        } else                  /* oh well, we'll just have to wing it */
218 >                mkaxes(u, v, fa->norm);
219 >                                /* now, find limits in (u,v) coordinates */
220          ur[0] = vr[0] = FHUGE;
221          ur[1] = vr[1] = -FHUGE;
222          for (i = 0; i < fa->nv; i++) {
# Line 81 | Line 230 | char  *nm;
230          dim[0] = random();
231                                  /* sample polygon */
232          nmisses = 0;
233 <        for (dim[1] = 0; dim[1] < nalt; dim[1]++)
85 <            for (dim[2] = 0; dim[2] < nazi; dim[2]++)
233 >        for (dim[1] = 0; dim[1] < n; dim[1]++)
234                  for (i = 0; i < il->nsamps; i++) {
235                                          /* random direction */
236 <                    h = ilhash(dim, 3) + i;
237 <                    multisamp(sp, 2, urand(h));
238 <                    r1 = (dim[1] + sp[0])/nalt;
239 <                    r2 = (dim[2] + sp[1] - .5)/nazi;
240 <                    flatdir(dn, r1, r2);
241 <                    for (j = 0; j < 3; j++)
242 <                        dir[j] = -dn[0]*u[j] - dn[1]*v[j] - dn[2]*fa->norm[j];
236 >                    h = ilhash(dim, 2) + i;
237 >                    if (il->sd != NULL) {
238 >                        r_BSDF_incvec(dir, il->sd, dim[1], urand(h), xfm);
239 >                    } else {
240 >                        multisamp(sp, 2, urand(h));
241 >                        alti = dim[1]/nazi;
242 >                        r1 = (alti + sp[0])/nalt;
243 >                        r2 = (dim[1] - alti*nazi + sp[1] - .5)/nazi;
244 >                        flatdir(dn, r1, r2);
245 >                        for (j = 0; j < 3; j++)
246 >                            dir[j] = -dn[0]*u[j] - dn[1]*v[j] -
247 >                                                dn[2]*fa->norm[j];
248 >                    }
249                                          /* random location */
250                      do {
251                          multisamp(sp, 2, urand(h+4862+nmisses));
# Line 103 | Line 257 | char  *nm;
257                      } while (!inface(org, fa) && nmisses++ < MAXMISS);
258                      if (nmisses > MAXMISS) {
259                          objerror(ob, WARNING, "bad aspect");
260 <                        rt->nrays = 0;
260 >                        rayclean();
261                          freeface(ob);
262 <                        free((char *)distarr);
109 <                        o_default(ob, il, rt, nm);
110 <                        return;
262 >                        return(my_default(ob, il, nm));
263                      }
264 +                    if (il->sd != NULL && DOT(dir, fa->norm) < -FTINY)
265 +                        r1 = -1.0001*il->thick - .0001;
266 +                    else
267 +                        r1 = .0001;
268                      for (j = 0; j < 3; j++)
269 <                        org[j] += .001*fa->norm[j];
269 >                        org[j] += r1*fa->norm[j];
270                                          /* send sample */
271 <                    raysamp(distarr+3*(dim[1]*nazi+dim[2]), org, dir, rt);
271 >                    raysamp(dim[1], org, dir);
272                  }
273 <        rayflush(rt);
273 >        rayclean();
274 >        if (il->sd != NULL) {   /* run distribution through BSDF */
275 >                nalt = sqrt(il->sd->nout/PI) + .5;
276 >                nazi = PI*nalt + .5;
277 >                redistribute(il->sd, nalt, nazi, u, v, fa->norm, xfm);
278 >        }
279                                  /* write out the face and its distribution */
280 <        if (average(il, distarr, nalt*nazi)) {
280 >        if (average(il, distarr, n)) {
281                  if (il->sampdens > 0)
282                          flatout(il, distarr, nalt, nazi, u, v, fa->norm);
283                  illumout(il, ob);
284 <        } else if (!(il->flags & IL_LIGHT))
284 >        } else
285                  printobj(il->altmat, ob);
286                                  /* clean up */
287          freeface(ob);
288 <        free((char *)distarr);
288 >        return(0);
289   #undef MAXMISS
290   }
291  
292  
293 < o_sphere(ob, il, rt, nm)        /* make an illum sphere */
294 < register OBJREC  *ob;
295 < struct illum_args  *il;
296 < struct rtproc  *rt;
297 < char  *nm;
293 > int
294 > my_sphere(      /* make an illum sphere */
295 >        register OBJREC  *ob,
296 >        struct illum_args  *il,
297 >        char  *nm
298 > )
299   {
300          int  dim[3];
301          int  n, nalt, nazi;
140 –        float  *distarr;
302          double  sp[4], r1, r2, r3;
303          FVECT  org, dir;
304          FVECT  u, v;
# Line 150 | Line 311 | char  *nm;
311                  nalt = nazi = 1;
312          else {
313                  n = 4.*PI * il->sampdens;
314 <                nalt = sqrt(n/PI) + .5;
315 <                nazi = PI*nalt + .5;
314 >                nalt = sqrt(2./PI*n) + .5;
315 >                nazi = PI/2.*nalt + .5;
316          }
317 +        if (il->sd != NULL)
318 +                objerror(ob, WARNING, "BSDF ignored");
319          n = nalt*nazi;
320 <        distarr = (float *)calloc(n, 3*sizeof(float));
158 <        if (distarr == NULL)
159 <                error(SYSTEM, "out of memory in o_sphere");
320 >        newdist(n);
321          dim[0] = random();
322                                  /* sample sphere */
323          for (dim[1] = 0; dim[1] < nalt; dim[1]++)
# Line 181 | Line 342 | char  *nm;
342                          dir[j] = -dir[j];
343                      }
344                                          /* send sample */
345 <                    raysamp(distarr+3*(dim[1]*nazi+dim[2]), org, dir, rt);
345 >                    raysamp(dim[1]*nazi+dim[2], org, dir);
346                  }
347 <        rayflush(rt);
347 >        rayclean();
348                                  /* write out the sphere and its distribution */
349 <        if (average(il, distarr, nalt*nazi)) {
349 >        if (average(il, distarr, n)) {
350                  if (il->sampdens > 0)
351                          roundout(il, distarr, nalt, nazi);
352                  else
353                          objerror(ob, WARNING, "diffuse distribution");
354                  illumout(il, ob);
355 <        } else if (!(il->flags & IL_LIGHT))
355 >        } else
356                  printobj(il->altmat, ob);
357                                  /* clean up */
358 <        free((char *)distarr);
358 >        return(1);
359   }
360  
361  
362 < o_ring(ob, il, rt, nm)          /* make an illum ring */
363 < OBJREC  *ob;
364 < struct illum_args  *il;
365 < struct rtproc  *rt;
366 < char  *nm;
362 > int
363 > my_ring(                /* make an illum ring */
364 >        OBJREC  *ob,
365 >        struct illum_args  *il,
366 >        char  *nm
367 > )
368   {
369 <        int  dim[3];
370 <        int  n, nalt, nazi;
371 <        float  *distarr;
372 <        double  sp[4], r1, r2, r3;
369 >        int  dim[2];
370 >        int  n, nalt, nazi, alti;
371 >        double  sp[2], r1, r2, r3;
372 >        int  h;
373          FVECT  dn, org, dir;
374          FVECT  u, v;
375 <        register CONE  *co;
375 >        MAT4  xfm;
376 >        CONE  *co;
377          register int  i, j;
378                                  /* get/check arguments */
379          co = getcone(ob, 0);
380                                  /* set up sampling */
381 <        if (il->sampdens <= 0)
382 <                nalt = nazi = 1;
383 <        else {
384 <                n = PI * il->sampdens;
385 <                nalt = sqrt(n/PI) + .5;
386 <                nazi = PI*nalt + .5;
381 >        if (il->sd != NULL) {
382 >                if (!getBSDF_xfm(xfm, co->ad, il->udir)) {
383 >                        objerror(ob, WARNING, "illegal up direction");
384 >                        freecone(ob);
385 >                        return(my_default(ob, il, nm));
386 >                }
387 >                n = il->sd->ninc;
388 >        } else {
389 >                if (il->sampdens <= 0) {
390 >                        nalt = nazi = 1;        /* diffuse assumption */
391 >                } else {
392 >                        n = PI * il->sampdens;
393 >                        nalt = sqrt(n/PI) + .5;
394 >                        nazi = PI*nalt + .5;
395 >                }
396 >                n = nazi*nalt;
397          }
398 <        n = nalt*nazi;
226 <        distarr = (float *)calloc(n, 3*sizeof(float));
227 <        if (distarr == NULL)
228 <                error(SYSTEM, "out of memory in o_ring");
398 >        newdist(n);
399          mkaxes(u, v, co->ad);
400          dim[0] = random();
401                                  /* sample disk */
402 <        for (dim[1] = 0; dim[1] < nalt; dim[1]++)
233 <            for (dim[2] = 0; dim[2] < nazi; dim[2]++)
402 >        for (dim[1] = 0; dim[1] < n; dim[1]++)
403                  for (i = 0; i < il->nsamps; i++) {
404                                          /* next sample point */
405 <                    multisamp(sp, 4, urand(ilhash(dim,3)+i));
405 >                    h = ilhash(dim,2) + i;
406                                          /* random direction */
407 <                    r1 = (dim[1] + sp[0])/nalt;
408 <                    r2 = (dim[2] + sp[1] - .5)/nazi;
409 <                    flatdir(dn, r1, r2);
410 <                    for (j = 0; j < 3; j++)
407 >                    if (il->sd != NULL) {
408 >                        r_BSDF_incvec(dir, il->sd, dim[1], urand(h), xfm);
409 >                    } else {
410 >                        multisamp(sp, 2, urand(h));
411 >                        alti = dim[1]/nazi;
412 >                        r1 = (alti + sp[0])/nalt;
413 >                        r2 = (dim[1] - alti*nazi + sp[1] - .5)/nazi;
414 >                        flatdir(dn, r1, r2);
415 >                        for (j = 0; j < 3; j++)
416                          dir[j] = -dn[0]*u[j] - dn[1]*v[j] - dn[2]*co->ad[j];
417 +                    }
418                                          /* random location */
419 +                    multisamp(sp, 2, urand(h+8371));
420                      r3 = sqrt(CO_R0(co)*CO_R0(co) +
421 <                            sp[2]*(CO_R1(co)*CO_R1(co) - CO_R0(co)*CO_R0(co)));
422 <                    r2 = 2.*PI*sp[3];
421 >                            sp[0]*(CO_R1(co)*CO_R1(co) - CO_R0(co)*CO_R0(co)));
422 >                    r2 = 2.*PI*sp[1];
423                      r1 = r3*cos(r2);
424                      r2 = r3*sin(r2);
425 +                    if (il->sd != NULL && DOT(dir, co->ad) < -FTINY)
426 +                        r3 = -1.0001*il->thick - .0001;
427 +                    else
428 +                        r3 = .0001;
429                      for (j = 0; j < 3; j++)
430 <                        org[j] = CO_P0(co)[j] + r1*u[j] + r1*v[j] +
431 <                                        .001*co->ad[j];
252 <
430 >                        org[j] = CO_P0(co)[j] + r1*u[j] + r2*v[j] +
431 >                                                r3*co->ad[j];
432                                          /* send sample */
433 <                    raysamp(distarr+3*(dim[1]*nazi+dim[2]), org, dir, rt);
433 >                    raysamp(dim[1], org, dir);
434                  }
435 <        rayflush(rt);
435 >        rayclean();
436 >        if (il->sd != NULL) {   /* run distribution through BSDF */
437 >                nalt = sqrt(il->sd->nout/PI) + .5;
438 >                nazi = PI*nalt + .5;
439 >                redistribute(il->sd, nalt, nazi, u, v, co->ad, xfm);
440 >        }
441                                  /* write out the ring and its distribution */
442 <        if (average(il, distarr, nalt*nazi)) {
442 >        if (average(il, distarr, n)) {
443                  if (il->sampdens > 0)
444                          flatout(il, distarr, nalt, nazi, u, v, co->ad);
445                  illumout(il, ob);
446 <        } else if (!(il->flags & IL_LIGHT))
446 >        } else
447                  printobj(il->altmat, ob);
448                                  /* clean up */
449          freecone(ob);
450 <        free((char *)distarr);
267 < }
268 <
269 <
270 < raysamp(res, org, dir, rt)      /* compute a ray sample */
271 < float  res[3];
272 < FVECT  org, dir;
273 < register struct rtproc  *rt;
274 < {
275 <        register float  *fp;
276 <
277 <        if (rt->nrays == rt->bsiz)
278 <                rayflush(rt);
279 <        rt->dest[rt->nrays] = res;
280 <        fp = rt->buf + 6*rt->nrays++;
281 <        *fp++ = org[0]; *fp++ = org[1]; *fp++ = org[2];
282 <        *fp++ = dir[0]; *fp++ = dir[1]; *fp = dir[2];
283 < }
284 <
285 <
286 < rayflush(rt)                    /* flush buffered rays */
287 < register struct rtproc  *rt;
288 < {
289 <        register int  i;
290 <
291 <        if (rt->nrays <= 0)
292 <                return;
293 <        bzero(rt->buf+6*rt->nrays, 6*sizeof(float));
294 <        errno = 0;
295 <        if ( process(rt->pd, (char *)rt->buf, (char *)rt->buf,
296 <                        3*sizeof(float)*rt->nrays,
297 <                        6*sizeof(float)*(rt->nrays+1)) <
298 <                        3*sizeof(float)*rt->nrays )
299 <                error(SYSTEM, "error reading from rtrace process");
300 <        i = rt->nrays;
301 <        while (i--) {
302 <                rt->dest[i][0] += rt->buf[3*i];
303 <                rt->dest[i][1] += rt->buf[3*i+1];
304 <                rt->dest[i][2] += rt->buf[3*i+2];
305 <        }
306 <        rt->nrays = 0;
307 < }
308 <
309 <
310 < mkaxes(u, v, n)                 /* compute u and v to go with n */
311 < FVECT  u, v, n;
312 < {
313 <        register int  i;
314 <
315 <        v[0] = v[1] = v[2] = 0.0;
316 <        for (i = 0; i < 3; i++)
317 <                if (n[i] < 0.6 && n[i] > -0.6)
318 <                        break;
319 <        v[i] = 1.0;
320 <        fcross(u, v, n);
321 <        normalize(u);
322 <        fcross(v, n, u);
323 < }
324 <
325 <
326 < rounddir(dv, alt, azi)          /* compute uniform spherical direction */
327 < register FVECT  dv;
328 < double  alt, azi;
329 < {
330 <        double  d1, d2;
331 <
332 <        dv[2] = 1. - 2.*alt;
333 <        d1 = sqrt(1. - dv[2]*dv[2]);
334 <        d2 = 2.*PI * azi;
335 <        dv[0] = d1*cos(d2);
336 <        dv[1] = d1*sin(d2);
337 < }
338 <
339 <
340 < flatdir(dv, alt, azi)           /* compute uniform hemispherical direction */
341 < register FVECT  dv;
342 < double  alt, azi;
343 < {
344 <        double  d1, d2;
345 <
346 <        d1 = sqrt(alt);
347 <        d2 = 2.*PI * azi;
348 <        dv[0] = d1*cos(d2);
349 <        dv[1] = d1*sin(d2);
350 <        dv[2] = sqrt(1. - alt);
450 >        return(1);
451   }

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