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

Comparing ray/src/gen/mkillum2.c (file contents):
Revision 1.7 by greg, Thu Jul 25 14:12:22 1991 UTC vs.
Revision 2.34 by greg, Wed Sep 9 15:32:20 2009 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"
13 + #include  "source.h"
14  
15 < #include  "random.h"
15 > #ifndef NBSDFSAMPS
16 > #define NBSDFSAMPS      256             /* BSDF resampling count */
17 > #endif
18  
19 + COLORV *        distarr = NULL;         /* distribution array */
20 + int             distsiz = 0;
21 + COLORV *        direct_discount = NULL; /* amount to take off direct */
22  
23 < o_default(ob, il, rt, nm)       /* default illum action */
24 < OBJREC  *ob;
25 < struct illum_args  *il;
26 < struct rtproc  *rt;
27 < char  *nm;
23 >
24 > void
25 > newdist(                        /* allocate & clear distribution array */
26 >        int siz
27 > )
28   {
29 +        if (siz <= 0) {
30 +                if (distsiz > 0)
31 +                        free((void *)distarr);
32 +                distarr = NULL;
33 +                distsiz = 0;
34 +                return;
35 +        }
36 +        if (distsiz < siz) {
37 +                if (distsiz > 0)
38 +                        free((void *)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 + static void
49 + new_discount()                  /* allocate space for direct contrib. record */
50 + {
51 +        if (distsiz <= 0)
52 +                return;
53 +        direct_discount = (COLORV *)calloc(distsiz, sizeof(COLOR));
54 +        if (direct_discount == NULL)
55 +                error(SYSTEM, "out of memory in new_discount");
56 + }
57 +
58 +
59 + static void
60 + done_discount()                 /* clear off direct contrib. record */
61 + {
62 +        if (direct_discount == NULL)
63 +                return;
64 +        free((void *)direct_discount);
65 +        direct_discount = NULL;
66 + }
67 +
68 +
69 + int
70 + process_ray(                    /* process a ray result or report error */
71 +        RAY *r,
72 +        int rv
73 + )
74 + {
75 +        COLORV  *colp;
76 +
77 +        if (rv == 0)                    /* no result ready */
78 +                return(0);
79 +        if (rv < 0)
80 +                error(USER, "ray tracing process died");
81 +        if (r->rno >= distsiz)
82 +                error(INTERNAL, "bad returned index in process_ray");
83 +        multcolor(r->rcol, r->rcoef);   /* in case it's a source ray */
84 +        colp = &distarr[r->rno * 3];
85 +        addcolor(colp, r->rcol);
86 +        if (r->rsrc >= 0 &&             /* remember source contrib. */
87 +                        direct_discount != NULL) {
88 +                colp = &direct_discount[r->rno * 3];
89 +                addcolor(colp, r->rcol);
90 +        }
91 +        return(1);
92 + }
93 +
94 +
95 + void
96 + raysamp(                        /* queue a ray sample */
97 +        int  ndx,
98 +        FVECT  org,
99 +        FVECT  dir
100 + )
101 + {
102 +        RAY     myRay;
103 +        int     rv;
104 +
105 +        if ((ndx < 0) | (ndx >= distsiz))
106 +                error(INTERNAL, "bad index in raysamp");
107 +        VCOPY(myRay.rorg, org);
108 +        VCOPY(myRay.rdir, dir);
109 +        myRay.rmax = .0;
110 +        rayorigin(&myRay, PRIMARY, NULL, NULL);
111 +        myRay.rno = ndx;
112 +                                        /* queue ray, check result */
113 +        process_ray(&myRay, ray_pqueue(&myRay));
114 + }
115 +
116 +
117 + void
118 + srcsamps(                       /* sample sources from this surface position */
119 +        struct illum_args *il,
120 +        FVECT org,
121 +        FVECT nrm,
122 +        MAT4 ixfm
123 + )
124 + {
125 +        int  nalt, nazi;
126 +        SRCINDEX  si;
127 +        RAY  sr;
128 +        FVECT   v;
129 +        double  d;
130 +        int  i, j;
131 +                                                /* get sampling density */
132 +        if (il->sampdens <= 0) {
133 +                nalt = nazi = 1;
134 +        } else {
135 +                i = PI * il->sampdens;
136 +                nalt = sqrt(i/PI) + .5;
137 +                nazi = PI*nalt + .5;
138 +        }
139 +        initsrcindex(&si);                      /* loop over (sub)sources */
140 +        for ( ; ; ) {
141 +                VCOPY(sr.rorg, org);            /* pick side to shoot from */
142 +                if (il->sd != NULL) {
143 +                        int  sn = si.sn;
144 +                        if (si.sp+1 >= si.np) ++sn;
145 +                        if (sn >= nsources) break;
146 +                        if (source[sn].sflags & SDISTANT)
147 +                                d = DOT(source[sn].sloc, nrm);
148 +                        else {
149 +                                VSUB(v, source[sn].sloc, org);
150 +                                d = DOT(v, nrm);
151 +                        }
152 +                } else
153 +                        d = 1.0;                /* only transmission */
154 +                if (d < 0.0)
155 +                        d = -1.0001*il->thick - 5.*FTINY;
156 +                else
157 +                        d = 5.*FTINY;
158 +                for (i = 3; i--; )
159 +                        sr.rorg[i] += d*nrm[i];
160 +                samplendx++;                    /* increment sample counter */
161 +                if (!srcray(&sr, NULL, &si))
162 +                        break;                  /* end of sources */
163 +                                                /* index direction */
164 +                if (ixfm != NULL)
165 +                        multv3(v, sr.rdir, ixfm);
166 +                else
167 +                        VCOPY(v, sr.rdir);
168 +                if (il->sd != NULL) {
169 +                        i = getBSDF_incndx(il->sd, v);
170 +                        if (i < 0)
171 +                                continue;       /* must not be important */
172 +                        sr.rno = i;
173 +                        d = 1.0/getBSDF_incohm(il->sd, i);
174 +                } else {
175 +                        if (v[2] >= -FTINY)
176 +                                continue;       /* only sample transmission */
177 +                        v[0] = -v[0]; v[1] = -v[1]; v[2] = -v[2];
178 +                        sr.rno = flatindex(v, nalt, nazi);
179 +                        d = nalt*nazi*(1./PI) * v[2];
180 +                }
181 +                d *= si.dom;                    /* solid angle correction */
182 +                scalecolor(sr.rcoef, d);
183 +                process_ray(&sr, ray_pqueue(&sr));
184 +        }
185 + }
186 +
187 +
188 + void
189 + rayclean()                      /* finish all pending rays */
190 + {
191 +        RAY     myRay;
192 +
193 +        while (process_ray(&myRay, ray_presult(&myRay, 0)))
194 +                ;
195 + }
196 +
197 +
198 + static void
199 + mkaxes(                 /* compute u and v to go with n */
200 +        FVECT  u,
201 +        FVECT  v,
202 +        FVECT  n
203 + )
204 + {
205 +        register int  i;
206 +
207 +        v[0] = v[1] = v[2] = 0.0;
208 +        for (i = 0; i < 3; i++)
209 +                if (n[i] < 0.6 && n[i] > -0.6)
210 +                        break;
211 +        v[i] = 1.0;
212 +        fcross(u, v, n);
213 +        normalize(u);
214 +        fcross(v, n, u);
215 + }
216 +
217 +
218 + static void
219 + rounddir(               /* compute uniform spherical direction */
220 +        register FVECT  dv,
221 +        double  alt,
222 +        double  azi
223 + )
224 + {
225 +        double  d1, d2;
226 +
227 +        dv[2] = 1. - 2.*alt;
228 +        d1 = sqrt(1. - dv[2]*dv[2]);
229 +        d2 = 2.*PI * azi;
230 +        dv[0] = d1*cos(d2);
231 +        dv[1] = d1*sin(d2);
232 + }
233 +
234 +
235 + void
236 + flatdir(                /* compute uniform hemispherical direction */
237 +        FVECT  dv,
238 +        double  alt,
239 +        double  azi
240 + )
241 + {
242 +        double  d1, d2;
243 +
244 +        d1 = sqrt(alt);
245 +        d2 = 2.*PI * azi;
246 +        dv[0] = d1*cos(d2);
247 +        dv[1] = d1*sin(d2);
248 +        dv[2] = sqrt(1. - alt);
249 + }
250 +
251 + int
252 + flatindex(              /* compute index for hemispherical direction */
253 +        FVECT   dv,
254 +        int     nalt,
255 +        int     nazi
256 + )
257 + {
258 +        double  d;
259 +        int     i, j;
260 +        
261 +        d = 1.0 - dv[2]*dv[2];
262 +        i = d*nalt;
263 +        d = atan2(dv[1], dv[0]) * (0.5/PI);
264 +        if (d < 0.0) d += 1.0;
265 +        j = d*nazi + 0.5;
266 +        if (j >= nazi) j = 0;
267 +        return(i*nazi + j);
268 + }
269 +
270 +
271 + int
272 + my_default(     /* default illum action */
273 +        OBJREC  *ob,
274 +        struct illum_args  *il,
275 +        char  *nm
276 + )
277 + {
278          sprintf(errmsg, "(%s): cannot make illum for %s \"%s\"",
279                          nm, ofun[ob->otype].funame, ob->oname);
280          error(WARNING, errmsg);
281 <        if (!(il->flags & IL_LIGHT))
282 <                printobj(il->altmat, ob);
281 >        printobj(il->altmat, ob);
282 >        return(1);
283   }
284  
285  
286 < o_face(ob, il, rt, nm)          /* make an illum face */
287 < OBJREC  *ob;
288 < struct illum_args  *il;
289 < struct rtproc  *rt;
290 < char  *nm;
286 > int
287 > my_face(                /* make an illum face */
288 >        OBJREC  *ob,
289 >        struct illum_args  *il,
290 >        char  *nm
291 > )
292   {
293 < #define MAXMISS         (5*n*il->nsamps)
294 <        int  dim[4];
295 <        int  n, nalt, nazi;
296 <        float  *distarr;
44 <        double  r1, r2;
293 >        int  dim[2];
294 >        int  n, nalt, nazi, alti;
295 >        double  sp[2], r1, r2;
296 >        int  h;
297          FVECT  dn, org, dir;
298          FVECT  u, v;
299          double  ur[2], vr[2];
300 <        int  nmisses;
301 <        register FACE  *fa;
302 <        register int  i, j;
300 >        MAT4  xfm;
301 >        int  nallow;
302 >        FACE  *fa;
303 >        int  i, j;
304                                  /* get/check arguments */
305          fa = getface(ob);
306          if (fa->area == 0.0) {
307                  freeface(ob);
308 <                o_default(ob, il, rt, nm);
56 <                return;
308 >                return(my_default(ob, il, nm));
309          }
310                                  /* set up sampling */
311 <        n = PI * il->sampdens;
312 <        nalt = sqrt(n/PI) + .5;
313 <        nazi = PI*nalt + .5;
314 <        n = nalt*nazi;
315 <        distarr = (float *)calloc(n, 3*sizeof(float));
316 <        if (distarr == NULL)
317 <                error(SYSTEM, "out of memory in o_face");
318 <        mkaxes(u, v, fa->norm);
311 >        if (il->sd != NULL) {
312 >                if (!getBSDF_xfm(xfm, fa->norm, il->udir)) {
313 >                        objerror(ob, WARNING, "illegal up direction");
314 >                        freeface(ob);
315 >                        return(my_default(ob, il, nm));
316 >                }
317 >                n = il->sd->ninc;
318 >        } else {
319 >                if (il->sampdens <= 0) {
320 >                        nalt = nazi = 1;        /* diffuse assumption */
321 >                } else {
322 >                        n = PI * il->sampdens;
323 >                        nalt = sqrt(n/PI) + .5;
324 >                        nazi = PI*nalt + .5;
325 >                }
326 >                n = nazi*nalt;
327 >        }
328 >        newdist(n);
329 >                                /* take first edge >= sqrt(area) */
330 >        for (j = fa->nv-1, i = 0; i < fa->nv; j = i++) {
331 >                u[0] = VERTEX(fa,i)[0] - VERTEX(fa,j)[0];
332 >                u[1] = VERTEX(fa,i)[1] - VERTEX(fa,j)[1];
333 >                u[2] = VERTEX(fa,i)[2] - VERTEX(fa,j)[2];
334 >                if ((r1 = DOT(u,u)) >= fa->area-FTINY)
335 >                        break;
336 >        }
337 >        if (i < fa->nv) {       /* got one! -- let's align our axes */
338 >                r2 = 1.0/sqrt(r1);
339 >                u[0] *= r2; u[1] *= r2; u[2] *= r2;
340 >                fcross(v, fa->norm, u);
341 >        } else                  /* oh well, we'll just have to wing it */
342 >                mkaxes(u, v, fa->norm);
343 >                                /* now, find limits in (u,v) coordinates */
344          ur[0] = vr[0] = FHUGE;
345          ur[1] = vr[1] = -FHUGE;
346          for (i = 0; i < fa->nv; i++) {
# Line 76 | Line 353 | char  *nm;
353          }
354          dim[0] = random();
355                                  /* sample polygon */
356 <        nmisses = 0;
357 <        for (dim[1] = 0; dim[1] < nalt; dim[1]++)
81 <            for (dim[2] = 0; dim[2] < nazi; dim[2]++)
356 >        nallow = 5*n*il->nsamps;
357 >        for (dim[1] = 0; dim[1] < n; dim[1]++)
358                  for (i = 0; i < il->nsamps; i++) {
359 <                                        /* random direction */
360 <                    dim[3] = 1;
361 <                    r1 = (dim[1]+urand(urind(ilhash(dim,4),i)))/nalt;
362 <                    dim[3] = 2;
363 <                    r2 = (dim[2]+urand(urind(ilhash(dim,4),i)))/nazi;
364 <                    flatdir(dn, r1, r2);
365 <                    for (j = 0; j < 3; j++)
366 <                        dir[j] = -dn[0]*u[j] - dn[1]*v[j] - dn[2]*fa->norm[j];
367 <                                        /* random location */
359 >                                        /* randomize direction */
360 >                    h = ilhash(dim, 2) + i;
361 >                    if (il->sd != NULL) {
362 >                        r_BSDF_incvec(dir, il->sd, dim[1], urand(h), xfm);
363 >                    } else {
364 >                        multisamp(sp, 2, urand(h));
365 >                        alti = dim[1]/nazi;
366 >                        r1 = (alti + sp[0])/nalt;
367 >                        r2 = (dim[1] - alti*nazi + sp[1] - .5)/nazi;
368 >                        flatdir(dn, r1, r2);
369 >                        for (j = 0; j < 3; j++)
370 >                            dir[j] = -dn[0]*u[j] - dn[1]*v[j] -
371 >                                                dn[2]*fa->norm[j];
372 >                    }
373 >                                        /* randomize location */
374                      do {
375 <                        dim[3] = 3;
376 <                        r1 = ur[0] + (ur[1]-ur[0]) *
377 <                                        urand(urind(ilhash(dim,4),i+nmisses));
96 <                        dim[3] = 4;
97 <                        r2 = vr[0] + (vr[1]-vr[0]) *
98 <                                        urand(urind(ilhash(dim,4),i+nmisses));
375 >                        multisamp(sp, 2, urand(h+4862+nallow));
376 >                        r1 = ur[0] + (ur[1]-ur[0]) * sp[0];
377 >                        r2 = vr[0] + (vr[1]-vr[0]) * sp[1];
378                          for (j = 0; j < 3; j++)
379                              org[j] = r1*u[j] + r2*v[j]
380                                          + fa->offset*fa->norm[j];
381 <                    } while (!inface(org, fa) && nmisses++ < MAXMISS);
382 <                    if (nmisses > MAXMISS) {
381 >                    } while (!inface(org, fa) && nallow-- > 0);
382 >                    if (nallow < 0) {
383                          objerror(ob, WARNING, "bad aspect");
384 <                        rt->nrays = 0;
384 >                        rayclean();
385                          freeface(ob);
386 <                        free((char *)distarr);
108 <                        o_default(ob, il, rt, nm);
109 <                        return;
386 >                        return(my_default(ob, il, nm));
387                      }
388 +                    if (il->sd != NULL && DOT(dir, fa->norm) < -FTINY)
389 +                        r1 = -1.0001*il->thick - 5.*FTINY;
390 +                    else
391 +                        r1 = 5.*FTINY;
392                      for (j = 0; j < 3; j++)
393 <                        org[j] += .001*fa->norm[j];
393 >                        org[j] += r1*fa->norm[j];
394                                          /* send sample */
395 <                    raysamp(distarr+3*(dim[1]*nazi+dim[2]), org, dir, rt);
395 >                    raysamp(dim[1], org, dir);
396                  }
397 <        rayflush(rt);
398 <                                /* write out the face w/ distribution */
399 <        flatout(il, distarr, nalt, nazi, u, v, fa->norm);
400 <        illumout(il, ob);
397 >                                /* add in direct component? */
398 >        if (!directvis && (il->flags & IL_LIGHT || il->sd != NULL)) {
399 >                MAT4    ixfm;
400 >                if (il->sd == NULL) {
401 >                        for (i = 3; i--; ) {
402 >                                ixfm[i][0] = u[i];
403 >                                ixfm[i][1] = v[i];
404 >                                ixfm[i][2] = fa->norm[i];
405 >                                ixfm[i][3] = 0.;
406 >                        }
407 >                        ixfm[3][0] = ixfm[3][1] = ixfm[3][2] = 0.;
408 >                        ixfm[3][3] = 1.;
409 >                } else {
410 >                        if (!invmat4(ixfm, xfm))
411 >                                objerror(ob, INTERNAL,
412 >                                        "cannot invert BSDF transform");
413 >                        if (!(il->flags & IL_LIGHT))
414 >                                new_discount();
415 >                }
416 >                dim[0] = random();
417 >                nallow = 10*il->nsamps;
418 >                for (i = 0; i < il->nsamps; i++) {
419 >                                        /* randomize location */
420 >                    h = dim[0] + samplendx++;
421 >                    do {
422 >                        multisamp(sp, 2, urand(h+nallow));
423 >                        r1 = ur[0] + (ur[1]-ur[0]) * sp[0];
424 >                        r2 = vr[0] + (vr[1]-vr[0]) * sp[1];
425 >                        for (j = 0; j < 3; j++)
426 >                            org[j] = r1*u[j] + r2*v[j]
427 >                                        + fa->offset*fa->norm[j];
428 >                    } while (!inface(org, fa) && nallow-- > 0);
429 >                    if (nallow < 0) {
430 >                        objerror(ob, WARNING, "bad aspect");
431 >                        rayclean();
432 >                        freeface(ob);
433 >                        return(my_default(ob, il, nm));
434 >                    }
435 >                                        /* sample source rays */
436 >                    srcsamps(il, org, fa->norm, ixfm);
437 >                }
438 >        }
439 >                                /* wait for all rays to finish */
440 >        rayclean();
441 >        if (il->sd != NULL) {   /* run distribution through BSDF */
442 >                nalt = sqrt(il->sd->nout/PI) + .5;
443 >                nazi = PI*nalt + .5;
444 >                redistribute(il->sd, nalt, nazi, u, v, fa->norm, xfm);
445 >                done_discount();
446 >                if (!il->sampdens)
447 >                        il->sampdens = nalt*nazi/PI + .999;
448 >        }
449 >                                /* write out the face and its distribution */
450 >        if (average(il, distarr, n)) {
451 >                if (il->sampdens > 0)
452 >                        flatout(il, distarr, nalt, nazi, u, v, fa->norm);
453 >                illumout(il, ob);
454 >        } else
455 >                printobj(il->altmat, ob);
456                                  /* clean up */
457          freeface(ob);
458 <        free((char *)distarr);
123 < #undef MAXMISS
458 >        return(0);
459   }
460  
461  
462 < o_sphere(ob, il, rt, nm)        /* make an illum sphere */
463 < register OBJREC  *ob;
464 < struct illum_args  *il;
465 < struct rtproc  *rt;
466 < char  *nm;
462 > int
463 > my_sphere(      /* make an illum sphere */
464 >        register OBJREC  *ob,
465 >        struct illum_args  *il,
466 >        char  *nm
467 > )
468   {
469 <        int  dim[4];
469 >        int  dim[3];
470          int  n, nalt, nazi;
471 <        float  *distarr;
136 <        double  r1, r2, r3;
471 >        double  sp[4], r1, r2, r3;
472          FVECT  org, dir;
473          FVECT  u, v;
474          register int  i, j;
# Line 141 | Line 476 | char  *nm;
476          if (ob->oargs.nfargs != 4)
477                  objerror(ob, USER, "bad # of arguments");
478                                  /* set up sampling */
479 <        n = 4.*PI * il->sampdens;
480 <        nalt = sqrt(n/PI) + .5;
481 <        nazi = PI*nalt + .5;
479 >        if (il->sampdens <= 0)
480 >                nalt = nazi = 1;
481 >        else {
482 >                n = 4.*PI * il->sampdens;
483 >                nalt = sqrt(2./PI*n) + .5;
484 >                nazi = PI/2.*nalt + .5;
485 >        }
486 >        if (il->sd != NULL)
487 >                objerror(ob, WARNING, "BSDF ignored");
488          n = nalt*nazi;
489 <        distarr = (float *)calloc(n, 3*sizeof(float));
149 <        if (distarr == NULL)
150 <                error(SYSTEM, "out of memory in o_sphere");
489 >        newdist(n);
490          dim[0] = random();
491                                  /* sample sphere */
492          for (dim[1] = 0; dim[1] < nalt; dim[1]++)
493 <            for (dim[2] = 0; dim[2] < nazi; dim[2]++) {
155 <                if (il->nsamps > 2 && nazi > 20) {
156 <                    rounddir(dir, (dim[1]+.5)/nalt, (dim[2]+.5)/nazi);
157 <                    mkaxes(u, v, dir);
158 <                }
493 >            for (dim[2] = 0; dim[2] < nazi; dim[2]++)
494                  for (i = 0; i < il->nsamps; i++) {
495 +                                        /* next sample point */
496 +                    multisamp(sp, 4, urand(ilhash(dim,3)+i));
497                                          /* random direction */
498 <                    dim[3] = 1;
499 <                    r1 = (dim[1]+urand(urind(ilhash(dim,4),i)))/nalt;
163 <                    dim[3] = 2;
164 <                    r2 = (dim[2]+urand(urind(ilhash(dim,4),i)))/nazi;
498 >                    r1 = (dim[1] + sp[0])/nalt;
499 >                    r2 = (dim[2] + sp[1] - .5)/nazi;
500                      rounddir(dir, r1, r2);
501                                          /* random location */
502 <                    if (il->nsamps <= 2 || nazi <= 20)
503 <                        mkaxes(u, v, dir);              /* yuck! */
504 <                    dim[3] = 3;
170 <                    r3 = sqrt(urand(urind(ilhash(dim,4),i)));
171 <                    dim[3] = 4;
172 <                    r2 = 2.*PI*urand(urind(ilhash(dim,4),i));
502 >                    mkaxes(u, v, dir);          /* yuck! */
503 >                    r3 = sqrt(sp[2]);
504 >                    r2 = 2.*PI*sp[3];
505                      r1 = r3*ob->oargs.farg[3]*cos(r2);
506                      r2 = r3*ob->oargs.farg[3]*sin(r2);
507                      r3 = ob->oargs.farg[3]*sqrt(1.01-r3*r3);
# Line 179 | Line 511 | char  *nm;
511                          dir[j] = -dir[j];
512                      }
513                                          /* send sample */
514 <                    raysamp(distarr+3*(dim[1]*nazi+dim[2]), org, dir, rt);
514 >                    raysamp(dim[1]*nazi+dim[2], org, dir);
515                  }
516 <            }
517 <        rayflush(rt);
518 <                                /* write out the sphere w/ distribution */
519 <        roundout(il, distarr, nalt, nazi);
520 <        illumout(il, ob);
516 >                                /* wait for all rays to finish */
517 >        rayclean();
518 >                                /* write out the sphere and its distribution */
519 >        if (average(il, distarr, n)) {
520 >                if (il->sampdens > 0)
521 >                        roundout(il, distarr, nalt, nazi);
522 >                else
523 >                        objerror(ob, WARNING, "diffuse distribution");
524 >                illumout(il, ob);
525 >        } else
526 >                printobj(il->altmat, ob);
527                                  /* clean up */
528 <        free((char *)distarr);
528 >        return(1);
529   }
530  
531  
532 < o_ring(ob, il, rt, nm)          /* make an illum ring */
533 < OBJREC  *ob;
534 < struct illum_args  *il;
535 < struct rtproc  *rt;
536 < char  *nm;
532 > int
533 > my_ring(                /* make an illum ring */
534 >        OBJREC  *ob,
535 >        struct illum_args  *il,
536 >        char  *nm
537 > )
538   {
539 <        int  dim[4];
540 <        int  n, nalt, nazi;
541 <        float  *distarr;
542 <        double  r1, r2, r3;
539 >        int  dim[2];
540 >        int  n, nalt, nazi, alti;
541 >        double  sp[2], r1, r2, r3;
542 >        int  h;
543          FVECT  dn, org, dir;
544          FVECT  u, v;
545 <        register CONE  *co;
546 <        register int  i, j;
545 >        MAT4  xfm;
546 >        CONE  *co;
547 >        int  i, j;
548                                  /* get/check arguments */
549          co = getcone(ob, 0);
550                                  /* set up sampling */
551 <        n = PI * il->sampdens;
552 <        nalt = sqrt(n/PI) + .5;
553 <        nazi = PI*nalt + .5;
554 <        n = nalt*nazi;
555 <        distarr = (float *)calloc(n, 3*sizeof(float));
556 <        if (distarr == NULL)
557 <                error(SYSTEM, "out of memory in o_ring");
551 >        if (il->sd != NULL) {
552 >                if (!getBSDF_xfm(xfm, co->ad, il->udir)) {
553 >                        objerror(ob, WARNING, "illegal up direction");
554 >                        freecone(ob);
555 >                        return(my_default(ob, il, nm));
556 >                }
557 >                n = il->sd->ninc;
558 >        } else {
559 >                if (il->sampdens <= 0) {
560 >                        nalt = nazi = 1;        /* diffuse assumption */
561 >                } else {
562 >                        n = PI * il->sampdens;
563 >                        nalt = sqrt(n/PI) + .5;
564 >                        nazi = PI*nalt + .5;
565 >                }
566 >                n = nazi*nalt;
567 >        }
568 >        newdist(n);
569          mkaxes(u, v, co->ad);
570          dim[0] = random();
571                                  /* sample disk */
572 <        for (dim[1] = 0; dim[1] < nalt; dim[1]++)
222 <            for (dim[2] = 0; dim[2] < nazi; dim[2]++)
572 >        for (dim[1] = 0; dim[1] < n; dim[1]++)
573                  for (i = 0; i < il->nsamps; i++) {
574 <                                        /* random direction */
575 <                    dim[3] = 1;
576 <                    r1 = (dim[1]+urand(urind(ilhash(dim,4),i)))/nalt;
577 <                    dim[3] = 2;
578 <                    r2 = (dim[2]+urand(urind(ilhash(dim,4),i)))/nalt;
579 <                    flatdir(dn, r1, r2);
580 <                    for (j = 0; j < 3; j++)
581 <                        dir[j] = -dn[0]*u[j] - dn[1]*v[j] - dn[2]*co->ad[j];
582 <                                        /* random location */
583 <                    dim[3] = 3;
574 >                                        /* next sample point */
575 >                    h = ilhash(dim,2) + i;
576 >                                        /* randomize direction */
577 >                    if (il->sd != NULL) {
578 >                        r_BSDF_incvec(dir, il->sd, dim[1], urand(h), xfm);
579 >                    } else {
580 >                        multisamp(sp, 2, urand(h));
581 >                        alti = dim[1]/nazi;
582 >                        r1 = (alti + sp[0])/nalt;
583 >                        r2 = (dim[1] - alti*nazi + sp[1] - .5)/nazi;
584 >                        flatdir(dn, r1, r2);
585 >                        for (j = 0; j < 3; j++)
586 >                                dir[j] = -dn[0]*u[j] - dn[1]*v[j] - dn[2]*co->ad[j];
587 >                    }
588 >                                        /* randomize location */
589 >                    multisamp(sp, 2, urand(h+8371));
590                      r3 = sqrt(CO_R0(co)*CO_R0(co) +
591 <                                urand(urind(ilhash(dim,4),i))*
592 <                                (CO_R1(co)*CO_R1(co) - CO_R0(co)*CO_R0(co)));
237 <                    dim[3] = 4;
238 <                    r2 = 2.*PI*urand(urind(ilhash(dim,4),i));
591 >                            sp[0]*(CO_R1(co)*CO_R1(co) - CO_R0(co)*CO_R0(co)));
592 >                    r2 = 2.*PI*sp[1];
593                      r1 = r3*cos(r2);
594                      r2 = r3*sin(r2);
595 +                    if (il->sd != NULL && DOT(dir, co->ad) < -FTINY)
596 +                        r3 = -1.0001*il->thick - 5.*FTINY;
597 +                    else
598 +                        r3 = 5.*FTINY;
599                      for (j = 0; j < 3; j++)
600 <                        org[j] = CO_P0(co)[j] + r1*u[j] + r1*v[j] +
601 <                                        .001*co->ad[j];
244 <
600 >                        org[j] = CO_P0(co)[j] + r1*u[j] + r2*v[j] +
601 >                                                r3*co->ad[j];
602                                          /* send sample */
603 <                    raysamp(distarr+3*(dim[1]*nazi+dim[2]), org, dir, rt);
603 >                    raysamp(dim[1], org, dir);
604                  }
605 <        rayflush(rt);
606 <                                /* write out the ring w/ distribution */
607 <        flatout(il, distarr, nalt, nazi, u, v, co->ad);
608 <        illumout(il, ob);
605 >                                /* add in direct component? */
606 >        if (!directvis && (il->flags & IL_LIGHT || il->sd != NULL)) {
607 >                MAT4    ixfm;
608 >                if (il->sd == NULL) {
609 >                        for (i = 3; i--; ) {
610 >                                ixfm[i][0] = u[i];
611 >                                ixfm[i][1] = v[i];
612 >                                ixfm[i][2] = co->ad[i];
613 >                                ixfm[i][3] = 0.;
614 >                        }
615 >                        ixfm[3][0] = ixfm[3][1] = ixfm[3][2] = 0.;
616 >                        ixfm[3][3] = 1.;
617 >                } else {
618 >                        if (!invmat4(ixfm, xfm))
619 >                                objerror(ob, INTERNAL,
620 >                                        "cannot invert BSDF transform");
621 >                        if (!(il->flags & IL_LIGHT))
622 >                                new_discount();
623 >                }
624 >                dim[0] = random();
625 >                for (i = 0; i < il->nsamps; i++) {
626 >                                        /* randomize location */
627 >                    h = dim[0] + samplendx++;
628 >                    multisamp(sp, 2, urand(h));
629 >                    r3 = sqrt(CO_R0(co)*CO_R0(co) +
630 >                            sp[0]*(CO_R1(co)*CO_R1(co) - CO_R0(co)*CO_R0(co)));
631 >                    r2 = 2.*PI*sp[1];
632 >                    r1 = r3*cos(r2);
633 >                    r2 = r3*sin(r2);
634 >                    for (j = 0; j < 3; j++)
635 >                        org[j] = CO_P0(co)[j] + r1*u[j] + r2*v[j];
636 >                                        /* sample source rays */
637 >                    srcsamps(il, org, co->ad, ixfm);
638 >                }
639 >        }
640 >                                /* wait for all rays to finish */
641 >        rayclean();
642 >        if (il->sd != NULL) {   /* run distribution through BSDF */
643 >                nalt = sqrt(il->sd->nout/PI) + .5;
644 >                nazi = PI*nalt + .5;
645 >                redistribute(il->sd, nalt, nazi, u, v, co->ad, xfm);
646 >                done_discount();
647 >                if (!il->sampdens)
648 >                        il->sampdens = nalt*nazi/PI + .999;
649 >        }
650 >                                /* write out the ring and its distribution */
651 >        if (average(il, distarr, n)) {
652 >                if (il->sampdens > 0)
653 >                        flatout(il, distarr, nalt, nazi, u, v, co->ad);
654 >                illumout(il, ob);
655 >        } else
656 >                printobj(il->altmat, ob);
657                                  /* clean up */
658          freecone(ob);
659 <        free((char *)distarr);
659 >        return(1);
660   }
661  
662  
663 < raysamp(res, org, dir, rt)      /* compute a ray sample */
664 < float  res[3];
665 < FVECT  org, dir;
666 < register struct rtproc  *rt;
663 > void
664 > redistribute(           /* pass distarr ray sums through BSDF */
665 >        struct BSDF_data *b,
666 >        int nalt,
667 >        int nazi,
668 >        FVECT u,
669 >        FVECT v,
670 >        FVECT w,
671 >        MAT4 xm
672 > )
673   {
674 <        register float  *fp;
675 <
676 <        if (rt->nrays == rt->bsiz)
677 <                rayflush(rt);
678 <        rt->dest[rt->nrays] = res;
679 <        fp = rt->buf + 6*rt->nrays++;
680 <        *fp++ = org[0]; *fp++ = org[1]; *fp++ = org[2];
681 <        *fp++ = dir[0]; *fp++ = dir[1]; *fp = dir[2];
682 < }
683 <
684 <
685 < rayflush(rt)                    /* flush buffered rays */
686 < register struct rtproc  *rt;
687 < {
688 <        register int  i;
689 <
690 <        if (rt->nrays <= 0)
691 <                return;
692 <        i = 6*rt->nrays + 3;
693 <        rt->buf[i++] = 0.; rt->buf[i++] = 0.; rt->buf[i] = 0.;
694 <        if ( process(rt->pd, (char *)rt->buf, (char *)rt->buf,
284 <                        3*sizeof(float)*rt->nrays,
285 <                        6*sizeof(float)*(rt->nrays+1)) <
286 <                        3*sizeof(float)*rt->nrays )
287 <                error(SYSTEM, "error reading from rtrace process");
288 <        i = rt->nrays;
289 <        while (i--) {
290 <                rt->dest[i][0] += rt->buf[3*i];
291 <                rt->dest[i][1] += rt->buf[3*i+1];
292 <                rt->dest[i][2] += rt->buf[3*i+2];
674 >        int     nout = 0;
675 >        MAT4    mymat, inmat;
676 >        COLORV  *idist;
677 >        COLORV  *cp;
678 >        FVECT   dv;
679 >        double  wt;
680 >        int     i, j, k, c, o;
681 >        COLOR   col, cinc;
682 >                                        /* copy incoming distribution */
683 >        if (b->ninc > distsiz)
684 >                error(INTERNAL, "error 1 in redistribute");
685 >        idist = (COLORV *)malloc(sizeof(COLOR)*b->ninc);
686 >        if (idist == NULL)
687 >                error(SYSTEM, "out of memory in redistribute");
688 >        memcpy(idist, distarr, sizeof(COLOR)*b->ninc);
689 >                                        /* compose direction transform */
690 >        for (i = 3; i--; ) {
691 >                mymat[i][0] = u[i];
692 >                mymat[i][1] = v[i];
693 >                mymat[i][2] = w[i];
694 >                mymat[i][3] = 0.;
695          }
696 <        rt->nrays = 0;
697 < }
698 <
699 <
700 < mkaxes(u, v, n)                 /* compute u and v to go with n */
701 < FVECT  u, v, n;
702 < {
703 <        register int  i;
704 <
705 <        v[0] = v[1] = v[2] = 0.0;
706 <        for (i = 0; i < 3; i++)
707 <                if (n[i] < 0.6 && n[i] > -0.6)
708 <                        break;
709 <        v[i] = 1.0;
710 <        fcross(u, v, n);
711 <        normalize(u);
712 <        fcross(v, n, u);
713 < }
714 <
715 <
716 < rounddir(dv, alt, azi)          /* compute uniform spherical direction */
717 < register FVECT  dv;
718 < double  alt, azi;
719 < {
720 <        double  d1, d2;
721 <
722 <        dv[2] = 1. - 2.*alt;
723 <        d1 = sqrt(1. - dv[2]*dv[2]);
724 <        d2 = 2.*PI * azi;
725 <        dv[0] = d1*cos(d2);
726 <        dv[1] = d1*sin(d2);
727 < }
728 <
729 <
730 < flatdir(dv, alt, azi)           /* compute uniform hemispherical direction */
731 < register FVECT  dv;
732 < double  alt, azi;
733 < {
734 <        double  d1, d2;
735 <
736 <        d1 = sqrt(alt);
737 <        d2 = 2.*PI * azi;
738 <        dv[0] = d1*cos(d2);
739 <        dv[1] = d1*sin(d2);
740 <        dv[2] = sqrt(1. - alt);
696 >        mymat[3][0] = mymat[3][1] = mymat[3][2] = 0.;
697 >        mymat[3][3] = 1.;
698 >        if (xm != NULL)
699 >                multmat4(mymat, xm, mymat);
700 >        for (i = 3; i--; ) {            /* make sure it's normalized */
701 >                wt = 1./sqrt(   mymat[0][i]*mymat[0][i] +
702 >                                mymat[1][i]*mymat[1][i] +
703 >                                mymat[2][i]*mymat[2][i] );
704 >                for (j = 3; j--; )
705 >                        mymat[j][i] *= wt;
706 >        }
707 >        if (!invmat4(inmat, mymat))     /* need inverse as well */
708 >                error(INTERNAL, "cannot invert BSDF transform");
709 >        newdist(nalt*nazi);             /* resample distribution */
710 >        for (i = b->ninc; i--; ) {
711 >                int     direct_out = -1;
712 >                COLOR   cdir;
713 >                getBSDF_incvec(dv, b, i);       /* compute incident irrad. */
714 >                multv3(dv, dv, mymat);
715 >                if (dv[2] < 0.0) {
716 >                        dv[0] = -dv[0]; dv[1] = -dv[1]; dv[2] = -dv[2];
717 >                        direct_out += (direct_discount != NULL);
718 >                }
719 >                wt = getBSDF_incohm(b, i);
720 >                wt *= dv[2];                    /* solid_angle*cosine(theta) */
721 >                cp = &idist[3*i];
722 >                copycolor(cinc, cp);
723 >                scalecolor(cinc, wt);
724 >                if (!direct_out) {              /* discount direct contr. */
725 >                        cp = &direct_discount[3*i];
726 >                        copycolor(cdir, cp);
727 >                        scalecolor(cdir, -wt);
728 >                        if (b->nout != b->ninc)
729 >                                direct_out = flatindex(dv, nalt, nazi);
730 >                        else
731 >                                direct_out = i; /* assumes dist. mirroring */
732 >                }
733 >                for (k = nalt; k--; )           /* loop over distribution */
734 >                  for (j = nazi; j--; ) {
735 >                    int rstart = random();
736 >                    for (c = NBSDFSAMPS; c--; ) {
737 >                        double  sp[2];
738 >                        multisamp(sp, 2, urand(rstart+c));
739 >                        flatdir(dv, (k + sp[0])/nalt,
740 >                                        (j + .5 - sp[1])/nazi);
741 >                        multv3(dv, dv, inmat);
742 >                                                /* evaluate BSDF @ outgoing */
743 >                        o = getBSDF_outndx(b, dv);
744 >                        if (o < 0) {
745 >                                nout++;
746 >                                continue;
747 >                        }
748 >                        wt = BSDF_value(b, i, o) * (1./NBSDFSAMPS);
749 >                        copycolor(col, cinc);
750 >                        if (b->nout != b->ninc)
751 >                                o = k*nazi + j;
752 >                        if (o == direct_out)
753 >                                addcolor(col, cdir);    /* minus direct */
754 >                        scalecolor(col, wt);
755 >                        cp = &distarr[3*(k*nazi + j)];
756 >                        addcolor(cp, col);      /* sum into distribution */
757 >                    }
758 >                  }
759 >        }
760 >        free(idist);                    /* free temp space */
761 >        if (nout) {
762 >                sprintf(errmsg, "missing %.1f%% of BSDF directions",
763 >                                100.*nout/(b->ninc*nalt*nazi*NBSDFSAMPS));
764 >                error(WARNING, errmsg);
765 >        }
766   }

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