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

Comparing ray/src/gen/mkillum2.c (file contents):
Revision 2.1 by greg, Tue Nov 12 17:05:11 1991 UTC vs.
Revision 2.35 by greg, Fri Sep 3 23:53:50 2010 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 + #include  "paths.h"
15  
16 < #include  "random.h"
16 > #ifndef NBSDFSAMPS
17 > #define NBSDFSAMPS      256             /* BSDF resampling count */
18 > #endif
19  
20 + COLORV *        distarr = NULL;         /* distribution array */
21 + int             distsiz = 0;
22 + COLORV *        direct_discount = NULL; /* amount to take off direct */
23  
24 < o_default(ob, il, rt, nm)       /* default illum action */
25 < OBJREC  *ob;
26 < struct illum_args  *il;
27 < struct rtproc  *rt;
28 < char  *nm;
24 >
25 > void
26 > newdist(                        /* allocate & clear distribution array */
27 >        int siz
28 > )
29   {
30 +        if (siz <= 0) {
31 +                if (distsiz > 0)
32 +                        free((void *)distarr);
33 +                distarr = NULL;
34 +                distsiz = 0;
35 +                return;
36 +        }
37 +        if (distsiz < siz) {
38 +                if (distsiz > 0)
39 +                        free((void *)distarr);
40 +                distarr = (COLORV *)malloc(sizeof(COLOR)*siz);
41 +                if (distarr == NULL)
42 +                        error(SYSTEM, "out of memory in newdist");
43 +                distsiz = siz;
44 +        }
45 +        memset(distarr, '\0', sizeof(COLOR)*siz);
46 + }
47 +
48 +
49 + static void
50 + new_discount()                  /* allocate space for direct contrib. record */
51 + {
52 +        if (distsiz <= 0)
53 +                return;
54 +        direct_discount = (COLORV *)calloc(distsiz, sizeof(COLOR));
55 +        if (direct_discount == NULL)
56 +                error(SYSTEM, "out of memory in new_discount");
57 + }
58 +
59 +
60 + static void
61 + done_discount()                 /* clear off direct contrib. record */
62 + {
63 +        if (direct_discount == NULL)
64 +                return;
65 +        free((void *)direct_discount);
66 +        direct_discount = NULL;
67 + }
68 +
69 +
70 + int
71 + process_ray(                    /* process a ray result or report error */
72 +        RAY *r,
73 +        int rv
74 + )
75 + {
76 +        COLORV  *colp;
77 +
78 +        if (rv == 0)                    /* no result ready */
79 +                return(0);
80 +        if (rv < 0)
81 +                error(USER, "ray tracing process died");
82 +        if (r->rno >= distsiz)
83 +                error(INTERNAL, "bad returned index in process_ray");
84 +        multcolor(r->rcol, r->rcoef);   /* in case it's a source ray */
85 +        colp = &distarr[r->rno * 3];
86 +        addcolor(colp, r->rcol);
87 +        if (r->rsrc >= 0 &&             /* remember source contrib. */
88 +                        direct_discount != NULL) {
89 +                colp = &direct_discount[r->rno * 3];
90 +                addcolor(colp, r->rcol);
91 +        }
92 +        return(1);
93 + }
94 +
95 +
96 + void
97 + raysamp(                        /* queue a ray sample */
98 +        int  ndx,
99 +        FVECT  org,
100 +        FVECT  dir
101 + )
102 + {
103 +        RAY     myRay;
104 +        int     rv;
105 +
106 +        if ((ndx < 0) | (ndx >= distsiz))
107 +                error(INTERNAL, "bad index in raysamp");
108 +        VCOPY(myRay.rorg, org);
109 +        VCOPY(myRay.rdir, dir);
110 +        myRay.rmax = .0;
111 +        rayorigin(&myRay, PRIMARY, NULL, NULL);
112 +        myRay.rno = ndx;
113 +                                        /* queue ray, check result */
114 +        process_ray(&myRay, ray_pqueue(&myRay));
115 + }
116 +
117 +
118 + void
119 + srcsamps(                       /* sample sources from this surface position */
120 +        struct illum_args *il,
121 +        FVECT org,
122 +        FVECT nrm,
123 +        MAT4 ixfm
124 + )
125 + {
126 +        int  nalt, nazi;
127 +        SRCINDEX  si;
128 +        RAY  sr;
129 +        FVECT   v;
130 +        double  d;
131 +        int  i, j;
132 +                                                /* get sampling density */
133 +        if (il->sampdens <= 0) {
134 +                nalt = nazi = 1;
135 +        } else {
136 +                i = PI * il->sampdens;
137 +                nalt = sqrt(i/PI) + .5;
138 +                nazi = PI*nalt + .5;
139 +        }
140 +        initsrcindex(&si);                      /* loop over (sub)sources */
141 +        for ( ; ; ) {
142 +                VCOPY(sr.rorg, org);            /* pick side to shoot from */
143 +                if (il->sd != NULL) {
144 +                        int  sn = si.sn;
145 +                        if (si.sp+1 >= si.np) ++sn;
146 +                        if (sn >= nsources) break;
147 +                        if (source[sn].sflags & SDISTANT)
148 +                                d = DOT(source[sn].sloc, nrm);
149 +                        else {
150 +                                VSUB(v, source[sn].sloc, org);
151 +                                d = DOT(v, nrm);
152 +                        }
153 +                } else
154 +                        d = 1.0;                /* only transmission */
155 +                if (d < 0.0)
156 +                        d = -1.0001*il->thick - 5.*FTINY;
157 +                else
158 +                        d = 5.*FTINY;
159 +                for (i = 3; i--; )
160 +                        sr.rorg[i] += d*nrm[i];
161 +                samplendx++;                    /* increment sample counter */
162 +                if (!srcray(&sr, NULL, &si))
163 +                        break;                  /* end of sources */
164 +                                                /* index direction */
165 +                if (ixfm != NULL)
166 +                        multv3(v, sr.rdir, ixfm);
167 +                else
168 +                        VCOPY(v, sr.rdir);
169 +                if (il->sd != NULL) {
170 +                        i = getBSDF_incndx(il->sd, v);
171 +                        if (i < 0)
172 +                                continue;       /* must not be important */
173 +                        sr.rno = i;
174 +                        d = 1.0/getBSDF_incohm(il->sd, i);
175 +                } else {
176 +                        if (v[2] >= -FTINY)
177 +                                continue;       /* only sample transmission */
178 +                        v[0] = -v[0]; v[1] = -v[1]; v[2] = -v[2];
179 +                        sr.rno = flatindex(v, nalt, nazi);
180 +                        d = nalt*nazi*(1./PI) * v[2];
181 +                }
182 +                d *= si.dom;                    /* solid angle correction */
183 +                scalecolor(sr.rcoef, d);
184 +                process_ray(&sr, ray_pqueue(&sr));
185 +        }
186 + }
187 +
188 +
189 + void
190 + rayclean()                      /* finish all pending rays */
191 + {
192 +        RAY     myRay;
193 +
194 +        while (process_ray(&myRay, ray_presult(&myRay, 0)))
195 +                ;
196 + }
197 +
198 +
199 + static void
200 + mkaxes(                 /* compute u and v to go with n */
201 +        FVECT  u,
202 +        FVECT  v,
203 +        FVECT  n
204 + )
205 + {
206 +        register int  i;
207 +
208 +        v[0] = v[1] = v[2] = 0.0;
209 +        for (i = 0; i < 3; i++)
210 +                if (n[i] < 0.6 && n[i] > -0.6)
211 +                        break;
212 +        v[i] = 1.0;
213 +        fcross(u, v, n);
214 +        normalize(u);
215 +        fcross(v, n, u);
216 + }
217 +
218 +
219 + static void
220 + rounddir(               /* compute uniform spherical direction */
221 +        register FVECT  dv,
222 +        double  alt,
223 +        double  azi
224 + )
225 + {
226 +        double  d1, d2;
227 +
228 +        dv[2] = 1. - 2.*alt;
229 +        d1 = sqrt(1. - dv[2]*dv[2]);
230 +        d2 = 2.*PI * azi;
231 +        dv[0] = d1*cos(d2);
232 +        dv[1] = d1*sin(d2);
233 + }
234 +
235 +
236 + void
237 + flatdir(                /* compute uniform hemispherical direction */
238 +        FVECT  dv,
239 +        double  alt,
240 +        double  azi
241 + )
242 + {
243 +        double  d1, d2;
244 +
245 +        d1 = sqrt(alt);
246 +        d2 = 2.*PI * azi;
247 +        dv[0] = d1*cos(d2);
248 +        dv[1] = d1*sin(d2);
249 +        dv[2] = sqrt(1. - alt);
250 + }
251 +
252 +
253 + int
254 + flatindex(              /* compute index for hemispherical direction */
255 +        FVECT   dv,
256 +        int     nalt,
257 +        int     nazi
258 + )
259 + {
260 +        double  d;
261 +        int     i, j;
262 +        
263 +        d = 1.0 - dv[2]*dv[2];
264 +        i = d*nalt;
265 +        d = atan2(dv[1], dv[0]) * (0.5/PI);
266 +        if (d < 0.0) d += 1.0;
267 +        j = d*nazi + 0.5;
268 +        if (j >= nazi) j = 0;
269 +        return(i*nazi + j);
270 + }
271 +
272 +
273 + int
274 + printgeom(              /* print out detailed geometry for BSDF */
275 +        struct BSDF_data *sd,
276 +        char *xfrot,
277 +        FVECT ctr,
278 +        double s1,
279 +        double s2
280 + )
281 + {
282 +        static char     mgftemp[] = TEMPLATE;
283 +        char            cmdbuf[64];
284 +        FILE            *fp;
285 +        double          sca;
286 +
287 +        if (sd == NULL || sd->mgf == NULL)
288 +                return(0);
289 +        if (sd->dim[0] <= FTINY || sd->dim[1] <= FTINY)
290 +                return(0);
291 +        if ((s1 > s2) ^ (sd->dim[0] > sd->dim[1])) {
292 +                sca = s1; s1 = s2; s2 = sca;
293 +        }
294 +        s1 /= sd->dim[0];
295 +        s2 /= sd->dim[1];
296 +        sca = s1 > s2 ? s1 : s2;
297 +        strcpy(mgftemp, TEMPLATE);
298 +        if ((fp = fopen(mktemp(mgftemp), "w")) == NULL)
299 +                error(SYSTEM, "cannot create temporary file for MGF");
300 +                                        /* prepend our transform */
301 +        fprintf(fp, "xf%s -s %.5f -t %.5g %.5g %.5g\n",
302 +                        xfrot, sca, ctr[0], ctr[1], ctr[2]);
303 +                                        /* output given MGF description */
304 +        fputs(sd->mgf, fp);
305 +        fputs("\nxf\n", fp);
306 +        if (fclose(fp) == EOF)
307 +                error(SYSTEM, "error writing MGF temporary file");
308 +                                        /* execute mgf2rad to convert MGF */
309 +        strcpy(cmdbuf, "mgf2rad ");
310 +        strcpy(cmdbuf+8, mgftemp);
311 +        fflush(stdout);
312 +        system(cmdbuf);
313 +        unlink(mgftemp);                /* clean up */
314 +        return(1);
315 + }
316 +
317 +
318 + int
319 + my_default(     /* default illum action */
320 +        OBJREC  *ob,
321 +        struct illum_args  *il,
322 +        char  *nm
323 + )
324 + {
325          sprintf(errmsg, "(%s): cannot make illum for %s \"%s\"",
326                          nm, ofun[ob->otype].funame, ob->oname);
327          error(WARNING, errmsg);
328 <        if (!(il->flags & IL_LIGHT))
329 <                printobj(il->altmat, ob);
328 >        printobj(il->altmat, ob);
329 >        return(1);
330   }
331  
332  
333 < o_face(ob, il, rt, nm)          /* make an illum face */
334 < OBJREC  *ob;
335 < struct illum_args  *il;
336 < struct rtproc  *rt;
337 < char  *nm;
333 > int
334 > my_face(                /* make an illum face */
335 >        OBJREC  *ob,
336 >        struct illum_args  *il,
337 >        char  *nm
338 > )
339   {
340 < #define MAXMISS         (5*n*il->nsamps)
341 <        int  dim[3];
42 <        int  n, nalt, nazi, h;
43 <        float  *distarr;
340 >        int  dim[2];
341 >        int  n, nalt, nazi, alti;
342          double  sp[2], r1, r2;
343 +        int  h;
344          FVECT  dn, org, dir;
345          FVECT  u, v;
346          double  ur[2], vr[2];
347 <        int  nmisses;
348 <        register FACE  *fa;
349 <        register int  i, j;
347 >        MAT4  xfm;
348 >        char  xfrot[64];
349 >        int  nallow;
350 >        FACE  *fa;
351 >        int  i, j;
352                                  /* get/check arguments */
353          fa = getface(ob);
354          if (fa->area == 0.0) {
355                  freeface(ob);
356 <                o_default(ob, il, rt, nm);
56 <                return;
356 >                return(my_default(ob, il, nm));
357          }
358                                  /* set up sampling */
359 <        if (il->sampdens <= 0)
360 <                nalt = nazi = 1;
361 <        else {
362 <                n = PI * il->sampdens;
363 <                nalt = sqrt(n/PI) + .5;
364 <                nazi = PI*nalt + .5;
359 >        if (il->sd != NULL) {
360 >                if (!getBSDF_xfm(xfm, fa->norm, il->udir, xfrot)) {
361 >                        objerror(ob, WARNING, "illegal up direction");
362 >                        freeface(ob);
363 >                        return(my_default(ob, il, nm));
364 >                }
365 >                n = il->sd->ninc;
366 >        } else {
367 >                if (il->sampdens <= 0) {
368 >                        nalt = nazi = 1;        /* diffuse assumption */
369 >                } else {
370 >                        n = PI * il->sampdens;
371 >                        nalt = sqrt(n/PI) + .5;
372 >                        nazi = PI*nalt + .5;
373 >                }
374 >                n = nazi*nalt;
375          }
376 <        n = nalt*nazi;
377 <        distarr = (float *)calloc(n, 3*sizeof(float));
378 <        if (distarr == NULL)
379 <                error(SYSTEM, "out of memory in o_face");
380 <        mkaxes(u, v, fa->norm);
376 >        newdist(n);
377 >                                /* take first edge >= sqrt(area) */
378 >        for (j = fa->nv-1, i = 0; i < fa->nv; j = i++) {
379 >                u[0] = VERTEX(fa,i)[0] - VERTEX(fa,j)[0];
380 >                u[1] = VERTEX(fa,i)[1] - VERTEX(fa,j)[1];
381 >                u[2] = VERTEX(fa,i)[2] - VERTEX(fa,j)[2];
382 >                if ((r1 = DOT(u,u)) >= fa->area-FTINY)
383 >                        break;
384 >        }
385 >        if (i < fa->nv) {       /* got one! -- let's align our axes */
386 >                r2 = 1.0/sqrt(r1);
387 >                u[0] *= r2; u[1] *= r2; u[2] *= r2;
388 >                fcross(v, fa->norm, u);
389 >        } else                  /* oh well, we'll just have to wing it */
390 >                mkaxes(u, v, fa->norm);
391 >                                /* now, find limits in (u,v) coordinates */
392          ur[0] = vr[0] = FHUGE;
393          ur[1] = vr[1] = -FHUGE;
394          for (i = 0; i < fa->nv; i++) {
# Line 78 | Line 399 | char  *nm;
399                  if (r2 < vr[0]) vr[0] = r2;
400                  if (r2 > vr[1]) vr[1] = r2;
401          }
402 +                                /* output detailed geometry? */
403 +        if (!(il->flags & IL_LIGHT) && il->sd != NULL && il->sd->mgf != NULL &&
404 +                        il->thick <= FTINY) {
405 +                for (j = 3; j--; )
406 +                        org[j] = .5*(ur[0]+ur[1])*u[j] +
407 +                                        .5*(vr[0]+vr[1])*v[j] +
408 +                                        fa->offset*fa->norm[j];
409 +                printgeom(il->sd, xfrot, org, ur[1]-ur[0], vr[1]-vr[0]);
410 +        }
411          dim[0] = random();
412                                  /* sample polygon */
413 <        nmisses = 0;
414 <        for (dim[1] = 0; dim[1] < nalt; dim[1]++)
85 <            for (dim[2] = 0; dim[2] < nazi; dim[2]++)
413 >        nallow = 5*n*il->nsamps;
414 >        for (dim[1] = 0; dim[1] < n; dim[1]++)
415                  for (i = 0; i < il->nsamps; i++) {
416 <                                        /* random direction */
417 <                    h = ilhash(dim, 3) + i;
418 <                    multisamp(sp, 2, urand(h));
419 <                    r1 = (dim[1] + sp[0])/nalt;
420 <                    r2 = (dim[2] + sp[1] - .5)/nazi;
421 <                    flatdir(dn, r1, r2);
422 <                    for (j = 0; j < 3; j++)
423 <                        dir[j] = -dn[0]*u[j] - dn[1]*v[j] - dn[2]*fa->norm[j];
424 <                                        /* random location */
416 >                                        /* randomize direction */
417 >                    h = ilhash(dim, 2) + i;
418 >                    if (il->sd != NULL) {
419 >                        r_BSDF_incvec(dir, il->sd, dim[1], urand(h), xfm);
420 >                    } else {
421 >                        multisamp(sp, 2, urand(h));
422 >                        alti = dim[1]/nazi;
423 >                        r1 = (alti + sp[0])/nalt;
424 >                        r2 = (dim[1] - alti*nazi + sp[1] - .5)/nazi;
425 >                        flatdir(dn, r1, r2);
426 >                        for (j = 0; j < 3; j++)
427 >                            dir[j] = -dn[0]*u[j] - dn[1]*v[j] -
428 >                                                dn[2]*fa->norm[j];
429 >                    }
430 >                                        /* randomize location */
431                      do {
432 <                        multisamp(sp, 2, urand(h+4862+nmisses));
432 >                        multisamp(sp, 2, urand(h+4862+nallow));
433                          r1 = ur[0] + (ur[1]-ur[0]) * sp[0];
434                          r2 = vr[0] + (vr[1]-vr[0]) * sp[1];
435                          for (j = 0; j < 3; j++)
436                              org[j] = r1*u[j] + r2*v[j]
437                                          + fa->offset*fa->norm[j];
438 <                    } while (!inface(org, fa) && nmisses++ < MAXMISS);
439 <                    if (nmisses > MAXMISS) {
438 >                    } while (!inface(org, fa) && nallow-- > 0);
439 >                    if (nallow < 0) {
440                          objerror(ob, WARNING, "bad aspect");
441 <                        rt->nrays = 0;
441 >                        rayclean();
442                          freeface(ob);
443 <                        free((char *)distarr);
109 <                        o_default(ob, il, rt, nm);
110 <                        return;
443 >                        return(my_default(ob, il, nm));
444                      }
445 +                    if (il->sd != NULL && DOT(dir, fa->norm) < -FTINY)
446 +                        r1 = -1.0001*il->thick - 5.*FTINY;
447 +                    else
448 +                        r1 = 5.*FTINY;
449                      for (j = 0; j < 3; j++)
450 <                        org[j] += .001*fa->norm[j];
450 >                        org[j] += r1*fa->norm[j];
451                                          /* send sample */
452 <                    raysamp(distarr+3*(dim[1]*nazi+dim[2]), org, dir, rt);
452 >                    raysamp(dim[1], org, dir);
453                  }
454 <        rayflush(rt);
454 >                                /* add in direct component? */
455 >        if (!directvis && (il->flags & IL_LIGHT || il->sd != NULL)) {
456 >                MAT4    ixfm;
457 >                if (il->sd == NULL) {
458 >                        for (i = 3; i--; ) {
459 >                                ixfm[i][0] = u[i];
460 >                                ixfm[i][1] = v[i];
461 >                                ixfm[i][2] = fa->norm[i];
462 >                                ixfm[i][3] = 0.;
463 >                        }
464 >                        ixfm[3][0] = ixfm[3][1] = ixfm[3][2] = 0.;
465 >                        ixfm[3][3] = 1.;
466 >                } else {
467 >                        if (!invmat4(ixfm, xfm))
468 >                                objerror(ob, INTERNAL,
469 >                                        "cannot invert BSDF transform");
470 >                        if (!(il->flags & IL_LIGHT))
471 >                                new_discount();
472 >                }
473 >                dim[0] = random();
474 >                nallow = 10*il->nsamps;
475 >                for (i = 0; i < il->nsamps; i++) {
476 >                                        /* randomize location */
477 >                    h = dim[0] + samplendx++;
478 >                    do {
479 >                        multisamp(sp, 2, urand(h+nallow));
480 >                        r1 = ur[0] + (ur[1]-ur[0]) * sp[0];
481 >                        r2 = vr[0] + (vr[1]-vr[0]) * sp[1];
482 >                        for (j = 0; j < 3; j++)
483 >                            org[j] = r1*u[j] + r2*v[j]
484 >                                        + fa->offset*fa->norm[j];
485 >                    } while (!inface(org, fa) && nallow-- > 0);
486 >                    if (nallow < 0) {
487 >                        objerror(ob, WARNING, "bad aspect");
488 >                        rayclean();
489 >                        freeface(ob);
490 >                        return(my_default(ob, il, nm));
491 >                    }
492 >                                        /* sample source rays */
493 >                    srcsamps(il, org, fa->norm, ixfm);
494 >                }
495 >        }
496 >                                /* wait for all rays to finish */
497 >        rayclean();
498 >        if (il->sd != NULL) {   /* run distribution through BSDF */
499 >                nalt = sqrt(il->sd->nout/PI) + .5;
500 >                nazi = PI*nalt + .5;
501 >                redistribute(il->sd, nalt, nazi, u, v, fa->norm, xfm);
502 >                done_discount();
503 >                if (!il->sampdens)
504 >                        il->sampdens = nalt*nazi/PI + .999;
505 >        }
506                                  /* write out the face and its distribution */
507 <        if (average(il, distarr, nalt*nazi)) {
507 >        if (average(il, distarr, n)) {
508                  if (il->sampdens > 0)
509                          flatout(il, distarr, nalt, nazi, u, v, fa->norm);
510                  illumout(il, ob);
511 <        } else if (!(il->flags & IL_LIGHT))
511 >        } else
512                  printobj(il->altmat, ob);
513                                  /* clean up */
514          freeface(ob);
515 <        free((char *)distarr);
128 < #undef MAXMISS
515 >        return(0);
516   }
517  
518  
519 < o_sphere(ob, il, rt, nm)        /* make an illum sphere */
520 < register OBJREC  *ob;
521 < struct illum_args  *il;
522 < struct rtproc  *rt;
523 < char  *nm;
519 > int
520 > my_sphere(      /* make an illum sphere */
521 >        register OBJREC  *ob,
522 >        struct illum_args  *il,
523 >        char  *nm
524 > )
525   {
526          int  dim[3];
527          int  n, nalt, nazi;
140 –        float  *distarr;
528          double  sp[4], r1, r2, r3;
529          FVECT  org, dir;
530          FVECT  u, v;
# Line 150 | Line 537 | char  *nm;
537                  nalt = nazi = 1;
538          else {
539                  n = 4.*PI * il->sampdens;
540 <                nalt = sqrt(n/PI) + .5;
541 <                nazi = PI*nalt + .5;
540 >                nalt = sqrt(2./PI*n) + .5;
541 >                nazi = PI/2.*nalt + .5;
542          }
543 +        if (il->sd != NULL)
544 +                objerror(ob, WARNING, "BSDF ignored");
545          n = nalt*nazi;
546 <        distarr = (float *)calloc(n, 3*sizeof(float));
158 <        if (distarr == NULL)
159 <                error(SYSTEM, "out of memory in o_sphere");
546 >        newdist(n);
547          dim[0] = random();
548                                  /* sample sphere */
549          for (dim[1] = 0; dim[1] < nalt; dim[1]++)
# Line 181 | Line 568 | char  *nm;
568                          dir[j] = -dir[j];
569                      }
570                                          /* send sample */
571 <                    raysamp(distarr+3*(dim[1]*nazi+dim[2]), org, dir, rt);
571 >                    raysamp(dim[1]*nazi+dim[2], org, dir);
572                  }
573 <        rayflush(rt);
573 >                                /* wait for all rays to finish */
574 >        rayclean();
575                                  /* write out the sphere and its distribution */
576 <        if (average(il, distarr, nalt*nazi)) {
576 >        if (average(il, distarr, n)) {
577                  if (il->sampdens > 0)
578                          roundout(il, distarr, nalt, nazi);
579                  else
580                          objerror(ob, WARNING, "diffuse distribution");
581                  illumout(il, ob);
582 <        } else if (!(il->flags & IL_LIGHT))
582 >        } else
583                  printobj(il->altmat, ob);
584                                  /* clean up */
585 <        free((char *)distarr);
585 >        return(1);
586   }
587  
588  
589 < o_ring(ob, il, rt, nm)          /* make an illum ring */
590 < OBJREC  *ob;
591 < struct illum_args  *il;
592 < struct rtproc  *rt;
593 < char  *nm;
589 > int
590 > my_ring(                /* make an illum ring */
591 >        OBJREC  *ob,
592 >        struct illum_args  *il,
593 >        char  *nm
594 > )
595   {
596 <        int  dim[3];
597 <        int  n, nalt, nazi;
598 <        float  *distarr;
599 <        double  sp[4], r1, r2, r3;
596 >        int  dim[2];
597 >        int  n, nalt, nazi, alti;
598 >        double  sp[2], r1, r2, r3;
599 >        int  h;
600          FVECT  dn, org, dir;
601          FVECT  u, v;
602 <        register CONE  *co;
603 <        register int  i, j;
602 >        MAT4  xfm;
603 >        CONE  *co;
604 >        int  i, j;
605                                  /* get/check arguments */
606          co = getcone(ob, 0);
607                                  /* set up sampling */
608 <        if (il->sampdens <= 0)
609 <                nalt = nazi = 1;
610 <        else {
611 <                n = PI * il->sampdens;
612 <                nalt = sqrt(n/PI) + .5;
613 <                nazi = PI*nalt + .5;
608 >        if (il->sd != NULL) {
609 >                if (!getBSDF_xfm(xfm, co->ad, il->udir, NULL)) {
610 >                        objerror(ob, WARNING, "illegal up direction");
611 >                        freecone(ob);
612 >                        return(my_default(ob, il, nm));
613 >                }
614 >                n = il->sd->ninc;
615 >        } else {
616 >                if (il->sampdens <= 0) {
617 >                        nalt = nazi = 1;        /* diffuse assumption */
618 >                } else {
619 >                        n = PI * il->sampdens;
620 >                        nalt = sqrt(n/PI) + .5;
621 >                        nazi = PI*nalt + .5;
622 >                }
623 >                n = nazi*nalt;
624          }
625 <        n = nalt*nazi;
226 <        distarr = (float *)calloc(n, 3*sizeof(float));
227 <        if (distarr == NULL)
228 <                error(SYSTEM, "out of memory in o_ring");
625 >        newdist(n);
626          mkaxes(u, v, co->ad);
627          dim[0] = random();
628                                  /* sample disk */
629 <        for (dim[1] = 0; dim[1] < nalt; dim[1]++)
233 <            for (dim[2] = 0; dim[2] < nazi; dim[2]++)
629 >        for (dim[1] = 0; dim[1] < n; dim[1]++)
630                  for (i = 0; i < il->nsamps; i++) {
631                                          /* next sample point */
632 <                    multisamp(sp, 4, urand(ilhash(dim,3)+i));
633 <                                        /* random direction */
634 <                    r1 = (dim[1] + sp[0])/nalt;
635 <                    r2 = (dim[2] + sp[1] - .5)/nazi;
636 <                    flatdir(dn, r1, r2);
637 <                    for (j = 0; j < 3; j++)
638 <                        dir[j] = -dn[0]*u[j] - dn[1]*v[j] - dn[2]*co->ad[j];
639 <                                        /* random location */
632 >                    h = ilhash(dim,2) + i;
633 >                                        /* randomize direction */
634 >                    if (il->sd != NULL) {
635 >                        r_BSDF_incvec(dir, il->sd, dim[1], urand(h), xfm);
636 >                    } else {
637 >                        multisamp(sp, 2, urand(h));
638 >                        alti = dim[1]/nazi;
639 >                        r1 = (alti + sp[0])/nalt;
640 >                        r2 = (dim[1] - alti*nazi + sp[1] - .5)/nazi;
641 >                        flatdir(dn, r1, r2);
642 >                        for (j = 0; j < 3; j++)
643 >                                dir[j] = -dn[0]*u[j] - dn[1]*v[j] - dn[2]*co->ad[j];
644 >                    }
645 >                                        /* randomize location */
646 >                    multisamp(sp, 2, urand(h+8371));
647                      r3 = sqrt(CO_R0(co)*CO_R0(co) +
648 <                            sp[2]*(CO_R1(co)*CO_R1(co) - CO_R0(co)*CO_R0(co)));
649 <                    r2 = 2.*PI*sp[3];
648 >                            sp[0]*(CO_R1(co)*CO_R1(co) - CO_R0(co)*CO_R0(co)));
649 >                    r2 = 2.*PI*sp[1];
650                      r1 = r3*cos(r2);
651                      r2 = r3*sin(r2);
652 +                    if (il->sd != NULL && DOT(dir, co->ad) < -FTINY)
653 +                        r3 = -1.0001*il->thick - 5.*FTINY;
654 +                    else
655 +                        r3 = 5.*FTINY;
656                      for (j = 0; j < 3; j++)
657 <                        org[j] = CO_P0(co)[j] + r1*u[j] + r1*v[j] +
658 <                                        .001*co->ad[j];
252 <
657 >                        org[j] = CO_P0(co)[j] + r1*u[j] + r2*v[j] +
658 >                                                r3*co->ad[j];
659                                          /* send sample */
660 <                    raysamp(distarr+3*(dim[1]*nazi+dim[2]), org, dir, rt);
660 >                    raysamp(dim[1], org, dir);
661                  }
662 <        rayflush(rt);
662 >                                /* add in direct component? */
663 >        if (!directvis && (il->flags & IL_LIGHT || il->sd != NULL)) {
664 >                MAT4    ixfm;
665 >                if (il->sd == NULL) {
666 >                        for (i = 3; i--; ) {
667 >                                ixfm[i][0] = u[i];
668 >                                ixfm[i][1] = v[i];
669 >                                ixfm[i][2] = co->ad[i];
670 >                                ixfm[i][3] = 0.;
671 >                        }
672 >                        ixfm[3][0] = ixfm[3][1] = ixfm[3][2] = 0.;
673 >                        ixfm[3][3] = 1.;
674 >                } else {
675 >                        if (!invmat4(ixfm, xfm))
676 >                                objerror(ob, INTERNAL,
677 >                                        "cannot invert BSDF transform");
678 >                        if (!(il->flags & IL_LIGHT))
679 >                                new_discount();
680 >                }
681 >                dim[0] = random();
682 >                for (i = 0; i < il->nsamps; i++) {
683 >                                        /* randomize location */
684 >                    h = dim[0] + samplendx++;
685 >                    multisamp(sp, 2, urand(h));
686 >                    r3 = sqrt(CO_R0(co)*CO_R0(co) +
687 >                            sp[0]*(CO_R1(co)*CO_R1(co) - CO_R0(co)*CO_R0(co)));
688 >                    r2 = 2.*PI*sp[1];
689 >                    r1 = r3*cos(r2);
690 >                    r2 = r3*sin(r2);
691 >                    for (j = 0; j < 3; j++)
692 >                        org[j] = CO_P0(co)[j] + r1*u[j] + r2*v[j];
693 >                                        /* sample source rays */
694 >                    srcsamps(il, org, co->ad, ixfm);
695 >                }
696 >        }
697 >                                /* wait for all rays to finish */
698 >        rayclean();
699 >        if (il->sd != NULL) {   /* run distribution through BSDF */
700 >                nalt = sqrt(il->sd->nout/PI) + .5;
701 >                nazi = PI*nalt + .5;
702 >                redistribute(il->sd, nalt, nazi, u, v, co->ad, xfm);
703 >                done_discount();
704 >                if (!il->sampdens)
705 >                        il->sampdens = nalt*nazi/PI + .999;
706 >        }
707                                  /* write out the ring and its distribution */
708 <        if (average(il, distarr, nalt*nazi)) {
708 >        if (average(il, distarr, n)) {
709                  if (il->sampdens > 0)
710                          flatout(il, distarr, nalt, nazi, u, v, co->ad);
711                  illumout(il, ob);
712 <        } else if (!(il->flags & IL_LIGHT))
712 >        } else
713                  printobj(il->altmat, ob);
714                                  /* clean up */
715          freecone(ob);
716 <        free((char *)distarr);
716 >        return(1);
717   }
718  
719  
720 < raysamp(res, org, dir, rt)      /* compute a ray sample */
721 < float  res[3];
722 < FVECT  org, dir;
723 < register struct rtproc  *rt;
720 > void
721 > redistribute(           /* pass distarr ray sums through BSDF */
722 >        struct BSDF_data *b,
723 >        int nalt,
724 >        int nazi,
725 >        FVECT u,
726 >        FVECT v,
727 >        FVECT w,
728 >        MAT4 xm
729 > )
730   {
731 <        register float  *fp;
732 <
733 <        if (rt->nrays == rt->bsiz)
734 <                rayflush(rt);
735 <        rt->dest[rt->nrays] = res;
736 <        fp = rt->buf + 6*rt->nrays++;
737 <        *fp++ = org[0]; *fp++ = org[1]; *fp++ = org[2];
738 <        *fp++ = dir[0]; *fp++ = dir[1]; *fp = dir[2];
739 < }
740 <
741 <
742 < rayflush(rt)                    /* flush buffered rays */
743 < register struct rtproc  *rt;
744 < {
745 <        register int  i;
746 <
747 <        if (rt->nrays <= 0)
748 <                return;
749 <        bzero(rt->buf+6*rt->nrays, 6*sizeof(float));
750 <        errno = 0;
751 <        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];
731 >        int     nout = 0;
732 >        MAT4    mymat, inmat;
733 >        COLORV  *idist;
734 >        COLORV  *cp;
735 >        FVECT   dv;
736 >        double  wt;
737 >        int     i, j, k, c, o;
738 >        COLOR   col, cinc;
739 >                                        /* copy incoming distribution */
740 >        if (b->ninc > distsiz)
741 >                error(INTERNAL, "error 1 in redistribute");
742 >        idist = (COLORV *)malloc(sizeof(COLOR)*b->ninc);
743 >        if (idist == NULL)
744 >                error(SYSTEM, "out of memory in redistribute");
745 >        memcpy(idist, distarr, sizeof(COLOR)*b->ninc);
746 >                                        /* compose direction transform */
747 >        for (i = 3; i--; ) {
748 >                mymat[i][0] = u[i];
749 >                mymat[i][1] = v[i];
750 >                mymat[i][2] = w[i];
751 >                mymat[i][3] = 0.;
752          }
753 <        rt->nrays = 0;
754 < }
755 <
756 <
757 < mkaxes(u, v, n)                 /* compute u and v to go with n */
758 < FVECT  u, v, n;
759 < {
760 <        register int  i;
761 <
762 <        v[0] = v[1] = v[2] = 0.0;
763 <        for (i = 0; i < 3; i++)
764 <                if (n[i] < 0.6 && n[i] > -0.6)
765 <                        break;
766 <        v[i] = 1.0;
767 <        fcross(u, v, n);
768 <        normalize(u);
769 <        fcross(v, n, u);
770 < }
771 <
772 <
773 < rounddir(dv, alt, azi)          /* compute uniform spherical direction */
774 < register FVECT  dv;
775 < double  alt, azi;
776 < {
777 <        double  d1, d2;
778 <
779 <        dv[2] = 1. - 2.*alt;
780 <        d1 = sqrt(1. - dv[2]*dv[2]);
781 <        d2 = 2.*PI * azi;
782 <        dv[0] = d1*cos(d2);
783 <        dv[1] = d1*sin(d2);
784 < }
785 <
786 <
787 < flatdir(dv, alt, azi)           /* compute uniform hemispherical direction */
788 < register FVECT  dv;
789 < double  alt, azi;
790 < {
791 <        double  d1, d2;
792 <
793 <        d1 = sqrt(alt);
794 <        d2 = 2.*PI * azi;
795 <        dv[0] = d1*cos(d2);
796 <        dv[1] = d1*sin(d2);
797 <        dv[2] = sqrt(1. - alt);
753 >        mymat[3][0] = mymat[3][1] = mymat[3][2] = 0.;
754 >        mymat[3][3] = 1.;
755 >        if (xm != NULL)
756 >                multmat4(mymat, xm, mymat);
757 >        for (i = 3; i--; ) {            /* make sure it's normalized */
758 >                wt = 1./sqrt(   mymat[0][i]*mymat[0][i] +
759 >                                mymat[1][i]*mymat[1][i] +
760 >                                mymat[2][i]*mymat[2][i] );
761 >                for (j = 3; j--; )
762 >                        mymat[j][i] *= wt;
763 >        }
764 >        if (!invmat4(inmat, mymat))     /* need inverse as well */
765 >                error(INTERNAL, "cannot invert BSDF transform");
766 >        newdist(nalt*nazi);             /* resample distribution */
767 >        for (i = b->ninc; i--; ) {
768 >                int     direct_out = -1;
769 >                COLOR   cdir;
770 >                getBSDF_incvec(dv, b, i);       /* compute incident irrad. */
771 >                multv3(dv, dv, mymat);
772 >                if (dv[2] < 0.0) {
773 >                        dv[0] = -dv[0]; dv[1] = -dv[1]; dv[2] = -dv[2];
774 >                        direct_out += (direct_discount != NULL);
775 >                }
776 >                wt = getBSDF_incohm(b, i);
777 >                wt *= dv[2];                    /* solid_angle*cosine(theta) */
778 >                cp = &idist[3*i];
779 >                copycolor(cinc, cp);
780 >                scalecolor(cinc, wt);
781 >                if (!direct_out) {              /* discount direct contr. */
782 >                        cp = &direct_discount[3*i];
783 >                        copycolor(cdir, cp);
784 >                        scalecolor(cdir, -wt);
785 >                        if (b->nout != b->ninc)
786 >                                direct_out = flatindex(dv, nalt, nazi);
787 >                        else
788 >                                direct_out = i; /* assumes dist. mirroring */
789 >                }
790 >                for (k = nalt; k--; )           /* loop over distribution */
791 >                  for (j = nazi; j--; ) {
792 >                    int rstart = random();
793 >                    for (c = NBSDFSAMPS; c--; ) {
794 >                        double  sp[2];
795 >                        multisamp(sp, 2, urand(rstart+c));
796 >                        flatdir(dv, (k + sp[0])/nalt,
797 >                                        (j + .5 - sp[1])/nazi);
798 >                        multv3(dv, dv, inmat);
799 >                                                /* evaluate BSDF @ outgoing */
800 >                        o = getBSDF_outndx(b, dv);
801 >                        if (o < 0) {
802 >                                nout++;
803 >                                continue;
804 >                        }
805 >                        wt = BSDF_value(b, i, o) * (1./NBSDFSAMPS);
806 >                        copycolor(col, cinc);
807 >                        if (b->nout != b->ninc)
808 >                                o = k*nazi + j;
809 >                        if (o == direct_out)
810 >                                addcolor(col, cdir);    /* minus direct */
811 >                        scalecolor(col, wt);
812 >                        cp = &distarr[3*(k*nazi + j)];
813 >                        addcolor(cp, col);      /* sum into distribution */
814 >                    }
815 >                  }
816 >        }
817 >        free(idist);                    /* free temp space */
818 >        if (nout) {
819 >                sprintf(errmsg, "missing %.1f%% of BSDF directions",
820 >                                100.*nout/(b->ninc*nalt*nazi*NBSDFSAMPS));
821 >                error(WARNING, errmsg);
822 >        }
823   }

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