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

Comparing ray/src/gen/mkillum2.c (file contents):
Revision 2.22 by greg, Sun Sep 30 19:05:26 2007 UTC vs.
Revision 2.31 by greg, Fri Jun 12 17:37:37 2009 UTC

# Line 10 | Line 10 | static const char      RCSid[] = "$Id$";
10   #include  "mkillum.h"
11   #include  "face.h"
12   #include  "cone.h"
13 < #include  "random.h"
13 > #include  "source.h"
14  
15 + #ifndef NBSDFSAMPS
16 + #define NBSDFSAMPS      32              /* 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  
24   void
# Line 22 | Line 26 | newdist(                       /* allocate & clear distribution array */
26          int siz
27   )
28   {
29 <        if (siz == 0) {
29 >        if (siz <= 0) {
30                  if (distsiz > 0)
31                          free((void *)distarr);
32                  distarr = NULL;
# Line 41 | Line 45 | newdist(                       /* allocate & clear distribution array */
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(RAY *r, int rv)
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)
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 */
96 > raysamp(                        /* queue a ray sample */
97          int  ndx,
98          FVECT  org,
99          FVECT  dir
# Line 81 | Line 115 | raysamp(       /* queue a ray sample */
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;
# Line 127 | Line 232 | rounddir(              /* compute uniform spherical direction */
232   }
233  
234  
235 < static void
235 > void
236   flatdir(                /* compute uniform hemispherical direction */
237 <        register FVECT  dv,
237 >        FVECT  dv,
238          double  alt,
239          double  azi
240   )
# Line 143 | Line 248 | flatdir(               /* compute uniform hemispherical direction *
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,
# Line 166 | Line 290 | my_face(               /* make an illum face */
290          char  *nm
291   )
292   {
169 – #define MAXMISS         (5*n*il->nsamps)
293          int  dim[2];
294 <        int  n, nalt, nazi, h, alti;
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          MAT4  xfm;
301 <        int  nmisses;
301 >        int  nallow;
302          FACE  *fa;
303 <        register int  i, j;
303 >        int  i, j;
304                                  /* get/check arguments */
305          fa = getface(ob);
306          if (fa->area == 0.0) {
# Line 229 | Line 353 | my_face(               /* make an illum face */
353          }
354          dim[0] = random();
355                                  /* sample polygon */
356 <        nmisses = 0;
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 */
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);
# Line 246 | Line 370 | my_face(               /* make an illum face */
370                              dir[j] = -dn[0]*u[j] - dn[1]*v[j] -
371                                                  dn[2]*fa->norm[j];
372                      }
373 <                                        /* random location */
373 >                                        /* randomize location */
374                      do {
375 <                        multisamp(sp, 2, urand(h+4862+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                          rayclean();
385                          freeface(ob);
386                          return(my_default(ob, il, nm));
387                      }
388                      if (il->sd != NULL && DOT(dir, fa->norm) < -FTINY)
389 <                        r1 = -1.0001*il->thick - .0001;
389 >                        r1 = -1.0001*il->thick - 5.*FTINY;
390                      else
391 <                        r1 = .0001;
391 >                        r1 = 5.*FTINY;
392                      for (j = 0; j < 3; j++)
393                          org[j] += r1*fa->norm[j];
394                                          /* send sample */
395                      raysamp(dim[1], org, dir);
396                  }
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)) {
# Line 286 | Line 456 | my_face(               /* make an illum face */
456                                  /* clean up */
457          freeface(ob);
458          return(0);
289 – #undef MAXMISS
459   }
460  
461  
# Line 344 | Line 513 | my_sphere(     /* make an illum sphere */
513                                          /* send sample */
514                      raysamp(dim[1]*nazi+dim[2], org, dir);
515                  }
516 +                                /* wait for all rays to finish */
517          rayclean();
518                                  /* write out the sphere and its distribution */
519          if (average(il, distarr, n)) {
# Line 374 | Line 544 | my_ring(               /* make an illum ring */
544          FVECT  u, v;
545          MAT4  xfm;
546          CONE  *co;
547 <        register int  i, j;
547 >        int  i, j;
548                                  /* get/check arguments */
549          co = getcone(ob, 0);
550                                  /* set up sampling */
# Line 403 | Line 573 | my_ring(               /* make an illum ring */
573                  for (i = 0; i < il->nsamps; i++) {
574                                          /* next sample point */
575                      h = ilhash(dim,2) + i;
576 <                                        /* random direction */
576 >                                        /* randomize direction */
577                      if (il->sd != NULL) {
578                          r_BSDF_incvec(dir, il->sd, dim[1], urand(h), xfm);
579                      } else {
# Line 413 | Line 583 | my_ring(               /* make an illum ring */
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];
586 >                                dir[j] = -dn[0]*u[j] - dn[1]*v[j] - dn[2]*co->ad[j];
587                      }
588 <                                        /* random location */
588 >                                        /* randomize location */
589                      multisamp(sp, 2, urand(h+8371));
590                      r3 = sqrt(CO_R0(co)*CO_R0(co) +
591                              sp[0]*(CO_R1(co)*CO_R1(co) - CO_R0(co)*CO_R0(co)));
# Line 423 | Line 593 | my_ring(               /* make an illum ring */
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 - .0001;
596 >                        r3 = -1.0001*il->thick - 5.*FTINY;
597                      else
598 <                        r3 = .0001;
598 >                        r3 = 5.*FTINY;
599                      for (j = 0; j < 3; j++)
600                          org[j] = CO_P0(co)[j] + r1*u[j] + r2*v[j] +
601                                                  r3*co->ad[j];
602                                          /* send sample */
603                      raysamp(dim[1], org, dir);
604                  }
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)) {
# Line 448 | Line 657 | my_ring(               /* make an illum ring */
657                                  /* clean up */
658          freecone(ob);
659          return(1);
660 + }
661 +
662 +
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 +        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 +        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 +                        direct_out = flatindex(dv, nalt, nazi);
729 +                }
730 +                for (k = nalt; k--; )           /* loop over distribution */
731 +                  for (j = nazi; j--; ) {
732 +                    int rstart = random();
733 +                    for (c = NBSDFSAMPS; c--; ) {
734 +                        double  sp[2];
735 +                        multisamp(sp, 2, urand(rstart+c));
736 +                        flatdir(dv, (k + sp[0])/nalt,
737 +                                        (j + .5 - sp[1])/nazi);
738 +                        multv3(dv, dv, inmat);
739 +                                                /* evaluate BSDF @ outgoing */
740 +                        o = getBSDF_outndx(b, dv);
741 +                        if (o < 0) {
742 +                                nout++;
743 +                                continue;
744 +                        }
745 +                        wt = BSDF_value(b, i, o) * (1./NBSDFSAMPS);
746 +                        copycolor(col, cinc);
747 +                        o = k*nazi + j;
748 +                        if (o == direct_out)
749 +                                addcolor(col, cdir);    /* minus direct */
750 +                        scalecolor(col, wt);
751 +                        cp = &distarr[3*o];
752 +                        addcolor(cp, col);      /* sum into distribution */
753 +                    }
754 +                  }
755 +        }
756 +        free(idist);                    /* free temp space */
757 +        if (nout) {
758 +                sprintf(errmsg, "missing %.1f%% of BSDF directions",
759 +                                100.*nout/(b->ninc*nalt*nazi*NBSDFSAMPS));
760 +                error(WARNING, errmsg);
761 +        }
762   }

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