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root/radiance/ray/src/rt/aniso.c
(Generate patch)

Comparing ray/src/rt/aniso.c (file contents):
Revision 2.16 by greg, Fri May 15 13:07:58 1992 UTC vs.
Revision 2.33 by gwlarson, Wed Dec 16 18:14:57 1998 UTC

# Line 1 | Line 1
1 < /* Copyright (c) 1992 Regents of the University of California */
1 > /* Copyright (c) 1998 Silicon Graphics, Inc. */
2  
3   #ifndef lint
4 < static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
4 > static char SCCSid[] = "$SunId$ SGI";
5   #endif
6  
7   /*
# Line 19 | Line 19 | static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
19   extern double  specthresh;              /* specular sampling threshold */
20   extern double  specjitter;              /* specular sampling jitter */
21  
22 + extern int  backvis;                    /* back faces visible? */
23 +
24 + #ifndef  MAXITER
25 + #define  MAXITER        10              /* maximum # specular ray attempts */
26 + #endif
27 +
28 + static  agaussamp(), getacoords();
29 +
30   /*
31 < *      This anisotropic reflection model uses a variant on the
32 < *  exponential Gaussian used in normal.c.
31 > *      This routine implements the anisotropic Gaussian
32 > *  model described by Ward in Siggraph `92 article.
33   *      We orient the surface towards the incoming ray, so a single
34   *  surface can be used to represent an infinitely thin object.
35   *
# Line 34 | Line 42 | extern double  specjitter;             /* specular sampling jitte
42   *  8  red      grn     blu     rspec   u-rough v-rough trans   tspec
43   */
44  
37 – #define  BSPEC(m)       (6.0)           /* specularity parameter b */
38 –
45                                  /* specularity flags */
46   #define  SP_REFL        01              /* has reflected specular component */
47   #define  SP_TRAN        02              /* has transmitted specular */
# Line 53 | Line 59 | typedef struct {
59          FVECT  vrefl;           /* vector in reflected direction */
60          FVECT  prdir;           /* vector in transmitted direction */
61          FVECT  u, v;            /* u and v vectors orienting anisotropy */
62 <        double  u_alpha2;       /* u roughness squared */
63 <        double  v_alpha2;       /* v roughness squared */
62 >        double  u_alpha;        /* u roughness */
63 >        double  v_alpha;        /* v roughness */
64          double  rdiff, rspec;   /* reflected specular, diffuse */
65          double  trans;          /* transmissivity */
66          double  tdiff, tspec;   /* transmitted specular, diffuse */
# Line 103 | Line 109 | double  omega;                 /* light source size */
109                          au2 = av2 = omega/(4.0*PI);
110                  else
111                          au2 = av2 = 0.0;
112 <                au2 += np->u_alpha2;
113 <                av2 += np->v_alpha2;
112 >                au2 += np->u_alpha*np->u_alpha;
113 >                av2 += np->v_alpha*np->v_alpha;
114                                                  /* half vector */
115                  h[0] = ldir[0] - np->rp->rdir[0];
116                  h[1] = ldir[1] - np->rp->rdir[1];
117                  h[2] = ldir[2] - np->rp->rdir[2];
112 –                normalize(h);
118                                                  /* ellipse */
119                  dtmp1 = DOT(np->u, h);
120                  dtmp1 *= dtmp1 / au2;
121                  dtmp2 = DOT(np->v, h);
122                  dtmp2 *= dtmp2 / av2;
123                                                  /* gaussian */
124 <                dtmp = (dtmp1 + dtmp2) / (1.0 + DOT(np->pnorm, h));
125 <                dtmp = exp(-2.0*dtmp) * 1.0/(4.0*PI)
124 >                dtmp = DOT(np->pnorm, h);
125 >                dtmp = (dtmp1 + dtmp2) / (dtmp*dtmp);
126 >                dtmp = exp(-dtmp) * (0.25/PI)
127                                  * sqrt(ldot/(np->pdot*au2*av2));
128                                                  /* worth using? */
129                  if (dtmp > FTINY) {
# Line 143 | Line 149 | double  omega;                 /* light source size */
149                   */
150                                                  /* roughness + source */
151                  au2 = av2 = omega / PI;
152 <                au2 += .25 * np->u_alpha2;
153 <                av2 += .25 * np->v_alpha2;
152 >                au2 += np->u_alpha*np->u_alpha;
153 >                av2 += np->v_alpha*np->v_alpha;
154                                                  /* "half vector" */
155                  h[0] = ldir[0] - np->prdir[0];
156                  h[1] = ldir[1] - np->prdir[1];
157                  h[2] = ldir[2] - np->prdir[2];
158 <                dtmp = DOT(h,np->pnorm);
153 <                dtmp = DOT(h,h) - dtmp*dtmp;
158 >                dtmp = DOT(h,h);
159                  if (dtmp > FTINY*FTINY) {
160 <                        dtmp1 = DOT(h,np->u);
161 <                        dtmp1 = dtmp1*dtmp1 / (au2*dtmp);
162 <                        dtmp2 = DOT(h,np->v);
163 <                        dtmp2 = dtmp2*dtmp2 / (av2*dtmp);
164 <                        dtmp = 2. - 2.*DOT(ldir,np->prdir);
165 <                        dtmp *= dtmp1 + dtmp2;
160 >                        dtmp1 = DOT(h,np->pnorm);
161 >                        dtmp = 1.0 - dtmp1*dtmp1/dtmp;
162 >                        if (dtmp > FTINY*FTINY) {
163 >                                dtmp1 = DOT(h,np->u);
164 >                                dtmp1 *= dtmp1 / au2;
165 >                                dtmp2 = DOT(h,np->v);
166 >                                dtmp2 *= dtmp2 / av2;
167 >                                dtmp = (dtmp1 + dtmp2) / dtmp;
168 >                        }
169                  } else
170                          dtmp = 0.0;
171                                                  /* gaussian */
172 <                dtmp = exp(-dtmp) * 1.0/(4.0*PI)
172 >                dtmp = exp(-dtmp) * (1.0/PI)
173                                  * sqrt(-ldot/(np->pdot*au2*av2));
174                                                  /* worth using? */
175                  if (dtmp > FTINY) {
# Line 179 | Line 187 | register OBJREC  *m;
187   register RAY  *r;
188   {
189          ANISODAT  nd;
182 –        double  dtmp;
190          COLOR  ctmp;
191          register int  i;
192                                                  /* easy shadow test */
193          if (r->crtype & SHADOW)
194 <                return;
194 >                return(1);
195  
196          if (m->oargs.nfargs != (m->otype == MAT_TRANS2 ? 8 : 6))
197                  objerror(m, USER, "bad number of real arguments");
# Line 196 | Line 203 | register RAY  *r;
203                             m->oargs.farg[2]);
204                                                  /* get roughness */
205          nd.specfl = 0;
206 <        nd.u_alpha2 = m->oargs.farg[4];
207 <        nd.u_alpha2 *= nd.u_alpha2;
208 <        nd.v_alpha2 = m->oargs.farg[5];
202 <        nd.v_alpha2 *= nd.v_alpha2;
203 <        if (nd.u_alpha2 < FTINY*FTINY || nd.v_alpha2 <= FTINY*FTINY)
206 >        nd.u_alpha = m->oargs.farg[4];
207 >        nd.v_alpha = m->oargs.farg[5];
208 >        if (nd.u_alpha < FTINY || nd.v_alpha <= FTINY)
209                  objerror(m, USER, "roughness too small");
210 <                                                /* reorient if necessary */
211 <        if (r->rod < 0.0)
212 <                flipsurface(r);
210 >                                                /* check for back side */
211 >        if (r->rod < 0.0) {
212 >                if (!backvis && m->otype != MAT_TRANS2) {
213 >                        raytrans(r);
214 >                        return(1);
215 >                }
216 >                flipsurface(r);                 /* reorient if backvis */
217 >        }
218                                                  /* get modifiers */
219          raytexture(r, m->omod);
220          nd.pdot = raynormal(nd.pnorm, r);       /* perturb normal */
# Line 220 | Line 230 | register RAY  *r;
230                  else
231                          setcolor(nd.scolor, 1.0, 1.0, 1.0);
232                  scalecolor(nd.scolor, nd.rspec);
223 –                                                /* improved model */
224 –                dtmp = exp(-BSPEC(m)*nd.pdot);
225 –                for (i = 0; i < 3; i++)
226 –                        colval(nd.scolor,i) += (1.0-colval(nd.scolor,i))*dtmp;
227 –                nd.rspec += (1.0-nd.rspec)*dtmp;
233                                                  /* check threshold */
234 <                if (specthresh > FTINY &&
230 <                                (specthresh >= 1.-FTINY ||
231 <                                specthresh + .05 - .1*frandom() > nd.rspec))
234 >                if (specthresh >= nd.rspec-FTINY)
235                          nd.specfl |= SP_RBLT;
236                                                  /* compute refl. direction */
237                  for (i = 0; i < 3; i++)
# Line 245 | Line 248 | register RAY  *r;
248                  if (nd.tspec > FTINY) {
249                          nd.specfl |= SP_TRAN;
250                                                          /* check threshold */
251 <                        if (specthresh > FTINY &&
249 <                                        (specthresh >= 1.-FTINY ||
250 <                                specthresh + .05 - .1*frandom() > nd.tspec))
251 >                        if (specthresh >= nd.tspec-FTINY)
252                                  nd.specfl |= SP_TBLT;
253                          if (DOT(r->pert,r->pert) <= FTINY*FTINY) {
254                                  VCOPY(nd.prdir, r->rdir);
255                          } else {
256                                  for (i = 0; i < 3; i++)         /* perturb */
257 <                                        nd.prdir[i] = r->rdir[i] -
257 <                                                        0.5*r->pert[i];
257 >                                        nd.prdir[i] = r->rdir[i] - r->pert[i];
258                                  if (DOT(nd.prdir, r->ron) < -FTINY)
259                                          normalize(nd.prdir);    /* OK */
260                                  else
# Line 267 | Line 267 | register RAY  *r;
267                                                  /* diffuse reflection */
268          nd.rdiff = 1.0 - nd.trans - nd.rspec;
269  
270 <        if (r->ro != NULL && (r->ro->otype == OBJ_FACE ||
271 <                        r->ro->otype == OBJ_RING))
270 >        if (r->ro != NULL && isflat(r->ro->otype))
271                  nd.specfl |= SP_FLAT;
272  
273          getacoords(r, &nd);                     /* set up coordinates */
# Line 277 | Line 276 | register RAY  *r;
276                  agaussamp(r, &nd);
277  
278          if (nd.rdiff > FTINY) {         /* ambient from this side */
279 <                ambient(ctmp, r);
279 >                ambient(ctmp, r, nd.pnorm);
280                  if (nd.specfl & SP_RBLT)
281                          scalecolor(ctmp, 1.0-nd.trans);
282                  else
# Line 286 | Line 285 | register RAY  *r;
285                  addcolor(r->rcol, ctmp);        /* add to returned color */
286          }
287          if (nd.tdiff > FTINY) {         /* ambient from other side */
288 +                FVECT  bnorm;
289 +
290                  flipsurface(r);
291 <                ambient(ctmp, r);
291 >                bnorm[0] = -nd.pnorm[0];
292 >                bnorm[1] = -nd.pnorm[1];
293 >                bnorm[2] = -nd.pnorm[2];
294 >                ambient(ctmp, r, bnorm);
295                  if (nd.specfl & SP_TBLT)
296                          scalecolor(ctmp, nd.trans);
297                  else
# Line 298 | Line 302 | register RAY  *r;
302          }
303                                          /* add direct component */
304          direct(r, diraniso, &nd);
305 +
306 +        return(1);
307   }
308  
309  
# Line 340 | Line 346 | register ANISODAT  *np;
346          FVECT  h;
347          double  rv[2];
348          double  d, sinp, cosp;
349 +        int  niter;
350          register int  i;
351                                          /* compute reflection */
352          if ((np->specfl & (SP_REFL|SP_RBLT)) == SP_REFL &&
353                          rayorigin(&sr, r, SPECULAR, np->rspec) == 0) {
354                  dimlist[ndims++] = (int)np->mp;
355 <                d = urand(ilhash(dimlist,ndims)+samplendx);
356 <                multisamp(rv, 2, d);
357 <                d = 2.0*PI * rv[0];
358 <                cosp = cos(d);
359 <                sinp = sin(d);
360 <                d = sqrt(np->u_alpha2*cosp*cosp + np->v_alpha2*sinp*sinp);
361 <                cosp /= d;
362 <                sinp /= d;
363 <                rv[1] = 1.0 - specjitter*rv[1];
364 <                if (rv[1] <= FTINY)
365 <                        d = 1.0;
366 <                else
367 <                        d = sqrt(-log(rv[1]) /
368 <                                (cosp*cosp/np->u_alpha2 +
369 <                                 sinp*sinp/np->v_alpha2));
370 <                for (i = 0; i < 3; i++)
371 <                        h[i] = np->pnorm[i] +
372 <                                d*(cosp*np->u[i] + sinp*np->v[i]);
373 <                d = -2.0 * DOT(h, r->rdir) / (1.0 + d*d);
374 <                for (i = 0; i < 3; i++)
375 <                        sr.rdir[i] = r->rdir[i] + d*h[i];
376 <                if (DOT(sr.rdir, r->ron) <= FTINY)      /* penetration? */
377 <                        VCOPY(sr.rdir, np->vrefl);      /* jitter no good */
378 <                rayvalue(&sr);
379 <                multcolor(sr.rcol, np->scolor);
380 <                addcolor(r->rcol, sr.rcol);
355 >                for (niter = 0; niter < MAXITER; niter++) {
356 >                        if (niter)
357 >                                d = frandom();
358 >                        else
359 >                                d = urand(ilhash(dimlist,ndims)+samplendx);
360 >                        multisamp(rv, 2, d);
361 >                        d = 2.0*PI * rv[0];
362 >                        cosp = tcos(d) * np->u_alpha;
363 >                        sinp = tsin(d) * np->v_alpha;
364 >                        d = sqrt(cosp*cosp + sinp*sinp);
365 >                        cosp /= d;
366 >                        sinp /= d;
367 >                        rv[1] = 1.0 - specjitter*rv[1];
368 >                        if (rv[1] <= FTINY)
369 >                                d = 1.0;
370 >                        else
371 >                                d = sqrt(-log(rv[1]) /
372 >                                        (cosp*cosp/(np->u_alpha*np->u_alpha) +
373 >                                         sinp*sinp/(np->v_alpha*np->v_alpha)));
374 >                        for (i = 0; i < 3; i++)
375 >                                h[i] = np->pnorm[i] +
376 >                                        d*(cosp*np->u[i] + sinp*np->v[i]);
377 >                        d = -2.0 * DOT(h, r->rdir) / (1.0 + d*d);
378 >                        for (i = 0; i < 3; i++)
379 >                                sr.rdir[i] = r->rdir[i] + d*h[i];
380 >                        if (DOT(sr.rdir, r->ron) > FTINY) {
381 >                                rayvalue(&sr);
382 >                                multcolor(sr.rcol, np->scolor);
383 >                                addcolor(r->rcol, sr.rcol);
384 >                                break;
385 >                        }
386 >                }
387                  ndims--;
388          }
389                                          /* compute transmission */
390          if ((np->specfl & (SP_TRAN|SP_TBLT)) == SP_TRAN &&
391                          rayorigin(&sr, r, SPECULAR, np->tspec) == 0) {
392                  dimlist[ndims++] = (int)np->mp;
393 <                d = urand(ilhash(dimlist,ndims)+1823+samplendx);
394 <                multisamp(rv, 2, d);
395 <                d = 2.0*PI * rv[0];
396 <                cosp = cos(d);
397 <                sinp = sin(d);
398 <                rv[1] = 1.0 - specjitter*rv[1];
399 <                if (rv[1] <= FTINY)
400 <                        d = 1.0;
401 <                else
402 <                        d = sqrt(-log(rv[1]) /
403 <                                (cosp*cosp*4./np->u_alpha2 +
404 <                                 sinp*sinp*4./np->v_alpha2));
405 <                for (i = 0; i < 3; i++)
406 <                        sr.rdir[i] = np->prdir[i] +
407 <                                        d*(cosp*np->u[i] + sinp*np->v[i]);
408 <                if (DOT(sr.rdir, r->ron) < -FTINY)
409 <                        normalize(sr.rdir);             /* OK, normalize */
410 <                else
411 <                        VCOPY(sr.rdir, np->prdir);      /* else no jitter */
412 <                rayvalue(&sr);
413 <                scalecolor(sr.rcol, np->tspec);
414 <                multcolor(sr.rcol, np->mcolor);         /* modify by color */
415 <                addcolor(r->rcol, sr.rcol);
393 >                for (niter = 0; niter < MAXITER; niter++) {
394 >                        if (niter)
395 >                                d = frandom();
396 >                        else
397 >                                d = urand(ilhash(dimlist,ndims)+1823+samplendx);
398 >                        multisamp(rv, 2, d);
399 >                        d = 2.0*PI * rv[0];
400 >                        cosp = tcos(d) * np->u_alpha;
401 >                        sinp = tsin(d) * np->v_alpha;
402 >                        d = sqrt(cosp*cosp + sinp*sinp);
403 >                        cosp /= d;
404 >                        sinp /= d;
405 >                        rv[1] = 1.0 - specjitter*rv[1];
406 >                        if (rv[1] <= FTINY)
407 >                                d = 1.0;
408 >                        else
409 >                                d = sqrt(-log(rv[1]) /
410 >                                        (cosp*cosp/(np->u_alpha*np->u_alpha) +
411 >                                         sinp*sinp/(np->v_alpha*np->v_alpha)));
412 >                        for (i = 0; i < 3; i++)
413 >                                sr.rdir[i] = np->prdir[i] +
414 >                                                d*(cosp*np->u[i] + sinp*np->v[i]);
415 >                        if (DOT(sr.rdir, r->ron) < -FTINY) {
416 >                                normalize(sr.rdir);     /* OK, normalize */
417 >                                rayvalue(&sr);
418 >                                scalecolor(sr.rcol, np->tspec);
419 >                                multcolor(sr.rcol, np->mcolor); /* modify */
420 >                                addcolor(r->rcol, sr.rcol);
421 >                                break;
422 >                        }
423 >                }
424                  ndims--;
425          }
426   }

Diff Legend

– Removed lines
+ Added lines
< Changed lines
> Changed lines