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

Comparing ray/src/rt/aniso.c (file contents):
Revision 2.5 by greg, Wed Jan 15 11:02:43 1992 UTC vs.
Revision 2.16 by greg, Fri May 15 13:07:58 1992 UTC

# Line 39 | Line 39 | extern double  specjitter;             /* specular sampling jitte
39                                  /* specularity flags */
40   #define  SP_REFL        01              /* has reflected specular component */
41   #define  SP_TRAN        02              /* has transmitted specular */
42 < #define  SP_PURE        010             /* purely specular (zero roughness) */
43 < #define  SP_FLAT        020             /* reflecting surface is flat */
44 < #define  SP_RBLT        040             /* reflection below sample threshold */
45 < #define  SP_TBLT        0100            /* transmission below threshold */
46 < #define  SP_BADU        0200            /* bad u direction calculation */
42 > #define  SP_FLAT        04              /* reflecting surface is flat */
43 > #define  SP_RBLT        010             /* reflection below sample threshold */
44 > #define  SP_TBLT        020             /* transmission below threshold */
45 > #define  SP_BADU        040             /* bad u direction calculation */
46  
47   typedef struct {
48          OBJREC  *mp;            /* material pointer */
# Line 51 | Line 50 | typedef struct {
50          short  specfl;          /* specularity flags, defined above */
51          COLOR  mcolor;          /* color of this material */
52          COLOR  scolor;          /* color of specular component */
53 +        FVECT  vrefl;           /* vector in reflected direction */
54          FVECT  prdir;           /* vector in transmitted direction */
55          FVECT  u, v;            /* u and v vectors orienting anisotropy */
56 <        double  u_alpha;        /* u roughness */
57 <        double  v_alpha;        /* v roughness */
56 >        double  u_alpha2;       /* u roughness squared */
57 >        double  v_alpha2;       /* v roughness squared */
58          double  rdiff, rspec;   /* reflected specular, diffuse */
59          double  trans;          /* transmissivity */
60          double  tdiff, tspec;   /* transmitted specular, diffuse */
# Line 70 | Line 70 | FVECT  ldir;                   /* light source direction */
70   double  omega;                  /* light source size */
71   {
72          double  ldot;
73 <        double  dtmp, dtmp2;
73 >        double  dtmp, dtmp1, dtmp2;
74          FVECT  h;
75          double  au2, av2;
76          COLOR  ctmp;
# Line 93 | Line 93 | double  omega;                 /* light source size */
93                  scalecolor(ctmp, dtmp);
94                  addcolor(cval, ctmp);
95          }
96 <        if (ldot > FTINY && (np->specfl&(SP_REFL|SP_PURE|SP_BADU)) == SP_REFL) {
96 >        if (ldot > FTINY && (np->specfl&(SP_REFL|SP_BADU)) == SP_REFL) {
97                  /*
98                   *  Compute specular reflection coefficient using
99                   *  anisotropic gaussian distribution model.
# Line 103 | Line 103 | double  omega;                 /* light source size */
103                          au2 = av2 = omega/(4.0*PI);
104                  else
105                          au2 = av2 = 0.0;
106 <                au2 += np->u_alpha * np->u_alpha;
107 <                av2 += np->v_alpha * np->v_alpha;
106 >                au2 += np->u_alpha2;
107 >                av2 += np->v_alpha2;
108                                                  /* half vector */
109                  h[0] = ldir[0] - np->rp->rdir[0];
110                  h[1] = ldir[1] - np->rp->rdir[1];
111                  h[2] = ldir[2] - np->rp->rdir[2];
112                  normalize(h);
113                                                  /* ellipse */
114 <                dtmp = DOT(np->u, h);
115 <                dtmp *= dtmp / au2;
114 >                dtmp1 = DOT(np->u, h);
115 >                dtmp1 *= dtmp1 / au2;
116                  dtmp2 = DOT(np->v, h);
117                  dtmp2 *= dtmp2 / av2;
118                                                  /* gaussian */
119 <                dtmp = (dtmp + dtmp2) / (1.0 + DOT(np->pnorm, h));
120 <                dtmp = exp(-2.0*dtmp) / (4.0*PI * sqrt(au2*av2));
119 >                dtmp = (dtmp1 + dtmp2) / (1.0 + DOT(np->pnorm, h));
120 >                dtmp = exp(-2.0*dtmp) * 1.0/(4.0*PI)
121 >                                * sqrt(ldot/(np->pdot*au2*av2));
122                                                  /* worth using? */
123                  if (dtmp > FTINY) {
124                          copycolor(ctmp, np->scolor);
125 <                        dtmp *= omega / np->pdot;
125 >                        dtmp *= omega;
126                          scalecolor(ctmp, dtmp);
127                          addcolor(cval, ctmp);
128                  }
# Line 135 | Line 136 | double  omega;                 /* light source size */
136                  scalecolor(ctmp, dtmp);
137                  addcolor(cval, ctmp);
138          }
139 <        if (ldot < -FTINY && (np->specfl&(SP_TRAN|SP_PURE|SP_BADU)) == SP_TRAN) {
139 >        if (ldot < -FTINY && (np->specfl&(SP_TRAN|SP_BADU)) == SP_TRAN) {
140                  /*
141                   *  Compute specular transmission.  Specular transmission
142                   *  is always modified by material color.
143                   */
144                                                  /* roughness + source */
145 +                au2 = av2 = omega / PI;
146 +                au2 += .25 * np->u_alpha2;
147 +                av2 += .25 * np->v_alpha2;
148 +                                                /* "half vector" */
149 +                h[0] = ldir[0] - np->prdir[0];
150 +                h[1] = ldir[1] - np->prdir[1];
151 +                h[2] = ldir[2] - np->prdir[2];
152 +                dtmp = DOT(h,np->pnorm);
153 +                dtmp = DOT(h,h) - dtmp*dtmp;
154 +                if (dtmp > FTINY*FTINY) {
155 +                        dtmp1 = DOT(h,np->u);
156 +                        dtmp1 = dtmp1*dtmp1 / (au2*dtmp);
157 +                        dtmp2 = DOT(h,np->v);
158 +                        dtmp2 = dtmp2*dtmp2 / (av2*dtmp);
159 +                        dtmp = 2. - 2.*DOT(ldir,np->prdir);
160 +                        dtmp *= dtmp1 + dtmp2;
161 +                } else
162 +                        dtmp = 0.0;
163                                                  /* gaussian */
164 <                dtmp = 0.0;
164 >                dtmp = exp(-dtmp) * 1.0/(4.0*PI)
165 >                                * sqrt(-ldot/(np->pdot*au2*av2));
166                                                  /* worth using? */
167                  if (dtmp > FTINY) {
168                          copycolor(ctmp, np->mcolor);
169 <                        dtmp *= np->tspec * omega / np->pdot;
169 >                        dtmp *= np->tspec * omega;
170                          scalecolor(ctmp, dtmp);
171                          addcolor(cval, ctmp);
172                  }
# Line 159 | Line 179 | register OBJREC  *m;
179   register RAY  *r;
180   {
181          ANISODAT  nd;
162 –        double  transtest, transdist;
182          double  dtmp;
183          COLOR  ctmp;
184          register int  i;
185                                                  /* easy shadow test */
186 <        if (r->crtype & SHADOW && m->otype != MAT_TRANS2)
186 >        if (r->crtype & SHADOW)
187                  return;
188  
189          if (m->oargs.nfargs != (m->otype == MAT_TRANS2 ? 8 : 6))
# Line 177 | Line 196 | register RAY  *r;
196                             m->oargs.farg[2]);
197                                                  /* get roughness */
198          nd.specfl = 0;
199 <        nd.u_alpha = m->oargs.farg[4];
200 <        nd.v_alpha = m->oargs.farg[5];
201 <        if (nd.u_alpha <= FTINY || nd.v_alpha <= FTINY)
202 <                nd.specfl |= SP_PURE;
199 >        nd.u_alpha2 = m->oargs.farg[4];
200 >        nd.u_alpha2 *= nd.u_alpha2;
201 >        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)
204 >                objerror(m, USER, "roughness too small");
205                                                  /* reorient if necessary */
206          if (r->rod < 0.0)
207                  flipsurface(r);
# Line 190 | Line 211 | register RAY  *r;
211          if (nd.pdot < .001)
212                  nd.pdot = .001;                 /* non-zero for diraniso() */
213          multcolor(nd.mcolor, r->pcol);          /* modify material color */
193 –        transtest = 0;
214                                                  /* get specular component */
215          if ((nd.rspec = m->oargs.farg[3]) > FTINY) {
216                  nd.specfl |= SP_REFL;
# Line 207 | Line 227 | register RAY  *r;
227                  nd.rspec += (1.0-nd.rspec)*dtmp;
228                                                  /* check threshold */
229                  if (specthresh > FTINY &&
230 <                                ((specthresh >= 1.-FTINY ||
231 <                                specthresh + (.1 - .2*urand(8199+samplendx))
212 <                                        > nd.rspec)))
230 >                                (specthresh >= 1.-FTINY ||
231 >                                specthresh + .05 - .1*frandom() > nd.rspec))
232                          nd.specfl |= SP_RBLT;
233 <
234 <                if (!(r->crtype & SHADOW) && nd.specfl & SP_PURE) {
235 <                        RAY  lr;
236 <                        if (rayorigin(&lr, r, REFLECTED, nd.rspec) == 0) {
237 <                                for (i = 0; i < 3; i++)
238 <                                        lr.rdir[i] = r->rdir[i] +
220 <                                                2.0*nd.pdot*nd.pnorm[i];
221 <                                rayvalue(&lr);
222 <                                multcolor(lr.rcol, nd.scolor);
223 <                                addcolor(r->rcol, lr.rcol);
224 <                        }
225 <                }
233 >                                                /* compute refl. direction */
234 >                for (i = 0; i < 3; i++)
235 >                        nd.vrefl[i] = r->rdir[i] + 2.0*nd.pdot*nd.pnorm[i];
236 >                if (DOT(nd.vrefl, r->ron) <= FTINY)     /* penetration? */
237 >                        for (i = 0; i < 3; i++)         /* safety measure */
238 >                                nd.vrefl[i] = r->rdir[i] + 2.*r->rod*r->ron[i];
239          }
240                                                  /* compute transmission */
241 <        if (m->otype == MAT_TRANS) {
241 >        if (m->otype == MAT_TRANS2) {
242                  nd.trans = m->oargs.farg[6]*(1.0 - nd.rspec);
243                  nd.tspec = nd.trans * m->oargs.farg[7];
244                  nd.tdiff = nd.trans - nd.tspec;
# Line 233 | Line 246 | register RAY  *r;
246                          nd.specfl |= SP_TRAN;
247                                                          /* check threshold */
248                          if (specthresh > FTINY &&
249 <                                        ((specthresh >= 1.-FTINY ||
250 <                                        specthresh +
238 <                                            (.1 - .2*urand(7241+samplendx))
239 <                                                > nd.tspec)))
249 >                                        (specthresh >= 1.-FTINY ||
250 >                                specthresh + .05 - .1*frandom() > nd.tspec))
251                                  nd.specfl |= SP_TBLT;
252 <                        if (r->crtype & SHADOW ||
242 <                                        DOT(r->pert,r->pert) <= FTINY*FTINY) {
252 >                        if (DOT(r->pert,r->pert) <= FTINY*FTINY) {
253                                  VCOPY(nd.prdir, r->rdir);
244 –                                transtest = 2;
254                          } else {
255                                  for (i = 0; i < 3; i++)         /* perturb */
256                                          nd.prdir[i] = r->rdir[i] -
257 <                                                        .75*r->pert[i];
258 <                                normalize(nd.prdir);
257 >                                                        0.5*r->pert[i];
258 >                                if (DOT(nd.prdir, r->ron) < -FTINY)
259 >                                        normalize(nd.prdir);    /* OK */
260 >                                else
261 >                                        VCOPY(nd.prdir, r->rdir);
262                          }
263                  }
264          } else
265                  nd.tdiff = nd.tspec = nd.trans = 0.0;
254 –                                                /* transmitted ray */
255 –        if ((nd.specfl&(SP_TRAN|SP_PURE)) == (SP_TRAN|SP_PURE)) {
256 –                RAY  lr;
257 –                if (rayorigin(&lr, r, TRANS, nd.tspec) == 0) {
258 –                        VCOPY(lr.rdir, nd.prdir);
259 –                        rayvalue(&lr);
260 –                        scalecolor(lr.rcol, nd.tspec);
261 –                        multcolor(lr.rcol, nd.mcolor);  /* modified by color */
262 –                        addcolor(r->rcol, lr.rcol);
263 –                        transtest *= bright(lr.rcol);
264 –                        transdist = r->rot + lr.rt;
265 –                }
266 –        }
266  
268 –        if (r->crtype & SHADOW)                 /* the rest is shadow */
269 –                return;
267                                                  /* diffuse reflection */
268          nd.rdiff = 1.0 - nd.trans - nd.rspec;
269  
270 <        if (nd.specfl & SP_PURE && nd.rdiff <= FTINY && nd.tdiff <= FTINY)
271 <                return;                         /* 100% pure specular */
275 <
276 <        if (r->ro->otype == OBJ_FACE || r->ro->otype == OBJ_RING)
270 >        if (r->ro != NULL && (r->ro->otype == OBJ_FACE ||
271 >                        r->ro->otype == OBJ_RING))
272                  nd.specfl |= SP_FLAT;
273  
274          getacoords(r, &nd);                     /* set up coordinates */
275  
276 <        if (nd.specfl & (SP_REFL|SP_TRAN) && !(nd.specfl & (SP_PURE|SP_BADU)))
276 >        if (nd.specfl & (SP_REFL|SP_TRAN) && !(nd.specfl & SP_BADU))
277                  agaussamp(r, &nd);
278  
279          if (nd.rdiff > FTINY) {         /* ambient from this side */
# Line 303 | Line 298 | register RAY  *r;
298          }
299                                          /* add direct component */
300          direct(r, diraniso, &nd);
306 –                                        /* check distance */
307 –        if (transtest > bright(r->rcol))
308 –                r->rt = transdist;
301   }
302  
303  
# Line 327 | Line 319 | register ANISODAT  *np;
319                  np->specfl |= SP_BADU;
320                  return;
321          }
322 <        multv3(np->u, np->u, mf->f->xfm);
322 >        if (mf->f != &unitxf)
323 >                multv3(np->u, np->u, mf->f->xfm);
324          fcross(np->v, np->pnorm, np->u);
325          if (normalize(np->v) == 0.0) {
326                  objerror(np->mp, WARNING, "illegal orientation vector");
# Line 347 | Line 340 | register ANISODAT  *np;
340          FVECT  h;
341          double  rv[2];
342          double  d, sinp, cosp;
350 –        int  ntries;
343          register int  i;
344                                          /* compute reflection */
345          if ((np->specfl & (SP_REFL|SP_RBLT)) == SP_REFL &&
346                          rayorigin(&sr, r, SPECULAR, np->rspec) == 0) {
347                  dimlist[ndims++] = (int)np->mp;
348 <                for (ntries = 0; ntries < 10; ntries++) {
349 <                        dimlist[ndims] = ntries * 3601;
350 <                        d = urand(ilhash(dimlist,ndims+1)+samplendx);
351 <                        multisamp(rv, 2, d);
352 <                        d = 2.0*PI * rv[0];
353 <                        cosp = np->u_alpha * cos(d);
354 <                        sinp = np->v_alpha * sin(d);
355 <                        d = sqrt(cosp*cosp + sinp*sinp);
356 <                        cosp /= d;
357 <                        sinp /= d;
358 <                        rv[1] = 1.0 - specjitter*rv[1];
359 <                        if (rv[1] <= FTINY)
360 <                                d = 1.0;
361 <                        else
362 <                                d = sqrt(-log(rv[1]) /
363 <                                        (cosp*cosp/(np->u_alpha*np->u_alpha) +
364 <                                         sinp*sinp/(np->v_alpha*np->v_alpha)));
365 <                        for (i = 0; i < 3; i++)
366 <                                h[i] = np->pnorm[i] +
367 <                                        d*(cosp*np->u[i] + sinp*np->v[i]);
368 <                        d = -2.0 * DOT(h, r->rdir) / (1.0 + d*d);
369 <                        for (i = 0; i < 3; i++)
370 <                                sr.rdir[i] = r->rdir[i] + d*h[i];
371 <                        if (DOT(sr.rdir, r->ron) > FTINY) {
372 <                                rayvalue(&sr);
373 <                                multcolor(sr.rcol, np->scolor);
382 <                                addcolor(r->rcol, sr.rcol);
383 <                                break;
384 <                        }
385 <                }
348 >                d = urand(ilhash(dimlist,ndims)+samplendx);
349 >                multisamp(rv, 2, d);
350 >                d = 2.0*PI * rv[0];
351 >                cosp = cos(d);
352 >                sinp = sin(d);
353 >                d = sqrt(np->u_alpha2*cosp*cosp + np->v_alpha2*sinp*sinp);
354 >                cosp /= d;
355 >                sinp /= d;
356 >                rv[1] = 1.0 - specjitter*rv[1];
357 >                if (rv[1] <= FTINY)
358 >                        d = 1.0;
359 >                else
360 >                        d = sqrt(-log(rv[1]) /
361 >                                (cosp*cosp/np->u_alpha2 +
362 >                                 sinp*sinp/np->v_alpha2));
363 >                for (i = 0; i < 3; i++)
364 >                        h[i] = np->pnorm[i] +
365 >                                d*(cosp*np->u[i] + sinp*np->v[i]);
366 >                d = -2.0 * DOT(h, r->rdir) / (1.0 + d*d);
367 >                for (i = 0; i < 3; i++)
368 >                        sr.rdir[i] = r->rdir[i] + d*h[i];
369 >                if (DOT(sr.rdir, r->ron) <= FTINY)      /* penetration? */
370 >                        VCOPY(sr.rdir, np->vrefl);      /* jitter no good */
371 >                rayvalue(&sr);
372 >                multcolor(sr.rcol, np->scolor);
373 >                addcolor(r->rcol, sr.rcol);
374                  ndims--;
375          }
376                                          /* compute transmission */
377 +        if ((np->specfl & (SP_TRAN|SP_TBLT)) == SP_TRAN &&
378 +                        rayorigin(&sr, r, SPECULAR, np->tspec) == 0) {
379 +                dimlist[ndims++] = (int)np->mp;
380 +                d = urand(ilhash(dimlist,ndims)+1823+samplendx);
381 +                multisamp(rv, 2, d);
382 +                d = 2.0*PI * rv[0];
383 +                cosp = cos(d);
384 +                sinp = sin(d);
385 +                rv[1] = 1.0 - specjitter*rv[1];
386 +                if (rv[1] <= FTINY)
387 +                        d = 1.0;
388 +                else
389 +                        d = sqrt(-log(rv[1]) /
390 +                                (cosp*cosp*4./np->u_alpha2 +
391 +                                 sinp*sinp*4./np->v_alpha2));
392 +                for (i = 0; i < 3; i++)
393 +                        sr.rdir[i] = np->prdir[i] +
394 +                                        d*(cosp*np->u[i] + sinp*np->v[i]);
395 +                if (DOT(sr.rdir, r->ron) < -FTINY)
396 +                        normalize(sr.rdir);             /* OK, normalize */
397 +                else
398 +                        VCOPY(sr.rdir, np->prdir);      /* else no jitter */
399 +                rayvalue(&sr);
400 +                scalecolor(sr.rcol, np->tspec);
401 +                multcolor(sr.rcol, np->mcolor);         /* modify by color */
402 +                addcolor(r->rcol, sr.rcol);
403 +                ndims--;
404 +        }
405   }

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