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

Comparing ray/src/rt/aniso.c (file contents):
Revision 2.17 by greg, Sat May 16 08:37:03 1992 UTC vs.
Revision 2.31 by greg, Wed Nov 22 09:27:51 1995 UTC

# 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 + static  agaussamp(), getacoords();
25 +
26   /*
27 < *      This anisotropic reflection model uses a variant on the
28 < *  exponential Gaussian used in normal.c.
27 > *      This routine implements the anisotropic Gaussian
28 > *  model described by Ward in Siggraph `92 article.
29   *      We orient the surface towards the incoming ray, so a single
30   *  surface can be used to represent an infinitely thin object.
31   *
# Line 34 | Line 38 | extern double  specjitter;             /* specular sampling jitte
38   *  8  red      grn     blu     rspec   u-rough v-rough trans   tspec
39   */
40  
37 – #define  BSPEC(m)       (6.0)           /* specularity parameter b */
38 –
41                                  /* specularity flags */
42   #define  SP_REFL        01              /* has reflected specular component */
43   #define  SP_TRAN        02              /* has transmitted specular */
# Line 53 | Line 55 | typedef struct {
55          FVECT  vrefl;           /* vector in reflected direction */
56          FVECT  prdir;           /* vector in transmitted direction */
57          FVECT  u, v;            /* u and v vectors orienting anisotropy */
58 <        double  u_alpha2;       /* u roughness squared */
59 <        double  v_alpha2;       /* v roughness squared */
58 >        double  u_alpha;        /* u roughness */
59 >        double  v_alpha;        /* v roughness */
60          double  rdiff, rspec;   /* reflected specular, diffuse */
61          double  trans;          /* transmissivity */
62          double  tdiff, tspec;   /* transmitted specular, diffuse */
# Line 103 | Line 105 | double  omega;                 /* light source size */
105                          au2 = av2 = omega/(4.0*PI);
106                  else
107                          au2 = av2 = 0.0;
108 <                au2 += np->u_alpha2;
109 <                av2 += np->v_alpha2;
108 >                au2 += np->u_alpha*np->u_alpha;
109 >                av2 += np->v_alpha*np->v_alpha;
110                                                  /* half vector */
111                  h[0] = ldir[0] - np->rp->rdir[0];
112                  h[1] = ldir[1] - np->rp->rdir[1];
113                  h[2] = ldir[2] - np->rp->rdir[2];
112 –                normalize(h);
114                                                  /* ellipse */
115                  dtmp1 = DOT(np->u, h);
116                  dtmp1 *= dtmp1 / au2;
117                  dtmp2 = DOT(np->v, h);
118                  dtmp2 *= dtmp2 / av2;
119                                                  /* gaussian */
120 <                dtmp = (dtmp1 + dtmp2) / (1.0 + DOT(np->pnorm, h));
121 <                dtmp = exp(-2.0*dtmp) * 1.0/(4.0*PI)
120 >                dtmp = DOT(np->pnorm, h);
121 >                dtmp = (dtmp1 + dtmp2) / (dtmp*dtmp);
122 >                dtmp = exp(-dtmp) * (0.25/PI)
123                                  * sqrt(ldot/(np->pdot*au2*av2));
124                                                  /* worth using? */
125                  if (dtmp > FTINY) {
# Line 143 | Line 145 | double  omega;                 /* light source size */
145                   */
146                                                  /* roughness + source */
147                  au2 = av2 = omega / PI;
148 <                au2 += np->u_alpha2;
149 <                av2 += np->v_alpha2;
148 >                au2 += np->u_alpha*np->u_alpha;
149 >                av2 += np->v_alpha*np->v_alpha;
150                                                  /* "half vector" */
151                  h[0] = ldir[0] - np->prdir[0];
152                  h[1] = ldir[1] - np->prdir[1];
153                  h[2] = ldir[2] - np->prdir[2];
154 <                dtmp = DOT(h,np->pnorm);
153 <                dtmp = DOT(h,h) - dtmp*dtmp;
154 >                dtmp = DOT(h,h);
155                  if (dtmp > FTINY*FTINY) {
156 <                        dtmp1 = DOT(h,np->u);
157 <                        dtmp1 = dtmp1*dtmp1 / (au2*dtmp);
158 <                        dtmp2 = DOT(h,np->v);
159 <                        dtmp2 = dtmp2*dtmp2 / (av2*dtmp);
160 <                        dtmp = 2. - 2.*DOT(ldir,np->prdir);
161 <                        dtmp *= dtmp1 + dtmp2;
156 >                        dtmp1 = DOT(h,np->pnorm);
157 >                        dtmp = 1.0 - dtmp1*dtmp1/dtmp;
158 >                        if (dtmp > FTINY*FTINY) {
159 >                                dtmp1 = DOT(h,np->u);
160 >                                dtmp1 *= dtmp1 / au2;
161 >                                dtmp2 = DOT(h,np->v);
162 >                                dtmp2 *= dtmp2 / av2;
163 >                                dtmp = (dtmp1 + dtmp2) / dtmp;
164 >                        }
165                  } else
166                          dtmp = 0.0;
167                                                  /* gaussian */
168 <                dtmp = exp(-dtmp) * 1.0/(4.0*PI)
168 >                dtmp = exp(-dtmp) * (1.0/PI)
169                                  * sqrt(-ldot/(np->pdot*au2*av2));
170                                                  /* worth using? */
171                  if (dtmp > FTINY) {
# Line 179 | Line 183 | register OBJREC  *m;
183   register RAY  *r;
184   {
185          ANISODAT  nd;
182 –        double  dtmp;
186          COLOR  ctmp;
187          register int  i;
188                                                  /* easy shadow test */
189          if (r->crtype & SHADOW)
190 <                return;
190 >                return(1);
191  
192          if (m->oargs.nfargs != (m->otype == MAT_TRANS2 ? 8 : 6))
193                  objerror(m, USER, "bad number of real arguments");
# Line 196 | Line 199 | register RAY  *r;
199                             m->oargs.farg[2]);
200                                                  /* get roughness */
201          nd.specfl = 0;
202 <        nd.u_alpha2 = m->oargs.farg[4];
203 <        nd.u_alpha2 *= nd.u_alpha2;
204 <        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)
202 >        nd.u_alpha = m->oargs.farg[4];
203 >        nd.v_alpha = m->oargs.farg[5];
204 >        if (nd.u_alpha < FTINY || nd.v_alpha <= FTINY)
205                  objerror(m, USER, "roughness too small");
206 <                                                /* reorient if necessary */
207 <        if (r->rod < 0.0)
208 <                flipsurface(r);
206 >                                                /* check for back side */
207 >        if (r->rod < 0.0) {
208 >                if (!backvis && m->otype != MAT_TRANS2) {
209 >                        raytrans(r);
210 >                        return(1);
211 >                }
212 >                flipsurface(r);                 /* reorient if backvis */
213 >        }
214                                                  /* get modifiers */
215          raytexture(r, m->omod);
216          nd.pdot = raynormal(nd.pnorm, r);       /* perturb normal */
# Line 220 | Line 226 | register RAY  *r;
226                  else
227                          setcolor(nd.scolor, 1.0, 1.0, 1.0);
228                  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;
229                                                  /* check threshold */
230 <                if (specthresh > FTINY &&
230 <                                (specthresh >= 1.-FTINY ||
231 <                                specthresh + .05 - .1*frandom() > nd.rspec))
230 >                if (specthresh >= nd.rspec-FTINY)
231                          nd.specfl |= SP_RBLT;
232                                                  /* compute refl. direction */
233                  for (i = 0; i < 3; i++)
# Line 245 | Line 244 | register RAY  *r;
244                  if (nd.tspec > FTINY) {
245                          nd.specfl |= SP_TRAN;
246                                                          /* check threshold */
247 <                        if (specthresh > FTINY &&
249 <                                        (specthresh >= 1.-FTINY ||
250 <                                specthresh + .05 - .1*frandom() > nd.tspec))
247 >                        if (specthresh >= nd.tspec-FTINY)
248                                  nd.specfl |= SP_TBLT;
249                          if (DOT(r->pert,r->pert) <= FTINY*FTINY) {
250                                  VCOPY(nd.prdir, r->rdir);
# Line 266 | Line 263 | register RAY  *r;
263                                                  /* diffuse reflection */
264          nd.rdiff = 1.0 - nd.trans - nd.rspec;
265  
266 <        if (r->ro != NULL && (r->ro->otype == OBJ_FACE ||
270 <                        r->ro->otype == OBJ_RING))
266 >        if (r->ro != NULL && isflat(r->ro->otype))
267                  nd.specfl |= SP_FLAT;
268  
269          getacoords(r, &nd);                     /* set up coordinates */
# Line 276 | Line 272 | register RAY  *r;
272                  agaussamp(r, &nd);
273  
274          if (nd.rdiff > FTINY) {         /* ambient from this side */
275 <                ambient(ctmp, r);
275 >                ambient(ctmp, r, nd.pnorm);
276                  if (nd.specfl & SP_RBLT)
277                          scalecolor(ctmp, 1.0-nd.trans);
278                  else
# Line 285 | Line 281 | register RAY  *r;
281                  addcolor(r->rcol, ctmp);        /* add to returned color */
282          }
283          if (nd.tdiff > FTINY) {         /* ambient from other side */
284 +                FVECT  bnorm;
285 +
286                  flipsurface(r);
287 <                ambient(ctmp, r);
287 >                bnorm[0] = -nd.pnorm[0];
288 >                bnorm[1] = -nd.pnorm[1];
289 >                bnorm[2] = -nd.pnorm[2];
290 >                ambient(ctmp, r, bnorm);
291                  if (nd.specfl & SP_TBLT)
292                          scalecolor(ctmp, nd.trans);
293                  else
# Line 297 | Line 298 | register RAY  *r;
298          }
299                                          /* add direct component */
300          direct(r, diraniso, &nd);
301 +
302 +        return(1);
303   }
304  
305  
# Line 347 | Line 350 | register ANISODAT  *np;
350                  d = urand(ilhash(dimlist,ndims)+samplendx);
351                  multisamp(rv, 2, d);
352                  d = 2.0*PI * rv[0];
353 <                cosp = cos(d);
354 <                sinp = sin(d);
355 <                d = sqrt(np->u_alpha2*cosp*cosp + np->v_alpha2*sinp*sinp);
353 >                cosp = cos(d) * np->u_alpha;
354 >                sinp = sin(d) * np->v_alpha;
355 >                d = sqrt(cosp*cosp + sinp*sinp);
356                  cosp /= d;
357                  sinp /= d;
358                  rv[1] = 1.0 - specjitter*rv[1];
# Line 357 | Line 360 | register ANISODAT  *np;
360                          d = 1.0;
361                  else
362                          d = sqrt(-log(rv[1]) /
363 <                                (cosp*cosp/np->u_alpha2 +
364 <                                 sinp*sinp/np->v_alpha2));
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]);
# Line 379 | Line 382 | register ANISODAT  *np;
382                  d = urand(ilhash(dimlist,ndims)+1823+samplendx);
383                  multisamp(rv, 2, d);
384                  d = 2.0*PI * rv[0];
385 <                cosp = cos(d);
386 <                sinp = sin(d);
385 >                cosp = cos(d) * np->u_alpha;
386 >                sinp = sin(d) * np->v_alpha;
387 >                d = sqrt(cosp*cosp + sinp*sinp);
388 >                cosp /= d;
389 >                sinp /= d;
390                  rv[1] = 1.0 - specjitter*rv[1];
391                  if (rv[1] <= FTINY)
392                          d = 1.0;
393                  else
394                          d = sqrt(-log(rv[1]) /
395 <                                (cosp*cosp*4./np->u_alpha2 +
396 <                                 sinp*sinp*4./np->v_alpha2));
395 >                                (cosp*cosp/(np->u_alpha*np->u_alpha) +
396 >                                 sinp*sinp/(np->v_alpha*np->u_alpha)));
397                  for (i = 0; i < 3; i++)
398                          sr.rdir[i] = np->prdir[i] +
399                                          d*(cosp*np->u[i] + sinp*np->v[i]);

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