ViewVC Help
View File | Revision Log | Show Annotations | Download File | Root Listing
root/radiance/ray/src/rt/aniso.c
(Generate patch)

Comparing ray/src/rt/aniso.c (file contents):
Revision 2.2 by greg, Sat Jan 4 23:36:40 1992 UTC vs.
Revision 2.25 by greg, Thu May 27 15:27:57 1993 UTC

# Line 16 | Line 16 | static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
16  
17   #include  "random.h"
18  
19 + extern double  specthresh;              /* specular sampling threshold */
20 + extern double  specjitter;              /* specular sampling jitter */
21 +
22 + static  agaussamp();
23 +
24   /*
25 < *      This anisotropic reflection model uses a variant on the
26 < *  exponential Gaussian used in normal.c.
25 > *      This routine implements the anisotropic Gaussian
26 > *  model described by Ward in Siggraph `92 article.
27   *      We orient the surface towards the incoming ray, so a single
28   *  surface can be used to represent an infinitely thin object.
29   *
# Line 31 | Line 36 | static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
36   *  8  red      grn     blu     rspec   u-rough v-rough trans   tspec
37   */
38  
34 – #define  BSPEC(m)       (6.0)           /* specularity parameter b */
35 –
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_BADU        020             /* bad u direction calculation */
44 < #define  SP_FLAT        040             /* reflecting surface is flat */
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 46 | 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 */
# Line 65 | 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 88 | 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 98 | 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_alpha*np->u_alpha;
107 >                av2 += np->v_alpha*np->v_alpha;
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];
107 –                normalize(h);
112                                                  /* ellipse */
113 <                dtmp = DOT(np->u, h);
114 <                dtmp *= dtmp / au2;
113 >                dtmp1 = DOT(np->u, h);
114 >                dtmp1 *= dtmp1 / au2;
115                  dtmp2 = DOT(np->v, h);
116                  dtmp2 *= dtmp2 / av2;
117                                                  /* gaussian */
118 <                dtmp = (dtmp + dtmp2) / (1.0 + DOT(np->pnorm, h));
119 <                dtmp = exp(-2.0*dtmp) / (4.0*PI * sqrt(au2*av2));
118 >                dtmp = DOT(np->pnorm, h);
119 >                dtmp = (dtmp1 + dtmp2) / (dtmp*dtmp);
120 >                dtmp = exp(-dtmp) * (0.25/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 130 | 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 += np->u_alpha*np->u_alpha;
147 +                av2 += np->v_alpha*np->v_alpha;
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,h);
153 +                if (dtmp > FTINY*FTINY) {
154 +                        dtmp1 = DOT(h,np->pnorm);
155 +                        dtmp = 1.0 - dtmp1*dtmp1/dtmp;
156 +                        if (dtmp > FTINY*FTINY) {
157 +                                dtmp1 = DOT(h,np->u);
158 +                                dtmp1 *= dtmp1 / au2;
159 +                                dtmp2 = DOT(h,np->v);
160 +                                dtmp2 *= dtmp2 / av2;
161 +                                dtmp = (dtmp1 + dtmp2) / dtmp;
162 +                        }
163 +                } else
164 +                        dtmp = 0.0;
165                                                  /* gaussian */
166 <                dtmp = 0.0;
166 >                dtmp = exp(-dtmp) * (1.0/PI)
167 >                                * sqrt(-ldot/(np->pdot*au2*av2));
168                                                  /* worth using? */
169                  if (dtmp > FTINY) {
170                          copycolor(ctmp, np->mcolor);
171 <                        dtmp *= np->tspec * omega / np->pdot;
171 >                        dtmp *= np->tspec * omega;
172                          scalecolor(ctmp, dtmp);
173                          addcolor(cval, ctmp);
174                  }
# Line 154 | Line 181 | register OBJREC  *m;
181   register RAY  *r;
182   {
183          ANISODAT  nd;
157 –        double  transtest, transdist;
158 –        double  dtmp;
184          COLOR  ctmp;
185          register int  i;
186                                                  /* easy shadow test */
187 <        if (r->crtype & SHADOW && m->otype != MAT_TRANS2)
187 >        if (r->crtype & SHADOW)
188                  return;
189  
190          if (m->oargs.nfargs != (m->otype == MAT_TRANS2 ? 8 : 6))
# Line 174 | Line 199 | register RAY  *r;
199          nd.specfl = 0;
200          nd.u_alpha = m->oargs.farg[4];
201          nd.v_alpha = m->oargs.farg[5];
202 <        if (nd.u_alpha <= FTINY || nd.v_alpha <= FTINY)
203 <                nd.specfl |= SP_PURE;
202 >        if (nd.u_alpha < FTINY || nd.v_alpha <= FTINY)
203 >                objerror(m, USER, "roughness too small");
204                                                  /* reorient if necessary */
205          if (r->rod < 0.0)
206                  flipsurface(r);
# Line 185 | Line 210 | register RAY  *r;
210          if (nd.pdot < .001)
211                  nd.pdot = .001;                 /* non-zero for diraniso() */
212          multcolor(nd.mcolor, r->pcol);          /* modify material color */
188 –        transtest = 0;
213                                                  /* get specular component */
214          if ((nd.rspec = m->oargs.farg[3]) > FTINY) {
215                  nd.specfl |= SP_REFL;
# Line 195 | Line 219 | register RAY  *r;
219                  else
220                          setcolor(nd.scolor, 1.0, 1.0, 1.0);
221                  scalecolor(nd.scolor, nd.rspec);
222 <                                                /* improved model */
223 <                dtmp = exp(-BSPEC(m)*nd.pdot);
222 >                                                /* check threshold */
223 >                if (specthresh >= nd.rspec-FTINY)
224 >                        nd.specfl |= SP_RBLT;
225 >                                                /* compute refl. direction */
226                  for (i = 0; i < 3; i++)
227 <                        colval(nd.scolor,i) += (1.0-colval(nd.scolor,i))*dtmp;
228 <                nd.rspec += (1.0-nd.rspec)*dtmp;
229 <
230 <                if (!(r->crtype & SHADOW) && nd.specfl & SP_PURE) {
205 <                        RAY  lr;
206 <                        if (rayorigin(&lr, r, REFLECTED, nd.rspec) == 0) {
207 <                                for (i = 0; i < 3; i++)
208 <                                        lr.rdir[i] = r->rdir[i] +
209 <                                                2.0*nd.pdot*nd.pnorm[i];
210 <                                rayvalue(&lr);
211 <                                multcolor(lr.rcol, nd.scolor);
212 <                                addcolor(r->rcol, lr.rcol);
213 <                        }
214 <                }
227 >                        nd.vrefl[i] = r->rdir[i] + 2.0*nd.pdot*nd.pnorm[i];
228 >                if (DOT(nd.vrefl, r->ron) <= FTINY)     /* penetration? */
229 >                        for (i = 0; i < 3; i++)         /* safety measure */
230 >                                nd.vrefl[i] = r->rdir[i] + 2.*r->rod*r->ron[i];
231          }
232                                                  /* compute transmission */
233 <        if (m->otype == MAT_TRANS) {
233 >        if (m->otype == MAT_TRANS2) {
234                  nd.trans = m->oargs.farg[6]*(1.0 - nd.rspec);
235                  nd.tspec = nd.trans * m->oargs.farg[7];
236                  nd.tdiff = nd.trans - nd.tspec;
237                  if (nd.tspec > FTINY) {
238                          nd.specfl |= SP_TRAN;
239 <                        if (r->crtype & SHADOW ||
240 <                                        DOT(r->pert,r->pert) <= FTINY*FTINY) {
239 >                                                        /* check threshold */
240 >                        if (specthresh >= nd.tspec-FTINY)
241 >                                nd.specfl |= SP_TBLT;
242 >                        if (DOT(r->pert,r->pert) <= FTINY*FTINY) {
243                                  VCOPY(nd.prdir, r->rdir);
226 –                                transtest = 2;
244                          } else {
245                                  for (i = 0; i < 3; i++)         /* perturb */
246 <                                        nd.prdir[i] = r->rdir[i] -
247 <                                                        .75*r->pert[i];
248 <                                normalize(nd.prdir);
246 >                                        nd.prdir[i] = r->rdir[i] - r->pert[i];
247 >                                if (DOT(nd.prdir, r->ron) < -FTINY)
248 >                                        normalize(nd.prdir);    /* OK */
249 >                                else
250 >                                        VCOPY(nd.prdir, r->rdir);
251                          }
252                  }
253          } else
254                  nd.tdiff = nd.tspec = nd.trans = 0.0;
236 –                                                /* transmitted ray */
237 –        if ((nd.specfl&(SP_TRAN|SP_PURE)) == (SP_TRAN|SP_PURE)) {
238 –                RAY  lr;
239 –                if (rayorigin(&lr, r, TRANS, nd.tspec) == 0) {
240 –                        VCOPY(lr.rdir, nd.prdir);
241 –                        rayvalue(&lr);
242 –                        scalecolor(lr.rcol, nd.tspec);
243 –                        multcolor(lr.rcol, nd.mcolor);  /* modified by color */
244 –                        addcolor(r->rcol, lr.rcol);
245 –                        transtest *= bright(lr.rcol);
246 –                        transdist = r->rot + lr.rt;
247 –                }
248 –        }
255  
250 –        if (r->crtype & SHADOW)                 /* the rest is shadow */
251 –                return;
256                                                  /* diffuse reflection */
257          nd.rdiff = 1.0 - nd.trans - nd.rspec;
258  
259 <        if (nd.specfl & SP_PURE && nd.rdiff <= FTINY && nd.tdiff <= FTINY)
260 <                return;                         /* 100% pure specular */
259 >        if (r->ro != NULL && (r->ro->otype == OBJ_FACE ||
260 >                        r->ro->otype == OBJ_RING))
261 >                nd.specfl |= SP_FLAT;
262  
263          getacoords(r, &nd);                     /* set up coordinates */
264  
265 <        if (nd.specfl & (SP_REFL|SP_TRAN) && !(nd.specfl & (SP_PURE|SP_BADU)))
265 >        if (nd.specfl & (SP_REFL|SP_TRAN) && !(nd.specfl & SP_BADU))
266                  agaussamp(r, &nd);
267  
268          if (nd.rdiff > FTINY) {         /* ambient from this side */
269                  ambient(ctmp, r);
270 <                scalecolor(ctmp, nd.rdiff);
270 >                if (nd.specfl & SP_RBLT)
271 >                        scalecolor(ctmp, 1.0-nd.trans);
272 >                else
273 >                        scalecolor(ctmp, nd.rdiff);
274                  multcolor(ctmp, nd.mcolor);     /* modified by material color */
275                  addcolor(r->rcol, ctmp);        /* add to returned color */
276          }
277          if (nd.tdiff > FTINY) {         /* ambient from other side */
278                  flipsurface(r);
279                  ambient(ctmp, r);
280 <                scalecolor(ctmp, nd.tdiff);
280 >                if (nd.specfl & SP_TBLT)
281 >                        scalecolor(ctmp, nd.trans);
282 >                else
283 >                        scalecolor(ctmp, nd.tdiff);
284                  multcolor(ctmp, nd.mcolor);     /* modified by color */
285                  addcolor(r->rcol, ctmp);
286                  flipsurface(r);
287          }
288                                          /* add direct component */
289          direct(r, diraniso, &nd);
279 –                                        /* check distance */
280 –        if (transtest > bright(r->rcol))
281 –                r->rt = transdist;
290   }
291  
292  
# Line 300 | Line 308 | register ANISODAT  *np;
308                  np->specfl |= SP_BADU;
309                  return;
310          }
311 <        multv3(np->u, np->u, mf->f->xfm);
311 >        if (mf->f != &unitxf)
312 >                multv3(np->u, np->u, mf->f->xfm);
313          fcross(np->v, np->pnorm, np->u);
314          if (normalize(np->v) == 0.0) {
315                  objerror(np->mp, WARNING, "illegal orientation vector");
# Line 320 | Line 329 | register ANISODAT  *np;
329          FVECT  h;
330          double  rv[2];
331          double  d, sinp, cosp;
323 –        int  confuse;
332          register int  i;
333                                          /* compute reflection */
334 <        if (np->specfl & SP_REFL &&
334 >        if ((np->specfl & (SP_REFL|SP_RBLT)) == SP_REFL &&
335                          rayorigin(&sr, r, SPECULAR, np->rspec) == 0) {
328 –                confuse = 0;
336                  dimlist[ndims++] = (int)np->mp;
337 <        refagain:
331 <                dimlist[ndims] = confuse += 3601;
332 <                d = urand(ilhash(dimlist,ndims+1)+samplendx);
337 >                d = urand(ilhash(dimlist,ndims)+samplendx);
338                  multisamp(rv, 2, d);
339                  d = 2.0*PI * rv[0];
340 <                cosp = np->u_alpha * cos(d);
341 <                sinp = np->v_alpha * sin(d);
340 >                cosp = cos(d) * np->u_alpha;
341 >                sinp = sin(d) * np->v_alpha;
342                  d = sqrt(cosp*cosp + sinp*sinp);
343                  cosp /= d;
344                  sinp /= d;
345 +                rv[1] = 1.0 - specjitter*rv[1];
346                  if (rv[1] <= FTINY)
347                          d = 1.0;
348                  else
349 <                        d = sqrt( -log(rv[1]) /
349 >                        d = sqrt(-log(rv[1]) /
350                                  (cosp*cosp/(np->u_alpha*np->u_alpha) +
351 <                                 sinp*sinp/(np->v_alpha*np->v_alpha)) );
351 >                                 sinp*sinp/(np->v_alpha*np->v_alpha)));
352                  for (i = 0; i < 3; i++)
353                          h[i] = np->pnorm[i] +
354 <                                        d*(cosp*np->u[i] + sinp*np->v[i]);
354 >                                d*(cosp*np->u[i] + sinp*np->v[i]);
355                  d = -2.0 * DOT(h, r->rdir) / (1.0 + d*d);
356                  for (i = 0; i < 3; i++)
357                          sr.rdir[i] = r->rdir[i] + d*h[i];
358 <                if (DOT(sr.rdir, r->ron) <= FTINY)      /* oops! */
359 <                        goto refagain;
358 >                if (DOT(sr.rdir, r->ron) <= FTINY)      /* penetration? */
359 >                        VCOPY(sr.rdir, np->vrefl);      /* jitter no good */
360                  rayvalue(&sr);
361                  multcolor(sr.rcol, np->scolor);
362                  addcolor(r->rcol, sr.rcol);
363                  ndims--;
364          }
365                                          /* compute transmission */
366 +        if ((np->specfl & (SP_TRAN|SP_TBLT)) == SP_TRAN &&
367 +                        rayorigin(&sr, r, SPECULAR, np->tspec) == 0) {
368 +                dimlist[ndims++] = (int)np->mp;
369 +                d = urand(ilhash(dimlist,ndims)+1823+samplendx);
370 +                multisamp(rv, 2, d);
371 +                d = 2.0*PI * rv[0];
372 +                cosp = cos(d) * np->u_alpha;
373 +                sinp = sin(d) * np->v_alpha;
374 +                d = sqrt(cosp*cosp + sinp*sinp);
375 +                cosp /= d;
376 +                sinp /= d;
377 +                rv[1] = 1.0 - specjitter*rv[1];
378 +                if (rv[1] <= FTINY)
379 +                        d = 1.0;
380 +                else
381 +                        d = sqrt(-log(rv[1]) /
382 +                                (cosp*cosp/(np->u_alpha*np->u_alpha) +
383 +                                 sinp*sinp/(np->v_alpha*np->u_alpha)));
384 +                for (i = 0; i < 3; i++)
385 +                        sr.rdir[i] = np->prdir[i] +
386 +                                        d*(cosp*np->u[i] + sinp*np->v[i]);
387 +                if (DOT(sr.rdir, r->ron) < -FTINY)
388 +                        normalize(sr.rdir);             /* OK, normalize */
389 +                else
390 +                        VCOPY(sr.rdir, np->prdir);      /* else no jitter */
391 +                rayvalue(&sr);
392 +                scalecolor(sr.rcol, np->tspec);
393 +                multcolor(sr.rcol, np->mcolor);         /* modify by color */
394 +                addcolor(r->rcol, sr.rcol);
395 +                ndims--;
396 +        }
397   }

Diff Legend

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