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 2.43 by greg, Tue Apr 19 01:15:06 2005 UTC vs.
Revision 2.54 by greg, Sun Jul 29 19:01:39 2012 UTC

# Line 21 | Line 21 | static const char RCSid[] = "$Id$";
21  
22   /*
23   *      This routine implements the anisotropic Gaussian
24 < *  model described by Ward in Siggraph `92 article.
24 > *  model described by Ward in Siggraph `92 article, updated with
25 > *  normalization and sampling adjustments due to Geisler-Moroder and Duer.
26   *      We orient the surface towards the incoming ray, so a single
27   *  surface can be used to represent an infinitely thin object.
28   *
29   *  Arguments for MAT_PLASTIC2 and MAT_METAL2 are:
30   *  4+ ux       uy      uz      funcfile        [transform...]
31   *  0
32 < *  6  red      grn     blu     specular-frac.  u-facet-slope v-facet-slope
32 > *  6  red      grn     blu     specular-frac.  u-rough v-rough
33   *
34   *  Real arguments for MAT_TRANS2 are:
35   *  8  red      grn     blu     rspec   u-rough v-rough trans   tspec
# Line 60 | Line 61 | typedef struct {
61          double  pdot;           /* perturbed dot product */
62   }  ANISODAT;            /* anisotropic material data */
63  
63 – static srcdirf_t diraniso;
64   static void getacoords(RAY  *r, ANISODAT  *np);
65   static void agaussamp(RAY  *r, ANISODAT  *np);
66  
# Line 68 | Line 68 | static void agaussamp(RAY  *r, ANISODAT  *np);
68   static void
69   diraniso(               /* compute source contribution */
70          COLOR  cval,                    /* returned coefficient */
71 <        void  *nnp,             /* material data */
71 >        void  *nnp,                     /* material data */
72          FVECT  ldir,                    /* light source direction */
73          double  omega                   /* light source size */
74   )
75   {
76 <        register ANISODAT *np = nnp;
76 >        ANISODAT *np = nnp;
77          double  ldot;
78          double  dtmp, dtmp1, dtmp2;
79          FVECT  h;
# Line 87 | Line 87 | diraniso(              /* compute source contribution */
87          if (ldot < 0.0 ? np->trans <= FTINY : np->trans >= 1.0-FTINY)
88                  return;         /* wrong side */
89  
90 <        if (ldot > FTINY && np->rdiff > FTINY) {
90 >        if ((ldot > FTINY) & (np->rdiff > FTINY)) {
91                  /*
92                   *  Compute and add diffuse reflected component to returned
93                   *  color.  The diffuse reflected component will always be
# Line 101 | Line 101 | diraniso(              /* compute source contribution */
101          if (ldot > FTINY && (np->specfl&(SP_REFL|SP_BADU)) == SP_REFL) {
102                  /*
103                   *  Compute specular reflection coefficient using
104 <                 *  anisotropic gaussian distribution model.
104 >                 *  anisotropic Gaussian distribution model.
105                   */
106                                                  /* add source width if flat */
107                  if (np->specfl & SP_FLAT)
# Line 111 | Line 111 | diraniso(              /* compute source contribution */
111                  au2 += np->u_alpha*np->u_alpha;
112                  av2 += np->v_alpha*np->v_alpha;
113                                                  /* half vector */
114 <                h[0] = ldir[0] - np->rp->rdir[0];
115 <                h[1] = ldir[1] - np->rp->rdir[1];
116 <                h[2] = ldir[2] - np->rp->rdir[2];
114 >                VSUB(h, ldir, np->rp->rdir);
115                                                  /* ellipse */
116                  dtmp1 = DOT(np->u, h);
117                  dtmp1 *= dtmp1 / au2;
118                  dtmp2 = DOT(np->v, h);
119                  dtmp2 *= dtmp2 / av2;
120 <                                                /* gaussian */
120 >                                                /* new W-G-M-D model */
121                  dtmp = DOT(np->pnorm, h);
122 <                dtmp = (dtmp1 + dtmp2) / (dtmp*dtmp);
123 <                dtmp = exp(-dtmp) / (4.0*PI * np->pdot * sqrt(au2*av2));
122 >                dtmp *= dtmp;
123 >                dtmp1 = (dtmp1 + dtmp2) / dtmp;
124 >                dtmp = exp(-dtmp1) * DOT(h,h) /
125 >                                (PI * dtmp*dtmp * sqrt(au2*av2));
126                                                  /* worth using? */
127                  if (dtmp > FTINY) {
128                          copycolor(ctmp, np->scolor);
129 <                        dtmp *= omega;
129 >                        dtmp *= ldot * omega;
130                          scalecolor(ctmp, dtmp);
131                          addcolor(cval, ctmp);
132                  }
133          }
134 <        if (ldot < -FTINY && np->tdiff > FTINY) {
134 >        if ((ldot < -FTINY) & (np->tdiff > FTINY)) {
135                  /*
136                   *  Compute diffuse transmission.
137                   */
# Line 150 | Line 150 | diraniso(              /* compute source contribution */
150                  au2 += np->u_alpha*np->u_alpha;
151                  av2 += np->v_alpha*np->v_alpha;
152                                                  /* "half vector" */
153 <                h[0] = ldir[0] - np->prdir[0];
154 <                h[1] = ldir[1] - np->prdir[1];
155 <                h[2] = ldir[2] - np->prdir[2];
153 >                VSUB(h, ldir, np->prdir);
154                  dtmp = DOT(h,h);
155                  if (dtmp > FTINY*FTINY) {
156                          dtmp1 = DOT(h,np->pnorm);
# Line 166 | Line 164 | diraniso(              /* compute source contribution */
164                          }
165                  } else
166                          dtmp = 0.0;
167 <                                                /* gaussian */
168 <                dtmp = exp(-dtmp) / (PI * np->pdot * sqrt(au2*av2));
167 >                                                /* Gaussian */
168 >                dtmp = exp(-dtmp) * (1.0/PI) * sqrt(-ldot/(np->pdot*au2*av2));
169                                                  /* worth using? */
170                  if (dtmp > FTINY) {
171                          copycolor(ctmp, np->mcolor);
# Line 179 | Line 177 | diraniso(              /* compute source contribution */
177   }
178  
179  
180 < extern int
180 > int
181   m_aniso(                        /* shade ray that hit something anisotropic */
182 <        register OBJREC  *m,
183 <        register RAY  *r
182 >        OBJREC  *m,
183 >        RAY  *r
184   )
185   {
186          ANISODAT  nd;
187          COLOR  ctmp;
188 <        register int  i;
188 >        int  i;
189                                                  /* easy shadow test */
190          if (r->crtype & SHADOW)
191                  return(1);
# Line 214 | Line 212 | m_aniso(                       /* shade ray that hit something anisotropic
212          nd.specfl = 0;
213          nd.u_alpha = m->oargs.farg[4];
214          nd.v_alpha = m->oargs.farg[5];
215 <        if (nd.u_alpha < FTINY || nd.v_alpha <= FTINY)
215 >        if ((nd.u_alpha <= FTINY) | (nd.v_alpha <= FTINY))
216                  objerror(m, USER, "roughness too small");
217  
218          nd.pdot = raynormal(nd.pnorm, r);       /* perturb normal */
# Line 234 | Line 232 | m_aniso(                       /* shade ray that hit something anisotropic
232                  if (specthresh >= nd.rspec-FTINY)
233                          nd.specfl |= SP_RBLT;
234                                                  /* compute refl. direction */
235 <                for (i = 0; i < 3; i++)
238 <                        nd.vrefl[i] = r->rdir[i] + 2.0*nd.pdot*nd.pnorm[i];
235 >                VSUM(nd.vrefl, r->rdir, nd.pnorm, 2.0*nd.pdot);
236                  if (DOT(nd.vrefl, r->ron) <= FTINY)     /* penetration? */
237 <                        for (i = 0; i < 3; i++)         /* safety measure */
241 <                                nd.vrefl[i] = r->rdir[i] + 2.*r->rod*r->ron[i];
237 >                        VSUM(nd.vrefl, r->rdir, r->ron, 2.0*r->rod);
238          }
239                                                  /* compute transmission */
240          if (m->otype == MAT_TRANS2) {
# Line 277 | Line 273 | m_aniso(                       /* shade ray that hit something anisotropic
273  
274          if (nd.rdiff > FTINY) {         /* ambient from this side */
275                  copycolor(ctmp, nd.mcolor);     /* modified by material color */
276 <                if (nd.specfl & SP_RBLT)
277 <                        scalecolor(ctmp, 1.0-nd.trans);
278 <                else
283 <                        scalecolor(ctmp, nd.rdiff);
276 >                scalecolor(ctmp, nd.rdiff);
277 >                if (nd.specfl & SP_RBLT)        /* add in specular as well? */
278 >                        addcolor(ctmp, nd.scolor);
279                  multambient(ctmp, r, nd.pnorm);
280                  addcolor(r->rcol, ctmp);        /* add to returned color */
281          }
# Line 310 | Line 305 | m_aniso(                       /* shade ray that hit something anisotropic
305   static void
306   getacoords(             /* set up coordinate system */
307          RAY  *r,
308 <        register ANISODAT  *np
308 >        ANISODAT  *np
309   )
310   {
311 <        register MFUNC  *mf;
312 <        register int  i;
311 >        MFUNC  *mf;
312 >        int  i;
313  
314          mf = getfunc(np->mp, 3, 0x7, 1);
315          setfunc(np->mp, r);
316          errno = 0;
317          for (i = 0; i < 3; i++)
318                  np->u[i] = evalue(mf->ep[i]);
319 <        if (errno == EDOM || errno == ERANGE) {
319 >        if ((errno == EDOM) | (errno == ERANGE)) {
320                  objerror(np->mp, WARNING, "compute error");
321                  np->specfl |= SP_BADU;
322                  return;
323          }
324 <        if (mf->f != &unitxf)
325 <                multv3(np->u, np->u, mf->f->xfm);
324 >        if (mf->fxp != &unitxf)
325 >                multv3(np->u, np->u, mf->fxp->xfm);
326          fcross(np->v, np->pnorm, np->u);
327          if (normalize(np->v) == 0.0) {
328                  objerror(np->mp, WARNING, "illegal orientation vector");
# Line 339 | Line 334 | getacoords(            /* set up coordinate system */
334  
335  
336   static void
337 < agaussamp(              /* sample anisotropic gaussian specular */
337 > agaussamp(              /* sample anisotropic Gaussian specular */
338          RAY  *r,
339 <        register ANISODAT  *np
339 >        ANISODAT  *np
340   )
341   {
342          RAY  sr;
343          FVECT  h;
344          double  rv[2];
345          double  d, sinp, cosp;
346 <        int  niter;
347 <        register int  i;
346 >        COLOR   scol;
347 >        int  maxiter, ntrials, nstarget, nstaken;
348 >        int  i;
349                                          /* compute reflection */
350          if ((np->specfl & (SP_REFL|SP_RBLT)) == SP_REFL &&
351                          rayorigin(&sr, SPECULAR, r, np->scolor) == 0) {
352 <                dimlist[ndims++] = (int)np->mp;
353 <                for (niter = 0; niter < MAXITER; niter++) {
354 <                        if (niter)
352 >                nstarget = 1;
353 >                if (specjitter > 1.5) { /* multiple samples? */
354 >                        nstarget = specjitter*r->rweight + .5;
355 >                        if (sr.rweight <= minweight*nstarget)
356 >                                nstarget = sr.rweight/minweight;
357 >                        if (nstarget > 1) {
358 >                                d = 1./nstarget;
359 >                                scalecolor(sr.rcoef, d);
360 >                                sr.rweight *= d;
361 >                        } else
362 >                                nstarget = 1;
363 >                }
364 >                setcolor(scol, 0., 0., 0.);
365 >                dimlist[ndims++] = (int)(size_t)np->mp;
366 >                maxiter = MAXITER*nstarget;
367 >                for (nstaken = ntrials = 0; nstaken < nstarget &&
368 >                                                ntrials < maxiter; ntrials++) {
369 >                        if (ntrials)
370                                  d = frandom();
371                          else
372                                  d = urand(ilhash(dimlist,ndims)+samplendx);
# Line 363 | Line 374 | agaussamp(             /* sample anisotropic gaussian specular */
374                          d = 2.0*PI * rv[0];
375                          cosp = tcos(d) * np->u_alpha;
376                          sinp = tsin(d) * np->v_alpha;
377 <                        d = sqrt(cosp*cosp + sinp*sinp);
378 <                        cosp /= d;
379 <                        sinp /= d;
380 <                        rv[1] = 1.0 - specjitter*rv[1];
377 >                        d = 1./sqrt(cosp*cosp + sinp*sinp);
378 >                        cosp *= d;
379 >                        sinp *= d;
380 >                        if ((0. <= specjitter) & (specjitter < 1.))
381 >                                rv[1] = 1.0 - specjitter*rv[1];
382                          if (rv[1] <= FTINY)
383                                  d = 1.0;
384                          else
# Line 377 | Line 389 | agaussamp(             /* sample anisotropic gaussian specular */
389                                  h[i] = np->pnorm[i] +
390                                          d*(cosp*np->u[i] + sinp*np->v[i]);
391                          d = -2.0 * DOT(h, r->rdir) / (1.0 + d*d);
392 <                        for (i = 0; i < 3; i++)
393 <                                sr.rdir[i] = r->rdir[i] + d*h[i];
394 <                        if (DOT(sr.rdir, r->ron) > FTINY) {
392 >                        VSUM(sr.rdir, r->rdir, h, d);
393 >                                                /* sample rejection test */
394 >                        if ((d = DOT(sr.rdir, r->ron)) <= FTINY)
395 >                                continue;
396 >                        checknorm(sr.rdir);
397 >                        if (nstarget > 1) {     /* W-G-M-D adjustment */
398 >                                if (nstaken) rayclear(&sr);
399                                  rayvalue(&sr);
400 +                                d = 2./(1. + r->rod/d);
401 +                                scalecolor(sr.rcol, d);
402 +                                addcolor(scol, sr.rcol);
403 +                        } else {
404 +                                rayvalue(&sr);
405                                  multcolor(sr.rcol, sr.rcoef);
406                                  addcolor(r->rcol, sr.rcol);
386 –                                break;
407                          }
408 +                        ++nstaken;
409                  }
410 +                if (nstarget > 1) {             /* final W-G-M-D weighting */
411 +                        multcolor(scol, sr.rcoef);
412 +                        d = (double)nstarget/ntrials;
413 +                        scalecolor(scol, d);
414 +                        addcolor(r->rcol, scol);
415 +                }
416                  ndims--;
417          }
418                                          /* compute transmission */
# Line 393 | Line 420 | agaussamp(             /* sample anisotropic gaussian specular */
420          scalecolor(sr.rcoef, np->tspec);
421          if ((np->specfl & (SP_TRAN|SP_TBLT)) == SP_TRAN &&
422                          rayorigin(&sr, SPECULAR, r, sr.rcoef) == 0) {
423 <                dimlist[ndims++] = (int)np->mp;
424 <                for (niter = 0; niter < MAXITER; niter++) {
425 <                        if (niter)
423 >                nstarget = 1;
424 >                if (specjitter > 1.5) { /* multiple samples? */
425 >                        nstarget = specjitter*r->rweight + .5;
426 >                        if (sr.rweight <= minweight*nstarget)
427 >                                nstarget = sr.rweight/minweight;
428 >                        if (nstarget > 1) {
429 >                                d = 1./nstarget;
430 >                                scalecolor(sr.rcoef, d);
431 >                                sr.rweight *= d;
432 >                        } else
433 >                                nstarget = 1;
434 >                }
435 >                dimlist[ndims++] = (int)(size_t)np->mp;
436 >                maxiter = MAXITER*nstarget;
437 >                for (nstaken = ntrials = 0; nstaken < nstarget &&
438 >                                                ntrials < maxiter; ntrials++) {
439 >                        if (ntrials)
440                                  d = frandom();
441                          else
442                                  d = urand(ilhash(dimlist,ndims)+1823+samplendx);
# Line 403 | Line 444 | agaussamp(             /* sample anisotropic gaussian specular */
444                          d = 2.0*PI * rv[0];
445                          cosp = tcos(d) * np->u_alpha;
446                          sinp = tsin(d) * np->v_alpha;
447 <                        d = sqrt(cosp*cosp + sinp*sinp);
448 <                        cosp /= d;
449 <                        sinp /= d;
450 <                        rv[1] = 1.0 - specjitter*rv[1];
447 >                        d = 1./sqrt(cosp*cosp + sinp*sinp);
448 >                        cosp *= d;
449 >                        sinp *= d;
450 >                        if ((0. <= specjitter) & (specjitter < 1.))
451 >                                rv[1] = 1.0 - specjitter*rv[1];
452                          if (rv[1] <= FTINY)
453                                  d = 1.0;
454                          else
# Line 416 | Line 458 | agaussamp(             /* sample anisotropic gaussian specular */
458                          for (i = 0; i < 3; i++)
459                                  sr.rdir[i] = np->prdir[i] +
460                                                  d*(cosp*np->u[i] + sinp*np->v[i]);
461 <                        if (DOT(sr.rdir, r->ron) < -FTINY) {
462 <                                normalize(sr.rdir);     /* OK, normalize */
463 <                                rayvalue(&sr);
464 <                                multcolor(sr.rcol, sr.rcoef);
465 <                                addcolor(r->rcol, sr.rcol);
466 <                                break;
467 <                        }
461 >                        if (DOT(sr.rdir, r->ron) >= -FTINY)
462 >                                continue;
463 >                        normalize(sr.rdir);     /* OK, normalize */
464 >                        if (nstaken)            /* multi-sampling */
465 >                                rayclear(&sr);
466 >                        rayvalue(&sr);
467 >                        multcolor(sr.rcol, sr.rcoef);
468 >                        addcolor(r->rcol, sr.rcol);
469 >                        ++nstaken;
470                  }
471                  ndims--;
472          }

Diff Legend

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