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

Comparing ray/src/rt/aniso.c (file contents):
Revision 2.50 by greg, Wed Oct 13 15:29:02 2010 UTC vs.
Revision 2.57 by greg, Thu Dec 4 05:26:28 2014 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 40 | Line 41 | static const char RCSid[] = "$Id$";
41   #define  SP_FLAT        04              /* reflecting surface is flat */
42   #define  SP_RBLT        010             /* reflection below sample threshold */
43   #define  SP_TBLT        020             /* transmission below threshold */
43 – #define  SP_BADU        040             /* bad u direction calculation */
44  
45   typedef struct {
46          OBJREC  *mp;            /* material pointer */
# Line 60 | Line 60 | typedef struct {
60          double  pdot;           /* perturbed dot product */
61   }  ANISODAT;            /* anisotropic material data */
62  
63 < static srcdirf_t diraniso;
64 < static void getacoords(RAY  *r, ANISODAT  *np);
65 < static void agaussamp(RAY  *r, ANISODAT  *np);
63 > static void getacoords(ANISODAT  *np);
64 > static void agaussamp(ANISODAT  *np);
65  
66  
67   static void
68   diraniso(               /* compute source contribution */
69          COLOR  cval,                    /* returned coefficient */
70 <        void  *nnp,             /* material data */
70 >        void  *nnp,                     /* material data */
71          FVECT  ldir,                    /* light source direction */
72          double  omega                   /* light source size */
73   )
74   {
75 <        register ANISODAT *np = nnp;
75 >        ANISODAT *np = nnp;
76          double  ldot;
77          double  dtmp, dtmp1, dtmp2;
78          FVECT  h;
# Line 87 | Line 86 | diraniso(              /* compute source contribution */
86          if (ldot < 0.0 ? np->trans <= FTINY : np->trans >= 1.0-FTINY)
87                  return;         /* wrong side */
88  
89 <        if (ldot > FTINY && np->rdiff > FTINY) {
89 >        if ((ldot > FTINY) & (np->rdiff > FTINY)) {
90                  /*
91                   *  Compute and add diffuse reflected component to returned
92                   *  color.  The diffuse reflected component will always be
# Line 98 | Line 97 | diraniso(              /* compute source contribution */
97                  scalecolor(ctmp, dtmp);
98                  addcolor(cval, ctmp);
99          }
100 <        if (ldot > FTINY && (np->specfl&(SP_REFL|SP_BADU)) == SP_REFL) {
100 >        if (ldot > FTINY && np->specfl&SP_REFL) {
101                  /*
102                   *  Compute specular reflection coefficient using
103                   *  anisotropic Gaussian distribution model.
# Line 111 | Line 110 | diraniso(              /* compute source contribution */
110                  au2 += np->u_alpha*np->u_alpha;
111                  av2 += np->v_alpha*np->v_alpha;
112                                                  /* half vector */
113 <                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];
113 >                VSUB(h, ldir, np->rp->rdir);
114                                                  /* ellipse */
115                  dtmp1 = DOT(np->u, h);
116                  dtmp1 *= dtmp1 / au2;
# Line 133 | Line 130 | diraniso(              /* compute source contribution */
130                          addcolor(cval, ctmp);
131                  }
132          }
133 <        if (ldot < -FTINY && np->tdiff > FTINY) {
133 >        if ((ldot < -FTINY) & (np->tdiff > FTINY)) {
134                  /*
135                   *  Compute diffuse transmission.
136                   */
# Line 142 | Line 139 | diraniso(              /* compute source contribution */
139                  scalecolor(ctmp, dtmp);
140                  addcolor(cval, ctmp);
141          }
142 <        if (ldot < -FTINY && (np->specfl&(SP_TRAN|SP_BADU)) == SP_TRAN) {
142 >        if (ldot < -FTINY && np->specfl&SP_TRAN) {
143                  /*
144                   *  Compute specular transmission.  Specular transmission
145                   *  is always modified by material color.
# Line 152 | Line 149 | diraniso(              /* compute source contribution */
149                  au2 += np->u_alpha*np->u_alpha;
150                  av2 += np->v_alpha*np->v_alpha;
151                                                  /* "half vector" */
152 <                h[0] = ldir[0] - np->prdir[0];
156 <                h[1] = ldir[1] - np->prdir[1];
157 <                h[2] = ldir[2] - np->prdir[2];
152 >                VSUB(h, ldir, np->prdir);
153                  dtmp = DOT(h,h);
154                  if (dtmp > FTINY*FTINY) {
155                          dtmp1 = DOT(h,np->pnorm);
# Line 181 | Line 176 | diraniso(              /* compute source contribution */
176   }
177  
178  
179 < extern int
179 > int
180   m_aniso(                        /* shade ray that hit something anisotropic */
181 <        register OBJREC  *m,
182 <        register RAY  *r
181 >        OBJREC  *m,
182 >        RAY  *r
183   )
184   {
185          ANISODAT  nd;
186          COLOR  ctmp;
187 <        register int  i;
187 >        int  i;
188                                                  /* easy shadow test */
189          if (r->crtype & SHADOW)
190                  return(1);
# Line 198 | Line 193 | m_aniso(                       /* shade ray that hit something anisotropic
193                  objerror(m, USER, "bad number of real arguments");
194                                                  /* check for back side */
195          if (r->rod < 0.0) {
196 <                if (!backvis && m->otype != MAT_TRANS2) {
196 >                if (!backvis) {
197                          raytrans(r);
198                          return(1);
199                  }
# Line 216 | Line 211 | m_aniso(                       /* shade ray that hit something anisotropic
211          nd.specfl = 0;
212          nd.u_alpha = m->oargs.farg[4];
213          nd.v_alpha = m->oargs.farg[5];
214 <        if (nd.u_alpha <= FTINY || nd.v_alpha <= FTINY)
214 >        if ((nd.u_alpha <= FTINY) | (nd.v_alpha <= FTINY))
215                  objerror(m, USER, "roughness too small");
216  
217          nd.pdot = raynormal(nd.pnorm, r);       /* perturb normal */
# Line 270 | Line 265 | m_aniso(                       /* shade ray that hit something anisotropic
265          if (r->ro != NULL && isflat(r->ro->otype))
266                  nd.specfl |= SP_FLAT;
267  
268 <        getacoords(r, &nd);                     /* set up coordinates */
268 >        getacoords(&nd);                        /* set up coordinates */
269  
270 <        if (nd.specfl & (SP_REFL|SP_TRAN) && !(nd.specfl & SP_BADU))
271 <                agaussamp(r, &nd);
270 >        if (nd.specfl & (SP_REFL|SP_TRAN))
271 >                agaussamp(&nd);
272  
273          if (nd.rdiff > FTINY) {         /* ambient from this side */
274                  copycolor(ctmp, nd.mcolor);     /* modified by material color */
275 <                if (nd.specfl & SP_RBLT)
276 <                        scalecolor(ctmp, 1.0-nd.trans);
277 <                else
283 <                        scalecolor(ctmp, nd.rdiff);
275 >                scalecolor(ctmp, nd.rdiff);
276 >                if (nd.specfl & SP_RBLT)        /* add in specular as well? */
277 >                        addcolor(ctmp, nd.scolor);
278                  multambient(ctmp, r, nd.pnorm);
279                  addcolor(r->rcol, ctmp);        /* add to returned color */
280          }
# Line 309 | Line 303 | m_aniso(                       /* shade ray that hit something anisotropic
303  
304   static void
305   getacoords(             /* set up coordinate system */
306 <        RAY  *r,
313 <        register ANISODAT  *np
306 >        ANISODAT  *np
307   )
308   {
309 <        register MFUNC  *mf;
310 <        register int  i;
309 >        MFUNC  *mf;
310 >        int  i;
311  
312          mf = getfunc(np->mp, 3, 0x7, 1);
313 <        setfunc(np->mp, r);
313 >        setfunc(np->mp, np->rp);
314          errno = 0;
315          for (i = 0; i < 3; i++)
316                  np->u[i] = evalue(mf->ep[i]);
317 <        if (errno == EDOM || errno == ERANGE) {
318 <                objerror(np->mp, WARNING, "compute error");
319 <                np->specfl |= SP_BADU;
320 <                return;
328 <        }
329 <        if (mf->f != &unitxf)
330 <                multv3(np->u, np->u, mf->f->xfm);
317 >        if ((errno == EDOM) | (errno == ERANGE))
318 >                np->u[0] = np->u[1] = np->u[2] = 0.0;
319 >        if (mf->fxp != &unitxf)
320 >                multv3(np->u, np->u, mf->fxp->xfm);
321          fcross(np->v, np->pnorm, np->u);
322          if (normalize(np->v) == 0.0) {
323 <                objerror(np->mp, WARNING, "illegal orientation vector");
324 <                np->specfl |= SP_BADU;
325 <                return;
326 <        }
327 <        fcross(np->u, np->v, np->pnorm);
323 >                if (fabs(np->u_alpha - np->v_alpha) > 0.001)
324 >                        objerror(np->mp, WARNING, "illegal orientation vector");
325 >                getperpendicular(np->u, np->pnorm);     /* punting */
326 >                fcross(np->v, np->pnorm, np->u);
327 >                np->u_alpha = np->v_alpha = sqrt( 0.5 *
328 >                        (np->u_alpha*np->u_alpha + np->v_alpha*np->v_alpha) );
329 >        } else
330 >                fcross(np->u, np->v, np->pnorm);
331   }
332  
333  
334   static void
335   agaussamp(              /* sample anisotropic Gaussian specular */
336 <        RAY  *r,
344 <        register ANISODAT  *np
336 >        ANISODAT  *np
337   )
338   {
339          RAY  sr;
# Line 350 | Line 342 | agaussamp(             /* sample anisotropic Gaussian specular */
342          double  d, sinp, cosp;
343          COLOR   scol;
344          int  maxiter, ntrials, nstarget, nstaken;
345 <        register int  i;
345 >        int  i;
346                                          /* compute reflection */
347          if ((np->specfl & (SP_REFL|SP_RBLT)) == SP_REFL &&
348 <                        rayorigin(&sr, SPECULAR, r, np->scolor) == 0) {
348 >                        rayorigin(&sr, SPECULAR, np->rp, np->scolor) == 0) {
349                  nstarget = 1;
350                  if (specjitter > 1.5) { /* multiple samples? */
351 <                        nstarget = specjitter*r->rweight + .5;
351 >                        nstarget = specjitter*np->rp->rweight + .5;
352                          if (sr.rweight <= minweight*nstarget)
353                                  nstarget = sr.rweight/minweight;
354                          if (nstarget > 1) {
# Line 367 | Line 359 | agaussamp(             /* sample anisotropic Gaussian specular */
359                                  nstarget = 1;
360                  }
361                  setcolor(scol, 0., 0., 0.);
362 <                dimlist[ndims++] = (int)np->mp;
362 >                dimlist[ndims++] = (int)(size_t)np->mp;
363                  maxiter = MAXITER*nstarget;
364                  for (nstaken = ntrials = 0; nstaken < nstarget &&
365                                                  ntrials < maxiter; ntrials++) {
# Line 393 | Line 385 | agaussamp(             /* sample anisotropic Gaussian specular */
385                          for (i = 0; i < 3; i++)
386                                  h[i] = np->pnorm[i] +
387                                          d*(cosp*np->u[i] + sinp*np->v[i]);
388 <                        d = -2.0 * DOT(h, r->rdir) / (1.0 + d*d);
389 <                        VSUM(sr.rdir, r->rdir, h, d);
388 >                        d = -2.0 * DOT(h, np->rp->rdir) / (1.0 + d*d);
389 >                        VSUM(sr.rdir, np->rp->rdir, h, d);
390                                                  /* sample rejection test */
391 <                        if ((d = DOT(sr.rdir, r->ron)) <= FTINY)
391 >                        if ((d = DOT(sr.rdir, np->rp->ron)) <= FTINY)
392                                  continue;
393                          checknorm(sr.rdir);
394                          if (nstarget > 1) {     /* W-G-M-D adjustment */
395                                  if (nstaken) rayclear(&sr);
396                                  rayvalue(&sr);
397 <                                d = 2./(1. + r->rod/d);
397 >                                d = 2./(1. + np->rp->rod/d);
398                                  scalecolor(sr.rcol, d);
399                                  addcolor(scol, sr.rcol);
400                          } else {
401                                  rayvalue(&sr);
402                                  multcolor(sr.rcol, sr.rcoef);
403 <                                addcolor(r->rcol, sr.rcol);
403 >                                addcolor(np->rp->rcol, sr.rcol);
404                          }
405                          ++nstaken;
406                  }
# Line 416 | Line 408 | agaussamp(             /* sample anisotropic Gaussian specular */
408                          multcolor(scol, sr.rcoef);
409                          d = (double)nstarget/ntrials;
410                          scalecolor(scol, d);
411 <                        addcolor(r->rcol, scol);
411 >                        addcolor(np->rp->rcol, scol);
412                  }
413                  ndims--;
414          }
# Line 424 | Line 416 | agaussamp(             /* sample anisotropic Gaussian specular */
416          copycolor(sr.rcoef, np->mcolor);                /* modify by material color */
417          scalecolor(sr.rcoef, np->tspec);
418          if ((np->specfl & (SP_TRAN|SP_TBLT)) == SP_TRAN &&
419 <                        rayorigin(&sr, SPECULAR, r, sr.rcoef) == 0) {
419 >                        rayorigin(&sr, SPECULAR, np->rp, sr.rcoef) == 0) {
420                  nstarget = 1;
421                  if (specjitter > 1.5) { /* multiple samples? */
422 <                        nstarget = specjitter*r->rweight + .5;
422 >                        nstarget = specjitter*np->rp->rweight + .5;
423                          if (sr.rweight <= minweight*nstarget)
424                                  nstarget = sr.rweight/minweight;
425                          if (nstarget > 1) {
# Line 437 | Line 429 | agaussamp(             /* sample anisotropic Gaussian specular */
429                          } else
430                                  nstarget = 1;
431                  }
432 <                dimlist[ndims++] = (int)np->mp;
432 >                dimlist[ndims++] = (int)(size_t)np->mp;
433                  maxiter = MAXITER*nstarget;
434                  for (nstaken = ntrials = 0; nstaken < nstarget &&
435                                                  ntrials < maxiter; ntrials++) {
# Line 463 | Line 455 | agaussamp(             /* sample anisotropic Gaussian specular */
455                          for (i = 0; i < 3; i++)
456                                  sr.rdir[i] = np->prdir[i] +
457                                                  d*(cosp*np->u[i] + sinp*np->v[i]);
458 <                        if (DOT(sr.rdir, r->ron) >= -FTINY)
458 >                        if (DOT(sr.rdir, np->rp->ron) >= -FTINY)
459                                  continue;
460                          normalize(sr.rdir);     /* OK, normalize */
461                          if (nstaken)            /* multi-sampling */
462                                  rayclear(&sr);
463                          rayvalue(&sr);
464                          multcolor(sr.rcol, sr.rcoef);
465 <                        addcolor(r->rcol, sr.rcol);
465 >                        addcolor(np->rp->rcol, sr.rcol);
466                          ++nstaken;
467                  }
468                  ndims--;

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