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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 2.58 by greg, Tue Feb 24 19:39:26 2015 UTC

# Line 14 | Line 14 | static const char RCSid[] = "$Id$";
14   #include  "source.h"
15   #include  "func.h"
16   #include  "random.h"
17 + #include  "pmapmat.h"
18  
19   #ifndef  MAXITER
20   #define  MAXITER        10              /* maximum # specular ray attempts */
# Line 21 | Line 22 | static const char RCSid[] = "$Id$";
22  
23   /*
24   *      This routine implements the anisotropic Gaussian
25 < *  model described by Ward in Siggraph `92 article.
25 > *  model described by Ward in Siggraph `92 article, updated with
26 > *  normalization and sampling adjustments due to Geisler-Moroder and Duer.
27   *      We orient the surface towards the incoming ray, so a single
28   *  surface can be used to represent an infinitely thin object.
29   *
30   *  Arguments for MAT_PLASTIC2 and MAT_METAL2 are:
31   *  4+ ux       uy      uz      funcfile        [transform...]
32   *  0
33 < *  6  red      grn     blu     specular-frac.  u-facet-slope v-facet-slope
33 > *  6  red      grn     blu     specular-frac.  u-rough v-rough
34   *
35   *  Real arguments for MAT_TRANS2 are:
36   *  8  red      grn     blu     rspec   u-rough v-rough trans   tspec
# Line 40 | Line 42 | static const char RCSid[] = "$Id$";
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 */
43 – #define  SP_BADU        040             /* bad u direction calculation */
45  
46   typedef struct {
47          OBJREC  *mp;            /* material pointer */
# Line 60 | Line 61 | typedef struct {
61          double  pdot;           /* perturbed dot product */
62   }  ANISODAT;            /* anisotropic material data */
63  
64 < static srcdirf_t diraniso;
65 < static void getacoords(RAY  *r, ANISODAT  *np);
65 < static void agaussamp(RAY  *r, ANISODAT  *np);
64 > static void getacoords(ANISODAT  *np);
65 > static void agaussamp(ANISODAT  *np);
66  
67  
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 98 | Line 98 | diraniso(              /* compute source contribution */
98                  scalecolor(ctmp, dtmp);
99                  addcolor(cval, ctmp);
100          }
101 <        if (ldot > FTINY && (np->specfl&(SP_REFL|SP_BADU)) == SP_REFL) {
101 >
102 >        if ((ldot < -FTINY) & (np->tdiff > FTINY)) {
103                  /*
104 +                 *  Compute diffuse transmission.
105 +                 */
106 +                copycolor(ctmp, np->mcolor);
107 +                dtmp = -ldot * omega * np->tdiff * (1.0/PI);
108 +                scalecolor(ctmp, dtmp);
109 +                addcolor(cval, ctmp);
110 +        }
111 +
112 +        /* PMAP: skip direct specular refl via ambient bounce if already
113 +         * accounted for in photon map */
114 +        if (ambRayInPmap(np->rp))
115 +                return;
116 +        
117 +        if (ldot > FTINY && np->specfl&SP_REFL) {
118 +                /*
119                   *  Compute specular reflection coefficient using
120                   *  anisotropic Gaussian distribution model.
121                   */
# Line 111 | Line 127 | diraniso(              /* compute source contribution */
127                  au2 += np->u_alpha*np->u_alpha;
128                  av2 += np->v_alpha*np->v_alpha;
129                                                  /* half vector */
130 <                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];
130 >                VSUB(h, ldir, np->rp->rdir);
131                                                  /* ellipse */
132                  dtmp1 = DOT(np->u, h);
133                  dtmp1 *= dtmp1 / au2;
# Line 133 | Line 147 | diraniso(              /* compute source contribution */
147                          addcolor(cval, ctmp);
148                  }
149          }
150 <        if (ldot < -FTINY && np->tdiff > FTINY) {
150 >        
151 >        if (ldot < -FTINY && np->specfl&SP_TRAN) {
152                  /*
138 –                 *  Compute diffuse transmission.
139 –                 */
140 –                copycolor(ctmp, np->mcolor);
141 –                dtmp = -ldot * omega * np->tdiff * (1.0/PI);
142 –                scalecolor(ctmp, dtmp);
143 –                addcolor(cval, ctmp);
144 –        }
145 –        if (ldot < -FTINY && (np->specfl&(SP_TRAN|SP_BADU)) == SP_TRAN) {
146 –                /*
153                   *  Compute specular transmission.  Specular transmission
154                   *  is always modified by material color.
155                   */
# Line 152 | Line 158 | diraniso(              /* compute source contribution */
158                  au2 += np->u_alpha*np->u_alpha;
159                  av2 += np->v_alpha*np->v_alpha;
160                                                  /* "half vector" */
161 <                h[0] = ldir[0] - np->prdir[0];
156 <                h[1] = ldir[1] - np->prdir[1];
157 <                h[2] = ldir[2] - np->prdir[2];
161 >                VSUB(h, ldir, np->prdir);
162                  dtmp = DOT(h,h);
163                  if (dtmp > FTINY*FTINY) {
164                          dtmp1 = DOT(h,np->pnorm);
# Line 181 | Line 185 | diraniso(              /* compute source contribution */
185   }
186  
187  
188 < extern int
188 > int
189   m_aniso(                        /* shade ray that hit something anisotropic */
190 <        register OBJREC  *m,
191 <        register RAY  *r
190 >        OBJREC  *m,
191 >        RAY  *r
192   )
193   {
194          ANISODAT  nd;
195          COLOR  ctmp;
196 <        register int  i;
196 >        int  i;
197                                                  /* easy shadow test */
198          if (r->crtype & SHADOW)
199                  return(1);
# Line 198 | Line 202 | m_aniso(                       /* shade ray that hit something anisotropic
202                  objerror(m, USER, "bad number of real arguments");
203                                                  /* check for back side */
204          if (r->rod < 0.0) {
205 <                if (!backvis && m->otype != MAT_TRANS2) {
205 >                if (!backvis) {
206                          raytrans(r);
207                          return(1);
208                  }
# Line 216 | Line 220 | m_aniso(                       /* shade ray that hit something anisotropic
220          nd.specfl = 0;
221          nd.u_alpha = m->oargs.farg[4];
222          nd.v_alpha = m->oargs.farg[5];
223 <        if (nd.u_alpha <= FTINY || nd.v_alpha <= FTINY)
223 >        if ((nd.u_alpha <= FTINY) | (nd.v_alpha <= FTINY))
224                  objerror(m, USER, "roughness too small");
225  
226          nd.pdot = raynormal(nd.pnorm, r);       /* perturb normal */
# Line 270 | Line 274 | m_aniso(                       /* shade ray that hit something anisotropic
274          if (r->ro != NULL && isflat(r->ro->otype))
275                  nd.specfl |= SP_FLAT;
276  
277 <        getacoords(r, &nd);                     /* set up coordinates */
277 >        getacoords(&nd);                        /* set up coordinates */
278  
279 <        if (nd.specfl & (SP_REFL|SP_TRAN) && !(nd.specfl & SP_BADU))
280 <                agaussamp(r, &nd);
279 >        /* PMAP: skip indirect specular via ambient bounce if already accounted
280 >         * for in photon map */
281 >        if (!ambRayInPmap(r) && nd.specfl & (SP_REFL|SP_TRAN))
282 >                agaussamp(&nd);
283  
284          if (nd.rdiff > FTINY) {         /* ambient from this side */
285                  copycolor(ctmp, nd.mcolor);     /* modified by material color */
286 <                if (nd.specfl & SP_RBLT)
287 <                        scalecolor(ctmp, 1.0-nd.trans);
288 <                else
283 <                        scalecolor(ctmp, nd.rdiff);
286 >                scalecolor(ctmp, nd.rdiff);
287 >                if (nd.specfl & SP_RBLT)        /* add in specular as well? */
288 >                        addcolor(ctmp, nd.scolor);
289                  multambient(ctmp, r, nd.pnorm);
290                  addcolor(r->rcol, ctmp);        /* add to returned color */
291          }
292 +        
293          if (nd.tdiff > FTINY) {         /* ambient from other side */
294                  FVECT  bnorm;
295  
# Line 306 | Line 312 | m_aniso(                       /* shade ray that hit something anisotropic
312          return(1);
313   }
314  
309 –
315   static void
316   getacoords(             /* set up coordinate system */
317 <        RAY  *r,
313 <        register ANISODAT  *np
317 >        ANISODAT  *np
318   )
319   {
320 <        register MFUNC  *mf;
321 <        register int  i;
320 >        MFUNC  *mf;
321 >        int  i;
322  
323          mf = getfunc(np->mp, 3, 0x7, 1);
324 <        setfunc(np->mp, r);
324 >        setfunc(np->mp, np->rp);
325          errno = 0;
326          for (i = 0; i < 3; i++)
327                  np->u[i] = evalue(mf->ep[i]);
328 <        if (errno == EDOM || errno == ERANGE) {
329 <                objerror(np->mp, WARNING, "compute error");
330 <                np->specfl |= SP_BADU;
331 <                return;
328 <        }
329 <        if (mf->f != &unitxf)
330 <                multv3(np->u, np->u, mf->f->xfm);
328 >        if ((errno == EDOM) | (errno == ERANGE))
329 >                np->u[0] = np->u[1] = np->u[2] = 0.0;
330 >        if (mf->fxp != &unitxf)
331 >                multv3(np->u, np->u, mf->fxp->xfm);
332          fcross(np->v, np->pnorm, np->u);
333          if (normalize(np->v) == 0.0) {
334 <                objerror(np->mp, WARNING, "illegal orientation vector");
335 <                np->specfl |= SP_BADU;
336 <                return;
337 <        }
338 <        fcross(np->u, np->v, np->pnorm);
334 >                if (fabs(np->u_alpha - np->v_alpha) > 0.001)
335 >                        objerror(np->mp, WARNING, "illegal orientation vector");
336 >                getperpendicular(np->u, np->pnorm);     /* punting */
337 >                fcross(np->v, np->pnorm, np->u);
338 >                np->u_alpha = np->v_alpha = sqrt( 0.5 *
339 >                        (np->u_alpha*np->u_alpha + np->v_alpha*np->v_alpha) );
340 >        } else
341 >                fcross(np->u, np->v, np->pnorm);
342   }
343  
344  
345   static void
346   agaussamp(              /* sample anisotropic Gaussian specular */
347 <        RAY  *r,
344 <        register ANISODAT  *np
347 >        ANISODAT  *np
348   )
349   {
350          RAY  sr;
# Line 350 | Line 353 | agaussamp(             /* sample anisotropic Gaussian specular */
353          double  d, sinp, cosp;
354          COLOR   scol;
355          int  maxiter, ntrials, nstarget, nstaken;
356 <        register int  i;
356 >        int  i;
357                                          /* compute reflection */
358          if ((np->specfl & (SP_REFL|SP_RBLT)) == SP_REFL &&
359 <                        rayorigin(&sr, SPECULAR, r, np->scolor) == 0) {
359 >                        rayorigin(&sr, SPECULAR, np->rp, np->scolor) == 0) {
360                  nstarget = 1;
361                  if (specjitter > 1.5) { /* multiple samples? */
362 <                        nstarget = specjitter*r->rweight + .5;
362 >                        nstarget = specjitter*np->rp->rweight + .5;
363                          if (sr.rweight <= minweight*nstarget)
364                                  nstarget = sr.rweight/minweight;
365                          if (nstarget > 1) {
# Line 367 | Line 370 | agaussamp(             /* sample anisotropic Gaussian specular */
370                                  nstarget = 1;
371                  }
372                  setcolor(scol, 0., 0., 0.);
373 <                dimlist[ndims++] = (int)np->mp;
373 >                dimlist[ndims++] = (int)(size_t)np->mp;
374                  maxiter = MAXITER*nstarget;
375                  for (nstaken = ntrials = 0; nstaken < nstarget &&
376                                                  ntrials < maxiter; ntrials++) {
# Line 393 | Line 396 | agaussamp(             /* sample anisotropic Gaussian specular */
396                          for (i = 0; i < 3; i++)
397                                  h[i] = np->pnorm[i] +
398                                          d*(cosp*np->u[i] + sinp*np->v[i]);
399 <                        d = -2.0 * DOT(h, r->rdir) / (1.0 + d*d);
400 <                        VSUM(sr.rdir, r->rdir, h, d);
399 >                        d = -2.0 * DOT(h, np->rp->rdir) / (1.0 + d*d);
400 >                        VSUM(sr.rdir, np->rp->rdir, h, d);
401                                                  /* sample rejection test */
402 <                        if ((d = DOT(sr.rdir, r->ron)) <= FTINY)
402 >                        if ((d = DOT(sr.rdir, np->rp->ron)) <= FTINY)
403                                  continue;
404                          checknorm(sr.rdir);
405                          if (nstarget > 1) {     /* W-G-M-D adjustment */
406                                  if (nstaken) rayclear(&sr);
407                                  rayvalue(&sr);
408 <                                d = 2./(1. + r->rod/d);
408 >                                d = 2./(1. + np->rp->rod/d);
409                                  scalecolor(sr.rcol, d);
410                                  addcolor(scol, sr.rcol);
411                          } else {
412                                  rayvalue(&sr);
413                                  multcolor(sr.rcol, sr.rcoef);
414 <                                addcolor(r->rcol, sr.rcol);
414 >                                addcolor(np->rp->rcol, sr.rcol);
415                          }
416                          ++nstaken;
417                  }
# Line 416 | Line 419 | agaussamp(             /* sample anisotropic Gaussian specular */
419                          multcolor(scol, sr.rcoef);
420                          d = (double)nstarget/ntrials;
421                          scalecolor(scol, d);
422 <                        addcolor(r->rcol, scol);
422 >                        addcolor(np->rp->rcol, scol);
423                  }
424                  ndims--;
425          }
# Line 424 | Line 427 | agaussamp(             /* sample anisotropic Gaussian specular */
427          copycolor(sr.rcoef, np->mcolor);                /* modify by material color */
428          scalecolor(sr.rcoef, np->tspec);
429          if ((np->specfl & (SP_TRAN|SP_TBLT)) == SP_TRAN &&
430 <                        rayorigin(&sr, SPECULAR, r, sr.rcoef) == 0) {
430 >                        rayorigin(&sr, SPECULAR, np->rp, sr.rcoef) == 0) {
431                  nstarget = 1;
432                  if (specjitter > 1.5) { /* multiple samples? */
433 <                        nstarget = specjitter*r->rweight + .5;
433 >                        nstarget = specjitter*np->rp->rweight + .5;
434                          if (sr.rweight <= minweight*nstarget)
435                                  nstarget = sr.rweight/minweight;
436                          if (nstarget > 1) {
# Line 437 | Line 440 | agaussamp(             /* sample anisotropic Gaussian specular */
440                          } else
441                                  nstarget = 1;
442                  }
443 <                dimlist[ndims++] = (int)np->mp;
443 >                dimlist[ndims++] = (int)(size_t)np->mp;
444                  maxiter = MAXITER*nstarget;
445                  for (nstaken = ntrials = 0; nstaken < nstarget &&
446                                                  ntrials < maxiter; ntrials++) {
# Line 463 | Line 466 | agaussamp(             /* sample anisotropic Gaussian specular */
466                          for (i = 0; i < 3; i++)
467                                  sr.rdir[i] = np->prdir[i] +
468                                                  d*(cosp*np->u[i] + sinp*np->v[i]);
469 <                        if (DOT(sr.rdir, r->ron) >= -FTINY)
469 >                        if (DOT(sr.rdir, np->rp->ron) >= -FTINY)
470                                  continue;
471                          normalize(sr.rdir);     /* OK, normalize */
472                          if (nstaken)            /* multi-sampling */
473                                  rayclear(&sr);
474                          rayvalue(&sr);
475                          multcolor(sr.rcol, sr.rcoef);
476 <                        addcolor(r->rcol, sr.rcol);
476 >                        addcolor(np->rp->rcol, sr.rcol);
477                          ++nstaken;
478                  }
479                  ndims--;

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