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

Comparing ray/src/rt/aniso.c (file contents):
Revision 2.46 by greg, Fri Oct 1 18:11:18 2010 UTC vs.
Revision 2.55 by greg, Sun Jul 29 21:56:16 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  
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 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;
# Line 133 | Line 131 | diraniso(              /* compute source contribution */
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 152 | 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];
156 <                h[1] = ldir[1] - np->prdir[1];
157 <                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 181 | 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 216 | 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 236 | 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++)
240 <                        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 */
243 <                                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 272 | Line 266 | m_aniso(                       /* shade ray that hit something anisotropic
266          if (r->ro != NULL && isflat(r->ro->otype))
267                  nd.specfl |= SP_FLAT;
268  
269 <        getacoords(r, &nd);                     /* set up coordinates */
269 >        getacoords(&nd);                        /* set up coordinates */
270  
271          if (nd.specfl & (SP_REFL|SP_TRAN) && !(nd.specfl & SP_BADU))
272 <                agaussamp(r, &nd);
272 >                agaussamp(&nd);
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
285 <                        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 311 | Line 304 | m_aniso(                       /* shade ray that hit something anisotropic
304  
305   static void
306   getacoords(             /* set up coordinate system */
307 <        RAY  *r,
315 <        register ANISODAT  *np
307 >        ANISODAT  *np
308   )
309   {
310 <        register MFUNC  *mf;
311 <        register int  i;
310 >        MFUNC  *mf;
311 >        int  i;
312  
313          mf = getfunc(np->mp, 3, 0x7, 1);
314 <        setfunc(np->mp, r);
314 >        setfunc(np->mp, np->rp);
315          errno = 0;
316          for (i = 0; i < 3; i++)
317                  np->u[i] = evalue(mf->ep[i]);
318 <        if (errno == EDOM || errno == ERANGE) {
318 >        if ((errno == EDOM) | (errno == ERANGE)) {
319                  objerror(np->mp, WARNING, "compute error");
320                  np->specfl |= SP_BADU;
321                  return;
322          }
323 <        if (mf->f != &unitxf)
324 <                multv3(np->u, np->u, mf->f->xfm);
323 >        if (mf->fxp != &unitxf)
324 >                multv3(np->u, np->u, mf->fxp->xfm);
325          fcross(np->v, np->pnorm, np->u);
326          if (normalize(np->v) == 0.0) {
327                  objerror(np->mp, WARNING, "illegal orientation vector");
# Line 342 | Line 334 | getacoords(            /* set up coordinate system */
334  
335   static void
336   agaussamp(              /* sample anisotropic Gaussian specular */
337 <        RAY  *r,
346 <        register ANISODAT  *np
337 >        ANISODAT  *np
338   )
339   {
340          RAY  sr;
341          FVECT  h;
342          double  rv[2];
343          double  d, sinp, cosp;
344 <        int  niter;
345 <        register int  i;
344 >        COLOR   scol;
345 >        int  maxiter, ntrials, nstarget, nstaken;
346 >        int  i;
347                                          /* compute reflection */
348          if ((np->specfl & (SP_REFL|SP_RBLT)) == SP_REFL &&
349 <                        rayorigin(&sr, SPECULAR, r, np->scolor) == 0) {
350 <                dimlist[ndims++] = (int)np->mp;
351 <                for (niter = 0; niter < MAXITER; niter++) {
352 <                        if (niter)
349 >                        rayorigin(&sr, SPECULAR, np->rp, np->scolor) == 0) {
350 >                nstarget = 1;
351 >                if (specjitter > 1.5) { /* multiple samples? */
352 >                        nstarget = specjitter*np->rp->rweight + .5;
353 >                        if (sr.rweight <= minweight*nstarget)
354 >                                nstarget = sr.rweight/minweight;
355 >                        if (nstarget > 1) {
356 >                                d = 1./nstarget;
357 >                                scalecolor(sr.rcoef, d);
358 >                                sr.rweight *= d;
359 >                        } else
360 >                                nstarget = 1;
361 >                }
362 >                setcolor(scol, 0., 0., 0.);
363 >                dimlist[ndims++] = (int)(size_t)np->mp;
364 >                maxiter = MAXITER*nstarget;
365 >                for (nstaken = ntrials = 0; nstaken < nstarget &&
366 >                                                ntrials < maxiter; ntrials++) {
367 >                        if (ntrials)
368                                  d = frandom();
369                          else
370                                  d = urand(ilhash(dimlist,ndims)+samplendx);
# Line 365 | Line 372 | agaussamp(             /* sample anisotropic Gaussian specular */
372                          d = 2.0*PI * rv[0];
373                          cosp = tcos(d) * np->u_alpha;
374                          sinp = tsin(d) * np->v_alpha;
375 <                        d = sqrt(cosp*cosp + sinp*sinp);
376 <                        cosp /= d;
377 <                        sinp /= d;
378 <                        rv[1] = 1.0 - specjitter*rv[1];
375 >                        d = 1./sqrt(cosp*cosp + sinp*sinp);
376 >                        cosp *= d;
377 >                        sinp *= d;
378 >                        if ((0. <= specjitter) & (specjitter < 1.))
379 >                                rv[1] = 1.0 - specjitter*rv[1];
380                          if (rv[1] <= FTINY)
381                                  d = 1.0;
382                          else
# Line 378 | Line 386 | agaussamp(             /* sample anisotropic Gaussian specular */
386                          for (i = 0; i < 3; i++)
387                                  h[i] = np->pnorm[i] +
388                                          d*(cosp*np->u[i] + sinp*np->v[i]);
389 <                        d = -2.0 * DOT(h, r->rdir) / (1.0 + d*d);
390 <                        for (i = 0; i < 3; i++)
391 <                                sr.rdir[i] = r->rdir[i] + d*h[i];
392 <                        if (DOT(sr.rdir, r->ron) > FTINY) {
393 <                                checknorm(sr.rdir);
389 >                        d = -2.0 * DOT(h, np->rp->rdir) / (1.0 + d*d);
390 >                        VSUM(sr.rdir, np->rp->rdir, h, d);
391 >                                                /* sample rejection test */
392 >                        if ((d = DOT(sr.rdir, np->rp->ron)) <= FTINY)
393 >                                continue;
394 >                        checknorm(sr.rdir);
395 >                        if (nstarget > 1) {     /* W-G-M-D adjustment */
396 >                                if (nstaken) rayclear(&sr);
397                                  rayvalue(&sr);
398 +                                d = 2./(1. + np->rp->rod/d);
399 +                                scalecolor(sr.rcol, d);
400 +                                addcolor(scol, sr.rcol);
401 +                        } else {
402 +                                rayvalue(&sr);
403                                  multcolor(sr.rcol, sr.rcoef);
404 <                                addcolor(r->rcol, sr.rcol);
389 <                                break;
404 >                                addcolor(np->rp->rcol, sr.rcol);
405                          }
406 +                        ++nstaken;
407                  }
408 +                if (nstarget > 1) {             /* final W-G-M-D weighting */
409 +                        multcolor(scol, sr.rcoef);
410 +                        d = (double)nstarget/ntrials;
411 +                        scalecolor(scol, d);
412 +                        addcolor(np->rp->rcol, scol);
413 +                }
414                  ndims--;
415          }
416                                          /* compute transmission */
417          copycolor(sr.rcoef, np->mcolor);                /* modify by material color */
418          scalecolor(sr.rcoef, np->tspec);
419          if ((np->specfl & (SP_TRAN|SP_TBLT)) == SP_TRAN &&
420 <                        rayorigin(&sr, SPECULAR, r, sr.rcoef) == 0) {
421 <                dimlist[ndims++] = (int)np->mp;
422 <                for (niter = 0; niter < MAXITER; niter++) {
423 <                        if (niter)
420 >                        rayorigin(&sr, SPECULAR, np->rp, sr.rcoef) == 0) {
421 >                nstarget = 1;
422 >                if (specjitter > 1.5) { /* multiple samples? */
423 >                        nstarget = specjitter*np->rp->rweight + .5;
424 >                        if (sr.rweight <= minweight*nstarget)
425 >                                nstarget = sr.rweight/minweight;
426 >                        if (nstarget > 1) {
427 >                                d = 1./nstarget;
428 >                                scalecolor(sr.rcoef, d);
429 >                                sr.rweight *= d;
430 >                        } else
431 >                                nstarget = 1;
432 >                }
433 >                dimlist[ndims++] = (int)(size_t)np->mp;
434 >                maxiter = MAXITER*nstarget;
435 >                for (nstaken = ntrials = 0; nstaken < nstarget &&
436 >                                                ntrials < maxiter; ntrials++) {
437 >                        if (ntrials)
438                                  d = frandom();
439                          else
440                                  d = urand(ilhash(dimlist,ndims)+1823+samplendx);
# Line 406 | Line 442 | agaussamp(             /* sample anisotropic Gaussian specular */
442                          d = 2.0*PI * rv[0];
443                          cosp = tcos(d) * np->u_alpha;
444                          sinp = tsin(d) * np->v_alpha;
445 <                        d = sqrt(cosp*cosp + sinp*sinp);
446 <                        cosp /= d;
447 <                        sinp /= d;
448 <                        rv[1] = 1.0 - specjitter*rv[1];
445 >                        d = 1./sqrt(cosp*cosp + sinp*sinp);
446 >                        cosp *= d;
447 >                        sinp *= d;
448 >                        if ((0. <= specjitter) & (specjitter < 1.))
449 >                                rv[1] = 1.0 - specjitter*rv[1];
450                          if (rv[1] <= FTINY)
451                                  d = 1.0;
452                          else
# Line 419 | Line 456 | agaussamp(             /* sample anisotropic Gaussian specular */
456                          for (i = 0; i < 3; i++)
457                                  sr.rdir[i] = np->prdir[i] +
458                                                  d*(cosp*np->u[i] + sinp*np->v[i]);
459 <                        if (DOT(sr.rdir, r->ron) < -FTINY) {
460 <                                normalize(sr.rdir);     /* OK, normalize */
461 <                                rayvalue(&sr);
462 <                                multcolor(sr.rcol, sr.rcoef);
463 <                                addcolor(r->rcol, sr.rcol);
464 <                                break;
465 <                        }
459 >                        if (DOT(sr.rdir, np->rp->ron) >= -FTINY)
460 >                                continue;
461 >                        normalize(sr.rdir);     /* OK, normalize */
462 >                        if (nstaken)            /* multi-sampling */
463 >                                rayclear(&sr);
464 >                        rayvalue(&sr);
465 >                        multcolor(sr.rcol, sr.rcoef);
466 >                        addcolor(np->rp->rcol, sr.rcol);
467 >                        ++nstaken;
468                  }
469                  ndims--;
470          }

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