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 2.53 by greg, Sat Jun 9 07:16:47 2012 UTC vs.
Revision 2.63 by greg, Fri Nov 17 20:02:07 2023 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 */
48          RAY  *rp;               /* ray pointer */
49          short  specfl;          /* specularity flags, defined above */
50 <        COLOR  mcolor;          /* color of this material */
51 <        COLOR  scolor;          /* color of specular component */
50 >        SCOLOR  mcolor;         /* color of this material */
51 >        SCOLOR  scolor;         /* color of specular component */
52          FVECT  vrefl;           /* vector in reflected direction */
53          FVECT  prdir;           /* vector in transmitted direction */
54          FVECT  u, v;            /* u and v vectors orienting anisotropy */
# 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 */
70 >        SCOLOR  scval,                  /* returned coefficient */
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;
80          double  au2, av2;
81 <        COLOR  ctmp;
81 >        SCOLOR  sctmp;
82  
83 <        setcolor(cval, 0.0, 0.0, 0.0);
83 >        scolorblack(scval);
84  
85          ldot = DOT(np->pnorm, ldir);
86  
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
94                   *  modified by the color of the material.
95                   */
96 <                copycolor(ctmp, np->mcolor);
96 >                copyscolor(sctmp, np->mcolor);
97                  dtmp = ldot * omega * np->rdiff * (1.0/PI);
98 <                scalecolor(ctmp, dtmp);
99 <                addcolor(cval, ctmp);
98 >                scalescolor(sctmp, dtmp);
99 >                saddscolor(scval, sctmp);
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 +                copyscolor(sctmp, np->mcolor);
107 +                dtmp = -ldot * omega * np->tdiff * (1.0/PI);
108 +                scalescolor(sctmp, dtmp);
109 +                saddscolor(scval, sctmp);
110 +        }
111 +        
112 +        if (ambRayInPmap(np->rp))
113 +                return;         /* specular accounted for in photon map */
114 +
115 +        if (ldot > FTINY && np->specfl&SP_REFL) {
116 +                /*
117                   *  Compute specular reflection coefficient using
118                   *  anisotropic Gaussian distribution model.
119                   */
# Line 111 | Line 125 | diraniso(              /* compute source contribution */
125                  au2 += np->u_alpha*np->u_alpha;
126                  av2 += np->v_alpha*np->v_alpha;
127                                                  /* half vector */
128 <                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];
128 >                VSUB(h, ldir, np->rp->rdir);
129                                                  /* ellipse */
130                  dtmp1 = DOT(np->u, h);
131                  dtmp1 *= dtmp1 / au2;
# Line 127 | Line 139 | diraniso(              /* compute source contribution */
139                                  (PI * dtmp*dtmp * sqrt(au2*av2));
140                                                  /* worth using? */
141                  if (dtmp > FTINY) {
142 <                        copycolor(ctmp, np->scolor);
142 >                        copyscolor(sctmp, np->scolor);
143                          dtmp *= ldot * omega;
144 <                        scalecolor(ctmp, dtmp);
145 <                        addcolor(cval, ctmp);
144 >                        scalescolor(sctmp, dtmp);
145 >                        saddscolor(scval, sctmp);
146                  }
147          }
148 <        if (ldot < -FTINY && np->tdiff > FTINY) {
148 >        
149 >        if (ldot < -FTINY && np->specfl&SP_TRAN) {
150                  /*
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                /*
151                   *  Compute specular transmission.  Specular transmission
152                   *  is always modified by material color.
153                   */
# Line 152 | Line 156 | diraniso(              /* compute source contribution */
156                  au2 += np->u_alpha*np->u_alpha;
157                  av2 += np->v_alpha*np->v_alpha;
158                                                  /* "half vector" */
159 <                h[0] = ldir[0] - np->prdir[0];
156 <                h[1] = ldir[1] - np->prdir[1];
157 <                h[2] = ldir[2] - np->prdir[2];
159 >                VSUB(h, ldir, np->prdir);
160                  dtmp = DOT(h,h);
161                  if (dtmp > FTINY*FTINY) {
162                          dtmp1 = DOT(h,np->pnorm);
# Line 172 | Line 174 | diraniso(              /* compute source contribution */
174                  dtmp = exp(-dtmp) * (1.0/PI) * sqrt(-ldot/(np->pdot*au2*av2));
175                                                  /* worth using? */
176                  if (dtmp > FTINY) {
177 <                        copycolor(ctmp, np->mcolor);
177 >                        copyscolor(sctmp, np->mcolor);
178                          dtmp *= np->tspec * omega;
179 <                        scalecolor(ctmp, dtmp);
180 <                        addcolor(cval, ctmp);
179 >                        scalescolor(sctmp, dtmp);
180 >                        saddscolor(scval, sctmp);
181                  }
182          }
183   }
184  
185  
186 < extern int
186 > int
187   m_aniso(                        /* shade ray that hit something anisotropic */
188 <        register OBJREC  *m,
189 <        register RAY  *r
188 >        OBJREC  *m,
189 >        RAY  *r
190   )
191   {
192          ANISODAT  nd;
193 <        COLOR  ctmp;
194 <        register int  i;
193 >        SCOLOR  sctmp;
194 >        int  i;
195                                                  /* easy shadow test */
196          if (r->crtype & SHADOW)
197                  return(1);
# Line 198 | Line 200 | m_aniso(                       /* shade ray that hit something anisotropic
200                  objerror(m, USER, "bad number of real arguments");
201                                                  /* check for back side */
202          if (r->rod < 0.0) {
203 <                if (!backvis && m->otype != MAT_TRANS2) {
203 >                if (!backvis) {
204                          raytrans(r);
205                          return(1);
206                  }
# Line 209 | Line 211 | m_aniso(                       /* shade ray that hit something anisotropic
211                                                  /* get material color */
212          nd.mp = m;
213          nd.rp = r;
214 <        setcolor(nd.mcolor, m->oargs.farg[0],
214 >        setscolor(nd.mcolor, m->oargs.farg[0],
215                             m->oargs.farg[1],
216                             m->oargs.farg[2]);
217                                                  /* get roughness */
218          nd.specfl = 0;
219          nd.u_alpha = m->oargs.farg[4];
220          nd.v_alpha = m->oargs.farg[5];
221 <        if (nd.u_alpha <= FTINY || nd.v_alpha <= FTINY)
221 >        if ((nd.u_alpha <= FTINY) | (nd.v_alpha <= FTINY))
222                  objerror(m, USER, "roughness too small");
223  
224          nd.pdot = raynormal(nd.pnorm, r);       /* perturb normal */
225          if (nd.pdot < .001)
226                  nd.pdot = .001;                 /* non-zero for diraniso() */
227 <        multcolor(nd.mcolor, r->pcol);          /* modify material color */
227 >        smultscolor(nd.mcolor, r->pcol);        /* modify material color */
228                                                  /* get specular component */
229          if ((nd.rspec = m->oargs.farg[3]) > FTINY) {
230                  nd.specfl |= SP_REFL;
231                                                  /* compute specular color */
232                  if (m->otype == MAT_METAL2)
233 <                        copycolor(nd.scolor, nd.mcolor);
233 >                        copyscolor(nd.scolor, nd.mcolor);
234                  else
235 <                        setcolor(nd.scolor, 1.0, 1.0, 1.0);
236 <                scalecolor(nd.scolor, nd.rspec);
235 >                        setscolor(nd.scolor, 1.0, 1.0, 1.0);
236 >                scalescolor(nd.scolor, nd.rspec);
237                                                  /* check threshold */
238                  if (specthresh >= nd.rspec-FTINY)
239                          nd.specfl |= SP_RBLT;
# Line 270 | Line 272 | m_aniso(                       /* shade ray that hit something anisotropic
272          if (r->ro != NULL && isflat(r->ro->otype))
273                  nd.specfl |= SP_FLAT;
274  
275 <        getacoords(r, &nd);                     /* set up coordinates */
275 >        getacoords(&nd);                        /* set up coordinates */
276  
277 <        if (nd.specfl & (SP_REFL|SP_TRAN) && !(nd.specfl & SP_BADU))
278 <                agaussamp(r, &nd);
277 >        if (nd.specfl & (SP_REFL|SP_TRAN))
278 >                agaussamp(&nd);
279  
280          if (nd.rdiff > FTINY) {         /* ambient from this side */
281 <                copycolor(ctmp, nd.mcolor);     /* modified by material color */
282 <                scalecolor(ctmp, nd.rdiff);
281 >                copyscolor(sctmp, nd.mcolor);   /* modified by material color */
282 >                scalescolor(sctmp, nd.rdiff);
283                  if (nd.specfl & SP_RBLT)        /* add in specular as well? */
284 <                        addcolor(ctmp, nd.scolor);
285 <                multambient(ctmp, r, nd.pnorm);
286 <                addcolor(r->rcol, ctmp);        /* add to returned color */
284 >                        saddscolor(sctmp, nd.scolor);
285 >                multambient(sctmp, r, nd.pnorm);
286 >                saddscolor(r->rcol, sctmp);     /* add to returned color */
287          }
288 +        
289          if (nd.tdiff > FTINY) {         /* ambient from other side */
290                  FVECT  bnorm;
291  
# Line 290 | Line 293 | m_aniso(                       /* shade ray that hit something anisotropic
293                  bnorm[0] = -nd.pnorm[0];
294                  bnorm[1] = -nd.pnorm[1];
295                  bnorm[2] = -nd.pnorm[2];
296 <                copycolor(ctmp, nd.mcolor);     /* modified by color */
297 <                if (nd.specfl & SP_TBLT)
298 <                        scalecolor(ctmp, nd.trans);
299 <                else
300 <                        scalecolor(ctmp, nd.tdiff);
301 <                multambient(ctmp, r, bnorm);
302 <                addcolor(r->rcol, ctmp);
296 >                copyscolor(sctmp, nd.mcolor);   /* modified by color */
297 >                if (nd.specfl & SP_TBLT) {
298 >                        scalescolor(sctmp, nd.trans);
299 >                } else {
300 >                        scalescolor(sctmp, nd.tdiff);
301 >                }
302 >                multambient(sctmp, r, bnorm);
303 >                saddscolor(r->rcol, sctmp);
304                  flipsurface(r);
305          }
306                                          /* add direct component */
# Line 305 | Line 309 | m_aniso(                       /* shade ray that hit something anisotropic
309          return(1);
310   }
311  
308
312   static void
313   getacoords(             /* set up coordinate system */
314 <        RAY  *r,
312 <        register ANISODAT  *np
314 >        ANISODAT  *np
315   )
316   {
317 <        register MFUNC  *mf;
318 <        register int  i;
317 >        MFUNC  *mf;
318 >        int  i;
319  
320          mf = getfunc(np->mp, 3, 0x7, 1);
321 <        setfunc(np->mp, r);
321 >        setfunc(np->mp, np->rp);
322          errno = 0;
323          for (i = 0; i < 3; i++)
324                  np->u[i] = evalue(mf->ep[i]);
325 <        if (errno == EDOM || errno == ERANGE) {
326 <                objerror(np->mp, WARNING, "compute error");
325 <                np->specfl |= SP_BADU;
326 <                return;
327 <        }
325 >        if ((errno == EDOM) | (errno == ERANGE))
326 >                np->u[0] = np->u[1] = np->u[2] = 0.0;
327          if (mf->fxp != &unitxf)
328                  multv3(np->u, np->u, mf->fxp->xfm);
329          fcross(np->v, np->pnorm, np->u);
330          if (normalize(np->v) == 0.0) {
331 <                objerror(np->mp, WARNING, "illegal orientation vector");
332 <                np->specfl |= SP_BADU;
333 <                return;
334 <        }
335 <        fcross(np->u, np->v, np->pnorm);
331 >                if (fabs(np->u_alpha - np->v_alpha) > 0.001)
332 >                        objerror(np->mp, WARNING, "illegal orientation vector");
333 >                getperpendicular(np->u, np->pnorm, 1);  /* punting */
334 >                fcross(np->v, np->pnorm, np->u);
335 >                np->u_alpha = np->v_alpha = sqrt( 0.5 *
336 >                        (np->u_alpha*np->u_alpha + np->v_alpha*np->v_alpha) );
337 >        } else
338 >                fcross(np->u, np->v, np->pnorm);
339   }
340  
341  
342   static void
343   agaussamp(              /* sample anisotropic Gaussian specular */
344 <        RAY  *r,
343 <        register ANISODAT  *np
344 >        ANISODAT  *np
345   )
346   {
347          RAY  sr;
348          FVECT  h;
349          double  rv[2];
350          double  d, sinp, cosp;
351 <        COLOR   scol;
351 >        SCOLOR  scol;
352          int  maxiter, ntrials, nstarget, nstaken;
353 <        register int  i;
353 >        int  i;
354                                          /* compute reflection */
355          if ((np->specfl & (SP_REFL|SP_RBLT)) == SP_REFL &&
356 <                        rayorigin(&sr, SPECULAR, r, np->scolor) == 0) {
356 >                        rayorigin(&sr, SPECULAR, np->rp, np->scolor) == 0) {
357                  nstarget = 1;
358                  if (specjitter > 1.5) { /* multiple samples? */
359 <                        nstarget = specjitter*r->rweight + .5;
359 >                        nstarget = specjitter*np->rp->rweight + .5;
360                          if (sr.rweight <= minweight*nstarget)
361                                  nstarget = sr.rweight/minweight;
362                          if (nstarget > 1) {
363                                  d = 1./nstarget;
364 <                                scalecolor(sr.rcoef, d);
364 >                                scalescolor(sr.rcoef, d);
365                                  sr.rweight *= d;
366                          } else
367                                  nstarget = 1;
368                  }
369 <                setcolor(scol, 0., 0., 0.);
369 >                scolorblack(scol);
370                  dimlist[ndims++] = (int)(size_t)np->mp;
371                  maxiter = MAXITER*nstarget;
372                  for (nstaken = ntrials = 0; nstaken < nstarget &&
# Line 392 | Line 393 | agaussamp(             /* sample anisotropic Gaussian specular */
393                          for (i = 0; i < 3; i++)
394                                  h[i] = np->pnorm[i] +
395                                          d*(cosp*np->u[i] + sinp*np->v[i]);
396 <                        d = -2.0 * DOT(h, r->rdir) / (1.0 + d*d);
397 <                        VSUM(sr.rdir, r->rdir, h, d);
396 >                        d = -2.0 * DOT(h, np->rp->rdir) / (1.0 + d*d);
397 >                        VSUM(sr.rdir, np->rp->rdir, h, d);
398                                                  /* sample rejection test */
399 <                        if ((d = DOT(sr.rdir, r->ron)) <= FTINY)
399 >                        if ((d = DOT(sr.rdir, np->rp->ron)) <= FTINY)
400                                  continue;
401                          checknorm(sr.rdir);
402                          if (nstarget > 1) {     /* W-G-M-D adjustment */
403                                  if (nstaken) rayclear(&sr);
404                                  rayvalue(&sr);
405 <                                d = 2./(1. + r->rod/d);
406 <                                scalecolor(sr.rcol, d);
407 <                                addcolor(scol, sr.rcol);
405 >                                d = 2./(1. + np->rp->rod/d);
406 >                                scalescolor(sr.rcol, d);
407 >                                saddscolor(scol, sr.rcol);
408                          } else {
409                                  rayvalue(&sr);
410 <                                multcolor(sr.rcol, sr.rcoef);
411 <                                addcolor(r->rcol, sr.rcol);
410 >                                smultscolor(sr.rcol, sr.rcoef);
411 >                                saddscolor(np->rp->rcol, sr.rcol);
412                          }
413                          ++nstaken;
414                  }
415                  if (nstarget > 1) {             /* final W-G-M-D weighting */
416 <                        multcolor(scol, sr.rcoef);
416 >                        smultscolor(scol, sr.rcoef);
417                          d = (double)nstarget/ntrials;
418 <                        scalecolor(scol, d);
419 <                        addcolor(r->rcol, scol);
418 >                        scalescolor(scol, d);
419 >                        saddscolor(np->rp->rcol, scol);
420                  }
421                  ndims--;
422          }
423                                          /* compute transmission */
424 <        copycolor(sr.rcoef, np->mcolor);                /* modify by material color */
425 <        scalecolor(sr.rcoef, np->tspec);
424 >        copyscolor(sr.rcoef, np->mcolor);               /* modify by material color */
425 >        scalescolor(sr.rcoef, np->tspec);
426          if ((np->specfl & (SP_TRAN|SP_TBLT)) == SP_TRAN &&
427 <                        rayorigin(&sr, SPECULAR, r, sr.rcoef) == 0) {
427 >                        rayorigin(&sr, SPECULAR, np->rp, sr.rcoef) == 0) {
428                  nstarget = 1;
429                  if (specjitter > 1.5) { /* multiple samples? */
430 <                        nstarget = specjitter*r->rweight + .5;
430 >                        nstarget = specjitter*np->rp->rweight + .5;
431                          if (sr.rweight <= minweight*nstarget)
432                                  nstarget = sr.rweight/minweight;
433                          if (nstarget > 1) {
434                                  d = 1./nstarget;
435 <                                scalecolor(sr.rcoef, d);
435 >                                scalescolor(sr.rcoef, d);
436                                  sr.rweight *= d;
437                          } else
438                                  nstarget = 1;
# Line 462 | Line 463 | agaussamp(             /* sample anisotropic Gaussian specular */
463                          for (i = 0; i < 3; i++)
464                                  sr.rdir[i] = np->prdir[i] +
465                                                  d*(cosp*np->u[i] + sinp*np->v[i]);
466 <                        if (DOT(sr.rdir, r->ron) >= -FTINY)
466 >                        if (DOT(sr.rdir, np->rp->ron) >= -FTINY)
467                                  continue;
468                          normalize(sr.rdir);     /* OK, normalize */
469                          if (nstaken)            /* multi-sampling */
470                                  rayclear(&sr);
471                          rayvalue(&sr);
472 <                        multcolor(sr.rcol, sr.rcoef);
473 <                        addcolor(r->rcol, sr.rcol);
472 >                        smultscolor(sr.rcol, sr.rcoef);
473 >                        saddscolor(np->rp->rcol, sr.rcol);
474                          ++nstaken;
475                  }
476                  ndims--;

Diff Legend

Removed lines
+ Added lines
< Changed lines
> Changed lines