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

Comparing ray/src/rt/dielectric.c (file contents):
Revision 1.2 by greg, Wed Jun 7 08:38:31 1989 UTC vs.
Revision 2.29 by greg, Tue Nov 13 19:58:33 2018 UTC

# Line 1 | Line 1
1 /* Copyright (c) 1986 Regents of the University of California */
2
1   #ifndef lint
2 < static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
2 > static const char       RCSid[] = "$Id$";
3   #endif
6
4   /*
5   *  dielectric.c - shading function for transparent materials.
9 *
10 *     9/6/85
6   */
7  
8 < #include  "ray.h"
8 > #include "copyright.h"
9  
10 + #include  "ray.h"
11   #include  "otypes.h"
12 + #include  "rtotypes.h"
13 + #include  "pmapmat.h"
14  
15   #ifdef  DISPERSE
16   #include  "source.h"
17 + static int disperse(OBJREC *m,RAY *r,FVECT vt,double tr,COLOR cet,COLOR abt);
18 + static int lambda(OBJREC  *m, FVECT  v2, FVECT  dv, FVECT  lr);
19   #endif
20  
21 + static double mylog(double  x);
22 +
23 +
24   /*
25   *     Explicit calculations for Fresnel's equation are performed,
26   *  but only one square root computation is necessary.
# Line 48 | Line 51 | static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
51  
52   #define  MINCOS         0.997           /* minimum dot product for dispersion */
53  
54 + static double
55 + mylog(          /* special log for extinction coefficients */
56 +        double  x
57 + )
58 + {
59 +        if (x < 1e-40)
60 +                return(-100.);
61 +        if (x >= 1.)
62 +                return(0.);
63 +        return(log(x));
64 + }
65  
66 < m_dielectric(m, r)      /* color a ray which hit something transparent */
67 < OBJREC  *m;
68 < register RAY  *r;
66 >
67 > int
68 > m_dielectric(   /* color a ray which hit a dielectric interface */
69 >        OBJREC  *m,
70 >        RAY  *r
71 > )
72   {
56        double  sqrt(), pow();
73          double  cos1, cos2, nratio;
74 <        COLOR  mcolor;
75 <        double  mabsorp;
74 >        COLOR  ctrans;
75 >        COLOR  talb;
76 >        int  hastexture;
77 >        int     flatsurface;
78          double  refl, trans;
79          FVECT  dnorm;
80          double  d1, d2;
81          RAY  p;
82 <        register int  i;
82 >        int  i;
83  
84 +        /* PMAP: skip refracted shadow or ambient ray if accounted for in
85 +           photon map */
86 +        if (shadowRayInPmap(r) || ambRayInPmap(r))
87 +                return(1);
88 +        
89          if (m->oargs.nfargs != (m->otype==MAT_DIELECTRIC ? 5 : 8))
90                  objerror(m, USER, "bad arguments");
91  
92          raytexture(r, m->omod);                 /* get modifiers */
93  
94 <        cos1 = raynormal(dnorm, r);             /* cosine of theta1 */
94 >        if ( (hastexture = DOT(r->pert,r->pert) > FTINY*FTINY) )
95 >                cos1 = raynormal(dnorm, r);     /* perturb normal */
96 >        else {
97 >                VCOPY(dnorm, r->ron);
98 >                cos1 = r->rod;
99 >        }
100 >        flatsurface = r->ro != NULL && isflat(r->ro->otype) &&
101 >                        !hastexture | (r->crtype & AMBIENT);
102 >
103                                                  /* index of refraction */
104          if (m->otype == MAT_DIELECTRIC)
105                  nratio = m->oargs.farg[3] + m->oargs.farg[4]/MLAMBDA;
# Line 76 | Line 107 | register RAY  *r;
107                  nratio = m->oargs.farg[3] / m->oargs.farg[7];
108          
109          if (cos1 < 0.0) {                       /* inside */
110 +                hastexture = -hastexture;
111                  cos1 = -cos1;
112                  dnorm[0] = -dnorm[0];
113                  dnorm[1] = -dnorm[1];
114                  dnorm[2] = -dnorm[2];
115 <                setcolor(mcolor, pow(m->oargs.farg[0], r->rot),
116 <                                 pow(m->oargs.farg[1], r->rot),
117 <                                 pow(m->oargs.farg[2], r->rot));
115 >                setcolor(r->cext, -mylog(m->oargs.farg[0]*colval(r->pcol,RED)),
116 >                                 -mylog(m->oargs.farg[1]*colval(r->pcol,GRN)),
117 >                                 -mylog(m->oargs.farg[2]*colval(r->pcol,BLU)));
118 >                setcolor(r->albedo, 0., 0., 0.);
119 >                r->gecc = 0.;
120 >                if (m->otype == MAT_INTERFACE) {
121 >                        setcolor(ctrans,
122 >                                -mylog(m->oargs.farg[4]*colval(r->pcol,RED)),
123 >                                -mylog(m->oargs.farg[5]*colval(r->pcol,GRN)),
124 >                                -mylog(m->oargs.farg[6]*colval(r->pcol,BLU)));
125 >                        setcolor(talb, 0., 0., 0.);
126 >                } else {
127 >                        copycolor(ctrans, cextinction);
128 >                        copycolor(talb, salbedo);
129 >                }
130          } else {                                /* outside */
131                  nratio = 1.0 / nratio;
132 <                if (m->otype == MAT_INTERFACE)
133 <                        setcolor(mcolor, pow(m->oargs.farg[4], r->rot),
134 <                                         pow(m->oargs.farg[5], r->rot),
135 <                                         pow(m->oargs.farg[6], r->rot));
136 <                else
137 <                        setcolor(mcolor, 1.0, 1.0, 1.0);
132 >
133 >                setcolor(ctrans, -mylog(m->oargs.farg[0]*colval(r->pcol,RED)),
134 >                                 -mylog(m->oargs.farg[1]*colval(r->pcol,GRN)),
135 >                                 -mylog(m->oargs.farg[2]*colval(r->pcol,BLU)));
136 >                setcolor(talb, 0., 0., 0.);
137 >                if (m->otype == MAT_INTERFACE) {
138 >                        setcolor(r->cext,
139 >                                -mylog(m->oargs.farg[4]*colval(r->pcol,RED)),
140 >                                -mylog(m->oargs.farg[5]*colval(r->pcol,GRN)),
141 >                                -mylog(m->oargs.farg[6]*colval(r->pcol,BLU)));
142 >                        setcolor(r->albedo, 0., 0., 0.);
143 >                        r->gecc = 0.;
144 >                }
145          }
95        mabsorp = bright(mcolor);
146  
147          d2 = 1.0 - nratio*nratio*(1.0 - cos1*cos1);     /* compute cos theta2 */
148  
# Line 113 | Line 163 | register RAY  *r;
163                  d1 = (d1 - d2) / (d1 + d2);
164                  refl += d1 * d1;
165  
166 <                refl /= 2.0;
166 >                refl *= 0.5;
167                  trans = 1.0 - refl;
168  
169 <                if (rayorigin(&p, r, REFRACTED, mabsorp*trans) == 0) {
169 >                trans *= nratio*nratio;         /* solid angle ratio */
170  
171 +                setcolor(p.rcoef, trans, trans, trans);
172 +
173 +                if (rayorigin(&p, REFRACTED, r, p.rcoef) == 0) {
174 +
175                                                  /* compute refracted ray */
176                          d1 = nratio*cos1 - cos2;
177                          for (i = 0; i < 3; i++)
178                                  p.rdir[i] = nratio*r->rdir[i] + d1*dnorm[i];
179 <
179 >                                                /* accidental reflection? */
180 >                        if (hastexture &&
181 >                                DOT(p.rdir,r->ron)*hastexture >= -FTINY) {
182 >                                d1 *= (double)hastexture;
183 >                                for (i = 0; i < 3; i++) /* ignore texture */
184 >                                        p.rdir[i] = nratio*r->rdir[i] +
185 >                                                        d1*r->ron[i];
186 >                                normalize(p.rdir);      /* not exact */
187 >                        } else
188 >                                checknorm(p.rdir);
189   #ifdef  DISPERSE
190                          if (m->otype != MAT_DIELECTRIC
191                                          || r->rod > 0.0
192                                          || r->crtype & SHADOW
193 +                                        || !directvis
194                                          || m->oargs.farg[4] == 0.0
195 <                                        || !disperse(m, r, p.rdir, trans))
195 >                                        || !disperse(m, r, p.rdir,
196 >                                                        trans, ctrans, talb))
197   #endif
198                          {
199 +                                copycolor(p.cext, ctrans);
200 +                                copycolor(p.albedo, talb);
201                                  rayvalue(&p);
202 <                                multcolor(mcolor, r->pcol);     /* modify */
136 <                                scalecolor(p.rcol, trans);
202 >                                multcolor(p.rcol, p.rcoef);
203                                  addcolor(r->rcol, p.rcol);
204 +                                                /* virtual distance */
205 +                                if (flatsurface ||
206 +                                        (1.-FTINY <= nratio) &
207 +                                                (nratio <= 1.+FTINY))
208 +                                        r->rxt = r->rot + raydistance(&p);
209                          }
210                  }
211          }
212 <                
212 >        setcolor(p.rcoef, refl, refl, refl);
213 >
214          if (!(r->crtype & SHADOW) &&
215 <                        rayorigin(&p, r, REFLECTED, mabsorp*refl) == 0) {
215 >                        rayorigin(&p, REFLECTED, r, p.rcoef) == 0) {
216  
217                                          /* compute reflected ray */
218 <                for (i = 0; i < 3; i++)
219 <                        p.rdir[i] = r->rdir[i] + 2.0*cos1*dnorm[i];
220 <
218 >                VSUM(p.rdir, r->rdir, dnorm, 2.*cos1);
219 >                                        /* accidental penetration? */
220 >                if (hastexture && DOT(p.rdir,r->ron)*hastexture <= FTINY)
221 >                        VSUM(p.rdir, r->rdir, r->ron, 2.*r->rod);
222 >                checknorm(p.rdir);
223                  rayvalue(&p);                   /* reflected ray value */
224  
225 <                scalecolor(p.rcol, refl);       /* color contribution */
225 >                multcolor(p.rcol, p.rcoef);     /* color contribution */
226 >                copycolor(r->mcol, p.rcol);
227                  addcolor(r->rcol, p.rcol);
228 +                                                /* virtual distance */
229 +                if (flatsurface)
230 +                        r->rmt = r->rot + raydistance(&p);
231          }
232 <
233 <        multcolor(r->rcol, mcolor);             /* multiply by transmittance */
232 >                                /* rayvalue() computes absorption */
233 >        return(1);
234   }
235  
236  
237   #ifdef  DISPERSE
238  
239 < static
240 < disperse(m, r, vt, tr)          /* check light sources for dispersion */
241 < OBJREC  *m;
242 < RAY  *r;
243 < FVECT  vt;
244 < double  tr;
239 > static int
240 > disperse(  /* check light sources for dispersion */
241 >        OBJREC  *m,
242 >        RAY  *r,
243 >        FVECT  vt,
244 >        double  tr,
245 >        COLOR  cet,
246 >        COLOR  abt
247 > )
248   {
249 <        double  sqrt();
250 <        RAY  sray, *entray;
249 >        RAY  sray;
250 >        const RAY  *entray;
251          FVECT  v1, v2, n1, n2;
252          FVECT  dv, v2Xdv;
253          double  v2Xdvv2Xdv;
254 <        int  sn, success = 0;
255 <        double  omega;
254 >        int  success = 0;
255 >        SRCINDEX  si;
256          FVECT  vtmp1, vtmp2;
257          double  dtmp1, dtmp2;
258          int  l1, l2;
# Line 221 | Line 302 | double  tr;
302          VCOPY(n2, r->ron);
303  
304                                          /* first order dispersion approx. */
305 <        dtmp1 = DOT(n1, v1);
306 <        dtmp2 = DOT(n2, v2);
305 >        dtmp1 = 1./DOT(n1, v1);
306 >        dtmp2 = 1./DOT(n2, v2);
307          for (i = 0; i < 3; i++)
308 <                dv[i] = v1[i] + v2[i] - n1[i]/dtmp1 - n2[i]/dtmp2;
308 >                dv[i] = v1[i] + v2[i] - n1[i]*dtmp1 - n2[i]*dtmp2;
309                  
310          if (DOT(dv, dv) <= FTINY)       /* null effect */
311                  return(0);
# Line 233 | Line 314 | double  tr;
314          v2Xdvv2Xdv = DOT(v2Xdv, v2Xdv);
315  
316                                          /* check sources */
317 <        for (sn = 0; sn < nsources; sn++) {
317 >        initsrcindex(&si);
318 >        while (srcray(&sray, r, &si)) {
319  
320 <                if ((omega = srcray(&sray, r, sn)) == 0.0 ||
239 <                                DOT(sray.rdir, v2) < MINCOS)
320 >                if (DOT(sray.rdir, v2) < MINCOS)
321                          continue;                       /* bad source */
241                
322                                                  /* adjust source ray */
323  
324                  dtmp1 = DOT(v2Xdv, sray.rdir) / v2Xdvv2Xdv;
# Line 251 | Line 331 | double  tr;
331                  if (l1 > MAXLAMBDA || l1 < MINLAMBDA)   /* not visible */
332                          continue;
333                                                  /* trace source ray */
334 +                copycolor(sray.cext, cet);
335 +                copycolor(sray.albedo, abt);
336                  normalize(sray.rdir);
337                  rayvalue(&sray);
338                  if (bright(sray.rcol) <= FTINY) /* missed it */
# Line 263 | Line 345 | double  tr;
345                   */
346                  
347                  fcross(vtmp1, v2Xdv, sray.rdir);
348 <                dtmp1 = sqrt(omega  / v2Xdvv2Xdv / PI);
348 >                dtmp1 = sqrt(si.dom  / v2Xdvv2Xdv / PI);
349  
350                                                          /* compute first ray */
351 <                for (i = 0; i < 3; i++)
270 <                        vtmp2[i] = sray.rdir[i] + dtmp1*vtmp1[i];
351 >                VSUM(vtmp2, sray.rdir, vtmp1, dtmp1);
352  
353                  l1 = lambda(m, v2, dv, vtmp2);          /* first lambda */
354                  if (l1 < 0)
355                          continue;
356                                                          /* compute second ray */
357 <                for (i = 0; i < 3; i++)
277 <                        vtmp2[i] = sray.rdir[i] - dtmp1*vtmp1[i];
357 >                VSUM(vtmp2, sray.rdir, vtmp1, -dtmp1);
358  
359                  l2 = lambda(m, v2, dv, vtmp2);          /* second lambda */
360                  if (l2 < 0)
# Line 294 | Line 374 | double  tr;
374  
375  
376   static int
377 < lambda(m, v2, dv, lr)                   /* compute lambda for material */
378 < register OBJREC  *m;
379 < FVECT  v2, dv, lr;
377 > lambda(                 /* compute lambda for material */
378 >        OBJREC  *m,
379 >        FVECT  v2,
380 >        FVECT  dv,
381 >        FVECT  lr
382 > )
383   {
384          FVECT  lrXdv, v2Xlr;
385          double  dtmp, denom;
# Line 304 | Line 387 | FVECT  v2, dv, lr;
387  
388          fcross(lrXdv, lr, dv);
389          for (i = 0; i < 3; i++)
390 <                if (lrXdv[i] > FTINY || lrXdv[i] < -FTINY)
390 >                if ((lrXdv[i] > FTINY) | (lrXdv[i] < -FTINY))
391                          break;
392          if (i >= 3)
393                  return(-1);

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