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

Comparing ray/src/rt/dielectric.c (file contents):
Revision 2.1 by greg, Tue Nov 12 17:09:55 1991 UTC vs.
Revision 2.24 by greg, Sat May 10 17:43:01 2014 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  
14   #ifdef  DISPERSE
15   #include  "source.h"
16 + static int disperse(OBJREC *m,RAY *r,FVECT vt,double tr,COLOR cet,COLOR abt);
17 + static int lambda(OBJREC  *m, FVECT  v2, FVECT  dv, FVECT  lr);
18   #endif
19  
20 + static double mylog(double  x);
21 +
22 +
23   /*
24   *     Explicit calculations for Fresnel's equation are performed,
25   *  but only one square root computation is necessary.
# Line 49 | Line 51 | static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
51   #define  MINCOS         0.997           /* minimum dot product for dispersion */
52  
53  
54 < m_dielectric(m, r)      /* color a ray which hit something transparent */
55 < OBJREC  *m;
56 < register RAY  *r;
54 > static double
55 > mylog(          /* special log for extinction coefficients */
56 >        double  x
57 > )
58   {
59 <        double  sqrt(), pow();
59 >        if (x < 1e-40)
60 >                return(-100.);
61 >        if (x >= 1.)
62 >                return(0.);
63 >        return(log(x));
64 > }
65 >
66 >
67 > int
68 > m_dielectric(   /* color a ray which hit a dielectric interface */
69 >        OBJREC  *m,
70 >        RAY  *r
71 > )
72 > {
73          double  cos1, cos2, nratio;
74 <        COLOR  mcolor;
75 <        double  mabsorp;
74 >        COLOR  ctrans;
75 >        COLOR  talb;
76 >        int  hastexture;
77 >        double  transdist=0, transtest=0;
78 >        double  mirdist=0, mirtest=0;
79 >        int     flatsurface;
80          double  refl, trans;
81          FVECT  dnorm;
82          double  d1, d2;
83          RAY  p;
84 <        register int  i;
84 >        int  i;
85  
86          if (m->oargs.nfargs != (m->otype==MAT_DIELECTRIC ? 5 : 8))
87                  objerror(m, USER, "bad arguments");
88  
69        r->rt = r->rot;                         /* just use ray length */
70
89          raytexture(r, m->omod);                 /* get modifiers */
90  
91 <        cos1 = raynormal(dnorm, r);             /* cosine of theta1 */
91 >        if ( (hastexture = DOT(r->pert,r->pert) > FTINY*FTINY) )
92 >                cos1 = raynormal(dnorm, r);     /* perturb normal */
93 >        else {
94 >                VCOPY(dnorm, r->ron);
95 >                cos1 = r->rod;
96 >        }
97 >        flatsurface = r->ro != NULL && isflat(r->ro->otype) &&
98 >                        !hastexture | (r->crtype & AMBIENT);
99 >
100                                                  /* index of refraction */
101          if (m->otype == MAT_DIELECTRIC)
102                  nratio = m->oargs.farg[3] + m->oargs.farg[4]/MLAMBDA;
# Line 78 | Line 104 | register RAY  *r;
104                  nratio = m->oargs.farg[3] / m->oargs.farg[7];
105          
106          if (cos1 < 0.0) {                       /* inside */
107 +                hastexture = -hastexture;
108                  cos1 = -cos1;
109                  dnorm[0] = -dnorm[0];
110                  dnorm[1] = -dnorm[1];
111                  dnorm[2] = -dnorm[2];
112 <                setcolor(mcolor, pow(m->oargs.farg[0], r->rot),
113 <                                 pow(m->oargs.farg[1], r->rot),
114 <                                 pow(m->oargs.farg[2], r->rot));
112 >                setcolor(r->cext, -mylog(m->oargs.farg[0]*colval(r->pcol,RED)),
113 >                                 -mylog(m->oargs.farg[1]*colval(r->pcol,GRN)),
114 >                                 -mylog(m->oargs.farg[2]*colval(r->pcol,BLU)));
115 >                setcolor(r->albedo, 0., 0., 0.);
116 >                r->gecc = 0.;
117 >                if (m->otype == MAT_INTERFACE) {
118 >                        setcolor(ctrans,
119 >                                -mylog(m->oargs.farg[4]*colval(r->pcol,RED)),
120 >                                -mylog(m->oargs.farg[5]*colval(r->pcol,GRN)),
121 >                                -mylog(m->oargs.farg[6]*colval(r->pcol,BLU)));
122 >                        setcolor(talb, 0., 0., 0.);
123 >                } else {
124 >                        copycolor(ctrans, cextinction);
125 >                        copycolor(talb, salbedo);
126 >                }
127          } else {                                /* outside */
128                  nratio = 1.0 / nratio;
129 <                if (m->otype == MAT_INTERFACE)
130 <                        setcolor(mcolor, pow(m->oargs.farg[4], r->rot),
131 <                                         pow(m->oargs.farg[5], r->rot),
132 <                                         pow(m->oargs.farg[6], r->rot));
133 <                else
134 <                        setcolor(mcolor, 1.0, 1.0, 1.0);
129 >
130 >                setcolor(ctrans, -mylog(m->oargs.farg[0]*colval(r->pcol,RED)),
131 >                                 -mylog(m->oargs.farg[1]*colval(r->pcol,GRN)),
132 >                                 -mylog(m->oargs.farg[2]*colval(r->pcol,BLU)));
133 >                setcolor(talb, 0., 0., 0.);
134 >                if (m->otype == MAT_INTERFACE) {
135 >                        setcolor(r->cext,
136 >                                -mylog(m->oargs.farg[4]*colval(r->pcol,RED)),
137 >                                -mylog(m->oargs.farg[5]*colval(r->pcol,GRN)),
138 >                                -mylog(m->oargs.farg[6]*colval(r->pcol,BLU)));
139 >                        setcolor(r->albedo, 0., 0., 0.);
140 >                        r->gecc = 0.;
141 >                }
142          }
97        mabsorp = bright(mcolor);
143  
144          d2 = 1.0 - nratio*nratio*(1.0 - cos1*cos1);     /* compute cos theta2 */
145  
# Line 115 | Line 160 | register RAY  *r;
160                  d1 = (d1 - d2) / (d1 + d2);
161                  refl += d1 * d1;
162  
163 <                refl /= 2.0;
163 >                refl *= 0.5;
164                  trans = 1.0 - refl;
165  
166 <                if (rayorigin(&p, r, REFRACTED, mabsorp*trans) == 0) {
166 >                trans *= nratio*nratio;         /* solid angle ratio */
167  
168 +                setcolor(p.rcoef, trans, trans, trans);
169 +
170 +                if (rayorigin(&p, REFRACTED, r, p.rcoef) == 0) {
171 +
172                                                  /* compute refracted ray */
173                          d1 = nratio*cos1 - cos2;
174                          for (i = 0; i < 3; i++)
175                                  p.rdir[i] = nratio*r->rdir[i] + d1*dnorm[i];
176 <
176 >                                                /* accidental reflection? */
177 >                        if (hastexture &&
178 >                                DOT(p.rdir,r->ron)*hastexture >= -FTINY) {
179 >                                d1 *= (double)hastexture;
180 >                                for (i = 0; i < 3; i++) /* ignore texture */
181 >                                        p.rdir[i] = nratio*r->rdir[i] +
182 >                                                        d1*r->ron[i];
183 >                                normalize(p.rdir);      /* not exact */
184 >                        } else
185 >                                checknorm(p.rdir);
186   #ifdef  DISPERSE
187                          if (m->otype != MAT_DIELECTRIC
188                                          || r->rod > 0.0
189                                          || r->crtype & SHADOW
190 <                                        || directinvis
190 >                                        || !directvis
191                                          || m->oargs.farg[4] == 0.0
192 <                                        || !disperse(m, r, p.rdir, trans))
192 >                                        || !disperse(m, r, p.rdir,
193 >                                                        trans, ctrans, talb))
194   #endif
195                          {
196 +                                copycolor(p.cext, ctrans);
197 +                                copycolor(p.albedo, talb);
198                                  rayvalue(&p);
199 <                                multcolor(mcolor, r->pcol);     /* modify */
139 <                                scalecolor(p.rcol, trans);
199 >                                multcolor(p.rcol, p.rcoef);
200                                  addcolor(r->rcol, p.rcol);
201 +                                                /* virtual distance */
202 +                                if (flatsurface ||
203 +                                        (1.-FTINY <= nratio) &
204 +                                                (nratio <= 1.+FTINY)) {
205 +                                        transtest = 2*bright(p.rcol);
206 +                                        transdist = r->rot + p.rt;
207 +                                }
208                          }
209                  }
210          }
211 <                
211 >        setcolor(p.rcoef, refl, refl, refl);
212 >
213          if (!(r->crtype & SHADOW) &&
214 <                        rayorigin(&p, r, REFLECTED, mabsorp*refl) == 0) {
214 >                        rayorigin(&p, REFLECTED, r, p.rcoef) == 0) {
215  
216                                          /* compute reflected ray */
217 <                for (i = 0; i < 3; i++)
218 <                        p.rdir[i] = r->rdir[i] + 2.0*cos1*dnorm[i];
219 <
217 >                VSUM(p.rdir, r->rdir, dnorm, 2.*cos1);
218 >                                        /* accidental penetration? */
219 >                if (hastexture && DOT(p.rdir,r->ron)*hastexture <= FTINY)
220 >                        VSUM(p.rdir, r->rdir, r->ron, 2.*r->rod);
221 >                checknorm(p.rdir);
222                  rayvalue(&p);                   /* reflected ray value */
223  
224 <                scalecolor(p.rcol, refl);       /* color contribution */
224 >                multcolor(p.rcol, p.rcoef);     /* color contribution */
225                  addcolor(r->rcol, p.rcol);
226 +                                                /* virtual distance */
227 +                if (flatsurface) {
228 +                        mirtest = 2*bright(p.rcol);
229 +                        mirdist = r->rot + p.rt;
230 +                }
231          }
232 <
233 <        multcolor(r->rcol, mcolor);             /* multiply by transmittance */
232 >                                /* check distance to return */
233 >        d1 = bright(r->rcol);
234 >        if (transtest > d1)
235 >                r->rt = transdist;
236 >        else if (mirtest > d1)
237 >                r->rt = mirdist;
238 >                                /* rayvalue() computes absorption */
239 >        return(1);
240   }
241  
242  
243   #ifdef  DISPERSE
244  
245 < static
246 < disperse(m, r, vt, tr)          /* check light sources for dispersion */
247 < OBJREC  *m;
248 < RAY  *r;
249 < FVECT  vt;
250 < double  tr;
245 > static int
246 > disperse(  /* check light sources for dispersion */
247 >        OBJREC  *m,
248 >        RAY  *r,
249 >        FVECT  vt,
250 >        double  tr,
251 >        COLOR  cet,
252 >        COLOR  abt
253 > )
254   {
255 <        double  sqrt();
256 <        RAY  sray, *entray;
255 >        RAY  sray;
256 >        const RAY  *entray;
257          FVECT  v1, v2, n1, n2;
258          FVECT  dv, v2Xdv;
259          double  v2Xdvv2Xdv;
# Line 224 | Line 308 | double  tr;
308          VCOPY(n2, r->ron);
309  
310                                          /* first order dispersion approx. */
311 <        dtmp1 = DOT(n1, v1);
312 <        dtmp2 = DOT(n2, v2);
311 >        dtmp1 = 1./DOT(n1, v1);
312 >        dtmp2 = 1./DOT(n2, v2);
313          for (i = 0; i < 3; i++)
314 <                dv[i] = v1[i] + v2[i] - n1[i]/dtmp1 - n2[i]/dtmp2;
314 >                dv[i] = v1[i] + v2[i] - n1[i]*dtmp1 - n2[i]*dtmp2;
315                  
316          if (DOT(dv, dv) <= FTINY)       /* null effect */
317                  return(0);
# Line 253 | Line 337 | double  tr;
337                  if (l1 > MAXLAMBDA || l1 < MINLAMBDA)   /* not visible */
338                          continue;
339                                                  /* trace source ray */
340 +                copycolor(sray.cext, cet);
341 +                copycolor(sray.albedo, abt);
342                  normalize(sray.rdir);
343                  rayvalue(&sray);
344                  if (bright(sray.rcol) <= FTINY) /* missed it */
# Line 268 | Line 354 | double  tr;
354                  dtmp1 = sqrt(si.dom  / v2Xdvv2Xdv / PI);
355  
356                                                          /* compute first ray */
357 <                for (i = 0; i < 3; i++)
272 <                        vtmp2[i] = sray.rdir[i] + dtmp1*vtmp1[i];
357 >                VSUM(vtmp2, sray.rdir, vtmp1, dtmp1);
358  
359                  l1 = lambda(m, v2, dv, vtmp2);          /* first lambda */
360                  if (l1 < 0)
361                          continue;
362                                                          /* compute second ray */
363 <                for (i = 0; i < 3; i++)
279 <                        vtmp2[i] = sray.rdir[i] - dtmp1*vtmp1[i];
363 >                VSUM(vtmp2, sray.rdir, vtmp1, -dtmp1);
364  
365                  l2 = lambda(m, v2, dv, vtmp2);          /* second lambda */
366                  if (l2 < 0)
# Line 296 | Line 380 | double  tr;
380  
381  
382   static int
383 < lambda(m, v2, dv, lr)                   /* compute lambda for material */
384 < register OBJREC  *m;
385 < FVECT  v2, dv, lr;
383 > lambda(                 /* compute lambda for material */
384 >        OBJREC  *m,
385 >        FVECT  v2,
386 >        FVECT  dv,
387 >        FVECT  lr
388 > )
389   {
390          FVECT  lrXdv, v2Xlr;
391          double  dtmp, denom;
# Line 306 | Line 393 | FVECT  v2, dv, lr;
393  
394          fcross(lrXdv, lr, dv);
395          for (i = 0; i < 3; i++)
396 <                if (lrXdv[i] > FTINY || lrXdv[i] < -FTINY)
396 >                if ((lrXdv[i] > FTINY) | (lrXdv[i] < -FTINY))
397                          break;
398          if (i >= 3)
399                  return(-1);

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