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

Comparing ray/src/rt/m_brdf.c (file contents):
Revision 1.16 by greg, Mon Aug 12 08:20:53 1991 UTC vs.
Revision 2.11 by greg, Wed Dec 21 09:51:46 1994 UTC

# Line 14 | Line 14 | static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
14  
15   #include  "otypes.h"
16  
17 + #include  "func.h"
18 +
19 + extern int  backvis;                    /* back faces visible? */
20 +
21   /*
22   *      Arguments to this material include the color and specularity.
23   *  String arguments include the reflection function and files.
24   *  The BRDF is currently used just for the specular component to light
25   *  sources.  Reflectance values or data coordinates are functions
26 < *  of the direction to the light source.
26 > *  of the direction to the light source.  (Data modification functions
27 > *  are passed the source direction as args 2-4.)
28   *      We orient the surface towards the incoming ray, so a single
29   *  surface can be used to represent an infinitely thin object.
30   *
# Line 49 | Line 54 | static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
54   *              rbrtd   gbrtd   bbrtd
55   *              funcfile        transform
56   *      0
57 < *      6+      red     grn     blu     rspec   trans   tspec   A7 ..
57 > *      9+      rdf     gdf     bdf
58 > *              rdb     gdb     bdb
59 > *              rdt     gdt     bdt     A10 ..
60   *
61   *      In addition to the normal variables available to functions,
62   *  we define the following:
63   *              NxP, NyP, NzP -         perturbed surface normal
64   *              RdotP -                 perturbed ray dot product
65 < *              CrP, CgP, CbP -         perturbed material color
65 > *              CrP, CgP, CbP -         perturbed material color (or pattern)
66   */
67  
61 extern double   funvalue(), varvalue();
62 extern XF  funcxf;
63
68   typedef struct {
69          OBJREC  *mp;            /* material pointer */
70          RAY  *pr;               /* intersected ray */
71          DATARRAY  *dp;          /* data array for PDATA, MDATA or TDATA */
72 <        COLOR  mcolor;          /* color of this material */
73 <        double  rspec;          /* specular reflection */
74 <        double  rdiff;          /* diffuse reflection */
75 <        double  trans;          /* transmissivity */
76 <        double  tspec;          /* specular transmission */
77 <        double  tdiff;          /* diffuse transmission */
72 >        COLOR  mcolor;          /* material (or pattern) color */
73 >        COLOR  rdiff;           /* diffuse reflection */
74 >        COLOR  tdiff;           /* diffuse transmission */
75 >        double  rspec;          /* specular reflectance (1 for BRDTF) */
76 >        double  trans;          /* transmissivity (.5 for BRDTF) */
77 >        double  tspec;          /* specular transmittance (1 for BRDTF) */
78          FVECT  pnorm;           /* perturbed surface normal */
79          double  pdot;           /* perturbed dot product */
80   }  BRDFDAT;             /* BRDF material data */
# Line 86 | Line 90 | double  omega;                 /* light source size */
90          double  dtmp;
91          COLOR  ctmp;
92          FVECT  ldx;
93 <        double  pt[MAXDIM];
93 >        double  lddx[3], pt[MAXDIM];
94 >        double  vldx[4];
95          register char   **sa;
96          register int    i;
97  
# Line 96 | Line 101 | double  omega;                 /* light source size */
101  
102          if (ldot <= FTINY && ldot >= -FTINY)
103                  return;         /* too close to grazing */
104 +
105          if (ldot < 0.0 ? np->trans <= FTINY : np->trans >= 1.0-FTINY)
106                  return;         /* wrong side */
107  
108 <        if (ldot > 0.0 && np->rdiff > FTINY) {
108 >        if (ldot > 0.0) {
109                  /*
110                   *  Compute and add diffuse reflected component to returned
111                   *  color.  The diffuse reflected component will always be
112                   *  modified by the color of the material.
113                   */
114 <                copycolor(ctmp, np->mcolor);
115 <                dtmp = ldot * omega * np->rdiff / PI;
114 >                copycolor(ctmp, np->rdiff);
115 >                dtmp = ldot * omega / PI;
116                  scalecolor(ctmp, dtmp);
117                  addcolor(cval, ctmp);
118 <        }
113 <        if (ldot < 0.0 && np->tdiff > FTINY) {
118 >        } else {
119                  /*
120                   *  Diffuse transmitted component.
121                   */
122 <                copycolor(ctmp, np->mcolor);
123 <                dtmp = -ldot * omega * np->tdiff / PI;
122 >                copycolor(ctmp, np->tdiff);
123 >                dtmp = -ldot * omega / PI;
124                  scalecolor(ctmp, dtmp);
125                  addcolor(cval, ctmp);
126          }
# Line 128 | Line 133 | double  omega;                 /* light source size */
133                                          /* transform light vector */
134          multv3(ldx, ldir, funcxf.xfm);
135          for (i = 0; i < 3; i++)
136 <                ldx[i] /= funcxf.sca;
136 >                lddx[i] = ldx[i]/funcxf.sca;
137                                          /* compute BRTDF */
138          if (np->mp->otype == MAT_BRTDF) {
139 <                colval(ctmp,RED) = funvalue(sa[6], 3, ldx);
139 >                if (sa[6][0] == '0')            /* special case */
140 >                        colval(ctmp,RED) = 0.0;
141 >                else
142 >                        colval(ctmp,RED) = funvalue(sa[6], 3, lddx);
143                  if (!strcmp(sa[7],sa[6]))
144                          colval(ctmp,GRN) = colval(ctmp,RED);
145                  else
146 <                        colval(ctmp,GRN) = funvalue(sa[7], 3, ldx);
146 >                        colval(ctmp,GRN) = funvalue(sa[7], 3, lddx);
147                  if (!strcmp(sa[8],sa[6]))
148                          colval(ctmp,BLU) = colval(ctmp,RED);
149                  else if (!strcmp(sa[8],sa[7]))
150                          colval(ctmp,BLU) = colval(ctmp,GRN);
151                  else
152 <                        colval(ctmp,BLU) = funvalue(sa[8], 3, ldx);
152 >                        colval(ctmp,BLU) = funvalue(sa[8], 3, lddx);
153                  dtmp = bright(ctmp);
154          } else if (np->dp == NULL) {
155 <                dtmp = funvalue(sa[0], 3, ldx);
155 >                dtmp = funvalue(sa[0], 3, lddx);
156                  setcolor(ctmp, dtmp, dtmp, dtmp);
157          } else {
158                  for (i = 0; i < np->dp->nd; i++)
159 <                        pt[i] = funvalue(sa[3+i], 3, ldx);
160 <                dtmp = datavalue(np->dp, pt);
161 <                dtmp = funvalue(sa[0], 1, &dtmp);
159 >                        pt[i] = funvalue(sa[3+i], 3, lddx);
160 >                vldx[0] = datavalue(np->dp, pt);
161 >                vldx[1] = lddx[0]; vldx[2] = lddx[1]; vldx[3] = lddx[2];
162 >                dtmp = funvalue(sa[0], 4, vldx);
163                  setcolor(ctmp, dtmp, dtmp, dtmp);
164          }
165 <        if (errno)
166 <                goto computerr;
165 >        if (errno) {
166 >                objerror(np->mp, WARNING, "compute error");
167 >                return;
168 >        }
169          if (dtmp <= FTINY)
170                  return;
171          if (ldot > 0.0) {
172                  /*
173                   *  Compute reflected non-diffuse component.
174                   */
175 <                if (np->mp->otype == MAT_MFUNC || np->mp->otype == MAT_MDATA)
175 >                if (np->mp->otype == MAT_MFUNC | np->mp->otype == MAT_MDATA)
176                          multcolor(ctmp, np->mcolor);
177                  dtmp = ldot * omega * np->rspec;
178                  scalecolor(ctmp, dtmp);
# Line 170 | Line 181 | double  omega;                 /* light source size */
181                  /*
182                   *  Compute transmitted non-diffuse component.
183                   */
184 <                if (np->mp->otype == MAT_TFUNC || np->mp->otype == MAT_TDATA)
184 >                if (np->mp->otype == MAT_TFUNC | np->mp->otype == MAT_TDATA)
185                          multcolor(ctmp, np->mcolor);
186                  dtmp = -ldot * omega * np->tspec;
187                  scalecolor(ctmp, dtmp);
188                  addcolor(cval, ctmp);
189          }
179        return;
180 computerr:
181        objerror(np->mp, WARNING, "compute error");
182        return;
190   }
191  
192  
193 < m_brdf(m, r)                    /* color a ray which hit a BRDF material */
193 > m_brdf(m, r)                    /* color a ray which hit a BRDTF material */
194   register OBJREC  *m;
195   register RAY  *r;
196   {
190        int  minsa, minfa;
197          BRDFDAT  nd;
198 +        RAY  sr;
199          double  transtest, transdist;
200 +        int  hasrefl, hastrans;
201          COLOR  ctmp;
202 <        double  dtmp, tspect, rspecr;
202 >        register MFUNC  *mf;
203          register int  i;
204                                                  /* check arguments */
205 <        switch (m->otype) {
206 <        case MAT_PFUNC: case MAT_MFUNC:
207 <                minsa = 2; minfa = 4; break;
208 <        case MAT_PDATA: case MAT_MDATA:
209 <                minsa = 4; minfa = 4; break;
210 <        case MAT_TFUNC:
211 <                minsa = 2; minfa = 6; break;
212 <        case MAT_TDATA:
213 <                minsa = 4; minfa = 6; break;
214 <        case MAT_BRTDF:
215 <                minsa = 10; minfa = 6; break;
205 >        if (m->oargs.nsargs < 10 | m->oargs.nfargs < 9)
206 >                objerror(m, USER, "bad # arguments");
207 >        nd.mp = m;
208 >        nd.pr = r;
209 >                                                /* dummy values */
210 >        nd.rspec = nd.tspec = 1.0;
211 >        nd.trans = 0.5;
212 >                                                /* diffuse reflectance */
213 >        if (r->rod > 0.0)
214 >                setcolor(nd.rdiff, m->oargs.farg[0],
215 >                                m->oargs.farg[1],
216 >                                m->oargs.farg[2]);
217 >        else
218 >                setcolor(nd.rdiff, m->oargs.farg[3],
219 >                                m->oargs.farg[4],
220 >                                m->oargs.farg[5]);
221 >                                                /* diffuse transmittance */
222 >        setcolor(nd.tdiff, m->oargs.farg[6],
223 >                        m->oargs.farg[7],
224 >                        m->oargs.farg[8]);
225 >                                        /* get modifiers */
226 >        raytexture(r, m->omod);
227 >        nd.pdot = raynormal(nd.pnorm, r);       /* perturb normal */
228 >        if (r->rod < 0.0) {                     /* orient perturbed values */
229 >                nd.pdot = -nd.pdot;
230 >                for (i = 0; i < 3; i++) {
231 >                        nd.pnorm[i] = -nd.pnorm[i];
232 >                        r->pert[i] = -r->pert[i];
233 >                }
234          }
235 <        if (m->oargs.nsargs < minsa || m->oargs.nfargs < minfa)
235 >        copycolor(nd.mcolor, r->pcol);          /* get pattern color */
236 >        multcolor(nd.rdiff, nd.mcolor);         /* modify diffuse values */
237 >        multcolor(nd.tdiff, nd.mcolor);
238 >        hasrefl = bright(nd.rdiff) > FTINY;
239 >        hastrans = bright(nd.tdiff) > FTINY;
240 >                                                /* load cal file */
241 >        nd.dp = NULL;
242 >        mf = getfunc(m, 9, 0x3f, 0);
243 >                                                /* compute transmitted ray */
244 >        setbrdfunc(&nd);
245 >        transtest = 0;
246 >        transdist = r->rot;
247 >        errno = 0;
248 >        setcolor(ctmp, evalue(mf->ep[3]),
249 >                        evalue(mf->ep[4]),
250 >                        evalue(mf->ep[5]));
251 >        if (errno)
252 >                objerror(m, WARNING, "compute error");
253 >        else if (rayorigin(&sr, r, TRANS, bright(ctmp)) == 0) {
254 >                if (!(r->crtype & SHADOW) &&
255 >                                DOT(r->pert,r->pert) > FTINY*FTINY) {
256 >                        for (i = 0; i < 3; i++) /* perturb direction */
257 >                                sr.rdir[i] = r->rdir[i] - .75*r->pert[i];
258 >                        if (normalize(sr.rdir) == 0.0) {
259 >                                objerror(m, WARNING, "illegal perturbation");
260 >                                VCOPY(sr.rdir, r->rdir);
261 >                        }
262 >                } else {
263 >                        VCOPY(sr.rdir, r->rdir);
264 >                        transtest = 2;
265 >                }
266 >                rayvalue(&sr);
267 >                multcolor(sr.rcol, ctmp);
268 >                addcolor(r->rcol, sr.rcol);
269 >                transtest *= bright(sr.rcol);
270 >                transdist = r->rot + sr.rt;
271 >        }
272 >        if (r->crtype & SHADOW)                 /* the rest is shadow */
273 >                return(1);
274 >                                                /* compute reflected ray */
275 >        setbrdfunc(&nd);
276 >        errno = 0;
277 >        setcolor(ctmp, evalue(mf->ep[0]),
278 >                        evalue(mf->ep[1]),
279 >                        evalue(mf->ep[2]));
280 >        if (errno)
281 >                objerror(m, WARNING, "compute error");
282 >        else if (rayorigin(&sr, r, REFLECTED, bright(ctmp)) == 0) {
283 >                for (i = 0; i < 3; i++)
284 >                        sr.rdir[i] = r->rdir[i] + 2.0*nd.pdot*nd.pnorm[i];
285 >                rayvalue(&sr);
286 >                multcolor(sr.rcol, ctmp);
287 >                addcolor(r->rcol, sr.rcol);
288 >        }
289 >                                                /* compute ambient */
290 >        if (hasrefl) {
291 >                if (nd.pdot < 0.0)
292 >                        flipsurface(r);
293 >                ambient(ctmp, r);
294 >                multcolor(ctmp, nd.rdiff);
295 >                addcolor(r->rcol, ctmp);        /* add to returned color */
296 >                if (nd.pdot < 0.0)
297 >                        flipsurface(r);
298 >        }
299 >        if (hastrans) {                         /* from other side */
300 >                if (nd.pdot > 0.0)
301 >                        flipsurface(r);
302 >                ambient(ctmp, r);
303 >                multcolor(ctmp, nd.tdiff);
304 >                addcolor(r->rcol, ctmp);
305 >                if (nd.pdot > 0.0)
306 >                        flipsurface(r);
307 >        }
308 >        if (hasrefl | hastrans || m->oargs.sarg[6][0] != '0')
309 >                direct(r, dirbrdf, &nd);        /* add direct component */
310 >                                                /* check distance */
311 >        if (transtest > bright(r->rcol))
312 >                r->rt = transdist;
313 >
314 >        return(1);
315 > }
316 >
317 >
318 >
319 > m_brdf2(m, r)                   /* color a ray which hit a BRDF material */
320 > register OBJREC  *m;
321 > register RAY  *r;
322 > {
323 >        BRDFDAT  nd;
324 >        COLOR  ctmp;
325 >        double  dtmp;
326 >                                                /* always a shadow */
327 >        if (r->crtype & SHADOW)
328 >                return(1);
329 >                                                /* check arguments */
330 >        if (m->oargs.nsargs < (hasdata(m->otype)?4:2) | m->oargs.nfargs <
331 >                        (m->otype==MAT_TFUNC|m->otype==MAT_TDATA?6:4))
332                  objerror(m, USER, "bad # arguments");
333          nd.mp = m;
334          nd.pr = r;
335 +                                                /* get material color */
336 +        setcolor(nd.mcolor, m->oargs.farg[0],
337 +                        m->oargs.farg[1],
338 +                        m->oargs.farg[2]);
339                                                  /* get specular component */
340          nd.rspec = m->oargs.farg[3];
341 <                                                /* compute transmission */
342 <        if (m->otype == MAT_TFUNC || m->otype == MAT_TDATA
217 <                        || m->otype == MAT_BRTDF) {
341 >                                                /* compute transmittance */
342 >        if (m->otype == MAT_TFUNC | m->otype == MAT_TDATA) {
343                  nd.trans = m->oargs.farg[4]*(1.0 - nd.rspec);
344                  nd.tspec = nd.trans * m->oargs.farg[5];
345 <                nd.tdiff = nd.trans - nd.tspec;
346 <        } else
347 <                nd.tdiff = nd.tspec = nd.trans = 0.0;
348 <                                                /* early shadow check */
349 <        if (r->crtype & SHADOW && (m->otype != MAT_BRTDF || nd.tspec <= FTINY))
350 <                return;
351 <                                                /* diffuse reflection */
352 <        nd.rdiff = 1.0 - nd.trans - nd.rspec;
353 <                                                /* get material color */
354 <        setcolor(nd.mcolor, m->oargs.farg[0],
355 <                           m->oargs.farg[1],
356 <                           m->oargs.farg[2]);
357 <                                                /* fix orientation */
358 <        if (r->rod < 0.0)
359 <                flipsurface(r);
345 >                dtmp = nd.trans - nd.tspec;
346 >                setcolor(nd.tdiff, dtmp, dtmp, dtmp);
347 >        } else {
348 >                nd.tspec = nd.trans = 0.0;
349 >                setcolor(nd.tdiff, 0.0, 0.0, 0.0);
350 >        }
351 >                                                /* compute reflectance */
352 >        dtmp = 1.0 - nd.trans - nd.rspec;
353 >        setcolor(nd.rdiff, dtmp, dtmp, dtmp);
354 >                                                /* check for back side */
355 >        if (r->rod < 0.0) {
356 >                if (!backvis && m->otype != MAT_TFUNC
357 >                                && m->otype != MAT_TDATA) {
358 >                        raytrans(r);
359 >                        return(1);
360 >                }
361 >                flipsurface(r);                 /* reorient if backvis */
362 >        }
363                                                  /* get modifiers */
364          raytexture(r, m->omod);
365          nd.pdot = raynormal(nd.pnorm, r);       /* perturb normal */
366          multcolor(nd.mcolor, r->pcol);          /* modify material color */
367 <        transtest = 0;
367 >        multcolor(nd.rdiff, nd.mcolor);
368 >        multcolor(nd.tdiff, nd.mcolor);
369                                                  /* load auxiliary files */
370 <        if (m->otype == MAT_PDATA || m->otype == MAT_MDATA
242 <                        || m->otype == MAT_TDATA) {
370 >        if (hasdata(m->otype)) {
371                  nd.dp = getdata(m->oargs.sarg[1]);
372 <                for (i = 3; i < m->oargs.nsargs; i++)
245 <                        if (m->oargs.sarg[i][0] == '-')
246 <                                break;
247 <                if (i-3 != nd.dp->nd)
248 <                        objerror(m, USER, "dimension error");
249 <                funcfile(m->oargs.sarg[2]);
250 <        } else if (m->otype == MAT_BRTDF) {
251 <                nd.dp = NULL;
252 <                funcfile(m->oargs.sarg[9]);
372 >                getfunc(m, 2, 0, 0);
373          } else {
374                  nd.dp = NULL;
375 <                funcfile(m->oargs.sarg[1]);
375 >                getfunc(m, 1, 0, 0);
376          }
257                                                /* set special variables */
258        setbrdfunc(&nd);
259                                                /* compute transmitted ray */
260        tspect = 0.;
261        if (m->otype == MAT_BRTDF && nd.tspec > FTINY) {
262                RAY  sr;
263                errno = 0;
264                setcolor(ctmp, varvalue(m->oargs.sarg[3]),
265                                varvalue(m->oargs.sarg[4]),
266                                varvalue(m->oargs.sarg[5]));
267                scalecolor(ctmp, nd.trans);
268                if (errno)
269                        objerror(m, WARNING, "compute error");
270                else if ((tspect = bright(ctmp)) > FTINY &&
271                                rayorigin(&sr, r, TRANS, tspect) == 0) {
272                        if (!(r->crtype & SHADOW) &&
273                                        DOT(r->pert,r->pert) > FTINY*FTINY) {
274                                for (i = 0; i < 3; i++) /* perturb direction */
275                                        sr.rdir[i] = r->rdir[i] -
276                                                        .75*r->pert[i];
277                                normalize(sr.rdir);
278                        } else {
279                                VCOPY(sr.rdir, r->rdir);
280                                transtest = 2;
281                        }
282                        rayvalue(&sr);
283                        multcolor(sr.rcol, ctmp);
284                        addcolor(r->rcol, sr.rcol);
285                        transtest *= bright(sr.rcol);
286                        transdist = r->rot + sr.rt;
287                }
288        }
289        if (r->crtype & SHADOW)                 /* the rest is shadow */
290                return;
291                                                /* compute reflected ray */
292        rspecr = 0.;
293        if (m->otype == MAT_BRTDF && nd.rspec > FTINY) {
294                RAY  sr;
295                errno = 0;
296                setcolor(ctmp, varvalue(m->oargs.sarg[0]),
297                                varvalue(m->oargs.sarg[1]),
298                                varvalue(m->oargs.sarg[2]));
299                if (errno)
300                        objerror(m, WARNING, "compute error");
301                else if ((rspecr = bright(ctmp)) > FTINY &&
302                                rayorigin(&sr, r, REFLECTED, rspecr) == 0) {
303                        for (i = 0; i < 3; i++)
304                                sr.rdir[i] = r->rdir[i] +
305                                                2.0*nd.pdot*nd.pnorm[i];
306                        rayvalue(&sr);
307                        multcolor(sr.rcol, ctmp);
308                        addcolor(r->rcol, sr.rcol);
309                }
310        }
377                                                  /* compute ambient */
378 <        if ((dtmp = 1.0-nd.trans-rspecr) > FTINY) {
378 >        if (nd.trans < 1.0-FTINY) {
379                  ambient(ctmp, r);
380 <                scalecolor(ctmp, dtmp);
380 >                scalecolor(ctmp, 1.0-nd.trans);
381                  multcolor(ctmp, nd.mcolor);     /* modified by material color */
382                  addcolor(r->rcol, ctmp);        /* add to returned color */
383          }
384 <        if ((dtmp = nd.trans-tspect) > FTINY) { /* from other side */
384 >        if (nd.trans > FTINY) {         /* from other side */
385                  flipsurface(r);
386                  ambient(ctmp, r);
387 <                scalecolor(ctmp, dtmp);
387 >                scalecolor(ctmp, nd.trans);
388                  multcolor(ctmp, nd.mcolor);
389                  addcolor(r->rcol, ctmp);
390                  flipsurface(r);
391          }
392                                                  /* add direct component */
393          direct(r, dirbrdf, &nd);
394 <                                                /* check distance */
395 <        if (transtest > bright(r->rcol))
330 <                r->rt = transdist;
394 >
395 >        return(1);
396   }
397  
398  

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