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

Comparing ray/src/rt/m_brdf.c (file contents):
Revision 1.3 by greg, Fri Dec 14 21:57:59 1990 UTC vs.
Revision 2.2 by greg, Mon Nov 25 09:51:03 1991 UTC

# Line 1 | Line 1
1 < /* Copyright (c) 1990 Regents of the University of California */
1 > /* Copyright (c) 1991 Regents of the University of California */
2  
3   #ifndef lint
4   static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
# Line 14 | Line 14 | static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
14  
15   #include  "otypes.h"
16  
17 + #include  "func.h"
18 +
19   /*
20   *      Arguments to this material include the color and specularity.
21   *  String arguments include the reflection function and files.
# Line 24 | Line 26 | static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
26   *  surface can be used to represent an infinitely thin object.
27   *
28   *  Arguments for MAT_PFUNC and MAT_MFUNC are:
29 < *      2+      func    funcfile        transform ..
29 > *      2+      func    funcfile        transform
30   *      0
31 < *      4+      red     grn     blu     specularity     args ..
31 > *      4+      red     grn     blu     specularity     A5 ..
32   *
33   *  Arguments for MAT_PDATA and MAT_MDATA are:
34 < *      4+      func    datafile        funcfile        v0 ..   transform ..
34 > *      4+      func    datafile        funcfile        v0 ..   transform
35   *      0
36 < *      4+      red     grn     blu     specularity     args ..
36 > *      4+      red     grn     blu     specularity     A5 ..
37 > *
38 > *  Arguments for MAT_TFUNC are:
39 > *      2+      func    funcfile        transform
40 > *      0
41 > *      4+      red     grn     blu     rspec   trans   tspec   A7 ..
42 > *
43 > *  Arguments for MAT_TDATA are:
44 > *      4+      func    datafile        funcfile        v0 ..   transform
45 > *      0
46 > *      4+      red     grn     blu     rspec   trans   tspec   A7 ..
47 > *
48 > *  Arguments for the more general MAT_BRTDF are:
49 > *      10+     rrefl   grefl   brefl
50 > *              rtrns   gtrns   btrns
51 > *              rbrtd   gbrtd   bbrtd
52 > *              funcfile        transform
53 > *      0
54 > *      6+      red     grn     blu     rspec   trans   tspec   A7 ..
55 > *
56 > *      In addition to the normal variables available to functions,
57 > *  we define the following:
58 > *              NxP, NyP, NzP -         perturbed surface normal
59 > *              RdotP -                 perturbed ray dot product
60 > *              CrP, CgP, CbP -         perturbed material color
61   */
62  
37 extern double   funvalue(), varvalue();
38
63   typedef struct {
64          OBJREC  *mp;            /* material pointer */
65          RAY  *pr;               /* intersected ray */
66 <        DATARRAY  *dp;          /* data array for PDATA or MDATA */
66 >        DATARRAY  *dp;          /* data array for PDATA, MDATA or TDATA */
67          COLOR  mcolor;          /* color of this material */
44        COLOR  scolor;          /* color of specular component */
68          double  rspec;          /* specular reflection */
69          double  rdiff;          /* diffuse reflection */
70 +        double  trans;          /* transmissivity */
71 +        double  tspec;          /* specular transmission */
72 +        double  tdiff;          /* diffuse transmission */
73          FVECT  pnorm;           /* perturbed surface normal */
74          double  pdot;           /* perturbed dot product */
75   }  BRDFDAT;             /* BRDF material data */
# Line 58 | Line 84 | double  omega;                 /* light source size */
84          double  ldot;
85          double  dtmp;
86          COLOR  ctmp;
87 +        FVECT  ldx;
88          double  pt[MAXDIM];
89 +        register char   **sa;
90          register int    i;
91  
92          setcolor(cval, 0.0, 0.0, 0.0);
93          
94          ldot = DOT(np->pnorm, ldir);
95  
96 <        if (ldot < 0.0)
96 >        if (ldot <= FTINY && ldot >= -FTINY)
97 >                return;         /* too close to grazing */
98 >        if (ldot < 0.0 ? np->trans <= FTINY : np->trans >= 1.0-FTINY)
99                  return;         /* wrong side */
100  
101 <        if (np->rdiff > FTINY) {
101 >        if (ldot > 0.0 && np->rdiff > FTINY) {
102                  /*
103                   *  Compute and add diffuse reflected component to returned
104                   *  color.  The diffuse reflected component will always be
# Line 79 | Line 109 | double  omega;                 /* light source size */
109                  scalecolor(ctmp, dtmp);
110                  addcolor(cval, ctmp);
111          }
112 <        if (np->rspec > FTINY) {
112 >        if (ldot < 0.0 && np->tdiff > FTINY) {
113                  /*
114 <                 *  Compute specular component.
114 >                 *  Diffuse transmitted component.
115                   */
116 <                setfunc(np->mp, np->pr);
117 <                errno = 0;
118 <                if (np->dp == NULL)
119 <                        dtmp = funvalue(np->mp->oargs.sarg[0], 3, ldir);
90 <                else {
91 <                        for (i = 0; i < np->dp->nd; i++)
92 <                                pt[i] = funvalue(np->mp->oargs.sarg[3+i],
93 <                                                3, ldir);
94 <                        dtmp = datavalue(np->dp, pt);
95 <                        dtmp = funvalue(np->mp->oargs.sarg[0], 1, &dtmp);
96 <                }
97 <                if (errno)
98 <                        goto computerr;
99 <                if (dtmp > FTINY) {
100 <                        copycolor(ctmp, np->scolor);
101 <                        dtmp *= ldot * omega;
102 <                        scalecolor(ctmp, dtmp);
103 <                        addcolor(cval, ctmp);
104 <                }
116 >                copycolor(ctmp, np->mcolor);
117 >                dtmp = -ldot * omega * np->tdiff / PI;
118 >                scalecolor(ctmp, dtmp);
119 >                addcolor(cval, ctmp);
120          }
121 <        return;
122 < computerr:
123 <        objerror(np->mp, WARNING, "compute error");
124 <        return;
121 >        if (ldot > 0.0 ? np->rspec <= FTINY : np->tspec <= FTINY)
122 >                return;         /* no specular component */
123 >                                        /* set up function */
124 >        setbrdfunc(np);
125 >        sa = np->mp->oargs.sarg;
126 >        errno = 0;
127 >                                        /* transform light vector */
128 >        multv3(ldx, ldir, funcxf.xfm);
129 >        for (i = 0; i < 3; i++)
130 >                ldx[i] /= funcxf.sca;
131 >                                        /* compute BRTDF */
132 >        if (np->mp->otype == MAT_BRTDF) {
133 >                colval(ctmp,RED) = funvalue(sa[6], 3, ldx);
134 >                if (!strcmp(sa[7],sa[6]))
135 >                        colval(ctmp,GRN) = colval(ctmp,RED);
136 >                else
137 >                        colval(ctmp,GRN) = funvalue(sa[7], 3, ldx);
138 >                if (!strcmp(sa[8],sa[6]))
139 >                        colval(ctmp,BLU) = colval(ctmp,RED);
140 >                else if (!strcmp(sa[8],sa[7]))
141 >                        colval(ctmp,BLU) = colval(ctmp,GRN);
142 >                else
143 >                        colval(ctmp,BLU) = funvalue(sa[8], 3, ldx);
144 >                dtmp = bright(ctmp);
145 >        } else if (np->dp == NULL) {
146 >                dtmp = funvalue(sa[0], 3, ldx);
147 >                setcolor(ctmp, dtmp, dtmp, dtmp);
148 >        } else {
149 >                for (i = 0; i < np->dp->nd; i++)
150 >                        pt[i] = funvalue(sa[3+i], 3, ldx);
151 >                dtmp = datavalue(np->dp, pt);
152 >                dtmp = funvalue(sa[0], 1, &dtmp);
153 >                setcolor(ctmp, dtmp, dtmp, dtmp);
154 >        }
155 >        if (errno) {
156 >                objerror(np->mp, WARNING, "compute error");
157 >                return;
158 >        }
159 >        if (dtmp <= FTINY)
160 >                return;
161 >        if (ldot > 0.0) {
162 >                /*
163 >                 *  Compute reflected non-diffuse component.
164 >                 */
165 >                if (np->mp->otype == MAT_MFUNC || np->mp->otype == MAT_MDATA)
166 >                        multcolor(ctmp, np->mcolor);
167 >                dtmp = ldot * omega * np->rspec;
168 >                scalecolor(ctmp, dtmp);
169 >                addcolor(cval, ctmp);
170 >        } else {
171 >                /*
172 >                 *  Compute transmitted non-diffuse component.
173 >                 */
174 >                if (np->mp->otype == MAT_TFUNC || np->mp->otype == MAT_TDATA)
175 >                        multcolor(ctmp, np->mcolor);
176 >                dtmp = -ldot * omega * np->tspec;
177 >                scalecolor(ctmp, dtmp);
178 >                addcolor(cval, ctmp);
179 >        }
180   }
181  
182  
# Line 114 | Line 184 | m_brdf(m, r)                   /* color a ray which hit a BRDF materia
184   register OBJREC  *m;
185   register RAY  *r;
186   {
187 +        int  minsa, minfa;
188          BRDFDAT  nd;
189 <        double  dtmp;
189 >        double  transtest, transdist;
190          COLOR  ctmp;
191 +        double  dtmp, tspect, rspecr;
192 +        MFUNC  *mf;
193          register int  i;
194 <
195 <        if (m->oargs.nsargs < 2 || m->oargs.nfargs < 4)
194 >                                                /* check arguments */
195 >        switch (m->otype) {
196 >        case MAT_PFUNC: case MAT_MFUNC:
197 >                minsa = 2; minfa = 4; break;
198 >        case MAT_PDATA: case MAT_MDATA:
199 >                minsa = 4; minfa = 4; break;
200 >        case MAT_TFUNC:
201 >                minsa = 2; minfa = 6; break;
202 >        case MAT_TDATA:
203 >                minsa = 4; minfa = 6; break;
204 >        case MAT_BRTDF:
205 >                minsa = 10; minfa = 6; break;
206 >        }
207 >        if (m->oargs.nsargs < minsa || m->oargs.nfargs < minfa)
208                  objerror(m, USER, "bad # arguments");
124                                                /* easy shadow test */
125        if (r->crtype & SHADOW)
126                return;
209          nd.mp = m;
210          nd.pr = r;
211 <                                                /* load auxiliary files */
212 <        if (m->otype == MAT_PDATA || m->otype == MAT_MDATA) {
213 <                nd.dp = getdata(m->oargs.sarg[1]);
214 <                for (i = 3; i < m->oargs.nsargs; i++)
215 <                        if (m->oargs.sarg[i][0] == '-')
216 <                                break;
217 <                if (i-3 != nd.dp->nd)
218 <                        objerror(m, USER, "dimension error");
219 <                if (!fundefined(m->oargs.sarg[3]))
220 <                        loadfunc(m->oargs.sarg[2]);
221 <        } else {
222 <                nd.dp = NULL;
223 <                if (!fundefined(m->oargs.sarg[0]))
224 <                        loadfunc(m->oargs.sarg[1]);
225 <        }
211 >                                                /* get specular component */
212 >        nd.rspec = m->oargs.farg[3];
213 >                                                /* compute transmission */
214 >        if (m->otype == MAT_TFUNC || m->otype == MAT_TDATA
215 >                        || m->otype == MAT_BRTDF) {
216 >                nd.trans = m->oargs.farg[4]*(1.0 - nd.rspec);
217 >                nd.tspec = nd.trans * m->oargs.farg[5];
218 >                nd.tdiff = nd.trans - nd.tspec;
219 >        } else
220 >                nd.tdiff = nd.tspec = nd.trans = 0.0;
221 >                                                /* early shadow check */
222 >        if (r->crtype & SHADOW && (m->otype != MAT_BRTDF || nd.tspec <= FTINY))
223 >                return;
224 >                                                /* diffuse reflection */
225 >        nd.rdiff = 1.0 - nd.trans - nd.rspec;
226                                                  /* get material color */
227          setcolor(nd.mcolor, m->oargs.farg[0],
228                             m->oargs.farg[1],
229                             m->oargs.farg[2]);
230 <                                                /* get roughness */
230 >                                                /* fix orientation */
231          if (r->rod < 0.0)
232                  flipsurface(r);
233                                                  /* get modifiers */
234          raytexture(r, m->omod);
235          nd.pdot = raynormal(nd.pnorm, r);       /* perturb normal */
236          multcolor(nd.mcolor, r->pcol);          /* modify material color */
237 <        r->rt = r->rot;                         /* default ray length */
238 <                                                /* get specular component */
239 <        nd.rspec = m->oargs.farg[3];
240 <
241 <        if (nd.rspec > FTINY) {                 /* has specular component */
242 <                                                /* compute specular color */
243 <                if (m->otype == MAT_MFUNC || m->otype == MAT_MDATA)
244 <                        copycolor(nd.scolor, nd.mcolor);
245 <                else
246 <                        setcolor(nd.scolor, 1.0, 1.0, 1.0);
247 <                scalecolor(nd.scolor, nd.rspec);
237 >        transtest = 0;
238 >                                                /* load auxiliary files */
239 >        if (hasdata(m->otype)) {
240 >                nd.dp = getdata(m->oargs.sarg[1]);
241 >                i = (1 << nd.dp->nd) - 1;
242 >                mf = getfunc(m, 2, i<<3, 0);
243 >        } else if (m->otype == MAT_BRTDF) {
244 >                nd.dp = NULL;
245 >                mf = getfunc(m, 9, 0x3f, 0);
246 >        } else {
247 >                nd.dp = NULL;
248 >                mf = getfunc(m, 1, 0, 0);
249          }
250 <                                                /* diffuse reflection */
251 <        nd.rdiff = 1.0 - nd.rspec;
250 >                                                /* set special variables */
251 >        setbrdfunc(&nd);
252 >                                                /* compute transmitted ray */
253 >        tspect = 0.;
254 >        if (m->otype == MAT_BRTDF && nd.tspec > FTINY) {
255 >                RAY  sr;
256 >                errno = 0;
257 >                setcolor(ctmp, evalue(mf->ep[3]),
258 >                                evalue(mf->ep[4]),
259 >                                evalue(mf->ep[5]));
260 >                scalecolor(ctmp, nd.trans);
261 >                if (errno)
262 >                        objerror(m, WARNING, "compute error");
263 >                else if ((tspect = bright(ctmp)) > FTINY &&
264 >                                rayorigin(&sr, r, TRANS, tspect) == 0) {
265 >                        if (!(r->crtype & SHADOW) &&
266 >                                        DOT(r->pert,r->pert) > FTINY*FTINY) {
267 >                                for (i = 0; i < 3; i++) /* perturb direction */
268 >                                        sr.rdir[i] = r->rdir[i] -
269 >                                                        .75*r->pert[i];
270 >                                normalize(sr.rdir);
271 >                        } else {
272 >                                VCOPY(sr.rdir, r->rdir);
273 >                                transtest = 2;
274 >                        }
275 >                        rayvalue(&sr);
276 >                        multcolor(sr.rcol, ctmp);
277 >                        addcolor(r->rcol, sr.rcol);
278 >                        transtest *= bright(sr.rcol);
279 >                        transdist = r->rot + sr.rt;
280 >                }
281 >        }
282 >        if (r->crtype & SHADOW)                 /* the rest is shadow */
283 >                return;
284 >                                                /* compute reflected ray */
285 >        rspecr = 0.;
286 >        if (m->otype == MAT_BRTDF && nd.rspec > FTINY) {
287 >                RAY  sr;
288 >                errno = 0;
289 >                setcolor(ctmp, evalue(mf->ep[0]),
290 >                                evalue(mf->ep[1]),
291 >                                evalue(mf->ep[2]));
292 >                if (errno)
293 >                        objerror(m, WARNING, "compute error");
294 >                else if ((rspecr = bright(ctmp)) > FTINY &&
295 >                                rayorigin(&sr, r, REFLECTED, rspecr) == 0) {
296 >                        for (i = 0; i < 3; i++)
297 >                                sr.rdir[i] = r->rdir[i] +
298 >                                                2.0*nd.pdot*nd.pnorm[i];
299 >                        rayvalue(&sr);
300 >                        multcolor(sr.rcol, ctmp);
301 >                        addcolor(r->rcol, sr.rcol);
302 >                }
303 >        }
304                                                  /* compute ambient */
305 <        if (nd.rdiff > FTINY) {
305 >        if ((dtmp = 1.0-nd.trans-rspecr) > FTINY) {
306                  ambient(ctmp, r);
307 +                scalecolor(ctmp, dtmp);
308                  multcolor(ctmp, nd.mcolor);     /* modified by material color */
309                  addcolor(r->rcol, ctmp);        /* add to returned color */
310          }
311 +        if ((dtmp = nd.trans-tspect) > FTINY) { /* from other side */
312 +                flipsurface(r);
313 +                ambient(ctmp, r);
314 +                scalecolor(ctmp, dtmp);
315 +                multcolor(ctmp, nd.mcolor);
316 +                addcolor(r->rcol, ctmp);
317 +                flipsurface(r);
318 +        }
319                                                  /* add direct component */
320          direct(r, dirbrdf, &nd);
321 +                                                /* check distance */
322 +        if (transtest > bright(r->rcol))
323 +                r->rt = transdist;
324 + }
325 +
326 +
327 + setbrdfunc(np)                  /* set up brdf function and variables */
328 + register BRDFDAT  *np;
329 + {
330 +        FVECT  vec;
331 +
332 +        if (setfunc(np->mp, np->pr) == 0)
333 +                return(0);      /* it's OK, setfunc says we're done */
334 +                                /* else (re)assign special variables */
335 +        multv3(vec, np->pnorm, funcxf.xfm);
336 +        varset("NxP", '=', vec[0]/funcxf.sca);
337 +        varset("NyP", '=', vec[1]/funcxf.sca);
338 +        varset("NzP", '=', vec[2]/funcxf.sca);
339 +        varset("RdotP", '=', np->pdot <= -1.0 ? -1.0 :
340 +                        np->pdot >= 1.0 ? 1.0 : np->pdot);
341 +        varset("CrP", '=', colval(np->mcolor,RED));
342 +        varset("CgP", '=', colval(np->mcolor,GRN));
343 +        varset("CbP", '=', colval(np->mcolor,BLU));
344 +        return(1);
345   }

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