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

Comparing ray/src/rt/m_bsdf.c (file contents):
Revision 2.2 by greg, Fri Feb 18 02:41:55 2011 UTC vs.
Revision 2.34 by greg, Mon May 15 22:50:33 2017 UTC

# Line 13 | Line 13 | static const char RCSid[] = "$Id$";
13   #include  "func.h"
14   #include  "bsdf.h"
15   #include  "random.h"
16 + #include  "pmapmat.h"
17  
18   /*
19   *      Arguments to this material include optional diffuse colors.
20   *  String arguments include the BSDF and function files.
21 < *      A thickness variable causes the strange but useful behavior
22 < *  of translating transmitted rays this distance past the surface
23 < *  intersection in the normal direction to bypass intervening geometry.
24 < *  This only affects scattered, non-source directed samples.  Thus,
25 < *  thickness is relevant only if there is a transmitted component.
25 < *  A positive thickness has the further side-effect that an unscattered
21 > *      A non-zero thickness causes the strange but useful behavior
22 > *  of translating transmitted rays this distance beneath the surface
23 > *  (opposite the surface normal) to bypass any intervening geometry.
24 > *  Translation only affects scattered, non-source-directed samples.
25 > *  A non-zero thickness has the further side-effect that an unscattered
26   *  (view) ray will pass right through our material if it has any
27 < *  non-diffuse transmission, making our BSDF invisible.  This allows the
28 < *  underlying geometry to become visible.  A matching surface should be
29 < *  placed on the other side, less than the thickness away, if the backside
30 < *  reflectance is non-zero.
27 > *  non-diffuse transmission, making the BSDF surface invisible.  This
28 > *  shows the proxied geometry instead. Thickness has the further
29 > *  effect of turning off reflection on the hidden side so that rays
30 > *  heading in the opposite direction pass unimpeded through the BSDF
31 > *  surface.  A paired surface may be placed on the opposide side of
32 > *  the detail geometry, less than this thickness away, if a two-way
33 > *  proxy is desired.  Note that the sign of the thickness is important.
34 > *  A positive thickness hides geometry behind the BSDF surface and uses
35 > *  front reflectance and transmission properties.  A negative thickness
36 > *  hides geometry in front of the surface when rays hit from behind,
37 > *  and applies only the transmission and backside reflectance properties.
38 > *  Reflection is ignored on the hidden side, as those rays pass through.
39   *      The "up" vector for the BSDF is given by three variables, defined
40   *  (along with the thickness) by the named function file, or '.' if none.
41   *  Together with the surface normal, this defines the local coordinate
42   *  system for the BSDF.
43   *      We do not reorient the surface, so if the BSDF has no back-side
44 < *  reflectance and none is given in the real arguments, the surface will
45 < *  appear as black when viewed from behind (unless backvis is false).
46 < *  The diffuse compnent arguments are added to components in the BSDF file,
44 > *  reflectance and none is given in the real arguments, a BSDF surface
45 > *  with zero thickness will appear black when viewed from behind
46 > *  unless backface visibility is off.
47 > *      The diffuse arguments are added to components in the BSDF file,
48   *  not multiplied.  However, patterns affect this material as a multiplier
49   *  on everything except non-diffuse reflection.
50   *
51   *  Arguments for MAT_BSDF are:
52   *      6+      thick   BSDFfile        ux uy uz        funcfile        transform
53   *      0
54 < *      0|3|9   rdf     gdf     bdf
54 > *      0|3|6|9 rdf     gdf     bdf
55   *              rdb     gdb     bdb
56   *              rdt     gdt     bdt
57   */
58  
59 + /*
60 + * Note that our reverse ray-tracing process means that the positions
61 + * of incoming and outgoing vectors may be reversed in our calls
62 + * to the BSDF library.  This is fine, since the bidirectional nature
63 + * of the BSDF (that's what the 'B' stands for) means it all works out.
64 + */
65 +
66   typedef struct {
67          OBJREC  *mp;            /* material pointer */
68          RAY     *pr;            /* intersected ray */
69          FVECT   pnorm;          /* perturbed surface normal */
70 <        FVECT   vinc;           /* local incident vector */
70 >        FVECT   vray;           /* local outgoing (return) vector */
71 >        double  sr_vpsa[2];     /* sqrt of BSDF projected solid angle extrema */
72          RREAL   toloc[3][3];    /* world to local BSDF coords */
73          RREAL   fromloc[3][3];  /* local BSDF coords to world */
74          double  thick;          /* surface thickness */
75 +        COLOR   cthru;          /* through component multiplier */
76          SDData  *sd;            /* loaded BSDF data */
77 <        COLOR   runsamp;        /* BSDF hemispherical reflection */
78 <        COLOR   rdiff;          /* added diffuse reflection */
61 <        COLOR   tunsamp;        /* BSDF hemispherical transmission */
62 <        COLOR   tdiff;          /* added diffuse transmission */
77 >        COLOR   rdiff;          /* diffuse reflection */
78 >        COLOR   tdiff;          /* diffuse transmission */
79   }  BSDFDAT;             /* BSDF material data */
80  
81   #define cvt_sdcolor(cv, svp)    ccy2rgb(&(svp)->spec, (svp)->cieY, cv)
82  
83 < /* Compute source contribution for BSDF */
83 > /* Compute through component color */
84   static void
85 < dirbsdf(
85 > compute_through(BSDFDAT *ndp)
86 > {
87 > #define NDIR2CHECK      13
88 >        static const float      dir2check[NDIR2CHECK][2] = {
89 >                                        {0, 0},
90 >                                        {-0.8, 0},
91 >                                        {0, 0.8},
92 >                                        {0, -0.8},
93 >                                        {0.8, 0},
94 >                                        {-0.8, 0.8},
95 >                                        {-0.8, -0.8},
96 >                                        {0.8, 0.8},
97 >                                        {0.8, -0.8},
98 >                                        {-1.6, 0},
99 >                                        {0, 1.6},
100 >                                        {0, -1.6},
101 >                                        {1.6, 0},
102 >                                };
103 >        const double    peak_over = 2.0;
104 >        SDSpectralDF    *dfp;
105 >        FVECT           pdir;
106 >        double          tomega, srchrad;
107 >        COLOR           vpeak, vsum;
108 >        int             nsum, i;
109 >        SDError         ec;
110 >
111 >        setcolor(ndp->cthru, .0, .0, .0);       /* starting assumption */
112 >
113 >        if (ndp->pr->rod > 0)
114 >                dfp = (ndp->sd->tf != NULL) ? ndp->sd->tf : ndp->sd->tb;
115 >        else
116 >                dfp = (ndp->sd->tb != NULL) ? ndp->sd->tb : ndp->sd->tf;
117 >
118 >        if (dfp == NULL)
119 >                return;                         /* no specular transmission */
120 >        if (bright(ndp->pr->pcol) <= FTINY)
121 >                return;                         /* pattern is black, here */
122 >        srchrad = sqrt(dfp->minProjSA);         /* else search for peak */
123 >        setcolor(vpeak, .0, .0, .0);
124 >        setcolor(vsum, .0, .0, .0);
125 >        nsum = 0;
126 >        for (i = 0; i < NDIR2CHECK; i++) {
127 >                FVECT   tdir;
128 >                SDValue sv;
129 >                COLOR   vcol;
130 >                tdir[0] = -ndp->vray[0] + dir2check[i][0]*srchrad;
131 >                tdir[1] = -ndp->vray[1] + dir2check[i][1]*srchrad;
132 >                tdir[2] = -ndp->vray[2];
133 >                if (normalize(tdir) == 0)
134 >                        continue;
135 >                ec = SDevalBSDF(&sv, tdir, ndp->vray, ndp->sd);
136 >                if (ec)
137 >                        goto baderror;
138 >                cvt_sdcolor(vcol, &sv);
139 >                addcolor(vsum, vcol);
140 >                ++nsum;
141 >                if (bright(vcol) > bright(vpeak)) {
142 >                        copycolor(vpeak, vcol);
143 >                        VCOPY(pdir, tdir);
144 >                }
145 >        }
146 >        ec = SDsizeBSDF(&tomega, pdir, ndp->vray, SDqueryMin, ndp->sd);
147 >        if (ec)
148 >                goto baderror;
149 >        if (tomega > 1.5*dfp->minProjSA)
150 >                return;                         /* not really a peak? */
151 >        if ((bright(vpeak) - ndp->sd->tLamb.cieY*(1./PI))*tomega <= .001)
152 >                return;                         /* < 0.1% transmission */
153 >        for (i = 3; i--; )                      /* remove peak from average */
154 >                colval(vsum,i) -= colval(vpeak,i);
155 >        --nsum;
156 >        if (peak_over*bright(vsum) >= nsum*bright(vpeak))
157 >                return;                         /* not peaky enough */
158 >        copycolor(ndp->cthru, vpeak);           /* else use it */
159 >        scalecolor(ndp->cthru, tomega);
160 >        multcolor(ndp->cthru, ndp->pr->pcol);   /* modify by pattern */
161 >        return;
162 > baderror:
163 >        objerror(ndp->mp, USER, transSDError(ec));
164 > #undef NDIR2CHECK
165 > }
166 >
167 > /* Jitter ray sample according to projected solid angle and specjitter */
168 > static void
169 > bsdf_jitter(FVECT vres, BSDFDAT *ndp, double sr_psa)
170 > {
171 >        VCOPY(vres, ndp->vray);
172 >        if (specjitter < 1.)
173 >                sr_psa *= specjitter;
174 >        if (sr_psa <= FTINY)
175 >                return;
176 >        vres[0] += sr_psa*(.5 - frandom());
177 >        vres[1] += sr_psa*(.5 - frandom());
178 >        normalize(vres);
179 > }
180 >
181 > /* Get BSDF specular for direct component, returning true if OK to proceed */
182 > static int
183 > direct_specular_OK(COLOR cval, FVECT ldir, double omega, BSDFDAT *ndp)
184 > {
185 >        int     nsamp, ok = 0;
186 >        FVECT   vsrc, vsmp, vjit;
187 >        double  tomega;
188 >        double  sf, tsr, sd[2];
189 >        COLOR   csmp, cdiff;
190 >        double  diffY;
191 >        SDValue sv;
192 >        SDError ec;
193 >        int     i;
194 >                                        /* transform source direction */
195 >        if (SDmapDir(vsrc, ndp->toloc, ldir) != SDEnone)
196 >                return(0);
197 >                                        /* will discount diffuse portion */
198 >        switch ((vsrc[2] > 0)<<1 | (ndp->vray[2] > 0)) {
199 >        case 3:
200 >                if (ndp->sd->rf == NULL)
201 >                        return(0);      /* all diffuse */
202 >                sv = ndp->sd->rLambFront;
203 >                break;
204 >        case 0:
205 >                if (ndp->sd->rb == NULL)
206 >                        return(0);      /* all diffuse */
207 >                sv = ndp->sd->rLambBack;
208 >                break;
209 >        default:
210 >                if ((ndp->sd->tf == NULL) & (ndp->sd->tb == NULL))
211 >                        return(0);      /* all diffuse */
212 >                sv = ndp->sd->tLamb;
213 >                break;
214 >        }
215 >        if (sv.cieY > FTINY) {
216 >                diffY = sv.cieY *= 1./PI;
217 >                cvt_sdcolor(cdiff, &sv);
218 >        } else {
219 >                diffY = .0;
220 >                setcolor(cdiff, .0, .0, .0);
221 >        }
222 >                                        /* assign number of samples */
223 >        ec = SDsizeBSDF(&tomega, ndp->vray, vsrc, SDqueryMin, ndp->sd);
224 >        if (ec)
225 >                goto baderror;
226 >                                        /* check indirect over-counting */
227 >        if ((ndp->thick != 0 || bright(ndp->cthru) > FTINY)
228 >                                && ndp->pr->crtype & (SPECULAR|AMBIENT)
229 >                                && (vsrc[2] > 0) ^ (ndp->vray[2] > 0)) {
230 >                double  dx = vsrc[0] + ndp->vray[0];
231 >                double  dy = vsrc[1] + ndp->vray[1];
232 >                if (dx*dx + dy*dy <= omega+tomega)
233 >                        return(0);
234 >        }
235 >        sf = specjitter * ndp->pr->rweight;
236 >        if (tomega <= .0)
237 >                nsamp = 1;
238 >        else if (25.*tomega <= omega)
239 >                nsamp = 100.*sf + .5;
240 >        else
241 >                nsamp = 4.*sf*omega/tomega + .5;
242 >        nsamp += !nsamp;
243 >        setcolor(cval, .0, .0, .0);     /* sample our source area */
244 >        sf = sqrt(omega);
245 >        tsr = sqrt(tomega);
246 >        for (i = nsamp; i--; ) {
247 >                VCOPY(vsmp, vsrc);      /* jitter query directions */
248 >                if (nsamp > 1) {
249 >                        multisamp(sd, 2, (i + frandom())/(double)nsamp);
250 >                        vsmp[0] += (sd[0] - .5)*sf;
251 >                        vsmp[1] += (sd[1] - .5)*sf;
252 >                        if (normalize(vsmp) == 0) {
253 >                                --nsamp;
254 >                                continue;
255 >                        }
256 >                }
257 >                bsdf_jitter(vjit, ndp, tsr);
258 >                                        /* compute BSDF */
259 >                ec = SDevalBSDF(&sv, vjit, vsmp, ndp->sd);
260 >                if (ec)
261 >                        goto baderror;
262 >                if (sv.cieY - diffY <= FTINY) {
263 >                        addcolor(cval, cdiff);
264 >                        continue;       /* no specular part */
265 >                }
266 >                cvt_sdcolor(csmp, &sv);
267 >                addcolor(cval, csmp);   /* else average it in */
268 >                ++ok;
269 >        }
270 >        if (!ok) {
271 >                setcolor(cval, .0, .0, .0);
272 >                return(0);              /* no valid specular samples */
273 >        }
274 >        sf = 1./(double)nsamp;
275 >        scalecolor(cval, sf);
276 >                                        /* subtract diffuse contribution */
277 >        for (i = 3*(diffY > FTINY); i--; )
278 >                if ((colval(cval,i) -= colval(cdiff,i)) < .0)
279 >                        colval(cval,i) = .0;
280 >        return(1);
281 > baderror:
282 >        objerror(ndp->mp, USER, transSDError(ec));
283 >        return(0);                      /* gratis return */
284 > }
285 >
286 > /* Compute source contribution for BSDF (reflected & transmitted) */
287 > static void
288 > dir_bsdf(
289          COLOR  cval,                    /* returned coefficient */
290          void  *nnp,                     /* material data */
291          FVECT  ldir,                    /* light source direction */
292          double  omega                   /* light source size */
293   )
294   {
295 <        BSDFDAT         *np = nnp;
77 <        SDError         ec;
78 <        SDValue         sv;
79 <        FVECT           vout;
295 >        BSDFDAT         *np = (BSDFDAT *)nnp;
296          double          ldot;
297          double          dtmp;
298          COLOR           ctmp;
# Line 87 | Line 303 | dirbsdf(
303          if ((-FTINY <= ldot) & (ldot <= FTINY))
304                  return;
305  
306 <        if (ldot > .0 && bright(np->rdiff) > FTINY) {
306 >        if (ldot > 0 && bright(np->rdiff) > FTINY) {
307                  /*
308                   *  Compute added diffuse reflected component.
309                   */
# Line 96 | Line 312 | dirbsdf(
312                  scalecolor(ctmp, dtmp);
313                  addcolor(cval, ctmp);
314          }
315 <        if (ldot < .0 && bright(np->tdiff) > FTINY) {
315 >        if (ldot < 0 && bright(np->tdiff) > FTINY) {
316                  /*
317                   *  Compute added diffuse transmission.
318                   */
# Line 105 | Line 321 | dirbsdf(
321                  scalecolor(ctmp, dtmp);
322                  addcolor(cval, ctmp);
323          }
324 +        if (ambRayInPmap(np->pr))
325 +                return;         /* specular already in photon map */
326          /*
327 <         *  Compute scattering coefficient using BSDF.
327 >         *  Compute specular scattering coefficient using BSDF.
328           */
329 <        if (SDmapDir(vout, np->toloc, ldir) != SDEnone)
329 >        if (!direct_specular_OK(ctmp, ldir, omega, np))
330                  return;
331 <        ec = SDevalBSDF(&sv, vout, np->vinc, np->sd);
114 <        if (ec)
115 <                objerror(np->mp, USER, transSDError(ec));
116 <
117 <        if (sv.cieY <= FTINY)           /* not worth using? */
118 <                return;
119 <        cvt_sdcolor(ctmp, &sv);
120 <        if (ldot > .0) {                /* pattern only diffuse reflection */
121 <                COLOR   ctmp1, ctmp2;
122 <                dtmp = (np->pr->rod > .0) ? np->sd->rLambFront.cieY
123 <                                        : np->sd->rLambBack.cieY;
124 <                dtmp /= PI * sv.cieY;   /* diffuse fraction */
125 <                copycolor(ctmp2, np->pr->pcol);
126 <                scalecolor(ctmp2, dtmp);
127 <                setcolor(ctmp1, 1.-dtmp, 1.-dtmp, 1.-dtmp);
128 <                addcolor(ctmp1, ctmp2);
129 <                multcolor(ctmp, ctmp1); /* apply desaturated pattern */
130 <                dtmp = ldot * omega;
131 <        } else {                        /* full pattern on transmission */
331 >        if (ldot < 0) {         /* pattern for specular transmission */
332                  multcolor(ctmp, np->pr->pcol);
333                  dtmp = -ldot * omega;
334 +        } else
335 +                dtmp = ldot * omega;
336 +        scalecolor(ctmp, dtmp);
337 +        addcolor(cval, ctmp);
338 + }
339 +
340 + /* Compute source contribution for BSDF (reflected only) */
341 + static void
342 + dir_brdf(
343 +        COLOR  cval,                    /* returned coefficient */
344 +        void  *nnp,                     /* material data */
345 +        FVECT  ldir,                    /* light source direction */
346 +        double  omega                   /* light source size */
347 + )
348 + {
349 +        BSDFDAT         *np = (BSDFDAT *)nnp;
350 +        double          ldot;
351 +        double          dtmp;
352 +        COLOR           ctmp, ctmp1, ctmp2;
353 +
354 +        setcolor(cval, .0, .0, .0);
355 +
356 +        ldot = DOT(np->pnorm, ldir);
357 +        
358 +        if (ldot <= FTINY)
359 +                return;
360 +
361 +        if (bright(np->rdiff) > FTINY) {
362 +                /*
363 +                 *  Compute added diffuse reflected component.
364 +                 */
365 +                copycolor(ctmp, np->rdiff);
366 +                dtmp = ldot * omega * (1./PI);
367 +                scalecolor(ctmp, dtmp);
368 +                addcolor(cval, ctmp);
369          }
370 +        if (ambRayInPmap(np->pr))
371 +                return;         /* specular already in photon map */
372 +        /*
373 +         *  Compute specular reflection coefficient using BSDF.
374 +         */
375 +        if (!direct_specular_OK(ctmp, ldir, omega, np))
376 +                return;
377 +        dtmp = ldot * omega;
378          scalecolor(ctmp, dtmp);
379          addcolor(cval, ctmp);
380   }
381  
382 + /* Compute source contribution for BSDF (transmitted only) */
383 + static void
384 + dir_btdf(
385 +        COLOR  cval,                    /* returned coefficient */
386 +        void  *nnp,                     /* material data */
387 +        FVECT  ldir,                    /* light source direction */
388 +        double  omega                   /* light source size */
389 + )
390 + {
391 +        BSDFDAT         *np = (BSDFDAT *)nnp;
392 +        double          ldot;
393 +        double          dtmp;
394 +        COLOR           ctmp;
395 +
396 +        setcolor(cval, .0, .0, .0);
397 +
398 +        ldot = DOT(np->pnorm, ldir);
399 +
400 +        if (ldot >= -FTINY)
401 +                return;
402 +
403 +        if (bright(np->tdiff) > FTINY) {
404 +                /*
405 +                 *  Compute added diffuse transmission.
406 +                 */
407 +                copycolor(ctmp, np->tdiff);
408 +                dtmp = -ldot * omega * (1.0/PI);
409 +                scalecolor(ctmp, dtmp);
410 +                addcolor(cval, ctmp);
411 +        }
412 +        if (ambRayInPmap(np->pr))
413 +                return;         /* specular already in photon map */
414 +        /*
415 +         *  Compute specular scattering coefficient using BSDF.
416 +         */
417 +        if (!direct_specular_OK(ctmp, ldir, omega, np))
418 +                return;
419 +                                        /* full pattern on transmission */
420 +        multcolor(ctmp, np->pr->pcol);
421 +        dtmp = -ldot * omega;
422 +        scalecolor(ctmp, dtmp);
423 +        addcolor(cval, ctmp);
424 + }
425 +
426   /* Sample separate BSDF component */
427   static int
428   sample_sdcomp(BSDFDAT *ndp, SDComponent *dcp, int usepat)
429   {
430          int     nstarget = 1;
431 <        int     nsent = 0;
431 >        int     nsent;
432          SDError ec;
433          SDValue bsv;
434 <        double  sthick;
435 <        FVECT   vout;
434 >        double  xrand;
435 >        FVECT   vsmp;
436          RAY     sr;
150        int     ntrials;
437                                                  /* multiple samples? */
438          if (specjitter > 1.5) {
439                  nstarget = specjitter*ndp->pr->rweight + .5;
440 <                if (nstarget < 1)
155 <                        nstarget = 1;
440 >                nstarget += !nstarget;
441          }
442 <                                                /* run through our trials */
443 <        for (ntrials = 0; nsent < nstarget && ntrials < 9*nstarget; ntrials++) {
444 <                SDerrorDetail[0] = '\0';
445 <                                                /* sample direction & coef. */
446 <                ec = SDsampComponent(&bsv, vout, ndp->vinc,
447 <                                ntrials ? frandom()
448 <                                        : urand(ilhash(dimlist,ndims)+samplendx),
449 <                                                dcp);
442 >                                                /* run through our samples */
443 >        for (nsent = 0; nsent < nstarget; nsent++) {
444 >                if (nstarget == 1) {            /* stratify random variable */
445 >                        xrand = urand(ilhash(dimlist,ndims)+samplendx);
446 >                        if (specjitter < 1.)
447 >                                xrand = .5 + specjitter*(xrand-.5);
448 >                } else {
449 >                        xrand = (nsent + frandom())/(double)nstarget;
450 >                }
451 >                SDerrorDetail[0] = '\0';        /* sample direction & coef. */
452 >                bsdf_jitter(vsmp, ndp, ndp->sr_vpsa[0]);
453 >                ec = SDsampComponent(&bsv, vsmp, xrand, dcp);
454                  if (ec)
455                          objerror(ndp->mp, USER, transSDError(ec));
456 <                                                /* zero component? */
168 <                if (bsv.cieY <= FTINY)
456 >                if (bsv.cieY <= FTINY)          /* zero component? */
457                          break;
458                                                  /* map vector to world */
459 <                if (SDmapDir(sr.rdir, ndp->fromloc, vout) != SDEnone)
459 >                if (SDmapDir(sr.rdir, ndp->fromloc, vsmp) != SDEnone)
460                          break;
173                                                /* unintentional penetration? */
174                if (DOT(sr.rdir, ndp->pr->ron) > .0 ^ vout[2] > .0)
175                        continue;
461                                                  /* spawn a specular ray */
462                  if (nstarget > 1)
463                          bsv.cieY /= (double)nstarget;
464 <                cvt_sdcolor(sr.rcoef, &bsv);    /* use color */
465 <                if (usepat)                     /* pattern on transmission */
464 >                cvt_sdcolor(sr.rcoef, &bsv);    /* use sample color */
465 >                if (usepat)                     /* apply pattern? */
466                          multcolor(sr.rcoef, ndp->pr->pcol);
467                  if (rayorigin(&sr, SPECULAR, ndp->pr, sr.rcoef) < 0) {
468 <                        if (maxdepth  > 0)
468 >                        if (maxdepth > 0)
469                                  break;
470 <                        ++nsent;                /* Russian roulette victim */
186 <                        continue;
470 >                        continue;               /* Russian roulette victim */
471                  }
472 <                                                /* need to move origin? */
473 <                sthick = (ndp->pr->rod > .0) ? -ndp->thick : ndp->thick;
474 <                if (sthick < .0 ^ vout[2] > .0)
191 <                        VSUM(sr.rorg, sr.rorg, ndp->pr->ron, sthick);
192 <
472 >                                                /* need to offset origin? */
473 >                if (ndp->thick != 0 && (ndp->pr->rod > 0) ^ (vsmp[2] > 0))
474 >                        VSUM(sr.rorg, sr.rorg, ndp->pr->ron, -ndp->thick);
475                  rayvalue(&sr);                  /* send & evaluate sample */
476                  multcolor(sr.rcol, sr.rcoef);
477                  addcolor(ndp->pr->rcol, sr.rcol);
196                ++nsent;
478          }
479          return(nsent);
480   }
# Line 207 | Line 488 | sample_sdf(BSDFDAT *ndp, int sflags)
488          COLORV          *unsc;
489  
490          if (sflags == SDsampSpT) {
491 <                unsc = ndp->tunsamp;
492 <                dfp = ndp->sd->tf;
493 <                cvt_sdcolor(unsc, &ndp->sd->tLamb);
491 >                unsc = ndp->tdiff;
492 >                if (ndp->pr->rod > 0)
493 >                        dfp = (ndp->sd->tf != NULL) ? ndp->sd->tf : ndp->sd->tb;
494 >                else
495 >                        dfp = (ndp->sd->tb != NULL) ? ndp->sd->tb : ndp->sd->tf;
496          } else /* sflags == SDsampSpR */ {
497 <                unsc = ndp->runsamp;
498 <                if (ndp->pr->rod > .0) {
497 >                unsc = ndp->rdiff;
498 >                if (ndp->pr->rod > 0)
499                          dfp = ndp->sd->rf;
500 <                        cvt_sdcolor(unsc, &ndp->sd->rLambFront);
218 <                } else {
500 >                else
501                          dfp = ndp->sd->rb;
220                        cvt_sdcolor(unsc, &ndp->sd->rLambBack);
221                }
502          }
223        multcolor(unsc, ndp->pr->pcol);
503          if (dfp == NULL)                        /* no specular component? */
504                  return(0);
505                                                  /* below sampling threshold? */
506          if (dfp->maxHemi <= specthresh+FTINY) {
507 <                if (dfp->maxHemi > FTINY) {     /* XXX no color from BSDF! */
508 <                        double  d = SDdirectHemi(ndp->vinc, sflags, ndp->sd);
507 >                if (dfp->maxHemi > FTINY) {     /* XXX no color from BSDF */
508 >                        FVECT   vjit;
509 >                        double  d;
510                          COLOR   ctmp;
511 +                        bsdf_jitter(vjit, ndp, ndp->sr_vpsa[1]);
512 +                        d = SDdirectHemi(vjit, sflags, ndp->sd);
513                          if (sflags == SDsampSpT) {
514                                  copycolor(ctmp, ndp->pr->pcol);
515                                  scalecolor(ctmp, d);
# Line 252 | Line 534 | sample_sdf(BSDFDAT *ndp, int sflags)
534   int
535   m_bsdf(OBJREC *m, RAY *r)
536   {
537 +        int     hitfront;
538          COLOR   ctmp;
539          SDError ec;
540 <        FVECT   upvec, outVec;
540 >        FVECT   upvec, vtmp;
541          MFUNC   *mf;
542          BSDFDAT nd;
543                                                  /* check arguments */
544          if ((m->oargs.nsargs < 6) | (m->oargs.nfargs > 9) |
545                                  (m->oargs.nfargs % 3))
546                  objerror(m, USER, "bad # arguments");
547 <
548 <                                                /* get BSDF data */
266 <        nd.sd = loadBSDF(m->oargs.sarg[1]);
547 >                                                /* record surface struck */
548 >        hitfront = (r->rod > 0);
549                                                  /* load cal file */
550          mf = getfunc(m, 5, 0x1d, 1);
551 +        setfunc(m, r);
552                                                  /* get thickness */
553          nd.thick = evalue(mf->ep[0]);
554 <        if (nd.thick < .0)
554 >        if ((-FTINY <= nd.thick) & (nd.thick <= FTINY))
555                  nd.thick = .0;
556 <                                                /* check shadow */
557 <        if (r->crtype & SHADOW) {
558 <                SDfreeCache(nd.sd);
559 <                if (nd.thick > FTINY && nd.sd->tf != NULL &&
277 <                                nd.sd->tf->maxHemi > FTINY)
278 <                        raytrans(r);            /* pass-through */
279 <                return(1);                      /* else shadow */
556 >                                                /* check backface visibility */
557 >        if (!hitfront & !backvis) {
558 >                raytrans(r);
559 >                return(1);
560          }
561 <                                                /* check unscattered ray */
562 <        if (!(r->crtype & (SPECULAR|AMBIENT)) && nd.thick > FTINY &&
563 <                        nd.sd->tf != NULL && nd.sd->tf->maxHemi > FTINY) {
564 <                SDfreeCache(nd.sd);
565 <                raytrans(r);                    /* pass-through */
561 >                                                /* check other rays to pass */
562 >        if (nd.thick != 0 && (r->crtype & SHADOW ||
563 >                                !(r->crtype & (SPECULAR|AMBIENT)) ||
564 >                                (nd.thick > 0) ^ hitfront)) {
565 >                raytrans(r);                    /* hide our proxy */
566                  return(1);
567          }
568 +        nd.mp = m;
569 +        nd.pr = r;
570 +                                                /* get BSDF data */
571 +        nd.sd = loadBSDF(m->oargs.sarg[1]);
572 +                                                /* early shadow check */
573 +        if (r->crtype & SHADOW && (nd.sd->tf == NULL) & (nd.sd->tb == NULL))
574 +                return(1);
575                                                  /* diffuse reflectance */
576 <        if (r->rod > .0) {
577 <                if (m->oargs.nfargs < 3)
578 <                        setcolor(nd.rdiff, .0, .0, .0);
579 <                else
293 <                        setcolor(nd.rdiff, m->oargs.farg[0],
576 >        if (hitfront) {
577 >                cvt_sdcolor(nd.rdiff, &nd.sd->rLambFront);
578 >                if (m->oargs.nfargs >= 3) {
579 >                        setcolor(ctmp, m->oargs.farg[0],
580                                          m->oargs.farg[1],
581                                          m->oargs.farg[2]);
582 +                        addcolor(nd.rdiff, ctmp);
583 +                }
584          } else {
585 <                if (m->oargs.nfargs < 6) {      /* check invisible backside */
586 <                        if (!backvis && (nd.sd->rb == NULL ||
587 <                                                nd.sd->rb->maxHemi <= FTINY) &&
300 <                                        (nd.sd->tf == NULL ||
301 <                                                nd.sd->tf->maxHemi <= FTINY)) {
302 <                                SDfreeCache(nd.sd);
303 <                                raytrans(r);
304 <                                return(1);
305 <                        }
306 <                        setcolor(nd.rdiff, .0, .0, .0);
307 <                } else
308 <                        setcolor(nd.rdiff, m->oargs.farg[3],
585 >                cvt_sdcolor(nd.rdiff, &nd.sd->rLambBack);
586 >                if (m->oargs.nfargs >= 6) {
587 >                        setcolor(ctmp, m->oargs.farg[3],
588                                          m->oargs.farg[4],
589                                          m->oargs.farg[5]);
590 +                        addcolor(nd.rdiff, ctmp);
591 +                }
592          }
593                                                  /* diffuse transmittance */
594 <        if (m->oargs.nfargs < 9)
595 <                setcolor(nd.tdiff, .0, .0, .0);
596 <        else
316 <                setcolor(nd.tdiff, m->oargs.farg[6],
594 >        cvt_sdcolor(nd.tdiff, &nd.sd->tLamb);
595 >        if (m->oargs.nfargs >= 9) {
596 >                setcolor(ctmp, m->oargs.farg[6],
597                                  m->oargs.farg[7],
598                                  m->oargs.farg[8]);
599 <        nd.mp = m;
600 <        nd.pr = r;
599 >                addcolor(nd.tdiff, ctmp);
600 >        }
601                                                  /* get modifiers */
602          raytexture(r, m->omod);
323        if (bright(r->pcol) <= FTINY) {         /* black pattern?! */
324                SDfreeCache(nd.sd);
325                return(1);
326        }
603                                                  /* modify diffuse values */
604          multcolor(nd.rdiff, r->pcol);
605          multcolor(nd.tdiff, r->pcol);
# Line 332 | Line 608 | m_bsdf(OBJREC *m, RAY *r)
608          upvec[1] = evalue(mf->ep[2]);
609          upvec[2] = evalue(mf->ep[3]);
610                                                  /* return to world coords */
611 <        if (mf->f != &unitxf) {
612 <                multv3(upvec, upvec, mf->f->xfm);
613 <                nd.thick *= mf->f->sca;
611 >        if (mf->fxp != &unitxf) {
612 >                multv3(upvec, upvec, mf->fxp->xfm);
613 >                nd.thick *= mf->fxp->sca;
614          }
615 +        if (r->rox != NULL) {
616 +                multv3(upvec, upvec, r->rox->f.xfm);
617 +                nd.thick *= r->rox->f.sca;
618 +        }
619          raynormal(nd.pnorm, r);
620                                                  /* compute local BSDF xform */
621          ec = SDcompXform(nd.toloc, nd.pnorm, upvec);
622          if (!ec) {
623 <                nd.vinc[0] = -r->rdir[0];
624 <                nd.vinc[1] = -r->rdir[1];
625 <                nd.vinc[2] = -r->rdir[2];
626 <                ec = SDmapDir(nd.vinc, nd.toloc, nd.vinc);
623 >                nd.vray[0] = -r->rdir[0];
624 >                nd.vray[1] = -r->rdir[1];
625 >                nd.vray[2] = -r->rdir[2];
626 >                ec = SDmapDir(nd.vray, nd.toloc, nd.vray);
627          }
348        if (!ec)
349                ec = SDinvXform(nd.fromloc, nd.toloc);
628          if (ec) {
629 <                objerror(m, WARNING, transSDError(ec));
352 <                SDfreeCache(nd.sd);
629 >                objerror(m, WARNING, "Illegal orientation vector");
630                  return(1);
631          }
632 <        if (r->rod < .0) {                      /* perturb normal towards hit */
632 >        compute_through(&nd);                   /* compute through component */
633 >        if (r->crtype & SHADOW) {
634 >                RAY     tr;                     /* attempt to pass shadow ray */
635 >                if (rayorigin(&tr, TRANS, r, nd.cthru) < 0)
636 >                        return(1);              /* blocked */
637 >                VCOPY(tr.rdir, r->rdir);
638 >                rayvalue(&tr);                  /* transmit with scaling */
639 >                multcolor(tr.rcol, tr.rcoef);
640 >                copycolor(r->rcol, tr.rcol);
641 >                return(1);                      /* we're done */
642 >        }
643 >        ec = SDinvXform(nd.fromloc, nd.toloc);
644 >        if (!ec)                                /* determine BSDF resolution */
645 >                ec = SDsizeBSDF(nd.sr_vpsa, nd.vray, NULL,
646 >                                        SDqueryMin+SDqueryMax, nd.sd);
647 >        if (ec)
648 >                objerror(m, USER, transSDError(ec));
649 >
650 >        nd.sr_vpsa[0] = sqrt(nd.sr_vpsa[0]);
651 >        nd.sr_vpsa[1] = sqrt(nd.sr_vpsa[1]);
652 >        if (!hitfront) {                        /* perturb normal towards hit */
653                  nd.pnorm[0] = -nd.pnorm[0];
654                  nd.pnorm[1] = -nd.pnorm[1];
655                  nd.pnorm[2] = -nd.pnorm[2];
# Line 362 | Line 659 | m_bsdf(OBJREC *m, RAY *r)
659                                                  /* sample transmission */
660          sample_sdf(&nd, SDsampSpT);
661                                                  /* compute indirect diffuse */
662 <        copycolor(ctmp, nd.rdiff);
663 <        addcolor(ctmp, nd.runsamp);
367 <        if (bright(ctmp) > FTINY) {             /* ambient from this side */
368 <                if (r->rod < .0)
662 >        if (bright(nd.rdiff) > FTINY) {         /* ambient from reflection */
663 >                if (!hitfront)
664                          flipsurface(r);
665 +                copycolor(ctmp, nd.rdiff);
666                  multambient(ctmp, r, nd.pnorm);
667                  addcolor(r->rcol, ctmp);
668 <                if (r->rod < .0)
668 >                if (!hitfront)
669                          flipsurface(r);
670          }
671 <        copycolor(ctmp, nd.tdiff);
376 <        addcolor(ctmp, nd.tunsamp);
377 <        if (bright(ctmp) > FTINY) {             /* ambient from other side */
671 >        if (bright(nd.tdiff) > FTINY) {         /* ambient from other side */
672                  FVECT  bnorm;
673 <                if (r->rod > .0)
673 >                if (hitfront)
674                          flipsurface(r);
675                  bnorm[0] = -nd.pnorm[0];
676                  bnorm[1] = -nd.pnorm[1];
677                  bnorm[2] = -nd.pnorm[2];
678 <                multambient(ctmp, r, bnorm);
678 >                copycolor(ctmp, nd.tdiff);
679 >                if (nd.thick != 0) {            /* proxy with offset? */
680 >                        VCOPY(vtmp, r->rop);
681 >                        VSUM(r->rop, vtmp, r->ron, nd.thick);
682 >                        multambient(ctmp, r, bnorm);
683 >                        VCOPY(r->rop, vtmp);
684 >                } else
685 >                        multambient(ctmp, r, bnorm);
686                  addcolor(r->rcol, ctmp);
687 <                if (r->rod > .0)
687 >                if (hitfront)
688                          flipsurface(r);
689          }
690                                                  /* add direct component */
691 <        direct(r, dirbsdf, &nd);
691 >        if ((bright(nd.tdiff) <= FTINY) & (nd.sd->tf == NULL) &
692 >                                        (nd.sd->tb == NULL)) {
693 >                direct(r, dir_brdf, &nd);       /* reflection only */
694 >        } else if (nd.thick == 0) {
695 >                direct(r, dir_bsdf, &nd);       /* thin surface scattering */
696 >        } else {
697 >                direct(r, dir_brdf, &nd);       /* reflection first */
698 >                VCOPY(vtmp, r->rop);            /* offset for transmitted */
699 >                VSUM(r->rop, vtmp, r->ron, -nd.thick);
700 >                direct(r, dir_btdf, &nd);       /* separate transmission */
701 >                VCOPY(r->rop, vtmp);
702 >        }
703                                                  /* clean up */
704          SDfreeCache(nd.sd);
705          return(1);

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