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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 2.47 by greg, Mon Feb 12 23:20:31 2018 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.
26 < *  A positive thickness has the further side-effect that an unscattered
27 < *  (view) ray will pass right through our material if it has any
28 < *  non-diffuse transmission, making our BSDF invisible.  This allows the
29 < *  underlying geometry to become visible.  A matching surface should be
30 < *  placed on the other side, less than the thickness away, if the backside
31 < *  reflectance is non-zero.
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, making the BSDF
27 > *  surface invisible and showing the proxied geometry instead. Thickness
28 > *  has the further effect of turning off reflection on the reverse side so
29 > *  rays heading in the opposite direction pass unimpeded through the BSDF
30 > *  surface.  A paired surface may be placed on the opposide side of
31 > *  the detail geometry, less than this thickness away, if a two-way
32 > *  proxy is desired.  Note that the sign of the thickness is important.
33 > *  A positive thickness hides geometry behind the BSDF surface and uses
34 > *  front reflectance and transmission properties.  A negative thickness
35 > *  hides geometry in front of the surface when rays hit from behind,
36 > *  and applies only the transmission and backside reflectance properties.
37 > *  Reflection is ignored on the hidden side, as those rays pass through.
38 > *      When thickness is set to zero, shadow rays will be blocked unless
39 > *  a BTDF has a strong "through" component in the source direction.
40 > *  A separate test prevents over-counting by dropping samples that are
41 > *  too close to this "through" direction.  BSDFs with such a through direction
42 > *  will also have a view component, meaning they are somewhat see-through.
43   *      The "up" vector for the BSDF is given by three variables, defined
44   *  (along with the thickness) by the named function file, or '.' if none.
45   *  Together with the surface normal, this defines the local coordinate
46   *  system for the BSDF.
47   *      We do not reorient the surface, so if the BSDF has no back-side
48 < *  reflectance and none is given in the real arguments, the surface will
49 < *  appear as black when viewed from behind (unless backvis is false).
50 < *  The diffuse compnent arguments are added to components in the BSDF file,
48 > *  reflectance and none is given in the real arguments, a BSDF surface
49 > *  with zero thickness will appear black when viewed from behind
50 > *  unless backface visibility is on, when it becomes invisible.
51 > *      The diffuse arguments are added to components in the BSDF file,
52   *  not multiplied.  However, patterns affect this material as a multiplier
53   *  on everything except non-diffuse reflection.
54   *
55   *  Arguments for MAT_BSDF are:
56   *      6+      thick   BSDFfile        ux uy uz        funcfile        transform
57   *      0
58 < *      0|3|9   rdf     gdf     bdf
58 > *      0|3|6|9 rdf     gdf     bdf
59   *              rdb     gdb     bdb
60   *              rdt     gdt     bdt
61   */
62  
63 + /*
64 + * Note that our reverse ray-tracing process means that the positions
65 + * of incoming and outgoing vectors may be reversed in our calls
66 + * to the BSDF library.  This is usually fine, since the bidirectional nature
67 + * of the BSDF (that's what the 'B' stands for) means it all works out.
68 + */
69 +
70   typedef struct {
71          OBJREC  *mp;            /* material pointer */
72          RAY     *pr;            /* intersected ray */
73          FVECT   pnorm;          /* perturbed surface normal */
74 <        FVECT   vinc;           /* local incident vector */
74 >        FVECT   vray;           /* local outgoing (return) vector */
75 >        double  sr_vpsa[2];     /* sqrt of BSDF projected solid angle extrema */
76          RREAL   toloc[3][3];    /* world to local BSDF coords */
77          RREAL   fromloc[3][3];  /* local BSDF coords to world */
78          double  thick;          /* surface thickness */
79 +        COLOR   cthru;          /* "through" component multiplier */
80          SDData  *sd;            /* loaded BSDF data */
81 +        COLOR   rdiff;          /* diffuse reflection */
82          COLOR   runsamp;        /* BSDF hemispherical reflection */
83 <        COLOR   rdiff;          /* added diffuse reflection */
83 >        COLOR   tdiff;          /* diffuse transmission */
84          COLOR   tunsamp;        /* BSDF hemispherical transmission */
62        COLOR   tdiff;          /* added diffuse transmission */
85   }  BSDFDAT;             /* BSDF material data */
86  
87   #define cvt_sdcolor(cv, svp)    ccy2rgb(&(svp)->spec, (svp)->cieY, cv)
88  
89 < /* Compute source contribution for BSDF */
89 > /* Compute "through" component color */
90   static void
91 < dirbsdf(
91 > compute_through(BSDFDAT *ndp)
92 > {
93 > #define NDIR2CHECK      13
94 >        static const float      dir2check[NDIR2CHECK][2] = {
95 >                                        {0, 0},
96 >                                        {-0.8, 0},
97 >                                        {0, 0.8},
98 >                                        {0, -0.8},
99 >                                        {0.8, 0},
100 >                                        {-0.8, 0.8},
101 >                                        {-0.8, -0.8},
102 >                                        {0.8, 0.8},
103 >                                        {0.8, -0.8},
104 >                                        {-1.6, 0},
105 >                                        {0, 1.6},
106 >                                        {0, -1.6},
107 >                                        {1.6, 0},
108 >                                };
109 >        const double    peak_over = 1.5;
110 >        SDSpectralDF    *dfp;
111 >        FVECT           pdir;
112 >        double          tomega, srchrad;
113 >        COLOR           vpeak, vsum;
114 >        int             i;
115 >        SDError         ec;
116 >
117 >        setcolor(ndp->cthru, 0, 0, 0);          /* starting assumption */
118 >
119 >        if (ndp->pr->rod > 0)
120 >                dfp = (ndp->sd->tf != NULL) ? ndp->sd->tf : ndp->sd->tb;
121 >        else
122 >                dfp = (ndp->sd->tb != NULL) ? ndp->sd->tb : ndp->sd->tf;
123 >
124 >        if (dfp == NULL)
125 >                return;                         /* no specular transmission */
126 >        if (bright(ndp->pr->pcol) <= FTINY)
127 >                return;                         /* pattern is black, here */
128 >        srchrad = sqrt(dfp->minProjSA);         /* else search for peak */
129 >        setcolor(vpeak, 0, 0, 0);
130 >        setcolor(vsum, 0, 0, 0);
131 >        pdir[2] = 0.0;
132 >        for (i = 0; i < NDIR2CHECK; i++) {
133 >                FVECT   tdir;
134 >                SDValue sv;
135 >                COLOR   vcol;
136 >                tdir[0] = -ndp->vray[0] + dir2check[i][0]*srchrad;
137 >                tdir[1] = -ndp->vray[1] + dir2check[i][1]*srchrad;
138 >                tdir[2] = -ndp->vray[2];
139 >                normalize(tdir);
140 >                ec = SDevalBSDF(&sv, tdir, ndp->vray, ndp->sd);
141 >                if (ec)
142 >                        goto baderror;
143 >                cvt_sdcolor(vcol, &sv);
144 >                addcolor(vsum, vcol);
145 >                if (sv.cieY > bright(vpeak)) {
146 >                        copycolor(vpeak, vcol);
147 >                        VCOPY(pdir, tdir);
148 >                }
149 >        }
150 >        if (pdir[2] == 0.0)
151 >                return;                         /* zero neighborhood */
152 >        ec = SDsizeBSDF(&tomega, pdir, ndp->vray, SDqueryMin, ndp->sd);
153 >        if (ec)
154 >                goto baderror;
155 >        if (tomega > 1.5*dfp->minProjSA)
156 >                return;                         /* not really a peak? */
157 >        tomega /= fabs(pdir[2]);                /* remove cosine factor */
158 >        if ((bright(vpeak) - ndp->sd->tLamb.cieY*(1./PI))*tomega <= .001)
159 >                return;                         /* < 0.1% transmission */
160 >        for (i = 3; i--; )                      /* remove peak from average */
161 >                colval(vsum,i) -= colval(vpeak,i);
162 >        if (peak_over*bright(vsum) >= (NDIR2CHECK-1)*bright(vpeak))
163 >                return;                         /* not peaky enough */
164 >        copycolor(ndp->cthru, vpeak);           /* else use it */
165 >        scalecolor(ndp->cthru, tomega);
166 >        multcolor(ndp->cthru, ndp->pr->pcol);   /* modify by pattern */
167 >        return;
168 > baderror:
169 >        objerror(ndp->mp, USER, transSDError(ec));
170 > #undef NDIR2CHECK
171 > }
172 >
173 > /* Jitter ray sample according to projected solid angle and specjitter */
174 > static void
175 > bsdf_jitter(FVECT vres, BSDFDAT *ndp, double sr_psa)
176 > {
177 >        VCOPY(vres, ndp->vray);
178 >        if (specjitter < 1.)
179 >                sr_psa *= specjitter;
180 >        if (sr_psa <= FTINY)
181 >                return;
182 >        vres[0] += sr_psa*(.5 - frandom());
183 >        vres[1] += sr_psa*(.5 - frandom());
184 >        normalize(vres);
185 > }
186 >
187 > /* Get BSDF specular for direct component, returning true if OK to proceed */
188 > static int
189 > direct_specular_OK(COLOR cval, FVECT ldir, double omega, BSDFDAT *ndp)
190 > {
191 >        int     nsamp;
192 >        double  wtot = 0;
193 >        FVECT   vsrc, vsmp, vjit;
194 >        double  tomega, tomega2;
195 >        double  sf, tsr, sd[2];
196 >        COLOR   csmp, cdiff;
197 >        double  diffY;
198 >        SDValue sv;
199 >        SDError ec;
200 >        int     i;
201 >                                        /* in case we fail */
202 >        setcolor(cval,  0, 0, 0);
203 >                                        /* transform source direction */
204 >        if (SDmapDir(vsrc, ndp->toloc, ldir) != SDEnone)
205 >                return(0);
206 >                                        /* will discount diffuse portion */
207 >        switch ((vsrc[2] > 0)<<1 | (ndp->vray[2] > 0)) {
208 >        case 3:
209 >                if (ndp->sd->rf == NULL)
210 >                        return(0);      /* all diffuse */
211 >                sv = ndp->sd->rLambFront;
212 >                break;
213 >        case 0:
214 >                if (ndp->sd->rb == NULL)
215 >                        return(0);      /* all diffuse */
216 >                sv = ndp->sd->rLambBack;
217 >                break;
218 >        default:
219 >                if ((ndp->sd->tf == NULL) & (ndp->sd->tb == NULL))
220 >                        return(0);      /* all diffuse */
221 >                sv = ndp->sd->tLamb;
222 >                break;
223 >        }
224 >        if (sv.cieY > FTINY) {
225 >                diffY = sv.cieY *= 1./PI;
226 >                cvt_sdcolor(cdiff, &sv);
227 >        } else {
228 >                diffY = 0;
229 >                setcolor(cdiff,  0, 0, 0);
230 >        }
231 >                                        /* need projected solid angles */
232 >        omega *= fabs(vsrc[2]);
233 >        ec = SDsizeBSDF(&tomega, ndp->vray, vsrc, SDqueryMin, ndp->sd);
234 >        if (ec)
235 >                goto baderror;
236 >                                        /* check indirect over-counting */
237 >        if ((vsrc[2] > 0) ^ (ndp->vray[2] > 0) && bright(ndp->cthru) > FTINY) {
238 >                double  dx = vsrc[0] + ndp->vray[0];
239 >                double  dy = vsrc[1] + ndp->vray[1];
240 >                if (dx*dx + dy*dy <= (1.5*4./PI)*(omega + tomega +
241 >                                                2.*sqrt(omega*tomega)))
242 >                        return(0);
243 >        }
244 >                                        /* assign number of samples */
245 >        sf = specjitter * ndp->pr->rweight;
246 >        if (tomega <= 0)
247 >                nsamp = 1;
248 >        else if (25.*tomega <= omega)
249 >                nsamp = 100.*sf + .5;
250 >        else
251 >                nsamp = 4.*sf*omega/tomega + .5;
252 >        nsamp += !nsamp;
253 >        sf = sqrt(omega);               /* sample our source area */
254 >        tsr = sqrt(tomega);
255 >        for (i = nsamp; i--; ) {
256 >                VCOPY(vsmp, vsrc);      /* jitter query directions */
257 >                if (nsamp > 1) {
258 >                        multisamp(sd, 2, (i + frandom())/(double)nsamp);
259 >                        vsmp[0] += (sd[0] - .5)*sf;
260 >                        vsmp[1] += (sd[1] - .5)*sf;
261 >                        normalize(vsmp);
262 >                }
263 >                bsdf_jitter(vjit, ndp, tsr);
264 >                                        /* compute BSDF */
265 >                ec = SDevalBSDF(&sv, vjit, vsmp, ndp->sd);
266 >                if (ec)
267 >                        goto baderror;
268 >                if (sv.cieY - diffY <= FTINY)
269 >                        continue;       /* no specular part */
270 >                                        /* check for variable resolution */
271 >                ec = SDsizeBSDF(&tomega2, vjit, vsmp, SDqueryMin, ndp->sd);
272 >                if (ec)
273 >                        goto baderror;
274 >                if (tomega2 < .12*tomega)
275 >                        continue;       /* not safe to include */
276 >                cvt_sdcolor(csmp, &sv);
277 >
278 >                if (sf < 2.5*tsr) {     /* weight by Y for small sources */
279 >                        scalecolor(csmp, sv.cieY);
280 >                        wtot += sv.cieY;
281 >                } else
282 >                        wtot += 1.;
283 >                addcolor(cval, csmp);
284 >        }
285 >        if (wtot <= FTINY)              /* no valid specular samples? */
286 >                return(0);
287 >
288 >        sf = 1./wtot;                   /* weighted average BSDF */
289 >        scalecolor(cval, sf);
290 >                                        /* subtract diffuse contribution */
291 >        for (i = 3*(diffY > FTINY); i--; )
292 >                if ((colval(cval,i) -= colval(cdiff,i)) < 0)
293 >                        colval(cval,i) = 0;
294 >        return(1);
295 > baderror:
296 >        objerror(ndp->mp, USER, transSDError(ec));
297 >        return(0);                      /* gratis return */
298 > }
299 >
300 > /* Compute source contribution for BSDF (reflected & transmitted) */
301 > static void
302 > dir_bsdf(
303          COLOR  cval,                    /* returned coefficient */
304          void  *nnp,                     /* material data */
305          FVECT  ldir,                    /* light source direction */
306          double  omega                   /* light source size */
307   )
308   {
309 <        BSDFDAT         *np = nnp;
77 <        SDError         ec;
78 <        SDValue         sv;
79 <        FVECT           vout;
309 >        BSDFDAT         *np = (BSDFDAT *)nnp;
310          double          ldot;
311          double          dtmp;
312          COLOR           ctmp;
313  
314 <        setcolor(cval, .0, .0, .0);
314 >        setcolor(cval,  0, 0, 0);
315  
316          ldot = DOT(np->pnorm, ldir);
317          if ((-FTINY <= ldot) & (ldot <= FTINY))
318                  return;
319  
320 <        if (ldot > .0 && bright(np->rdiff) > FTINY) {
320 >        if (ldot > 0 && bright(np->rdiff) > FTINY) {
321                  /*
322 <                 *  Compute added diffuse reflected component.
322 >                 *  Compute diffuse reflected component
323                   */
324                  copycolor(ctmp, np->rdiff);
325                  dtmp = ldot * omega * (1./PI);
326                  scalecolor(ctmp, dtmp);
327                  addcolor(cval, ctmp);
328          }
329 <        if (ldot < .0 && bright(np->tdiff) > FTINY) {
329 >        if (ldot < 0 && bright(np->tdiff) > FTINY) {
330                  /*
331 <                 *  Compute added diffuse transmission.
331 >                 *  Compute diffuse transmission
332                   */
333                  copycolor(ctmp, np->tdiff);
334                  dtmp = -ldot * omega * (1.0/PI);
335                  scalecolor(ctmp, dtmp);
336                  addcolor(cval, ctmp);
337          }
338 +        if (ambRayInPmap(np->pr))
339 +                return;         /* specular already in photon map */
340          /*
341 <         *  Compute scattering coefficient using BSDF.
341 >         *  Compute specular scattering coefficient using BSDF
342           */
343 <        if (SDmapDir(vout, np->toloc, ldir) != SDEnone)
343 >        if (!direct_specular_OK(ctmp, ldir, omega, np))
344                  return;
345 <        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 */
345 >        if (ldot < 0) {         /* pattern for specular transmission */
346                  multcolor(ctmp, np->pr->pcol);
347                  dtmp = -ldot * omega;
348 +        } else
349 +                dtmp = ldot * omega;
350 +        scalecolor(ctmp, dtmp);
351 +        addcolor(cval, ctmp);
352 + }
353 +
354 + /* Compute source contribution for BSDF (reflected only) */
355 + static void
356 + dir_brdf(
357 +        COLOR  cval,                    /* returned coefficient */
358 +        void  *nnp,                     /* material data */
359 +        FVECT  ldir,                    /* light source direction */
360 +        double  omega                   /* light source size */
361 + )
362 + {
363 +        BSDFDAT         *np = (BSDFDAT *)nnp;
364 +        double          ldot;
365 +        double          dtmp;
366 +        COLOR           ctmp, ctmp1, ctmp2;
367 +
368 +        setcolor(cval,  0, 0, 0);
369 +
370 +        ldot = DOT(np->pnorm, ldir);
371 +        
372 +        if (ldot <= FTINY)
373 +                return;
374 +
375 +        if (bright(np->rdiff) > FTINY) {
376 +                /*
377 +                 *  Compute diffuse reflected component
378 +                 */
379 +                copycolor(ctmp, np->rdiff);
380 +                dtmp = ldot * omega * (1./PI);
381 +                scalecolor(ctmp, dtmp);
382 +                addcolor(cval, ctmp);
383          }
384 +        if (ambRayInPmap(np->pr))
385 +                return;         /* specular already in photon map */
386 +        /*
387 +         *  Compute specular reflection coefficient using BSDF
388 +         */
389 +        if (!direct_specular_OK(ctmp, ldir, omega, np))
390 +                return;
391 +        dtmp = ldot * omega;
392          scalecolor(ctmp, dtmp);
393          addcolor(cval, ctmp);
394   }
395  
396 + /* Compute source contribution for BSDF (transmitted only) */
397 + static void
398 + dir_btdf(
399 +        COLOR  cval,                    /* returned coefficient */
400 +        void  *nnp,                     /* material data */
401 +        FVECT  ldir,                    /* light source direction */
402 +        double  omega                   /* light source size */
403 + )
404 + {
405 +        BSDFDAT         *np = (BSDFDAT *)nnp;
406 +        double          ldot;
407 +        double          dtmp;
408 +        COLOR           ctmp;
409 +
410 +        setcolor(cval,  0, 0, 0);
411 +
412 +        ldot = DOT(np->pnorm, ldir);
413 +
414 +        if (ldot >= -FTINY)
415 +                return;
416 +
417 +        if (bright(np->tdiff) > FTINY) {
418 +                /*
419 +                 *  Compute diffuse transmission
420 +                 */
421 +                copycolor(ctmp, np->tdiff);
422 +                dtmp = -ldot * omega * (1.0/PI);
423 +                scalecolor(ctmp, dtmp);
424 +                addcolor(cval, ctmp);
425 +        }
426 +        if (ambRayInPmap(np->pr))
427 +                return;         /* specular already in photon map */
428 +        /*
429 +         *  Compute specular scattering coefficient using BSDF
430 +         */
431 +        if (!direct_specular_OK(ctmp, ldir, omega, np))
432 +                return;
433 +                                        /* full pattern on transmission */
434 +        multcolor(ctmp, np->pr->pcol);
435 +        dtmp = -ldot * omega;
436 +        scalecolor(ctmp, dtmp);
437 +        addcolor(cval, ctmp);
438 + }
439 +
440   /* Sample separate BSDF component */
441   static int
442 < sample_sdcomp(BSDFDAT *ndp, SDComponent *dcp, int usepat)
442 > sample_sdcomp(BSDFDAT *ndp, SDComponent *dcp, int xmit)
443   {
444 <        int     nstarget = 1;
445 <        int     nsent = 0;
446 <        SDError ec;
447 <        SDValue bsv;
448 <        double  sthick;
449 <        FVECT   vout;
450 <        RAY     sr;
451 <        int     ntrials;
444 >        const int       hasthru = (xmit &&
445 >                                        !(ndp->pr->crtype & (SPECULAR|AMBIENT))
446 >                                        && bright(ndp->cthru) > FTINY);
447 >        int             nstarget = 1;
448 >        int             nsent = 0;
449 >        int             n;
450 >        SDError         ec;
451 >        SDValue         bsv;
452 >        double          xrand;
453 >        FVECT           vsmp, vinc;
454 >        RAY             sr;
455                                                  /* multiple samples? */
456          if (specjitter > 1.5) {
457                  nstarget = specjitter*ndp->pr->rweight + .5;
458 <                if (nstarget < 1)
155 <                        nstarget = 1;
458 >                nstarget += !nstarget;
459          }
460 <                                                /* run through our trials */
461 <        for (ntrials = 0; nsent < nstarget && ntrials < 9*nstarget; ntrials++) {
462 <                SDerrorDetail[0] = '\0';
463 <                                                /* sample direction & coef. */
464 <                ec = SDsampComponent(&bsv, vout, ndp->vinc,
465 <                                ntrials ? frandom()
466 <                                        : urand(ilhash(dimlist,ndims)+samplendx),
467 <                                                dcp);
460 >                                                /* run through our samples */
461 >        for (n = 0; n < nstarget; n++) {
462 >                if (nstarget == 1) {            /* stratify random variable */
463 >                        xrand = urand(ilhash(dimlist,ndims)+samplendx);
464 >                        if (specjitter < 1.)
465 >                                xrand = .5 + specjitter*(xrand-.5);
466 >                } else {
467 >                        xrand = (n + frandom())/(double)nstarget;
468 >                }
469 >                SDerrorDetail[0] = '\0';        /* sample direction & coef. */
470 >                bsdf_jitter(vsmp, ndp, ndp->sr_vpsa[0]);
471 >                VCOPY(vinc, vsmp);              /* to compare after */
472 >                ec = SDsampComponent(&bsv, vsmp, xrand, dcp);
473                  if (ec)
474                          objerror(ndp->mp, USER, transSDError(ec));
475 <                                                /* zero component? */
168 <                if (bsv.cieY <= FTINY)
475 >                if (bsv.cieY <= FTINY)          /* zero component? */
476                          break;
477 <                                                /* map vector to world */
478 <                if (SDmapDir(sr.rdir, ndp->fromloc, vout) != SDEnone)
477 >                if (hasthru) {                  /* check for view ray */
478 >                        double  dx = vinc[0] + vsmp[0];
479 >                        double  dy = vinc[1] + vsmp[1];
480 >                        if (dx*dx + dy*dy <= ndp->sr_vpsa[0]*ndp->sr_vpsa[0])
481 >                                continue;       /* exclude view sample */
482 >                }
483 >                                                /* map non-view sample->world */
484 >                if (SDmapDir(sr.rdir, ndp->fromloc, vsmp) != SDEnone)
485                          break;
173                                                /* unintentional penetration? */
174                if (DOT(sr.rdir, ndp->pr->ron) > .0 ^ vout[2] > .0)
175                        continue;
486                                                  /* spawn a specular ray */
487                  if (nstarget > 1)
488                          bsv.cieY /= (double)nstarget;
489 <                cvt_sdcolor(sr.rcoef, &bsv);    /* use color */
490 <                if (usepat)                     /* pattern on transmission */
489 >                cvt_sdcolor(sr.rcoef, &bsv);    /* use sample color */
490 >                if (xmit)                       /* apply pattern on transmit */
491                          multcolor(sr.rcoef, ndp->pr->pcol);
492                  if (rayorigin(&sr, SPECULAR, ndp->pr, sr.rcoef) < 0) {
493 <                        if (maxdepth  > 0)
493 >                        if (maxdepth > 0)
494                                  break;
495 <                        ++nsent;                /* Russian roulette victim */
186 <                        continue;
495 >                        continue;               /* Russian roulette victim */
496                  }
497 <                                                /* need to move origin? */
498 <                sthick = (ndp->pr->rod > .0) ? -ndp->thick : ndp->thick;
190 <                if (sthick < .0 ^ vout[2] > .0)
191 <                        VSUM(sr.rorg, sr.rorg, ndp->pr->ron, sthick);
192 <
497 >                if (xmit && ndp->thick != 0)    /* need to offset origin? */
498 >                        VSUM(sr.rorg, sr.rorg, ndp->pr->ron, -ndp->thick);
499                  rayvalue(&sr);                  /* send & evaluate sample */
500                  multcolor(sr.rcol, sr.rcoef);
501                  addcolor(ndp->pr->rcol, sr.rcol);
# Line 202 | Line 508 | sample_sdcomp(BSDFDAT *ndp, SDComponent *dcp, int usep
508   static int
509   sample_sdf(BSDFDAT *ndp, int sflags)
510   {
511 +        int             hasthru = (sflags == SDsampSpT &&
512 +                                        !(ndp->pr->crtype & (SPECULAR|AMBIENT))
513 +                                        && bright(ndp->cthru) > FTINY);
514          int             n, ntotal = 0;
515 +        double          b = 0;
516          SDSpectralDF    *dfp;
517          COLORV          *unsc;
518  
519          if (sflags == SDsampSpT) {
520                  unsc = ndp->tunsamp;
521 <                dfp = ndp->sd->tf;
522 <                cvt_sdcolor(unsc, &ndp->sd->tLamb);
521 >                if (ndp->pr->rod > 0)
522 >                        dfp = (ndp->sd->tf != NULL) ? ndp->sd->tf : ndp->sd->tb;
523 >                else
524 >                        dfp = (ndp->sd->tb != NULL) ? ndp->sd->tb : ndp->sd->tf;
525          } else /* sflags == SDsampSpR */ {
526                  unsc = ndp->runsamp;
527 <                if (ndp->pr->rod > .0) {
527 >                if (ndp->pr->rod > 0)
528                          dfp = ndp->sd->rf;
529 <                        cvt_sdcolor(unsc, &ndp->sd->rLambFront);
218 <                } else {
529 >                else
530                          dfp = ndp->sd->rb;
220                        cvt_sdcolor(unsc, &ndp->sd->rLambBack);
221                }
531          }
532 <        multcolor(unsc, ndp->pr->pcol);
532 >        setcolor(unsc,  0, 0, 0);
533          if (dfp == NULL)                        /* no specular component? */
534                  return(0);
535 <                                                /* below sampling threshold? */
536 <        if (dfp->maxHemi <= specthresh+FTINY) {
537 <                if (dfp->maxHemi > FTINY) {     /* XXX no color from BSDF! */
538 <                        double  d = SDdirectHemi(ndp->vinc, sflags, ndp->sd);
539 <                        COLOR   ctmp;
535 >
536 >        if (hasthru) {                          /* separate view sample? */
537 >                RAY     tr;
538 >                if (rayorigin(&tr, TRANS, ndp->pr, ndp->cthru) == 0) {
539 >                        VCOPY(tr.rdir, ndp->pr->rdir);
540 >                        rayvalue(&tr);
541 >                        multcolor(tr.rcol, tr.rcoef);
542 >                        addcolor(ndp->pr->rcol, tr.rcol);
543 >                        ++ntotal;
544 >                        b = bright(ndp->cthru);
545 >                } else
546 >                        hasthru = 0;
547 >        }
548 >        if (dfp->maxHemi - b <= FTINY) {        /* have specular to sample? */
549 >                b = 0;
550 >        } else {
551 >                FVECT   vjit;
552 >                bsdf_jitter(vjit, ndp, ndp->sr_vpsa[1]);
553 >                b = SDdirectHemi(vjit, sflags, ndp->sd) - b;
554 >                if (b < 0) b = 0;
555 >        }
556 >        if (b <= specthresh+FTINY) {            /* below sampling threshold? */
557 >                if (b > FTINY) {                /* XXX no color from BSDF */
558                          if (sflags == SDsampSpT) {
559 <                                copycolor(ctmp, ndp->pr->pcol);
560 <                                scalecolor(ctmp, d);
559 >                                copycolor(unsc, ndp->pr->pcol);
560 >                                scalecolor(unsc, b);
561                          } else                  /* no pattern on reflection */
562 <                                setcolor(ctmp, d, d, d);
236 <                        addcolor(unsc, ctmp);
562 >                                setcolor(unsc, b, b, b);
563                  }
564 <                return(0);
564 >                return(ntotal);
565          }
566 <                                                /* else need to sample */
567 <        dimlist[ndims++] = (int)(size_t)ndp->mp;
242 <        ndims++;
566 >        dimlist[ndims] = (int)(size_t)ndp->mp;  /* else sample specular */
567 >        ndims += 2;
568          for (n = dfp->ncomp; n--; ) {           /* loop over components */
569                  dimlist[ndims-1] = n + 9438;
570                  ntotal += sample_sdcomp(ndp, &dfp->comp[n], sflags==SDsampSpT);
# Line 252 | Line 577 | sample_sdf(BSDFDAT *ndp, int sflags)
577   int
578   m_bsdf(OBJREC *m, RAY *r)
579   {
580 +        int     hitfront;
581          COLOR   ctmp;
582          SDError ec;
583 <        FVECT   upvec, outVec;
583 >        FVECT   upvec, vtmp;
584          MFUNC   *mf;
585          BSDFDAT nd;
586                                                  /* check arguments */
587          if ((m->oargs.nsargs < 6) | (m->oargs.nfargs > 9) |
588                                  (m->oargs.nfargs % 3))
589                  objerror(m, USER, "bad # arguments");
590 <
591 <                                                /* get BSDF data */
266 <        nd.sd = loadBSDF(m->oargs.sarg[1]);
590 >                                                /* record surface struck */
591 >        hitfront = (r->rod > 0);
592                                                  /* load cal file */
593          mf = getfunc(m, 5, 0x1d, 1);
594 +        setfunc(m, r);
595                                                  /* get thickness */
596          nd.thick = evalue(mf->ep[0]);
597 <        if (nd.thick < .0)
598 <                nd.thick = .0;
599 <                                                /* check shadow */
600 <        if (r->crtype & SHADOW) {
601 <                SDfreeCache(nd.sd);
602 <                if (nd.thick > FTINY && nd.sd->tf != NULL &&
277 <                                nd.sd->tf->maxHemi > FTINY)
278 <                        raytrans(r);            /* pass-through */
279 <                return(1);                      /* else shadow */
597 >        if ((-FTINY <= nd.thick) & (nd.thick <= FTINY))
598 >                nd.thick = 0;
599 >                                                /* check backface visibility */
600 >        if (!hitfront & !backvis) {
601 >                raytrans(r);
602 >                return(1);
603          }
604 <                                                /* check unscattered ray */
605 <        if (!(r->crtype & (SPECULAR|AMBIENT)) && nd.thick > FTINY &&
606 <                        nd.sd->tf != NULL && nd.sd->tf->maxHemi > FTINY) {
607 <                SDfreeCache(nd.sd);
608 <                raytrans(r);                    /* pass-through */
604 >                                                /* check other rays to pass */
605 >        if (nd.thick != 0 && (r->crtype & SHADOW ||
606 >                                !(r->crtype & (SPECULAR|AMBIENT)) ||
607 >                                (nd.thick > 0) ^ hitfront)) {
608 >                raytrans(r);                    /* hide our proxy */
609                  return(1);
610          }
611 +        nd.mp = m;
612 +        nd.pr = r;
613 +                                                /* get BSDF data */
614 +        nd.sd = loadBSDF(m->oargs.sarg[1]);
615 +                                                /* early shadow check */
616 +        if (r->crtype & SHADOW && (nd.sd->tf == NULL) & (nd.sd->tb == NULL))
617 +                return(1);
618                                                  /* diffuse reflectance */
619 <        if (r->rod > .0) {
620 <                if (m->oargs.nfargs < 3)
621 <                        setcolor(nd.rdiff, .0, .0, .0);
622 <                else
293 <                        setcolor(nd.rdiff, m->oargs.farg[0],
619 >        if (hitfront) {
620 >                cvt_sdcolor(nd.rdiff, &nd.sd->rLambFront);
621 >                if (m->oargs.nfargs >= 3) {
622 >                        setcolor(ctmp, m->oargs.farg[0],
623                                          m->oargs.farg[1],
624                                          m->oargs.farg[2]);
625 +                        addcolor(nd.rdiff, ctmp);
626 +                }
627          } else {
628 <                if (m->oargs.nfargs < 6) {      /* check invisible backside */
629 <                        if (!backvis && (nd.sd->rb == NULL ||
630 <                                                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],
628 >                cvt_sdcolor(nd.rdiff, &nd.sd->rLambBack);
629 >                if (m->oargs.nfargs >= 6) {
630 >                        setcolor(ctmp, m->oargs.farg[3],
631                                          m->oargs.farg[4],
632                                          m->oargs.farg[5]);
633 +                        addcolor(nd.rdiff, ctmp);
634 +                }
635          }
636                                                  /* diffuse transmittance */
637 <        if (m->oargs.nfargs < 9)
638 <                setcolor(nd.tdiff, .0, .0, .0);
639 <        else
316 <                setcolor(nd.tdiff, m->oargs.farg[6],
637 >        cvt_sdcolor(nd.tdiff, &nd.sd->tLamb);
638 >        if (m->oargs.nfargs >= 9) {
639 >                setcolor(ctmp, m->oargs.farg[6],
640                                  m->oargs.farg[7],
641                                  m->oargs.farg[8]);
642 <        nd.mp = m;
643 <        nd.pr = r;
642 >                addcolor(nd.tdiff, ctmp);
643 >        }
644                                                  /* get modifiers */
645          raytexture(r, m->omod);
323        if (bright(r->pcol) <= FTINY) {         /* black pattern?! */
324                SDfreeCache(nd.sd);
325                return(1);
326        }
646                                                  /* modify diffuse values */
647          multcolor(nd.rdiff, r->pcol);
648          multcolor(nd.tdiff, r->pcol);
# Line 332 | Line 651 | m_bsdf(OBJREC *m, RAY *r)
651          upvec[1] = evalue(mf->ep[2]);
652          upvec[2] = evalue(mf->ep[3]);
653                                                  /* return to world coords */
654 <        if (mf->f != &unitxf) {
655 <                multv3(upvec, upvec, mf->f->xfm);
656 <                nd.thick *= mf->f->sca;
654 >        if (mf->fxp != &unitxf) {
655 >                multv3(upvec, upvec, mf->fxp->xfm);
656 >                nd.thick *= mf->fxp->sca;
657          }
658 +        if (r->rox != NULL) {
659 +                multv3(upvec, upvec, r->rox->f.xfm);
660 +                nd.thick *= r->rox->f.sca;
661 +        }
662          raynormal(nd.pnorm, r);
663                                                  /* compute local BSDF xform */
664          ec = SDcompXform(nd.toloc, nd.pnorm, upvec);
665          if (!ec) {
666 <                nd.vinc[0] = -r->rdir[0];
667 <                nd.vinc[1] = -r->rdir[1];
668 <                nd.vinc[2] = -r->rdir[2];
669 <                ec = SDmapDir(nd.vinc, nd.toloc, nd.vinc);
666 >                nd.vray[0] = -r->rdir[0];
667 >                nd.vray[1] = -r->rdir[1];
668 >                nd.vray[2] = -r->rdir[2];
669 >                ec = SDmapDir(nd.vray, nd.toloc, nd.vray);
670          }
348        if (!ec)
349                ec = SDinvXform(nd.fromloc, nd.toloc);
671          if (ec) {
672 <                objerror(m, WARNING, transSDError(ec));
352 <                SDfreeCache(nd.sd);
672 >                objerror(m, WARNING, "Illegal orientation vector");
673                  return(1);
674          }
675 <        if (r->rod < .0) {                      /* perturb normal towards hit */
675 >        compute_through(&nd);                   /* compute through component */
676 >        if (r->crtype & SHADOW) {
677 >                RAY     tr;                     /* attempt to pass shadow ray */
678 >                if (rayorigin(&tr, TRANS, r, nd.cthru) < 0)
679 >                        return(1);              /* no through component */
680 >                VCOPY(tr.rdir, r->rdir);
681 >                rayvalue(&tr);                  /* transmit with scaling */
682 >                multcolor(tr.rcol, tr.rcoef);
683 >                copycolor(r->rcol, tr.rcol);
684 >                return(1);                      /* we're done */
685 >        }
686 >        ec = SDinvXform(nd.fromloc, nd.toloc);
687 >        if (!ec)                                /* determine BSDF resolution */
688 >                ec = SDsizeBSDF(nd.sr_vpsa, nd.vray, NULL,
689 >                                        SDqueryMin+SDqueryMax, nd.sd);
690 >        if (ec)
691 >                objerror(m, USER, transSDError(ec));
692 >
693 >        nd.sr_vpsa[0] = sqrt(nd.sr_vpsa[0]);
694 >        nd.sr_vpsa[1] = sqrt(nd.sr_vpsa[1]);
695 >        if (!hitfront) {                        /* perturb normal towards hit */
696                  nd.pnorm[0] = -nd.pnorm[0];
697                  nd.pnorm[1] = -nd.pnorm[1];
698                  nd.pnorm[2] = -nd.pnorm[2];
# Line 364 | Line 704 | m_bsdf(OBJREC *m, RAY *r)
704                                                  /* compute indirect diffuse */
705          copycolor(ctmp, nd.rdiff);
706          addcolor(ctmp, nd.runsamp);
707 <        if (bright(ctmp) > FTINY) {             /* ambient from this side */
708 <                if (r->rod < .0)
707 >        if (bright(ctmp) > FTINY) {             /* ambient from reflection */
708 >                if (!hitfront)
709                          flipsurface(r);
710                  multambient(ctmp, r, nd.pnorm);
711                  addcolor(r->rcol, ctmp);
712 <                if (r->rod < .0)
712 >                if (!hitfront)
713                          flipsurface(r);
714          }
715          copycolor(ctmp, nd.tdiff);
716          addcolor(ctmp, nd.tunsamp);
717          if (bright(ctmp) > FTINY) {             /* ambient from other side */
718                  FVECT  bnorm;
719 <                if (r->rod > .0)
719 >                if (hitfront)
720                          flipsurface(r);
721                  bnorm[0] = -nd.pnorm[0];
722                  bnorm[1] = -nd.pnorm[1];
723                  bnorm[2] = -nd.pnorm[2];
724 <                multambient(ctmp, r, bnorm);
724 >                if (nd.thick != 0) {            /* proxy with offset? */
725 >                        VCOPY(vtmp, r->rop);
726 >                        VSUM(r->rop, vtmp, r->ron, nd.thick);
727 >                        multambient(ctmp, r, bnorm);
728 >                        VCOPY(r->rop, vtmp);
729 >                } else
730 >                        multambient(ctmp, r, bnorm);
731                  addcolor(r->rcol, ctmp);
732 <                if (r->rod > .0)
732 >                if (hitfront)
733                          flipsurface(r);
734          }
735                                                  /* add direct component */
736 <        direct(r, dirbsdf, &nd);
736 >        if ((bright(nd.tdiff) <= FTINY) & (nd.sd->tf == NULL) &
737 >                                        (nd.sd->tb == NULL)) {
738 >                direct(r, dir_brdf, &nd);       /* reflection only */
739 >        } else if (nd.thick == 0) {
740 >                direct(r, dir_bsdf, &nd);       /* thin surface scattering */
741 >        } else {
742 >                direct(r, dir_brdf, &nd);       /* reflection first */
743 >                VCOPY(vtmp, r->rop);            /* offset for transmitted */
744 >                VSUM(r->rop, vtmp, r->ron, -nd.thick);
745 >                direct(r, dir_btdf, &nd);       /* separate transmission */
746 >                VCOPY(r->rop, vtmp);
747 >        }
748                                                  /* clean up */
749          SDfreeCache(nd.sd);
750          return(1);

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