ViewVC Help
View File | Revision Log | Show Annotations | Download File | Root Listing
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 2.68 by greg, Thu Feb 10 16:24:51 2022 UTC

# Line 8 | Line 8 | static const char RCSid[] = "$Id$";
8   #include "copyright.h"
9  
10   #include  "ray.h"
11 + #include  "otypes.h"
12   #include  "ambient.h"
13   #include  "source.h"
14   #include  "func.h"
15   #include  "bsdf.h"
16   #include  "random.h"
17 + #include  "pmapmat.h"
18  
19   /*
20   *      Arguments to this material include optional diffuse colors.
21   *  String arguments include the BSDF and function files.
22 < *      A thickness variable causes the strange but useful behavior
23 < *  of translating transmitted rays this distance past the surface
24 < *  intersection in the normal direction to bypass intervening geometry.
25 < *  This only affects scattered, non-source directed samples.  Thus,
26 < *  thickness is relevant only if there is a transmitted component.
27 < *  A positive thickness has the further side-effect that an unscattered
28 < *  (view) ray will pass right through our material if it has any
29 < *  non-diffuse transmission, making our BSDF invisible.  This allows the
30 < *  underlying geometry to become visible.  A matching surface should be
31 < *  placed on the other side, less than the thickness away, if the backside
32 < *  reflectance is non-zero.
22 > *      For the MAT_BSDF type, a non-zero thickness causes the useful behavior
23 > *  of translating transmitted rays this distance beneath the surface
24 > *  (opposite the surface normal) to bypass any intervening geometry.
25 > *  Translation only affects scattered, non-source-directed samples.
26 > *  A non-zero thickness has the further side-effect that an unscattered
27 > *  (view) ray will pass right through our material, making the BSDF
28 > *  surface invisible and showing the proxied geometry instead. Thickness
29 > *  has the further effect of turning off reflection on the reverse side so
30 > *  rays 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 > *      For the MAT_ABSDF type, we check for a strong "through" component.
40 > *  Such a component will cause direct rays to pass through unscattered.
41 > *  A separate test prevents over-counting by dropping samples that are
42 > *  too close to this "through" direction.  BSDFs with such a through direction
43 > *  will also have a view component, meaning they are somewhat see-through.
44 > *  A MAT_BSDF type with zero thickness behaves the same as a MAT_ABSDF
45 > *  type with no strong through component.
46   *      The "up" vector for the BSDF is given by three variables, defined
47   *  (along with the thickness) by the named function file, or '.' if none.
48   *  Together with the surface normal, this defines the local coordinate
49   *  system for the BSDF.
50   *      We do not reorient the surface, so if the BSDF has no back-side
51 < *  reflectance and none is given in the real arguments, the surface will
52 < *  appear as black when viewed from behind (unless backvis is false).
53 < *  The diffuse compnent arguments are added to components in the BSDF file,
51 > *  reflectance and none is given in the real arguments, a BSDF surface
52 > *  with zero thickness will appear black when viewed from behind
53 > *  unless backface visibility is on, when it becomes invisible.
54 > *      The diffuse arguments are added to components in the BSDF file,
55   *  not multiplied.  However, patterns affect this material as a multiplier
56   *  on everything except non-diffuse reflection.
57   *
58 + *  Arguments for MAT_ABSDF are:
59 + *      5+      BSDFfile        ux uy uz        funcfile        transform
60 + *      0
61 + *      0|3|6|9 rdf     gdf     bdf
62 + *              rdb     gdb     bdb
63 + *              rdt     gdt     bdt
64 + *
65   *  Arguments for MAT_BSDF are:
66   *      6+      thick   BSDFfile        ux uy uz        funcfile        transform
67   *      0
68 < *      0|3|9   rdf     gdf     bdf
68 > *      0|3|6|9 rdf     gdf     bdf
69   *              rdb     gdb     bdb
70   *              rdt     gdt     bdt
71   */
72  
73 + /*
74 + * Note that our reverse ray-tracing process means that the positions
75 + * of incoming and outgoing vectors may be reversed in our calls
76 + * to the BSDF library.  This is usually fine, since the bidirectional nature
77 + * of the BSDF (that's what the 'B' stands for) means it all works out.
78 + */
79 +
80   typedef struct {
81          OBJREC  *mp;            /* material pointer */
82          RAY     *pr;            /* intersected ray */
83          FVECT   pnorm;          /* perturbed surface normal */
84 <        FVECT   vinc;           /* local incident vector */
84 >        FVECT   vray;           /* local outgoing (return) vector */
85 >        double  sr_vpsa[2];     /* sqrt of BSDF projected solid angle extrema */
86          RREAL   toloc[3][3];    /* world to local BSDF coords */
87          RREAL   fromloc[3][3];  /* local BSDF coords to world */
88          double  thick;          /* surface thickness */
89 +        COLOR   cthru;          /* "through" component for MAT_ABSDF */
90 +        COLOR   cthru_surr;     /* surround for "through" component */
91          SDData  *sd;            /* loaded BSDF data */
92 +        COLOR   rdiff;          /* diffuse reflection */
93          COLOR   runsamp;        /* BSDF hemispherical reflection */
94 <        COLOR   rdiff;          /* added diffuse reflection */
94 >        COLOR   tdiff;          /* diffuse transmission */
95          COLOR   tunsamp;        /* BSDF hemispherical transmission */
62        COLOR   tdiff;          /* added diffuse transmission */
96   }  BSDFDAT;             /* BSDF material data */
97  
98   #define cvt_sdcolor(cv, svp)    ccy2rgb(&(svp)->spec, (svp)->cieY, cv)
99  
100 < /* Compute source contribution for BSDF */
100 > typedef struct {
101 >        double  vy;             /* brightness (for sorting) */
102 >        FVECT   tdir;           /* through sample direction (normalized) */
103 >        COLOR   vcol;           /* BTDF color */
104 > }  PEAKSAMP;            /* BTDF peak sample */
105 >
106 > /* Comparison function to put near-peak values in descending order */
107 > static int
108 > cmp_psamp(const void *p1, const void *p2)
109 > {
110 >        double  diff = (*(const PEAKSAMP *)p1).vy - (*(const PEAKSAMP *)p2).vy;
111 >        if (diff > 0) return(-1);
112 >        if (diff < 0) return(1);
113 >        return(0);
114 > }
115 >
116 > /* Compute "through" component color for MAT_ABSDF */
117   static void
118 < dirbsdf(
118 > compute_through(BSDFDAT *ndp)
119 > {
120 > #define NDIR2CHECK      29
121 >        static const float      dir2check[NDIR2CHECK][2] = {
122 >                                        {0, 0}, {-0.6, 0}, {0, 0.6},
123 >                                        {0, -0.6}, {0.6, 0}, {-0.6, 0.6},
124 >                                        {-0.6, -0.6}, {0.6, 0.6}, {0.6, -0.6},
125 >                                        {-1.2, 0}, {0, 1.2}, {0, -1.2},
126 >                                        {1.2, 0}, {-1.2, 1.2}, {-1.2, -1.2},
127 >                                        {1.2, 1.2}, {1.2, -1.2}, {-1.8, 0},
128 >                                        {0, 1.8}, {0, -1.8}, {1.8, 0},
129 >                                        {-1.8, 1.8}, {-1.8, -1.8}, {1.8, 1.8},
130 >                                        {1.8, -1.8}, {-2.4, 0}, {0, 2.4},
131 >                                        {0, -2.4}, {2.4, 0},
132 >                                };
133 >        PEAKSAMP        psamp[NDIR2CHECK];
134 >        SDSpectralDF    *dfp;
135 >        FVECT           pdir;
136 >        double          tomega, srchrad;
137 >        double          tomsum, tomsurr;
138 >        COLOR           vpeak, vsurr;
139 >        double          vypeak;
140 >        int             i, ns;
141 >        SDError         ec;
142 >
143 >        if (ndp->pr->rod > 0)
144 >                dfp = (ndp->sd->tf != NULL) ? ndp->sd->tf : ndp->sd->tb;
145 >        else
146 >                dfp = (ndp->sd->tb != NULL) ? ndp->sd->tb : ndp->sd->tf;
147 >
148 >        if (dfp == NULL)
149 >                return;                         /* no specular transmission */
150 >        if (bright(ndp->pr->pcol) <= FTINY)
151 >                return;                         /* pattern is black, here */
152 >        srchrad = sqrt(dfp->minProjSA);         /* else evaluate peak */
153 >        for (i = 0; i < NDIR2CHECK; i++) {
154 >                SDValue sv;
155 >                psamp[i].tdir[0] = -ndp->vray[0] + dir2check[i][0]*srchrad;
156 >                psamp[i].tdir[1] = -ndp->vray[1] + dir2check[i][1]*srchrad;
157 >                psamp[i].tdir[2] = -ndp->vray[2];
158 >                normalize(psamp[i].tdir);
159 >                ec = SDevalBSDF(&sv, ndp->vray, psamp[i].tdir, ndp->sd);
160 >                if (ec)
161 >                        goto baderror;
162 >                cvt_sdcolor(psamp[i].vcol, &sv);
163 >                psamp[i].vy = sv.cieY;
164 >        }
165 >        qsort(psamp, NDIR2CHECK, sizeof(PEAKSAMP), cmp_psamp);
166 >        if (psamp[0].vy <= FTINY)
167 >                return;                         /* zero BTDF here */
168 >        setcolor(vpeak, 0, 0, 0);
169 >        setcolor(vsurr, 0, 0, 0);
170 >        vypeak = tomsum = tomsurr = 0;          /* combine top unique values */
171 >        ns = 0;
172 >        for (i = 0; i < NDIR2CHECK; i++) {
173 >                if (i && psamp[i].vy == psamp[i-1].vy)
174 >                        continue;               /* assume duplicate sample */
175 >
176 >                ec = SDsizeBSDF(&tomega, ndp->vray, psamp[i].tdir,
177 >                                                SDqueryMin, ndp->sd);
178 >                if (ec)
179 >                        goto baderror;
180 >
181 >                scalecolor(psamp[i].vcol, tomega);
182 >                                                /* not part of peak? */
183 >                if (tomega > 1.5*dfp->minProjSA ||
184 >                                        vypeak > 8.*psamp[i].vy*ns) {
185 >                        if (!i) return;         /* abort */
186 >                        addcolor(vsurr, psamp[i].vcol);
187 >                        tomsurr += tomega;
188 >                        continue;
189 >                }
190 >                addcolor(vpeak, psamp[i].vcol);
191 >                tomsum += tomega;
192 >                vypeak += psamp[i].vy;
193 >                ++ns;
194 >        }
195 >        if (tomsurr < 0.2*tomsum)               /* insufficient surround? */
196 >                return;
197 >        if ((vypeak/ns - (ndp->vray[2] > 0 ? ndp->sd->tLambFront.cieY
198 >                        : ndp->sd->tLambBack.cieY)*(1./PI))*tomsum < .0005)
199 >                return;                         /* < 0.05% transmission */
200 >        copycolor(ndp->cthru, vpeak);           /* already scaled by omega */
201 >        multcolor(ndp->cthru, ndp->pr->pcol);   /* modify by pattern */
202 >        scalecolor(vsurr, 1./tomsurr);          /* surround is avg. BTDF */
203 >        copycolor(ndp->cthru_surr, vsurr);
204 >        multcolor(ndp->cthru_surr, ndp->pr->pcol);
205 >        return;
206 > baderror:
207 >        objerror(ndp->mp, USER, transSDError(ec));
208 > #undef NDIR2CHECK
209 > }
210 >
211 > /* Jitter ray sample according to projected solid angle and specjitter */
212 > static void
213 > bsdf_jitter(FVECT vres, BSDFDAT *ndp, double sr_psa)
214 > {
215 >        VCOPY(vres, ndp->vray);
216 >        if (specjitter < 1.)
217 >                sr_psa *= specjitter;
218 >        if (sr_psa <= FTINY)
219 >                return;
220 >        vres[0] += sr_psa*(.5 - frandom());
221 >        vres[1] += sr_psa*(.5 - frandom());
222 >        normalize(vres);
223 > }
224 >
225 > /* Get BSDF specular for direct component, returning true if OK to proceed */
226 > static int
227 > direct_specular_OK(COLOR cval, FVECT ldir, double omega, BSDFDAT *ndp)
228 > {
229 >        int     nsamp = 1;
230 >        int     scnt = 0;
231 >        FVECT   vsrc, vjit;
232 >        double  tomega, tomega2;
233 >        double  sf, tsr, sd[2];
234 >        COLOR   csmp, cdiff;
235 >        double  diffY;
236 >        SDValue sv;
237 >        SDError ec;
238 >        int     i;
239 >                                        /* in case we fail */
240 >        setcolor(cval,  0, 0, 0);
241 >                                        /* transform source direction */
242 >        if (SDmapDir(vsrc, ndp->toloc, ldir) != SDEnone)
243 >                return(0);
244 >                                        /* will discount diffuse portion */
245 >        switch ((vsrc[2] > 0)<<1 | (ndp->vray[2] > 0)) {
246 >        case 3:
247 >                if (ndp->sd->rf == NULL)
248 >                        return(0);      /* all diffuse */
249 >                sv = ndp->sd->rLambFront;
250 >                break;
251 >        case 0:
252 >                if (ndp->sd->rb == NULL)
253 >                        return(0);      /* all diffuse */
254 >                sv = ndp->sd->rLambBack;
255 >                break;
256 >        case 1:
257 >                if ((ndp->sd->tf == NULL) & (ndp->sd->tb == NULL))
258 >                        return(0);      /* all diffuse */
259 >                sv = ndp->sd->tLambFront;
260 >                break;
261 >        case 2:
262 >                if ((ndp->sd->tf == NULL) & (ndp->sd->tb == NULL))
263 >                        return(0);      /* all diffuse */
264 >                sv = ndp->sd->tLambBack;
265 >                break;
266 >        }
267 >        if (sv.cieY > FTINY) {
268 >                diffY = sv.cieY *= 1./PI;
269 >                cvt_sdcolor(cdiff, &sv);
270 >        } else {
271 >                diffY = 0;
272 >                setcolor(cdiff,  0, 0, 0);
273 >        }
274 >                                        /* check indirect over-counting */
275 >        if ((vsrc[2] > 0) ^ (ndp->vray[2] > 0) && bright(ndp->cthru) > FTINY) {
276 >                double          dx = vsrc[0] + ndp->vray[0];
277 >                double          dy = vsrc[1] + ndp->vray[1];
278 >                SDSpectralDF    *dfp = (ndp->pr->rod > 0) ?
279 >                        ((ndp->sd->tf != NULL) ? ndp->sd->tf : ndp->sd->tb) :
280 >                        ((ndp->sd->tb != NULL) ? ndp->sd->tb : ndp->sd->tf) ;
281 >
282 >                tomega = omega*fabs(vsrc[2]);
283 >                if (dx*dx + dy*dy <= (2.5*4./PI)*(tomega + dfp->minProjSA +
284 >                                                2.*sqrt(tomega*dfp->minProjSA))) {
285 >                        if (bright(ndp->cthru_surr) <= FTINY)
286 >                                return(0);
287 >                        copycolor(cval, ndp->cthru_surr);
288 >                        return(1);      /* return non-zero surround BTDF */
289 >                }
290 >        }
291 >        ec = SDsizeBSDF(&tomega, ndp->vray, vsrc, SDqueryMin, ndp->sd);
292 >        if (ec)
293 >                goto baderror;
294 >                                        /* check if sampling BSDF */
295 >        if ((tsr = sqrt(tomega)) > 0) {
296 >                nsamp = 4.*specjitter*ndp->pr->rweight + .5;
297 >                nsamp += !nsamp;
298 >        }
299 >                                        /* jitter to fuzz BSDF cells */
300 >        for (i = nsamp; i--; ) {
301 >                bsdf_jitter(vjit, ndp, tsr);
302 >                                        /* compute BSDF */
303 >                ec = SDevalBSDF(&sv, vjit, vsrc, ndp->sd);
304 >                if (ec)
305 >                        goto baderror;
306 >                if (sv.cieY - diffY <= FTINY)
307 >                        continue;       /* no specular part */
308 >                                        /* check for variable resolution */
309 >                ec = SDsizeBSDF(&tomega2, vjit, vsrc, SDqueryMin, ndp->sd);
310 >                if (ec)
311 >                        goto baderror;
312 >                if (tomega2 < .12*tomega)
313 >                        continue;       /* not safe to include */
314 >                cvt_sdcolor(csmp, &sv);
315 >                addcolor(cval, csmp);
316 >                ++scnt;
317 >        }
318 >        if (!scnt)                      /* no valid specular samples? */
319 >                return(0);
320 >
321 >        sf = 1./scnt;                   /* weighted average BSDF */
322 >        scalecolor(cval, sf);
323 >                                        /* subtract diffuse contribution */
324 >        for (i = 3*(diffY > FTINY); i--; )
325 >                if ((colval(cval,i) -= colval(cdiff,i)) < 0)
326 >                        colval(cval,i) = 0;
327 >        return(1);
328 > baderror:
329 >        objerror(ndp->mp, USER, transSDError(ec));
330 >        return(0);                      /* gratis return */
331 > }
332 >
333 > /* Compute source contribution for BSDF (reflected & transmitted) */
334 > static void
335 > dir_bsdf(
336          COLOR  cval,                    /* returned coefficient */
337          void  *nnp,                     /* material data */
338          FVECT  ldir,                    /* light source direction */
339          double  omega                   /* light source size */
340   )
341   {
342 <        BSDFDAT         *np = nnp;
77 <        SDError         ec;
78 <        SDValue         sv;
79 <        FVECT           vout;
342 >        BSDFDAT         *np = (BSDFDAT *)nnp;
343          double          ldot;
344          double          dtmp;
345          COLOR           ctmp;
346  
347 <        setcolor(cval, .0, .0, .0);
347 >        setcolor(cval,  0, 0, 0);
348  
349          ldot = DOT(np->pnorm, ldir);
350          if ((-FTINY <= ldot) & (ldot <= FTINY))
351                  return;
352  
353 <        if (ldot > .0 && bright(np->rdiff) > FTINY) {
353 >        if (ldot > 0 && bright(np->rdiff) > FTINY) {
354                  /*
355 <                 *  Compute added diffuse reflected component.
355 >                 *  Compute diffuse reflected component
356                   */
357                  copycolor(ctmp, np->rdiff);
358                  dtmp = ldot * omega * (1./PI);
359                  scalecolor(ctmp, dtmp);
360                  addcolor(cval, ctmp);
361          }
362 <        if (ldot < .0 && bright(np->tdiff) > FTINY) {
362 >        if (ldot < 0 && bright(np->tdiff) > FTINY) {
363                  /*
364 <                 *  Compute added diffuse transmission.
364 >                 *  Compute diffuse transmission
365                   */
366                  copycolor(ctmp, np->tdiff);
367 <                dtmp = -ldot * omega * (1.0/PI);
367 >                dtmp = -ldot * omega * (1./PI);
368                  scalecolor(ctmp, dtmp);
369                  addcolor(cval, ctmp);
370          }
371 +        if (ambRayInPmap(np->pr))
372 +                return;         /* specular already in photon map */
373          /*
374 <         *  Compute scattering coefficient using BSDF.
374 >         *  Compute specular scattering coefficient using BSDF
375           */
376 <        if (SDmapDir(vout, np->toloc, ldir) != SDEnone)
376 >        if (!direct_specular_OK(ctmp, ldir, omega, np))
377                  return;
378 <        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 */
378 >        if (ldot < 0) {         /* pattern for specular transmission */
379                  multcolor(ctmp, np->pr->pcol);
380                  dtmp = -ldot * omega;
381 +        } else
382 +                dtmp = ldot * omega;
383 +        scalecolor(ctmp, dtmp);
384 +        addcolor(cval, ctmp);
385 + }
386 +
387 + /* Compute source contribution for BSDF (reflected only) */
388 + static void
389 + dir_brdf(
390 +        COLOR  cval,                    /* returned coefficient */
391 +        void  *nnp,                     /* material data */
392 +        FVECT  ldir,                    /* light source direction */
393 +        double  omega                   /* light source size */
394 + )
395 + {
396 +        BSDFDAT         *np = (BSDFDAT *)nnp;
397 +        double          ldot;
398 +        double          dtmp;
399 +        COLOR           ctmp, ctmp1, ctmp2;
400 +
401 +        setcolor(cval,  0, 0, 0);
402 +
403 +        ldot = DOT(np->pnorm, ldir);
404 +        
405 +        if (ldot <= FTINY)
406 +                return;
407 +
408 +        if (bright(np->rdiff) > FTINY) {
409 +                /*
410 +                 *  Compute diffuse reflected component
411 +                 */
412 +                copycolor(ctmp, np->rdiff);
413 +                dtmp = ldot * omega * (1./PI);
414 +                scalecolor(ctmp, dtmp);
415 +                addcolor(cval, ctmp);
416          }
417 +        if (ambRayInPmap(np->pr))
418 +                return;         /* specular already in photon map */
419 +        /*
420 +         *  Compute specular reflection coefficient using BSDF
421 +         */
422 +        if (!direct_specular_OK(ctmp, ldir, omega, np))
423 +                return;
424 +        dtmp = ldot * omega;
425          scalecolor(ctmp, dtmp);
426          addcolor(cval, ctmp);
427   }
428  
429 + /* Compute source contribution for BSDF (transmitted only) */
430 + static void
431 + dir_btdf(
432 +        COLOR  cval,                    /* returned coefficient */
433 +        void  *nnp,                     /* material data */
434 +        FVECT  ldir,                    /* light source direction */
435 +        double  omega                   /* light source size */
436 + )
437 + {
438 +        BSDFDAT         *np = (BSDFDAT *)nnp;
439 +        double          ldot;
440 +        double          dtmp;
441 +        COLOR           ctmp;
442 +
443 +        setcolor(cval,  0, 0, 0);
444 +
445 +        ldot = DOT(np->pnorm, ldir);
446 +
447 +        if (ldot >= -FTINY)
448 +                return;
449 +
450 +        if (bright(np->tdiff) > FTINY) {
451 +                /*
452 +                 *  Compute diffuse transmission
453 +                 */
454 +                copycolor(ctmp, np->tdiff);
455 +                dtmp = -ldot * omega * (1./PI);
456 +                scalecolor(ctmp, dtmp);
457 +                addcolor(cval, ctmp);
458 +        }
459 +        if (ambRayInPmap(np->pr))
460 +                return;         /* specular already in photon map */
461 +        /*
462 +         *  Compute specular scattering coefficient using BSDF
463 +         */
464 +        if (!direct_specular_OK(ctmp, ldir, omega, np))
465 +                return;
466 +                                        /* full pattern on transmission */
467 +        multcolor(ctmp, np->pr->pcol);
468 +        dtmp = -ldot * omega;
469 +        scalecolor(ctmp, dtmp);
470 +        addcolor(cval, ctmp);
471 + }
472 +
473   /* Sample separate BSDF component */
474   static int
475 < sample_sdcomp(BSDFDAT *ndp, SDComponent *dcp, int usepat)
475 > sample_sdcomp(BSDFDAT *ndp, SDComponent *dcp, int xmit)
476   {
477 <        int     nstarget = 1;
478 <        int     nsent = 0;
479 <        SDError ec;
480 <        SDValue bsv;
481 <        double  sthick;
482 <        FVECT   vout;
483 <        RAY     sr;
484 <        int     ntrials;
477 >        const int       hasthru = (xmit &&
478 >                                        !(ndp->pr->crtype & (SPECULAR|AMBIENT))
479 >                                        && bright(ndp->cthru) > FTINY);
480 >        int             nstarget = 1;
481 >        int             nsent = 0;
482 >        int             n;
483 >        SDError         ec;
484 >        SDValue         bsv;
485 >        double          xrand;
486 >        FVECT           vsmp, vinc;
487 >        RAY             sr;
488                                                  /* multiple samples? */
489          if (specjitter > 1.5) {
490                  nstarget = specjitter*ndp->pr->rweight + .5;
491 <                if (nstarget < 1)
155 <                        nstarget = 1;
491 >                nstarget += !nstarget;
492          }
493 <                                                /* run through our trials */
494 <        for (ntrials = 0; nsent < nstarget && ntrials < 9*nstarget; ntrials++) {
495 <                SDerrorDetail[0] = '\0';
496 <                                                /* sample direction & coef. */
497 <                ec = SDsampComponent(&bsv, vout, ndp->vinc,
498 <                                ntrials ? frandom()
499 <                                        : urand(ilhash(dimlist,ndims)+samplendx),
500 <                                                dcp);
493 >                                                /* run through our samples */
494 >        for (n = 0; n < nstarget; n++) {
495 >                if (nstarget == 1) {            /* stratify random variable */
496 >                        xrand = urand(ilhash(dimlist,ndims)+samplendx);
497 >                        if (specjitter < 1.)
498 >                                xrand = .5 + specjitter*(xrand-.5);
499 >                } else {
500 >                        xrand = (n + frandom())/(double)nstarget;
501 >                }
502 >                SDerrorDetail[0] = '\0';        /* sample direction & coef. */
503 >                bsdf_jitter(vsmp, ndp, ndp->sr_vpsa[0]);
504 >                VCOPY(vinc, vsmp);              /* to compare after */
505 >                ec = SDsampComponent(&bsv, vsmp, xrand, dcp);
506                  if (ec)
507                          objerror(ndp->mp, USER, transSDError(ec));
508 <                                                /* zero component? */
168 <                if (bsv.cieY <= FTINY)
508 >                if (bsv.cieY <= FTINY)          /* zero component? */
509                          break;
510 <                                                /* map vector to world */
511 <                if (SDmapDir(sr.rdir, ndp->fromloc, vout) != SDEnone)
510 >                if (hasthru) {                  /* check for view ray */
511 >                        double  dx = vinc[0] + vsmp[0];
512 >                        double  dy = vinc[1] + vsmp[1];
513 >                        if (dx*dx + dy*dy <= ndp->sr_vpsa[0]*ndp->sr_vpsa[0])
514 >                                continue;       /* exclude view sample */
515 >                }
516 >                                                /* map non-view sample->world */
517 >                if (SDmapDir(sr.rdir, ndp->fromloc, vsmp) != SDEnone)
518                          break;
173                                                /* unintentional penetration? */
174                if (DOT(sr.rdir, ndp->pr->ron) > .0 ^ vout[2] > .0)
175                        continue;
519                                                  /* spawn a specular ray */
520                  if (nstarget > 1)
521                          bsv.cieY /= (double)nstarget;
522 <                cvt_sdcolor(sr.rcoef, &bsv);    /* use color */
523 <                if (usepat)                     /* pattern on transmission */
522 >                cvt_sdcolor(sr.rcoef, &bsv);    /* use sample color */
523 >                if (xmit)                       /* apply pattern on transmit */
524                          multcolor(sr.rcoef, ndp->pr->pcol);
525                  if (rayorigin(&sr, SPECULAR, ndp->pr, sr.rcoef) < 0) {
526 <                        if (maxdepth  > 0)
527 <                                break;
528 <                        ++nsent;                /* Russian roulette victim */
529 <                        continue;
526 >                        if (!n & (nstarget > 1)) {
527 >                                n = nstarget;   /* avoid infinitue loop */
528 >                                nstarget = nstarget*sr.rweight/minweight;
529 >                                if (n == nstarget) break;
530 >                                n = -1;         /* moved target */
531 >                        }
532 >                        continue;               /* try again */
533                  }
534 <                                                /* need to move origin? */
535 <                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 <
534 >                if (xmit && ndp->thick != 0)    /* need to offset origin? */
535 >                        VSUM(sr.rorg, sr.rorg, ndp->pr->ron, -ndp->thick);
536                  rayvalue(&sr);                  /* send & evaluate sample */
537                  multcolor(sr.rcol, sr.rcoef);
538                  addcolor(ndp->pr->rcol, sr.rcol);
# Line 202 | Line 545 | sample_sdcomp(BSDFDAT *ndp, SDComponent *dcp, int usep
545   static int
546   sample_sdf(BSDFDAT *ndp, int sflags)
547   {
548 +        int             hasthru = (sflags == SDsampSpT &&
549 +                                        !(ndp->pr->crtype & (SPECULAR|AMBIENT))
550 +                                        && bright(ndp->cthru) > FTINY);
551          int             n, ntotal = 0;
552 +        double          b = 0;
553          SDSpectralDF    *dfp;
554          COLORV          *unsc;
555  
556          if (sflags == SDsampSpT) {
557                  unsc = ndp->tunsamp;
558 <                dfp = ndp->sd->tf;
559 <                cvt_sdcolor(unsc, &ndp->sd->tLamb);
558 >                if (ndp->pr->rod > 0)
559 >                        dfp = (ndp->sd->tf != NULL) ? ndp->sd->tf : ndp->sd->tb;
560 >                else
561 >                        dfp = (ndp->sd->tb != NULL) ? ndp->sd->tb : ndp->sd->tf;
562          } else /* sflags == SDsampSpR */ {
563                  unsc = ndp->runsamp;
564 <                if (ndp->pr->rod > .0) {
564 >                if (ndp->pr->rod > 0)
565                          dfp = ndp->sd->rf;
566 <                        cvt_sdcolor(unsc, &ndp->sd->rLambFront);
218 <                } else {
566 >                else
567                          dfp = ndp->sd->rb;
220                        cvt_sdcolor(unsc, &ndp->sd->rLambBack);
221                }
568          }
569 <        multcolor(unsc, ndp->pr->pcol);
569 >        setcolor(unsc,  0, 0, 0);
570          if (dfp == NULL)                        /* no specular component? */
571                  return(0);
572 <                                                /* below sampling threshold? */
573 <        if (dfp->maxHemi <= specthresh+FTINY) {
574 <                if (dfp->maxHemi > FTINY) {     /* XXX no color from BSDF! */
575 <                        double  d = SDdirectHemi(ndp->vinc, sflags, ndp->sd);
576 <                        COLOR   ctmp;
572 >
573 >        if (hasthru) {                          /* separate view sample? */
574 >                RAY     tr;
575 >                if (rayorigin(&tr, TRANS, ndp->pr, ndp->cthru) == 0) {
576 >                        VCOPY(tr.rdir, ndp->pr->rdir);
577 >                        rayvalue(&tr);
578 >                        multcolor(tr.rcol, tr.rcoef);
579 >                        addcolor(ndp->pr->rcol, tr.rcol);
580 >                        ndp->pr->rxt = ndp->pr->rot + raydistance(&tr);
581 >                        ++ntotal;
582 >                        b = bright(ndp->cthru);
583 >                } else
584 >                        hasthru = 0;
585 >        }
586 >        if (dfp->maxHemi - b <= FTINY) {        /* have specular to sample? */
587 >                b = 0;
588 >        } else {
589 >                FVECT   vjit;
590 >                bsdf_jitter(vjit, ndp, ndp->sr_vpsa[1]);
591 >                b = SDdirectHemi(vjit, sflags, ndp->sd) - b;
592 >                if (b < 0) b = 0;
593 >        }
594 >        if (b <= specthresh+FTINY) {            /* below sampling threshold? */
595 >                if (b > FTINY) {                /* XXX no color from BSDF */
596                          if (sflags == SDsampSpT) {
597 <                                copycolor(ctmp, ndp->pr->pcol);
598 <                                scalecolor(ctmp, d);
597 >                                copycolor(unsc, ndp->pr->pcol);
598 >                                scalecolor(unsc, b);
599                          } else                  /* no pattern on reflection */
600 <                                setcolor(ctmp, d, d, d);
236 <                        addcolor(unsc, ctmp);
600 >                                setcolor(unsc, b, b, b);
601                  }
602 <                return(0);
602 >                return(ntotal);
603          }
604 <                                                /* else need to sample */
605 <        dimlist[ndims++] = (int)(size_t)ndp->mp;
242 <        ndims++;
604 >        dimlist[ndims] = (int)(size_t)ndp->mp;  /* else sample specular */
605 >        ndims += 2;
606          for (n = dfp->ncomp; n--; ) {           /* loop over components */
607                  dimlist[ndims-1] = n + 9438;
608                  ntotal += sample_sdcomp(ndp, &dfp->comp[n], sflags==SDsampSpT);
# Line 252 | Line 615 | sample_sdf(BSDFDAT *ndp, int sflags)
615   int
616   m_bsdf(OBJREC *m, RAY *r)
617   {
618 +        int     hasthick = (m->otype == MAT_BSDF);
619 +        int     hitfront;
620          COLOR   ctmp;
621          SDError ec;
622 <        FVECT   upvec, outVec;
622 >        FVECT   upvec, vtmp;
623          MFUNC   *mf;
624          BSDFDAT nd;
625                                                  /* check arguments */
626 <        if ((m->oargs.nsargs < 6) | (m->oargs.nfargs > 9) |
626 >        if ((m->oargs.nsargs < hasthick+5) | (m->oargs.nfargs > 9) |
627                                  (m->oargs.nfargs % 3))
628                  objerror(m, USER, "bad # arguments");
629 <
630 <                                                /* get BSDF data */
266 <        nd.sd = loadBSDF(m->oargs.sarg[1]);
629 >                                                /* record surface struck */
630 >        hitfront = (r->rod > 0);
631                                                  /* load cal file */
632 <        mf = getfunc(m, 5, 0x1d, 1);
633 <                                                /* get thickness */
634 <        nd.thick = evalue(mf->ep[0]);
635 <        if (nd.thick < .0)
636 <                nd.thick = .0;
637 <                                                /* check shadow */
638 <        if (r->crtype & SHADOW) {
639 <                SDfreeCache(nd.sd);
276 <                if (nd.thick > FTINY && nd.sd->tf != NULL &&
277 <                                nd.sd->tf->maxHemi > FTINY)
278 <                        raytrans(r);            /* pass-through */
279 <                return(1);                      /* else shadow */
632 >        mf = hasthick   ? getfunc(m, 5, 0x1d, 1)
633 >                        : getfunc(m, 4, 0xe, 1) ;
634 >        setfunc(m, r);
635 >        nd.thick = 0;                           /* set thickness */
636 >        if (hasthick) {
637 >                nd.thick = evalue(mf->ep[0]);
638 >                if ((-FTINY <= nd.thick) & (nd.thick <= FTINY))
639 >                        nd.thick = 0;
640          }
641 <                                                /* check unscattered ray */
642 <        if (!(r->crtype & (SPECULAR|AMBIENT)) && nd.thick > FTINY &&
643 <                        nd.sd->tf != NULL && nd.sd->tf->maxHemi > FTINY) {
641 >                                                /* check backface visibility */
642 >        if (!hitfront & !backvis) {
643 >                raytrans(r);
644 >                return(1);
645 >        }
646 >                                                /* check other rays to pass */
647 >        if (nd.thick != 0 && (r->crtype & SHADOW ||
648 >                                !(r->crtype & (SPECULAR|AMBIENT)) ||
649 >                                (nd.thick > 0) ^ hitfront)) {
650 >                raytrans(r);                    /* hide our proxy */
651 >                return(1);
652 >        }
653 >        if (hasthick && r->crtype & SHADOW)     /* early shadow check #1 */
654 >                return(1);
655 >        nd.mp = m;
656 >        nd.pr = r;
657 >                                                /* get BSDF data */
658 >        nd.sd = loadBSDF(m->oargs.sarg[hasthick]);
659 >                                                /* early shadow check #2 */
660 >        if (r->crtype & SHADOW && (nd.sd->tf == NULL) & (nd.sd->tb == NULL)) {
661                  SDfreeCache(nd.sd);
285                raytrans(r);                    /* pass-through */
662                  return(1);
663          }
664 <                                                /* diffuse reflectance */
665 <        if (r->rod > .0) {
666 <                if (m->oargs.nfargs < 3)
667 <                        setcolor(nd.rdiff, .0, .0, .0);
668 <                else
293 <                        setcolor(nd.rdiff, m->oargs.farg[0],
664 >                                                /* diffuse components */
665 >        if (hitfront) {
666 >                cvt_sdcolor(nd.rdiff, &nd.sd->rLambFront);
667 >                if (m->oargs.nfargs >= 3) {
668 >                        setcolor(ctmp, m->oargs.farg[0],
669                                          m->oargs.farg[1],
670                                          m->oargs.farg[2]);
671 +                        addcolor(nd.rdiff, ctmp);
672 +                }
673 +                cvt_sdcolor(nd.tdiff, &nd.sd->tLambFront);
674          } else {
675 <                if (m->oargs.nfargs < 6) {      /* check invisible backside */
676 <                        if (!backvis && (nd.sd->rb == NULL ||
677 <                                                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],
675 >                cvt_sdcolor(nd.rdiff, &nd.sd->rLambBack);
676 >                if (m->oargs.nfargs >= 6) {
677 >                        setcolor(ctmp, m->oargs.farg[3],
678                                          m->oargs.farg[4],
679                                          m->oargs.farg[5]);
680 +                        addcolor(nd.rdiff, ctmp);
681 +                }
682 +                cvt_sdcolor(nd.tdiff, &nd.sd->tLambBack);
683          }
684 <                                                /* diffuse transmittance */
685 <        if (m->oargs.nfargs < 9)
314 <                setcolor(nd.tdiff, .0, .0, .0);
315 <        else
316 <                setcolor(nd.tdiff, m->oargs.farg[6],
684 >        if (m->oargs.nfargs >= 9) {             /* add diffuse transmittance? */
685 >                setcolor(ctmp, m->oargs.farg[6],
686                                  m->oargs.farg[7],
687                                  m->oargs.farg[8]);
688 <        nd.mp = m;
689 <        nd.pr = r;
688 >                addcolor(nd.tdiff, ctmp);
689 >        }
690                                                  /* get modifiers */
691          raytexture(r, m->omod);
323        if (bright(r->pcol) <= FTINY) {         /* black pattern?! */
324                SDfreeCache(nd.sd);
325                return(1);
326        }
692                                                  /* modify diffuse values */
693          multcolor(nd.rdiff, r->pcol);
694          multcolor(nd.tdiff, r->pcol);
695                                                  /* get up vector */
696 <        upvec[0] = evalue(mf->ep[1]);
697 <        upvec[1] = evalue(mf->ep[2]);
698 <        upvec[2] = evalue(mf->ep[3]);
696 >        upvec[0] = evalue(mf->ep[hasthick+0]);
697 >        upvec[1] = evalue(mf->ep[hasthick+1]);
698 >        upvec[2] = evalue(mf->ep[hasthick+2]);
699                                                  /* return to world coords */
700 <        if (mf->f != &unitxf) {
701 <                multv3(upvec, upvec, mf->f->xfm);
702 <                nd.thick *= mf->f->sca;
700 >        if (mf->fxp != &unitxf) {
701 >                multv3(upvec, upvec, mf->fxp->xfm);
702 >                nd.thick *= mf->fxp->sca;
703          }
704 +        if (r->rox != NULL) {
705 +                multv3(upvec, upvec, r->rox->f.xfm);
706 +                nd.thick *= r->rox->f.sca;
707 +        }
708          raynormal(nd.pnorm, r);
709                                                  /* compute local BSDF xform */
710          ec = SDcompXform(nd.toloc, nd.pnorm, upvec);
711          if (!ec) {
712 <                nd.vinc[0] = -r->rdir[0];
713 <                nd.vinc[1] = -r->rdir[1];
714 <                nd.vinc[2] = -r->rdir[2];
715 <                ec = SDmapDir(nd.vinc, nd.toloc, nd.vinc);
712 >                nd.vray[0] = -r->rdir[0];
713 >                nd.vray[1] = -r->rdir[1];
714 >                nd.vray[2] = -r->rdir[2];
715 >                ec = SDmapDir(nd.vray, nd.toloc, nd.vray);
716          }
348        if (!ec)
349                ec = SDinvXform(nd.fromloc, nd.toloc);
717          if (ec) {
718 <                objerror(m, WARNING, transSDError(ec));
718 >                objerror(m, WARNING, "Illegal orientation vector");
719                  SDfreeCache(nd.sd);
720                  return(1);
721          }
722 <        if (r->rod < .0) {                      /* perturb normal towards hit */
722 >        setcolor(nd.cthru, 0, 0, 0);            /* consider through component */
723 >        setcolor(nd.cthru_surr, 0, 0, 0);
724 >        if (m->otype == MAT_ABSDF) {
725 >                compute_through(&nd);
726 >                if (r->crtype & SHADOW) {
727 >                        RAY     tr;             /* attempt to pass shadow ray */
728 >                        SDfreeCache(nd.sd);
729 >                        if (rayorigin(&tr, TRANS, r, nd.cthru) < 0)
730 >                                return(1);      /* no through component */
731 >                        VCOPY(tr.rdir, r->rdir);
732 >                        rayvalue(&tr);          /* transmit with scaling */
733 >                        multcolor(tr.rcol, tr.rcoef);
734 >                        copycolor(r->rcol, tr.rcol);
735 >                        return(1);              /* we're done */
736 >                }
737 >        }
738 >        ec = SDinvXform(nd.fromloc, nd.toloc);
739 >        if (!ec)                                /* determine BSDF resolution */
740 >                ec = SDsizeBSDF(nd.sr_vpsa, nd.vray, NULL,
741 >                                        SDqueryMin+SDqueryMax, nd.sd);
742 >        if (ec)
743 >                objerror(m, USER, transSDError(ec));
744 >
745 >        nd.sr_vpsa[0] = sqrt(nd.sr_vpsa[0]);
746 >        nd.sr_vpsa[1] = sqrt(nd.sr_vpsa[1]);
747 >        if (!hitfront) {                        /* perturb normal towards hit */
748                  nd.pnorm[0] = -nd.pnorm[0];
749                  nd.pnorm[1] = -nd.pnorm[1];
750                  nd.pnorm[2] = -nd.pnorm[2];
# Line 364 | Line 756 | m_bsdf(OBJREC *m, RAY *r)
756                                                  /* compute indirect diffuse */
757          copycolor(ctmp, nd.rdiff);
758          addcolor(ctmp, nd.runsamp);
759 <        if (bright(ctmp) > FTINY) {             /* ambient from this side */
760 <                if (r->rod < .0)
759 >        if (bright(ctmp) > FTINY) {             /* ambient from reflection */
760 >                if (!hitfront)
761                          flipsurface(r);
762                  multambient(ctmp, r, nd.pnorm);
763                  addcolor(r->rcol, ctmp);
764 <                if (r->rod < .0)
764 >                if (!hitfront)
765                          flipsurface(r);
766          }
767          copycolor(ctmp, nd.tdiff);
768          addcolor(ctmp, nd.tunsamp);
769          if (bright(ctmp) > FTINY) {             /* ambient from other side */
770                  FVECT  bnorm;
771 <                if (r->rod > .0)
771 >                if (hitfront)
772                          flipsurface(r);
773                  bnorm[0] = -nd.pnorm[0];
774                  bnorm[1] = -nd.pnorm[1];
775                  bnorm[2] = -nd.pnorm[2];
776 <                multambient(ctmp, r, bnorm);
776 >                if (nd.thick != 0) {            /* proxy with offset? */
777 >                        VCOPY(vtmp, r->rop);
778 >                        VSUM(r->rop, vtmp, r->ron, nd.thick);
779 >                        multambient(ctmp, r, bnorm);
780 >                        VCOPY(r->rop, vtmp);
781 >                } else
782 >                        multambient(ctmp, r, bnorm);
783                  addcolor(r->rcol, ctmp);
784 <                if (r->rod > .0)
784 >                if (hitfront)
785                          flipsurface(r);
786          }
787                                                  /* add direct component */
788 <        direct(r, dirbsdf, &nd);
788 >        if ((bright(nd.tdiff) <= FTINY) & (nd.sd->tf == NULL) &
789 >                                        (nd.sd->tb == NULL)) {
790 >                direct(r, dir_brdf, &nd);       /* reflection only */
791 >        } else if (nd.thick == 0) {
792 >                direct(r, dir_bsdf, &nd);       /* thin surface scattering */
793 >        } else {
794 >                direct(r, dir_brdf, &nd);       /* reflection first */
795 >                VCOPY(vtmp, r->rop);            /* offset for transmitted */
796 >                VSUM(r->rop, vtmp, r->ron, -nd.thick);
797 >                direct(r, dir_btdf, &nd);       /* separate transmission */
798 >                VCOPY(r->rop, vtmp);
799 >        }
800                                                  /* clean up */
801          SDfreeCache(nd.sd);
802          return(1);

Diff Legend

Removed lines
+ Added lines
< Changed lines
> Changed lines