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

Comparing ray/src/rt/m_bsdf.c (file contents):
Revision 2.5 by greg, Sun Feb 20 06:34:19 2011 UTC vs.
Revision 2.14 by greg, Sun Aug 21 22:38:12 2011 UTC

# Line 50 | Line 50 | static const char RCSid[] = "$Id$";
50   *  Arguments for MAT_BSDF are:
51   *      6+      thick   BSDFfile        ux uy uz        funcfile        transform
52   *      0
53 < *      0|3|9   rdf     gdf     bdf
53 > *      0|3|6|9 rdf     gdf     bdf
54   *              rdb     gdb     bdb
55   *              rdt     gdt     bdt
56   */
# Line 67 | Line 67 | typedef struct {
67          RAY     *pr;            /* intersected ray */
68          FVECT   pnorm;          /* perturbed surface normal */
69          FVECT   vray;           /* local outgoing (return) vector */
70 <        double  sr_vpsa;        /* sqrt of BSDF projected solid angle */
70 >        double  sr_vpsa[2];     /* sqrt of BSDF projected solid angle extrema */
71          RREAL   toloc[3][3];    /* world to local BSDF coords */
72          RREAL   fromloc[3][3];  /* local BSDF coords to world */
73          double  thick;          /* surface thickness */
# Line 82 | Line 82 | typedef struct {
82  
83   /* Jitter ray sample according to projected solid angle and specjitter */
84   static void
85 < bsdf_jitter(FVECT vres, BSDFDAT *ndp)
85 > bsdf_jitter(FVECT vres, BSDFDAT *ndp, int domax)
86   {
87 <        double  sr_psa = ndp->sr_vpsa;
87 >        double  sr_psa = ndp->sr_vpsa[domax];
88  
89          VCOPY(vres, ndp->vray);
90          if (specjitter < 1.)
# Line 96 | Line 96 | bsdf_jitter(FVECT vres, BSDFDAT *ndp)
96          normalize(vres);
97   }
98  
99 + /* Evaluate BSDF for direct component, returning true if OK to proceed */
100 + static int
101 + direct_bsdf_OK(COLOR cval, FVECT ldir, double omega, BSDFDAT *ndp)
102 + {
103 +        int     nsamp = 1, ok = 0;
104 +        FVECT   vsrc, vsmp, vjit;
105 +        double  tomega;
106 +        double  sf, sd[2];
107 +        COLOR   csmp;
108 +        SDValue sv;
109 +        SDError ec;
110 +        int     i;
111 +                                        /* transform source direction */
112 +        if (SDmapDir(vsrc, ndp->toloc, ldir) != SDEnone)
113 +                return(0);
114 +                                        /* check indirect over-counting */
115 +        if (ndp->thick != 0 && ndp->pr->crtype & (SPECULAR|AMBIENT)
116 +                                && vsrc[2] > 0 ^ ndp->vray[2] > 0) {
117 +                double  dx = vsrc[0] + ndp->vray[0];
118 +                double  dy = vsrc[1] + ndp->vray[1];
119 +                if (dx*dx + dy*dy <= omega*(1./PI))
120 +                        return(0);
121 +        }
122 +        if (specjitter > FTINY) {       /* assign number of samples */
123 +                ec = SDsizeBSDF(&tomega, ndp->vray, vsrc, SDqueryMin, ndp->sd);
124 +                if (ec)
125 +                        goto baderror;
126 +                sf = specjitter * ndp->pr->rweight;
127 +                if (tomega <= omega*.01)
128 +                        nsamp = 100.*sf + .5;
129 +                else
130 +                        nsamp = 4.*sf*omega/tomega + .5;
131 +                nsamp += !nsamp;
132 +        }
133 +        sf = sqrt(omega);
134 +        setcolor(cval, .0, .0, .0);     /* sample our source area */
135 +        for (i = nsamp; i--; ) {
136 +                VCOPY(vsmp, vsrc);      /* jitter query directions */
137 +                if (nsamp > 1) {
138 +                        multisamp(sd, 2, (i + frandom())/(double)nsamp);
139 +                        vsmp[0] += (sd[0] - .5)*sf;
140 +                        vsmp[1] += (sd[1] - .5)*sf;
141 +                        if (normalize(vsmp) == 0) {
142 +                                --nsamp;
143 +                                continue;
144 +                        }
145 +                }
146 +                bsdf_jitter(vjit, ndp, 0);
147 +                                        /* compute BSDF */
148 +                ec = SDevalBSDF(&sv, vjit, vsmp, ndp->sd);
149 +                if (ec)
150 +                        goto baderror;
151 +                if (sv.cieY <= FTINY)   /* worth using? */
152 +                        continue;
153 +                cvt_sdcolor(csmp, &sv);
154 +                addcolor(cval, csmp);   /* average it in */
155 +                ++ok;
156 +        }
157 +        sf = 1./(double)nsamp;
158 +        scalecolor(cval, sf);
159 +        return(ok);
160 + baderror:
161 +        objerror(ndp->mp, USER, transSDError(ec));
162 + }
163 +
164   /* Compute source contribution for BSDF (reflected & transmitted) */
165   static void
166   dir_bsdf(
# Line 106 | Line 171 | dir_bsdf(
171   )
172   {
173          BSDFDAT         *np = (BSDFDAT *)nnp;
109 –        SDError         ec;
110 –        SDValue         sv;
111 –        FVECT           vsrc;
112 –        FVECT           vjit;
174          double          ldot;
175          double          dtmp;
176          COLOR           ctmp;
# Line 120 | Line 181 | dir_bsdf(
181          if ((-FTINY <= ldot) & (ldot <= FTINY))
182                  return;
183  
184 <        if (ldot > .0 && bright(np->rdiff) > FTINY) {
184 >        if (ldot > 0 && bright(np->rdiff) > FTINY) {
185                  /*
186                   *  Compute added diffuse reflected component.
187                   */
# Line 129 | Line 190 | dir_bsdf(
190                  scalecolor(ctmp, dtmp);
191                  addcolor(cval, ctmp);
192          }
193 <        if (ldot < .0 && bright(np->tdiff) > FTINY) {
193 >        if (ldot < 0 && bright(np->tdiff) > FTINY) {
194                  /*
195                   *  Compute added diffuse transmission.
196                   */
# Line 141 | Line 202 | dir_bsdf(
202          /*
203           *  Compute scattering coefficient using BSDF.
204           */
205 <        if (SDmapDir(vsrc, np->toloc, ldir) != SDEnone)
205 >        if (!direct_bsdf_OK(ctmp, ldir, omega, np))
206                  return;
207 <        bsdf_jitter(vjit, np);
147 <        ec = SDevalBSDF(&sv, vjit, vsrc, np->sd);
148 <        if (ec)
149 <                objerror(np->mp, USER, transSDError(ec));
150 <
151 <        if (sv.cieY <= FTINY)           /* not worth using? */
152 <                return;
153 <        cvt_sdcolor(ctmp, &sv);
154 <        if (ldot > .0) {                /* pattern only diffuse reflection */
207 >        if (ldot > 0) {         /* pattern only diffuse reflection */
208                  COLOR   ctmp1, ctmp2;
209 <                dtmp = (np->pr->rod > .0) ? np->sd->rLambFront.cieY
209 >                dtmp = (np->pr->rod > 0) ? np->sd->rLambFront.cieY
210                                          : np->sd->rLambBack.cieY;
211 <                dtmp /= PI * sv.cieY;   /* diffuse fraction */
211 >                                        /* diffuse fraction */
212 >                dtmp /= PI * bright(ctmp);
213                  copycolor(ctmp2, np->pr->pcol);
214                  scalecolor(ctmp2, dtmp);
215                  setcolor(ctmp1, 1.-dtmp, 1.-dtmp, 1.-dtmp);
# Line 180 | Line 234 | dir_brdf(
234   )
235   {
236          BSDFDAT         *np = (BSDFDAT *)nnp;
183 –        SDError         ec;
184 –        SDValue         sv;
185 –        FVECT           vsrc;
186 –        FVECT           vjit;
237          double          ldot;
238          double          dtmp;
239          COLOR           ctmp, ctmp1, ctmp2;
# Line 207 | Line 257 | dir_brdf(
257          /*
258           *  Compute reflection coefficient using BSDF.
259           */
260 <        if (SDmapDir(vsrc, np->toloc, ldir) != SDEnone)
260 >        if (!direct_bsdf_OK(ctmp, ldir, omega, np))
261                  return;
212 –        bsdf_jitter(vjit, np);
213 –        ec = SDevalBSDF(&sv, vjit, vsrc, np->sd);
214 –        if (ec)
215 –                objerror(np->mp, USER, transSDError(ec));
216 –
217 –        if (sv.cieY <= FTINY)           /* not worth using? */
218 –                return;
219 –        cvt_sdcolor(ctmp, &sv);
262                                          /* pattern only diffuse reflection */
263 <        dtmp = (np->pr->rod > .0) ? np->sd->rLambFront.cieY
263 >        dtmp = (np->pr->rod > 0) ? np->sd->rLambFront.cieY
264                                  : np->sd->rLambBack.cieY;
265 <        dtmp /= PI * sv.cieY;           /* diffuse fraction */
265 >        dtmp /= PI * bright(ctmp);      /* diffuse fraction */
266          copycolor(ctmp2, np->pr->pcol);
267          scalecolor(ctmp2, dtmp);
268          setcolor(ctmp1, 1.-dtmp, 1.-dtmp, 1.-dtmp);
# Line 241 | Line 283 | dir_btdf(
283   )
284   {
285          BSDFDAT         *np = (BSDFDAT *)nnp;
244 –        SDError         ec;
245 –        SDValue         sv;
246 –        FVECT           vsrc;
247 –        FVECT           vjit;
286          double          ldot;
287          double          dtmp;
288          COLOR           ctmp;
# Line 268 | Line 306 | dir_btdf(
306          /*
307           *  Compute scattering coefficient using BSDF.
308           */
309 <        if (SDmapDir(vsrc, np->toloc, ldir) != SDEnone)
309 >        if (!direct_bsdf_OK(ctmp, ldir, omega, np))
310                  return;
273 –        bsdf_jitter(vjit, np);
274 –        ec = SDevalBSDF(&sv, vjit, vsrc, np->sd);
275 –        if (ec)
276 –                objerror(np->mp, USER, transSDError(ec));
277 –
278 –        if (sv.cieY <= FTINY)           /* not worth using? */
279 –                return;
280 –        cvt_sdcolor(ctmp, &sv);
311                                          /* full pattern on transmission */
312          multcolor(ctmp, np->pr->pcol);
313          dtmp = -ldot * omega;
# Line 290 | Line 320 | static int
320   sample_sdcomp(BSDFDAT *ndp, SDComponent *dcp, int usepat)
321   {
322          int     nstarget = 1;
323 <        int     nsent = 0;
323 >        int     nsent;
324          SDError ec;
325          SDValue bsv;
326 <        double  sthick;
327 <        FVECT   vjit, vsmp;
326 >        double  xrand;
327 >        FVECT   vsmp;
328          RAY     sr;
299 –        int     ntrials;
329                                                  /* multiple samples? */
330          if (specjitter > 1.5) {
331                  nstarget = specjitter*ndp->pr->rweight + .5;
332 <                if (nstarget < 1)
304 <                        nstarget = 1;
332 >                nstarget += !nstarget;
333          }
334 <                                                /* run through our trials */
335 <        for (ntrials = 0; nsent < nstarget && ntrials < 9*nstarget; ntrials++) {
336 <                SDerrorDetail[0] = '\0';
337 <                                                /* sample direction & coef. */
338 <                bsdf_jitter(vjit, ndp);
339 <                ec = SDsampComponent(&bsv, vsmp, vjit, ntrials ? frandom()
340 <                                : urand(ilhash(dimlist,ndims)+samplendx), dcp);
334 >                                                /* run through our samples */
335 >        for (nsent = 0; nsent < nstarget; nsent++) {
336 >                if (nstarget == 1)              /* stratify random variable */
337 >                        xrand = urand(ilhash(dimlist,ndims)+samplendx);
338 >                else
339 >                        xrand = (nsent + frandom())/(double)nstarget;
340 >                SDerrorDetail[0] = '\0';        /* sample direction & coef. */
341 >                bsdf_jitter(vsmp, ndp, 0);
342 >                ec = SDsampComponent(&bsv, vsmp, xrand, dcp);
343                  if (ec)
344                          objerror(ndp->mp, USER, transSDError(ec));
345 <                                                /* zero component? */
316 <                if (bsv.cieY <= FTINY)
345 >                if (bsv.cieY <= FTINY)          /* zero component? */
346                          break;
347                                                  /* map vector to world */
348                  if (SDmapDir(sr.rdir, ndp->fromloc, vsmp) != SDEnone)
349                          break;
321 –                                                /* unintentional penetration? */
322 –                if (DOT(sr.rdir, ndp->pr->ron) > .0 ^ vsmp[2] > .0)
323 –                        continue;
350                                                  /* spawn a specular ray */
351                  if (nstarget > 1)
352                          bsv.cieY /= (double)nstarget;
353 <                cvt_sdcolor(sr.rcoef, &bsv);    /* use color */
354 <                if (usepat)                     /* pattern on transmission */
353 >                cvt_sdcolor(sr.rcoef, &bsv);    /* use sample color */
354 >                if (usepat)                     /* apply pattern? */
355                          multcolor(sr.rcoef, ndp->pr->pcol);
356                  if (rayorigin(&sr, SPECULAR, ndp->pr, sr.rcoef) < 0) {
357 <                        if (maxdepth  > 0)
357 >                        if (maxdepth > 0)
358                                  break;
359 <                        ++nsent;                /* Russian roulette victim */
334 <                        continue;
359 >                        continue;               /* Russian roulette victim */
360                  }
361                                                  /* need to offset origin? */
362 <                if (ndp->thick != .0 && ndp->pr->rod > .0 ^ vsmp[2] > .0)
362 >                if (ndp->thick != 0 && ndp->pr->rod > 0 ^ vsmp[2] > 0)
363                          VSUM(sr.rorg, sr.rorg, ndp->pr->ron, -ndp->thick);
364                  rayvalue(&sr);                  /* send & evaluate sample */
365                  multcolor(sr.rcol, sr.rcoef);
366                  addcolor(ndp->pr->rcol, sr.rcol);
342 –                ++nsent;
367          }
368          return(nsent);
369   }
# Line 358 | Line 382 | sample_sdf(BSDFDAT *ndp, int sflags)
382                  cvt_sdcolor(unsc, &ndp->sd->tLamb);
383          } else /* sflags == SDsampSpR */ {
384                  unsc = ndp->runsamp;
385 <                if (ndp->pr->rod > .0) {
385 >                if (ndp->pr->rod > 0) {
386                          dfp = ndp->sd->rf;
387                          cvt_sdcolor(unsc, &ndp->sd->rLambFront);
388                  } else {
# Line 375 | Line 399 | sample_sdf(BSDFDAT *ndp, int sflags)
399                          FVECT   vjit;
400                          double  d;
401                          COLOR   ctmp;
402 <                        bsdf_jitter(vjit, ndp);
402 >                        bsdf_jitter(vjit, ndp, 1);
403                          d = SDdirectHemi(vjit, sflags, ndp->sd);
404                          if (sflags == SDsampSpT) {
405                                  copycolor(ctmp, ndp->pr->pcol);
# Line 401 | Line 425 | sample_sdf(BSDFDAT *ndp, int sflags)
425   int
426   m_bsdf(OBJREC *m, RAY *r)
427   {
428 +        int     hitfront;
429          COLOR   ctmp;
430          SDError ec;
431          FVECT   upvec, vtmp;
# Line 410 | Line 435 | m_bsdf(OBJREC *m, RAY *r)
435          if ((m->oargs.nsargs < 6) | (m->oargs.nfargs > 9) |
436                                  (m->oargs.nfargs % 3))
437                  objerror(m, USER, "bad # arguments");
438 <
438 >                                                /* record surface struck */
439 >        hitfront = (r->rod > 0);
440                                                  /* load cal file */
441          mf = getfunc(m, 5, 0x1d, 1);
442                                                  /* get thickness */
# Line 419 | Line 445 | m_bsdf(OBJREC *m, RAY *r)
445                  nd.thick = .0;
446                                                  /* check shadow */
447          if (r->crtype & SHADOW) {
448 <                if (nd.thick != .0)
448 >                if (nd.thick != 0)
449                          raytrans(r);            /* pass-through */
450                  return(1);                      /* or shadow */
451          }
452                                                  /* check other rays to pass */
453          if (nd.thick != 0 && (!(r->crtype & (SPECULAR|AMBIENT)) ||
454 <                                nd.thick > .0 ^ r->rod > .0)) {
454 >                                nd.thick > 0 ^ hitfront)) {
455                  raytrans(r);                    /* hide our proxy */
456                  return(1);
457          }
458                                                  /* get BSDF data */
459          nd.sd = loadBSDF(m->oargs.sarg[1]);
460                                                  /* diffuse reflectance */
461 <        if (r->rod > .0) {
461 >        if (hitfront) {
462                  if (m->oargs.nfargs < 3)
463                          setcolor(nd.rdiff, .0, .0, .0);
464                  else
# Line 489 | Line 515 | m_bsdf(OBJREC *m, RAY *r)
515                  ec = SDinvXform(nd.fromloc, nd.toloc);
516                                                  /* determine BSDF resolution */
517          if (!ec)
518 <                ec = SDsizeBSDF(&nd.sr_vpsa, nd.vray, SDqueryMin, nd.sd);
519 <        if (!ec)
520 <                nd.sr_vpsa = sqrt(nd.sr_vpsa);
495 <        else {
518 >                ec = SDsizeBSDF(nd.sr_vpsa, nd.vray, NULL,
519 >                                                SDqueryMin+SDqueryMax, nd.sd);
520 >        if (ec) {
521                  objerror(m, WARNING, transSDError(ec));
522                  SDfreeCache(nd.sd);
523                  return(1);
524          }
525 <        if (r->rod < .0) {                      /* perturb normal towards hit */
525 >        nd.sr_vpsa[0] = sqrt(nd.sr_vpsa[0]);
526 >        nd.sr_vpsa[1] = sqrt(nd.sr_vpsa[1]);
527 >        if (!hitfront) {                        /* perturb normal towards hit */
528                  nd.pnorm[0] = -nd.pnorm[0];
529                  nd.pnorm[1] = -nd.pnorm[1];
530                  nd.pnorm[2] = -nd.pnorm[2];
# Line 510 | Line 537 | m_bsdf(OBJREC *m, RAY *r)
537          copycolor(ctmp, nd.rdiff);
538          addcolor(ctmp, nd.runsamp);
539          if (bright(ctmp) > FTINY) {             /* ambient from reflection */
540 <                if (r->rod < .0)
540 >                if (!hitfront)
541                          flipsurface(r);
542                  multambient(ctmp, r, nd.pnorm);
543                  addcolor(r->rcol, ctmp);
544 <                if (r->rod < .0)
544 >                if (!hitfront)
545                          flipsurface(r);
546          }
547          copycolor(ctmp, nd.tdiff);
548          addcolor(ctmp, nd.tunsamp);
549          if (bright(ctmp) > FTINY) {             /* ambient from other side */
550                  FVECT  bnorm;
551 <                if (r->rod > .0)
551 >                if (hitfront)
552                          flipsurface(r);
553                  bnorm[0] = -nd.pnorm[0];
554                  bnorm[1] = -nd.pnorm[1];
555                  bnorm[2] = -nd.pnorm[2];
556 <                if (nd.thick != .0) {           /* proxy with offset? */
556 >                if (nd.thick != 0) {            /* proxy with offset? */
557                          VCOPY(vtmp, r->rop);
558                          VSUM(r->rop, vtmp, r->ron, -nd.thick);
559                          multambient(ctmp, r, bnorm);
# Line 534 | Line 561 | m_bsdf(OBJREC *m, RAY *r)
561                  } else
562                          multambient(ctmp, r, bnorm);
563                  addcolor(r->rcol, ctmp);
564 <                if (r->rod > .0)
564 >                if (hitfront)
565                          flipsurface(r);
566          }
567                                                  /* add direct component */
568          if ((bright(nd.tdiff) <= FTINY) & (nd.sd->tf == NULL)) {
569                  direct(r, dir_brdf, &nd);       /* reflection only */
570 <        } else if (nd.thick == .0) {
570 >        } else if (nd.thick == 0) {
571                  direct(r, dir_bsdf, &nd);       /* thin surface scattering */
572          } else {
573                  direct(r, dir_brdf, &nd);       /* reflection first */
574                  VCOPY(vtmp, r->rop);            /* offset for transmitted */
575                  VSUM(r->rop, vtmp, r->ron, -nd.thick);
576 <                direct(r, dir_btdf, &nd);
576 >                direct(r, dir_btdf, &nd);       /* separate transmission */
577                  VCOPY(r->rop, vtmp);
578          }
579                                                  /* clean up */

Diff Legend

– Removed lines
+ Added lines
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> Changed lines