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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 2.55 by greg, Tue Aug 21 23:31:01 2018 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.
20 >  *     Arguments to this material include optional diffuse colors.
21   *  String arguments include the BSDF and function files.
22 < *      A non-zero thickness causes the strange but useful behavior
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 if it has any
28 < *  non-diffuse transmission, making the BSDF surface invisible.  This
29 < *  shows the proxied geometry instead. Thickness has the further
30 < *  effect of turning off reflection on the hidden side so that rays
29 < *  heading in the opposite direction pass unimpeded through the BSDF
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.
# Line 35 | Line 36 | static const char RCSid[] = "$Id$";
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
# Line 42 | Line 50 | static const char RCSid[] = "$Id$";
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, a BSDF surface
52   *  with zero thickness will appear black when viewed from behind
53 < *  unless backface visibility is off.
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   */
# Line 58 | Line 73 | static const char RCSid[] = "$Id$";
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 fine, since the bidirectional nature
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  
# Line 67 | Line 82 | typedef struct {
82          RAY     *pr;            /* intersected ray */
83          FVECT   pnorm;          /* perturbed surface normal */
84          FVECT   vray;           /* local outgoing (return) vector */
85 <        double  sr_vpsa;        /* sqrt of BSDF projected solid angle */
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          SDData  *sd;            /* loaded BSDF data */
91 +        COLOR   rdiff;          /* diffuse reflection */
92          COLOR   runsamp;        /* BSDF hemispherical reflection */
93 <        COLOR   rdiff;          /* added diffuse reflection */
93 >        COLOR   tdiff;          /* diffuse transmission */
94          COLOR   tunsamp;        /* BSDF hemispherical transmission */
78 –        COLOR   tdiff;          /* added diffuse transmission */
95   }  BSDFDAT;             /* BSDF material data */
96  
97   #define cvt_sdcolor(cv, svp)    ccy2rgb(&(svp)->spec, (svp)->cieY, cv)
98  
99 < /* Jitter ray sample according to projected solid angle and specjitter */
99 > /* Compute "through" component color for MAT_ABSDF */
100   static void
101 < bsdf_jitter(FVECT vres, BSDFDAT *ndp)
101 > compute_through(BSDFDAT *ndp)
102   {
103 <        double  sr_psa = ndp->sr_vpsa;
103 > #define NDIR2CHECK      13
104 >        static const float      dir2check[NDIR2CHECK][2] = {
105 >                                        {0, 0},
106 >                                        {-0.8, 0},
107 >                                        {0, 0.8},
108 >                                        {0, -0.8},
109 >                                        {0.8, 0},
110 >                                        {-0.8, 0.8},
111 >                                        {-0.8, -0.8},
112 >                                        {0.8, 0.8},
113 >                                        {0.8, -0.8},
114 >                                        {-1.6, 0},
115 >                                        {0, 1.6},
116 >                                        {0, -1.6},
117 >                                        {1.6, 0},
118 >                                };
119 >        const double    peak_over = 1.5;
120 >        SDSpectralDF    *dfp;
121 >        FVECT           pdir;
122 >        double          tomega, srchrad;
123 >        COLOR           vpeak, vsum;
124 >        int             i;
125 >        SDError         ec;
126  
127 +        if (ndp->pr->rod > 0)
128 +                dfp = (ndp->sd->tf != NULL) ? ndp->sd->tf : ndp->sd->tb;
129 +        else
130 +                dfp = (ndp->sd->tb != NULL) ? ndp->sd->tb : ndp->sd->tf;
131 +
132 +        if (dfp == NULL)
133 +                return;                         /* no specular transmission */
134 +        if (bright(ndp->pr->pcol) <= FTINY)
135 +                return;                         /* pattern is black, here */
136 +        srchrad = sqrt(dfp->minProjSA);         /* else search for peak */
137 +        setcolor(vpeak, 0, 0, 0);
138 +        setcolor(vsum, 0, 0, 0);
139 +        pdir[2] = 0.0;
140 +        for (i = 0; i < NDIR2CHECK; i++) {
141 +                FVECT   tdir;
142 +                SDValue sv;
143 +                COLOR   vcol;
144 +                tdir[0] = -ndp->vray[0] + dir2check[i][0]*srchrad;
145 +                tdir[1] = -ndp->vray[1] + dir2check[i][1]*srchrad;
146 +                tdir[2] = -ndp->vray[2];
147 +                normalize(tdir);
148 +                ec = SDevalBSDF(&sv, tdir, ndp->vray, ndp->sd);
149 +                if (ec)
150 +                        goto baderror;
151 +                cvt_sdcolor(vcol, &sv);
152 +                addcolor(vsum, vcol);
153 +                if (sv.cieY > bright(vpeak)) {
154 +                        copycolor(vpeak, vcol);
155 +                        VCOPY(pdir, tdir);
156 +                }
157 +        }
158 +        if (pdir[2] == 0.0)
159 +                return;                         /* zero neighborhood */
160 +        ec = SDsizeBSDF(&tomega, pdir, ndp->vray, SDqueryMin, ndp->sd);
161 +        if (ec)
162 +                goto baderror;
163 +        if (tomega > 1.5*dfp->minProjSA)
164 +                return;                         /* not really a peak? */
165 +        if ((bright(vpeak) - ndp->sd->tLamb.cieY*(1./PI))*tomega <= .001)
166 +                return;                         /* < 0.1% transmission */
167 +        for (i = 3; i--; )                      /* remove peak from average */
168 +                colval(vsum,i) -= colval(vpeak,i);
169 +        if (peak_over*bright(vsum) >= (NDIR2CHECK-1)*bright(vpeak))
170 +                return;                         /* not peaky enough */
171 +        copycolor(ndp->cthru, vpeak);           /* else use it */
172 +        scalecolor(ndp->cthru, tomega);
173 +        multcolor(ndp->cthru, ndp->pr->pcol);   /* modify by pattern */
174 +        return;
175 + baderror:
176 +        objerror(ndp->mp, USER, transSDError(ec));
177 + #undef NDIR2CHECK
178 + }
179 +
180 + /* Jitter ray sample according to projected solid angle and specjitter */
181 + static void
182 + bsdf_jitter(FVECT vres, BSDFDAT *ndp, double sr_psa)
183 + {
184          VCOPY(vres, ndp->vray);
185          if (specjitter < 1.)
186                  sr_psa *= specjitter;
# Line 96 | Line 191 | bsdf_jitter(FVECT vres, BSDFDAT *ndp)
191          normalize(vres);
192   }
193  
194 + /* Get BSDF specular for direct component, returning true if OK to proceed */
195 + static int
196 + direct_specular_OK(COLOR cval, FVECT ldir, double omega, BSDFDAT *ndp)
197 + {
198 +        int     nsamp;
199 +        double  wtot = 0;
200 +        FVECT   vsrc, vsmp, vjit;
201 +        double  tomega, tomega2;
202 +        double  sf, tsr, sd[2];
203 +        COLOR   csmp, cdiff;
204 +        double  diffY;
205 +        SDValue sv;
206 +        SDError ec;
207 +        int     i;
208 +                                        /* in case we fail */
209 +        setcolor(cval,  0, 0, 0);
210 +                                        /* transform source direction */
211 +        if (SDmapDir(vsrc, ndp->toloc, ldir) != SDEnone)
212 +                return(0);
213 +                                        /* will discount diffuse portion */
214 +        switch ((vsrc[2] > 0)<<1 | (ndp->vray[2] > 0)) {
215 +        case 3:
216 +                if (ndp->sd->rf == NULL)
217 +                        return(0);      /* all diffuse */
218 +                sv = ndp->sd->rLambFront;
219 +                break;
220 +        case 0:
221 +                if (ndp->sd->rb == NULL)
222 +                        return(0);      /* all diffuse */
223 +                sv = ndp->sd->rLambBack;
224 +                break;
225 +        default:
226 +                if ((ndp->sd->tf == NULL) & (ndp->sd->tb == NULL))
227 +                        return(0);      /* all diffuse */
228 +                sv = ndp->sd->tLamb;
229 +                break;
230 +        }
231 +        if (sv.cieY > FTINY) {
232 +                diffY = sv.cieY *= 1./PI;
233 +                cvt_sdcolor(cdiff, &sv);
234 +        } else {
235 +                diffY = 0;
236 +                setcolor(cdiff,  0, 0, 0);
237 +        }
238 +                                        /* need projected solid angle */
239 +        omega *= fabs(vsrc[2]);
240 +                                        /* check indirect over-counting */
241 +        if ((vsrc[2] > 0) ^ (ndp->vray[2] > 0) && bright(ndp->cthru) > FTINY) {
242 +                double          dx = vsrc[0] + ndp->vray[0];
243 +                double          dy = vsrc[1] + ndp->vray[1];
244 +                SDSpectralDF    *dfp = (ndp->pr->rod > 0) ?
245 +                        ((ndp->sd->tf != NULL) ? ndp->sd->tf : ndp->sd->tb) :
246 +                        ((ndp->sd->tb != NULL) ? ndp->sd->tb : ndp->sd->tf) ;
247 +
248 +                if (dx*dx + dy*dy <= (2.5*4./PI)*(omega + dfp->minProjSA +
249 +                                                2.*sqrt(omega*dfp->minProjSA)))
250 +                        return(0);
251 +        }
252 +        ec = SDsizeBSDF(&tomega, ndp->vray, vsrc, SDqueryMin, ndp->sd);
253 +        if (ec)
254 +                goto baderror;
255 +                                        /* assign number of samples */
256 +        sf = specjitter * ndp->pr->rweight;
257 +        if (tomega <= 0)
258 +                nsamp = 1;
259 +        else if (25.*tomega <= omega)
260 +                nsamp = 100.*sf + .5;
261 +        else
262 +                nsamp = 4.*sf*omega/tomega + .5;
263 +        nsamp += !nsamp;
264 +        sf = sqrt(omega);               /* sample our source area */
265 +        tsr = sqrt(tomega);
266 +        for (i = nsamp; i--; ) {
267 +                VCOPY(vsmp, vsrc);      /* jitter query directions */
268 +                if (nsamp > 1) {
269 +                        multisamp(sd, 2, (i + frandom())/(double)nsamp);
270 +                        vsmp[0] += (sd[0] - .5)*sf;
271 +                        vsmp[1] += (sd[1] - .5)*sf;
272 +                        normalize(vsmp);
273 +                }
274 +                bsdf_jitter(vjit, ndp, tsr);
275 +                                        /* compute BSDF */
276 +                ec = SDevalBSDF(&sv, vjit, vsmp, ndp->sd);
277 +                if (ec)
278 +                        goto baderror;
279 +                if (sv.cieY - diffY <= FTINY)
280 +                        continue;       /* no specular part */
281 +                                        /* check for variable resolution */
282 +                ec = SDsizeBSDF(&tomega2, vjit, vsmp, SDqueryMin, ndp->sd);
283 +                if (ec)
284 +                        goto baderror;
285 +                if (tomega2 < .12*tomega)
286 +                        continue;       /* not safe to include */
287 +                cvt_sdcolor(csmp, &sv);
288 +
289 +                if (sf < 2.5*tsr) {     /* weight by Y for small sources */
290 +                        scalecolor(csmp, sv.cieY);
291 +                        wtot += sv.cieY;
292 +                } else
293 +                        wtot += 1.;
294 +                addcolor(cval, csmp);
295 +        }
296 +        if (wtot <= FTINY)              /* no valid specular samples? */
297 +                return(0);
298 +
299 +        sf = 1./wtot;                   /* weighted average BSDF */
300 +        scalecolor(cval, sf);
301 +                                        /* subtract diffuse contribution */
302 +        for (i = 3*(diffY > FTINY); i--; )
303 +                if ((colval(cval,i) -= colval(cdiff,i)) < 0)
304 +                        colval(cval,i) = 0;
305 +        return(1);
306 + baderror:
307 +        objerror(ndp->mp, USER, transSDError(ec));
308 +        return(0);                      /* gratis return */
309 + }
310 +
311   /* Compute source contribution for BSDF (reflected & transmitted) */
312   static void
313   dir_bsdf(
# Line 106 | Line 318 | dir_bsdf(
318   )
319   {
320          BSDFDAT         *np = (BSDFDAT *)nnp;
109 –        SDError         ec;
110 –        SDValue         sv;
111 –        FVECT           vsrc;
112 –        FVECT           vjit;
321          double          ldot;
322          double          dtmp;
323          COLOR           ctmp;
324  
325 <        setcolor(cval, .0, .0, .0);
325 >        setcolor(cval,  0, 0, 0);
326  
327          ldot = DOT(np->pnorm, ldir);
328          if ((-FTINY <= ldot) & (ldot <= FTINY))
329                  return;
330  
331 <        if (ldot > .0 && bright(np->rdiff) > FTINY) {
331 >        if (ldot > 0 && bright(np->rdiff) > FTINY) {
332                  /*
333 <                 *  Compute added diffuse reflected component.
333 >                 *  Compute diffuse reflected component
334                   */
335                  copycolor(ctmp, np->rdiff);
336                  dtmp = ldot * omega * (1./PI);
337                  scalecolor(ctmp, dtmp);
338                  addcolor(cval, ctmp);
339          }
340 <        if (ldot < .0 && bright(np->tdiff) > FTINY) {
340 >        if (ldot < 0 && bright(np->tdiff) > FTINY) {
341                  /*
342 <                 *  Compute added diffuse transmission.
342 >                 *  Compute diffuse transmission
343                   */
344                  copycolor(ctmp, np->tdiff);
345                  dtmp = -ldot * omega * (1.0/PI);
346                  scalecolor(ctmp, dtmp);
347                  addcolor(cval, ctmp);
348          }
349 +        if (ambRayInPmap(np->pr))
350 +                return;         /* specular already in photon map */
351          /*
352 <         *  Compute scattering coefficient using BSDF.
352 >         *  Compute specular scattering coefficient using BSDF
353           */
354 <        if (SDmapDir(vsrc, np->toloc, ldir) != SDEnone)
354 >        if (!direct_specular_OK(ctmp, ldir, omega, np))
355                  return;
356 <        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 */
155 <                COLOR   ctmp1, ctmp2;
156 <                dtmp = (np->pr->rod > .0) ? np->sd->rLambFront.cieY
157 <                                        : np->sd->rLambBack.cieY;
158 <                dtmp /= PI * sv.cieY;   /* diffuse fraction */
159 <                copycolor(ctmp2, np->pr->pcol);
160 <                scalecolor(ctmp2, dtmp);
161 <                setcolor(ctmp1, 1.-dtmp, 1.-dtmp, 1.-dtmp);
162 <                addcolor(ctmp1, ctmp2);
163 <                multcolor(ctmp, ctmp1); /* apply derated pattern */
164 <                dtmp = ldot * omega;
165 <        } else {                        /* full pattern on transmission */
356 >        if (ldot < 0) {         /* pattern for specular transmission */
357                  multcolor(ctmp, np->pr->pcol);
358                  dtmp = -ldot * omega;
359 <        }
359 >        } else
360 >                dtmp = ldot * omega;
361          scalecolor(ctmp, dtmp);
362          addcolor(cval, ctmp);
363   }
# Line 180 | Line 372 | dir_brdf(
372   )
373   {
374          BSDFDAT         *np = (BSDFDAT *)nnp;
183 –        SDError         ec;
184 –        SDValue         sv;
185 –        FVECT           vsrc;
186 –        FVECT           vjit;
375          double          ldot;
376          double          dtmp;
377          COLOR           ctmp, ctmp1, ctmp2;
378  
379 <        setcolor(cval, .0, .0, .0);
379 >        setcolor(cval,  0, 0, 0);
380  
381          ldot = DOT(np->pnorm, ldir);
382          
# Line 197 | Line 385 | dir_brdf(
385  
386          if (bright(np->rdiff) > FTINY) {
387                  /*
388 <                 *  Compute added diffuse reflected component.
388 >                 *  Compute diffuse reflected component
389                   */
390                  copycolor(ctmp, np->rdiff);
391                  dtmp = ldot * omega * (1./PI);
392                  scalecolor(ctmp, dtmp);
393                  addcolor(cval, ctmp);
394          }
395 +        if (ambRayInPmap(np->pr))
396 +                return;         /* specular already in photon map */
397          /*
398 <         *  Compute reflection coefficient using BSDF.
398 >         *  Compute specular reflection coefficient using BSDF
399           */
400 <        if (SDmapDir(vsrc, np->toloc, ldir) != SDEnone)
400 >        if (!direct_specular_OK(ctmp, ldir, omega, np))
401                  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);
220 –                                        /* pattern only diffuse reflection */
221 –        dtmp = (np->pr->rod > .0) ? np->sd->rLambFront.cieY
222 –                                : np->sd->rLambBack.cieY;
223 –        dtmp /= PI * sv.cieY;           /* diffuse fraction */
224 –        copycolor(ctmp2, np->pr->pcol);
225 –        scalecolor(ctmp2, dtmp);
226 –        setcolor(ctmp1, 1.-dtmp, 1.-dtmp, 1.-dtmp);
227 –        addcolor(ctmp1, ctmp2);
228 –        multcolor(ctmp, ctmp1);         /* apply derated pattern */
402          dtmp = ldot * omega;
403          scalecolor(ctmp, dtmp);
404          addcolor(cval, ctmp);
# Line 241 | Line 414 | dir_btdf(
414   )
415   {
416          BSDFDAT         *np = (BSDFDAT *)nnp;
244 –        SDError         ec;
245 –        SDValue         sv;
246 –        FVECT           vsrc;
247 –        FVECT           vjit;
417          double          ldot;
418          double          dtmp;
419          COLOR           ctmp;
420  
421 <        setcolor(cval, .0, .0, .0);
421 >        setcolor(cval,  0, 0, 0);
422  
423          ldot = DOT(np->pnorm, ldir);
424  
# Line 258 | Line 427 | dir_btdf(
427  
428          if (bright(np->tdiff) > FTINY) {
429                  /*
430 <                 *  Compute added diffuse transmission.
430 >                 *  Compute diffuse transmission
431                   */
432                  copycolor(ctmp, np->tdiff);
433                  dtmp = -ldot * omega * (1.0/PI);
434                  scalecolor(ctmp, dtmp);
435                  addcolor(cval, ctmp);
436          }
437 +        if (ambRayInPmap(np->pr))
438 +                return;         /* specular already in photon map */
439          /*
440 <         *  Compute scattering coefficient using BSDF.
440 >         *  Compute specular scattering coefficient using BSDF
441           */
442 <        if (SDmapDir(vsrc, np->toloc, ldir) != SDEnone)
442 >        if (!direct_specular_OK(ctmp, ldir, omega, np))
443                  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);
444                                          /* full pattern on transmission */
445          multcolor(ctmp, np->pr->pcol);
446          dtmp = -ldot * omega;
# Line 287 | Line 450 | dir_btdf(
450  
451   /* Sample separate BSDF component */
452   static int
453 < sample_sdcomp(BSDFDAT *ndp, SDComponent *dcp, int usepat)
453 > sample_sdcomp(BSDFDAT *ndp, SDComponent *dcp, int xmit)
454   {
455 <        int     nstarget = 1;
456 <        int     nsent = 0;
457 <        SDError ec;
458 <        SDValue bsv;
459 <        double  sthick;
460 <        FVECT   vjit, vsmp;
461 <        RAY     sr;
462 <        int     ntrials;
455 >        const int       hasthru = (xmit &&
456 >                                        !(ndp->pr->crtype & (SPECULAR|AMBIENT))
457 >                                        && bright(ndp->cthru) > FTINY);
458 >        int             nstarget = 1;
459 >        int             nsent = 0;
460 >        int             n;
461 >        SDError         ec;
462 >        SDValue         bsv;
463 >        double          xrand;
464 >        FVECT           vsmp, vinc;
465 >        RAY             sr;
466                                                  /* multiple samples? */
467          if (specjitter > 1.5) {
468                  nstarget = specjitter*ndp->pr->rweight + .5;
469 <                if (nstarget < 1)
304 <                        nstarget = 1;
469 >                nstarget += !nstarget;
470          }
471 <                                                /* run through our trials */
472 <        for (ntrials = 0; nsent < nstarget && ntrials < 9*nstarget; ntrials++) {
473 <                SDerrorDetail[0] = '\0';
474 <                                                /* sample direction & coef. */
475 <                bsdf_jitter(vjit, ndp);
476 <                ec = SDsampComponent(&bsv, vsmp, vjit, ntrials ? frandom()
477 <                                : urand(ilhash(dimlist,ndims)+samplendx), dcp);
471 >                                                /* run through our samples */
472 >        for (n = 0; n < nstarget; n++) {
473 >                if (nstarget == 1) {            /* stratify random variable */
474 >                        xrand = urand(ilhash(dimlist,ndims)+samplendx);
475 >                        if (specjitter < 1.)
476 >                                xrand = .5 + specjitter*(xrand-.5);
477 >                } else {
478 >                        xrand = (n + frandom())/(double)nstarget;
479 >                }
480 >                SDerrorDetail[0] = '\0';        /* sample direction & coef. */
481 >                bsdf_jitter(vsmp, ndp, ndp->sr_vpsa[0]);
482 >                VCOPY(vinc, vsmp);              /* to compare after */
483 >                ec = SDsampComponent(&bsv, vsmp, xrand, dcp);
484                  if (ec)
485                          objerror(ndp->mp, USER, transSDError(ec));
486 <                                                /* zero component? */
316 <                if (bsv.cieY <= FTINY)
486 >                if (bsv.cieY <= FTINY)          /* zero component? */
487                          break;
488 <                                                /* map vector to world */
488 >                if (hasthru) {                  /* check for view ray */
489 >                        double  dx = vinc[0] + vsmp[0];
490 >                        double  dy = vinc[1] + vsmp[1];
491 >                        if (dx*dx + dy*dy <= ndp->sr_vpsa[0]*ndp->sr_vpsa[0])
492 >                                continue;       /* exclude view sample */
493 >                }
494 >                                                /* map non-view sample->world */
495                  if (SDmapDir(sr.rdir, ndp->fromloc, vsmp) != SDEnone)
496                          break;
321 –                                                /* unintentional penetration? */
322 –                if (DOT(sr.rdir, ndp->pr->ron) > .0 ^ vsmp[2] > .0)
323 –                        continue;
497                                                  /* spawn a specular ray */
498                  if (nstarget > 1)
499                          bsv.cieY /= (double)nstarget;
500 <                cvt_sdcolor(sr.rcoef, &bsv);    /* use color */
501 <                if (usepat)                     /* pattern on transmission */
500 >                cvt_sdcolor(sr.rcoef, &bsv);    /* use sample color */
501 >                if (xmit)                       /* apply pattern on transmit */
502                          multcolor(sr.rcoef, ndp->pr->pcol);
503                  if (rayorigin(&sr, SPECULAR, ndp->pr, sr.rcoef) < 0) {
504 <                        if (maxdepth  > 0)
505 <                                break;
506 <                        ++nsent;                /* Russian roulette victim */
507 <                        continue;
504 >                        if (!n & (nstarget > 1)) {
505 >                                n = nstarget;   /* avoid infinitue loop */
506 >                                nstarget = nstarget*sr.rweight/minweight;
507 >                                if (n == nstarget) break;
508 >                                n = -1;         /* moved target */
509 >                        }
510 >                        continue;               /* try again */
511                  }
512 <                                                /* need to offset origin? */
337 <                if (ndp->thick != .0 && ndp->pr->rod > .0 ^ vsmp[2] > .0)
512 >                if (xmit && ndp->thick != 0)    /* need to offset origin? */
513                          VSUM(sr.rorg, sr.rorg, ndp->pr->ron, -ndp->thick);
514                  rayvalue(&sr);                  /* send & evaluate sample */
515                  multcolor(sr.rcol, sr.rcoef);
# Line 348 | Line 523 | sample_sdcomp(BSDFDAT *ndp, SDComponent *dcp, int usep
523   static int
524   sample_sdf(BSDFDAT *ndp, int sflags)
525   {
526 +        int             hasthru = (sflags == SDsampSpT &&
527 +                                        !(ndp->pr->crtype & (SPECULAR|AMBIENT))
528 +                                        && bright(ndp->cthru) > FTINY);
529          int             n, ntotal = 0;
530 +        double          b = 0;
531          SDSpectralDF    *dfp;
532          COLORV          *unsc;
533  
534          if (sflags == SDsampSpT) {
535                  unsc = ndp->tunsamp;
536 <                dfp = ndp->sd->tf;
537 <                cvt_sdcolor(unsc, &ndp->sd->tLamb);
536 >                if (ndp->pr->rod > 0)
537 >                        dfp = (ndp->sd->tf != NULL) ? ndp->sd->tf : ndp->sd->tb;
538 >                else
539 >                        dfp = (ndp->sd->tb != NULL) ? ndp->sd->tb : ndp->sd->tf;
540          } else /* sflags == SDsampSpR */ {
541                  unsc = ndp->runsamp;
542 <                if (ndp->pr->rod > .0) {
542 >                if (ndp->pr->rod > 0)
543                          dfp = ndp->sd->rf;
544 <                        cvt_sdcolor(unsc, &ndp->sd->rLambFront);
364 <                } else {
544 >                else
545                          dfp = ndp->sd->rb;
366 –                        cvt_sdcolor(unsc, &ndp->sd->rLambBack);
367 –                }
546          }
547 <        multcolor(unsc, ndp->pr->pcol);
547 >        setcolor(unsc,  0, 0, 0);
548          if (dfp == NULL)                        /* no specular component? */
549                  return(0);
550 <                                                /* below sampling threshold? */
551 <        if (dfp->maxHemi <= specthresh+FTINY) {
552 <                if (dfp->maxHemi > FTINY) {     /* XXX no color from BSDF */
553 <                        FVECT   vjit;
554 <                        double  d;
555 <                        COLOR   ctmp;
556 <                        bsdf_jitter(vjit, ndp);
557 <                        d = SDdirectHemi(vjit, sflags, ndp->sd);
550 >
551 >        if (hasthru) {                          /* separate view sample? */
552 >                RAY     tr;
553 >                if (rayorigin(&tr, TRANS, ndp->pr, ndp->cthru) == 0) {
554 >                        VCOPY(tr.rdir, ndp->pr->rdir);
555 >                        rayvalue(&tr);
556 >                        multcolor(tr.rcol, tr.rcoef);
557 >                        addcolor(ndp->pr->rcol, tr.rcol);
558 >                        ++ntotal;
559 >                        b = bright(ndp->cthru);
560 >                } else
561 >                        hasthru = 0;
562 >        }
563 >        if (dfp->maxHemi - b <= FTINY) {        /* have specular to sample? */
564 >                b = 0;
565 >        } else {
566 >                FVECT   vjit;
567 >                bsdf_jitter(vjit, ndp, ndp->sr_vpsa[1]);
568 >                b = SDdirectHemi(vjit, sflags, ndp->sd) - b;
569 >                if (b < 0) b = 0;
570 >        }
571 >        if (b <= specthresh+FTINY) {            /* below sampling threshold? */
572 >                if (b > FTINY) {                /* XXX no color from BSDF */
573                          if (sflags == SDsampSpT) {
574 <                                copycolor(ctmp, ndp->pr->pcol);
575 <                                scalecolor(ctmp, d);
574 >                                copycolor(unsc, ndp->pr->pcol);
575 >                                scalecolor(unsc, b);
576                          } else                  /* no pattern on reflection */
577 <                                setcolor(ctmp, d, d, d);
385 <                        addcolor(unsc, ctmp);
577 >                                setcolor(unsc, b, b, b);
578                  }
579 <                return(0);
579 >                return(ntotal);
580          }
581 <                                                /* else need to sample */
582 <        dimlist[ndims++] = (int)(size_t)ndp->mp;
391 <        ndims++;
581 >        dimlist[ndims] = (int)(size_t)ndp->mp;  /* else sample specular */
582 >        ndims += 2;
583          for (n = dfp->ncomp; n--; ) {           /* loop over components */
584                  dimlist[ndims-1] = n + 9438;
585                  ntotal += sample_sdcomp(ndp, &dfp->comp[n], sflags==SDsampSpT);
# Line 401 | Line 592 | sample_sdf(BSDFDAT *ndp, int sflags)
592   int
593   m_bsdf(OBJREC *m, RAY *r)
594   {
595 +        int     hasthick = (m->otype == MAT_BSDF);
596 +        int     hitfront;
597          COLOR   ctmp;
598          SDError ec;
599          FVECT   upvec, vtmp;
600          MFUNC   *mf;
601          BSDFDAT nd;
602                                                  /* check arguments */
603 <        if ((m->oargs.nsargs < 6) | (m->oargs.nfargs > 9) |
603 >        if ((m->oargs.nsargs < hasthick+5) | (m->oargs.nfargs > 9) |
604                                  (m->oargs.nfargs % 3))
605                  objerror(m, USER, "bad # arguments");
606 <
606 >                                                /* record surface struck */
607 >        hitfront = (r->rod > 0);
608                                                  /* load cal file */
609 <        mf = getfunc(m, 5, 0x1d, 1);
610 <                                                /* get thickness */
611 <        nd.thick = evalue(mf->ep[0]);
612 <        if ((-FTINY <= nd.thick) & (nd.thick <= FTINY))
613 <                nd.thick = .0;
614 <                                                /* check shadow */
615 <        if (r->crtype & SHADOW) {
616 <                if (nd.thick != .0)
423 <                        raytrans(r);            /* pass-through */
424 <                return(1);                      /* or shadow */
609 >        mf = hasthick   ? getfunc(m, 5, 0x1d, 1)
610 >                        : getfunc(m, 4, 0xe, 1) ;
611 >        setfunc(m, r);
612 >        nd.thick = 0;                           /* set thickness */
613 >        if (hasthick) {
614 >                nd.thick = evalue(mf->ep[0]);
615 >                if ((-FTINY <= nd.thick) & (nd.thick <= FTINY))
616 >                        nd.thick = 0;
617          }
618 +                                                /* check backface visibility */
619 +        if (!hitfront & !backvis) {
620 +                raytrans(r);
621 +                return(1);
622 +        }
623                                                  /* check other rays to pass */
624 <        if (nd.thick != 0 && (!(r->crtype & (SPECULAR|AMBIENT)) ||
625 <                                nd.thick > .0 ^ r->rod > .0)) {
624 >        if (nd.thick != 0 && (r->crtype & SHADOW ||
625 >                                !(r->crtype & (SPECULAR|AMBIENT)) ||
626 >                                (nd.thick > 0) ^ hitfront)) {
627                  raytrans(r);                    /* hide our proxy */
628                  return(1);
629          }
630 +        if (hasthick && r->crtype & SHADOW)     /* early shadow check #1 */
631 +                return(1);
632 +        nd.mp = m;
633 +        nd.pr = r;
634                                                  /* get BSDF data */
635 <        nd.sd = loadBSDF(m->oargs.sarg[1]);
635 >        nd.sd = loadBSDF(m->oargs.sarg[hasthick]);
636 >                                                /* early shadow check #2 */
637 >        if (r->crtype & SHADOW && (nd.sd->tf == NULL) & (nd.sd->tb == NULL)) {
638 >                SDfreeCache(nd.sd);
639 >                return(1);
640 >        }
641                                                  /* diffuse reflectance */
642 <        if (r->rod > .0) {
643 <                if (m->oargs.nfargs < 3)
644 <                        setcolor(nd.rdiff, .0, .0, .0);
645 <                else
439 <                        setcolor(nd.rdiff, m->oargs.farg[0],
642 >        if (hitfront) {
643 >                cvt_sdcolor(nd.rdiff, &nd.sd->rLambFront);
644 >                if (m->oargs.nfargs >= 3) {
645 >                        setcolor(ctmp, m->oargs.farg[0],
646                                          m->oargs.farg[1],
647                                          m->oargs.farg[2]);
648 +                        addcolor(nd.rdiff, ctmp);
649 +                }
650          } else {
651 <                if (m->oargs.nfargs < 6) {      /* check invisible backside */
652 <                        if (!backvis && (nd.sd->rb == NULL) &
653 <                                                (nd.sd->tf == NULL)) {
446 <                                SDfreeCache(nd.sd);
447 <                                raytrans(r);
448 <                                return(1);
449 <                        }
450 <                        setcolor(nd.rdiff, .0, .0, .0);
451 <                } else
452 <                        setcolor(nd.rdiff, m->oargs.farg[3],
651 >                cvt_sdcolor(nd.rdiff, &nd.sd->rLambBack);
652 >                if (m->oargs.nfargs >= 6) {
653 >                        setcolor(ctmp, m->oargs.farg[3],
654                                          m->oargs.farg[4],
655                                          m->oargs.farg[5]);
656 +                        addcolor(nd.rdiff, ctmp);
657 +                }
658          }
659                                                  /* diffuse transmittance */
660 <        if (m->oargs.nfargs < 9)
661 <                setcolor(nd.tdiff, .0, .0, .0);
662 <        else
460 <                setcolor(nd.tdiff, m->oargs.farg[6],
660 >        cvt_sdcolor(nd.tdiff, &nd.sd->tLamb);
661 >        if (m->oargs.nfargs >= 9) {
662 >                setcolor(ctmp, m->oargs.farg[6],
663                                  m->oargs.farg[7],
664                                  m->oargs.farg[8]);
665 <        nd.mp = m;
666 <        nd.pr = r;
665 >                addcolor(nd.tdiff, ctmp);
666 >        }
667                                                  /* get modifiers */
668          raytexture(r, m->omod);
669                                                  /* modify diffuse values */
670          multcolor(nd.rdiff, r->pcol);
671          multcolor(nd.tdiff, r->pcol);
672                                                  /* get up vector */
673 <        upvec[0] = evalue(mf->ep[1]);
674 <        upvec[1] = evalue(mf->ep[2]);
675 <        upvec[2] = evalue(mf->ep[3]);
673 >        upvec[0] = evalue(mf->ep[hasthick+0]);
674 >        upvec[1] = evalue(mf->ep[hasthick+1]);
675 >        upvec[2] = evalue(mf->ep[hasthick+2]);
676                                                  /* return to world coords */
677 <        if (mf->f != &unitxf) {
678 <                multv3(upvec, upvec, mf->f->xfm);
679 <                nd.thick *= mf->f->sca;
677 >        if (mf->fxp != &unitxf) {
678 >                multv3(upvec, upvec, mf->fxp->xfm);
679 >                nd.thick *= mf->fxp->sca;
680          }
681 +        if (r->rox != NULL) {
682 +                multv3(upvec, upvec, r->rox->f.xfm);
683 +                nd.thick *= r->rox->f.sca;
684 +        }
685          raynormal(nd.pnorm, r);
686                                                  /* compute local BSDF xform */
687          ec = SDcompXform(nd.toloc, nd.pnorm, upvec);
# Line 485 | Line 691 | m_bsdf(OBJREC *m, RAY *r)
691                  nd.vray[2] = -r->rdir[2];
692                  ec = SDmapDir(nd.vray, nd.toloc, nd.vray);
693          }
694 <        if (!ec)
695 <                ec = SDinvXform(nd.fromloc, nd.toloc);
490 <                                                /* determine BSDF resolution */
491 <        if (!ec)
492 <                ec = SDsizeBSDF(&nd.sr_vpsa, nd.vray, SDqueryMin, nd.sd);
493 <        if (!ec)
494 <                nd.sr_vpsa = sqrt(nd.sr_vpsa);
495 <        else {
496 <                objerror(m, WARNING, transSDError(ec));
694 >        if (ec) {
695 >                objerror(m, WARNING, "Illegal orientation vector");
696                  SDfreeCache(nd.sd);
697                  return(1);
698          }
699 <        if (r->rod < .0) {                      /* perturb normal towards hit */
699 >        setcolor(nd.cthru, 0, 0, 0);            /* consider through component */
700 >        if (m->otype == MAT_ABSDF) {
701 >                compute_through(&nd);
702 >                if (r->crtype & SHADOW) {
703 >                        RAY     tr;             /* attempt to pass shadow ray */
704 >                        SDfreeCache(nd.sd);
705 >                        if (rayorigin(&tr, TRANS, r, nd.cthru) < 0)
706 >                                return(1);      /* no through component */
707 >                        VCOPY(tr.rdir, r->rdir);
708 >                        rayvalue(&tr);          /* transmit with scaling */
709 >                        multcolor(tr.rcol, tr.rcoef);
710 >                        copycolor(r->rcol, tr.rcol);
711 >                        return(1);              /* we're done */
712 >                }
713 >        }
714 >        ec = SDinvXform(nd.fromloc, nd.toloc);
715 >        if (!ec)                                /* determine BSDF resolution */
716 >                ec = SDsizeBSDF(nd.sr_vpsa, nd.vray, NULL,
717 >                                        SDqueryMin+SDqueryMax, nd.sd);
718 >        if (ec)
719 >                objerror(m, USER, transSDError(ec));
720 >
721 >        nd.sr_vpsa[0] = sqrt(nd.sr_vpsa[0]);
722 >        nd.sr_vpsa[1] = sqrt(nd.sr_vpsa[1]);
723 >        if (!hitfront) {                        /* perturb normal towards hit */
724                  nd.pnorm[0] = -nd.pnorm[0];
725                  nd.pnorm[1] = -nd.pnorm[1];
726                  nd.pnorm[2] = -nd.pnorm[2];
# Line 510 | Line 733 | m_bsdf(OBJREC *m, RAY *r)
733          copycolor(ctmp, nd.rdiff);
734          addcolor(ctmp, nd.runsamp);
735          if (bright(ctmp) > FTINY) {             /* ambient from reflection */
736 <                if (r->rod < .0)
736 >                if (!hitfront)
737                          flipsurface(r);
738                  multambient(ctmp, r, nd.pnorm);
739                  addcolor(r->rcol, ctmp);
740 <                if (r->rod < .0)
740 >                if (!hitfront)
741                          flipsurface(r);
742          }
743          copycolor(ctmp, nd.tdiff);
744          addcolor(ctmp, nd.tunsamp);
745          if (bright(ctmp) > FTINY) {             /* ambient from other side */
746                  FVECT  bnorm;
747 <                if (r->rod > .0)
747 >                if (hitfront)
748                          flipsurface(r);
749                  bnorm[0] = -nd.pnorm[0];
750                  bnorm[1] = -nd.pnorm[1];
751                  bnorm[2] = -nd.pnorm[2];
752 <                if (nd.thick != .0) {           /* proxy with offset? */
752 >                if (nd.thick != 0) {            /* proxy with offset? */
753                          VCOPY(vtmp, r->rop);
754 <                        VSUM(r->rop, vtmp, r->ron, -nd.thick);
754 >                        VSUM(r->rop, vtmp, r->ron, nd.thick);
755                          multambient(ctmp, r, bnorm);
756                          VCOPY(r->rop, vtmp);
757                  } else
758                          multambient(ctmp, r, bnorm);
759                  addcolor(r->rcol, ctmp);
760 <                if (r->rod > .0)
760 >                if (hitfront)
761                          flipsurface(r);
762          }
763                                                  /* add direct component */
764 <        if ((bright(nd.tdiff) <= FTINY) & (nd.sd->tf == NULL)) {
764 >        if ((bright(nd.tdiff) <= FTINY) & (nd.sd->tf == NULL) &
765 >                                        (nd.sd->tb == NULL)) {
766                  direct(r, dir_brdf, &nd);       /* reflection only */
767 <        } else if (nd.thick == .0) {
767 >        } else if (nd.thick == 0) {
768                  direct(r, dir_bsdf, &nd);       /* thin surface scattering */
769          } else {
770                  direct(r, dir_brdf, &nd);       /* reflection first */
771                  VCOPY(vtmp, r->rop);            /* offset for transmitted */
772                  VSUM(r->rop, vtmp, r->ron, -nd.thick);
773 <                direct(r, dir_btdf, &nd);
773 >                direct(r, dir_btdf, &nd);       /* separate transmission */
774                  VCOPY(r->rop, vtmp);
775          }
776                                                  /* clean up */

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