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 2.5 by greg, Sun Feb 20 06:34:19 2011 UTC vs.
Revision 2.67 by greg, Tue Dec 7 23:49:50 2021 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 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 +        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 */
78 –        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 < /* Jitter ray sample according to projected solid angle and specjitter */
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 < bsdf_jitter(FVECT vres, BSDFDAT *ndp)
118 > compute_through(BSDFDAT *ndp)
119   {
120 <        double  sr_psa = ndp->sr_vpsa;
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 <= FTINY)                   /* no surround implies no peak */
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;
# Line 96 | Line 222 | bsdf_jitter(FVECT vres, BSDFDAT *ndp)
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(
# Line 106 | Line 340 | dir_bsdf(
340   )
341   {
342          BSDFDAT         *np = (BSDFDAT *)nnp;
109 –        SDError         ec;
110 –        SDValue         sv;
111 –        FVECT           vsrc;
112 –        FVECT           vjit;
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(vsrc, np->toloc, ldir) != SDEnone)
376 >        if (!direct_specular_OK(ctmp, ldir, omega, np))
377                  return;
378 <        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 */
378 >        if (ldot < 0) {         /* pattern for specular transmission */
379                  multcolor(ctmp, np->pr->pcol);
380                  dtmp = -ldot * omega;
381 <        }
381 >        } else
382 >                dtmp = ldot * omega;
383          scalecolor(ctmp, dtmp);
384          addcolor(cval, ctmp);
385   }
# Line 180 | Line 394 | dir_brdf(
394   )
395   {
396          BSDFDAT         *np = (BSDFDAT *)nnp;
183 –        SDError         ec;
184 –        SDValue         sv;
185 –        FVECT           vsrc;
186 –        FVECT           vjit;
397          double          ldot;
398          double          dtmp;
399          COLOR           ctmp, ctmp1, ctmp2;
400  
401 <        setcolor(cval, .0, .0, .0);
401 >        setcolor(cval,  0, 0, 0);
402  
403          ldot = DOT(np->pnorm, ldir);
404          
# Line 197 | Line 407 | dir_brdf(
407  
408          if (bright(np->rdiff) > FTINY) {
409                  /*
410 <                 *  Compute added diffuse reflected component.
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 reflection coefficient using BSDF.
420 >         *  Compute specular reflection coefficient using BSDF
421           */
422 <        if (SDmapDir(vsrc, np->toloc, ldir) != SDEnone)
422 >        if (!direct_specular_OK(ctmp, ldir, omega, np))
423                  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 */
424          dtmp = ldot * omega;
425          scalecolor(ctmp, dtmp);
426          addcolor(cval, ctmp);
# Line 241 | Line 436 | dir_btdf(
436   )
437   {
438          BSDFDAT         *np = (BSDFDAT *)nnp;
244 –        SDError         ec;
245 –        SDValue         sv;
246 –        FVECT           vsrc;
247 –        FVECT           vjit;
439          double          ldot;
440          double          dtmp;
441          COLOR           ctmp;
442  
443 <        setcolor(cval, .0, .0, .0);
443 >        setcolor(cval,  0, 0, 0);
444  
445          ldot = DOT(np->pnorm, ldir);
446  
# Line 258 | Line 449 | dir_btdf(
449  
450          if (bright(np->tdiff) > FTINY) {
451                  /*
452 <                 *  Compute added diffuse transmission.
452 >                 *  Compute diffuse transmission
453                   */
454                  copycolor(ctmp, np->tdiff);
455 <                dtmp = -ldot * omega * (1.0/PI);
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 scattering coefficient using BSDF.
462 >         *  Compute specular scattering coefficient using BSDF
463           */
464 <        if (SDmapDir(vsrc, np->toloc, ldir) != SDEnone)
464 >        if (!direct_specular_OK(ctmp, ldir, omega, np))
465                  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);
466                                          /* full pattern on transmission */
467          multcolor(ctmp, np->pr->pcol);
468          dtmp = -ldot * omega;
# Line 287 | Line 472 | dir_btdf(
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   vjit, vsmp;
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)
304 <                        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 <                bsdf_jitter(vjit, ndp);
498 <                ec = SDsampComponent(&bsv, vsmp, vjit, ntrials ? frandom()
499 <                                : urand(ilhash(dimlist,ndims)+samplendx), 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? */
316 <                if (bsv.cieY <= FTINY)
508 >                if (bsv.cieY <= FTINY)          /* zero component? */
509                          break;
510 <                                                /* map vector to world */
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;
321 –                                                /* unintentional penetration? */
322 –                if (DOT(sr.rdir, ndp->pr->ron) > .0 ^ vsmp[2] > .0)
323 –                        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 offset origin? */
337 <                if (ndp->thick != .0 && ndp->pr->rod > .0 ^ vsmp[2] > .0)
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);
# Line 348 | 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);
364 <                } else {
566 >                else
567                          dfp = ndp->sd->rb;
366 –                        cvt_sdcolor(unsc, &ndp->sd->rLambBack);
367 –                }
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 <                        FVECT   vjit;
576 <                        double  d;
577 <                        COLOR   ctmp;
578 <                        bsdf_jitter(vjit, ndp);
579 <                        d = SDdirectHemi(vjit, sflags, ndp->sd);
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);
385 <                        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;
391 <        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 401 | 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, 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 <
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 ((-FTINY <= nd.thick) & (nd.thick <= FTINY))
636 <                nd.thick = .0;
637 <                                                /* check shadow */
638 <        if (r->crtype & SHADOW) {
639 <                if (nd.thick != .0)
423 <                        raytrans(r);            /* pass-through */
424 <                return(1);                      /* or 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 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 & (SPECULAR|AMBIENT)) ||
648 <                                nd.thick > .0 ^ r->rod > .0)) {
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[1]);
659 <                                                /* diffuse reflectance */
660 <        if (r->rod > .0) {
661 <                if (m->oargs.nfargs < 3)
662 <                        setcolor(nd.rdiff, .0, .0, .0);
663 <                else
664 <                        setcolor(nd.rdiff, m->oargs.farg[0],
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);
662 >                return(1);
663 >        }
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->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],
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)
458 <                setcolor(nd.tdiff, .0, .0, .0);
459 <        else
460 <                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);
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);
# Line 485 | Line 714 | m_bsdf(OBJREC *m, RAY *r)
714                  nd.vray[2] = -r->rdir[2];
715                  ec = SDmapDir(nd.vray, nd.toloc, nd.vray);
716          }
717 <        if (!ec)
718 <                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));
717 >        if (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 510 | Line 757 | m_bsdf(OBJREC *m, RAY *r)
757          copycolor(ctmp, nd.rdiff);
758          addcolor(ctmp, nd.runsamp);
759          if (bright(ctmp) > FTINY) {             /* ambient from reflection */
760 <                if (r->rod < .0)
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 <                if (nd.thick != .0) {           /* proxy with offset? */
776 >                if (nd.thick != 0) {            /* proxy with offset? */
777                          VCOPY(vtmp, r->rop);
778 <                        VSUM(r->rop, vtmp, r->ron, -nd.thick);
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 <        if ((bright(nd.tdiff) <= FTINY) & (nd.sd->tf == NULL)) {
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) {
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);
797 >                direct(r, dir_btdf, &nd);       /* separate transmission */
798                  VCOPY(r->rop, vtmp);
799          }
800                                                  /* clean up */

Diff Legend

– Removed lines
+ Added lines
< Changed lines
> Changed lines