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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 2.62 by greg, Sat Mar 27 17:50:18 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.
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 >        const double    peak_over = 1.5;
134 >        PEAKSAMP        psamp[NDIR2CHECK];
135 >        SDSpectralDF    *dfp;
136 >        FVECT           pdir;
137 >        double          tomega, srchrad;
138 >        double          tomsum, tomsurr;
139 >        COLOR           vpeak, vsurr;
140 >        double          vypeak;
141 >        int             i, ns;
142 >        SDError         ec;
143  
144 +        if (ndp->pr->rod > 0)
145 +                dfp = (ndp->sd->tf != NULL) ? ndp->sd->tf : ndp->sd->tb;
146 +        else
147 +                dfp = (ndp->sd->tb != NULL) ? ndp->sd->tb : ndp->sd->tf;
148 +
149 +        if (dfp == NULL)
150 +                return;                         /* no specular transmission */
151 +        if (bright(ndp->pr->pcol) <= FTINY)
152 +                return;                         /* pattern is black, here */
153 +        srchrad = sqrt(dfp->minProjSA);         /* else evaluate peak */
154 +        for (i = 0; i < NDIR2CHECK; i++) {
155 +                SDValue sv;
156 +                psamp[i].tdir[0] = -ndp->vray[0] + dir2check[i][0]*srchrad;
157 +                psamp[i].tdir[1] = -ndp->vray[1] + dir2check[i][1]*srchrad;
158 +                psamp[i].tdir[2] = -ndp->vray[2];
159 +                normalize(psamp[i].tdir);
160 +                ec = SDevalBSDF(&sv, psamp[i].tdir, ndp->vray, ndp->sd);
161 +                if (ec)
162 +                        goto baderror;
163 +                cvt_sdcolor(psamp[i].vcol, &sv);
164 +                psamp[i].vy = sv.cieY;
165 +        }
166 +        qsort(psamp, NDIR2CHECK, sizeof(PEAKSAMP), cmp_psamp);
167 +        if (psamp[0].vy <= FTINY)
168 +                return;                         /* zero area */
169 +        setcolor(vpeak, 0, 0, 0);
170 +        setcolor(vsurr, 0, 0, 0);
171 +        vypeak = tomsum = tomsurr = 0;          /* combine top unique values */
172 +        ns = 0;
173 +        for (i = 0; i < NDIR2CHECK; i++) {
174 +                if (i && psamp[i].vy == psamp[i-1].vy)
175 +                        continue;               /* assume duplicate sample */
176 +
177 +                ec = SDsizeBSDF(&tomega, psamp[i].tdir, ndp->vray,
178 +                                                SDqueryMin, ndp->sd);
179 +                if (ec)
180 +                        goto baderror;
181 +                                                /* not really a peak? */
182 +                if (tomega > 1.5*dfp->minProjSA ||
183 +                                        vypeak > 8.*psamp[i].vy*ns) {
184 +                        if (!i) return;         /* abort */
185 +                        scalecolor(psamp[i].vcol, tomega);
186 +                        addcolor(vsurr, psamp[i].vcol);
187 +                        tomsurr += tomega;
188 +                        continue;
189 +                }
190 +                scalecolor(psamp[i].vcol, tomega);
191 +                addcolor(vpeak, psamp[i].vcol);
192 +                tomsum += tomega;
193 +                vypeak += psamp[i].vy;
194 +                ++ns;
195 +        }
196 +        if (vypeak*tomsurr < peak_over*bright(vsurr)*ns)
197 +                return;                         /* peak not peaky enough */
198 +        if ((vypeak/ns - (ndp->vray[2] > 0 ? ndp->sd->tLambFront.cieY
199 +                        : ndp->sd->tLambBack.cieY)*(1./PI))*tomsum <= .001)
200 +                return;                         /* < 0.1% transmission */
201 +        copycolor(ndp->cthru, vpeak);           /* already scaled by omega */
202 +        multcolor(ndp->cthru, ndp->pr->pcol);   /* modify by pattern */
203 +        if (tomsurr > FTINY) {                  /* surround contribution? */
204 +                scalecolor(vsurr, 1./tomsurr);  /* this one is avg. BTDF */
205 +                copycolor(ndp->cthru_surr, vsurr);
206 +                multcolor(ndp->cthru_surr, ndp->pr->pcol);
207 +        }
208 +        return;
209 + baderror:
210 +        objerror(ndp->mp, USER, transSDError(ec));
211 + #undef NDIR2CHECK
212 + }
213 +
214 + /* Jitter ray sample according to projected solid angle and specjitter */
215 + static void
216 + bsdf_jitter(FVECT vres, BSDFDAT *ndp, double sr_psa)
217 + {
218          VCOPY(vres, ndp->vray);
219          if (specjitter < 1.)
220                  sr_psa *= specjitter;
# Line 96 | Line 225 | bsdf_jitter(FVECT vres, BSDFDAT *ndp)
225          normalize(vres);
226   }
227  
228 + /* Get BSDF specular for direct component, returning true if OK to proceed */
229 + static int
230 + direct_specular_OK(COLOR cval, FVECT ldir, double omega, BSDFDAT *ndp)
231 + {
232 +        int     nsamp;
233 +        double  wtot = 0;
234 +        FVECT   vsrc, vsmp, vjit;
235 +        double  tomega, tomega2;
236 +        double  sf, tsr, sd[2];
237 +        COLOR   csmp, cdiff;
238 +        double  diffY;
239 +        SDValue sv;
240 +        SDError ec;
241 +        int     i;
242 +                                        /* in case we fail */
243 +        setcolor(cval,  0, 0, 0);
244 +                                        /* transform source direction */
245 +        if (SDmapDir(vsrc, ndp->toloc, ldir) != SDEnone)
246 +                return(0);
247 +                                        /* will discount diffuse portion */
248 +        switch ((vsrc[2] > 0)<<1 | (ndp->vray[2] > 0)) {
249 +        case 3:
250 +                if (ndp->sd->rf == NULL)
251 +                        return(0);      /* all diffuse */
252 +                sv = ndp->sd->rLambFront;
253 +                break;
254 +        case 0:
255 +                if (ndp->sd->rb == NULL)
256 +                        return(0);      /* all diffuse */
257 +                sv = ndp->sd->rLambBack;
258 +                break;
259 +        case 1:
260 +                if ((ndp->sd->tf == NULL) & (ndp->sd->tb == NULL))
261 +                        return(0);      /* all diffuse */
262 +                sv = ndp->sd->tLambFront;
263 +                break;
264 +        case 2:
265 +                if ((ndp->sd->tf == NULL) & (ndp->sd->tb == NULL))
266 +                        return(0);      /* all diffuse */
267 +                sv = ndp->sd->tLambBack;
268 +                break;
269 +        }
270 +        if (sv.cieY > FTINY) {
271 +                diffY = sv.cieY *= 1./PI;
272 +                cvt_sdcolor(cdiff, &sv);
273 +        } else {
274 +                diffY = 0;
275 +                setcolor(cdiff,  0, 0, 0);
276 +        }
277 +                                        /* need projected solid angle */
278 +        omega *= fabs(vsrc[2]);
279 +                                        /* check indirect over-counting */
280 +        if ((vsrc[2] > 0) ^ (ndp->vray[2] > 0) && bright(ndp->cthru) > FTINY) {
281 +                double          dx = vsrc[0] + ndp->vray[0];
282 +                double          dy = vsrc[1] + ndp->vray[1];
283 +                SDSpectralDF    *dfp = (ndp->pr->rod > 0) ?
284 +                        ((ndp->sd->tf != NULL) ? ndp->sd->tf : ndp->sd->tb) :
285 +                        ((ndp->sd->tb != NULL) ? ndp->sd->tb : ndp->sd->tf) ;
286 +
287 +                if (dx*dx + dy*dy <= (2.5*4./PI)*(omega + dfp->minProjSA +
288 +                                                2.*sqrt(omega*dfp->minProjSA))) {
289 +                        if (bright(ndp->cthru_surr) <= FTINY)
290 +                                return(0);
291 +                        copycolor(cval, ndp->cthru_surr);
292 +                        return(1);      /* return non-zero surround BTDF */
293 +                }
294 +        }
295 +        ec = SDsizeBSDF(&tomega, ndp->vray, vsrc, SDqueryMin, ndp->sd);
296 +        if (ec)
297 +                goto baderror;
298 +                                        /* assign number of samples */
299 +        sf = specjitter * ndp->pr->rweight;
300 +        if (tomega <= 0)
301 +                nsamp = 1;
302 +        else if (25.*tomega <= omega)
303 +                nsamp = 100.*sf + .5;
304 +        else
305 +                nsamp = 4.*sf*omega/tomega + .5;
306 +        nsamp += !nsamp;
307 +        sf = sqrt(omega);               /* sample our source area */
308 +        tsr = sqrt(tomega);
309 +        for (i = nsamp; i--; ) {
310 +                VCOPY(vsmp, vsrc);      /* jitter query directions */
311 +                if (nsamp > 1) {
312 +                        multisamp(sd, 2, (i + frandom())/(double)nsamp);
313 +                        vsmp[0] += (sd[0] - .5)*sf;
314 +                        vsmp[1] += (sd[1] - .5)*sf;
315 +                        normalize(vsmp);
316 +                }
317 +                bsdf_jitter(vjit, ndp, tsr);
318 +                                        /* compute BSDF */
319 +                ec = SDevalBSDF(&sv, vjit, vsmp, ndp->sd);
320 +                if (ec)
321 +                        goto baderror;
322 +                if (sv.cieY - diffY <= FTINY)
323 +                        continue;       /* no specular part */
324 +                                        /* check for variable resolution */
325 +                ec = SDsizeBSDF(&tomega2, vjit, vsmp, SDqueryMin, ndp->sd);
326 +                if (ec)
327 +                        goto baderror;
328 +                if (tomega2 < .12*tomega)
329 +                        continue;       /* not safe to include */
330 +                cvt_sdcolor(csmp, &sv);
331 + #if 0
332 +                if (sf < 2.5*tsr) {     /* weight by BSDF for small sources */
333 +                        scalecolor(csmp, sv.cieY);
334 +                        wtot += sv.cieY;
335 +                } else
336 + #endif
337 +                wtot += 1.;
338 +                addcolor(cval, csmp);
339 +        }
340 +        if (wtot <= FTINY)              /* no valid specular samples? */
341 +                return(0);
342 +
343 +        sf = 1./wtot;                   /* weighted average BSDF */
344 +        scalecolor(cval, sf);
345 +                                        /* subtract diffuse contribution */
346 +        for (i = 3*(diffY > FTINY); i--; )
347 +                if ((colval(cval,i) -= colval(cdiff,i)) < 0)
348 +                        colval(cval,i) = 0;
349 +        return(1);
350 + baderror:
351 +        objerror(ndp->mp, USER, transSDError(ec));
352 +        return(0);                      /* gratis return */
353 + }
354 +
355   /* Compute source contribution for BSDF (reflected & transmitted) */
356   static void
357   dir_bsdf(
# Line 106 | Line 362 | dir_bsdf(
362   )
363   {
364          BSDFDAT         *np = (BSDFDAT *)nnp;
109 –        SDError         ec;
110 –        SDValue         sv;
111 –        FVECT           vsrc;
112 –        FVECT           vjit;
365          double          ldot;
366          double          dtmp;
367          COLOR           ctmp;
368  
369 <        setcolor(cval, .0, .0, .0);
369 >        setcolor(cval,  0, 0, 0);
370  
371          ldot = DOT(np->pnorm, ldir);
372          if ((-FTINY <= ldot) & (ldot <= FTINY))
373                  return;
374  
375 <        if (ldot > .0 && bright(np->rdiff) > FTINY) {
375 >        if (ldot > 0 && bright(np->rdiff) > FTINY) {
376                  /*
377 <                 *  Compute added diffuse reflected component.
377 >                 *  Compute diffuse reflected component
378                   */
379                  copycolor(ctmp, np->rdiff);
380                  dtmp = ldot * omega * (1./PI);
381                  scalecolor(ctmp, dtmp);
382                  addcolor(cval, ctmp);
383          }
384 <        if (ldot < .0 && bright(np->tdiff) > FTINY) {
384 >        if (ldot < 0 && bright(np->tdiff) > FTINY) {
385                  /*
386 <                 *  Compute added diffuse transmission.
386 >                 *  Compute diffuse transmission
387                   */
388                  copycolor(ctmp, np->tdiff);
389                  dtmp = -ldot * omega * (1.0/PI);
390                  scalecolor(ctmp, dtmp);
391                  addcolor(cval, ctmp);
392          }
393 +        if (ambRayInPmap(np->pr))
394 +                return;         /* specular already in photon map */
395          /*
396 <         *  Compute scattering coefficient using BSDF.
396 >         *  Compute specular scattering coefficient using BSDF
397           */
398 <        if (SDmapDir(vsrc, np->toloc, ldir) != SDEnone)
398 >        if (!direct_specular_OK(ctmp, ldir, omega, np))
399                  return;
400 <        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 */
400 >        if (ldot < 0) {         /* pattern for specular transmission */
401                  multcolor(ctmp, np->pr->pcol);
402                  dtmp = -ldot * omega;
403 <        }
403 >        } else
404 >                dtmp = ldot * omega;
405          scalecolor(ctmp, dtmp);
406          addcolor(cval, ctmp);
407   }
# Line 180 | Line 416 | dir_brdf(
416   )
417   {
418          BSDFDAT         *np = (BSDFDAT *)nnp;
183 –        SDError         ec;
184 –        SDValue         sv;
185 –        FVECT           vsrc;
186 –        FVECT           vjit;
419          double          ldot;
420          double          dtmp;
421          COLOR           ctmp, ctmp1, ctmp2;
422  
423 <        setcolor(cval, .0, .0, .0);
423 >        setcolor(cval,  0, 0, 0);
424  
425          ldot = DOT(np->pnorm, ldir);
426          
# Line 197 | Line 429 | dir_brdf(
429  
430          if (bright(np->rdiff) > FTINY) {
431                  /*
432 <                 *  Compute added diffuse reflected component.
432 >                 *  Compute diffuse reflected component
433                   */
434                  copycolor(ctmp, np->rdiff);
435                  dtmp = ldot * omega * (1./PI);
436                  scalecolor(ctmp, dtmp);
437                  addcolor(cval, ctmp);
438          }
439 +        if (ambRayInPmap(np->pr))
440 +                return;         /* specular already in photon map */
441          /*
442 <         *  Compute reflection coefficient using BSDF.
442 >         *  Compute specular reflection coefficient using BSDF
443           */
444 <        if (SDmapDir(vsrc, np->toloc, ldir) != SDEnone)
444 >        if (!direct_specular_OK(ctmp, ldir, omega, np))
445                  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 */
446          dtmp = ldot * omega;
447          scalecolor(ctmp, dtmp);
448          addcolor(cval, ctmp);
# Line 241 | Line 458 | dir_btdf(
458   )
459   {
460          BSDFDAT         *np = (BSDFDAT *)nnp;
244 –        SDError         ec;
245 –        SDValue         sv;
246 –        FVECT           vsrc;
247 –        FVECT           vjit;
461          double          ldot;
462          double          dtmp;
463          COLOR           ctmp;
464  
465 <        setcolor(cval, .0, .0, .0);
465 >        setcolor(cval,  0, 0, 0);
466  
467          ldot = DOT(np->pnorm, ldir);
468  
# Line 258 | Line 471 | dir_btdf(
471  
472          if (bright(np->tdiff) > FTINY) {
473                  /*
474 <                 *  Compute added diffuse transmission.
474 >                 *  Compute diffuse transmission
475                   */
476                  copycolor(ctmp, np->tdiff);
477                  dtmp = -ldot * omega * (1.0/PI);
478                  scalecolor(ctmp, dtmp);
479                  addcolor(cval, ctmp);
480          }
481 +        if (ambRayInPmap(np->pr))
482 +                return;         /* specular already in photon map */
483          /*
484 <         *  Compute scattering coefficient using BSDF.
484 >         *  Compute specular scattering coefficient using BSDF
485           */
486 <        if (SDmapDir(vsrc, np->toloc, ldir) != SDEnone)
486 >        if (!direct_specular_OK(ctmp, ldir, omega, np))
487                  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);
488                                          /* full pattern on transmission */
489          multcolor(ctmp, np->pr->pcol);
490          dtmp = -ldot * omega;
# Line 287 | Line 494 | dir_btdf(
494  
495   /* Sample separate BSDF component */
496   static int
497 < sample_sdcomp(BSDFDAT *ndp, SDComponent *dcp, int usepat)
497 > sample_sdcomp(BSDFDAT *ndp, SDComponent *dcp, int xmit)
498   {
499 <        int     nstarget = 1;
500 <        int     nsent = 0;
501 <        SDError ec;
502 <        SDValue bsv;
503 <        double  sthick;
504 <        FVECT   vjit, vsmp;
505 <        RAY     sr;
506 <        int     ntrials;
499 >        const int       hasthru = (xmit &&
500 >                                        !(ndp->pr->crtype & (SPECULAR|AMBIENT))
501 >                                        && bright(ndp->cthru) > FTINY);
502 >        int             nstarget = 1;
503 >        int             nsent = 0;
504 >        int             n;
505 >        SDError         ec;
506 >        SDValue         bsv;
507 >        double          xrand;
508 >        FVECT           vsmp, vinc;
509 >        RAY             sr;
510                                                  /* multiple samples? */
511          if (specjitter > 1.5) {
512                  nstarget = specjitter*ndp->pr->rweight + .5;
513 <                if (nstarget < 1)
304 <                        nstarget = 1;
513 >                nstarget += !nstarget;
514          }
515 <                                                /* run through our trials */
516 <        for (ntrials = 0; nsent < nstarget && ntrials < 9*nstarget; ntrials++) {
517 <                SDerrorDetail[0] = '\0';
518 <                                                /* sample direction & coef. */
519 <                bsdf_jitter(vjit, ndp);
520 <                ec = SDsampComponent(&bsv, vsmp, vjit, ntrials ? frandom()
521 <                                : urand(ilhash(dimlist,ndims)+samplendx), dcp);
515 >                                                /* run through our samples */
516 >        for (n = 0; n < nstarget; n++) {
517 >                if (nstarget == 1) {            /* stratify random variable */
518 >                        xrand = urand(ilhash(dimlist,ndims)+samplendx);
519 >                        if (specjitter < 1.)
520 >                                xrand = .5 + specjitter*(xrand-.5);
521 >                } else {
522 >                        xrand = (n + frandom())/(double)nstarget;
523 >                }
524 >                SDerrorDetail[0] = '\0';        /* sample direction & coef. */
525 >                bsdf_jitter(vsmp, ndp, ndp->sr_vpsa[0]);
526 >                VCOPY(vinc, vsmp);              /* to compare after */
527 >                ec = SDsampComponent(&bsv, vsmp, xrand, dcp);
528                  if (ec)
529                          objerror(ndp->mp, USER, transSDError(ec));
530 <                                                /* zero component? */
316 <                if (bsv.cieY <= FTINY)
530 >                if (bsv.cieY <= FTINY)          /* zero component? */
531                          break;
532 <                                                /* map vector to world */
532 >                if (hasthru) {                  /* check for view ray */
533 >                        double  dx = vinc[0] + vsmp[0];
534 >                        double  dy = vinc[1] + vsmp[1];
535 >                        if (dx*dx + dy*dy <= ndp->sr_vpsa[0]*ndp->sr_vpsa[0])
536 >                                continue;       /* exclude view sample */
537 >                }
538 >                                                /* map non-view sample->world */
539                  if (SDmapDir(sr.rdir, ndp->fromloc, vsmp) != SDEnone)
540                          break;
321 –                                                /* unintentional penetration? */
322 –                if (DOT(sr.rdir, ndp->pr->ron) > .0 ^ vsmp[2] > .0)
323 –                        continue;
541                                                  /* spawn a specular ray */
542                  if (nstarget > 1)
543                          bsv.cieY /= (double)nstarget;
544 <                cvt_sdcolor(sr.rcoef, &bsv);    /* use color */
545 <                if (usepat)                     /* pattern on transmission */
544 >                cvt_sdcolor(sr.rcoef, &bsv);    /* use sample color */
545 >                if (xmit)                       /* apply pattern on transmit */
546                          multcolor(sr.rcoef, ndp->pr->pcol);
547                  if (rayorigin(&sr, SPECULAR, ndp->pr, sr.rcoef) < 0) {
548 <                        if (maxdepth  > 0)
549 <                                break;
550 <                        ++nsent;                /* Russian roulette victim */
551 <                        continue;
548 >                        if (!n & (nstarget > 1)) {
549 >                                n = nstarget;   /* avoid infinitue loop */
550 >                                nstarget = nstarget*sr.rweight/minweight;
551 >                                if (n == nstarget) break;
552 >                                n = -1;         /* moved target */
553 >                        }
554 >                        continue;               /* try again */
555                  }
556 <                                                /* need to offset origin? */
337 <                if (ndp->thick != .0 && ndp->pr->rod > .0 ^ vsmp[2] > .0)
556 >                if (xmit && ndp->thick != 0)    /* need to offset origin? */
557                          VSUM(sr.rorg, sr.rorg, ndp->pr->ron, -ndp->thick);
558                  rayvalue(&sr);                  /* send & evaluate sample */
559                  multcolor(sr.rcol, sr.rcoef);
# Line 348 | Line 567 | sample_sdcomp(BSDFDAT *ndp, SDComponent *dcp, int usep
567   static int
568   sample_sdf(BSDFDAT *ndp, int sflags)
569   {
570 +        int             hasthru = (sflags == SDsampSpT &&
571 +                                        !(ndp->pr->crtype & (SPECULAR|AMBIENT))
572 +                                        && bright(ndp->cthru) > FTINY);
573          int             n, ntotal = 0;
574 +        double          b = 0;
575          SDSpectralDF    *dfp;
576          COLORV          *unsc;
577  
578          if (sflags == SDsampSpT) {
579                  unsc = ndp->tunsamp;
580 <                dfp = ndp->sd->tf;
581 <                cvt_sdcolor(unsc, &ndp->sd->tLamb);
580 >                if (ndp->pr->rod > 0)
581 >                        dfp = (ndp->sd->tf != NULL) ? ndp->sd->tf : ndp->sd->tb;
582 >                else
583 >                        dfp = (ndp->sd->tb != NULL) ? ndp->sd->tb : ndp->sd->tf;
584          } else /* sflags == SDsampSpR */ {
585                  unsc = ndp->runsamp;
586 <                if (ndp->pr->rod > .0) {
586 >                if (ndp->pr->rod > 0)
587                          dfp = ndp->sd->rf;
588 <                        cvt_sdcolor(unsc, &ndp->sd->rLambFront);
364 <                } else {
588 >                else
589                          dfp = ndp->sd->rb;
366 –                        cvt_sdcolor(unsc, &ndp->sd->rLambBack);
367 –                }
590          }
591 <        multcolor(unsc, ndp->pr->pcol);
591 >        setcolor(unsc,  0, 0, 0);
592          if (dfp == NULL)                        /* no specular component? */
593                  return(0);
594 <                                                /* below sampling threshold? */
595 <        if (dfp->maxHemi <= specthresh+FTINY) {
596 <                if (dfp->maxHemi > FTINY) {     /* XXX no color from BSDF */
597 <                        FVECT   vjit;
598 <                        double  d;
599 <                        COLOR   ctmp;
600 <                        bsdf_jitter(vjit, ndp);
601 <                        d = SDdirectHemi(vjit, sflags, ndp->sd);
594 >
595 >        if (hasthru) {                          /* separate view sample? */
596 >                RAY     tr;
597 >                if (rayorigin(&tr, TRANS, ndp->pr, ndp->cthru) == 0) {
598 >                        VCOPY(tr.rdir, ndp->pr->rdir);
599 >                        rayvalue(&tr);
600 >                        multcolor(tr.rcol, tr.rcoef);
601 >                        addcolor(ndp->pr->rcol, tr.rcol);
602 >                        ndp->pr->rxt = ndp->pr->rot + raydistance(&tr);
603 >                        ++ntotal;
604 >                        b = bright(ndp->cthru);
605 >                } else
606 >                        hasthru = 0;
607 >        }
608 >        if (dfp->maxHemi - b <= FTINY) {        /* have specular to sample? */
609 >                b = 0;
610 >        } else {
611 >                FVECT   vjit;
612 >                bsdf_jitter(vjit, ndp, ndp->sr_vpsa[1]);
613 >                b = SDdirectHemi(vjit, sflags, ndp->sd) - b;
614 >                if (b < 0) b = 0;
615 >        }
616 >        if (b <= specthresh+FTINY) {            /* below sampling threshold? */
617 >                if (b > FTINY) {                /* XXX no color from BSDF */
618                          if (sflags == SDsampSpT) {
619 <                                copycolor(ctmp, ndp->pr->pcol);
620 <                                scalecolor(ctmp, d);
619 >                                copycolor(unsc, ndp->pr->pcol);
620 >                                scalecolor(unsc, b);
621                          } else                  /* no pattern on reflection */
622 <                                setcolor(ctmp, d, d, d);
385 <                        addcolor(unsc, ctmp);
622 >                                setcolor(unsc, b, b, b);
623                  }
624 <                return(0);
624 >                return(ntotal);
625          }
626 <                                                /* else need to sample */
627 <        dimlist[ndims++] = (int)(size_t)ndp->mp;
391 <        ndims++;
626 >        dimlist[ndims] = (int)(size_t)ndp->mp;  /* else sample specular */
627 >        ndims += 2;
628          for (n = dfp->ncomp; n--; ) {           /* loop over components */
629                  dimlist[ndims-1] = n + 9438;
630                  ntotal += sample_sdcomp(ndp, &dfp->comp[n], sflags==SDsampSpT);
# Line 401 | Line 637 | sample_sdf(BSDFDAT *ndp, int sflags)
637   int
638   m_bsdf(OBJREC *m, RAY *r)
639   {
640 +        int     hasthick = (m->otype == MAT_BSDF);
641 +        int     hitfront;
642          COLOR   ctmp;
643          SDError ec;
644          FVECT   upvec, vtmp;
645          MFUNC   *mf;
646          BSDFDAT nd;
647                                                  /* check arguments */
648 <        if ((m->oargs.nsargs < 6) | (m->oargs.nfargs > 9) |
648 >        if ((m->oargs.nsargs < hasthick+5) | (m->oargs.nfargs > 9) |
649                                  (m->oargs.nfargs % 3))
650                  objerror(m, USER, "bad # arguments");
651 <
651 >                                                /* record surface struck */
652 >        hitfront = (r->rod > 0);
653                                                  /* load cal file */
654 <        mf = getfunc(m, 5, 0x1d, 1);
655 <                                                /* get thickness */
656 <        nd.thick = evalue(mf->ep[0]);
657 <        if ((-FTINY <= nd.thick) & (nd.thick <= FTINY))
658 <                nd.thick = .0;
659 <                                                /* check shadow */
660 <        if (r->crtype & SHADOW) {
661 <                if (nd.thick != .0)
423 <                        raytrans(r);            /* pass-through */
424 <                return(1);                      /* or shadow */
654 >        mf = hasthick   ? getfunc(m, 5, 0x1d, 1)
655 >                        : getfunc(m, 4, 0xe, 1) ;
656 >        setfunc(m, r);
657 >        nd.thick = 0;                           /* set thickness */
658 >        if (hasthick) {
659 >                nd.thick = evalue(mf->ep[0]);
660 >                if ((-FTINY <= nd.thick) & (nd.thick <= FTINY))
661 >                        nd.thick = 0;
662          }
663 +                                                /* check backface visibility */
664 +        if (!hitfront & !backvis) {
665 +                raytrans(r);
666 +                return(1);
667 +        }
668                                                  /* check other rays to pass */
669 <        if (nd.thick != 0 && (!(r->crtype & (SPECULAR|AMBIENT)) ||
670 <                                nd.thick > .0 ^ r->rod > .0)) {
669 >        if (nd.thick != 0 && (r->crtype & SHADOW ||
670 >                                !(r->crtype & (SPECULAR|AMBIENT)) ||
671 >                                (nd.thick > 0) ^ hitfront)) {
672                  raytrans(r);                    /* hide our proxy */
673                  return(1);
674          }
675 +        if (hasthick && r->crtype & SHADOW)     /* early shadow check #1 */
676 +                return(1);
677 +        nd.mp = m;
678 +        nd.pr = r;
679                                                  /* get BSDF data */
680 <        nd.sd = loadBSDF(m->oargs.sarg[1]);
680 >        nd.sd = loadBSDF(m->oargs.sarg[hasthick]);
681 >                                                /* early shadow check #2 */
682 >        if (r->crtype & SHADOW && (nd.sd->tf == NULL) & (nd.sd->tb == NULL)) {
683 >                SDfreeCache(nd.sd);
684 >                return(1);
685 >        }
686                                                  /* diffuse reflectance */
687 <        if (r->rod > .0) {
688 <                if (m->oargs.nfargs < 3)
689 <                        setcolor(nd.rdiff, .0, .0, .0);
690 <                else
439 <                        setcolor(nd.rdiff, m->oargs.farg[0],
687 >        if (hitfront) {
688 >                cvt_sdcolor(nd.rdiff, &nd.sd->rLambFront);
689 >                if (m->oargs.nfargs >= 3) {
690 >                        setcolor(ctmp, m->oargs.farg[0],
691                                          m->oargs.farg[1],
692                                          m->oargs.farg[2]);
693 +                        addcolor(nd.rdiff, ctmp);
694 +                }
695          } else {
696 <                if (m->oargs.nfargs < 6) {      /* check invisible backside */
697 <                        if (!backvis && (nd.sd->rb == NULL) &
698 <                                                (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],
696 >                cvt_sdcolor(nd.rdiff, &nd.sd->rLambBack);
697 >                if (m->oargs.nfargs >= 6) {
698 >                        setcolor(ctmp, m->oargs.farg[3],
699                                          m->oargs.farg[4],
700                                          m->oargs.farg[5]);
701 +                        addcolor(nd.rdiff, ctmp);
702 +                }
703          }
704                                                  /* diffuse transmittance */
705 <        if (m->oargs.nfargs < 9)
706 <                setcolor(nd.tdiff, .0, .0, .0);
707 <        else
460 <                setcolor(nd.tdiff, m->oargs.farg[6],
705 >        cvt_sdcolor(nd.tdiff, hitfront ? &nd.sd->tLambFront : &nd.sd->tLambBack);
706 >        if (m->oargs.nfargs >= 9) {
707 >                setcolor(ctmp, m->oargs.farg[6],
708                                  m->oargs.farg[7],
709                                  m->oargs.farg[8]);
710 <        nd.mp = m;
711 <        nd.pr = r;
710 >                addcolor(nd.tdiff, ctmp);
711 >        }
712                                                  /* get modifiers */
713          raytexture(r, m->omod);
714                                                  /* modify diffuse values */
715          multcolor(nd.rdiff, r->pcol);
716          multcolor(nd.tdiff, r->pcol);
717                                                  /* get up vector */
718 <        upvec[0] = evalue(mf->ep[1]);
719 <        upvec[1] = evalue(mf->ep[2]);
720 <        upvec[2] = evalue(mf->ep[3]);
718 >        upvec[0] = evalue(mf->ep[hasthick+0]);
719 >        upvec[1] = evalue(mf->ep[hasthick+1]);
720 >        upvec[2] = evalue(mf->ep[hasthick+2]);
721                                                  /* return to world coords */
722 <        if (mf->f != &unitxf) {
723 <                multv3(upvec, upvec, mf->f->xfm);
724 <                nd.thick *= mf->f->sca;
722 >        if (mf->fxp != &unitxf) {
723 >                multv3(upvec, upvec, mf->fxp->xfm);
724 >                nd.thick *= mf->fxp->sca;
725          }
726 +        if (r->rox != NULL) {
727 +                multv3(upvec, upvec, r->rox->f.xfm);
728 +                nd.thick *= r->rox->f.sca;
729 +        }
730          raynormal(nd.pnorm, r);
731                                                  /* compute local BSDF xform */
732          ec = SDcompXform(nd.toloc, nd.pnorm, upvec);
# Line 485 | Line 736 | m_bsdf(OBJREC *m, RAY *r)
736                  nd.vray[2] = -r->rdir[2];
737                  ec = SDmapDir(nd.vray, nd.toloc, nd.vray);
738          }
739 <        if (!ec)
740 <                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));
739 >        if (ec) {
740 >                objerror(m, WARNING, "Illegal orientation vector");
741                  SDfreeCache(nd.sd);
742                  return(1);
743          }
744 <        if (r->rod < .0) {                      /* perturb normal towards hit */
744 >        setcolor(nd.cthru, 0, 0, 0);            /* consider through component */
745 >        setcolor(nd.cthru_surr, 0, 0, 0);
746 >        if (m->otype == MAT_ABSDF) {
747 >                compute_through(&nd);
748 >                if (r->crtype & SHADOW) {
749 >                        RAY     tr;             /* attempt to pass shadow ray */
750 >                        SDfreeCache(nd.sd);
751 >                        if (rayorigin(&tr, TRANS, r, nd.cthru) < 0)
752 >                                return(1);      /* no through component */
753 >                        VCOPY(tr.rdir, r->rdir);
754 >                        rayvalue(&tr);          /* transmit with scaling */
755 >                        multcolor(tr.rcol, tr.rcoef);
756 >                        copycolor(r->rcol, tr.rcol);
757 >                        return(1);              /* we're done */
758 >                }
759 >        }
760 >        ec = SDinvXform(nd.fromloc, nd.toloc);
761 >        if (!ec)                                /* determine BSDF resolution */
762 >                ec = SDsizeBSDF(nd.sr_vpsa, nd.vray, NULL,
763 >                                        SDqueryMin+SDqueryMax, nd.sd);
764 >        if (ec)
765 >                objerror(m, USER, transSDError(ec));
766 >
767 >        nd.sr_vpsa[0] = sqrt(nd.sr_vpsa[0]);
768 >        nd.sr_vpsa[1] = sqrt(nd.sr_vpsa[1]);
769 >        if (!hitfront) {                        /* perturb normal towards hit */
770                  nd.pnorm[0] = -nd.pnorm[0];
771                  nd.pnorm[1] = -nd.pnorm[1];
772                  nd.pnorm[2] = -nd.pnorm[2];
# Line 510 | Line 779 | m_bsdf(OBJREC *m, RAY *r)
779          copycolor(ctmp, nd.rdiff);
780          addcolor(ctmp, nd.runsamp);
781          if (bright(ctmp) > FTINY) {             /* ambient from reflection */
782 <                if (r->rod < .0)
782 >                if (!hitfront)
783                          flipsurface(r);
784                  multambient(ctmp, r, nd.pnorm);
785                  addcolor(r->rcol, ctmp);
786 <                if (r->rod < .0)
786 >                if (!hitfront)
787                          flipsurface(r);
788          }
789          copycolor(ctmp, nd.tdiff);
790          addcolor(ctmp, nd.tunsamp);
791          if (bright(ctmp) > FTINY) {             /* ambient from other side */
792                  FVECT  bnorm;
793 <                if (r->rod > .0)
793 >                if (hitfront)
794                          flipsurface(r);
795                  bnorm[0] = -nd.pnorm[0];
796                  bnorm[1] = -nd.pnorm[1];
797                  bnorm[2] = -nd.pnorm[2];
798 <                if (nd.thick != .0) {           /* proxy with offset? */
798 >                if (nd.thick != 0) {            /* proxy with offset? */
799                          VCOPY(vtmp, r->rop);
800 <                        VSUM(r->rop, vtmp, r->ron, -nd.thick);
800 >                        VSUM(r->rop, vtmp, r->ron, nd.thick);
801                          multambient(ctmp, r, bnorm);
802                          VCOPY(r->rop, vtmp);
803                  } else
804                          multambient(ctmp, r, bnorm);
805                  addcolor(r->rcol, ctmp);
806 <                if (r->rod > .0)
806 >                if (hitfront)
807                          flipsurface(r);
808          }
809                                                  /* add direct component */
810 <        if ((bright(nd.tdiff) <= FTINY) & (nd.sd->tf == NULL)) {
810 >        if ((bright(nd.tdiff) <= FTINY) & (nd.sd->tf == NULL) &
811 >                                        (nd.sd->tb == NULL)) {
812                  direct(r, dir_brdf, &nd);       /* reflection only */
813 <        } else if (nd.thick == .0) {
813 >        } else if (nd.thick == 0) {
814                  direct(r, dir_bsdf, &nd);       /* thin surface scattering */
815          } else {
816                  direct(r, dir_brdf, &nd);       /* reflection first */
817                  VCOPY(vtmp, r->rop);            /* offset for transmitted */
818                  VSUM(r->rop, vtmp, r->ron, -nd.thick);
819 <                direct(r, dir_btdf, &nd);
819 >                direct(r, dir_btdf, &nd);       /* separate transmission */
820                  VCOPY(r->rop, vtmp);
821          }
822                                                  /* clean up */

Diff Legend

– Removed lines
+ Added lines
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> Changed lines