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

Comparing ray/src/rt/m_bsdf.c (file contents):
Revision 2.21 by greg, Sat Jun 9 07:16:47 2012 UTC vs.
Revision 2.70 by greg, Wed Mar 9 00:27:25 2022 UTC

# Line 8 | Line 8 | static const char RCSid[] = "$Id$";
8   #include "copyright.h"
9  
10   #include  "ray.h"
11 + #include  "otypes.h"
12   #include  "ambient.h"
13   #include  "source.h"
14   #include  "func.h"
15   #include  "bsdf.h"
16   #include  "random.h"
17 + #include  "pmapmat.h"
18  
19   /*
20   *      Arguments to this material include optional diffuse colors.
21   *  String arguments include the BSDF and function files.
22 < *      A 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
# 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 71 | Line 86 | typedef struct {
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 + 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 + compute_through(BSDFDAT *ndp)
119 + {
120 + #define NDIR2CHECK      29
121 +        static const float      dir2check[NDIR2CHECK][2] = {
122 +                                        {0, 0}, {-0.6, 0}, {0, 0.6},
123 +                                        {0, -0.6}, {0.6, 0}, {-0.6, 0.6},
124 +                                        {-0.6, -0.6}, {0.6, 0.6}, {0.6, -0.6},
125 +                                        {-1.2, 0}, {0, 1.2}, {0, -1.2},
126 +                                        {1.2, 0}, {-1.2, 1.2}, {-1.2, -1.2},
127 +                                        {1.2, 1.2}, {1.2, -1.2}, {-1.8, 0},
128 +                                        {0, 1.8}, {0, -1.8}, {1.8, 0},
129 +                                        {-1.8, 1.8}, {-1.8, -1.8}, {1.8, 1.8},
130 +                                        {1.8, -1.8}, {-2.4, 0}, {0, 2.4},
131 +                                        {0, -2.4}, {2.4, 0},
132 +                                };
133 +        PEAKSAMP        psamp[NDIR2CHECK];
134 +        SDSpectralDF    *dfp;
135 +        FVECT           pdir;
136 +        double          tomega, srchrad;
137 +        double          tomsum, tomsurr;
138 +        COLOR           vpeak, vsurr, btdiff;
139 +        double          vypeak;
140 +        int             i, ns;
141 +        SDError         ec;
142 +
143 +        if (ndp->pr->rod > 0)
144 +                dfp = (ndp->sd->tf != NULL) ? ndp->sd->tf : ndp->sd->tb;
145 +        else
146 +                dfp = (ndp->sd->tb != NULL) ? ndp->sd->tb : ndp->sd->tf;
147 +
148 +        if (dfp == NULL)
149 +                return;                         /* no specular transmission */
150 +        if (bright(ndp->pr->pcol) <= FTINY)
151 +                return;                         /* pattern is black, here */
152 +        srchrad = sqrt(dfp->minProjSA);         /* else evaluate peak */
153 +        for (i = 0; i < NDIR2CHECK; i++) {
154 +                SDValue sv;
155 +                psamp[i].tdir[0] = -ndp->vray[0] + dir2check[i][0]*srchrad;
156 +                psamp[i].tdir[1] = -ndp->vray[1] + dir2check[i][1]*srchrad;
157 +                psamp[i].tdir[2] = -ndp->vray[2];
158 +                normalize(psamp[i].tdir);
159 +                ec = SDevalBSDF(&sv, ndp->vray, psamp[i].tdir, ndp->sd);
160 +                if (ec)
161 +                        goto baderror;
162 +                cvt_sdcolor(psamp[i].vcol, &sv);
163 +                psamp[i].vy = sv.cieY;
164 +        }
165 +        qsort(psamp, NDIR2CHECK, sizeof(PEAKSAMP), cmp_psamp);
166 +        if (psamp[0].vy <= FTINY)
167 +                return;                         /* zero BTDF here */
168 +        setcolor(vpeak, 0, 0, 0);
169 +        setcolor(vsurr, 0, 0, 0);
170 +        vypeak = tomsum = tomsurr = 0;          /* combine top unique values */
171 +        ns = 0;
172 +        for (i = 0; i < NDIR2CHECK; i++) {
173 +                if (i && psamp[i].vy == psamp[i-1].vy)
174 +                        continue;               /* assume duplicate sample */
175 +
176 +                ec = SDsizeBSDF(&tomega, ndp->vray, psamp[i].tdir,
177 +                                                SDqueryMin, ndp->sd);
178 +                if (ec)
179 +                        goto baderror;
180 +
181 +                scalecolor(psamp[i].vcol, tomega);
182 +                                                /* not part of peak? */
183 +                if (tomega > 1.5*dfp->minProjSA ||
184 +                                        vypeak > 8.*psamp[i].vy*ns) {
185 +                        if (!i) return;         /* abort */
186 +                        addcolor(vsurr, psamp[i].vcol);
187 +                        tomsurr += tomega;
188 +                        continue;
189 +                }
190 +                addcolor(vpeak, psamp[i].vcol);
191 +                tomsum += tomega;
192 +                vypeak += psamp[i].vy;
193 +                ++ns;
194 +        }
195 +        if (tomsurr < 0.2*tomsum)               /* insufficient surround? */
196 +                return;
197 +        scalecolor(vsurr, 1./tomsurr);          /* surround is avg. BTDF */
198 +        if (ndp->vray[2] > 0)                   /* get diffuse BTDF */
199 +                cvt_sdcolor(btdiff, &ndp->sd->tLambFront);
200 +        else
201 +                cvt_sdcolor(btdiff, &ndp->sd->tLambBack);
202 +        scalecolor(btdiff, (1./PI));
203 +        for (i = 3; i--; ) {                    /* remove diffuse contrib. */
204 +                if ((colval(vpeak,i) -= tomsum*colval(btdiff,i)) < 0)
205 +                        colval(vpeak,i) = 0;
206 +                if ((colval(vsurr,i) -= colval(btdiff,i)) < 0)
207 +                        colval(vsurr,i) = 0;
208 +        }
209 +        if (bright(vpeak) < .0005)              /* < 0.05% specular? */
210 +                return;
211 +        multcolor(vsurr, ndp->pr->pcol);        /* modify by color */
212 +        multcolor(vpeak, ndp->pr->pcol);
213 +        copycolor(ndp->cthru, vpeak);
214 +        copycolor(ndp->cthru_surr, vsurr);
215 +        return;
216 + baderror:
217 +        objerror(ndp->mp, USER, transSDError(ec));
218 + #undef NDIR2CHECK
219 + }
220 +
221   /* Jitter ray sample according to projected solid angle and specjitter */
222   static void
223   bsdf_jitter(FVECT vres, BSDFDAT *ndp, double sr_psa)
# Line 94 | Line 232 | bsdf_jitter(FVECT vres, BSDFDAT *ndp, double sr_psa)
232          normalize(vres);
233   }
234  
235 < /* Evaluate BSDF for direct component, returning true if OK to proceed */
235 > /* Get BSDF specular for direct component, returning true if OK to proceed */
236   static int
237 < direct_bsdf_OK(COLOR cval, FVECT ldir, double omega, BSDFDAT *ndp)
237 > direct_specular_OK(COLOR cval, FVECT ldir, double omega, BSDFDAT *ndp)
238   {
239 <        int     nsamp, ok = 0;
240 <        FVECT   vsrc, vsmp, vjit;
241 <        double  tomega;
239 >        int     nsamp = 1;
240 >        int     scnt = 0;
241 >        FVECT   vsrc, vjit;
242 >        double  tomega, tomega2;
243          double  sf, tsr, sd[2];
244 <        COLOR   csmp;
244 >        COLOR   csmp, cdiff;
245 >        double  diffY;
246          SDValue sv;
247          SDError ec;
248          int     i;
249 +                                        /* in case we fail */
250 +        setcolor(cval,  0, 0, 0);
251                                          /* transform source direction */
252          if (SDmapDir(vsrc, ndp->toloc, ldir) != SDEnone)
253                  return(0);
254 <                                        /* assign number of samples */
254 >                                        /* check indirect over-counting */
255 >        if ((vsrc[2] > 0) ^ (ndp->vray[2] > 0) && bright(ndp->cthru) > FTINY) {
256 >                double          dx = vsrc[0] + ndp->vray[0];
257 >                double          dy = vsrc[1] + ndp->vray[1];
258 >                SDSpectralDF    *dfp = (ndp->pr->rod > 0) ?
259 >                        ((ndp->sd->tf != NULL) ? ndp->sd->tf : ndp->sd->tb) :
260 >                        ((ndp->sd->tb != NULL) ? ndp->sd->tb : ndp->sd->tf) ;
261 >
262 >                tomega = omega*fabs(vsrc[2]);
263 >                if (dx*dx + dy*dy <= (2.5*4./PI)*(tomega + dfp->minProjSA +
264 >                                                2.*sqrt(tomega*dfp->minProjSA))) {
265 >                        if (bright(ndp->cthru_surr) <= FTINY)
266 >                                return(0);
267 >                        copycolor(cval, ndp->cthru_surr);
268 >                        return(1);      /* return non-zero surround BTDF */
269 >                }
270 >        }
271 >                                        /* will discount diffuse portion */
272 >        switch ((vsrc[2] > 0)<<1 | (ndp->vray[2] > 0)) {
273 >        case 3:
274 >                if (ndp->sd->rf == NULL)
275 >                        return(0);      /* all diffuse */
276 >                sv = ndp->sd->rLambFront;
277 >                break;
278 >        case 0:
279 >                if (ndp->sd->rb == NULL)
280 >                        return(0);      /* all diffuse */
281 >                sv = ndp->sd->rLambBack;
282 >                break;
283 >        case 1:
284 >                if ((ndp->sd->tf == NULL) & (ndp->sd->tb == NULL))
285 >                        return(0);      /* all diffuse */
286 >                sv = ndp->sd->tLambFront;
287 >                break;
288 >        case 2:
289 >                if ((ndp->sd->tf == NULL) & (ndp->sd->tb == NULL))
290 >                        return(0);      /* all diffuse */
291 >                sv = ndp->sd->tLambBack;
292 >                break;
293 >        }
294 >        if (sv.cieY > FTINY) {
295 >                diffY = sv.cieY *= 1./PI;
296 >                cvt_sdcolor(cdiff, &sv);
297 >        } else {
298 >                diffY = 0;
299 >                setcolor(cdiff,  0, 0, 0);
300 >        }
301          ec = SDsizeBSDF(&tomega, ndp->vray, vsrc, SDqueryMin, ndp->sd);
302          if (ec)
303                  goto baderror;
304 <                                        /* check indirect over-counting */
305 <        if (ndp->thick != 0 && ndp->pr->crtype & (SPECULAR|AMBIENT)
306 <                                && vsrc[2] > 0 ^ ndp->vray[2] > 0) {
307 <                double  dx = vsrc[0] + ndp->vray[0];
120 <                double  dy = vsrc[1] + ndp->vray[1];
121 <                if (dx*dx + dy*dy <= omega+tomega)
122 <                        return(0);
304 >                                        /* check if sampling BSDF */
305 >        if ((tsr = sqrt(tomega)) > 0) {
306 >                nsamp = 4.*specjitter*ndp->pr->rweight + .5;
307 >                nsamp += !nsamp;
308          }
309 <        sf = specjitter * ndp->pr->rweight;
125 <        if (25.*tomega <= omega)
126 <                nsamp = 100.*sf + .5;
127 <        else
128 <                nsamp = 4.*sf*omega/tomega + .5;
129 <        nsamp += !nsamp;
130 <        setcolor(cval, .0, .0, .0);     /* sample our source area */
131 <        sf = sqrt(omega);
132 <        tsr = sqrt(tomega);
309 >                                        /* jitter to fuzz BSDF cells */
310          for (i = nsamp; i--; ) {
134 –                VCOPY(vsmp, vsrc);      /* jitter query directions */
135 –                if (nsamp > 1) {
136 –                        multisamp(sd, 2, (i + frandom())/(double)nsamp);
137 –                        vsmp[0] += (sd[0] - .5)*sf;
138 –                        vsmp[1] += (sd[1] - .5)*sf;
139 –                        if (normalize(vsmp) == 0) {
140 –                                --nsamp;
141 –                                continue;
142 –                        }
143 –                }
311                  bsdf_jitter(vjit, ndp, tsr);
312                                          /* compute BSDF */
313 <                ec = SDevalBSDF(&sv, vjit, vsmp, ndp->sd);
313 >                ec = SDevalBSDF(&sv, vjit, vsrc, ndp->sd);
314                  if (ec)
315                          goto baderror;
316 <                if (sv.cieY <= FTINY)   /* worth using? */
317 <                        continue;
316 >                if (sv.cieY - diffY <= FTINY)
317 >                        continue;       /* no specular part */
318 >                                        /* check for variable resolution */
319 >                ec = SDsizeBSDF(&tomega2, vjit, vsrc, SDqueryMin, ndp->sd);
320 >                if (ec)
321 >                        goto baderror;
322 >                if (tomega2 < .12*tomega)
323 >                        continue;       /* not safe to include */
324                  cvt_sdcolor(csmp, &sv);
325 <                addcolor(cval, csmp);   /* average it in */
326 <                ++ok;
325 >                addcolor(cval, csmp);
326 >                ++scnt;
327          }
328 <        sf = 1./(double)nsamp;
328 >        if (!scnt)                      /* no valid specular samples? */
329 >                return(0);
330 >
331 >        sf = 1./scnt;                   /* weighted average BSDF */
332          scalecolor(cval, sf);
333 <        return(ok);
333 >                                        /* subtract diffuse contribution */
334 >        for (i = 3*(diffY > FTINY); i--; )
335 >                if ((colval(cval,i) -= colval(cdiff,i)) < 0)
336 >                        colval(cval,i) = 0;
337 >        return(1);
338   baderror:
339          objerror(ndp->mp, USER, transSDError(ec));
340          return(0);                      /* gratis return */
# Line 174 | Line 354 | dir_bsdf(
354          double          dtmp;
355          COLOR           ctmp;
356  
357 <        setcolor(cval, .0, .0, .0);
357 >        setcolor(cval,  0, 0, 0);
358  
359          ldot = DOT(np->pnorm, ldir);
360          if ((-FTINY <= ldot) & (ldot <= FTINY))
# Line 182 | Line 362 | dir_bsdf(
362  
363          if (ldot > 0 && bright(np->rdiff) > FTINY) {
364                  /*
365 <                 *  Compute added diffuse reflected component.
365 >                 *  Compute diffuse reflected component
366                   */
367                  copycolor(ctmp, np->rdiff);
368                  dtmp = ldot * omega * (1./PI);
# Line 191 | Line 371 | dir_bsdf(
371          }
372          if (ldot < 0 && bright(np->tdiff) > FTINY) {
373                  /*
374 <                 *  Compute added diffuse transmission.
374 >                 *  Compute diffuse transmission
375                   */
376                  copycolor(ctmp, np->tdiff);
377 <                dtmp = -ldot * omega * (1.0/PI);
377 >                dtmp = -ldot * omega * (1./PI);
378                  scalecolor(ctmp, dtmp);
379                  addcolor(cval, ctmp);
380          }
381 +        if (ambRayInPmap(np->pr))
382 +                return;         /* specular already in photon map */
383          /*
384 <         *  Compute scattering coefficient using BSDF.
384 >         *  Compute specular scattering coefficient using BSDF
385           */
386 <        if (!direct_bsdf_OK(ctmp, ldir, omega, np))
386 >        if (!direct_specular_OK(ctmp, ldir, omega, np))
387                  return;
388 <        if (ldot > 0) {         /* pattern only diffuse reflection */
207 <                COLOR   ctmp1, ctmp2;
208 <                dtmp = (np->pr->rod > 0) ? np->sd->rLambFront.cieY
209 <                                        : np->sd->rLambBack.cieY;
210 <                                        /* diffuse fraction */
211 <                dtmp /= PI * bright(ctmp);
212 <                copycolor(ctmp2, np->pr->pcol);
213 <                scalecolor(ctmp2, dtmp);
214 <                setcolor(ctmp1, 1.-dtmp, 1.-dtmp, 1.-dtmp);
215 <                addcolor(ctmp1, ctmp2);
216 <                multcolor(ctmp, ctmp1); /* apply derated pattern */
217 <                dtmp = ldot * omega;
218 <        } else {                        /* full pattern on transmission */
388 >        if (ldot < 0) {         /* pattern for specular transmission */
389                  multcolor(ctmp, np->pr->pcol);
390                  dtmp = -ldot * omega;
391 <        }
391 >        } else
392 >                dtmp = ldot * omega;
393          scalecolor(ctmp, dtmp);
394          addcolor(cval, ctmp);
395   }
# Line 237 | Line 408 | dir_brdf(
408          double          dtmp;
409          COLOR           ctmp, ctmp1, ctmp2;
410  
411 <        setcolor(cval, .0, .0, .0);
411 >        setcolor(cval,  0, 0, 0);
412  
413          ldot = DOT(np->pnorm, ldir);
414          
# Line 246 | Line 417 | dir_brdf(
417  
418          if (bright(np->rdiff) > FTINY) {
419                  /*
420 <                 *  Compute added diffuse reflected component.
420 >                 *  Compute diffuse reflected component
421                   */
422                  copycolor(ctmp, np->rdiff);
423                  dtmp = ldot * omega * (1./PI);
424                  scalecolor(ctmp, dtmp);
425                  addcolor(cval, ctmp);
426          }
427 +        if (ambRayInPmap(np->pr))
428 +                return;         /* specular already in photon map */
429          /*
430 <         *  Compute reflection coefficient using BSDF.
430 >         *  Compute specular reflection coefficient using BSDF
431           */
432 <        if (!direct_bsdf_OK(ctmp, ldir, omega, np))
432 >        if (!direct_specular_OK(ctmp, ldir, omega, np))
433                  return;
261 –                                        /* pattern only diffuse reflection */
262 –        dtmp = (np->pr->rod > 0) ? np->sd->rLambFront.cieY
263 –                                : np->sd->rLambBack.cieY;
264 –        dtmp /= PI * bright(ctmp);      /* diffuse fraction */
265 –        copycolor(ctmp2, np->pr->pcol);
266 –        scalecolor(ctmp2, dtmp);
267 –        setcolor(ctmp1, 1.-dtmp, 1.-dtmp, 1.-dtmp);
268 –        addcolor(ctmp1, ctmp2);
269 –        multcolor(ctmp, ctmp1);         /* apply derated pattern */
434          dtmp = ldot * omega;
435          scalecolor(ctmp, dtmp);
436          addcolor(cval, ctmp);
# Line 286 | Line 450 | dir_btdf(
450          double          dtmp;
451          COLOR           ctmp;
452  
453 <        setcolor(cval, .0, .0, .0);
453 >        setcolor(cval,  0, 0, 0);
454  
455          ldot = DOT(np->pnorm, ldir);
456  
# Line 295 | Line 459 | dir_btdf(
459  
460          if (bright(np->tdiff) > FTINY) {
461                  /*
462 <                 *  Compute added diffuse transmission.
462 >                 *  Compute diffuse transmission
463                   */
464                  copycolor(ctmp, np->tdiff);
465 <                dtmp = -ldot * omega * (1.0/PI);
465 >                dtmp = -ldot * omega * (1./PI);
466                  scalecolor(ctmp, dtmp);
467                  addcolor(cval, ctmp);
468          }
469 +        if (ambRayInPmap(np->pr))
470 +                return;         /* specular already in photon map */
471          /*
472 <         *  Compute scattering coefficient using BSDF.
472 >         *  Compute specular scattering coefficient using BSDF
473           */
474 <        if (!direct_bsdf_OK(ctmp, ldir, omega, np))
474 >        if (!direct_specular_OK(ctmp, ldir, omega, np))
475                  return;
476                                          /* full pattern on transmission */
477          multcolor(ctmp, np->pr->pcol);
# Line 316 | Line 482 | dir_btdf(
482  
483   /* Sample separate BSDF component */
484   static int
485 < sample_sdcomp(BSDFDAT *ndp, SDComponent *dcp, int usepat)
485 > sample_sdcomp(BSDFDAT *ndp, SDComponent *dcp, int xmit)
486   {
487 <        int     nstarget = 1;
488 <        int     nsent;
489 <        SDError ec;
490 <        SDValue bsv;
491 <        double  xrand;
492 <        FVECT   vsmp;
493 <        RAY     sr;
487 >        const int       hasthru = (xmit &&
488 >                                        !(ndp->pr->crtype & (SPECULAR|AMBIENT))
489 >                                        && bright(ndp->cthru) > FTINY);
490 >        int             nstarget = 1;
491 >        int             nsent = 0;
492 >        int             n;
493 >        SDError         ec;
494 >        SDValue         bsv;
495 >        double          xrand;
496 >        FVECT           vsmp, vinc;
497 >        RAY             sr;
498                                                  /* multiple samples? */
499          if (specjitter > 1.5) {
500                  nstarget = specjitter*ndp->pr->rweight + .5;
501                  nstarget += !nstarget;
502          }
503                                                  /* run through our samples */
504 <        for (nsent = 0; nsent < nstarget; nsent++) {
504 >        for (n = 0; n < nstarget; n++) {
505                  if (nstarget == 1) {            /* stratify random variable */
506                          xrand = urand(ilhash(dimlist,ndims)+samplendx);
507                          if (specjitter < 1.)
508                                  xrand = .5 + specjitter*(xrand-.5);
509                  } else {
510 <                        xrand = (nsent + frandom())/(double)nstarget;
510 >                        xrand = (n + frandom())/(double)nstarget;
511                  }
512                  SDerrorDetail[0] = '\0';        /* sample direction & coef. */
513                  bsdf_jitter(vsmp, ndp, ndp->sr_vpsa[0]);
514 +                VCOPY(vinc, vsmp);              /* to compare after */
515                  ec = SDsampComponent(&bsv, vsmp, xrand, dcp);
516                  if (ec)
517                          objerror(ndp->mp, USER, transSDError(ec));
518                  if (bsv.cieY <= FTINY)          /* zero component? */
519                          break;
520 <                                                /* map vector to world */
520 >                if (hasthru) {                  /* check for view ray */
521 >                        double  dx = vinc[0] + vsmp[0];
522 >                        double  dy = vinc[1] + vsmp[1];
523 >                        if (dx*dx + dy*dy <= ndp->sr_vpsa[0]*ndp->sr_vpsa[0])
524 >                                continue;       /* exclude view sample */
525 >                }
526 >                                                /* map non-view sample->world */
527                  if (SDmapDir(sr.rdir, ndp->fromloc, vsmp) != SDEnone)
528                          break;
529                                                  /* spawn a specular ray */
530                  if (nstarget > 1)
531                          bsv.cieY /= (double)nstarget;
532                  cvt_sdcolor(sr.rcoef, &bsv);    /* use sample color */
533 <                if (usepat)                     /* apply pattern? */
533 >                if (xmit)                       /* apply pattern on transmit */
534                          multcolor(sr.rcoef, ndp->pr->pcol);
535                  if (rayorigin(&sr, SPECULAR, ndp->pr, sr.rcoef) < 0) {
536 <                        if (maxdepth > 0)
537 <                                break;
538 <                        continue;               /* Russian roulette victim */
536 >                        if (!n & (nstarget > 1)) {
537 >                                n = nstarget;   /* avoid infinitue loop */
538 >                                nstarget = nstarget*sr.rweight/minweight;
539 >                                if (n == nstarget) break;
540 >                                n = -1;         /* moved target */
541 >                        }
542 >                        continue;               /* try again */
543                  }
544 <                                                /* need to offset origin? */
364 <                if (ndp->thick != 0 && ndp->pr->rod > 0 ^ vsmp[2] > 0)
544 >                if (xmit && ndp->thick != 0)    /* need to offset origin? */
545                          VSUM(sr.rorg, sr.rorg, ndp->pr->ron, -ndp->thick);
546                  rayvalue(&sr);                  /* send & evaluate sample */
547                  multcolor(sr.rcol, sr.rcoef);
548                  addcolor(ndp->pr->rcol, sr.rcol);
549 +                ++nsent;
550          }
551          return(nsent);
552   }
# Line 374 | Line 555 | sample_sdcomp(BSDFDAT *ndp, SDComponent *dcp, int usep
555   static int
556   sample_sdf(BSDFDAT *ndp, int sflags)
557   {
558 +        int             hasthru = (sflags == SDsampSpT &&
559 +                                        !(ndp->pr->crtype & (SPECULAR|AMBIENT))
560 +                                        && bright(ndp->cthru) > FTINY);
561          int             n, ntotal = 0;
562 +        double          b = 0;
563          SDSpectralDF    *dfp;
564          COLORV          *unsc;
565  
566          if (sflags == SDsampSpT) {
567                  unsc = ndp->tunsamp;
568 <                dfp = ndp->sd->tf;
569 <                cvt_sdcolor(unsc, &ndp->sd->tLamb);
568 >                if (ndp->pr->rod > 0)
569 >                        dfp = (ndp->sd->tf != NULL) ? ndp->sd->tf : ndp->sd->tb;
570 >                else
571 >                        dfp = (ndp->sd->tb != NULL) ? ndp->sd->tb : ndp->sd->tf;
572          } else /* sflags == SDsampSpR */ {
573                  unsc = ndp->runsamp;
574 <                if (ndp->pr->rod > 0) {
574 >                if (ndp->pr->rod > 0)
575                          dfp = ndp->sd->rf;
576 <                        cvt_sdcolor(unsc, &ndp->sd->rLambFront);
390 <                } else {
576 >                else
577                          dfp = ndp->sd->rb;
392 –                        cvt_sdcolor(unsc, &ndp->sd->rLambBack);
393 –                }
578          }
579 <        multcolor(unsc, ndp->pr->pcol);
579 >        setcolor(unsc,  0, 0, 0);
580          if (dfp == NULL)                        /* no specular component? */
581                  return(0);
582 <                                                /* below sampling threshold? */
583 <        if (dfp->maxHemi <= specthresh+FTINY) {
584 <                if (dfp->maxHemi > FTINY) {     /* XXX no color from BSDF */
585 <                        FVECT   vjit;
586 <                        double  d;
587 <                        COLOR   ctmp;
588 <                        bsdf_jitter(vjit, ndp, ndp->sr_vpsa[1]);
589 <                        d = SDdirectHemi(vjit, sflags, ndp->sd);
582 >
583 >        if (hasthru) {                          /* separate view sample? */
584 >                RAY     tr;
585 >                if (rayorigin(&tr, TRANS, ndp->pr, ndp->cthru) == 0) {
586 >                        VCOPY(tr.rdir, ndp->pr->rdir);
587 >                        rayvalue(&tr);
588 >                        multcolor(tr.rcol, tr.rcoef);
589 >                        addcolor(ndp->pr->rcol, tr.rcol);
590 >                        ndp->pr->rxt = ndp->pr->rot + raydistance(&tr);
591 >                        ++ntotal;
592 >                        b = bright(ndp->cthru);
593 >                } else
594 >                        hasthru = 0;
595 >        }
596 >        if (dfp->maxHemi - b <= FTINY) {        /* have specular to sample? */
597 >                b = 0;
598 >        } else {
599 >                FVECT   vjit;
600 >                bsdf_jitter(vjit, ndp, ndp->sr_vpsa[1]);
601 >                b = SDdirectHemi(vjit, sflags, ndp->sd) - b;
602 >                if (b < 0) b = 0;
603 >        }
604 >        if (b <= specthresh+FTINY) {            /* below sampling threshold? */
605 >                if (b > FTINY) {                /* XXX no color from BSDF */
606                          if (sflags == SDsampSpT) {
607 <                                copycolor(ctmp, ndp->pr->pcol);
608 <                                scalecolor(ctmp, d);
607 >                                copycolor(unsc, ndp->pr->pcol);
608 >                                scalecolor(unsc, b);
609                          } else                  /* no pattern on reflection */
610 <                                setcolor(ctmp, d, d, d);
411 <                        addcolor(unsc, ctmp);
610 >                                setcolor(unsc, b, b, b);
611                  }
612 <                return(0);
612 >                return(ntotal);
613          }
614 <                                                /* else need to sample */
615 <        dimlist[ndims++] = (int)(size_t)ndp->mp;
417 <        ndims++;
614 >        dimlist[ndims] = (int)(size_t)ndp->mp;  /* else sample specular */
615 >        ndims += 2;
616          for (n = dfp->ncomp; n--; ) {           /* loop over components */
617                  dimlist[ndims-1] = n + 9438;
618                  ntotal += sample_sdcomp(ndp, &dfp->comp[n], sflags==SDsampSpT);
# Line 427 | Line 625 | sample_sdf(BSDFDAT *ndp, int sflags)
625   int
626   m_bsdf(OBJREC *m, RAY *r)
627   {
628 +        int     hasthick = (m->otype == MAT_BSDF);
629          int     hitfront;
630          COLOR   ctmp;
631          SDError ec;
# Line 434 | Line 633 | m_bsdf(OBJREC *m, RAY *r)
633          MFUNC   *mf;
634          BSDFDAT nd;
635                                                  /* check arguments */
636 <        if ((m->oargs.nsargs < 6) | (m->oargs.nfargs > 9) |
636 >        if ((m->oargs.nsargs < hasthick+5) | (m->oargs.nfargs > 9) |
637                                  (m->oargs.nfargs % 3))
638                  objerror(m, USER, "bad # arguments");
639                                                  /* record surface struck */
640          hitfront = (r->rod > 0);
641                                                  /* load cal file */
642 <        mf = getfunc(m, 5, 0x1d, 1);
643 <                                                /* get thickness */
644 <        nd.thick = evalue(mf->ep[0]);
645 <        if ((-FTINY <= nd.thick) & (nd.thick <= FTINY))
646 <                nd.thick = .0;
647 <                                                /* check shadow */
648 <        if (r->crtype & SHADOW) {
649 <                if (nd.thick != 0)
451 <                        raytrans(r);            /* pass-through */
452 <                return(1);                      /* or shadow */
642 >        mf = hasthick   ? getfunc(m, 5, 0x1d, 1)
643 >                        : getfunc(m, 4, 0xe, 1) ;
644 >        setfunc(m, r);
645 >        nd.thick = 0;                           /* set thickness */
646 >        if (hasthick) {
647 >                nd.thick = evalue(mf->ep[0]);
648 >                if ((-FTINY <= nd.thick) & (nd.thick <= FTINY))
649 >                        nd.thick = 0;
650          }
651 +                                                /* check backface visibility */
652 +        if (!hitfront & !backvis) {
653 +                raytrans(r);
654 +                return(1);
655 +        }
656                                                  /* check other rays to pass */
657 <        if (nd.thick != 0 && (!(r->crtype & (SPECULAR|AMBIENT)) ||
658 <                                nd.thick > 0 ^ hitfront)) {
657 >        if (nd.thick != 0 && (r->crtype & SHADOW ||
658 >                                !(r->crtype & (SPECULAR|AMBIENT)) ||
659 >                                (nd.thick > 0) ^ hitfront)) {
660                  raytrans(r);                    /* hide our proxy */
661                  return(1);
662          }
663 +        if (hasthick && r->crtype & SHADOW)     /* early shadow check #1 */
664 +                return(1);
665 +        nd.mp = m;
666 +        nd.pr = r;
667                                                  /* get BSDF data */
668 <        nd.sd = loadBSDF(m->oargs.sarg[1]);
669 <                                                /* diffuse reflectance */
668 >        nd.sd = loadBSDF(m->oargs.sarg[hasthick]);
669 >                                                /* early shadow check #2 */
670 >        if (r->crtype & SHADOW && (nd.sd->tf == NULL) & (nd.sd->tb == NULL)) {
671 >                SDfreeCache(nd.sd);
672 >                return(1);
673 >        }
674 >                                                /* diffuse components */
675          if (hitfront) {
676 <                if (m->oargs.nfargs < 3)
677 <                        setcolor(nd.rdiff, .0, .0, .0);
678 <                else
467 <                        setcolor(nd.rdiff, m->oargs.farg[0],
676 >                cvt_sdcolor(nd.rdiff, &nd.sd->rLambFront);
677 >                if (m->oargs.nfargs >= 3) {
678 >                        setcolor(ctmp, m->oargs.farg[0],
679                                          m->oargs.farg[1],
680                                          m->oargs.farg[2]);
681 +                        addcolor(nd.rdiff, ctmp);
682 +                }
683 +                cvt_sdcolor(nd.tdiff, &nd.sd->tLambFront);
684          } else {
685 <                if (m->oargs.nfargs < 6) {      /* check invisible backside */
686 <                        if (!backvis && (nd.sd->rb == NULL) &
687 <                                                (nd.sd->tf == NULL)) {
474 <                                SDfreeCache(nd.sd);
475 <                                raytrans(r);
476 <                                return(1);
477 <                        }
478 <                        setcolor(nd.rdiff, .0, .0, .0);
479 <                } else
480 <                        setcolor(nd.rdiff, m->oargs.farg[3],
685 >                cvt_sdcolor(nd.rdiff, &nd.sd->rLambBack);
686 >                if (m->oargs.nfargs >= 6) {
687 >                        setcolor(ctmp, m->oargs.farg[3],
688                                          m->oargs.farg[4],
689                                          m->oargs.farg[5]);
690 +                        addcolor(nd.rdiff, ctmp);
691 +                }
692 +                cvt_sdcolor(nd.tdiff, &nd.sd->tLambBack);
693          }
694 <                                                /* diffuse transmittance */
695 <        if (m->oargs.nfargs < 9)
486 <                setcolor(nd.tdiff, .0, .0, .0);
487 <        else
488 <                setcolor(nd.tdiff, m->oargs.farg[6],
694 >        if (m->oargs.nfargs >= 9) {             /* add diffuse transmittance? */
695 >                setcolor(ctmp, m->oargs.farg[6],
696                                  m->oargs.farg[7],
697                                  m->oargs.farg[8]);
698 <        nd.mp = m;
699 <        nd.pr = r;
698 >                addcolor(nd.tdiff, ctmp);
699 >        }
700                                                  /* get modifiers */
701          raytexture(r, m->omod);
702                                                  /* modify diffuse values */
703          multcolor(nd.rdiff, r->pcol);
704          multcolor(nd.tdiff, r->pcol);
705                                                  /* get up vector */
706 <        upvec[0] = evalue(mf->ep[1]);
707 <        upvec[1] = evalue(mf->ep[2]);
708 <        upvec[2] = evalue(mf->ep[3]);
706 >        upvec[0] = evalue(mf->ep[hasthick+0]);
707 >        upvec[1] = evalue(mf->ep[hasthick+1]);
708 >        upvec[2] = evalue(mf->ep[hasthick+2]);
709                                                  /* return to world coords */
710          if (mf->fxp != &unitxf) {
711                  multv3(upvec, upvec, mf->fxp->xfm);
712                  nd.thick *= mf->fxp->sca;
713          }
714 +        if (r->rox != NULL) {
715 +                multv3(upvec, upvec, r->rox->f.xfm);
716 +                nd.thick *= r->rox->f.sca;
717 +        }
718          raynormal(nd.pnorm, r);
719                                                  /* compute local BSDF xform */
720          ec = SDcompXform(nd.toloc, nd.pnorm, upvec);
# Line 513 | Line 724 | m_bsdf(OBJREC *m, RAY *r)
724                  nd.vray[2] = -r->rdir[2];
725                  ec = SDmapDir(nd.vray, nd.toloc, nd.vray);
726          }
516 –        if (!ec)
517 –                ec = SDinvXform(nd.fromloc, nd.toloc);
727          if (ec) {
728                  objerror(m, WARNING, "Illegal orientation vector");
729 +                SDfreeCache(nd.sd);
730                  return(1);
731          }
732 <                                                /* determine BSDF resolution */
733 <        ec = SDsizeBSDF(nd.sr_vpsa, nd.vray, NULL, SDqueryMin+SDqueryMax, nd.sd);
732 >        setcolor(nd.cthru, 0, 0, 0);            /* consider through component */
733 >        setcolor(nd.cthru_surr, 0, 0, 0);
734 >        if (m->otype == MAT_ABSDF) {
735 >                compute_through(&nd);
736 >                if (r->crtype & SHADOW) {
737 >                        RAY     tr;             /* attempt to pass shadow ray */
738 >                        SDfreeCache(nd.sd);
739 >                        if (rayorigin(&tr, TRANS, r, nd.cthru) < 0)
740 >                                return(1);      /* no through component */
741 >                        VCOPY(tr.rdir, r->rdir);
742 >                        rayvalue(&tr);          /* transmit with scaling */
743 >                        multcolor(tr.rcol, tr.rcoef);
744 >                        copycolor(r->rcol, tr.rcol);
745 >                        return(1);              /* we're done */
746 >                }
747 >        }
748 >        ec = SDinvXform(nd.fromloc, nd.toloc);
749 >        if (!ec)                                /* determine BSDF resolution */
750 >                ec = SDsizeBSDF(nd.sr_vpsa, nd.vray, NULL,
751 >                                        SDqueryMin+SDqueryMax, nd.sd);
752          if (ec)
753                  objerror(m, USER, transSDError(ec));
754  
# Line 567 | Line 795 | m_bsdf(OBJREC *m, RAY *r)
795                          flipsurface(r);
796          }
797                                                  /* add direct component */
798 <        if ((bright(nd.tdiff) <= FTINY) & (nd.sd->tf == NULL)) {
798 >        if ((bright(nd.tdiff) <= FTINY) & (nd.sd->tf == NULL) &
799 >                                        (nd.sd->tb == NULL)) {
800                  direct(r, dir_brdf, &nd);       /* reflection only */
801          } else if (nd.thick == 0) {
802                  direct(r, dir_bsdf, &nd);       /* thin surface scattering */

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