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

Comparing ray/src/rt/m_bsdf.c (file contents):
Revision 2.3 by greg, Sat Feb 19 01:48:59 2011 UTC vs.
Revision 2.39 by greg, Fri Jun 2 18:10:11 2017 UTC

# Line 13 | Line 13 | static const char RCSid[] = "$Id$";
13   #include  "func.h"
14   #include  "bsdf.h"
15   #include  "random.h"
16 + #include  "pmapmat.h"
17  
18   /*
19   *      Arguments to this material include optional diffuse colors.
20   *  String arguments include the BSDF and function files.
21 < *      A thickness variable causes the strange but useful behavior
22 < *  of translating transmitted rays this distance past the surface
23 < *  intersection in the normal direction to bypass intervening geometry.
24 < *  This only affects scattered, non-source directed samples.  Thus,
25 < *  thickness is relevant only if there is a transmitted component.
26 < *  A positive 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 our BSDF invisible.  This allows the
29 < *  underlying geometry to become visible.  A matching surface should be
30 < *  placed on the other side, less than the thickness away, if the backside
31 < *  reflectance is non-zero.
21 > *      A non-zero thickness causes the strange but useful behavior
22 > *  of translating transmitted rays this distance beneath the surface
23 > *  (opposite the surface normal) to bypass any intervening geometry.
24 > *  Translation only affects scattered, non-source-directed samples.
25 > *  A non-zero thickness has the further side-effect that an unscattered
26 > *  (view) ray will pass right through our material, making the BSDF
27 > *  surface invisible and showing the proxied geometry instead. Thickness
28 > *  has the further effect of turning off reflection on the reverse side so
29 > *  rays heading in the opposite direction pass unimpeded through the BSDF
30 > *  surface.  A paired surface may be placed on the opposide side of
31 > *  the detail geometry, less than this thickness away, if a two-way
32 > *  proxy is desired.  Note that the sign of the thickness is important.
33 > *  A positive thickness hides geometry behind the BSDF surface and uses
34 > *  front reflectance and transmission properties.  A negative thickness
35 > *  hides geometry in front of the surface when rays hit from behind,
36 > *  and applies only the transmission and backside reflectance properties.
37 > *  Reflection is ignored on the hidden side, as those rays pass through.
38 > *      When thickness is set to zero, shadow rays will be blocked unless
39 > *  a BTDF has a strong "through" component in the source direction.
40 > *  A separate test prevents over-counting by dropping specular & ambient
41 > *  samples that are too close to this "through" direction.  The same
42 > *  restriction applies for the proxy case (thickness != 0).
43   *      The "up" vector for the BSDF is given by three variables, defined
44   *  (along with the thickness) by the named function file, or '.' if none.
45   *  Together with the surface normal, this defines the local coordinate
46   *  system for the BSDF.
47   *      We do not reorient the surface, so if the BSDF has no back-side
48 < *  reflectance and none is given in the real arguments, the surface will
49 < *  appear as black when viewed from behind (unless backvis is false).
50 < *  The diffuse compnent arguments are added to components in the BSDF file,
48 > *  reflectance and none is given in the real arguments, a BSDF surface
49 > *  with zero thickness will appear black when viewed from behind
50 > *  unless backface visibility is on, when it becomes invisible.
51 > *      The diffuse arguments are added to components in the BSDF file,
52   *  not multiplied.  However, patterns affect this material as a multiplier
53   *  on everything except non-diffuse reflection.
54   *
55   *  Arguments for MAT_BSDF are:
56   *      6+      thick   BSDFfile        ux uy uz        funcfile        transform
57   *      0
58 < *      0|3|9   rdf     gdf     bdf
58 > *      0|3|6|9 rdf     gdf     bdf
59   *              rdb     gdb     bdb
60   *              rdt     gdt     bdt
61   */
62  
63 + /*
64 + * Note that our reverse ray-tracing process means that the positions
65 + * of incoming and outgoing vectors may be reversed in our calls
66 + * to the BSDF library.  This is usually fine, since the bidirectional nature
67 + * of the BSDF (that's what the 'B' stands for) means it all works out.
68 + */
69 +
70   typedef struct {
71          OBJREC  *mp;            /* material pointer */
72          RAY     *pr;            /* intersected ray */
73          FVECT   pnorm;          /* perturbed surface normal */
74 <        FVECT   vinc;           /* local incident vector */
74 >        FVECT   vray;           /* local outgoing (return) vector */
75 >        double  sr_vpsa[2];     /* sqrt of BSDF projected solid angle extrema */
76          RREAL   toloc[3][3];    /* world to local BSDF coords */
77          RREAL   fromloc[3][3];  /* local BSDF coords to world */
78          double  thick;          /* surface thickness */
79 +        COLOR   cthru;          /* "through" component multiplier */
80          SDData  *sd;            /* loaded BSDF data */
81 +        COLOR   rdiff;          /* diffuse reflection */
82          COLOR   runsamp;        /* BSDF hemispherical reflection */
83 <        COLOR   rdiff;          /* added diffuse reflection */
83 >        COLOR   tdiff;          /* diffuse transmission */
84          COLOR   tunsamp;        /* BSDF hemispherical transmission */
62        COLOR   tdiff;          /* added diffuse transmission */
85   }  BSDFDAT;             /* BSDF material data */
86  
87   #define cvt_sdcolor(cv, svp)    ccy2rgb(&(svp)->spec, (svp)->cieY, cv)
88  
89 < /* Compute source contribution for BSDF */
89 > /* Compute "through" component color */
90   static void
91 < dirbsdf(
91 > compute_through(BSDFDAT *ndp)
92 > {
93 > #define NDIR2CHECK      13
94 >        static const float      dir2check[NDIR2CHECK][2] = {
95 >                                        {0, 0},
96 >                                        {-0.8, 0},
97 >                                        {0, 0.8},
98 >                                        {0, -0.8},
99 >                                        {0.8, 0},
100 >                                        {-0.8, 0.8},
101 >                                        {-0.8, -0.8},
102 >                                        {0.8, 0.8},
103 >                                        {0.8, -0.8},
104 >                                        {-1.6, 0},
105 >                                        {0, 1.6},
106 >                                        {0, -1.6},
107 >                                        {1.6, 0},
108 >                                };
109 >        const double    peak_over = 2.0;
110 >        SDSpectralDF    *dfp;
111 >        FVECT           pdir;
112 >        double          tomega, srchrad;
113 >        COLOR           vpeak, vsum;
114 >        int             nsum, i;
115 >        SDError         ec;
116 >
117 >        setcolor(ndp->cthru, .0, .0, .0);       /* starting assumption */
118 >
119 >        if (!(ndp->pr->crtype & (SPECULAR|AMBIENT|SHADOW)))
120 >                return;                         /* simply don't need to know */
121 >
122 >        if (ndp->pr->rod > 0)
123 >                dfp = (ndp->sd->tf != NULL) ? ndp->sd->tf : ndp->sd->tb;
124 >        else
125 >                dfp = (ndp->sd->tb != NULL) ? ndp->sd->tb : ndp->sd->tf;
126 >
127 >        if (dfp == NULL)
128 >                return;                         /* no specular transmission */
129 >        if (bright(ndp->pr->pcol) <= FTINY)
130 >                return;                         /* pattern is black, here */
131 >        srchrad = sqrt(dfp->minProjSA);         /* else search for peak */
132 >        setcolor(vpeak, .0, .0, .0);
133 >        setcolor(vsum, .0, .0, .0);
134 >        nsum = 0;
135 >        for (i = 0; i < NDIR2CHECK; i++) {
136 >                FVECT   tdir;
137 >                SDValue sv;
138 >                COLOR   vcol;
139 >                tdir[0] = -ndp->vray[0] + dir2check[i][0]*srchrad;
140 >                tdir[1] = -ndp->vray[1] + dir2check[i][1]*srchrad;
141 >                tdir[2] = -ndp->vray[2];
142 >                normalize(tdir);
143 >                ec = SDevalBSDF(&sv, tdir, ndp->vray, ndp->sd);
144 >                if (ec)
145 >                        goto baderror;
146 >                cvt_sdcolor(vcol, &sv);
147 >                addcolor(vsum, vcol);
148 >                ++nsum;
149 >                if (bright(vcol) > bright(vpeak)) {
150 >                        copycolor(vpeak, vcol);
151 >                        VCOPY(pdir, tdir);
152 >                }
153 >        }
154 >        ec = SDsizeBSDF(&tomega, pdir, ndp->vray, SDqueryMin, ndp->sd);
155 >        if (ec)
156 >                goto baderror;
157 >        if (tomega > 1.5*dfp->minProjSA)
158 >                return;                         /* not really a peak? */
159 >        if ((bright(vpeak) - ndp->sd->tLamb.cieY*(1./PI))*tomega <= .007)
160 >                return;                         /* < 0.7% transmission */
161 >        for (i = 3; i--; )                      /* remove peak from average */
162 >                colval(vsum,i) -= colval(vpeak,i);
163 >        --nsum;
164 >        if (peak_over*bright(vsum) >= nsum*bright(vpeak))
165 >                return;                         /* not peaky enough */
166 >        copycolor(ndp->cthru, vpeak);           /* else use it */
167 >        scalecolor(ndp->cthru, tomega);
168 >        multcolor(ndp->cthru, ndp->pr->pcol);   /* modify by pattern */
169 >        return;
170 > baderror:
171 >        objerror(ndp->mp, USER, transSDError(ec));
172 > #undef NDIR2CHECK
173 > }
174 >
175 > /* Jitter ray sample according to projected solid angle and specjitter */
176 > static void
177 > bsdf_jitter(FVECT vres, BSDFDAT *ndp, double sr_psa)
178 > {
179 >        VCOPY(vres, ndp->vray);
180 >        if (specjitter < 1.)
181 >                sr_psa *= specjitter;
182 >        if (sr_psa <= FTINY)
183 >                return;
184 >        vres[0] += sr_psa*(.5 - frandom());
185 >        vres[1] += sr_psa*(.5 - frandom());
186 >        normalize(vres);
187 > }
188 >
189 > /* Get BSDF specular for direct component, returning true if OK to proceed */
190 > static int
191 > direct_specular_OK(COLOR cval, FVECT ldir, double omega, BSDFDAT *ndp)
192 > {
193 >        int     nsamp, ok = 0;
194 >        FVECT   vsrc, vsmp, vjit;
195 >        double  tomega, tomega2;
196 >        double  sf, tsr, sd[2];
197 >        COLOR   csmp, cdiff;
198 >        double  diffY;
199 >        SDValue sv;
200 >        SDError ec;
201 >        int     i;
202 >                                        /* in case we fail */
203 >        setcolor(cval, .0, .0, .0);
204 >                                        /* transform source direction */
205 >        if (SDmapDir(vsrc, ndp->toloc, ldir) != SDEnone)
206 >                return(0);
207 >                                        /* will discount diffuse portion */
208 >        switch ((vsrc[2] > 0)<<1 | (ndp->vray[2] > 0)) {
209 >        case 3:
210 >                if (ndp->sd->rf == NULL)
211 >                        return(0);      /* all diffuse */
212 >                sv = ndp->sd->rLambFront;
213 >                break;
214 >        case 0:
215 >                if (ndp->sd->rb == NULL)
216 >                        return(0);      /* all diffuse */
217 >                sv = ndp->sd->rLambBack;
218 >                break;
219 >        default:
220 >                if ((ndp->sd->tf == NULL) & (ndp->sd->tb == NULL))
221 >                        return(0);      /* all diffuse */
222 >                sv = ndp->sd->tLamb;
223 >                break;
224 >        }
225 >        if (sv.cieY > FTINY) {
226 >                diffY = sv.cieY *= 1./PI;
227 >                cvt_sdcolor(cdiff, &sv);
228 >        } else {
229 >                diffY = .0;
230 >                setcolor(cdiff, .0, .0, .0);
231 >        }
232 >                                        /* need projected solid angles */
233 >        omega *= fabs(vsrc[2]);
234 >        ec = SDsizeBSDF(&tomega, ndp->vray, vsrc, SDqueryMin, ndp->sd);
235 >        if (ec)
236 >                goto baderror;
237 >                                        /* check indirect over-counting */
238 >        if (ndp->pr->crtype & (SPECULAR|AMBIENT)
239 >                                && (vsrc[2] > 0) ^ (ndp->vray[2] > 0)
240 >                                && bright(ndp->cthru) > FTINY) {
241 >                double  dx = vsrc[0] + ndp->vray[0];
242 >                double  dy = vsrc[1] + ndp->vray[1];
243 >                if (dx*dx + dy*dy <= (4./PI)*(omega + tomega +
244 >                                                2.*sqrt(omega*tomega)))
245 >                        return(0);
246 >        }
247 >                                        /* assign number of samples */
248 >        sf = specjitter * ndp->pr->rweight;
249 >        if (tomega <= .0)
250 >                nsamp = 1;
251 >        else if (25.*tomega <= omega)
252 >                nsamp = 100.*sf + .5;
253 >        else
254 >                nsamp = 4.*sf*omega/tomega + .5;
255 >        nsamp += !nsamp;
256 >        sf = sqrt(omega);               /* sample our source area */
257 >        tsr = sqrt(tomega);
258 >        for (i = nsamp; i--; ) {
259 >                VCOPY(vsmp, vsrc);      /* jitter query directions */
260 >                if (nsamp > 1) {
261 >                        multisamp(sd, 2, (i + frandom())/(double)nsamp);
262 >                        vsmp[0] += (sd[0] - .5)*sf;
263 >                        vsmp[1] += (sd[1] - .5)*sf;
264 >                        normalize(vsmp);
265 >                }
266 >                bsdf_jitter(vjit, ndp, tsr);
267 >                                        /* compute BSDF */
268 >                ec = SDevalBSDF(&sv, vjit, vsmp, ndp->sd);
269 >                if (ec)
270 >                        goto baderror;
271 >                if (sv.cieY - diffY <= FTINY)
272 >                        continue;       /* no specular part */
273 >                                        /* check for variable resolution */
274 >                ec = SDsizeBSDF(&tomega2, vjit, vsmp, SDqueryMin, ndp->sd);
275 >                if (ec)
276 >                        goto baderror;
277 >                if (tomega2 < .12*tomega)
278 >                        continue;       /* not safe to include */
279 >                cvt_sdcolor(csmp, &sv);
280 >                addcolor(cval, csmp);   /* else average it in */
281 >                ++ok;
282 >        }
283 >        if (!ok)                        /* no valid specular samples? */
284 >                return(0);
285 >
286 >        sf = 1./(double)ok;             /* compute average BSDF */
287 >        scalecolor(cval, sf);
288 >                                        /* subtract diffuse contribution */
289 >        for (i = 3*(diffY > FTINY); i--; )
290 >                if ((colval(cval,i) -= colval(cdiff,i)) < .0)
291 >                        colval(cval,i) = .0;
292 >        return(1);
293 > baderror:
294 >        objerror(ndp->mp, USER, transSDError(ec));
295 >        return(0);                      /* gratis return */
296 > }
297 >
298 > /* Compute source contribution for BSDF (reflected & transmitted) */
299 > static void
300 > dir_bsdf(
301          COLOR  cval,                    /* returned coefficient */
302          void  *nnp,                     /* material data */
303          FVECT  ldir,                    /* light source direction */
# Line 74 | Line 305 | dirbsdf(
305   )
306   {
307          BSDFDAT         *np = (BSDFDAT *)nnp;
77        SDError         ec;
78        SDValue         sv;
79        FVECT           vout;
308          double          ldot;
309          double          dtmp;
310          COLOR           ctmp;
# Line 87 | Line 315 | dirbsdf(
315          if ((-FTINY <= ldot) & (ldot <= FTINY))
316                  return;
317  
318 <        if (ldot > .0 && bright(np->rdiff) > FTINY) {
318 >        if (ldot > 0 && bright(np->rdiff) > FTINY) {
319                  /*
320 <                 *  Compute added diffuse reflected component.
320 >                 *  Compute diffuse reflected component
321                   */
322                  copycolor(ctmp, np->rdiff);
323                  dtmp = ldot * omega * (1./PI);
324                  scalecolor(ctmp, dtmp);
325                  addcolor(cval, ctmp);
326          }
327 <        if (ldot < .0 && bright(np->tdiff) > FTINY) {
327 >        if (ldot < 0 && bright(np->tdiff) > FTINY) {
328                  /*
329 <                 *  Compute added diffuse transmission.
329 >                 *  Compute diffuse transmission
330                   */
331                  copycolor(ctmp, np->tdiff);
332                  dtmp = -ldot * omega * (1.0/PI);
333                  scalecolor(ctmp, dtmp);
334                  addcolor(cval, ctmp);
335          }
336 +        if (ambRayInPmap(np->pr))
337 +                return;         /* specular already in photon map */
338          /*
339 <         *  Compute scattering coefficient using BSDF.
339 >         *  Compute specular scattering coefficient using BSDF
340           */
341 <        if (SDmapDir(vout, np->toloc, ldir) != SDEnone)
341 >        if (!direct_specular_OK(ctmp, ldir, omega, np))
342                  return;
343 <        ec = SDevalBSDF(&sv, vout, np->vinc, np->sd);
114 <        if (ec)
115 <                objerror(np->mp, USER, transSDError(ec));
116 <
117 <        if (sv.cieY <= FTINY)           /* not worth using? */
118 <                return;
119 <        cvt_sdcolor(ctmp, &sv);
120 <        if (ldot > .0) {                /* pattern only diffuse reflection */
121 <                COLOR   ctmp1, ctmp2;
122 <                dtmp = (np->pr->rod > .0) ? np->sd->rLambFront.cieY
123 <                                        : np->sd->rLambBack.cieY;
124 <                dtmp /= PI * sv.cieY;   /* diffuse fraction */
125 <                copycolor(ctmp2, np->pr->pcol);
126 <                scalecolor(ctmp2, dtmp);
127 <                setcolor(ctmp1, 1.-dtmp, 1.-dtmp, 1.-dtmp);
128 <                addcolor(ctmp1, ctmp2);
129 <                multcolor(ctmp, ctmp1); /* apply derated pattern */
130 <                dtmp = ldot * omega;
131 <        } else {                        /* full pattern on transmission */
343 >        if (ldot < 0) {         /* pattern for specular transmission */
344                  multcolor(ctmp, np->pr->pcol);
345                  dtmp = -ldot * omega;
346 +        } else
347 +                dtmp = ldot * omega;
348 +        scalecolor(ctmp, dtmp);
349 +        addcolor(cval, ctmp);
350 + }
351 +
352 + /* Compute source contribution for BSDF (reflected only) */
353 + static void
354 + dir_brdf(
355 +        COLOR  cval,                    /* returned coefficient */
356 +        void  *nnp,                     /* material data */
357 +        FVECT  ldir,                    /* light source direction */
358 +        double  omega                   /* light source size */
359 + )
360 + {
361 +        BSDFDAT         *np = (BSDFDAT *)nnp;
362 +        double          ldot;
363 +        double          dtmp;
364 +        COLOR           ctmp, ctmp1, ctmp2;
365 +
366 +        setcolor(cval, .0, .0, .0);
367 +
368 +        ldot = DOT(np->pnorm, ldir);
369 +        
370 +        if (ldot <= FTINY)
371 +                return;
372 +
373 +        if (bright(np->rdiff) > FTINY) {
374 +                /*
375 +                 *  Compute diffuse reflected component
376 +                 */
377 +                copycolor(ctmp, np->rdiff);
378 +                dtmp = ldot * omega * (1./PI);
379 +                scalecolor(ctmp, dtmp);
380 +                addcolor(cval, ctmp);
381          }
382 +        if (ambRayInPmap(np->pr))
383 +                return;         /* specular already in photon map */
384 +        /*
385 +         *  Compute specular reflection coefficient using BSDF
386 +         */
387 +        if (!direct_specular_OK(ctmp, ldir, omega, np))
388 +                return;
389 +        dtmp = ldot * omega;
390          scalecolor(ctmp, dtmp);
391          addcolor(cval, ctmp);
392   }
393  
394 + /* Compute source contribution for BSDF (transmitted only) */
395 + static void
396 + dir_btdf(
397 +        COLOR  cval,                    /* returned coefficient */
398 +        void  *nnp,                     /* material data */
399 +        FVECT  ldir,                    /* light source direction */
400 +        double  omega                   /* light source size */
401 + )
402 + {
403 +        BSDFDAT         *np = (BSDFDAT *)nnp;
404 +        double          ldot;
405 +        double          dtmp;
406 +        COLOR           ctmp;
407 +
408 +        setcolor(cval, .0, .0, .0);
409 +
410 +        ldot = DOT(np->pnorm, ldir);
411 +
412 +        if (ldot >= -FTINY)
413 +                return;
414 +
415 +        if (bright(np->tdiff) > FTINY) {
416 +                /*
417 +                 *  Compute diffuse transmission
418 +                 */
419 +                copycolor(ctmp, np->tdiff);
420 +                dtmp = -ldot * omega * (1.0/PI);
421 +                scalecolor(ctmp, dtmp);
422 +                addcolor(cval, ctmp);
423 +        }
424 +        if (ambRayInPmap(np->pr))
425 +                return;         /* specular already in photon map */
426 +        /*
427 +         *  Compute specular scattering coefficient using BSDF
428 +         */
429 +        if (!direct_specular_OK(ctmp, ldir, omega, np))
430 +                return;
431 +                                        /* full pattern on transmission */
432 +        multcolor(ctmp, np->pr->pcol);
433 +        dtmp = -ldot * omega;
434 +        scalecolor(ctmp, dtmp);
435 +        addcolor(cval, ctmp);
436 + }
437 +
438   /* Sample separate BSDF component */
439   static int
440   sample_sdcomp(BSDFDAT *ndp, SDComponent *dcp, int usepat)
441   {
442          int     nstarget = 1;
443 <        int     nsent = 0;
443 >        int     nsent;
444          SDError ec;
445          SDValue bsv;
446 <        double  sthick;
447 <        FVECT   vout;
446 >        double  xrand;
447 >        FVECT   vsmp;
448          RAY     sr;
150        int     ntrials;
449                                                  /* multiple samples? */
450          if (specjitter > 1.5) {
451                  nstarget = specjitter*ndp->pr->rweight + .5;
452 <                if (nstarget < 1)
155 <                        nstarget = 1;
452 >                nstarget += !nstarget;
453          }
454 <                                                /* run through our trials */
455 <        for (ntrials = 0; nsent < nstarget && ntrials < 9*nstarget; ntrials++) {
456 <                SDerrorDetail[0] = '\0';
457 <                                                /* sample direction & coef. */
458 <                ec = SDsampComponent(&bsv, vout, ndp->vinc,
459 <                                ntrials ? frandom()
460 <                                        : urand(ilhash(dimlist,ndims)+samplendx),
461 <                                                dcp);
454 >                                                /* run through our samples */
455 >        for (nsent = 0; nsent < nstarget; nsent++) {
456 >                if (nstarget == 1) {            /* stratify random variable */
457 >                        xrand = urand(ilhash(dimlist,ndims)+samplendx);
458 >                        if (specjitter < 1.)
459 >                                xrand = .5 + specjitter*(xrand-.5);
460 >                } else {
461 >                        xrand = (nsent + frandom())/(double)nstarget;
462 >                }
463 >                SDerrorDetail[0] = '\0';        /* sample direction & coef. */
464 >                bsdf_jitter(vsmp, ndp, ndp->sr_vpsa[0]);
465 >                ec = SDsampComponent(&bsv, vsmp, xrand, dcp);
466                  if (ec)
467                          objerror(ndp->mp, USER, transSDError(ec));
468 <                                                /* zero component? */
168 <                if (bsv.cieY <= FTINY)
468 >                if (bsv.cieY <= FTINY)          /* zero component? */
469                          break;
470                                                  /* map vector to world */
471 <                if (SDmapDir(sr.rdir, ndp->fromloc, vout) != SDEnone)
471 >                if (SDmapDir(sr.rdir, ndp->fromloc, vsmp) != SDEnone)
472                          break;
173                                                /* unintentional penetration? */
174                if (DOT(sr.rdir, ndp->pr->ron) > .0 ^ vout[2] > .0)
175                        continue;
473                                                  /* spawn a specular ray */
474                  if (nstarget > 1)
475                          bsv.cieY /= (double)nstarget;
476 <                cvt_sdcolor(sr.rcoef, &bsv);    /* use color */
477 <                if (usepat)                     /* pattern on transmission */
476 >                cvt_sdcolor(sr.rcoef, &bsv);    /* use sample color */
477 >                if (usepat)                     /* apply pattern? */
478                          multcolor(sr.rcoef, ndp->pr->pcol);
479                  if (rayorigin(&sr, SPECULAR, ndp->pr, sr.rcoef) < 0) {
480 <                        if (maxdepth  > 0)
480 >                        if (maxdepth > 0)
481                                  break;
482 <                        ++nsent;                /* Russian roulette victim */
186 <                        continue;
482 >                        continue;               /* Russian roulette victim */
483                  }
484 <                if (ndp->thick > FTINY) {       /* need to move origin? */
485 <                        sthick = (ndp->pr->rod > .0) ? -ndp->thick : ndp->thick;
486 <                        if (sthick < .0 ^ vout[2] > .0)
191 <                                VSUM(sr.rorg, sr.rorg, ndp->pr->ron, sthick);
192 <                }
484 >                                                /* need to offset origin? */
485 >                if (ndp->thick != 0 && (ndp->pr->rod > 0) ^ (vsmp[2] > 0))
486 >                        VSUM(sr.rorg, sr.rorg, ndp->pr->ron, -ndp->thick);
487                  rayvalue(&sr);                  /* send & evaluate sample */
488                  multcolor(sr.rcol, sr.rcoef);
489                  addcolor(ndp->pr->rcol, sr.rcol);
196                ++nsent;
490          }
491          return(nsent);
492   }
# Line 208 | Line 501 | sample_sdf(BSDFDAT *ndp, int sflags)
501  
502          if (sflags == SDsampSpT) {
503                  unsc = ndp->tunsamp;
504 <                dfp = ndp->sd->tf;
505 <                cvt_sdcolor(unsc, &ndp->sd->tLamb);
504 >                if (ndp->pr->rod > 0)
505 >                        dfp = (ndp->sd->tf != NULL) ? ndp->sd->tf : ndp->sd->tb;
506 >                else
507 >                        dfp = (ndp->sd->tb != NULL) ? ndp->sd->tb : ndp->sd->tf;
508          } else /* sflags == SDsampSpR */ {
509                  unsc = ndp->runsamp;
510 <                if (ndp->pr->rod > .0) {
510 >                if (ndp->pr->rod > 0)
511                          dfp = ndp->sd->rf;
512 <                        cvt_sdcolor(unsc, &ndp->sd->rLambFront);
218 <                } else {
512 >                else
513                          dfp = ndp->sd->rb;
220                        cvt_sdcolor(unsc, &ndp->sd->rLambBack);
221                }
514          }
515 <        multcolor(unsc, ndp->pr->pcol);
515 >        setcolor(unsc, 0., 0., 0.);
516          if (dfp == NULL)                        /* no specular component? */
517                  return(0);
518                                                  /* below sampling threshold? */
519          if (dfp->maxHemi <= specthresh+FTINY) {
520                  if (dfp->maxHemi > FTINY) {     /* XXX no color from BSDF */
521 <                        double  d = SDdirectHemi(ndp->vinc, sflags, ndp->sd);
522 <                        COLOR   ctmp;
521 >                        FVECT   vjit;
522 >                        double  d;
523 >                        bsdf_jitter(vjit, ndp, ndp->sr_vpsa[1]);
524 >                        d = SDdirectHemi(vjit, sflags, ndp->sd);
525                          if (sflags == SDsampSpT) {
526 <                                copycolor(ctmp, ndp->pr->pcol);
527 <                                scalecolor(ctmp, d);
526 >                                copycolor(unsc, ndp->pr->pcol);
527 >                                scalecolor(unsc, d);
528                          } else                  /* no pattern on reflection */
529 <                                setcolor(ctmp, d, d, d);
236 <                        addcolor(unsc, ctmp);
529 >                                setcolor(unsc, d, d, d);
530                  }
531                  return(0);
532          }
# Line 252 | Line 545 | sample_sdf(BSDFDAT *ndp, int sflags)
545   int
546   m_bsdf(OBJREC *m, RAY *r)
547   {
548 +        int     hitfront;
549          COLOR   ctmp;
550          SDError ec;
551 <        FVECT   upvec, outVec;
551 >        FVECT   upvec, vtmp;
552          MFUNC   *mf;
553          BSDFDAT nd;
554                                                  /* check arguments */
555          if ((m->oargs.nsargs < 6) | (m->oargs.nfargs > 9) |
556                                  (m->oargs.nfargs % 3))
557                  objerror(m, USER, "bad # arguments");
558 <
559 <                                                /* get BSDF data */
266 <        nd.sd = loadBSDF(m->oargs.sarg[1]);
558 >                                                /* record surface struck */
559 >        hitfront = (r->rod > 0);
560                                                  /* load cal file */
561          mf = getfunc(m, 5, 0x1d, 1);
562 +        setfunc(m, r);
563                                                  /* get thickness */
564          nd.thick = evalue(mf->ep[0]);
565 <        if (nd.thick < .0)
565 >        if ((-FTINY <= nd.thick) & (nd.thick <= FTINY))
566                  nd.thick = .0;
567 <                                                /* check shadow */
568 <        if (r->crtype & SHADOW) {
569 <                if ((nd.thick > FTINY) & (nd.sd->tf != NULL))
570 <                        raytrans(r);            /* pass-through */
277 <                SDfreeCache(nd.sd);
278 <                return(1);                      /* else shadow */
567 >                                                /* check backface visibility */
568 >        if (!hitfront & !backvis) {
569 >                raytrans(r);
570 >                return(1);
571          }
572 <                                                /* check unscattered ray */
573 <        if (!(r->crtype & (SPECULAR|AMBIENT)) &&
574 <                        (nd.thick > FTINY) & (nd.sd->tf != NULL)) {
575 <                SDfreeCache(nd.sd);
576 <                raytrans(r);                    /* pass-through */
572 >                                                /* check other rays to pass */
573 >        if (nd.thick != 0 && (r->crtype & SHADOW ||
574 >                                !(r->crtype & (SPECULAR|AMBIENT)) ||
575 >                                (nd.thick > 0) ^ hitfront)) {
576 >                raytrans(r);                    /* hide our proxy */
577                  return(1);
578          }
579 +        nd.mp = m;
580 +        nd.pr = r;
581 +                                                /* get BSDF data */
582 +        nd.sd = loadBSDF(m->oargs.sarg[1]);
583 +                                                /* early shadow check */
584 +        if (r->crtype & SHADOW && (nd.sd->tf == NULL) & (nd.sd->tb == NULL))
585 +                return(1);
586                                                  /* diffuse reflectance */
587 <        if (r->rod > .0) {
588 <                if (m->oargs.nfargs < 3)
589 <                        setcolor(nd.rdiff, .0, .0, .0);
590 <                else
292 <                        setcolor(nd.rdiff, m->oargs.farg[0],
587 >        if (hitfront) {
588 >                cvt_sdcolor(nd.rdiff, &nd.sd->rLambFront);
589 >                if (m->oargs.nfargs >= 3) {
590 >                        setcolor(ctmp, m->oargs.farg[0],
591                                          m->oargs.farg[1],
592                                          m->oargs.farg[2]);
593 +                        addcolor(nd.rdiff, ctmp);
594 +                }
595          } else {
596 <                if (m->oargs.nfargs < 6) {      /* check invisible backside */
597 <                        if (!backvis && (nd.sd->rb == NULL) &
598 <                                                (nd.sd->tf == NULL)) {
299 <                                SDfreeCache(nd.sd);
300 <                                raytrans(r);
301 <                                return(1);
302 <                        }
303 <                        setcolor(nd.rdiff, .0, .0, .0);
304 <                } else
305 <                        setcolor(nd.rdiff, m->oargs.farg[3],
596 >                cvt_sdcolor(nd.rdiff, &nd.sd->rLambBack);
597 >                if (m->oargs.nfargs >= 6) {
598 >                        setcolor(ctmp, m->oargs.farg[3],
599                                          m->oargs.farg[4],
600                                          m->oargs.farg[5]);
601 +                        addcolor(nd.rdiff, ctmp);
602 +                }
603          }
604                                                  /* diffuse transmittance */
605 <        if (m->oargs.nfargs < 9)
606 <                setcolor(nd.tdiff, .0, .0, .0);
607 <        else
313 <                setcolor(nd.tdiff, m->oargs.farg[6],
605 >        cvt_sdcolor(nd.tdiff, &nd.sd->tLamb);
606 >        if (m->oargs.nfargs >= 9) {
607 >                setcolor(ctmp, m->oargs.farg[6],
608                                  m->oargs.farg[7],
609                                  m->oargs.farg[8]);
610 <        nd.mp = m;
611 <        nd.pr = r;
610 >                addcolor(nd.tdiff, ctmp);
611 >        }
612                                                  /* get modifiers */
613          raytexture(r, m->omod);
320        if (bright(r->pcol) <= FTINY) {         /* black pattern?! */
321                SDfreeCache(nd.sd);
322                return(1);
323        }
614                                                  /* modify diffuse values */
615          multcolor(nd.rdiff, r->pcol);
616          multcolor(nd.tdiff, r->pcol);
# Line 329 | Line 619 | m_bsdf(OBJREC *m, RAY *r)
619          upvec[1] = evalue(mf->ep[2]);
620          upvec[2] = evalue(mf->ep[3]);
621                                                  /* return to world coords */
622 <        if (mf->f != &unitxf) {
623 <                multv3(upvec, upvec, mf->f->xfm);
624 <                nd.thick *= mf->f->sca;
622 >        if (mf->fxp != &unitxf) {
623 >                multv3(upvec, upvec, mf->fxp->xfm);
624 >                nd.thick *= mf->fxp->sca;
625          }
626 +        if (r->rox != NULL) {
627 +                multv3(upvec, upvec, r->rox->f.xfm);
628 +                nd.thick *= r->rox->f.sca;
629 +        }
630          raynormal(nd.pnorm, r);
631                                                  /* compute local BSDF xform */
632          ec = SDcompXform(nd.toloc, nd.pnorm, upvec);
633          if (!ec) {
634 <                nd.vinc[0] = -r->rdir[0];
635 <                nd.vinc[1] = -r->rdir[1];
636 <                nd.vinc[2] = -r->rdir[2];
637 <                ec = SDmapDir(nd.vinc, nd.toloc, nd.vinc);
634 >                nd.vray[0] = -r->rdir[0];
635 >                nd.vray[1] = -r->rdir[1];
636 >                nd.vray[2] = -r->rdir[2];
637 >                ec = SDmapDir(nd.vray, nd.toloc, nd.vray);
638          }
345        if (!ec)
346                ec = SDinvXform(nd.fromloc, nd.toloc);
639          if (ec) {
640 <                objerror(m, WARNING, transSDError(ec));
349 <                SDfreeCache(nd.sd);
640 >                objerror(m, WARNING, "Illegal orientation vector");
641                  return(1);
642          }
643 <        if (r->rod < .0) {                      /* perturb normal towards hit */
643 >        compute_through(&nd);                   /* compute through component */
644 >        if (r->crtype & SHADOW) {
645 >                RAY     tr;                     /* attempt to pass shadow ray */
646 >                if (rayorigin(&tr, TRANS, r, nd.cthru) < 0)
647 >                        return(1);              /* blocked */
648 >                VCOPY(tr.rdir, r->rdir);
649 >                rayvalue(&tr);                  /* transmit with scaling */
650 >                multcolor(tr.rcol, tr.rcoef);
651 >                copycolor(r->rcol, tr.rcol);
652 >                return(1);                      /* we're done */
653 >        }
654 >        ec = SDinvXform(nd.fromloc, nd.toloc);
655 >        if (!ec)                                /* determine BSDF resolution */
656 >                ec = SDsizeBSDF(nd.sr_vpsa, nd.vray, NULL,
657 >                                        SDqueryMin+SDqueryMax, nd.sd);
658 >        if (ec)
659 >                objerror(m, USER, transSDError(ec));
660 >
661 >        nd.sr_vpsa[0] = sqrt(nd.sr_vpsa[0]);
662 >        nd.sr_vpsa[1] = sqrt(nd.sr_vpsa[1]);
663 >        if (!hitfront) {                        /* perturb normal towards hit */
664                  nd.pnorm[0] = -nd.pnorm[0];
665                  nd.pnorm[1] = -nd.pnorm[1];
666                  nd.pnorm[2] = -nd.pnorm[2];
# Line 361 | Line 672 | m_bsdf(OBJREC *m, RAY *r)
672                                                  /* compute indirect diffuse */
673          copycolor(ctmp, nd.rdiff);
674          addcolor(ctmp, nd.runsamp);
675 <        if (bright(ctmp) > FTINY) {             /* ambient from this side */
676 <                if (r->rod < .0)
675 >        if (bright(ctmp) > FTINY) {             /* ambient from reflection */
676 >                if (!hitfront)
677                          flipsurface(r);
678                  multambient(ctmp, r, nd.pnorm);
679                  addcolor(r->rcol, ctmp);
680 <                if (r->rod < .0)
680 >                if (!hitfront)
681                          flipsurface(r);
682          }
683          copycolor(ctmp, nd.tdiff);
684          addcolor(ctmp, nd.tunsamp);
685          if (bright(ctmp) > FTINY) {             /* ambient from other side */
686                  FVECT  bnorm;
687 <                if (r->rod > .0)
687 >                if (hitfront)
688                          flipsurface(r);
689                  bnorm[0] = -nd.pnorm[0];
690                  bnorm[1] = -nd.pnorm[1];
691                  bnorm[2] = -nd.pnorm[2];
692 <                multambient(ctmp, r, bnorm);
692 >                if (nd.thick != 0) {            /* proxy with offset? */
693 >                        VCOPY(vtmp, r->rop);
694 >                        VSUM(r->rop, vtmp, r->ron, nd.thick);
695 >                        multambient(ctmp, r, bnorm);
696 >                        VCOPY(r->rop, vtmp);
697 >                } else
698 >                        multambient(ctmp, r, bnorm);
699                  addcolor(r->rcol, ctmp);
700 <                if (r->rod > .0)
700 >                if (hitfront)
701                          flipsurface(r);
702          }
703                                                  /* add direct component */
704 <        direct(r, dirbsdf, &nd);
704 >        if ((bright(nd.tdiff) <= FTINY) & (nd.sd->tf == NULL) &
705 >                                        (nd.sd->tb == NULL)) {
706 >                direct(r, dir_brdf, &nd);       /* reflection only */
707 >        } else if (nd.thick == 0) {
708 >                direct(r, dir_bsdf, &nd);       /* thin surface scattering */
709 >        } else {
710 >                direct(r, dir_brdf, &nd);       /* reflection first */
711 >                VCOPY(vtmp, r->rop);            /* offset for transmitted */
712 >                VSUM(r->rop, vtmp, r->ron, -nd.thick);
713 >                direct(r, dir_btdf, &nd);       /* separate transmission */
714 >                VCOPY(r->rop, vtmp);
715 >        }
716                                                  /* clean up */
717          SDfreeCache(nd.sd);
718          return(1);

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