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

Comparing ray/src/rt/m_bsdf.c (file contents):
Revision 2.50 by greg, Mon Jun 25 20:49:10 2018 UTC vs.
Revision 2.59 by greg, Wed Jun 3 02:27:32 2020 UTC

# Line 36 | 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_SBSDF type, we check for a strong "through" component.
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_SBSDF
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.
# Line 55 | Line 55 | static const char RCSid[] = "$Id$";
55   *  not multiplied.  However, patterns affect this material as a multiplier
56   *  on everything except non-diffuse reflection.
57   *
58 < *  Arguments for MAT_SBSDF are:
58 > *  Arguments for MAT_ABSDF are:
59   *      5+      BSDFfile        ux uy uz        funcfile        transform
60   *      0
61   *      0|3|6|9 rdf     gdf     bdf
# Line 86 | 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_SBSDF */
89 >        COLOR   cthru;          /* "through" component for MAT_ABSDF */
90          SDData  *sd;            /* loaded BSDF data */
91          COLOR   rdiff;          /* diffuse reflection */
92          COLOR   runsamp;        /* BSDF hemispherical reflection */
# Line 96 | Line 96 | typedef struct {
96  
97   #define cvt_sdcolor(cv, svp)    ccy2rgb(&(svp)->spec, (svp)->cieY, cv)
98  
99 < /* Compute "through" component color for MAT_SBSDF */
99 > typedef struct {
100 >        double  vy;             /* brightness (for sorting) */
101 >        FVECT   tdir;           /* through sample direction (normalized) */
102 >        COLOR   vcol;           /* BTDF color */
103 > }  PEAKSAMP;            /* BTDF peak sample */
104 >
105 > /* Comparison function to put near-peak values in descending order */
106 > static int
107 > cmp_psamp(const void *p1, const void *p2)
108 > {
109 >        double  diff = (*(const PEAKSAMP *)p1).vy - (*(const PEAKSAMP *)p2).vy;
110 >        if (diff > 0) return(-1);
111 >        if (diff < 0) return(1);
112 >        return(0);
113 > }
114 >
115 > /* Compute "through" component color for MAT_ABSDF */
116   static void
117   compute_through(BSDFDAT *ndp)
118   {
# Line 117 | Line 133 | compute_through(BSDFDAT *ndp)
133                                          {1.6, 0},
134                                  };
135          const double    peak_over = 1.5;
136 +        PEAKSAMP        psamp[NDIR2CHECK];
137          SDSpectralDF    *dfp;
138          FVECT           pdir;
139          double          tomega, srchrad;
140 <        COLOR           vpeak, vsum;
141 <        int             i;
140 >        double          tomsum;
141 >        COLOR           vpeak;
142 >        double          vypeak, vysum;
143 >        int             i, ns, ntot;
144          SDError         ec;
145  
146          if (ndp->pr->rod > 0)
# Line 133 | Line 152 | compute_through(BSDFDAT *ndp)
152                  return;                         /* no specular transmission */
153          if (bright(ndp->pr->pcol) <= FTINY)
154                  return;                         /* pattern is black, here */
155 <        srchrad = sqrt(dfp->minProjSA);         /* else search for peak */
156 <        setcolor(vpeak, 0, 0, 0);
138 <        setcolor(vsum, 0, 0, 0);
139 <        pdir[2] = 0.0;
155 >        srchrad = sqrt(dfp->minProjSA);         /* else evaluate peak */
156 >        vysum = 0;
157          for (i = 0; i < NDIR2CHECK; i++) {
141 –                FVECT   tdir;
158                  SDValue sv;
159 <                COLOR   vcol;
160 <                tdir[0] = -ndp->vray[0] + dir2check[i][0]*srchrad;
161 <                tdir[1] = -ndp->vray[1] + dir2check[i][1]*srchrad;
162 <                tdir[2] = -ndp->vray[2];
163 <                normalize(tdir);
148 <                ec = SDevalBSDF(&sv, tdir, ndp->vray, ndp->sd);
159 >                psamp[i].tdir[0] = -ndp->vray[0] + dir2check[i][0]*srchrad;
160 >                psamp[i].tdir[1] = -ndp->vray[1] + dir2check[i][1]*srchrad;
161 >                psamp[i].tdir[2] = -ndp->vray[2];
162 >                normalize(psamp[i].tdir);
163 >                ec = SDevalBSDF(&sv, psamp[i].tdir, ndp->vray, ndp->sd);
164                  if (ec)
165                          goto baderror;
166 <                cvt_sdcolor(vcol, &sv);
167 <                addcolor(vsum, vcol);
168 <                if (sv.cieY > bright(vpeak)) {
169 <                        copycolor(vpeak, vcol);
170 <                        VCOPY(pdir, tdir);
166 >                cvt_sdcolor(psamp[i].vcol, &sv);
167 >                vysum += psamp[i].vy = sv.cieY;
168 >        }
169 >        if (vysum <= FTINY)                     /* zero neighborhood? */
170 >                return;
171 >        qsort(psamp, NDIR2CHECK, sizeof(PEAKSAMP), cmp_psamp);
172 >        setcolor(vpeak, 0, 0, 0);
173 >        vypeak = tomsum = 0;                    /* combine top unique values */
174 >        ns = 0; ntot = NDIR2CHECK;
175 >        for (i = 0; i < NDIR2CHECK; i++) {
176 >                if (i) {
177 >                        if (psamp[i].vy == psamp[i-1].vy) {
178 >                                vysum -= psamp[i].vy;
179 >                                --ntot;
180 >                                continue;       /* assume duplicate sample */
181 >                        }
182 >                        if (vypeak > 8.*psamp[i].vy*ns)
183 >                                continue;       /* peak cut-off */
184                  }
185 +                ec = SDsizeBSDF(&tomega, psamp[i].tdir, ndp->vray,
186 +                                                SDqueryMin, ndp->sd);
187 +                if (ec)
188 +                        goto baderror;
189 +                if (tomega > 1.5*dfp->minProjSA) {
190 +                        if (!i) return;         /* not really a peak? */
191 +                        continue;
192 +                }
193 +                scalecolor(psamp[i].vcol, tomega);
194 +                addcolor(vpeak, psamp[i].vcol);
195 +                tomsum += tomega;
196 +                vypeak += psamp[i].vy;
197 +                ++ns;
198          }
199 <        if (pdir[2] == 0.0)
200 <                return;                         /* zero neighborhood */
201 <        ec = SDsizeBSDF(&tomega, pdir, ndp->vray, SDqueryMin, ndp->sd);
161 <        if (ec)
162 <                goto baderror;
163 <        if (tomega > 1.5*dfp->minProjSA)
164 <                return;                         /* not really a peak? */
165 <        tomega /= fabs(pdir[2]);                /* remove cosine factor */
166 <        if ((bright(vpeak) - ndp->sd->tLamb.cieY*(1./PI))*tomega <= .001)
199 >        if (vypeak*(ntot-ns) < peak_over*(vysum-vypeak)*ns)
200 >                return;                         /* peak not peaky enough */
201 >        if ((vypeak/ns - ndp->sd->tLamb.cieY*(1./PI))*tomsum <= .001)
202                  return;                         /* < 0.1% transmission */
203 <        for (i = 3; i--; )                      /* remove peak from average */
169 <                colval(vsum,i) -= colval(vpeak,i);
170 <        if (peak_over*bright(vsum) >= (NDIR2CHECK-1)*bright(vpeak))
171 <                return;                         /* not peaky enough */
172 <        copycolor(ndp->cthru, vpeak);           /* else use it */
173 <        scalecolor(ndp->cthru, tomega);
203 >        copycolor(ndp->cthru, vpeak);           /* already scaled by omega */
204          multcolor(ndp->cthru, ndp->pr->pcol);   /* modify by pattern */
205          return;
206   baderror:
# Line 236 | Line 266 | direct_specular_OK(COLOR cval, FVECT ldir, double omeg
266                  diffY = 0;
267                  setcolor(cdiff,  0, 0, 0);
268          }
269 <                                        /* need projected solid angles */
269 >                                        /* need projected solid angle */
270          omega *= fabs(vsrc[2]);
241 –        ec = SDsizeBSDF(&tomega, ndp->vray, vsrc, SDqueryMin, ndp->sd);
242 –        if (ec)
243 –                goto baderror;
271                                          /* check indirect over-counting */
272          if ((vsrc[2] > 0) ^ (ndp->vray[2] > 0) && bright(ndp->cthru) > FTINY) {
273 <                double  dx = vsrc[0] + ndp->vray[0];
274 <                double  dy = vsrc[1] + ndp->vray[1];
275 <                if (dx*dx + dy*dy <= (2.5*4./PI)*(omega + tomega +
276 <                                                2.*sqrt(omega*tomega)))
273 >                double          dx = vsrc[0] + ndp->vray[0];
274 >                double          dy = vsrc[1] + ndp->vray[1];
275 >                SDSpectralDF    *dfp = (ndp->pr->rod > 0) ?
276 >                        ((ndp->sd->tf != NULL) ? ndp->sd->tf : ndp->sd->tb) :
277 >                        ((ndp->sd->tb != NULL) ? ndp->sd->tb : ndp->sd->tf) ;
278 >
279 >                if (dx*dx + dy*dy <= (2.5*4./PI)*(omega + dfp->minProjSA +
280 >                                                2.*sqrt(omega*dfp->minProjSA)))
281                          return(0);
282          }
283 +        ec = SDsizeBSDF(&tomega, ndp->vray, vsrc, SDqueryMin, ndp->sd);
284 +        if (ec)
285 +                goto baderror;
286                                          /* assign number of samples */
287          sf = specjitter * ndp->pr->rweight;
288          if (tomega <= 0)
# Line 282 | Line 316 | direct_specular_OK(COLOR cval, FVECT ldir, double omeg
316                  if (tomega2 < .12*tomega)
317                          continue;       /* not safe to include */
318                  cvt_sdcolor(csmp, &sv);
319 <
320 <                if (sf < 2.5*tsr) {     /* weight by Y for small sources */
319 > #if 0
320 >                if (sf < 2.5*tsr) {     /* weight by BSDF for small sources */
321                          scalecolor(csmp, sv.cieY);
322                          wtot += sv.cieY;
323                  } else
324 <                        wtot += 1.;
324 > #endif
325 >                wtot += 1.;
326                  addcolor(cval, csmp);
327          }
328          if (wtot <= FTINY)              /* no valid specular samples? */
# Line 552 | Line 587 | sample_sdf(BSDFDAT *ndp, int sflags)
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
# Line 624 | Line 660 | m_bsdf(OBJREC *m, RAY *r)
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[hasthick]);
669 <                                                /* early shadow check */
670 <        if (r->crtype & SHADOW && (nd.sd->tf == NULL) & (nd.sd->tb == NULL))
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 reflectance */
675          if (hitfront) {
676                  cvt_sdcolor(nd.rdiff, &nd.sd->rLambFront);
# Line 686 | Line 726 | m_bsdf(OBJREC *m, RAY *r)
726          }
727          if (ec) {
728                  objerror(m, WARNING, "Illegal orientation vector");
729 +                SDfreeCache(nd.sd);
730                  return(1);
731          }
732          setcolor(nd.cthru, 0, 0, 0);            /* consider through component */
733 <        if (m->otype == MAT_SBSDF) {
733 >        if (m->otype == MAT_ABSDF) {
734                  compute_through(&nd);
735                  if (r->crtype & SHADOW) {
736                          RAY     tr;             /* attempt to pass shadow ray */
737 +                        SDfreeCache(nd.sd);
738                          if (rayorigin(&tr, TRANS, r, nd.cthru) < 0)
739                                  return(1);      /* no through component */
740                          VCOPY(tr.rdir, r->rdir);

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