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

Comparing ray/src/rt/m_bsdf.c (file contents):
Revision 2.6 by greg, Sun Feb 20 17:43:43 2011 UTC vs.
Revision 2.11 by greg, Wed Jun 8 15:37:46 2011 UTC

# Line 50 | Line 50 | static const char RCSid[] = "$Id$";
50   *  Arguments for MAT_BSDF are:
51   *      6+      thick   BSDFfile        ux uy uz        funcfile        transform
52   *      0
53 < *      0|3|9   rdf     gdf     bdf
53 > *      0|3|6|9 rdf     gdf     bdf
54   *              rdb     gdb     bdb
55   *              rdt     gdt     bdt
56   */
# Line 67 | Line 67 | typedef struct {
67          RAY     *pr;            /* intersected ray */
68          FVECT   pnorm;          /* perturbed surface normal */
69          FVECT   vray;           /* local outgoing (return) vector */
70 <        double  sr_vpsa;        /* sqrt of BSDF projected solid angle */
70 >        double  sr_vpsa[2];     /* sqrt of BSDF projected solid angle extrema */
71 >        double  thru_psa;       /* through direction projected solid angle */
72          RREAL   toloc[3][3];    /* world to local BSDF coords */
73          RREAL   fromloc[3][3];  /* local BSDF coords to world */
74          double  thick;          /* surface thickness */
# Line 82 | Line 83 | typedef struct {
83  
84   /* Jitter ray sample according to projected solid angle and specjitter */
85   static void
86 < bsdf_jitter(FVECT vres, BSDFDAT *ndp)
86 > bsdf_jitter(FVECT vres, BSDFDAT *ndp, int domax)
87   {
88 <        double  sr_psa = ndp->sr_vpsa;
88 >        double  sr_psa = ndp->sr_vpsa[domax];
89  
90          VCOPY(vres, ndp->vray);
91          if (specjitter < 1.)
# Line 96 | Line 97 | bsdf_jitter(FVECT vres, BSDFDAT *ndp)
97          normalize(vres);
98   }
99  
100 + /* Evaluate BSDF for direct component, returning true if OK to proceed */
101 + static int
102 + direct_bsdf_OK(COLOR cval, FVECT ldir, BSDFDAT *ndp)
103 + {
104 +        FVECT   vsrc, vjit;
105 +        SDValue sv;
106 +        SDError ec;
107 +                                        /* transform source direction */
108 +        if (SDmapDir(vsrc, ndp->toloc, ldir) != SDEnone)
109 +                return(0);
110 +                                        /* jitter query direction */
111 +        bsdf_jitter(vjit, ndp, 0);
112 +                                        /* avoid indirect over-counting */
113 +        if (ndp->thick != 0 && ndp->pr->crtype & (SPECULAR|AMBIENT) &&
114 +                                vsrc[2] > 0 ^ vjit[2] > 0) {
115 +                double  dx = vsrc[0] + vjit[0];
116 +                double  dy = vsrc[1] + vjit[1];
117 +                if (dx*dx + dy*dy <= ndp->thru_psa)
118 +                        return(0);
119 +        }
120 +        ec = SDevalBSDF(&sv, vjit, vsrc, ndp->sd);
121 +        if (ec)
122 +                objerror(ndp->mp, USER, transSDError(ec));
123 +
124 +        if (sv.cieY <= FTINY)           /* not worth using? */
125 +                return(0);
126 +                                        /* else we're good to go */
127 +        cvt_sdcolor(cval, &sv);
128 +        return(1);
129 + }
130 +
131   /* Compute source contribution for BSDF (reflected & transmitted) */
132   static void
133   dir_bsdf(
# Line 106 | Line 138 | dir_bsdf(
138   )
139   {
140          BSDFDAT         *np = (BSDFDAT *)nnp;
109 –        SDError         ec;
110 –        SDValue         sv;
111 –        FVECT           vsrc;
112 –        FVECT           vjit;
141          double          ldot;
142          double          dtmp;
143          COLOR           ctmp;
# Line 120 | Line 148 | dir_bsdf(
148          if ((-FTINY <= ldot) & (ldot <= FTINY))
149                  return;
150  
151 <        if (ldot > .0 && bright(np->rdiff) > FTINY) {
151 >        if (ldot > 0 && bright(np->rdiff) > FTINY) {
152                  /*
153                   *  Compute added diffuse reflected component.
154                   */
# Line 129 | Line 157 | dir_bsdf(
157                  scalecolor(ctmp, dtmp);
158                  addcolor(cval, ctmp);
159          }
160 <        if (ldot < .0 && bright(np->tdiff) > FTINY) {
160 >        if (ldot < 0 && bright(np->tdiff) > FTINY) {
161                  /*
162                   *  Compute added diffuse transmission.
163                   */
# Line 141 | Line 169 | dir_bsdf(
169          /*
170           *  Compute scattering coefficient using BSDF.
171           */
172 <        if (SDmapDir(vsrc, np->toloc, ldir) != SDEnone)
172 >        if (!direct_bsdf_OK(ctmp, ldir, np))
173                  return;
174 <        bsdf_jitter(vjit, np);
147 <        ec = SDevalBSDF(&sv, vjit, vsrc, np->sd);
148 <        if (ec)
149 <                objerror(np->mp, USER, transSDError(ec));
150 <
151 <        if (sv.cieY <= FTINY)           /* not worth using? */
152 <                return;
153 <        cvt_sdcolor(ctmp, &sv);
154 <        if (ldot > .0) {                /* pattern only diffuse reflection */
174 >        if (ldot > 0) {         /* pattern only diffuse reflection */
175                  COLOR   ctmp1, ctmp2;
176 <                dtmp = (np->pr->rod > .0) ? np->sd->rLambFront.cieY
176 >                dtmp = (np->pr->rod > 0) ? np->sd->rLambFront.cieY
177                                          : np->sd->rLambBack.cieY;
178 <                dtmp /= PI * sv.cieY;   /* diffuse fraction */
178 >                                        /* diffuse fraction */
179 >                dtmp /= PI * bright(ctmp);
180                  copycolor(ctmp2, np->pr->pcol);
181                  scalecolor(ctmp2, dtmp);
182                  setcolor(ctmp1, 1.-dtmp, 1.-dtmp, 1.-dtmp);
# Line 180 | Line 201 | dir_brdf(
201   )
202   {
203          BSDFDAT         *np = (BSDFDAT *)nnp;
183 –        SDError         ec;
184 –        SDValue         sv;
185 –        FVECT           vsrc;
186 –        FVECT           vjit;
204          double          ldot;
205          double          dtmp;
206          COLOR           ctmp, ctmp1, ctmp2;
# Line 207 | Line 224 | dir_brdf(
224          /*
225           *  Compute reflection coefficient using BSDF.
226           */
227 <        if (SDmapDir(vsrc, np->toloc, ldir) != SDEnone)
227 >        if (!direct_bsdf_OK(ctmp, ldir, np))
228                  return;
212 –        bsdf_jitter(vjit, np);
213 –        ec = SDevalBSDF(&sv, vjit, vsrc, np->sd);
214 –        if (ec)
215 –                objerror(np->mp, USER, transSDError(ec));
216 –
217 –        if (sv.cieY <= FTINY)           /* not worth using? */
218 –                return;
219 –        cvt_sdcolor(ctmp, &sv);
229                                          /* pattern only diffuse reflection */
230 <        dtmp = (np->pr->rod > .0) ? np->sd->rLambFront.cieY
230 >        dtmp = (np->pr->rod > 0) ? np->sd->rLambFront.cieY
231                                  : np->sd->rLambBack.cieY;
232 <        dtmp /= PI * sv.cieY;           /* diffuse fraction */
232 >        dtmp /= PI * bright(ctmp);      /* diffuse fraction */
233          copycolor(ctmp2, np->pr->pcol);
234          scalecolor(ctmp2, dtmp);
235          setcolor(ctmp1, 1.-dtmp, 1.-dtmp, 1.-dtmp);
# Line 241 | Line 250 | dir_btdf(
250   )
251   {
252          BSDFDAT         *np = (BSDFDAT *)nnp;
244 –        SDError         ec;
245 –        SDValue         sv;
246 –        FVECT           vsrc;
247 –        FVECT           vjit;
253          double          ldot;
254          double          dtmp;
255          COLOR           ctmp;
# Line 268 | Line 273 | dir_btdf(
273          /*
274           *  Compute scattering coefficient using BSDF.
275           */
276 <        if (SDmapDir(vsrc, np->toloc, ldir) != SDEnone)
276 >        if (!direct_bsdf_OK(ctmp, ldir, np))
277                  return;
273 –        bsdf_jitter(vjit, np);
274 –        ec = SDevalBSDF(&sv, vjit, vsrc, np->sd);
275 –        if (ec)
276 –                objerror(np->mp, USER, transSDError(ec));
277 –
278 –        if (sv.cieY <= FTINY)           /* not worth using? */
279 –                return;
280 –        cvt_sdcolor(ctmp, &sv);
278                                          /* full pattern on transmission */
279          multcolor(ctmp, np->pr->pcol);
280          dtmp = -ldot * omega;
# Line 290 | Line 287 | static int
287   sample_sdcomp(BSDFDAT *ndp, SDComponent *dcp, int usepat)
288   {
289          int     nstarget = 1;
290 <        int     nsent = 0;
290 >        int     nsent;
291          SDError ec;
292          SDValue bsv;
293 <        double  sthick;
294 <        FVECT   vjit, vsmp;
293 >        double  xrand;
294 >        FVECT   vsmp;
295          RAY     sr;
299 –        int     ntrials;
296                                                  /* multiple samples? */
297          if (specjitter > 1.5) {
298                  nstarget = specjitter*ndp->pr->rweight + .5;
299                  if (nstarget < 1)
300                          nstarget = 1;
301          }
302 <                                                /* run through our trials */
303 <        for (ntrials = 0; nsent < nstarget && ntrials < 9*nstarget; ntrials++) {
304 <                SDerrorDetail[0] = '\0';
305 <                                                /* sample direction & coef. */
306 <                bsdf_jitter(vjit, ndp);
307 <                ec = SDsampComponent(&bsv, vsmp, vjit, ntrials ? frandom()
308 <                                : urand(ilhash(dimlist,ndims)+samplendx), dcp);
302 >                                                /* run through our samples */
303 >        for (nsent = 0; nsent < nstarget; nsent++) {
304 >                if (nstarget == 1)              /* stratify random variable */
305 >                        xrand = urand(ilhash(dimlist,ndims)+samplendx);
306 >                else
307 >                        xrand = (nsent + frandom())/(double)nstarget;
308 >                SDerrorDetail[0] = '\0';        /* sample direction & coef. */
309 >                bsdf_jitter(vsmp, ndp, 0);
310 >                ec = SDsampComponent(&bsv, vsmp, xrand, dcp);
311                  if (ec)
312                          objerror(ndp->mp, USER, transSDError(ec));
313 <                                                /* zero component? */
316 <                if (bsv.cieY <= FTINY)
313 >                if (bsv.cieY <= FTINY)          /* zero component? */
314                          break;
315                                                  /* map vector to world */
316                  if (SDmapDir(sr.rdir, ndp->fromloc, vsmp) != SDEnone)
317                          break;
321 –                                                /* unintentional penetration? */
322 –                if (DOT(sr.rdir, ndp->pr->ron) > .0 ^ vsmp[2] > .0)
323 –                        continue;
318                                                  /* spawn a specular ray */
319                  if (nstarget > 1)
320                          bsv.cieY /= (double)nstarget;
321 <                cvt_sdcolor(sr.rcoef, &bsv);    /* use color */
322 <                if (usepat)                     /* pattern on transmission */
321 >                cvt_sdcolor(sr.rcoef, &bsv);    /* use sample color */
322 >                if (usepat)                     /* apply pattern? */
323                          multcolor(sr.rcoef, ndp->pr->pcol);
324                  if (rayorigin(&sr, SPECULAR, ndp->pr, sr.rcoef) < 0) {
325 <                        if (maxdepth  > 0)
325 >                        if (maxdepth > 0)
326                                  break;
327 <                        ++nsent;                /* Russian roulette victim */
334 <                        continue;
327 >                        continue;               /* Russian roulette victim */
328                  }
329                                                  /* need to offset origin? */
330 <                if (ndp->thick != .0 && ndp->pr->rod > .0 ^ vsmp[2] > .0)
330 >                if (ndp->thick != 0 && ndp->pr->rod > 0 ^ vsmp[2] > 0)
331                          VSUM(sr.rorg, sr.rorg, ndp->pr->ron, -ndp->thick);
332                  rayvalue(&sr);                  /* send & evaluate sample */
333                  multcolor(sr.rcol, sr.rcoef);
334                  addcolor(ndp->pr->rcol, sr.rcol);
342 –                ++nsent;
335          }
336          return(nsent);
337   }
# Line 358 | Line 350 | sample_sdf(BSDFDAT *ndp, int sflags)
350                  cvt_sdcolor(unsc, &ndp->sd->tLamb);
351          } else /* sflags == SDsampSpR */ {
352                  unsc = ndp->runsamp;
353 <                if (ndp->pr->rod > .0) {
353 >                if (ndp->pr->rod > 0) {
354                          dfp = ndp->sd->rf;
355                          cvt_sdcolor(unsc, &ndp->sd->rLambFront);
356                  } else {
# Line 375 | Line 367 | sample_sdf(BSDFDAT *ndp, int sflags)
367                          FVECT   vjit;
368                          double  d;
369                          COLOR   ctmp;
370 <                        bsdf_jitter(vjit, ndp);
370 >                        bsdf_jitter(vjit, ndp, 1);
371                          d = SDdirectHemi(vjit, sflags, ndp->sd);
372                          if (sflags == SDsampSpT) {
373                                  copycolor(ctmp, ndp->pr->pcol);
# Line 412 | Line 404 | m_bsdf(OBJREC *m, RAY *r)
404                                  (m->oargs.nfargs % 3))
405                  objerror(m, USER, "bad # arguments");
406                                                  /* record surface struck */
407 <        hitfront = (r->rod > .0);
407 >        hitfront = (r->rod > 0);
408                                                  /* load cal file */
409          mf = getfunc(m, 5, 0x1d, 1);
410                                                  /* get thickness */
# Line 421 | Line 413 | m_bsdf(OBJREC *m, RAY *r)
413                  nd.thick = .0;
414                                                  /* check shadow */
415          if (r->crtype & SHADOW) {
416 <                if (nd.thick != .0)
416 >                if (nd.thick != 0)
417                          raytrans(r);            /* pass-through */
418                  return(1);                      /* or shadow */
419          }
420                                                  /* check other rays to pass */
421          if (nd.thick != 0 && (!(r->crtype & (SPECULAR|AMBIENT)) ||
422 <                                nd.thick > .0 ^ hitfront)) {
422 >                                nd.thick > 0 ^ hitfront)) {
423                  raytrans(r);                    /* hide our proxy */
424                  return(1);
425          }
# Line 491 | Line 483 | m_bsdf(OBJREC *m, RAY *r)
483                  ec = SDinvXform(nd.fromloc, nd.toloc);
484                                                  /* determine BSDF resolution */
485          if (!ec)
486 <                ec = SDsizeBSDF(&nd.sr_vpsa, nd.vray, SDqueryMin, nd.sd);
487 <        if (!ec)
488 <                nd.sr_vpsa = sqrt(nd.sr_vpsa);
489 <        else {
486 >                ec = SDsizeBSDF(nd.sr_vpsa, nd.vray, NULL,
487 >                                                SDqueryMin+SDqueryMax, nd.sd);
488 >        nd.thru_psa = .0;
489 >        if (!ec && nd.thick != 0 && r->crtype & (SPECULAR|AMBIENT)) {
490 >                FVECT   vthru;
491 >                vthru[0] = -nd.vray[0];
492 >                vthru[1] = -nd.vray[1];
493 >                vthru[2] = -nd.vray[2];
494 >                ec = SDsizeBSDF(&nd.thru_psa, nd.vray, vthru,
495 >                                                SDqueryMin, nd.sd);
496 >        }
497 >        if (ec) {
498                  objerror(m, WARNING, transSDError(ec));
499                  SDfreeCache(nd.sd);
500                  return(1);
501          }
502 +        nd.sr_vpsa[0] = sqrt(nd.sr_vpsa[0]);
503 +        nd.sr_vpsa[1] = sqrt(nd.sr_vpsa[1]);
504          if (!hitfront) {                        /* perturb normal towards hit */
505                  nd.pnorm[0] = -nd.pnorm[0];
506                  nd.pnorm[1] = -nd.pnorm[1];
# Line 528 | Line 530 | m_bsdf(OBJREC *m, RAY *r)
530                  bnorm[0] = -nd.pnorm[0];
531                  bnorm[1] = -nd.pnorm[1];
532                  bnorm[2] = -nd.pnorm[2];
533 <                if (nd.thick != .0) {           /* proxy with offset? */
533 >                if (nd.thick != 0) {            /* proxy with offset? */
534                          VCOPY(vtmp, r->rop);
535                          VSUM(r->rop, vtmp, r->ron, -nd.thick);
536                          multambient(ctmp, r, bnorm);
# Line 542 | Line 544 | m_bsdf(OBJREC *m, RAY *r)
544                                                  /* add direct component */
545          if ((bright(nd.tdiff) <= FTINY) & (nd.sd->tf == NULL)) {
546                  direct(r, dir_brdf, &nd);       /* reflection only */
547 <        } else if (nd.thick == .0) {
547 >        } else if (nd.thick == 0) {
548                  direct(r, dir_bsdf, &nd);       /* thin surface scattering */
549          } else {
550                  direct(r, dir_brdf, &nd);       /* reflection first */

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