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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 2.12 by greg, Sun Aug 21 16:55:29 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_r2;        /* through rejection angle squared */
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->thru_r2 > FTINY && vsrc[2] > 0 ^ vjit[2] > 0) {
114 +                double  dx = vsrc[0] + vjit[0];
115 +                double  dy = vsrc[1] + vjit[1];
116 +                if (dx*dx + dy*dy <= ndp->thru_r2)
117 +                        return(0);
118 +        }
119 +        ec = SDevalBSDF(&sv, vjit, vsrc, ndp->sd);
120 +        if (ec)
121 +                objerror(ndp->mp, USER, transSDError(ec));
122 +
123 +        if (sv.cieY <= FTINY)           /* not worth using? */
124 +                return(0);
125 +                                        /* else we're good to go */
126 +        cvt_sdcolor(cval, &sv);
127 +        return(1);
128 + }
129 +
130   /* Compute source contribution for BSDF (reflected & transmitted) */
131   static void
132   dir_bsdf(
# Line 106 | Line 137 | dir_bsdf(
137   )
138   {
139          BSDFDAT         *np = (BSDFDAT *)nnp;
109 –        SDError         ec;
110 –        SDValue         sv;
111 –        FVECT           vsrc;
112 –        FVECT           vjit;
140          double          ldot;
141          double          dtmp;
142          COLOR           ctmp;
# Line 120 | Line 147 | dir_bsdf(
147          if ((-FTINY <= ldot) & (ldot <= FTINY))
148                  return;
149  
150 <        if (ldot > .0 && bright(np->rdiff) > FTINY) {
150 >        if (ldot > 0 && bright(np->rdiff) > FTINY) {
151                  /*
152                   *  Compute added diffuse reflected component.
153                   */
# Line 129 | Line 156 | dir_bsdf(
156                  scalecolor(ctmp, dtmp);
157                  addcolor(cval, ctmp);
158          }
159 <        if (ldot < .0 && bright(np->tdiff) > FTINY) {
159 >        if (ldot < 0 && bright(np->tdiff) > FTINY) {
160                  /*
161                   *  Compute added diffuse transmission.
162                   */
# Line 141 | Line 168 | dir_bsdf(
168          /*
169           *  Compute scattering coefficient using BSDF.
170           */
171 <        if (SDmapDir(vsrc, np->toloc, ldir) != SDEnone)
171 >        if (!direct_bsdf_OK(ctmp, ldir, np))
172                  return;
173 <        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 */
173 >        if (ldot > 0) {         /* pattern only diffuse reflection */
174                  COLOR   ctmp1, ctmp2;
175 <                dtmp = (np->pr->rod > .0) ? np->sd->rLambFront.cieY
175 >                dtmp = (np->pr->rod > 0) ? np->sd->rLambFront.cieY
176                                          : np->sd->rLambBack.cieY;
177 <                dtmp /= PI * sv.cieY;   /* diffuse fraction */
177 >                                        /* diffuse fraction */
178 >                dtmp /= PI * bright(ctmp);
179                  copycolor(ctmp2, np->pr->pcol);
180                  scalecolor(ctmp2, dtmp);
181                  setcolor(ctmp1, 1.-dtmp, 1.-dtmp, 1.-dtmp);
# Line 180 | Line 200 | dir_brdf(
200   )
201   {
202          BSDFDAT         *np = (BSDFDAT *)nnp;
183 –        SDError         ec;
184 –        SDValue         sv;
185 –        FVECT           vsrc;
186 –        FVECT           vjit;
203          double          ldot;
204          double          dtmp;
205          COLOR           ctmp, ctmp1, ctmp2;
# Line 207 | Line 223 | dir_brdf(
223          /*
224           *  Compute reflection coefficient using BSDF.
225           */
226 <        if (SDmapDir(vsrc, np->toloc, ldir) != SDEnone)
226 >        if (!direct_bsdf_OK(ctmp, ldir, np))
227                  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);
228                                          /* pattern only diffuse reflection */
229 <        dtmp = (np->pr->rod > .0) ? np->sd->rLambFront.cieY
229 >        dtmp = (np->pr->rod > 0) ? np->sd->rLambFront.cieY
230                                  : np->sd->rLambBack.cieY;
231 <        dtmp /= PI * sv.cieY;           /* diffuse fraction */
231 >        dtmp /= PI * bright(ctmp);      /* diffuse fraction */
232          copycolor(ctmp2, np->pr->pcol);
233          scalecolor(ctmp2, dtmp);
234          setcolor(ctmp1, 1.-dtmp, 1.-dtmp, 1.-dtmp);
# Line 241 | Line 249 | dir_btdf(
249   )
250   {
251          BSDFDAT         *np = (BSDFDAT *)nnp;
244 –        SDError         ec;
245 –        SDValue         sv;
246 –        FVECT           vsrc;
247 –        FVECT           vjit;
252          double          ldot;
253          double          dtmp;
254          COLOR           ctmp;
# Line 268 | Line 272 | dir_btdf(
272          /*
273           *  Compute scattering coefficient using BSDF.
274           */
275 <        if (SDmapDir(vsrc, np->toloc, ldir) != SDEnone)
275 >        if (!direct_bsdf_OK(ctmp, ldir, np))
276                  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);
277                                          /* full pattern on transmission */
278          multcolor(ctmp, np->pr->pcol);
279          dtmp = -ldot * omega;
# Line 290 | Line 286 | static int
286   sample_sdcomp(BSDFDAT *ndp, SDComponent *dcp, int usepat)
287   {
288          int     nstarget = 1;
289 <        int     nsent = 0;
289 >        int     nsent;
290          SDError ec;
291          SDValue bsv;
292 <        double  sthick;
293 <        FVECT   vjit, vsmp;
292 >        double  xrand;
293 >        FVECT   vsmp;
294          RAY     sr;
299 –        int     ntrials;
295                                                  /* multiple samples? */
296          if (specjitter > 1.5) {
297                  nstarget = specjitter*ndp->pr->rweight + .5;
298                  if (nstarget < 1)
299                          nstarget = 1;
300          }
301 <                                                /* run through our trials */
302 <        for (ntrials = 0; nsent < nstarget && ntrials < 9*nstarget; ntrials++) {
303 <                SDerrorDetail[0] = '\0';
304 <                                                /* sample direction & coef. */
305 <                bsdf_jitter(vjit, ndp);
306 <                ec = SDsampComponent(&bsv, vsmp, vjit, ntrials ? frandom()
307 <                                : urand(ilhash(dimlist,ndims)+samplendx), dcp);
301 >                                                /* run through our samples */
302 >        for (nsent = 0; nsent < nstarget; nsent++) {
303 >                if (nstarget == 1)              /* stratify random variable */
304 >                        xrand = urand(ilhash(dimlist,ndims)+samplendx);
305 >                else
306 >                        xrand = (nsent + frandom())/(double)nstarget;
307 >                SDerrorDetail[0] = '\0';        /* sample direction & coef. */
308 >                bsdf_jitter(vsmp, ndp, 0);
309 >                ec = SDsampComponent(&bsv, vsmp, xrand, dcp);
310                  if (ec)
311                          objerror(ndp->mp, USER, transSDError(ec));
312 <                                                /* zero component? */
316 <                if (bsv.cieY <= FTINY)
312 >                if (bsv.cieY <= FTINY)          /* zero component? */
313                          break;
314                                                  /* map vector to world */
315                  if (SDmapDir(sr.rdir, ndp->fromloc, vsmp) != SDEnone)
316                          break;
321 –                                                /* unintentional penetration? */
322 –                if (DOT(sr.rdir, ndp->pr->ron) > .0 ^ vsmp[2] > .0)
323 –                        continue;
317                                                  /* spawn a specular ray */
318                  if (nstarget > 1)
319                          bsv.cieY /= (double)nstarget;
320 <                cvt_sdcolor(sr.rcoef, &bsv);    /* use color */
321 <                if (usepat)                     /* pattern on transmission */
320 >                cvt_sdcolor(sr.rcoef, &bsv);    /* use sample color */
321 >                if (usepat)                     /* apply pattern? */
322                          multcolor(sr.rcoef, ndp->pr->pcol);
323                  if (rayorigin(&sr, SPECULAR, ndp->pr, sr.rcoef) < 0) {
324 <                        if (maxdepth  > 0)
324 >                        if (maxdepth > 0)
325                                  break;
326 <                        ++nsent;                /* Russian roulette victim */
334 <                        continue;
326 >                        continue;               /* Russian roulette victim */
327                  }
328                                                  /* need to offset origin? */
329 <                if (ndp->thick != .0 && ndp->pr->rod > .0 ^ vsmp[2] > .0)
329 >                if (ndp->thick != 0 && ndp->pr->rod > 0 ^ vsmp[2] > 0)
330                          VSUM(sr.rorg, sr.rorg, ndp->pr->ron, -ndp->thick);
331                  rayvalue(&sr);                  /* send & evaluate sample */
332                  multcolor(sr.rcol, sr.rcoef);
333                  addcolor(ndp->pr->rcol, sr.rcol);
342 –                ++nsent;
334          }
335          return(nsent);
336   }
# Line 358 | Line 349 | sample_sdf(BSDFDAT *ndp, int sflags)
349                  cvt_sdcolor(unsc, &ndp->sd->tLamb);
350          } else /* sflags == SDsampSpR */ {
351                  unsc = ndp->runsamp;
352 <                if (ndp->pr->rod > .0) {
352 >                if (ndp->pr->rod > 0) {
353                          dfp = ndp->sd->rf;
354                          cvt_sdcolor(unsc, &ndp->sd->rLambFront);
355                  } else {
# Line 375 | Line 366 | sample_sdf(BSDFDAT *ndp, int sflags)
366                          FVECT   vjit;
367                          double  d;
368                          COLOR   ctmp;
369 <                        bsdf_jitter(vjit, ndp);
369 >                        bsdf_jitter(vjit, ndp, 1);
370                          d = SDdirectHemi(vjit, sflags, ndp->sd);
371                          if (sflags == SDsampSpT) {
372                                  copycolor(ctmp, ndp->pr->pcol);
# Line 412 | Line 403 | m_bsdf(OBJREC *m, RAY *r)
403                                  (m->oargs.nfargs % 3))
404                  objerror(m, USER, "bad # arguments");
405                                                  /* record surface struck */
406 <        hitfront = (r->rod > .0);
406 >        hitfront = (r->rod > 0);
407                                                  /* load cal file */
408          mf = getfunc(m, 5, 0x1d, 1);
409                                                  /* get thickness */
# Line 421 | Line 412 | m_bsdf(OBJREC *m, RAY *r)
412                  nd.thick = .0;
413                                                  /* check shadow */
414          if (r->crtype & SHADOW) {
415 <                if (nd.thick != .0)
415 >                if (nd.thick != 0)
416                          raytrans(r);            /* pass-through */
417                  return(1);                      /* or shadow */
418          }
419                                                  /* check other rays to pass */
420          if (nd.thick != 0 && (!(r->crtype & (SPECULAR|AMBIENT)) ||
421 <                                nd.thick > .0 ^ hitfront)) {
421 >                                nd.thick > 0 ^ hitfront)) {
422                  raytrans(r);                    /* hide our proxy */
423                  return(1);
424          }
# Line 491 | Line 482 | m_bsdf(OBJREC *m, RAY *r)
482                  ec = SDinvXform(nd.fromloc, nd.toloc);
483                                                  /* determine BSDF resolution */
484          if (!ec)
485 <                ec = SDsizeBSDF(&nd.sr_vpsa, nd.vray, SDqueryMin, nd.sd);
486 <        if (!ec)
487 <                nd.sr_vpsa = sqrt(nd.sr_vpsa);
488 <        else {
485 >                ec = SDsizeBSDF(nd.sr_vpsa, nd.vray, NULL,
486 >                                                SDqueryMin+SDqueryMax, nd.sd);
487 >        nd.thru_r2 = .0;
488 >        if (!ec && nd.thick != 0 && r->crtype & (SPECULAR|AMBIENT)) {
489 >                FVECT   vthru;
490 >                vthru[0] = -nd.vray[0];
491 >                vthru[1] = -nd.vray[1];
492 >                vthru[2] = -nd.vray[2];
493 >                ec = SDsizeBSDF(&nd.thru_r2, nd.vray, vthru,
494 >                                                SDqueryMin, nd.sd);
495 >                nd.thru_r2 *= 1./PI;
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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