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

Comparing ray/src/rt/m_bsdf.c (file contents):
Revision 2.14 by greg, Sun Aug 21 22:38:12 2011 UTC vs.
Revision 2.32 by greg, Sat Feb 18 19:12:49 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.
# Line 72 | Line 73 | typedef struct {
73          RREAL   fromloc[3][3];  /* local BSDF coords to world */
74          double  thick;          /* surface thickness */
75          SDData  *sd;            /* loaded BSDF data */
76 <        COLOR   runsamp;        /* BSDF hemispherical reflection */
77 <        COLOR   rdiff;          /* added diffuse reflection */
77 <        COLOR   tunsamp;        /* BSDF hemispherical transmission */
78 <        COLOR   tdiff;          /* added diffuse transmission */
76 >        COLOR   rdiff;          /* diffuse reflection */
77 >        COLOR   tdiff;          /* diffuse transmission */
78   }  BSDFDAT;             /* BSDF material data */
79  
80   #define cvt_sdcolor(cv, svp)    ccy2rgb(&(svp)->spec, (svp)->cieY, cv)
81  
82   /* Jitter ray sample according to projected solid angle and specjitter */
83   static void
84 < bsdf_jitter(FVECT vres, BSDFDAT *ndp, int domax)
84 > bsdf_jitter(FVECT vres, BSDFDAT *ndp, double sr_psa)
85   {
87 –        double  sr_psa = ndp->sr_vpsa[domax];
88 –
86          VCOPY(vres, ndp->vray);
87          if (specjitter < 1.)
88                  sr_psa *= specjitter;
# Line 100 | Line 97 | bsdf_jitter(FVECT vres, BSDFDAT *ndp, int domax)
97   static int
98   direct_bsdf_OK(COLOR cval, FVECT ldir, double omega, BSDFDAT *ndp)
99   {
100 <        int     nsamp = 1, ok = 0;
100 >        int     nsamp, ok = 0;
101          FVECT   vsrc, vsmp, vjit;
102          double  tomega;
103 <        double  sf, sd[2];
104 <        COLOR   csmp;
103 >        double  sf, tsr, sd[2];
104 >        COLOR   csmp, cdiff;
105 >        double  diffY;
106          SDValue sv;
107          SDError ec;
108          int     i;
109                                          /* transform source direction */
110          if (SDmapDir(vsrc, ndp->toloc, ldir) != SDEnone)
111                  return(0);
112 +                                        /* will discount diffuse portion */
113 +        switch ((vsrc[2] > 0)<<1 | (ndp->vray[2] > 0)) {
114 +        case 3:
115 +                if (ndp->sd->rf == NULL)
116 +                        return(0);      /* all diffuse */
117 +                sv = ndp->sd->rLambFront;
118 +                break;
119 +        case 0:
120 +                if (ndp->sd->rb == NULL)
121 +                        return(0);      /* all diffuse */
122 +                sv = ndp->sd->rLambBack;
123 +                break;
124 +        default:
125 +                if ((ndp->sd->tf == NULL) & (ndp->sd->tb == NULL))
126 +                        return(0);      /* all diffuse */
127 +                sv = ndp->sd->tLamb;
128 +                break;
129 +        }
130 +        if ((sv.cieY *= 1./PI) > FTINY) {
131 +                diffY = sv.cieY;
132 +                cvt_sdcolor(cdiff, &sv);
133 +        } else {
134 +                diffY = .0;
135 +                setcolor(cdiff, .0, .0, .0);
136 +        }
137 +                                        /* assign number of samples */
138 +        ec = SDsizeBSDF(&tomega, ndp->vray, vsrc, SDqueryMin, ndp->sd);
139 +        if (ec)
140 +                goto baderror;
141                                          /* check indirect over-counting */
142          if (ndp->thick != 0 && ndp->pr->crtype & (SPECULAR|AMBIENT)
143 <                                && vsrc[2] > 0 ^ ndp->vray[2] > 0) {
143 >                                && (vsrc[2] > 0) ^ (ndp->vray[2] > 0)) {
144                  double  dx = vsrc[0] + ndp->vray[0];
145                  double  dy = vsrc[1] + ndp->vray[1];
146 <                if (dx*dx + dy*dy <= omega*(1./PI))
146 >                if (dx*dx + dy*dy <= omega+tomega)
147                          return(0);
148          }
149 <        if (specjitter > FTINY) {       /* assign number of samples */
150 <                ec = SDsizeBSDF(&tomega, ndp->vray, vsrc, SDqueryMin, ndp->sd);
151 <                if (ec)
152 <                        goto baderror;
153 <                sf = specjitter * ndp->pr->rweight;
154 <                if (tomega <= omega*.01)
155 <                        nsamp = 100.*sf + .5;
156 <                else
130 <                        nsamp = 4.*sf*omega/tomega + .5;
131 <                nsamp += !nsamp;
132 <        }
133 <        sf = sqrt(omega);
149 >        sf = specjitter * ndp->pr->rweight;
150 >        if (tomega <= .0)
151 >                nsamp = 1;
152 >        else if (25.*tomega <= omega)
153 >                nsamp = 100.*sf + .5;
154 >        else
155 >                nsamp = 4.*sf*omega/tomega + .5;
156 >        nsamp += !nsamp;
157          setcolor(cval, .0, .0, .0);     /* sample our source area */
158 +        sf = sqrt(omega);
159 +        tsr = sqrt(tomega);
160          for (i = nsamp; i--; ) {
161                  VCOPY(vsmp, vsrc);      /* jitter query directions */
162                  if (nsamp > 1) {
# Line 143 | Line 168 | direct_bsdf_OK(COLOR cval, FVECT ldir, double omega, B
168                                  continue;
169                          }
170                  }
171 <                bsdf_jitter(vjit, ndp, 0);
171 >                bsdf_jitter(vjit, ndp, tsr);
172                                          /* compute BSDF */
173                  ec = SDevalBSDF(&sv, vjit, vsmp, ndp->sd);
174                  if (ec)
175                          goto baderror;
176 <                if (sv.cieY <= FTINY)   /* worth using? */
177 <                        continue;
176 >                if (sv.cieY - diffY <= FTINY) {
177 >                        addcolor(cval, cdiff);
178 >                        continue;       /* no specular part */
179 >                }
180                  cvt_sdcolor(csmp, &sv);
181 <                addcolor(cval, csmp);   /* average it in */
181 >                addcolor(cval, csmp);   /* else average it in */
182                  ++ok;
183          }
184 +        if (!ok) {
185 +                setcolor(cval, .0, .0, .0);
186 +                return(0);              /* no valid specular samples */
187 +        }
188          sf = 1./(double)nsamp;
189          scalecolor(cval, sf);
190 <        return(ok);
190 >                                        /* subtract diffuse contribution */
191 >        for (i = 3*(diffY > FTINY); i--; )
192 >                if ((colval(cval,i) -= colval(cdiff,i)) < .0)
193 >                        colval(cval,i) = .0;
194 >        return(1);
195   baderror:
196          objerror(ndp->mp, USER, transSDError(ec));
197 +        return(0);                      /* gratis return */
198   }
199  
200   /* Compute source contribution for BSDF (reflected & transmitted) */
# Line 199 | Line 235 | dir_bsdf(
235                  scalecolor(ctmp, dtmp);
236                  addcolor(cval, ctmp);
237          }
238 +        if (ambRayInPmap(np->pr))
239 +                return;         /* specular already in photon map */
240          /*
241           *  Compute scattering coefficient using BSDF.
242           */
243          if (!direct_bsdf_OK(ctmp, ldir, omega, np))
244                  return;
245 <        if (ldot > 0) {         /* pattern only diffuse reflection */
208 <                COLOR   ctmp1, ctmp2;
209 <                dtmp = (np->pr->rod > 0) ? np->sd->rLambFront.cieY
210 <                                        : np->sd->rLambBack.cieY;
211 <                                        /* diffuse fraction */
212 <                dtmp /= PI * bright(ctmp);
213 <                copycolor(ctmp2, np->pr->pcol);
214 <                scalecolor(ctmp2, dtmp);
215 <                setcolor(ctmp1, 1.-dtmp, 1.-dtmp, 1.-dtmp);
216 <                addcolor(ctmp1, ctmp2);
217 <                multcolor(ctmp, ctmp1); /* apply derated pattern */
218 <                dtmp = ldot * omega;
219 <        } else {                        /* full pattern on transmission */
245 >        if (ldot < 0) {         /* pattern for specular transmission */
246                  multcolor(ctmp, np->pr->pcol);
247                  dtmp = -ldot * omega;
248 <        }
248 >        } else
249 >                dtmp = ldot * omega;
250          scalecolor(ctmp, dtmp);
251          addcolor(cval, ctmp);
252   }
# Line 254 | Line 281 | dir_brdf(
281                  scalecolor(ctmp, dtmp);
282                  addcolor(cval, ctmp);
283          }
284 +        if (ambRayInPmap(np->pr))
285 +                return;         /* specular already in photon map */
286          /*
287           *  Compute reflection coefficient using BSDF.
288           */
289          if (!direct_bsdf_OK(ctmp, ldir, omega, np))
290                  return;
262 –                                        /* pattern only diffuse reflection */
263 –        dtmp = (np->pr->rod > 0) ? np->sd->rLambFront.cieY
264 –                                : np->sd->rLambBack.cieY;
265 –        dtmp /= PI * bright(ctmp);      /* diffuse fraction */
266 –        copycolor(ctmp2, np->pr->pcol);
267 –        scalecolor(ctmp2, dtmp);
268 –        setcolor(ctmp1, 1.-dtmp, 1.-dtmp, 1.-dtmp);
269 –        addcolor(ctmp1, ctmp2);
270 –        multcolor(ctmp, ctmp1);         /* apply derated pattern */
291          dtmp = ldot * omega;
292          scalecolor(ctmp, dtmp);
293          addcolor(cval, ctmp);
# Line 303 | Line 323 | dir_btdf(
323                  scalecolor(ctmp, dtmp);
324                  addcolor(cval, ctmp);
325          }
326 +        if (ambRayInPmap(np->pr))
327 +                return;         /* specular already in photon map */
328          /*
329           *  Compute scattering coefficient using BSDF.
330           */
# Line 333 | Line 355 | sample_sdcomp(BSDFDAT *ndp, SDComponent *dcp, int usep
355          }
356                                                  /* run through our samples */
357          for (nsent = 0; nsent < nstarget; nsent++) {
358 <                if (nstarget == 1)              /* stratify random variable */
358 >                if (nstarget == 1) {            /* stratify random variable */
359                          xrand = urand(ilhash(dimlist,ndims)+samplendx);
360 <                else
360 >                        if (specjitter < 1.)
361 >                                xrand = .5 + specjitter*(xrand-.5);
362 >                } else {
363                          xrand = (nsent + frandom())/(double)nstarget;
364 +                }
365                  SDerrorDetail[0] = '\0';        /* sample direction & coef. */
366 <                bsdf_jitter(vsmp, ndp, 0);
366 >                bsdf_jitter(vsmp, ndp, ndp->sr_vpsa[0]);
367                  ec = SDsampComponent(&bsv, vsmp, xrand, dcp);
368                  if (ec)
369                          objerror(ndp->mp, USER, transSDError(ec));
# Line 359 | Line 384 | sample_sdcomp(BSDFDAT *ndp, SDComponent *dcp, int usep
384                          continue;               /* Russian roulette victim */
385                  }
386                                                  /* need to offset origin? */
387 <                if (ndp->thick != 0 && ndp->pr->rod > 0 ^ vsmp[2] > 0)
387 >                if (ndp->thick != 0 && (ndp->pr->rod > 0) ^ (vsmp[2] > 0))
388                          VSUM(sr.rorg, sr.rorg, ndp->pr->ron, -ndp->thick);
389                  rayvalue(&sr);                  /* send & evaluate sample */
390                  multcolor(sr.rcol, sr.rcoef);
# Line 377 | Line 402 | sample_sdf(BSDFDAT *ndp, int sflags)
402          COLORV          *unsc;
403  
404          if (sflags == SDsampSpT) {
405 <                unsc = ndp->tunsamp;
406 <                dfp = ndp->sd->tf;
407 <                cvt_sdcolor(unsc, &ndp->sd->tLamb);
405 >                unsc = ndp->tdiff;
406 >                if (ndp->pr->rod > 0)
407 >                        dfp = (ndp->sd->tf != NULL) ? ndp->sd->tf : ndp->sd->tb;
408 >                else
409 >                        dfp = (ndp->sd->tb != NULL) ? ndp->sd->tb : ndp->sd->tf;
410          } else /* sflags == SDsampSpR */ {
411 <                unsc = ndp->runsamp;
412 <                if (ndp->pr->rod > 0) {
411 >                unsc = ndp->rdiff;
412 >                if (ndp->pr->rod > 0)
413                          dfp = ndp->sd->rf;
414 <                        cvt_sdcolor(unsc, &ndp->sd->rLambFront);
388 <                } else {
414 >                else
415                          dfp = ndp->sd->rb;
390 –                        cvt_sdcolor(unsc, &ndp->sd->rLambBack);
391 –                }
416          }
393 –        multcolor(unsc, ndp->pr->pcol);
417          if (dfp == NULL)                        /* no specular component? */
418                  return(0);
419                                                  /* below sampling threshold? */
# Line 399 | Line 422 | sample_sdf(BSDFDAT *ndp, int sflags)
422                          FVECT   vjit;
423                          double  d;
424                          COLOR   ctmp;
425 <                        bsdf_jitter(vjit, ndp, 1);
425 >                        bsdf_jitter(vjit, ndp, ndp->sr_vpsa[1]);
426                          d = SDdirectHemi(vjit, sflags, ndp->sd);
427                          if (sflags == SDsampSpT) {
428                                  copycolor(ctmp, ndp->pr->pcol);
# Line 439 | Line 462 | m_bsdf(OBJREC *m, RAY *r)
462          hitfront = (r->rod > 0);
463                                                  /* load cal file */
464          mf = getfunc(m, 5, 0x1d, 1);
465 +        setfunc(m, r);
466                                                  /* get thickness */
467          nd.thick = evalue(mf->ep[0]);
468          if ((-FTINY <= nd.thick) & (nd.thick <= FTINY))
# Line 449 | Line 473 | m_bsdf(OBJREC *m, RAY *r)
473                          raytrans(r);            /* pass-through */
474                  return(1);                      /* or shadow */
475          }
476 +                                                /* check backface visibility */
477 +        if (!hitfront & !backvis) {
478 +                raytrans(r);
479 +                return(1);
480 +        }
481                                                  /* check other rays to pass */
482          if (nd.thick != 0 && (!(r->crtype & (SPECULAR|AMBIENT)) ||
483 <                                nd.thick > 0 ^ hitfront)) {
483 >                                (nd.thick > 0) ^ hitfront)) {
484                  raytrans(r);                    /* hide our proxy */
485                  return(1);
486          }
487 +        nd.mp = m;
488 +        nd.pr = r;
489                                                  /* get BSDF data */
490          nd.sd = loadBSDF(m->oargs.sarg[1]);
491                                                  /* diffuse reflectance */
492          if (hitfront) {
493 <                if (m->oargs.nfargs < 3)
494 <                        setcolor(nd.rdiff, .0, .0, .0);
495 <                else
465 <                        setcolor(nd.rdiff, m->oargs.farg[0],
493 >                cvt_sdcolor(nd.rdiff, &nd.sd->rLambFront);
494 >                if (m->oargs.nfargs >= 3) {
495 >                        setcolor(ctmp, m->oargs.farg[0],
496                                          m->oargs.farg[1],
497                                          m->oargs.farg[2]);
498 +                        addcolor(nd.rdiff, ctmp);
499 +                }
500          } else {
501 <                if (m->oargs.nfargs < 6) {      /* check invisible backside */
502 <                        if (!backvis && (nd.sd->rb == NULL) &
503 <                                                (nd.sd->tf == NULL)) {
472 <                                SDfreeCache(nd.sd);
473 <                                raytrans(r);
474 <                                return(1);
475 <                        }
476 <                        setcolor(nd.rdiff, .0, .0, .0);
477 <                } else
478 <                        setcolor(nd.rdiff, m->oargs.farg[3],
501 >                cvt_sdcolor(nd.rdiff, &nd.sd->rLambBack);
502 >                if (m->oargs.nfargs >= 6) {
503 >                        setcolor(ctmp, m->oargs.farg[3],
504                                          m->oargs.farg[4],
505                                          m->oargs.farg[5]);
506 +                        addcolor(nd.rdiff, ctmp);
507 +                }
508          }
509                                                  /* diffuse transmittance */
510 <        if (m->oargs.nfargs < 9)
511 <                setcolor(nd.tdiff, .0, .0, .0);
512 <        else
486 <                setcolor(nd.tdiff, m->oargs.farg[6],
510 >        cvt_sdcolor(nd.tdiff, &nd.sd->tLamb);
511 >        if (m->oargs.nfargs >= 9) {
512 >                setcolor(ctmp, m->oargs.farg[6],
513                                  m->oargs.farg[7],
514                                  m->oargs.farg[8]);
515 <        nd.mp = m;
516 <        nd.pr = r;
515 >                addcolor(nd.tdiff, ctmp);
516 >        }
517                                                  /* get modifiers */
518          raytexture(r, m->omod);
519                                                  /* modify diffuse values */
# Line 498 | Line 524 | m_bsdf(OBJREC *m, RAY *r)
524          upvec[1] = evalue(mf->ep[2]);
525          upvec[2] = evalue(mf->ep[3]);
526                                                  /* return to world coords */
527 <        if (mf->f != &unitxf) {
528 <                multv3(upvec, upvec, mf->f->xfm);
529 <                nd.thick *= mf->f->sca;
527 >        if (mf->fxp != &unitxf) {
528 >                multv3(upvec, upvec, mf->fxp->xfm);
529 >                nd.thick *= mf->fxp->sca;
530          }
531 +        if (r->rox != NULL) {
532 +                multv3(upvec, upvec, r->rox->f.xfm);
533 +                nd.thick *= r->rox->f.sca;
534 +        }
535          raynormal(nd.pnorm, r);
536                                                  /* compute local BSDF xform */
537          ec = SDcompXform(nd.toloc, nd.pnorm, upvec);
# Line 513 | Line 543 | m_bsdf(OBJREC *m, RAY *r)
543          }
544          if (!ec)
545                  ec = SDinvXform(nd.fromloc, nd.toloc);
516 –                                                /* determine BSDF resolution */
517 –        if (!ec)
518 –                ec = SDsizeBSDF(nd.sr_vpsa, nd.vray, NULL,
519 –                                                SDqueryMin+SDqueryMax, nd.sd);
546          if (ec) {
547 <                objerror(m, WARNING, transSDError(ec));
522 <                SDfreeCache(nd.sd);
547 >                objerror(m, WARNING, "Illegal orientation vector");
548                  return(1);
549          }
550 +                                                /* determine BSDF resolution */
551 +        ec = SDsizeBSDF(nd.sr_vpsa, nd.vray, NULL, SDqueryMin+SDqueryMax, nd.sd);
552 +        if (ec)
553 +                objerror(m, USER, transSDError(ec));
554 +
555          nd.sr_vpsa[0] = sqrt(nd.sr_vpsa[0]);
556          nd.sr_vpsa[1] = sqrt(nd.sr_vpsa[1]);
557          if (!hitfront) {                        /* perturb normal towards hit */
# Line 534 | Line 564 | m_bsdf(OBJREC *m, RAY *r)
564                                                  /* sample transmission */
565          sample_sdf(&nd, SDsampSpT);
566                                                  /* compute indirect diffuse */
567 <        copycolor(ctmp, nd.rdiff);
538 <        addcolor(ctmp, nd.runsamp);
539 <        if (bright(ctmp) > FTINY) {             /* ambient from reflection */
567 >        if (bright(nd.rdiff) > FTINY) {         /* ambient from reflection */
568                  if (!hitfront)
569                          flipsurface(r);
570 +                copycolor(ctmp, nd.rdiff);
571                  multambient(ctmp, r, nd.pnorm);
572                  addcolor(r->rcol, ctmp);
573                  if (!hitfront)
574                          flipsurface(r);
575          }
576 <        copycolor(ctmp, nd.tdiff);
548 <        addcolor(ctmp, nd.tunsamp);
549 <        if (bright(ctmp) > FTINY) {             /* ambient from other side */
576 >        if (bright(nd.tdiff) > FTINY) {         /* ambient from other side */
577                  FVECT  bnorm;
578                  if (hitfront)
579                          flipsurface(r);
580                  bnorm[0] = -nd.pnorm[0];
581                  bnorm[1] = -nd.pnorm[1];
582                  bnorm[2] = -nd.pnorm[2];
583 +                copycolor(ctmp, nd.tdiff);
584                  if (nd.thick != 0) {            /* proxy with offset? */
585                          VCOPY(vtmp, r->rop);
586 <                        VSUM(r->rop, vtmp, r->ron, -nd.thick);
586 >                        VSUM(r->rop, vtmp, r->ron, nd.thick);
587                          multambient(ctmp, r, bnorm);
588                          VCOPY(r->rop, vtmp);
589                  } else
# Line 565 | Line 593 | m_bsdf(OBJREC *m, RAY *r)
593                          flipsurface(r);
594          }
595                                                  /* add direct component */
596 <        if ((bright(nd.tdiff) <= FTINY) & (nd.sd->tf == NULL)) {
596 >        if ((bright(nd.tdiff) <= FTINY) & (nd.sd->tf == NULL) &
597 >                                        (nd.sd->tb == NULL)) {
598                  direct(r, dir_brdf, &nd);       /* reflection only */
599          } else if (nd.thick == 0) {
600                  direct(r, dir_bsdf, &nd);       /* thin surface scattering */

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