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

Comparing ray/src/rt/m_bsdf.c (file contents):
Revision 2.7 by greg, Tue Feb 22 05:41:02 2011 UTC vs.
Revision 2.22 by greg, Sun Sep 2 15:33:15 2012 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          RREAL   toloc[3][3];    /* world to local BSDF coords */
72          RREAL   fromloc[3][3];  /* local BSDF coords to world */
73          double  thick;          /* surface thickness */
# Line 82 | Line 82 | typedef struct {
82  
83   /* Jitter ray sample according to projected solid angle and specjitter */
84   static void
85 < bsdf_jitter(FVECT vres, BSDFDAT *ndp)
85 > bsdf_jitter(FVECT vres, BSDFDAT *ndp, double sr_psa)
86   {
87 –        double  sr_psa = ndp->sr_vpsa;
88 –
87          VCOPY(vres, ndp->vray);
88          if (specjitter < 1.)
89                  sr_psa *= specjitter;
# Line 98 | Line 96 | bsdf_jitter(FVECT vres, BSDFDAT *ndp)
96  
97   /* Evaluate BSDF for direct component, returning true if OK to proceed */
98   static int
99 < direct_bsdf_OK(COLOR cval, FVECT ldir, BSDFDAT *ndp)
99 > direct_bsdf_OK(COLOR cval, FVECT ldir, double omega, BSDFDAT *ndp)
100   {
101 <        FVECT   vsrc, vjit;
101 >        int     nsamp, ok = 0;
102 >        FVECT   vsrc, vsmp, vjit;
103 >        double  tomega;
104 >        double  sf, tsr, sd[2];
105 >        COLOR   csmp;
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 <                                        /* jitter query direction */
113 <        bsdf_jitter(vjit, ndp);
114 <                                        /* avoid indirect over-counting */
115 <        if (ndp->thick != .0 && ndp->pr->crtype & (SPECULAR|AMBIENT) &&
116 <                                vsrc[2] > .0 ^ vjit[2] > .0) {
117 <                double  dx = vsrc[0] + vjit[0];
118 <                double  dy = vsrc[1] + vjit[1];
119 <                if (dx*dx + dy*dy <= ndp->sr_vpsa*ndp->sr_vpsa)
112 >                                        /* assign number of samples */
113 >        ec = SDsizeBSDF(&tomega, ndp->vray, vsrc, SDqueryMin, ndp->sd);
114 >        if (ec)
115 >                goto baderror;
116 >                                        /* check indirect over-counting */
117 >        if (ndp->thick != 0 && ndp->pr->crtype & (SPECULAR|AMBIENT)
118 >                                && vsrc[2] > 0 ^ ndp->vray[2] > 0) {
119 >                double  dx = vsrc[0] + ndp->vray[0];
120 >                double  dy = vsrc[1] + ndp->vray[1];
121 >                if (dx*dx + dy*dy <= omega+tomega)
122                          return(0);
123          }
124 <        ec = SDevalBSDF(&sv, vjit, vsrc, ndp->sd);
125 <        if (ec)
126 <                objerror(ndp->mp, USER, transSDError(ec));
127 <
128 <        if (sv.cieY <= FTINY)           /* not worth using? */
129 <                return(0);
130 <                                        /* else we're good to go */
131 <        cvt_sdcolor(cval, &sv);
132 <        return(1);
124 >        sf = specjitter * ndp->pr->rweight;
125 >        if (25.*tomega <= omega)
126 >                nsamp = 100.*sf + .5;
127 >        else
128 >                nsamp = 4.*sf*omega/tomega + .5;
129 >        nsamp += !nsamp;
130 >        setcolor(cval, .0, .0, .0);     /* sample our source area */
131 >        sf = sqrt(omega);
132 >        tsr = sqrt(tomega);
133 >        for (i = nsamp; i--; ) {
134 >                VCOPY(vsmp, vsrc);      /* jitter query directions */
135 >                if (nsamp > 1) {
136 >                        multisamp(sd, 2, (i + frandom())/(double)nsamp);
137 >                        vsmp[0] += (sd[0] - .5)*sf;
138 >                        vsmp[1] += (sd[1] - .5)*sf;
139 >                        if (normalize(vsmp) == 0) {
140 >                                --nsamp;
141 >                                continue;
142 >                        }
143 >                }
144 >                bsdf_jitter(vjit, ndp, tsr);
145 >                                        /* compute BSDF */
146 >                ec = SDevalBSDF(&sv, vjit, vsmp, ndp->sd);
147 >                if (ec)
148 >                        goto baderror;
149 >                if (sv.cieY <= FTINY)   /* worth using? */
150 >                        continue;
151 >                cvt_sdcolor(csmp, &sv);
152 >                addcolor(cval, csmp);   /* average it in */
153 >                ++ok;
154 >        }
155 >        sf = 1./(double)nsamp;
156 >        scalecolor(cval, sf);
157 >        return(ok);
158 > baderror:
159 >        objerror(ndp->mp, USER, transSDError(ec));
160 >        return(0);                      /* gratis return */
161   }
162  
163   /* Compute source contribution for BSDF (reflected & transmitted) */
# Line 147 | Line 180 | dir_bsdf(
180          if ((-FTINY <= ldot) & (ldot <= FTINY))
181                  return;
182  
183 <        if (ldot > .0 && bright(np->rdiff) > FTINY) {
183 >        if (ldot > 0 && bright(np->rdiff) > FTINY) {
184                  /*
185                   *  Compute added diffuse reflected component.
186                   */
# Line 156 | Line 189 | dir_bsdf(
189                  scalecolor(ctmp, dtmp);
190                  addcolor(cval, ctmp);
191          }
192 <        if (ldot < .0 && bright(np->tdiff) > FTINY) {
192 >        if (ldot < 0 && bright(np->tdiff) > FTINY) {
193                  /*
194                   *  Compute added diffuse transmission.
195                   */
# Line 168 | Line 201 | dir_bsdf(
201          /*
202           *  Compute scattering coefficient using BSDF.
203           */
204 <        if (!direct_bsdf_OK(ctmp, ldir, np))
204 >        if (!direct_bsdf_OK(ctmp, ldir, omega, np))
205                  return;
206 <        if (ldot > .0) {                /* pattern only diffuse reflection */
206 >        if (ldot > 0) {         /* pattern only diffuse reflection */
207                  COLOR   ctmp1, ctmp2;
208 <                dtmp = (np->pr->rod > .0) ? np->sd->rLambFront.cieY
208 >                dtmp = (np->pr->rod > 0) ? np->sd->rLambFront.cieY
209                                          : np->sd->rLambBack.cieY;
210                                          /* diffuse fraction */
211                  dtmp /= PI * bright(ctmp);
# Line 223 | Line 256 | dir_brdf(
256          /*
257           *  Compute reflection coefficient using BSDF.
258           */
259 <        if (!direct_bsdf_OK(ctmp, ldir, np))
259 >        if (!direct_bsdf_OK(ctmp, ldir, omega, np))
260                  return;
261                                          /* pattern only diffuse reflection */
262 <        dtmp = (np->pr->rod > .0) ? np->sd->rLambFront.cieY
262 >        dtmp = (np->pr->rod > 0) ? np->sd->rLambFront.cieY
263                                  : np->sd->rLambBack.cieY;
264          dtmp /= PI * bright(ctmp);      /* diffuse fraction */
265          copycolor(ctmp2, np->pr->pcol);
# Line 272 | Line 305 | dir_btdf(
305          /*
306           *  Compute scattering coefficient using BSDF.
307           */
308 <        if (!direct_bsdf_OK(ctmp, ldir, np))
308 >        if (!direct_bsdf_OK(ctmp, ldir, omega, np))
309                  return;
310                                          /* full pattern on transmission */
311          multcolor(ctmp, np->pr->pcol);
# Line 286 | Line 319 | static int
319   sample_sdcomp(BSDFDAT *ndp, SDComponent *dcp, int usepat)
320   {
321          int     nstarget = 1;
322 <        int     nsent = 0;
322 >        int     nsent;
323          SDError ec;
324          SDValue bsv;
325 <        double  sthick;
326 <        FVECT   vjit, vsmp;
325 >        double  xrand;
326 >        FVECT   vsmp;
327          RAY     sr;
295 –        int     ntrials;
328                                                  /* multiple samples? */
329          if (specjitter > 1.5) {
330                  nstarget = specjitter*ndp->pr->rweight + .5;
331 <                if (nstarget < 1)
300 <                        nstarget = 1;
331 >                nstarget += !nstarget;
332          }
333 <                                                /* run through our trials */
334 <        for (ntrials = 0; nsent < nstarget && ntrials < 9*nstarget; ntrials++) {
335 <                SDerrorDetail[0] = '\0';
336 <                                                /* sample direction & coef. */
337 <                bsdf_jitter(vjit, ndp);
338 <                ec = SDsampComponent(&bsv, vsmp, vjit, ntrials ? frandom()
339 <                                : urand(ilhash(dimlist,ndims)+samplendx), dcp);
333 >                                                /* run through our samples */
334 >        for (nsent = 0; nsent < nstarget; nsent++) {
335 >                if (nstarget == 1) {            /* stratify random variable */
336 >                        xrand = urand(ilhash(dimlist,ndims)+samplendx);
337 >                        if (specjitter < 1.)
338 >                                xrand = .5 + specjitter*(xrand-.5);
339 >                } else {
340 >                        xrand = (nsent + frandom())/(double)nstarget;
341 >                }
342 >                SDerrorDetail[0] = '\0';        /* sample direction & coef. */
343 >                bsdf_jitter(vsmp, ndp, ndp->sr_vpsa[0]);
344 >                ec = SDsampComponent(&bsv, vsmp, xrand, dcp);
345                  if (ec)
346                          objerror(ndp->mp, USER, transSDError(ec));
347 <                                                /* zero component? */
312 <                if (bsv.cieY <= FTINY)
347 >                if (bsv.cieY <= FTINY)          /* zero component? */
348                          break;
349                                                  /* map vector to world */
350                  if (SDmapDir(sr.rdir, ndp->fromloc, vsmp) != SDEnone)
351                          break;
317 –                                                /* unintentional penetration? */
318 –                if (DOT(sr.rdir, ndp->pr->ron) > .0 ^ vsmp[2] > .0)
319 –                        continue;
352                                                  /* spawn a specular ray */
353                  if (nstarget > 1)
354                          bsv.cieY /= (double)nstarget;
355 <                cvt_sdcolor(sr.rcoef, &bsv);    /* use color */
356 <                if (usepat)                     /* pattern on transmission */
355 >                cvt_sdcolor(sr.rcoef, &bsv);    /* use sample color */
356 >                if (usepat)                     /* apply pattern? */
357                          multcolor(sr.rcoef, ndp->pr->pcol);
358                  if (rayorigin(&sr, SPECULAR, ndp->pr, sr.rcoef) < 0) {
359 <                        if (maxdepth  > 0)
359 >                        if (maxdepth > 0)
360                                  break;
361 <                        ++nsent;                /* Russian roulette victim */
330 <                        continue;
361 >                        continue;               /* Russian roulette victim */
362                  }
363                                                  /* need to offset origin? */
364 <                if (ndp->thick != .0 && ndp->pr->rod > .0 ^ vsmp[2] > .0)
364 >                if (ndp->thick != 0 && ndp->pr->rod > 0 ^ vsmp[2] > 0)
365                          VSUM(sr.rorg, sr.rorg, ndp->pr->ron, -ndp->thick);
366                  rayvalue(&sr);                  /* send & evaluate sample */
367                  multcolor(sr.rcol, sr.rcoef);
368                  addcolor(ndp->pr->rcol, sr.rcol);
338 –                ++nsent;
369          }
370          return(nsent);
371   }
# Line 350 | Line 380 | sample_sdf(BSDFDAT *ndp, int sflags)
380  
381          if (sflags == SDsampSpT) {
382                  unsc = ndp->tunsamp;
383 <                dfp = ndp->sd->tf;
383 >                if (ndp->pr->rod > 0)
384 >                        dfp = (ndp->sd->tf != NULL) ? ndp->sd->tf : ndp->sd->tb;
385 >                else
386 >                        dfp = (ndp->sd->tb != NULL) ? ndp->sd->tb : ndp->sd->tf;
387                  cvt_sdcolor(unsc, &ndp->sd->tLamb);
388          } else /* sflags == SDsampSpR */ {
389                  unsc = ndp->runsamp;
390 <                if (ndp->pr->rod > .0) {
390 >                if (ndp->pr->rod > 0) {
391                          dfp = ndp->sd->rf;
392                          cvt_sdcolor(unsc, &ndp->sd->rLambFront);
393                  } else {
# Line 371 | Line 404 | sample_sdf(BSDFDAT *ndp, int sflags)
404                          FVECT   vjit;
405                          double  d;
406                          COLOR   ctmp;
407 <                        bsdf_jitter(vjit, ndp);
407 >                        bsdf_jitter(vjit, ndp, ndp->sr_vpsa[1]);
408                          d = SDdirectHemi(vjit, sflags, ndp->sd);
409                          if (sflags == SDsampSpT) {
410                                  copycolor(ctmp, ndp->pr->pcol);
# Line 408 | Line 441 | m_bsdf(OBJREC *m, RAY *r)
441                                  (m->oargs.nfargs % 3))
442                  objerror(m, USER, "bad # arguments");
443                                                  /* record surface struck */
444 <        hitfront = (r->rod > .0);
444 >        hitfront = (r->rod > 0);
445                                                  /* load cal file */
446          mf = getfunc(m, 5, 0x1d, 1);
447                                                  /* get thickness */
# Line 417 | Line 450 | m_bsdf(OBJREC *m, RAY *r)
450                  nd.thick = .0;
451                                                  /* check shadow */
452          if (r->crtype & SHADOW) {
453 <                if (nd.thick != .0)
453 >                if (nd.thick != 0)
454                          raytrans(r);            /* pass-through */
455                  return(1);                      /* or shadow */
456          }
457                                                  /* check other rays to pass */
458 <        if (nd.thick != .0 && (!(r->crtype & (SPECULAR|AMBIENT)) ||
459 <                                nd.thick > .0 ^ hitfront)) {
458 >        if (nd.thick != 0 && (!(r->crtype & (SPECULAR|AMBIENT)) ||
459 >                                nd.thick > 0 ^ hitfront)) {
460                  raytrans(r);                    /* hide our proxy */
461                  return(1);
462          }
# Line 440 | Line 473 | m_bsdf(OBJREC *m, RAY *r)
473          } else {
474                  if (m->oargs.nfargs < 6) {      /* check invisible backside */
475                          if (!backvis && (nd.sd->rb == NULL) &
476 <                                                (nd.sd->tf == NULL)) {
476 >                                        (nd.sd->tb == NULL)) {
477                                  SDfreeCache(nd.sd);
478                                  raytrans(r);
479                                  return(1);
# Line 470 | Line 503 | m_bsdf(OBJREC *m, RAY *r)
503          upvec[1] = evalue(mf->ep[2]);
504          upvec[2] = evalue(mf->ep[3]);
505                                                  /* return to world coords */
506 <        if (mf->f != &unitxf) {
507 <                multv3(upvec, upvec, mf->f->xfm);
508 <                nd.thick *= mf->f->sca;
506 >        if (mf->fxp != &unitxf) {
507 >                multv3(upvec, upvec, mf->fxp->xfm);
508 >                nd.thick *= mf->fxp->sca;
509          }
510          raynormal(nd.pnorm, r);
511                                                  /* compute local BSDF xform */
# Line 485 | Line 518 | m_bsdf(OBJREC *m, RAY *r)
518          }
519          if (!ec)
520                  ec = SDinvXform(nd.fromloc, nd.toloc);
521 <                                                /* determine BSDF resolution */
522 <        if (!ec)
490 <                ec = SDsizeBSDF(&nd.sr_vpsa, nd.vray, SDqueryMin, nd.sd);
491 <        if (!ec)
492 <                nd.sr_vpsa = sqrt(nd.sr_vpsa);
493 <        else {
494 <                objerror(m, WARNING, transSDError(ec));
495 <                SDfreeCache(nd.sd);
521 >        if (ec) {
522 >                objerror(m, WARNING, "Illegal orientation vector");
523                  return(1);
524          }
525 +                                                /* determine BSDF resolution */
526 +        ec = SDsizeBSDF(nd.sr_vpsa, nd.vray, NULL, SDqueryMin+SDqueryMax, nd.sd);
527 +        if (ec)
528 +                objerror(m, USER, transSDError(ec));
529 +
530 +        nd.sr_vpsa[0] = sqrt(nd.sr_vpsa[0]);
531 +        nd.sr_vpsa[1] = sqrt(nd.sr_vpsa[1]);
532          if (!hitfront) {                        /* perturb normal towards hit */
533                  nd.pnorm[0] = -nd.pnorm[0];
534                  nd.pnorm[1] = -nd.pnorm[1];
# Line 524 | Line 558 | m_bsdf(OBJREC *m, RAY *r)
558                  bnorm[0] = -nd.pnorm[0];
559                  bnorm[1] = -nd.pnorm[1];
560                  bnorm[2] = -nd.pnorm[2];
561 <                if (nd.thick != .0) {           /* proxy with offset? */
561 >                if (nd.thick != 0) {            /* proxy with offset? */
562                          VCOPY(vtmp, r->rop);
563 <                        VSUM(r->rop, vtmp, r->ron, -nd.thick);
563 >                        VSUM(r->rop, vtmp, r->ron, nd.thick);
564                          multambient(ctmp, r, bnorm);
565                          VCOPY(r->rop, vtmp);
566                  } else
# Line 536 | Line 570 | m_bsdf(OBJREC *m, RAY *r)
570                          flipsurface(r);
571          }
572                                                  /* add direct component */
573 <        if ((bright(nd.tdiff) <= FTINY) & (nd.sd->tf == NULL)) {
573 >        if ((bright(nd.tdiff) <= FTINY) & (nd.sd->tf == NULL) &
574 >                                        (nd.sd->tb == NULL)) {
575                  direct(r, dir_brdf, &nd);       /* reflection only */
576 <        } else if (nd.thick == .0) {
576 >        } else if (nd.thick == 0) {
577                  direct(r, dir_bsdf, &nd);       /* thin surface scattering */
578          } else {
579                  direct(r, dir_brdf, &nd);       /* reflection first */

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