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

Comparing ray/src/rt/m_bsdf.c (file contents):
Revision 2.40 by greg, Mon Jul 17 00:14:28 2017 UTC vs.
Revision 2.75 by greg, Fri Dec 13 19:05:03 2024 UTC

# Line 8 | Line 8 | static const char RCSid[] = "$Id$";
8   #include "copyright.h"
9  
10   #include  "ray.h"
11 + #include  "otypes.h"
12   #include  "ambient.h"
13   #include  "source.h"
14   #include  "func.h"
# Line 18 | Line 19 | static const char RCSid[] = "$Id$";
19   /*
20   *      Arguments to this material include optional diffuse colors.
21   *  String arguments include the BSDF and function files.
22 < *      A non-zero thickness causes the strange but useful behavior
22 > *      For the MAT_BSDF type, a non-zero thickness causes the useful behavior
23   *  of translating transmitted rays this distance beneath the surface
24   *  (opposite the surface normal) to bypass any intervening geometry.
25   *  Translation only affects scattered, non-source-directed samples.
# Line 35 | 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 < *      When thickness is set to zero, shadow rays will be blocked unless
40 < *  a BTDF has a strong "through" component in the source direction.
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_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.
48   *  Together with the surface normal, this defines the local coordinate
# Line 52 | 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_ABSDF are:
59 + *      5+      BSDFfile        ux uy uz        funcfile        transform
60 + *      0
61 + *      0|3|6|9 rdf     gdf     bdf
62 + *              rdb     gdb     bdb
63 + *              rdt     gdt     bdt
64 + *
65   *  Arguments for MAT_BSDF are:
66   *      6+      thick   BSDFfile        ux uy uz        funcfile        transform
67   *      0
# Line 76 | 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 multiplier */
89 >        SCOLOR  cthru;          /* "through" component for MAT_ABSDF */
90 >        SCOLOR  cthru_surr;     /* surround for "through" component */
91          SDData  *sd;            /* loaded BSDF data */
92 <        COLOR   rdiff;          /* diffuse reflection */
93 <        COLOR   runsamp;        /* BSDF hemispherical reflection */
94 <        COLOR   tdiff;          /* diffuse transmission */
95 <        COLOR   tunsamp;        /* BSDF hemispherical transmission */
92 >        SCOLOR  rdiff;          /* diffuse reflection */
93 >        SCOLOR  runsamp;        /* BSDF hemispherical reflection */
94 >        SCOLOR  tdiff;          /* diffuse transmission */
95 >        SCOLOR  tunsamp;        /* BSDF hemispherical transmission */
96   }  BSDFDAT;             /* BSDF material data */
97  
98 < #define cvt_sdcolor(cv, svp)    ccy2rgb(&(svp)->spec, (svp)->cieY, cv)
98 > #define cvt_sdcolor(scv, svp)   ccy2scolor(&(svp)->spec, (svp)->cieY, scv)
99  
100 < /* Compute "through" component color */
100 > typedef struct {
101 >        double  vy;             /* brightness (for sorting) */
102 >        FVECT   tdir;           /* through sample direction (normalized) */
103 >        SCOLOR  vcol;           /* BTDF color */
104 > }  PEAKSAMP;            /* BTDF peak sample */
105 >
106 > /* Comparison function to put near-peak values in descending order */
107 > static int
108 > cmp_psamp(const void *p1, const void *p2)
109 > {
110 >        double  diff = (*(const PEAKSAMP *)p1).vy - (*(const PEAKSAMP *)p2).vy;
111 >        if (diff > 0) return(-1);
112 >        if (diff < 0) return(1);
113 >        return(0);
114 > }
115 >
116 > /* Compute "through" component color for MAT_ABSDF */
117   static void
118   compute_through(BSDFDAT *ndp)
119   {
120 < #define NDIR2CHECK      13
120 > #define NDIR2CHECK      29
121          static const float      dir2check[NDIR2CHECK][2] = {
122 <                                        {0, 0},
123 <                                        {-0.8, 0},
124 <                                        {0, 0.8},
125 <                                        {0, -0.8},
126 <                                        {0.8, 0},
127 <                                        {-0.8, 0.8},
128 <                                        {-0.8, -0.8},
129 <                                        {0.8, 0.8},
130 <                                        {0.8, -0.8},
131 <                                        {-1.6, 0},
105 <                                        {0, 1.6},
106 <                                        {0, -1.6},
107 <                                        {1.6, 0},
122 >                                        {0, 0}, {-0.6, 0}, {0, 0.6},
123 >                                        {0, -0.6}, {0.6, 0}, {-0.6, 0.6},
124 >                                        {-0.6, -0.6}, {0.6, 0.6}, {0.6, -0.6},
125 >                                        {-1.2, 0}, {0, 1.2}, {0, -1.2},
126 >                                        {1.2, 0}, {-1.2, 1.2}, {-1.2, -1.2},
127 >                                        {1.2, 1.2}, {1.2, -1.2}, {-1.8, 0},
128 >                                        {0, 1.8}, {0, -1.8}, {1.8, 0},
129 >                                        {-1.8, 1.8}, {-1.8, -1.8}, {1.8, 1.8},
130 >                                        {1.8, -1.8}, {-2.4, 0}, {0, 2.4},
131 >                                        {0, -2.4}, {2.4, 0},
132                                  };
133 <        const double    peak_over = 2.0;
133 >        PEAKSAMP        psamp[NDIR2CHECK];
134          SDSpectralDF    *dfp;
135          FVECT           pdir;
136          double          tomega, srchrad;
137 <        COLOR           vpeak, vsum;
138 <        int             i;
137 >        double          tomsum, tomsurr;
138 >        SCOLOR          vpeak, vsurr, btdiff;
139 >        double          vypeak;
140 >        int             i, ns;
141          SDError         ec;
142  
117 –        setcolor(ndp->cthru, 0, 0, 0);          /* starting assumption */
118 –
143          if (ndp->pr->rod > 0)
144                  dfp = (ndp->sd->tf != NULL) ? ndp->sd->tf : ndp->sd->tb;
145          else
# Line 123 | Line 147 | compute_through(BSDFDAT *ndp)
147  
148          if (dfp == NULL)
149                  return;                         /* no specular transmission */
150 <        if (bright(ndp->pr->pcol) <= FTINY)
150 >        if (sintens(ndp->pr->pcol) <= FTINY)
151                  return;                         /* pattern is black, here */
152 <        srchrad = sqrt(dfp->minProjSA);         /* else search for peak */
129 <        setcolor(vpeak, 0, 0, 0);
130 <        setcolor(vsum, 0, 0, 0);
152 >        srchrad = sqrt(dfp->minProjSA);         /* else evaluate peak */
153          for (i = 0; i < NDIR2CHECK; i++) {
132 –                FVECT   tdir;
154                  SDValue sv;
155 <                COLOR   vcol;
156 <                tdir[0] = -ndp->vray[0] + dir2check[i][0]*srchrad;
157 <                tdir[1] = -ndp->vray[1] + dir2check[i][1]*srchrad;
158 <                tdir[2] = -ndp->vray[2];
159 <                normalize(tdir);
139 <                ec = SDevalBSDF(&sv, tdir, ndp->vray, ndp->sd);
155 >                psamp[i].tdir[0] = -ndp->vray[0] + dir2check[i][0]*srchrad;
156 >                psamp[i].tdir[1] = -ndp->vray[1] + dir2check[i][1]*srchrad;
157 >                psamp[i].tdir[2] = -ndp->vray[2];
158 >                normalize(psamp[i].tdir);
159 >                ec = SDevalBSDF(&sv, ndp->vray, psamp[i].tdir, ndp->sd);
160                  if (ec)
161                          goto baderror;
162 <                cvt_sdcolor(vcol, &sv);
163 <                addcolor(vsum, vcol);
164 <                if (bright(vcol) > bright(vpeak)) {
165 <                        copycolor(vpeak, vcol);
166 <                        VCOPY(pdir, tdir);
162 >                cvt_sdcolor(psamp[i].vcol, &sv);
163 >                psamp[i].vy = sv.cieY;
164 >        }
165 >        qsort(psamp, NDIR2CHECK, sizeof(PEAKSAMP), cmp_psamp);
166 >        if (psamp[0].vy <= FTINY)
167 >                return;                         /* zero BTDF here */
168 >        scolorblack(vpeak);
169 >        scolorblack(vsurr);
170 >        vypeak = tomsum = tomsurr = 0;          /* combine top unique values */
171 >        ns = 0;
172 >        for (i = 0; i < NDIR2CHECK; i++) {
173 >                if (i && psamp[i].vy == psamp[i-1].vy)
174 >                        continue;               /* assume duplicate sample */
175 >
176 >                ec = SDsizeBSDF(&tomega, ndp->vray, psamp[i].tdir,
177 >                                                SDqueryMin, ndp->sd);
178 >                if (ec)
179 >                        goto baderror;
180 >
181 >                scalescolor(psamp[i].vcol, tomega);
182 >                                                /* not part of peak? */
183 >                if (tomega > 1.5*dfp->minProjSA ||
184 >                                        vypeak > 8.*psamp[i].vy*ns) {
185 >                        if (!i) return;         /* abort */
186 >                        saddscolor(vsurr, psamp[i].vcol);
187 >                        tomsurr += tomega;
188 >                        continue;
189                  }
190 +                saddscolor(vpeak, psamp[i].vcol);
191 +                tomsum += tomega;
192 +                vypeak += psamp[i].vy;
193 +                ++ns;
194          }
195 <        ec = SDsizeBSDF(&tomega, pdir, ndp->vray, SDqueryMin, ndp->sd);
196 <        if (ec)
197 <                goto baderror;
198 <        if (tomega > 1.5*dfp->minProjSA)
199 <                return;                         /* not really a peak? */
200 <        if ((bright(vpeak) - ndp->sd->tLamb.cieY*(1./PI))*tomega <= .001)
201 <                return;                         /* < 0.1% transmission */
202 <        for (i = 3; i--; )                      /* remove peak from average */
203 <                colval(vsum,i) -= colval(vpeak,i);
204 <        if (peak_over*bright(vsum) >= (NDIR2CHECK-1)*bright(vpeak))
205 <                return;                         /* not peaky enough */
206 <        copycolor(ndp->cthru, vpeak);           /* else use it */
207 <        scalecolor(ndp->cthru, tomega);
208 <        multcolor(ndp->cthru, ndp->pr->pcol);   /* modify by pattern */
195 >        if (tomsurr < 0.2*tomsum)               /* insufficient surround? */
196 >                return;
197 >        scalescolor(vsurr, 1./tomsurr);         /* surround is avg. BTDF */
198 >        if (ndp->vray[2] > 0)                   /* get diffuse BTDF */
199 >                cvt_sdcolor(btdiff, &ndp->sd->tLambFront);
200 >        else
201 >                cvt_sdcolor(btdiff, &ndp->sd->tLambBack);
202 >        scalescolor(btdiff, (1./PI));
203 >        for (i = NCSAMP; i--; ) {               /* remove diffuse contrib. */
204 >                if ((vpeak[i] -= tomsum*btdiff[i]) < 0)
205 >                        vpeak[i] = 0;
206 >                if ((vsurr[i] -= btdiff[i]) < 0)
207 >                        vsurr[i] = 0;
208 >        }
209 >        if (pbright(vpeak) < .0005)             /* < 0.05% specular? */
210 >                return;
211 >        smultscolor(vsurr, ndp->pr->pcol);      /* modify by pattern */
212 >        smultscolor(vpeak, ndp->pr->pcol);
213 >        copyscolor(ndp->cthru_surr, vsurr);
214 >        copyscolor(ndp->cthru, vpeak);
215          return;
216   baderror:
217          objerror(ndp->mp, USER, transSDError(ec));
# Line 182 | Line 234 | bsdf_jitter(FVECT vres, BSDFDAT *ndp, double sr_psa)
234  
235   /* Get BSDF specular for direct component, returning true if OK to proceed */
236   static int
237 < direct_specular_OK(COLOR cval, FVECT ldir, double omega, BSDFDAT *ndp)
237 > direct_specular_OK(SCOLOR scval, FVECT ldir, double omega, BSDFDAT *ndp)
238   {
239 <        int     nsamp, ok = 0;
240 <        FVECT   vsrc, vsmp, vjit;
239 >        int     nsamp = 1;
240 >        int     scnt = 0;
241 >        FVECT   vsrc;
242          double  tomega, tomega2;
243 <        double  sf, tsr, sd[2];
244 <        COLOR   csmp, cdiff;
243 >        double  tsr, sd[2];
244 >        SCOLOR  csmp, cdiff;
245          double  diffY;
246          SDValue sv;
247          SDError ec;
248          int     i;
249                                          /* in case we fail */
250 <        setcolor(cval,  0, 0, 0);
250 >        scolorblack(scval);
251                                          /* transform source direction */
252          if (SDmapDir(vsrc, ndp->toloc, ldir) != SDEnone)
253                  return(0);
254 +                                        /* check indirect over-counting */
255 +        if ((vsrc[2] > 0) ^ (ndp->vray[2] > 0) && sintens(ndp->cthru) > FTINY) {
256 +                double          dx = vsrc[0] + ndp->vray[0];
257 +                double          dy = vsrc[1] + ndp->vray[1];
258 +                SDSpectralDF    *dfp = (ndp->pr->rod > 0) ?
259 +                        ((ndp->sd->tf != NULL) ? ndp->sd->tf : ndp->sd->tb) :
260 +                        ((ndp->sd->tb != NULL) ? ndp->sd->tb : ndp->sd->tf) ;
261 +
262 +                tomega = omega*fabs(vsrc[2]);
263 +                if (dx*dx + dy*dy <= (2.5*4./PI)*(tomega + dfp->minProjSA +
264 +                                                2.*sqrt(tomega*dfp->minProjSA))) {
265 +                        if (sintens(ndp->cthru_surr) <= FTINY)
266 +                                return(0);
267 +                        copyscolor(scval, ndp->cthru_surr);
268 +                        return(1);      /* return non-zero surround BTDF */
269 +                }
270 +        }
271                                          /* will discount diffuse portion */
272          switch ((vsrc[2] > 0)<<1 | (ndp->vray[2] > 0)) {
273          case 3:
# Line 210 | Line 280 | direct_specular_OK(COLOR cval, FVECT ldir, double omeg
280                          return(0);      /* all diffuse */
281                  sv = ndp->sd->rLambBack;
282                  break;
283 <        default:
283 >        case 1:
284                  if ((ndp->sd->tf == NULL) & (ndp->sd->tb == NULL))
285                          return(0);      /* all diffuse */
286 <                sv = ndp->sd->tLamb;
286 >                sv = ndp->sd->tLambFront;
287                  break;
288 +        case 2:
289 +                if ((ndp->sd->tf == NULL) & (ndp->sd->tb == NULL))
290 +                        return(0);      /* all diffuse */
291 +                sv = ndp->sd->tLambBack;
292 +                break;
293          }
294          if (sv.cieY > FTINY) {
295                  diffY = sv.cieY *= 1./PI;
296                  cvt_sdcolor(cdiff, &sv);
297          } else {
298                  diffY = 0;
299 <                setcolor(cdiff,  0, 0, 0);
299 >                scolorblack(cdiff);
300          }
226 –                                        /* need projected solid angles */
227 –        omega *= fabs(vsrc[2]);
301          ec = SDsizeBSDF(&tomega, ndp->vray, vsrc, SDqueryMin, ndp->sd);
302          if (ec)
303                  goto baderror;
304 <                                        /* check indirect over-counting */
305 <        if ((vsrc[2] > 0) ^ (ndp->vray[2] > 0) && bright(ndp->cthru) > FTINY) {
306 <                double  dx = vsrc[0] + ndp->vray[0];
307 <                double  dy = vsrc[1] + ndp->vray[1];
235 <                if (dx*dx + dy*dy <= (4./PI)*(omega + tomega +
236 <                                                2.*sqrt(omega*tomega)))
237 <                        return(0);
304 >                                        /* check if sampling BSDF */
305 >        if ((tsr = sqrt(tomega)) > 0) {
306 >                nsamp = 4.*specjitter*ndp->pr->rweight + .5;
307 >                nsamp += !nsamp;
308          }
309 <                                        /* assign number of samples */
310 <        sf = specjitter * ndp->pr->rweight;
241 <        if (tomega <= 0)
242 <                nsamp = 1;
243 <        else if (25.*tomega <= omega)
244 <                nsamp = 100.*sf + .5;
245 <        else
246 <                nsamp = 4.*sf*omega/tomega + .5;
247 <        nsamp += !nsamp;
248 <        sf = sqrt(omega);               /* sample our source area */
249 <        tsr = sqrt(tomega);
250 <        for (i = nsamp; i--; ) {
251 <                VCOPY(vsmp, vsrc);      /* jitter query directions */
252 <                if (nsamp > 1) {
253 <                        multisamp(sd, 2, (i + frandom())/(double)nsamp);
254 <                        vsmp[0] += (sd[0] - .5)*sf;
255 <                        vsmp[1] += (sd[1] - .5)*sf;
256 <                        normalize(vsmp);
257 <                }
309 >        for (i = nsamp; i--; ) {        /* jitter to fuzz BSDF cells */
310 >                FVECT   vjit;
311                  bsdf_jitter(vjit, ndp, tsr);
312                                          /* compute BSDF */
313 <                ec = SDevalBSDF(&sv, vjit, vsmp, ndp->sd);
313 >                ec = SDevalBSDF(&sv, vjit, vsrc, ndp->sd);
314                  if (ec)
315                          goto baderror;
316 <                if (sv.cieY - diffY <= FTINY)
317 <                        continue;       /* no specular part */
316 >                if (sv.cieY - diffY <= FTINY) {
317 >                        ++scnt;         /* still counts as 0 contribution */
318 >                        continue;
319 >                }
320                                          /* check for variable resolution */
321 <                ec = SDsizeBSDF(&tomega2, vjit, vsmp, SDqueryMin, ndp->sd);
321 >                ec = SDsizeBSDF(&tomega2, vjit, vsrc, SDqueryMin, ndp->sd);
322                  if (ec)
323                          goto baderror;
324                  if (tomega2 < .12*tomega)
325                          continue;       /* not safe to include */
326                  cvt_sdcolor(csmp, &sv);
327 <                addcolor(cval, csmp);   /* else average it in */
328 <                ++ok;
327 >                saddscolor(scval, csmp);
328 >                ++scnt;
329          }
330 <        if (!ok)                        /* no valid specular samples? */
330 >        if (!scnt)                      /* no valid specular samples? */
331                  return(0);
332  
333 <        sf = 1./(double)ok;             /* compute average BSDF */
279 <        scalecolor(cval, sf);
333 >        scalescolor(scval, 1./scnt);    /* weighted average BSDF */
334                                          /* subtract diffuse contribution */
335 <        for (i = 3*(diffY > FTINY); i--; )
336 <                if ((colval(cval,i) -= colval(cdiff,i)) < 0)
337 <                        colval(cval,i) = 0;
335 >        for (i = NCSAMP*(diffY > FTINY); i--; )
336 >                if ((scval[i] -= cdiff[i]) < 0)
337 >                        scval[i] = 0;
338          return(1);
339   baderror:
340          objerror(ndp->mp, USER, transSDError(ec));
# Line 290 | Line 344 | baderror:
344   /* Compute source contribution for BSDF (reflected & transmitted) */
345   static void
346   dir_bsdf(
347 <        COLOR  cval,                    /* returned coefficient */
347 >        SCOLOR  scval,                  /* returned coefficient */
348          void  *nnp,                     /* material data */
349          FVECT  ldir,                    /* light source direction */
350          double  omega                   /* light source size */
# Line 299 | Line 353 | dir_bsdf(
353          BSDFDAT         *np = (BSDFDAT *)nnp;
354          double          ldot;
355          double          dtmp;
356 <        COLOR           ctmp;
356 >        SCOLOR          sctmp;
357  
358 <        setcolor(cval,  0, 0, 0);
358 >        scolorblack(scval);
359  
360          ldot = DOT(np->pnorm, ldir);
361          if ((-FTINY <= ldot) & (ldot <= FTINY))
362                  return;
363  
364 <        if (ldot > 0 && bright(np->rdiff) > FTINY) {
364 >        if (ldot > 0 && sintens(np->rdiff) > FTINY) {
365                  /*
366                   *  Compute diffuse reflected component
367                   */
368 <                copycolor(ctmp, np->rdiff);
368 >                copyscolor(sctmp, np->rdiff);
369                  dtmp = ldot * omega * (1./PI);
370 <                scalecolor(ctmp, dtmp);
371 <                addcolor(cval, ctmp);
370 >                scalescolor(sctmp, dtmp);
371 >                saddscolor(scval, sctmp);
372          }
373 <        if (ldot < 0 && bright(np->tdiff) > FTINY) {
373 >        if (ldot < 0 && sintens(np->tdiff) > FTINY) {
374                  /*
375                   *  Compute diffuse transmission
376                   */
377 <                copycolor(ctmp, np->tdiff);
378 <                dtmp = -ldot * omega * (1.0/PI);
379 <                scalecolor(ctmp, dtmp);
380 <                addcolor(cval, ctmp);
377 >                copyscolor(sctmp, np->tdiff);
378 >                dtmp = -ldot * omega * (1./PI);
379 >                scalescolor(sctmp, dtmp);
380 >                saddscolor(scval, sctmp);
381          }
382          if (ambRayInPmap(np->pr))
383                  return;         /* specular already in photon map */
384          /*
385           *  Compute specular scattering coefficient using BSDF
386           */
387 <        if (!direct_specular_OK(ctmp, ldir, omega, np))
387 >        if (!direct_specular_OK(sctmp, ldir, omega, np))
388                  return;
389          if (ldot < 0) {         /* pattern for specular transmission */
390 <                multcolor(ctmp, np->pr->pcol);
390 >                smultscolor(sctmp, np->pr->pcol);
391                  dtmp = -ldot * omega;
392          } else
393                  dtmp = ldot * omega;
394 <        scalecolor(ctmp, dtmp);
395 <        addcolor(cval, ctmp);
394 >        scalescolor(sctmp, dtmp);
395 >        saddscolor(scval, sctmp);
396   }
397  
398   /* Compute source contribution for BSDF (reflected only) */
399   static void
400   dir_brdf(
401 <        COLOR  cval,                    /* returned coefficient */
401 >        SCOLOR  scval,                  /* returned coefficient */
402          void  *nnp,                     /* material data */
403          FVECT  ldir,                    /* light source direction */
404          double  omega                   /* light source size */
# Line 353 | Line 407 | dir_brdf(
407          BSDFDAT         *np = (BSDFDAT *)nnp;
408          double          ldot;
409          double          dtmp;
410 <        COLOR           ctmp, ctmp1, ctmp2;
410 >        SCOLOR          sctmp;
411  
412 <        setcolor(cval,  0, 0, 0);
412 >        scolorblack(scval);
413  
414          ldot = DOT(np->pnorm, ldir);
415          
416          if (ldot <= FTINY)
417                  return;
418  
419 <        if (bright(np->rdiff) > FTINY) {
419 >        if (sintens(np->rdiff) > FTINY) {
420                  /*
421                   *  Compute diffuse reflected component
422                   */
423 <                copycolor(ctmp, np->rdiff);
423 >                copyscolor(sctmp, np->rdiff);
424                  dtmp = ldot * omega * (1./PI);
425 <                scalecolor(ctmp, dtmp);
426 <                addcolor(cval, ctmp);
425 >                scalescolor(sctmp, dtmp);
426 >                saddscolor(scval, sctmp);
427          }
428          if (ambRayInPmap(np->pr))
429                  return;         /* specular already in photon map */
430          /*
431           *  Compute specular reflection coefficient using BSDF
432           */
433 <        if (!direct_specular_OK(ctmp, ldir, omega, np))
433 >        if (!direct_specular_OK(sctmp, ldir, omega, np))
434                  return;
435          dtmp = ldot * omega;
436 <        scalecolor(ctmp, dtmp);
437 <        addcolor(cval, ctmp);
436 >        scalescolor(sctmp, dtmp);
437 >        saddscolor(scval, sctmp);
438   }
439  
440   /* Compute source contribution for BSDF (transmitted only) */
441   static void
442   dir_btdf(
443 <        COLOR  cval,                    /* returned coefficient */
443 >        SCOLOR  scval,                  /* returned coefficient */
444          void  *nnp,                     /* material data */
445          FVECT  ldir,                    /* light source direction */
446          double  omega                   /* light source size */
# Line 395 | Line 449 | dir_btdf(
449          BSDFDAT         *np = (BSDFDAT *)nnp;
450          double          ldot;
451          double          dtmp;
452 <        COLOR           ctmp;
452 >        SCOLOR          sctmp;
453  
454 <        setcolor(cval,  0, 0, 0);
454 >        scolorblack(scval);
455  
456          ldot = DOT(np->pnorm, ldir);
457  
458          if (ldot >= -FTINY)
459                  return;
460  
461 <        if (bright(np->tdiff) > FTINY) {
461 >        if (sintens(np->tdiff) > FTINY) {
462                  /*
463                   *  Compute diffuse transmission
464                   */
465 <                copycolor(ctmp, np->tdiff);
466 <                dtmp = -ldot * omega * (1.0/PI);
467 <                scalecolor(ctmp, dtmp);
468 <                addcolor(cval, ctmp);
465 >                copyscolor(sctmp, np->tdiff);
466 >                dtmp = -ldot * omega * (1./PI);
467 >                scalescolor(sctmp, dtmp);
468 >                saddscolor(scval, sctmp);
469          }
470          if (ambRayInPmap(np->pr))
471                  return;         /* specular already in photon map */
472          /*
473           *  Compute specular scattering coefficient using BSDF
474           */
475 <        if (!direct_specular_OK(ctmp, ldir, omega, np))
475 >        if (!direct_specular_OK(sctmp, ldir, omega, np))
476                  return;
477                                          /* full pattern on transmission */
478 <        multcolor(ctmp, np->pr->pcol);
478 >        smultscolor(sctmp, np->pr->pcol);
479          dtmp = -ldot * omega;
480 <        scalecolor(ctmp, dtmp);
481 <        addcolor(cval, ctmp);
480 >        scalescolor(sctmp, dtmp);
481 >        saddscolor(scval, sctmp);
482   }
483  
484   /* Sample separate BSDF component */
485   static int
486   sample_sdcomp(BSDFDAT *ndp, SDComponent *dcp, int xmit)
487   {
488 <        int     hasthru = (xmit && !(ndp->pr->crtype & (SPECULAR|AMBIENT))
489 <                                && bright(ndp->cthru) > FTINY);
490 <        int     nstarget = 1;
491 <        int     nsent = 0;
492 <        int     n;
493 <        SDError ec;
494 <        SDValue bsv;
495 <        double  xrand;
496 <        FVECT   vsmp, vinc;
497 <        RAY     sr;
488 >        const int       hasthru = (xmit &&
489 >                                        !(ndp->pr->crtype & (SPECULAR|AMBIENT))
490 >                                        && sintens(ndp->cthru) > FTINY);
491 >        int             nstarget = 1;
492 >        int             nsent = 0;
493 >        int             n;
494 >        SDError         ec;
495 >        SDValue         bsv;
496 >        double          xrand;
497 >        FVECT           vsmp, vinc;
498 >        RAY             sr;
499                                                  /* multiple samples? */
500          if (specjitter > 1.5) {
501                  nstarget = specjitter*ndp->pr->rweight + .5;
# Line 477 | Line 532 | sample_sdcomp(BSDFDAT *ndp, SDComponent *dcp, int xmit
532                          bsv.cieY /= (double)nstarget;
533                  cvt_sdcolor(sr.rcoef, &bsv);    /* use sample color */
534                  if (xmit)                       /* apply pattern on transmit */
535 <                        multcolor(sr.rcoef, ndp->pr->pcol);
536 <                if (rayorigin(&sr, SPECULAR, ndp->pr, sr.rcoef) < 0) {
537 <                        if (maxdepth > 0)
538 <                                break;
539 <                        continue;               /* Russian roulette victim */
535 >                        smultscolor(sr.rcoef, ndp->pr->pcol);
536 >                if (rayorigin(&sr, xmit ? TSPECULAR : RSPECULAR, ndp->pr, sr.rcoef) < 0) {
537 >                        if (!n & (nstarget > 1)) {
538 >                                n = nstarget;   /* avoid infinitue loop */
539 >                                nstarget = nstarget*sr.rweight/(minweight + 1e-20);
540 >                                if (n == nstarget) break;
541 >                                n = -1;         /* moved target */
542 >                        }
543 >                        continue;               /* try again */
544                  }
545                  if (xmit && ndp->thick != 0)    /* need to offset origin? */
546                          VSUM(sr.rorg, sr.rorg, ndp->pr->ron, -ndp->thick);
547                  rayvalue(&sr);                  /* send & evaluate sample */
548 <                multcolor(sr.rcol, sr.rcoef);
549 <                addcolor(ndp->pr->rcol, sr.rcol);
548 >                smultscolor(sr.rcol, sr.rcoef);
549 >                saddscolor(ndp->pr->rcol, sr.rcol);
550                  ++nsent;
551          }
552          return(nsent);
# Line 497 | Line 556 | sample_sdcomp(BSDFDAT *ndp, SDComponent *dcp, int xmit
556   static int
557   sample_sdf(BSDFDAT *ndp, int sflags)
558   {
559 <        int             hasthru = (sflags == SDsampSpT
560 <                                    && !(ndp->pr->crtype & (SPECULAR|AMBIENT))
561 <                                    && bright(ndp->cthru) > FTINY);
559 >        int             hasthru = (sflags == SDsampSpT &&
560 >                                        !(ndp->pr->crtype & (SPECULAR|AMBIENT))
561 >                                        && sintens(ndp->cthru) > FTINY);
562          int             n, ntotal = 0;
563          double          b = 0;
564          SDSpectralDF    *dfp;
# Line 518 | Line 577 | sample_sdf(BSDFDAT *ndp, int sflags)
577                  else
578                          dfp = ndp->sd->rb;
579          }
580 <        setcolor(unsc,  0, 0, 0);
580 >        scolorblack(unsc);
581          if (dfp == NULL)                        /* no specular component? */
582                  return(0);
583  
525 –        dimlist[ndims++] = (int)(size_t)ndp->mp;
584          if (hasthru) {                          /* separate view sample? */
585                  RAY     tr;
586                  if (rayorigin(&tr, TRANS, ndp->pr, ndp->cthru) == 0) {
587                          VCOPY(tr.rdir, ndp->pr->rdir);
588                          rayvalue(&tr);
589 <                        multcolor(tr.rcol, tr.rcoef);
590 <                        addcolor(ndp->pr->rcol, tr.rcol);
589 >                        smultscolor(tr.rcol, tr.rcoef);
590 >                        saddscolor(ndp->pr->rcol, tr.rcol);
591 >                        ndp->pr->rxt = ndp->pr->rot + raydistance(&tr);
592                          ++ntotal;
593 <                        b = bright(ndp->cthru);
593 >                        b = pbright(ndp->cthru);
594                  } else
595                          hasthru = 0;
596          }
597 <        ndims--;
539 <        if (dfp->maxHemi - b <= FTINY) {        /* how specular to sample? */
597 >        if (dfp->maxHemi - b <= FTINY) {        /* have specular to sample? */
598                  b = 0;
599          } else {
600                  FVECT   vjit;
601                  bsdf_jitter(vjit, ndp, ndp->sr_vpsa[1]);
602                  b = SDdirectHemi(vjit, sflags, ndp->sd) - b;
603 <                if (b < 0) b = 0;
603 >                b *= (b > 0);
604          }
605          if (b <= specthresh+FTINY) {            /* below sampling threshold? */
606                  if (b > FTINY) {                /* XXX no color from BSDF */
607                          if (sflags == SDsampSpT) {
608 <                                copycolor(unsc, ndp->pr->pcol);
609 <                                scalecolor(unsc, b);
608 >                                copyscolor(unsc, ndp->pr->pcol);
609 >                                scalescolor(unsc, b);
610                          } else                  /* no pattern on reflection */
611 <                                setcolor(unsc, b, b, b);
611 >                                setscolor(unsc, b, b, b);
612                  }
613                  return(ntotal);
614          }
615 <        ndims += 2;                             /* else sample specular */
615 >        dimlist[ndims] = (int)(size_t)ndp->mp;  /* else sample specular */
616 >        ndims += 2;
617          for (n = dfp->ncomp; n--; ) {           /* loop over components */
618                  dimlist[ndims-1] = n + 9438;
619                  ntotal += sample_sdcomp(ndp, &dfp->comp[n], sflags==SDsampSpT);
# Line 567 | Line 626 | sample_sdf(BSDFDAT *ndp, int sflags)
626   int
627   m_bsdf(OBJREC *m, RAY *r)
628   {
629 <        int     hitfront;
630 <        COLOR   ctmp;
629 >        const int       hasthick = (m->otype == MAT_BSDF);
630 >        const int       hitfront = (r->rod > 0);
631 >        SCOLOR  sctmp;
632          SDError ec;
633          FVECT   upvec, vtmp;
634          MFUNC   *mf;
635          BSDFDAT nd;
636 +                                                /* check backface visibility */
637 +        if (!hitfront & !backvis) {
638 +                raytrans(r);
639 +                return(1);
640 +        }
641                                                  /* check arguments */
642 <        if ((m->oargs.nsargs < 6) | (m->oargs.nfargs > 9) |
642 >        if ((m->oargs.nsargs < hasthick+5) | (m->oargs.nfargs > 9) |
643                                  (m->oargs.nfargs % 3))
644                  objerror(m, USER, "bad # arguments");
580 –                                                /* record surface struck */
581 –        hitfront = (r->rod > 0);
645                                                  /* load cal file */
646 <        mf = getfunc(m, 5, 0x1d, 1);
646 >        mf = hasthick   ? getfunc(m, 5, 0x1d, 1)
647 >                        : getfunc(m, 4, 0xe, 1) ;
648          setfunc(m, r);
649 <                                                /* get thickness */
650 <        nd.thick = evalue(mf->ep[0]);
651 <        if ((-FTINY <= nd.thick) & (nd.thick <= FTINY))
652 <                nd.thick = 0;
653 <                                                /* check backface visibility */
590 <        if (!hitfront & !backvis) {
591 <                raytrans(r);
592 <                return(1);
649 >        nd.thick = 0;                           /* set thickness */
650 >        if (hasthick) {
651 >                nd.thick = evalue(mf->ep[0]);
652 >                if ((-FTINY <= nd.thick) & (nd.thick <= FTINY))
653 >                        nd.thick = 0;
654          }
655                                                  /* check other rays to pass */
656          if (nd.thick != 0 && (r->crtype & SHADOW ||
# Line 598 | Line 659 | m_bsdf(OBJREC *m, RAY *r)
659                  raytrans(r);                    /* hide our proxy */
660                  return(1);
661          }
662 +        if (hasthick && r->crtype & SHADOW)     /* early shadow check #1 */
663 +                return(1);
664          nd.mp = m;
665          nd.pr = r;
666                                                  /* get BSDF data */
667 <        nd.sd = loadBSDF(m->oargs.sarg[1]);
668 <                                                /* early shadow check */
669 <        if (r->crtype & SHADOW && (nd.sd->tf == NULL) & (nd.sd->tb == NULL))
667 >        nd.sd = loadBSDF(m->oargs.sarg[hasthick]);
668 >                                                /* early shadow check #2 */
669 >        if (r->crtype & SHADOW && (nd.sd->tf == NULL) & (nd.sd->tb == NULL)) {
670 >                SDfreeCache(nd.sd);
671                  return(1);
672 <                                                /* diffuse reflectance */
672 >        }
673 >                                                /* diffuse components */
674          if (hitfront) {
675                  cvt_sdcolor(nd.rdiff, &nd.sd->rLambFront);
676                  if (m->oargs.nfargs >= 3) {
677 <                        setcolor(ctmp, m->oargs.farg[0],
677 >                        setscolor(sctmp, m->oargs.farg[0],
678                                          m->oargs.farg[1],
679                                          m->oargs.farg[2]);
680 <                        addcolor(nd.rdiff, ctmp);
680 >                        saddscolor(nd.rdiff, sctmp);
681                  }
682 +                cvt_sdcolor(nd.tdiff, &nd.sd->tLambFront);
683          } else {
684                  cvt_sdcolor(nd.rdiff, &nd.sd->rLambBack);
685                  if (m->oargs.nfargs >= 6) {
686 <                        setcolor(ctmp, m->oargs.farg[3],
686 >                        setscolor(sctmp, m->oargs.farg[3],
687                                          m->oargs.farg[4],
688                                          m->oargs.farg[5]);
689 <                        addcolor(nd.rdiff, ctmp);
689 >                        saddscolor(nd.rdiff, sctmp);
690                  }
691 +                cvt_sdcolor(nd.tdiff, &nd.sd->tLambBack);
692          }
693 <                                                /* diffuse transmittance */
694 <        cvt_sdcolor(nd.tdiff, &nd.sd->tLamb);
628 <        if (m->oargs.nfargs >= 9) {
629 <                setcolor(ctmp, m->oargs.farg[6],
693 >        if (m->oargs.nfargs >= 9) {             /* add diffuse transmittance? */
694 >                setscolor(sctmp, m->oargs.farg[6],
695                                  m->oargs.farg[7],
696                                  m->oargs.farg[8]);
697 <                addcolor(nd.tdiff, ctmp);
697 >                saddscolor(nd.tdiff, sctmp);
698          }
699                                                  /* get modifiers */
700          raytexture(r, m->omod);
701                                                  /* modify diffuse values */
702 <        multcolor(nd.rdiff, r->pcol);
703 <        multcolor(nd.tdiff, r->pcol);
702 >        smultscolor(nd.rdiff, r->pcol);
703 >        smultscolor(nd.tdiff, r->pcol);
704                                                  /* get up vector */
705 <        upvec[0] = evalue(mf->ep[1]);
706 <        upvec[1] = evalue(mf->ep[2]);
707 <        upvec[2] = evalue(mf->ep[3]);
705 >        upvec[0] = evalue(mf->ep[hasthick+0]);
706 >        upvec[1] = evalue(mf->ep[hasthick+1]);
707 >        upvec[2] = evalue(mf->ep[hasthick+2]);
708                                                  /* return to world coords */
709          if (mf->fxp != &unitxf) {
710                  multv3(upvec, upvec, mf->fxp->xfm);
# Line 660 | Line 725 | m_bsdf(OBJREC *m, RAY *r)
725          }
726          if (ec) {
727                  objerror(m, WARNING, "Illegal orientation vector");
728 +                SDfreeCache(nd.sd);
729                  return(1);
730          }
731 <        compute_through(&nd);                   /* compute through component */
732 <        if (r->crtype & SHADOW) {
733 <                RAY     tr;                     /* attempt to pass shadow ray */
734 <                if (rayorigin(&tr, TRANS, r, nd.cthru) < 0)
735 <                        return(1);              /* blocked */
736 <                VCOPY(tr.rdir, r->rdir);
737 <                rayvalue(&tr);                  /* transmit with scaling */
738 <                multcolor(tr.rcol, tr.rcoef);
739 <                copycolor(r->rcol, tr.rcol);
740 <                return(1);                      /* we're done */
731 >        scolorblack(nd.cthru);                  /* consider through component */
732 >        scolorblack(nd.cthru_surr);
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);
741 >                        rayvalue(&tr);          /* transmit with scaling */
742 >                        smultscolor(tr.rcol, tr.rcoef);
743 >                        copyscolor(r->rcol, tr.rcol);
744 >                        return(1);              /* we're done */
745 >                }
746          }
747          ec = SDinvXform(nd.fromloc, nd.toloc);
748          if (!ec)                                /* determine BSDF resolution */
# Line 692 | Line 763 | m_bsdf(OBJREC *m, RAY *r)
763                                                  /* sample transmission */
764          sample_sdf(&nd, SDsampSpT);
765                                                  /* compute indirect diffuse */
766 <        copycolor(ctmp, nd.rdiff);
767 <        addcolor(ctmp, nd.runsamp);
768 <        if (bright(ctmp) > FTINY) {             /* ambient from reflection */
769 <                if (!hitfront)
770 <                        flipsurface(r);
700 <                multambient(ctmp, r, nd.pnorm);
701 <                addcolor(r->rcol, ctmp);
702 <                if (!hitfront)
703 <                        flipsurface(r);
766 >        copyscolor(sctmp, nd.rdiff);
767 >        saddscolor(sctmp, nd.runsamp);
768 >        if (sintens(sctmp) > FTINY) {           /* ambient from reflection */
769 >                multambient(sctmp, r, nd.pnorm);
770 >                saddscolor(r->rcol, sctmp);
771          }
772 <        copycolor(ctmp, nd.tdiff);
773 <        addcolor(ctmp, nd.tunsamp);
774 <        if (bright(ctmp) > FTINY) {             /* ambient from other side */
772 >        copyscolor(sctmp, nd.tdiff);
773 >        saddscolor(sctmp, nd.tunsamp);
774 >        if (sintens(sctmp) > FTINY) {           /* ambient from other side */
775                  FVECT  bnorm;
709 –                if (hitfront)
710 –                        flipsurface(r);
776                  bnorm[0] = -nd.pnorm[0];
777                  bnorm[1] = -nd.pnorm[1];
778                  bnorm[2] = -nd.pnorm[2];
779                  if (nd.thick != 0) {            /* proxy with offset? */
780                          VCOPY(vtmp, r->rop);
781                          VSUM(r->rop, vtmp, r->ron, nd.thick);
782 <                        multambient(ctmp, r, bnorm);
782 >                        multambient(sctmp, r, bnorm);
783                          VCOPY(r->rop, vtmp);
784                  } else
785 <                        multambient(ctmp, r, bnorm);
786 <                addcolor(r->rcol, ctmp);
722 <                if (hitfront)
723 <                        flipsurface(r);
785 >                        multambient(sctmp, r, bnorm);
786 >                saddscolor(r->rcol, sctmp);
787          }
788                                                  /* add direct component */
789 <        if ((bright(nd.tdiff) <= FTINY) & (nd.sd->tf == NULL) &
790 <                                        (nd.sd->tb == NULL)) {
789 >        if ((nd.sd->tf == NULL) & (nd.sd->tb == NULL) &&
790 >                        sintens(nd.tdiff) <= FTINY) {
791                  direct(r, dir_brdf, &nd);       /* reflection only */
792          } else if (nd.thick == 0) {
793                  direct(r, dir_bsdf, &nd);       /* thin surface scattering */

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