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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 2.61 by greg, Thu Jul 9 17:32:31 2020 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"
15   #include  "bsdf.h"
16   #include  "random.h"
17 + #include  "pmapmat.h"
18  
19   /*
20 < *      Arguments to this material include optional diffuse colors.
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.
26   *  A non-zero thickness has the further side-effect that an unscattered
27 < *  (view) ray will pass right through our material if it has any
28 < *  non-diffuse transmission, making the BSDF surface invisible.  This
29 < *  shows the proxied geometry instead. Thickness has the further
30 < *  effect of turning off reflection on the hidden side so that rays
29 < *  heading in the opposite direction pass unimpeded through the BSDF
27 > *  (view) ray will pass right through our material, making the BSDF
28 > *  surface invisible and showing the proxied geometry instead. Thickness
29 > *  has the further effect of turning off reflection on the reverse side so
30 > *  rays heading in the opposite direction pass unimpeded through the BSDF
31   *  surface.  A paired surface may be placed on the opposide side of
32   *  the detail geometry, less than this thickness away, if a two-way
33   *  proxy is desired.  Note that the sign of the thickness is important.
# 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 + *      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 42 | Line 50 | static const char RCSid[] = "$Id$";
50   *      We do not reorient the surface, so if the BSDF has no back-side
51   *  reflectance and none is given in the real arguments, a BSDF surface
52   *  with zero thickness will appear black when viewed from behind
53 < *  unless backface visibility is off.
53 > *  unless backface visibility is on, when it becomes invisible.
54   *      The diffuse arguments are added to components in the BSDF file,
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
68 < *      0|3|9   rdf     gdf     bdf
68 > *      0|3|6|9 rdf     gdf     bdf
69   *              rdb     gdb     bdb
70   *              rdt     gdt     bdt
71   */
# Line 58 | Line 73 | static const char RCSid[] = "$Id$";
73   /*
74   * Note that our reverse ray-tracing process means that the positions
75   * of incoming and outgoing vectors may be reversed in our calls
76 < * to the BSDF library.  This is fine, since the bidirectional nature
76 > * to the BSDF library.  This is usually fine, since the bidirectional nature
77   * of the BSDF (that's what the 'B' stands for) means it all works out.
78   */
79  
# Line 67 | Line 82 | typedef struct {
82          RAY     *pr;            /* intersected ray */
83          FVECT   pnorm;          /* perturbed surface normal */
84          FVECT   vray;           /* local outgoing (return) vector */
85 <        double  sr_vpsa;        /* sqrt of BSDF projected solid angle */
85 >        double  sr_vpsa[2];     /* sqrt of BSDF projected solid angle extrema */
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 for MAT_ABSDF */
90 +        COLOR   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   rdiff;          /* added diffuse reflection */
94 >        COLOR   tdiff;          /* diffuse transmission */
95          COLOR   tunsamp;        /* BSDF hemispherical transmission */
78 –        COLOR   tdiff;          /* added diffuse transmission */
96   }  BSDFDAT;             /* BSDF material data */
97  
98   #define cvt_sdcolor(cv, svp)    ccy2rgb(&(svp)->spec, (svp)->cieY, cv)
99  
100 < /* Jitter ray sample according to projected solid angle and specjitter */
100 > typedef struct {
101 >        double  vy;             /* brightness (for sorting) */
102 >        FVECT   tdir;           /* through sample direction (normalized) */
103 >        COLOR   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 < bsdf_jitter(FVECT vres, BSDFDAT *ndp)
118 > compute_through(BSDFDAT *ndp)
119   {
120 <        double  sr_psa = ndp->sr_vpsa;
120 > #define NDIR2CHECK      29
121 >        static const float      dir2check[NDIR2CHECK][2] = {
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 = 1.5;
134 >        PEAKSAMP        psamp[NDIR2CHECK];
135 >        SDSpectralDF    *dfp;
136 >        FVECT           pdir;
137 >        double          tomega, srchrad;
138 >        double          tomsum, tomsurr;
139 >        COLOR           vpeak, vsurr;
140 >        double          vypeak;
141 >        int             i, ns;
142 >        SDError         ec;
143  
144 +        if (ndp->pr->rod > 0)
145 +                dfp = (ndp->sd->tf != NULL) ? ndp->sd->tf : ndp->sd->tb;
146 +        else
147 +                dfp = (ndp->sd->tb != NULL) ? ndp->sd->tb : ndp->sd->tf;
148 +
149 +        if (dfp == NULL)
150 +                return;                         /* no specular transmission */
151 +        if (bright(ndp->pr->pcol) <= FTINY)
152 +                return;                         /* pattern is black, here */
153 +        srchrad = sqrt(dfp->minProjSA);         /* else evaluate peak */
154 +        for (i = 0; i < NDIR2CHECK; i++) {
155 +                SDValue sv;
156 +                psamp[i].tdir[0] = -ndp->vray[0] + dir2check[i][0]*srchrad;
157 +                psamp[i].tdir[1] = -ndp->vray[1] + dir2check[i][1]*srchrad;
158 +                psamp[i].tdir[2] = -ndp->vray[2];
159 +                normalize(psamp[i].tdir);
160 +                ec = SDevalBSDF(&sv, psamp[i].tdir, ndp->vray, ndp->sd);
161 +                if (ec)
162 +                        goto baderror;
163 +                cvt_sdcolor(psamp[i].vcol, &sv);
164 +                psamp[i].vy = sv.cieY;
165 +        }
166 +        qsort(psamp, NDIR2CHECK, sizeof(PEAKSAMP), cmp_psamp);
167 +        if (psamp[0].vy <= FTINY)
168 +                return;                         /* zero area */
169 +        setcolor(vpeak, 0, 0, 0);
170 +        setcolor(vsurr, 0, 0, 0);
171 +        vypeak = tomsum = tomsurr = 0;          /* combine top unique values */
172 +        ns = 0;
173 +        for (i = 0; i < NDIR2CHECK; i++) {
174 +                if (i && psamp[i].vy == psamp[i-1].vy)
175 +                        continue;               /* assume duplicate sample */
176 +
177 +                ec = SDsizeBSDF(&tomega, psamp[i].tdir, ndp->vray,
178 +                                                SDqueryMin, ndp->sd);
179 +                if (ec)
180 +                        goto baderror;
181 +                                                /* not really a peak? */
182 +                if (tomega > 1.5*dfp->minProjSA ||
183 +                                        vypeak > 8.*psamp[i].vy*ns) {
184 +                        if (!i) return;         /* abort */
185 +                        scalecolor(psamp[i].vcol, tomega);
186 +                        addcolor(vsurr, psamp[i].vcol);
187 +                        tomsurr += tomega;
188 +                        continue;
189 +                }
190 +                scalecolor(psamp[i].vcol, tomega);
191 +                addcolor(vpeak, psamp[i].vcol);
192 +                tomsum += tomega;
193 +                vypeak += psamp[i].vy;
194 +                ++ns;
195 +        }
196 +        if (vypeak*tomsurr < peak_over*bright(vsurr)*ns)
197 +                return;                         /* peak not peaky enough */
198 +        if ((vypeak/ns - ndp->sd->tLamb.cieY*(1./PI))*tomsum <= .001)
199 +                return;                         /* < 0.1% transmission */
200 +        copycolor(ndp->cthru, vpeak);           /* already scaled by omega */
201 +        multcolor(ndp->cthru, ndp->pr->pcol);   /* modify by pattern */
202 +        if (tomsurr > FTINY) {                  /* surround contribution? */
203 +                scalecolor(vsurr, 1./tomsurr);  /* this one is avg. BTDF */
204 +                copycolor(ndp->cthru_surr, vsurr);
205 +                multcolor(ndp->cthru_surr, ndp->pr->pcol);
206 +        }
207 +        return;
208 + baderror:
209 +        objerror(ndp->mp, USER, transSDError(ec));
210 + #undef NDIR2CHECK
211 + }
212 +
213 + /* Jitter ray sample according to projected solid angle and specjitter */
214 + static void
215 + bsdf_jitter(FVECT vres, BSDFDAT *ndp, double sr_psa)
216 + {
217          VCOPY(vres, ndp->vray);
218          if (specjitter < 1.)
219                  sr_psa *= specjitter;
# Line 96 | Line 224 | bsdf_jitter(FVECT vres, BSDFDAT *ndp)
224          normalize(vres);
225   }
226  
227 < /* Evaluate BSDF for direct component, returning true if OK to proceed */
227 > /* Get BSDF specular for direct component, returning true if OK to proceed */
228   static int
229 < direct_bsdf_OK(COLOR cval, FVECT ldir, BSDFDAT *ndp)
229 > direct_specular_OK(COLOR cval, FVECT ldir, double omega, BSDFDAT *ndp)
230   {
231 <        FVECT   vsrc, vjit;
231 >        int     nsamp;
232 >        double  wtot = 0;
233 >        FVECT   vsrc, vsmp, vjit;
234 >        double  tomega, tomega2;
235 >        double  sf, tsr, sd[2];
236 >        COLOR   csmp, cdiff;
237 >        double  diffY;
238          SDValue sv;
239          SDError ec;
240 +        int     i;
241 +                                        /* in case we fail */
242 +        setcolor(cval,  0, 0, 0);
243                                          /* transform source direction */
244          if (SDmapDir(vsrc, ndp->toloc, ldir) != SDEnone)
245                  return(0);
246 <                                        /* jitter query direction */
247 <        bsdf_jitter(vjit, ndp);
248 <                                        /* avoid indirect over-counting */
249 <        if (ndp->thick != .0 && ndp->pr->crtype & (SPECULAR|AMBIENT) &&
250 <                                vsrc[2] > .0 ^ vjit[2] > .0) {
251 <                double  dx = vsrc[0] + vjit[0];
252 <                double  dy = vsrc[1] + vjit[1];
253 <                if (dx*dx + dy*dy <= ndp->sr_vpsa*ndp->sr_vpsa)
254 <                        return(0);
246 >                                        /* will discount diffuse portion */
247 >        switch ((vsrc[2] > 0)<<1 | (ndp->vray[2] > 0)) {
248 >        case 3:
249 >                if (ndp->sd->rf == NULL)
250 >                        return(0);      /* all diffuse */
251 >                sv = ndp->sd->rLambFront;
252 >                break;
253 >        case 0:
254 >                if (ndp->sd->rb == NULL)
255 >                        return(0);      /* all diffuse */
256 >                sv = ndp->sd->rLambBack;
257 >                break;
258 >        default:
259 >                if ((ndp->sd->tf == NULL) & (ndp->sd->tb == NULL))
260 >                        return(0);      /* all diffuse */
261 >                sv = ndp->sd->tLamb;
262 >                break;
263          }
264 <        ec = SDevalBSDF(&sv, vjit, vsrc, ndp->sd);
265 <        if (ec)
266 <                objerror(ndp->mp, USER, transSDError(ec));
264 >        if (sv.cieY > FTINY) {
265 >                diffY = sv.cieY *= 1./PI;
266 >                cvt_sdcolor(cdiff, &sv);
267 >        } else {
268 >                diffY = 0;
269 >                setcolor(cdiff,  0, 0, 0);
270 >        }
271 >                                        /* need projected solid angle */
272 >        omega *= fabs(vsrc[2]);
273 >                                        /* check indirect over-counting */
274 >        if ((vsrc[2] > 0) ^ (ndp->vray[2] > 0) && bright(ndp->cthru) > FTINY) {
275 >                double          dx = vsrc[0] + ndp->vray[0];
276 >                double          dy = vsrc[1] + ndp->vray[1];
277 >                SDSpectralDF    *dfp = (ndp->pr->rod > 0) ?
278 >                        ((ndp->sd->tf != NULL) ? ndp->sd->tf : ndp->sd->tb) :
279 >                        ((ndp->sd->tb != NULL) ? ndp->sd->tb : ndp->sd->tf) ;
280  
281 <        if (sv.cieY <= FTINY)           /* not worth using? */
281 >                if (dx*dx + dy*dy <= (2.5*4./PI)*(omega + dfp->minProjSA +
282 >                                                2.*sqrt(omega*dfp->minProjSA))) {
283 >                        if (bright(ndp->cthru_surr) <= FTINY)
284 >                                return(0);
285 >                        copycolor(cval, ndp->cthru_surr);
286 >                        return(1);      /* return non-zero surround BTDF */
287 >                }
288 >        }
289 >        ec = SDsizeBSDF(&tomega, ndp->vray, vsrc, SDqueryMin, ndp->sd);
290 >        if (ec)
291 >                goto baderror;
292 >                                        /* assign number of samples */
293 >        sf = specjitter * ndp->pr->rweight;
294 >        if (tomega <= 0)
295 >                nsamp = 1;
296 >        else if (25.*tomega <= omega)
297 >                nsamp = 100.*sf + .5;
298 >        else
299 >                nsamp = 4.*sf*omega/tomega + .5;
300 >        nsamp += !nsamp;
301 >        sf = sqrt(omega);               /* sample our source area */
302 >        tsr = sqrt(tomega);
303 >        for (i = nsamp; i--; ) {
304 >                VCOPY(vsmp, vsrc);      /* jitter query directions */
305 >                if (nsamp > 1) {
306 >                        multisamp(sd, 2, (i + frandom())/(double)nsamp);
307 >                        vsmp[0] += (sd[0] - .5)*sf;
308 >                        vsmp[1] += (sd[1] - .5)*sf;
309 >                        normalize(vsmp);
310 >                }
311 >                bsdf_jitter(vjit, ndp, tsr);
312 >                                        /* compute BSDF */
313 >                ec = SDevalBSDF(&sv, vjit, vsmp, ndp->sd);
314 >                if (ec)
315 >                        goto baderror;
316 >                if (sv.cieY - diffY <= FTINY)
317 >                        continue;       /* no specular part */
318 >                                        /* check for variable resolution */
319 >                ec = SDsizeBSDF(&tomega2, vjit, vsmp, SDqueryMin, ndp->sd);
320 >                if (ec)
321 >                        goto baderror;
322 >                if (tomega2 < .12*tomega)
323 >                        continue;       /* not safe to include */
324 >                cvt_sdcolor(csmp, &sv);
325 > #if 0
326 >                if (sf < 2.5*tsr) {     /* weight by BSDF for small sources */
327 >                        scalecolor(csmp, sv.cieY);
328 >                        wtot += sv.cieY;
329 >                } else
330 > #endif
331 >                wtot += 1.;
332 >                addcolor(cval, csmp);
333 >        }
334 >        if (wtot <= FTINY)              /* no valid specular samples? */
335                  return(0);
336 <                                        /* else we're good to go */
337 <        cvt_sdcolor(cval, &sv);
336 >
337 >        sf = 1./wtot;                   /* weighted average BSDF */
338 >        scalecolor(cval, sf);
339 >                                        /* subtract diffuse contribution */
340 >        for (i = 3*(diffY > FTINY); i--; )
341 >                if ((colval(cval,i) -= colval(cdiff,i)) < 0)
342 >                        colval(cval,i) = 0;
343          return(1);
344 + baderror:
345 +        objerror(ndp->mp, USER, transSDError(ec));
346 +        return(0);                      /* gratis return */
347   }
348  
349   /* Compute source contribution for BSDF (reflected & transmitted) */
# Line 141 | Line 360 | dir_bsdf(
360          double          dtmp;
361          COLOR           ctmp;
362  
363 <        setcolor(cval, .0, .0, .0);
363 >        setcolor(cval,  0, 0, 0);
364  
365          ldot = DOT(np->pnorm, ldir);
366          if ((-FTINY <= ldot) & (ldot <= FTINY))
367                  return;
368  
369 <        if (ldot > .0 && bright(np->rdiff) > FTINY) {
369 >        if (ldot > 0 && bright(np->rdiff) > FTINY) {
370                  /*
371 <                 *  Compute added diffuse reflected component.
371 >                 *  Compute diffuse reflected component
372                   */
373                  copycolor(ctmp, np->rdiff);
374                  dtmp = ldot * omega * (1./PI);
375                  scalecolor(ctmp, dtmp);
376                  addcolor(cval, ctmp);
377          }
378 <        if (ldot < .0 && bright(np->tdiff) > FTINY) {
378 >        if (ldot < 0 && bright(np->tdiff) > FTINY) {
379                  /*
380 <                 *  Compute added diffuse transmission.
380 >                 *  Compute diffuse transmission
381                   */
382                  copycolor(ctmp, np->tdiff);
383                  dtmp = -ldot * omega * (1.0/PI);
384                  scalecolor(ctmp, dtmp);
385                  addcolor(cval, ctmp);
386          }
387 +        if (ambRayInPmap(np->pr))
388 +                return;         /* specular already in photon map */
389          /*
390 <         *  Compute scattering coefficient using BSDF.
390 >         *  Compute specular scattering coefficient using BSDF
391           */
392 <        if (!direct_bsdf_OK(ctmp, ldir, np))
392 >        if (!direct_specular_OK(ctmp, ldir, omega, np))
393                  return;
394 <        if (ldot > .0) {                /* pattern only diffuse reflection */
174 <                COLOR   ctmp1, ctmp2;
175 <                dtmp = (np->pr->rod > .0) ? np->sd->rLambFront.cieY
176 <                                        : np->sd->rLambBack.cieY;
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);
182 <                addcolor(ctmp1, ctmp2);
183 <                multcolor(ctmp, ctmp1); /* apply derated pattern */
184 <                dtmp = ldot * omega;
185 <        } else {                        /* full pattern on transmission */
394 >        if (ldot < 0) {         /* pattern for specular transmission */
395                  multcolor(ctmp, np->pr->pcol);
396                  dtmp = -ldot * omega;
397 <        }
397 >        } else
398 >                dtmp = ldot * omega;
399          scalecolor(ctmp, dtmp);
400          addcolor(cval, ctmp);
401   }
# Line 204 | Line 414 | dir_brdf(
414          double          dtmp;
415          COLOR           ctmp, ctmp1, ctmp2;
416  
417 <        setcolor(cval, .0, .0, .0);
417 >        setcolor(cval,  0, 0, 0);
418  
419          ldot = DOT(np->pnorm, ldir);
420          
# Line 213 | Line 423 | dir_brdf(
423  
424          if (bright(np->rdiff) > FTINY) {
425                  /*
426 <                 *  Compute added diffuse reflected component.
426 >                 *  Compute diffuse reflected component
427                   */
428                  copycolor(ctmp, np->rdiff);
429                  dtmp = ldot * omega * (1./PI);
430                  scalecolor(ctmp, dtmp);
431                  addcolor(cval, ctmp);
432          }
433 +        if (ambRayInPmap(np->pr))
434 +                return;         /* specular already in photon map */
435          /*
436 <         *  Compute reflection coefficient using BSDF.
436 >         *  Compute specular reflection coefficient using BSDF
437           */
438 <        if (!direct_bsdf_OK(ctmp, ldir, np))
438 >        if (!direct_specular_OK(ctmp, ldir, omega, np))
439                  return;
228 –                                        /* pattern only diffuse reflection */
229 –        dtmp = (np->pr->rod > .0) ? np->sd->rLambFront.cieY
230 –                                : np->sd->rLambBack.cieY;
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);
235 –        addcolor(ctmp1, ctmp2);
236 –        multcolor(ctmp, ctmp1);         /* apply derated pattern */
440          dtmp = ldot * omega;
441          scalecolor(ctmp, dtmp);
442          addcolor(cval, ctmp);
# Line 253 | Line 456 | dir_btdf(
456          double          dtmp;
457          COLOR           ctmp;
458  
459 <        setcolor(cval, .0, .0, .0);
459 >        setcolor(cval,  0, 0, 0);
460  
461          ldot = DOT(np->pnorm, ldir);
462  
# Line 262 | Line 465 | dir_btdf(
465  
466          if (bright(np->tdiff) > FTINY) {
467                  /*
468 <                 *  Compute added diffuse transmission.
468 >                 *  Compute diffuse transmission
469                   */
470                  copycolor(ctmp, np->tdiff);
471                  dtmp = -ldot * omega * (1.0/PI);
472                  scalecolor(ctmp, dtmp);
473                  addcolor(cval, ctmp);
474          }
475 +        if (ambRayInPmap(np->pr))
476 +                return;         /* specular already in photon map */
477          /*
478 <         *  Compute scattering coefficient using BSDF.
478 >         *  Compute specular scattering coefficient using BSDF
479           */
480 <        if (!direct_bsdf_OK(ctmp, ldir, np))
480 >        if (!direct_specular_OK(ctmp, ldir, omega, np))
481                  return;
482                                          /* full pattern on transmission */
483          multcolor(ctmp, np->pr->pcol);
# Line 283 | Line 488 | dir_btdf(
488  
489   /* Sample separate BSDF component */
490   static int
491 < sample_sdcomp(BSDFDAT *ndp, SDComponent *dcp, int usepat)
491 > sample_sdcomp(BSDFDAT *ndp, SDComponent *dcp, int xmit)
492   {
493 <        int     nstarget = 1;
494 <        int     nsent = 0;
495 <        SDError ec;
496 <        SDValue bsv;
497 <        double  sthick;
498 <        FVECT   vjit, vsmp;
499 <        RAY     sr;
500 <        int     ntrials;
493 >        const int       hasthru = (xmit &&
494 >                                        !(ndp->pr->crtype & (SPECULAR|AMBIENT))
495 >                                        && bright(ndp->cthru) > FTINY);
496 >        int             nstarget = 1;
497 >        int             nsent = 0;
498 >        int             n;
499 >        SDError         ec;
500 >        SDValue         bsv;
501 >        double          xrand;
502 >        FVECT           vsmp, vinc;
503 >        RAY             sr;
504                                                  /* multiple samples? */
505          if (specjitter > 1.5) {
506                  nstarget = specjitter*ndp->pr->rweight + .5;
507 <                if (nstarget < 1)
300 <                        nstarget = 1;
507 >                nstarget += !nstarget;
508          }
509 <                                                /* run through our trials */
510 <        for (ntrials = 0; nsent < nstarget && ntrials < 9*nstarget; ntrials++) {
511 <                SDerrorDetail[0] = '\0';
512 <                                                /* sample direction & coef. */
513 <                bsdf_jitter(vjit, ndp);
514 <                ec = SDsampComponent(&bsv, vsmp, vjit, ntrials ? frandom()
515 <                                : urand(ilhash(dimlist,ndims)+samplendx), dcp);
509 >                                                /* run through our samples */
510 >        for (n = 0; n < nstarget; n++) {
511 >                if (nstarget == 1) {            /* stratify random variable */
512 >                        xrand = urand(ilhash(dimlist,ndims)+samplendx);
513 >                        if (specjitter < 1.)
514 >                                xrand = .5 + specjitter*(xrand-.5);
515 >                } else {
516 >                        xrand = (n + frandom())/(double)nstarget;
517 >                }
518 >                SDerrorDetail[0] = '\0';        /* sample direction & coef. */
519 >                bsdf_jitter(vsmp, ndp, ndp->sr_vpsa[0]);
520 >                VCOPY(vinc, vsmp);              /* to compare after */
521 >                ec = SDsampComponent(&bsv, vsmp, xrand, dcp);
522                  if (ec)
523                          objerror(ndp->mp, USER, transSDError(ec));
524 <                                                /* zero component? */
312 <                if (bsv.cieY <= FTINY)
524 >                if (bsv.cieY <= FTINY)          /* zero component? */
525                          break;
526 <                                                /* map vector to world */
526 >                if (hasthru) {                  /* check for view ray */
527 >                        double  dx = vinc[0] + vsmp[0];
528 >                        double  dy = vinc[1] + vsmp[1];
529 >                        if (dx*dx + dy*dy <= ndp->sr_vpsa[0]*ndp->sr_vpsa[0])
530 >                                continue;       /* exclude view sample */
531 >                }
532 >                                                /* map non-view sample->world */
533                  if (SDmapDir(sr.rdir, ndp->fromloc, vsmp) != SDEnone)
534                          break;
317 –                                                /* unintentional penetration? */
318 –                if (DOT(sr.rdir, ndp->pr->ron) > .0 ^ vsmp[2] > .0)
319 –                        continue;
535                                                  /* spawn a specular ray */
536                  if (nstarget > 1)
537                          bsv.cieY /= (double)nstarget;
538 <                cvt_sdcolor(sr.rcoef, &bsv);    /* use color */
539 <                if (usepat)                     /* pattern on transmission */
538 >                cvt_sdcolor(sr.rcoef, &bsv);    /* use sample color */
539 >                if (xmit)                       /* apply pattern on transmit */
540                          multcolor(sr.rcoef, ndp->pr->pcol);
541                  if (rayorigin(&sr, SPECULAR, ndp->pr, sr.rcoef) < 0) {
542 <                        if (maxdepth  > 0)
543 <                                break;
544 <                        ++nsent;                /* Russian roulette victim */
545 <                        continue;
542 >                        if (!n & (nstarget > 1)) {
543 >                                n = nstarget;   /* avoid infinitue loop */
544 >                                nstarget = nstarget*sr.rweight/minweight;
545 >                                if (n == nstarget) break;
546 >                                n = -1;         /* moved target */
547 >                        }
548 >                        continue;               /* try again */
549                  }
550 <                                                /* need to offset origin? */
333 <                if (ndp->thick != .0 && ndp->pr->rod > .0 ^ vsmp[2] > .0)
550 >                if (xmit && ndp->thick != 0)    /* need to offset origin? */
551                          VSUM(sr.rorg, sr.rorg, ndp->pr->ron, -ndp->thick);
552                  rayvalue(&sr);                  /* send & evaluate sample */
553                  multcolor(sr.rcol, sr.rcoef);
# Line 344 | Line 561 | sample_sdcomp(BSDFDAT *ndp, SDComponent *dcp, int usep
561   static int
562   sample_sdf(BSDFDAT *ndp, int sflags)
563   {
564 +        int             hasthru = (sflags == SDsampSpT &&
565 +                                        !(ndp->pr->crtype & (SPECULAR|AMBIENT))
566 +                                        && bright(ndp->cthru) > FTINY);
567          int             n, ntotal = 0;
568 +        double          b = 0;
569          SDSpectralDF    *dfp;
570          COLORV          *unsc;
571  
572          if (sflags == SDsampSpT) {
573                  unsc = ndp->tunsamp;
574 <                dfp = ndp->sd->tf;
575 <                cvt_sdcolor(unsc, &ndp->sd->tLamb);
574 >                if (ndp->pr->rod > 0)
575 >                        dfp = (ndp->sd->tf != NULL) ? ndp->sd->tf : ndp->sd->tb;
576 >                else
577 >                        dfp = (ndp->sd->tb != NULL) ? ndp->sd->tb : ndp->sd->tf;
578          } else /* sflags == SDsampSpR */ {
579                  unsc = ndp->runsamp;
580 <                if (ndp->pr->rod > .0) {
580 >                if (ndp->pr->rod > 0)
581                          dfp = ndp->sd->rf;
582 <                        cvt_sdcolor(unsc, &ndp->sd->rLambFront);
360 <                } else {
582 >                else
583                          dfp = ndp->sd->rb;
362 –                        cvt_sdcolor(unsc, &ndp->sd->rLambBack);
363 –                }
584          }
585 <        multcolor(unsc, ndp->pr->pcol);
585 >        setcolor(unsc,  0, 0, 0);
586          if (dfp == NULL)                        /* no specular component? */
587                  return(0);
588 <                                                /* below sampling threshold? */
589 <        if (dfp->maxHemi <= specthresh+FTINY) {
590 <                if (dfp->maxHemi > FTINY) {     /* XXX no color from BSDF */
591 <                        FVECT   vjit;
592 <                        double  d;
593 <                        COLOR   ctmp;
594 <                        bsdf_jitter(vjit, ndp);
595 <                        d = SDdirectHemi(vjit, sflags, ndp->sd);
588 >
589 >        if (hasthru) {                          /* separate view sample? */
590 >                RAY     tr;
591 >                if (rayorigin(&tr, TRANS, ndp->pr, ndp->cthru) == 0) {
592 >                        VCOPY(tr.rdir, ndp->pr->rdir);
593 >                        rayvalue(&tr);
594 >                        multcolor(tr.rcol, tr.rcoef);
595 >                        addcolor(ndp->pr->rcol, tr.rcol);
596 >                        ndp->pr->rxt = ndp->pr->rot + raydistance(&tr);
597 >                        ++ntotal;
598 >                        b = bright(ndp->cthru);
599 >                } else
600 >                        hasthru = 0;
601 >        }
602 >        if (dfp->maxHemi - b <= FTINY) {        /* have specular to sample? */
603 >                b = 0;
604 >        } else {
605 >                FVECT   vjit;
606 >                bsdf_jitter(vjit, ndp, ndp->sr_vpsa[1]);
607 >                b = SDdirectHemi(vjit, sflags, ndp->sd) - b;
608 >                if (b < 0) b = 0;
609 >        }
610 >        if (b <= specthresh+FTINY) {            /* below sampling threshold? */
611 >                if (b > FTINY) {                /* XXX no color from BSDF */
612                          if (sflags == SDsampSpT) {
613 <                                copycolor(ctmp, ndp->pr->pcol);
614 <                                scalecolor(ctmp, d);
613 >                                copycolor(unsc, ndp->pr->pcol);
614 >                                scalecolor(unsc, b);
615                          } else                  /* no pattern on reflection */
616 <                                setcolor(ctmp, d, d, d);
381 <                        addcolor(unsc, ctmp);
616 >                                setcolor(unsc, b, b, b);
617                  }
618 <                return(0);
618 >                return(ntotal);
619          }
620 <                                                /* else need to sample */
621 <        dimlist[ndims++] = (int)(size_t)ndp->mp;
387 <        ndims++;
620 >        dimlist[ndims] = (int)(size_t)ndp->mp;  /* else sample specular */
621 >        ndims += 2;
622          for (n = dfp->ncomp; n--; ) {           /* loop over components */
623                  dimlist[ndims-1] = n + 9438;
624                  ntotal += sample_sdcomp(ndp, &dfp->comp[n], sflags==SDsampSpT);
# Line 397 | Line 631 | sample_sdf(BSDFDAT *ndp, int sflags)
631   int
632   m_bsdf(OBJREC *m, RAY *r)
633   {
634 +        int     hasthick = (m->otype == MAT_BSDF);
635          int     hitfront;
636          COLOR   ctmp;
637          SDError ec;
# Line 404 | Line 639 | m_bsdf(OBJREC *m, RAY *r)
639          MFUNC   *mf;
640          BSDFDAT nd;
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");
645                                                  /* record surface struck */
646 <        hitfront = (r->rod > .0);
646 >        hitfront = (r->rod > 0);
647                                                  /* load cal file */
648 <        mf = getfunc(m, 5, 0x1d, 1);
649 <                                                /* get thickness */
650 <        nd.thick = evalue(mf->ep[0]);
651 <        if ((-FTINY <= nd.thick) & (nd.thick <= FTINY))
652 <                nd.thick = .0;
653 <                                                /* check shadow */
654 <        if (r->crtype & SHADOW) {
655 <                if (nd.thick != .0)
421 <                        raytrans(r);            /* pass-through */
422 <                return(1);                      /* or shadow */
648 >        mf = hasthick   ? getfunc(m, 5, 0x1d, 1)
649 >                        : getfunc(m, 4, 0xe, 1) ;
650 >        setfunc(m, r);
651 >        nd.thick = 0;                           /* set thickness */
652 >        if (hasthick) {
653 >                nd.thick = evalue(mf->ep[0]);
654 >                if ((-FTINY <= nd.thick) & (nd.thick <= FTINY))
655 >                        nd.thick = 0;
656          }
657 +                                                /* check backface visibility */
658 +        if (!hitfront & !backvis) {
659 +                raytrans(r);
660 +                return(1);
661 +        }
662                                                  /* check other rays to pass */
663 <        if (nd.thick != .0 && (!(r->crtype & (SPECULAR|AMBIENT)) ||
664 <                                nd.thick > .0 ^ hitfront)) {
663 >        if (nd.thick != 0 && (r->crtype & SHADOW ||
664 >                                !(r->crtype & (SPECULAR|AMBIENT)) ||
665 >                                (nd.thick > 0) ^ hitfront)) {
666                  raytrans(r);                    /* hide our proxy */
667                  return(1);
668          }
669 +        if (hasthick && r->crtype & SHADOW)     /* early shadow check #1 */
670 +                return(1);
671 +        nd.mp = m;
672 +        nd.pr = r;
673                                                  /* get BSDF data */
674 <        nd.sd = loadBSDF(m->oargs.sarg[1]);
674 >        nd.sd = loadBSDF(m->oargs.sarg[hasthick]);
675 >                                                /* early shadow check #2 */
676 >        if (r->crtype & SHADOW && (nd.sd->tf == NULL) & (nd.sd->tb == NULL)) {
677 >                SDfreeCache(nd.sd);
678 >                return(1);
679 >        }
680                                                  /* diffuse reflectance */
681          if (hitfront) {
682 <                if (m->oargs.nfargs < 3)
683 <                        setcolor(nd.rdiff, .0, .0, .0);
684 <                else
437 <                        setcolor(nd.rdiff, m->oargs.farg[0],
682 >                cvt_sdcolor(nd.rdiff, &nd.sd->rLambFront);
683 >                if (m->oargs.nfargs >= 3) {
684 >                        setcolor(ctmp, m->oargs.farg[0],
685                                          m->oargs.farg[1],
686                                          m->oargs.farg[2]);
687 +                        addcolor(nd.rdiff, ctmp);
688 +                }
689          } else {
690 <                if (m->oargs.nfargs < 6) {      /* check invisible backside */
691 <                        if (!backvis && (nd.sd->rb == NULL) &
692 <                                                (nd.sd->tf == NULL)) {
444 <                                SDfreeCache(nd.sd);
445 <                                raytrans(r);
446 <                                return(1);
447 <                        }
448 <                        setcolor(nd.rdiff, .0, .0, .0);
449 <                } else
450 <                        setcolor(nd.rdiff, m->oargs.farg[3],
690 >                cvt_sdcolor(nd.rdiff, &nd.sd->rLambBack);
691 >                if (m->oargs.nfargs >= 6) {
692 >                        setcolor(ctmp, m->oargs.farg[3],
693                                          m->oargs.farg[4],
694                                          m->oargs.farg[5]);
695 +                        addcolor(nd.rdiff, ctmp);
696 +                }
697          }
698                                                  /* diffuse transmittance */
699 <        if (m->oargs.nfargs < 9)
700 <                setcolor(nd.tdiff, .0, .0, .0);
701 <        else
458 <                setcolor(nd.tdiff, m->oargs.farg[6],
699 >        cvt_sdcolor(nd.tdiff, &nd.sd->tLamb);
700 >        if (m->oargs.nfargs >= 9) {
701 >                setcolor(ctmp, m->oargs.farg[6],
702                                  m->oargs.farg[7],
703                                  m->oargs.farg[8]);
704 <        nd.mp = m;
705 <        nd.pr = r;
704 >                addcolor(nd.tdiff, ctmp);
705 >        }
706                                                  /* get modifiers */
707          raytexture(r, m->omod);
708                                                  /* modify diffuse values */
709          multcolor(nd.rdiff, r->pcol);
710          multcolor(nd.tdiff, r->pcol);
711                                                  /* get up vector */
712 <        upvec[0] = evalue(mf->ep[1]);
713 <        upvec[1] = evalue(mf->ep[2]);
714 <        upvec[2] = evalue(mf->ep[3]);
712 >        upvec[0] = evalue(mf->ep[hasthick+0]);
713 >        upvec[1] = evalue(mf->ep[hasthick+1]);
714 >        upvec[2] = evalue(mf->ep[hasthick+2]);
715                                                  /* return to world coords */
716 <        if (mf->f != &unitxf) {
717 <                multv3(upvec, upvec, mf->f->xfm);
718 <                nd.thick *= mf->f->sca;
716 >        if (mf->fxp != &unitxf) {
717 >                multv3(upvec, upvec, mf->fxp->xfm);
718 >                nd.thick *= mf->fxp->sca;
719          }
720 +        if (r->rox != NULL) {
721 +                multv3(upvec, upvec, r->rox->f.xfm);
722 +                nd.thick *= r->rox->f.sca;
723 +        }
724          raynormal(nd.pnorm, r);
725                                                  /* compute local BSDF xform */
726          ec = SDcompXform(nd.toloc, nd.pnorm, upvec);
# Line 483 | Line 730 | m_bsdf(OBJREC *m, RAY *r)
730                  nd.vray[2] = -r->rdir[2];
731                  ec = SDmapDir(nd.vray, nd.toloc, nd.vray);
732          }
733 <        if (!ec)
734 <                ec = SDinvXform(nd.fromloc, nd.toloc);
488 <                                                /* determine BSDF resolution */
489 <        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));
733 >        if (ec) {
734 >                objerror(m, WARNING, "Illegal orientation vector");
735                  SDfreeCache(nd.sd);
736                  return(1);
737          }
738 +        setcolor(nd.cthru, 0, 0, 0);            /* consider through component */
739 +        setcolor(nd.cthru_surr, 0, 0, 0);
740 +        if (m->otype == MAT_ABSDF) {
741 +                compute_through(&nd);
742 +                if (r->crtype & SHADOW) {
743 +                        RAY     tr;             /* attempt to pass shadow ray */
744 +                        SDfreeCache(nd.sd);
745 +                        if (rayorigin(&tr, TRANS, r, nd.cthru) < 0)
746 +                                return(1);      /* no through component */
747 +                        VCOPY(tr.rdir, r->rdir);
748 +                        rayvalue(&tr);          /* transmit with scaling */
749 +                        multcolor(tr.rcol, tr.rcoef);
750 +                        copycolor(r->rcol, tr.rcol);
751 +                        return(1);              /* we're done */
752 +                }
753 +        }
754 +        ec = SDinvXform(nd.fromloc, nd.toloc);
755 +        if (!ec)                                /* determine BSDF resolution */
756 +                ec = SDsizeBSDF(nd.sr_vpsa, nd.vray, NULL,
757 +                                        SDqueryMin+SDqueryMax, nd.sd);
758 +        if (ec)
759 +                objerror(m, USER, transSDError(ec));
760 +
761 +        nd.sr_vpsa[0] = sqrt(nd.sr_vpsa[0]);
762 +        nd.sr_vpsa[1] = sqrt(nd.sr_vpsa[1]);
763          if (!hitfront) {                        /* perturb normal towards hit */
764                  nd.pnorm[0] = -nd.pnorm[0];
765                  nd.pnorm[1] = -nd.pnorm[1];
# Line 524 | Line 789 | m_bsdf(OBJREC *m, RAY *r)
789                  bnorm[0] = -nd.pnorm[0];
790                  bnorm[1] = -nd.pnorm[1];
791                  bnorm[2] = -nd.pnorm[2];
792 <                if (nd.thick != .0) {           /* proxy with offset? */
792 >                if (nd.thick != 0) {            /* proxy with offset? */
793                          VCOPY(vtmp, r->rop);
794 <                        VSUM(r->rop, vtmp, r->ron, -nd.thick);
794 >                        VSUM(r->rop, vtmp, r->ron, nd.thick);
795                          multambient(ctmp, r, bnorm);
796                          VCOPY(r->rop, vtmp);
797                  } else
# Line 536 | Line 801 | m_bsdf(OBJREC *m, RAY *r)
801                          flipsurface(r);
802          }
803                                                  /* add direct component */
804 <        if ((bright(nd.tdiff) <= FTINY) & (nd.sd->tf == NULL)) {
804 >        if ((bright(nd.tdiff) <= FTINY) & (nd.sd->tf == NULL) &
805 >                                        (nd.sd->tb == NULL)) {
806                  direct(r, dir_brdf, &nd);       /* reflection only */
807 <        } else if (nd.thick == .0) {
807 >        } else if (nd.thick == 0) {
808                  direct(r, dir_bsdf, &nd);       /* thin surface scattering */
809          } else {
810                  direct(r, dir_brdf, &nd);       /* reflection first */

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