ViewVC Help
View File | Revision Log | Show Annotations | Download File | Root Listing
root/radiance/ray/src/rt/normal.c
(Generate patch)

Comparing ray/src/rt/normal.c (file contents):
Revision 2.47 by schorsch, Tue Mar 30 16:13:01 2004 UTC vs.
Revision 2.69 by greg, Tue Feb 24 19:39:26 2015 UTC

# Line 19 | Line 19 | static const char RCSid[] = "$Id$";
19   #include  "otypes.h"
20   #include  "rtotypes.h"
21   #include  "random.h"
22 + #include  "pmapmat.h"
23  
24   #ifndef  MAXITER
25   #define  MAXITER        10              /* maximum # specular ray attempts */
26   #endif
27                                          /* estimate of Fresnel function */
28   #define  FRESNE(ci)     (exp(-5.85*(ci)) - 0.00287989916)
29 + #define  FRESTHRESH     0.017999        /* minimum specularity for approx. */
30  
31  
32   /*
# Line 64 | Line 66 | typedef struct {
66          double  pdot;           /* perturbed dot product */
67   }  NORMDAT;             /* normal material data */
68  
69 < static srcdirf_t dirnorm;
68 < static void gaussamp(RAY  *r, NORMDAT  *np);
69 > static void gaussamp(NORMDAT  *np);
70  
71  
72   static void
73   dirnorm(                /* compute source contribution */
74          COLOR  cval,                    /* returned coefficient */
75 <        void  *nnp,             /* material data */
75 >        void  *nnp,                     /* material data */
76          FVECT  ldir,                    /* light source direction */
77          double  omega                   /* light source size */
78   )
79   {
80 <        register NORMDAT *np = nnp;
80 >        NORMDAT *np = nnp;
81          double  ldot;
82 <        double  ldiff;
83 <        double  dtmp, d2;
82 >        double  lrdiff, ltdiff;
83 >        double  dtmp, d2, d3, d4;
84          FVECT  vtmp;
85          COLOR  ctmp;
86  
# Line 91 | Line 92 | dirnorm(               /* compute source contribution */
92                  return;         /* wrong side */
93  
94                                  /* Fresnel estimate */
95 <        ldiff = np->rdiff;
96 <        if (np->specfl & SP_PURE && (np->rspec > FTINY) & (ldiff > FTINY))
97 <                ldiff *= 1. - FRESNE(fabs(ldot));
95 >        lrdiff = np->rdiff;
96 >        ltdiff = np->tdiff;
97 >        if (np->specfl & SP_PURE && np->rspec >= FRESTHRESH &&
98 >                        (lrdiff > FTINY) | (ltdiff > FTINY)) {
99 >                dtmp = 1. - FRESNE(fabs(ldot));
100 >                lrdiff *= dtmp;
101 >                ltdiff *= dtmp;
102 >        }
103  
104 <        if (ldot > FTINY && ldiff > FTINY) {
104 >        if (ldot > FTINY && lrdiff > FTINY) {
105                  /*
106                   *  Compute and add diffuse reflected component to returned
107                   *  color.  The diffuse reflected component will always be
108                   *  modified by the color of the material.
109                   */
110                  copycolor(ctmp, np->mcolor);
111 <                dtmp = ldot * omega * ldiff / PI;
111 >                dtmp = ldot * omega * lrdiff * (1.0/PI);
112                  scalecolor(ctmp, dtmp);
113                  addcolor(cval, ctmp);
114          }
115 +        
116 +        if (ldot < -FTINY && ltdiff > FTINY) {
117 +                /*
118 +                 *  Compute diffuse transmission.
119 +                 */
120 +                copycolor(ctmp, np->mcolor);
121 +                dtmp = -ldot * omega * ltdiff * (1.0/PI);
122 +                scalecolor(ctmp, dtmp);
123 +                addcolor(cval, ctmp);
124 +        }
125 +        
126 +        /* PMAP: skip direct specular via ambient bounce if already accounted for
127 +         * in photon map */
128 +        if (ambRayInPmap(np->rp))
129 +                return;
130 +
131          if (ldot > FTINY && (np->specfl&(SP_REFL|SP_PURE)) == SP_REFL) {
132                  /*
133                   *  Compute specular reflection coefficient using
134 <                 *  gaussian distribution model.
134 >                 *  Gaussian distribution model.
135                   */
136                                                  /* roughness */
137                  dtmp = np->alpha2;
138                                                  /* + source if flat */
139                  if (np->specfl & SP_FLAT)
140 <                        dtmp += omega/(4.0*PI);
140 >                        dtmp += omega * (0.25/PI);
141                                                  /* half vector */
142 <                vtmp[0] = ldir[0] - np->rp->rdir[0];
121 <                vtmp[1] = ldir[1] - np->rp->rdir[1];
122 <                vtmp[2] = ldir[2] - np->rp->rdir[2];
142 >                VSUB(vtmp, ldir, np->rp->rdir);
143                  d2 = DOT(vtmp, np->pnorm);
144                  d2 *= d2;
145 <                d2 = (DOT(vtmp,vtmp) - d2) / d2;
146 <                                                /* gaussian */
147 <                dtmp = exp(-d2/dtmp)/(4.*PI*dtmp);
145 >                d3 = DOT(vtmp,vtmp);
146 >                d4 = (d3 - d2) / d2;
147 >                                                /* new W-G-M-D model */
148 >                dtmp = exp(-d4/dtmp) * d3 / (PI * d2*d2 * dtmp);
149                                                  /* worth using? */
150                  if (dtmp > FTINY) {
151                          copycolor(ctmp, np->scolor);
152 <                        dtmp *= omega * sqrt(ldot/np->pdot);
152 >                        dtmp *= ldot * omega;
153                          scalecolor(ctmp, dtmp);
154                          addcolor(cval, ctmp);
155                  }
156          }
157 <        if (ldot < -FTINY && np->tdiff > FTINY) {
158 <                /*
138 <                 *  Compute diffuse transmission.
139 <                 */
140 <                copycolor(ctmp, np->mcolor);
141 <                dtmp = -ldot * omega * np->tdiff / PI;
142 <                scalecolor(ctmp, dtmp);
143 <                addcolor(cval, ctmp);
144 <        }
157 >        
158 >
159          if (ldot < -FTINY && (np->specfl&(SP_TRAN|SP_PURE)) == SP_TRAN) {
160                  /*
161                   *  Compute specular transmission.  Specular transmission
162                   *  is always modified by material color.
163                   */
164                                                  /* roughness + source */
165 <                dtmp = np->alpha2 + omega/PI;
166 <                                                /* gaussian */
165 >                dtmp = np->alpha2 + omega*(1.0/PI);
166 >                                                /* Gaussian */
167                  dtmp = exp((2.*DOT(np->prdir,ldir)-2.)/dtmp)/(PI*dtmp);
168                                                  /* worth using? */
169                  if (dtmp > FTINY) {
# Line 162 | Line 176 | dirnorm(               /* compute source contribution */
176   }
177  
178  
179 < extern int
179 > int
180   m_normal(                       /* color a ray that hit something normal */
181 <        register OBJREC  *m,
182 <        register RAY  *r
181 >        OBJREC  *m,
182 >        RAY  *r
183   )
184   {
185          NORMDAT  nd;
# Line 175 | Line 189 | m_normal(                      /* color a ray that hit something normal *
189          int     hastexture;
190          double  d;
191          COLOR  ctmp;
192 <        register int  i;
192 >        int  i;
193 >
194 >        /* PMAP: skip transmitted shadow ray if accounted for in photon map */
195 >        if (shadowRayInPmap(r))
196 >                return(1);
197                                                  /* easy shadow test */
198          if (r->crtype & SHADOW && m->otype != MAT_TRANS)
199                  return(1);
# Line 184 | Line 202 | m_normal(                      /* color a ray that hit something normal *
202                  objerror(m, USER, "bad number of arguments");
203                                                  /* check for back side */
204          if (r->rod < 0.0) {
205 <                if (!backvis && m->otype != MAT_TRANS) {
205 >                if (!backvis) {
206                          raytrans(r);
207                          return(1);
208                  }
# Line 219 | Line 237 | m_normal(                      /* color a ray that hit something normal *
237          mirdist = transdist = r->rot;
238          nd.rspec = m->oargs.farg[3];
239                                                  /* compute Fresnel approx. */
240 <        if (nd.specfl & SP_PURE && nd.rspec > FTINY) {
241 <                fest = FRESNE(r->rod);
240 >        if (nd.specfl & SP_PURE && nd.rspec >= FRESTHRESH) {
241 >                fest = FRESNE(nd.pdot);
242                  nd.rspec += fest*(1. - nd.rspec);
243          } else
244                  fest = 0.;
# Line 235 | Line 253 | m_normal(                      /* color a ray that hit something normal *
253                          if (!(nd.specfl & SP_PURE) &&
254                                          specthresh >= nd.tspec-FTINY)
255                                  nd.specfl |= SP_TBLT;
256 <                        if (!hastexture || r->crtype & SHADOW) {
256 >                        if (!hastexture || r->crtype & (SHADOW|AMBIENT)) {
257                                  VCOPY(nd.prdir, r->rdir);
258                                  transtest = 2;
259                          } else {
# Line 250 | Line 268 | m_normal(                      /* color a ray that hit something normal *
268          } else
269                  nd.tdiff = nd.tspec = nd.trans = 0.0;
270                                                  /* transmitted ray */
271 <        if ((nd.specfl&(SP_TRAN|SP_PURE|SP_TBLT)) == (SP_TRAN|SP_PURE)) {
271 >
272 >        /* PMAP: skip indirect specular trans via ambient bounce if already
273 >         * accounted for in photon map */
274 >        if (!ambRayInPmap(r) &&
275 >                    (nd.specfl&(SP_TRAN|SP_PURE|SP_TBLT)) == (SP_TRAN|SP_PURE)) {
276                  RAY  lr;
277 <                if (rayorigin(&lr, r, TRANS, nd.tspec) == 0) {
277 >                copycolor(lr.rcoef, nd.mcolor); /* modified by color */
278 >                scalecolor(lr.rcoef, nd.tspec);
279 >                if (rayorigin(&lr, TRANS, r, lr.rcoef) == 0) {
280                          VCOPY(lr.rdir, nd.prdir);
281                          rayvalue(&lr);
282 <                        scalecolor(lr.rcol, nd.tspec);
259 <                        multcolor(lr.rcol, nd.mcolor);  /* modified by color */
282 >                        multcolor(lr.rcol, lr.rcoef);
283                          addcolor(r->rcol, lr.rcol);
284                          transtest *= bright(lr.rcol);
285                          transdist = r->rot + lr.rt;
# Line 275 | Line 298 | m_normal(                      /* color a ray that hit something normal *
298                  if (m->otype != MAT_METAL) {
299                          setcolor(nd.scolor, nd.rspec, nd.rspec, nd.rspec);
300                  } else if (fest > FTINY) {
301 <                        d = nd.rspec*(1. - fest);
301 >                        d = m->oargs.farg[3]*(1. - fest);
302                          for (i = 0; i < 3; i++)
303 <                                nd.scolor[i] = fest + nd.mcolor[i]*d;
303 >                                colval(nd.scolor,i) = fest +
304 >                                                colval(nd.mcolor,i)*d;
305                  } else {
306                          copycolor(nd.scolor, nd.mcolor);
307                          scalecolor(nd.scolor, nd.rspec);
# Line 286 | Line 310 | m_normal(                      /* color a ray that hit something normal *
310                  if (!(nd.specfl & SP_PURE) && specthresh >= nd.rspec-FTINY)
311                          nd.specfl |= SP_RBLT;
312                                                  /* compute reflected ray */
313 <                for (i = 0; i < 3; i++)
290 <                        nd.vrefl[i] = r->rdir[i] + 2.*nd.pdot*nd.pnorm[i];
313 >                VSUM(nd.vrefl, r->rdir, nd.pnorm, 2.*nd.pdot);
314                                                  /* penetration? */
315                  if (hastexture && DOT(nd.vrefl, r->ron) <= FTINY)
316 <                        for (i = 0; i < 3; i++)         /* safety measure */
317 <                                nd.vrefl[i] = r->rdir[i] + 2.*r->rod*r->ron[i];
316 >                        VSUM(nd.vrefl, r->rdir, r->ron, 2.*r->rod);
317 >                checknorm(nd.vrefl);
318          }
319                                                  /* reflected ray */
320 <        if ((nd.specfl&(SP_REFL|SP_PURE|SP_RBLT)) == (SP_REFL|SP_PURE)) {
320 >        /* PMAP: skip indirect specular refl via ambient ray if already accounted
321 >         * for in photon map */
322 >        if (!ambRayInPmap(r) &&
323 >                    (nd.specfl&(SP_REFL|SP_PURE|SP_RBLT)) == (SP_REFL|SP_PURE)) {
324                  RAY  lr;
325 <                if (rayorigin(&lr, r, REFLECTED, nd.rspec) == 0) {
325 >                if (rayorigin(&lr, REFLECTED, r, nd.scolor) == 0) {
326                          VCOPY(lr.rdir, nd.vrefl);
327                          rayvalue(&lr);
328 <                        multcolor(lr.rcol, nd.scolor);
328 >                        multcolor(lr.rcol, lr.rcoef);
329                          addcolor(r->rcol, lr.rcol);
330 <                        if (!hastexture && nd.specfl & SP_FLAT) {
330 >                        if (nd.specfl & SP_FLAT &&
331 >                                        !hastexture | (r->crtype & AMBIENT)) {
332                                  mirtest = 2.*bright(lr.rcol);
333                                  mirdist = r->rot + lr.rt;
334                          }
# Line 313 | Line 340 | m_normal(                      /* color a ray that hit something normal *
340          if (nd.specfl & SP_PURE && nd.rdiff <= FTINY && nd.tdiff <= FTINY)
341                  return(1);                      /* 100% pure specular */
342  
343 <        if (!(nd.specfl & SP_PURE))
344 <                gaussamp(r, &nd);               /* checks *BLT flags */
343 >        /* PMAP: skip indirect gaussian via ambient bounce if already accounted
344 >         * for in photon map */
345 >        if (!ambRayInPmap(r))  
346 >                if (!(nd.specfl & SP_PURE))
347 >                        gaussamp(&nd);          /* checks *BLT flags */
348  
349          if (nd.rdiff > FTINY) {         /* ambient from this side */
350 <                ambient(ctmp, r, hastexture?nd.pnorm:r->ron);
351 <                if (nd.specfl & SP_RBLT)
352 <                        scalecolor(ctmp, 1.0-nd.trans);
353 <                else
354 <                        scalecolor(ctmp, nd.rdiff);
325 <                multcolor(ctmp, nd.mcolor);     /* modified by material color */
350 >                copycolor(ctmp, nd.mcolor);     /* modified by material color */
351 >                scalecolor(ctmp, nd.rdiff);
352 >                if (nd.specfl & SP_RBLT)        /* add in specular as well? */
353 >                        addcolor(ctmp, nd.scolor);
354 >                multambient(ctmp, r, hastexture ? nd.pnorm : r->ron);
355                  addcolor(r->rcol, ctmp);        /* add to returned color */
356          }
357          if (nd.tdiff > FTINY) {         /* ambient from other side */
358 +                copycolor(ctmp, nd.mcolor);     /* modified by color */
359 +                if (nd.specfl & SP_TBLT)
360 +                        scalecolor(ctmp, nd.trans);
361 +                else
362 +                        scalecolor(ctmp, nd.tdiff);
363                  flipsurface(r);
364                  if (hastexture) {
365                          FVECT  bnorm;
366                          bnorm[0] = -nd.pnorm[0];
367                          bnorm[1] = -nd.pnorm[1];
368                          bnorm[2] = -nd.pnorm[2];
369 <                        ambient(ctmp, r, bnorm);
369 >                        multambient(ctmp, r, bnorm);
370                  } else
371 <                        ambient(ctmp, r, r->ron);
338 <                if (nd.specfl & SP_TBLT)
339 <                        scalecolor(ctmp, nd.trans);
340 <                else
341 <                        scalecolor(ctmp, nd.tdiff);
342 <                multcolor(ctmp, nd.mcolor);     /* modified by color */
371 >                        multambient(ctmp, r, r->ron);
372                  addcolor(r->rcol, ctmp);
373                  flipsurface(r);
374          }
# Line 357 | Line 386 | m_normal(                      /* color a ray that hit something normal *
386  
387  
388   static void
389 < gaussamp(                       /* sample gaussian specular */
390 <        RAY  *r,
362 <        register NORMDAT  *np
389 > gaussamp(                       /* sample Gaussian specular */
390 >        NORMDAT  *np
391   )
392   {
393          RAY  sr;
394          FVECT  u, v, h;
395          double  rv[2];
396          double  d, sinp, cosp;
397 <        int  niter;
398 <        register int  i;
397 >        COLOR  scol;
398 >        int  maxiter, ntrials, nstarget, nstaken;
399 >        int  i;
400                                          /* quick test */
401          if ((np->specfl & (SP_REFL|SP_RBLT)) != SP_REFL &&
402                          (np->specfl & (SP_TRAN|SP_TBLT)) != SP_TRAN)
403                  return;
404                                          /* set up sample coordinates */
405 <        v[0] = v[1] = v[2] = 0.0;
377 <        for (i = 0; i < 3; i++)
378 <                if (np->pnorm[i] < 0.6 && np->pnorm[i] > -0.6)
379 <                        break;
380 <        v[i] = 1.0;
381 <        fcross(u, v, np->pnorm);
382 <        normalize(u);
405 >        getperpendicular(u, np->pnorm);
406          fcross(v, np->pnorm, u);
407                                          /* compute reflection */
408          if ((np->specfl & (SP_REFL|SP_RBLT)) == SP_REFL &&
409 <                        rayorigin(&sr, r, SPECULAR, np->rspec) == 0) {
410 <                dimlist[ndims++] = (int)np->mp;
411 <                for (niter = 0; niter < MAXITER; niter++) {
412 <                        if (niter)
409 >                        rayorigin(&sr, SPECULAR, np->rp, np->scolor) == 0) {
410 >                nstarget = 1;
411 >                if (specjitter > 1.5) { /* multiple samples? */
412 >                        nstarget = specjitter*np->rp->rweight + .5;
413 >                        if (sr.rweight <= minweight*nstarget)
414 >                                nstarget = sr.rweight/minweight;
415 >                        if (nstarget > 1) {
416 >                                d = 1./nstarget;
417 >                                scalecolor(sr.rcoef, d);
418 >                                sr.rweight *= d;
419 >                        } else
420 >                                nstarget = 1;
421 >                }
422 >                setcolor(scol, 0., 0., 0.);
423 >                dimlist[ndims++] = (int)(size_t)np->mp;
424 >                maxiter = MAXITER*nstarget;
425 >                for (nstaken = ntrials = 0; nstaken < nstarget &&
426 >                                                ntrials < maxiter; ntrials++) {
427 >                        if (ntrials)
428                                  d = frandom();
429                          else
430                                  d = urand(ilhash(dimlist,ndims)+samplendx);
# Line 394 | Line 432 | gaussamp(                      /* sample gaussian specular */
432                          d = 2.0*PI * rv[0];
433                          cosp = tcos(d);
434                          sinp = tsin(d);
435 <                        rv[1] = 1.0 - specjitter*rv[1];
435 >                        if ((0. <= specjitter) & (specjitter < 1.))
436 >                                rv[1] = 1.0 - specjitter*rv[1];
437                          if (rv[1] <= FTINY)
438                                  d = 1.0;
439                          else
440                                  d = sqrt( np->alpha2 * -log(rv[1]) );
441                          for (i = 0; i < 3; i++)
442                                  h[i] = np->pnorm[i] + d*(cosp*u[i] + sinp*v[i]);
443 <                        d = -2.0 * DOT(h, r->rdir) / (1.0 + d*d);
444 <                        for (i = 0; i < 3; i++)
445 <                                sr.rdir[i] = r->rdir[i] + d*h[i];
446 <                        if (DOT(sr.rdir, r->ron) > FTINY) {
443 >                        d = -2.0 * DOT(h, np->rp->rdir) / (1.0 + d*d);
444 >                        VSUM(sr.rdir, np->rp->rdir, h, d);
445 >                                                /* sample rejection test */
446 >                        if ((d = DOT(sr.rdir, np->rp->ron)) <= FTINY)
447 >                                continue;
448 >                        checknorm(sr.rdir);
449 >                        if (nstarget > 1) {     /* W-G-M-D adjustment */
450 >                                if (nstaken) rayclear(&sr);
451                                  rayvalue(&sr);
452 <                                multcolor(sr.rcol, np->scolor);
453 <                                addcolor(r->rcol, sr.rcol);
454 <                                break;
452 >                                d = 2./(1. + np->rp->rod/d);
453 >                                scalecolor(sr.rcol, d);
454 >                                addcolor(scol, sr.rcol);
455 >                        } else {
456 >                                rayvalue(&sr);
457 >                                multcolor(sr.rcol, sr.rcoef);
458 >                                addcolor(np->rp->rcol, sr.rcol);
459                          }
460 +                        ++nstaken;
461                  }
462 +                if (nstarget > 1) {             /* final W-G-M-D weighting */
463 +                        multcolor(scol, sr.rcoef);
464 +                        d = (double)nstarget/ntrials;
465 +                        scalecolor(scol, d);
466 +                        addcolor(np->rp->rcol, scol);
467 +                }
468                  ndims--;
469          }
470                                          /* compute transmission */
471 +        copycolor(sr.rcoef, np->mcolor);        /* modified by color */
472 +        scalecolor(sr.rcoef, np->tspec);
473          if ((np->specfl & (SP_TRAN|SP_TBLT)) == SP_TRAN &&
474 <                        rayorigin(&sr, r, SPECULAR, np->tspec) == 0) {
475 <                dimlist[ndims++] = (int)np->mp;
476 <                for (niter = 0; niter < MAXITER; niter++) {
477 <                        if (niter)
474 >                        rayorigin(&sr, SPECULAR, np->rp, sr.rcoef) == 0) {
475 >                nstarget = 1;
476 >                if (specjitter > 1.5) { /* multiple samples? */
477 >                        nstarget = specjitter*np->rp->rweight + .5;
478 >                        if (sr.rweight <= minweight*nstarget)
479 >                                nstarget = sr.rweight/minweight;
480 >                        if (nstarget > 1) {
481 >                                d = 1./nstarget;
482 >                                scalecolor(sr.rcoef, d);
483 >                                sr.rweight *= d;
484 >                        } else
485 >                                nstarget = 1;
486 >                }
487 >                dimlist[ndims++] = (int)(size_t)np->mp;
488 >                maxiter = MAXITER*nstarget;
489 >                for (nstaken = ntrials = 0; nstaken < nstarget &&
490 >                                                ntrials < maxiter; ntrials++) {
491 >                        if (ntrials)
492                                  d = frandom();
493                          else
494 <                                d = urand(ilhash(dimlist,ndims)+1823+samplendx);
494 >                                d = urand(ilhash(dimlist,ndims)+samplendx);
495                          multisamp(rv, 2, d);
496                          d = 2.0*PI * rv[0];
497                          cosp = tcos(d);
498                          sinp = tsin(d);
499 <                        rv[1] = 1.0 - specjitter*rv[1];
499 >                        if ((0. <= specjitter) & (specjitter < 1.))
500 >                                rv[1] = 1.0 - specjitter*rv[1];
501                          if (rv[1] <= FTINY)
502                                  d = 1.0;
503                          else
504                                  d = sqrt( np->alpha2 * -log(rv[1]) );
505                          for (i = 0; i < 3; i++)
506                                  sr.rdir[i] = np->prdir[i] + d*(cosp*u[i] + sinp*v[i]);
507 <                        if (DOT(sr.rdir, r->ron) < -FTINY) {
508 <                                normalize(sr.rdir);     /* OK, normalize */
509 <                                rayvalue(&sr);
510 <                                scalecolor(sr.rcol, np->tspec);
511 <                                multcolor(sr.rcol, np->mcolor); /* modified */
512 <                                addcolor(r->rcol, sr.rcol);
513 <                                break;
514 <                        }
507 >                                                /* sample rejection test */
508 >                        if (DOT(sr.rdir, np->rp->ron) >= -FTINY)
509 >                                continue;
510 >                        normalize(sr.rdir);     /* OK, normalize */
511 >                        if (nstaken)            /* multi-sampling */
512 >                                rayclear(&sr);
513 >                        rayvalue(&sr);
514 >                        multcolor(sr.rcol, sr.rcoef);
515 >                        addcolor(np->rp->rcol, sr.rcol);
516 >                        ++nstaken;
517                  }
518                  ndims--;
519          }

Diff Legend

– Removed lines
+ Added lines
< Changed lines
> Changed lines