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 1.14 by greg, Wed Oct 30 14:53:55 1991 UTC vs.
Revision 2.9 by greg, Thu Jan 16 12:05:29 1992 UTC

# Line 1 | Line 1
1 < /* Copyright (c) 1991 Regents of the University of California */
1 > /* Copyright (c) 1992 Regents of the University of California */
2  
3   #ifndef lint
4   static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
# Line 11 | Line 11 | static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
11   *     12/19/85 - added stuff for metals.
12   *     6/26/87 - improved specular model.
13   *     9/28/87 - added model for translucent materials.
14 + *     Later changes described in delta comments.
15   */
16  
17   #include  "ray.h"
18  
19   #include  "otypes.h"
20  
21 + #include  "random.h"
22 +
23 + extern double  specthresh;              /* specular sampling threshold */
24 + extern double  specjitter;              /* specular sampling jitter */
25 +
26   /*
27   *      This routine uses portions of the reflection
28   *  model described by Cook and Torrance.
# Line 34 | Line 40 | static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
40  
41   #define  BSPEC(m)       (6.0)           /* specularity parameter b */
42  
43 < extern double  exp();
43 >                                /* specularity flags */
44 > #define  SP_REFL        01              /* has reflected specular component */
45 > #define  SP_TRAN        02              /* has transmitted specular */
46 > #define  SP_PURE        010             /* purely specular (zero roughness) */
47 > #define  SP_FLAT        020             /* flat reflecting surface */
48 > #define  SP_RBLT        040             /* reflection below sample threshold */
49 > #define  SP_TBLT        0100            /* transmission below threshold */
50  
51   typedef struct {
52          OBJREC  *mp;            /* material pointer */
53 +        short  specfl;          /* specularity flags, defined above */
54          COLOR  mcolor;          /* color of this material */
55          COLOR  scolor;          /* color of specular component */
56          FVECT  vrefl;           /* vector in direction of reflected ray */
57          FVECT  prdir;           /* vector in transmitted direction */
58 <        double  alpha2;         /* roughness squared times 2 */
58 >        double  alpha2;         /* roughness squared */
59          double  rdiff, rspec;   /* reflected specular, diffuse */
60          double  trans;          /* transmissivity */
61          double  tdiff, tspec;   /* transmitted specular, diffuse */
# Line 59 | Line 72 | double  omega;                 /* light source size */
72   {
73          double  ldot;
74          double  dtmp;
75 +        int     i;
76          COLOR  ctmp;
77  
78          setcolor(cval, 0.0, 0.0, 0.0);
# Line 79 | Line 93 | double  omega;                 /* light source size */
93                  scalecolor(ctmp, dtmp);
94                  addcolor(cval, ctmp);
95          }
96 <        if (ldot > FTINY && np->rspec > FTINY && np->alpha2 > FTINY) {
96 >        if (ldot > FTINY && (np->specfl&(SP_REFL|SP_PURE)) == SP_REFL) {
97                  /*
98                   *  Compute specular reflection coefficient using
99                   *  gaussian distribution model.
100                   */
101 <                                                /* roughness + source */
102 <                dtmp = np->alpha2 + omega/(2.0*PI);
101 >                                                /* roughness */
102 >                dtmp = 2.0*np->alpha2;
103 >                                                /* + source if flat */
104 >                if (np->specfl & SP_FLAT)
105 >                        dtmp += omega/(2.0*PI);
106                                                  /* gaussian */
107                  dtmp = exp((DOT(np->vrefl,ldir)-1.)/dtmp)/(2.*PI)/dtmp;
108                                                  /* worth using? */
# Line 105 | Line 122 | double  omega;                 /* light source size */
122                  scalecolor(ctmp, dtmp);
123                  addcolor(cval, ctmp);
124          }
125 <        if (ldot < -FTINY && np->tspec > FTINY && np->alpha2 > FTINY) {
125 >        if (ldot < -FTINY && (np->specfl&(SP_TRAN|SP_PURE)) == SP_TRAN) {
126                  /*
127                   *  Compute specular transmission.  Specular transmission
128                   *  is always modified by material color.
129                   */
130                                                  /* roughness + source */
131 <                dtmp = np->alpha2 + omega/(2.0*PI);
131 >                dtmp = np->alpha2/2.0 + omega/(2.0*PI);
132                                                  /* gaussian */
133                  dtmp = exp((DOT(np->prdir,ldir)-1.)/dtmp)/(2.*PI)/dtmp;
134                                                  /* worth using? */
# Line 125 | Line 142 | double  omega;                 /* light source size */
142   }
143  
144  
145 < m_normal(m, r)                  /* color a ray which hit something normal */
145 > m_normal(m, r)                  /* color a ray that hit something normal */
146   register OBJREC  *m;
147   register RAY  *r;
148   {
# Line 134 | Line 151 | register RAY  *r;
151          double  dtmp;
152          COLOR  ctmp;
153          register int  i;
137 –
138 –        if (m->oargs.nfargs != (m->otype == MAT_TRANS ? 7 : 5))
139 –                objerror(m, USER, "bad # arguments");
154                                                  /* easy shadow test */
155          if (r->crtype & SHADOW && m->otype != MAT_TRANS)
156                  return;
157 +
158 +        if (m->oargs.nfargs != (m->otype == MAT_TRANS ? 7 : 5))
159 +                objerror(m, USER, "bad number of arguments");
160          nd.mp = m;
161                                                  /* get material color */
162          setcolor(nd.mcolor, m->oargs.farg[0],
163                             m->oargs.farg[1],
164                             m->oargs.farg[2]);
165                                                  /* get roughness */
166 +        nd.specfl = 0;
167          nd.alpha2 = m->oargs.farg[4];
168 <        nd.alpha2 *= 2.0 * nd.alpha2;
168 >        if ((nd.alpha2 *= nd.alpha2) <= FTINY)
169 >                nd.specfl |= SP_PURE;
170                                                  /* reorient if necessary */
171          if (r->rod < 0.0)
172                  flipsurface(r);
# Line 159 | Line 178 | register RAY  *r;
178          multcolor(nd.mcolor, r->pcol);          /* modify material color */
179          transtest = 0;
180                                                  /* get specular component */
181 <        nd.rspec = m->oargs.farg[3];
182 <
164 <        if (nd.rspec > FTINY) {                 /* has specular component */
181 >        if ((nd.rspec = m->oargs.farg[3]) > FTINY) {
182 >                nd.specfl |= SP_REFL;
183                                                  /* compute specular color */
184                  if (m->otype == MAT_METAL)
185                          copycolor(nd.scolor, nd.mcolor);
# Line 173 | Line 191 | register RAY  *r;
191                  for (i = 0; i < 3; i++)
192                          colval(nd.scolor,i) += (1.0-colval(nd.scolor,i))*dtmp;
193                  nd.rspec += (1.0-nd.rspec)*dtmp;
194 +                                                /* check threshold */
195 +                if (specthresh > FTINY &&
196 +                                ((specthresh >= 1.-FTINY ||
197 +                                specthresh + (.05 - .1*urand(8199+samplendx))
198 +                                        > nd.rspec)))
199 +                        nd.specfl |= SP_RBLT;
200                                                  /* compute reflected ray */
201                  for (i = 0; i < 3; i++)
202                          nd.vrefl[i] = r->rdir[i] + 2.0*nd.pdot*nd.pnorm[i];
203 +                if (DOT(nd.vrefl, r->ron) <= FTINY)     /* penetration? */
204 +                        for (i = 0; i < 3; i++)         /* safety measure */
205 +                                nd.vrefl[i] = r->rdir[i] + 2.*r->rod*r->ron[i];
206  
207 <                if (nd.alpha2 <= FTINY && !(r->crtype & SHADOW)) {
207 >                if (!(r->crtype & SHADOW) && nd.specfl & SP_PURE) {
208                          RAY  lr;
209                          if (rayorigin(&lr, r, REFLECTED, nd.rspec) == 0) {
210                                  VCOPY(lr.rdir, nd.vrefl);
# Line 192 | Line 219 | register RAY  *r;
219                  nd.trans = m->oargs.farg[5]*(1.0 - nd.rspec);
220                  nd.tspec = nd.trans * m->oargs.farg[6];
221                  nd.tdiff = nd.trans - nd.tspec;
222 <                if (r->crtype & SHADOW || DOT(r->pert,r->pert) <= FTINY*FTINY) {
223 <                        VCOPY(nd.prdir, r->rdir);
224 <                        transtest = 2;
225 <                } else {
226 <                        for (i = 0; i < 3; i++)         /* perturb direction */
227 <                                nd.prdir[i] = r->rdir[i] - .75*r->pert[i];
228 <                        normalize(nd.prdir);
222 >                if (nd.tspec > FTINY) {
223 >                        nd.specfl |= SP_TRAN;
224 >                                                        /* check threshold */
225 >                        if (specthresh > FTINY &&
226 >                                        ((specthresh >= 1.-FTINY ||
227 >                                        specthresh +
228 >                                            (.05 - .1*urand(7241+samplendx))
229 >                                                > nd.tspec)))
230 >                                nd.specfl |= SP_TBLT;
231 >                        if (r->crtype & SHADOW ||
232 >                                        DOT(r->pert,r->pert) <= FTINY*FTINY) {
233 >                                VCOPY(nd.prdir, r->rdir);
234 >                                transtest = 2;
235 >                        } else {
236 >                                for (i = 0; i < 3; i++)         /* perturb */
237 >                                        nd.prdir[i] = r->rdir[i] -
238 >                                                        0.5*r->pert[i];
239 >                                if (DOT(nd.prdir, r->ron) < -FTINY)
240 >                                        normalize(nd.prdir);    /* OK */
241 >                                else
242 >                                        VCOPY(nd.prdir, r->rdir);
243 >                        }
244                  }
245          } else
246                  nd.tdiff = nd.tspec = nd.trans = 0.0;
247                                                  /* transmitted ray */
248 <        if (nd.tspec > FTINY && nd.alpha2 <= FTINY) {
248 >        if ((nd.specfl&(SP_TRAN|SP_PURE)) == (SP_TRAN|SP_PURE)) {
249                  RAY  lr;
250                  if (rayorigin(&lr, r, TRANS, nd.tspec) == 0) {
251                          VCOPY(lr.rdir, nd.prdir);
# Line 215 | Line 257 | register RAY  *r;
257                          transdist = r->rot + lr.rt;
258                  }
259          }
260 +
261          if (r->crtype & SHADOW)                 /* the rest is shadow */
262                  return;
263                                                  /* diffuse reflection */
264          nd.rdiff = 1.0 - nd.trans - nd.rspec;
265  
266 <        if (nd.rdiff <= FTINY && nd.tdiff <= FTINY && nd.alpha2 <= FTINY)
267 <                return;                         /* purely specular */
266 >        if (nd.specfl & SP_PURE && nd.rdiff <= FTINY && nd.tdiff <= FTINY)
267 >                return;                         /* 100% pure specular */
268  
269 +        if (r->ro->otype == OBJ_FACE || r->ro->otype == OBJ_RING)
270 +                nd.specfl |= SP_FLAT;
271 +
272 +        if (nd.specfl & (SP_REFL|SP_TRAN) && !(nd.specfl & SP_PURE))
273 +                gaussamp(r, &nd);
274 +
275          if (nd.rdiff > FTINY) {         /* ambient from this side */
276                  ambient(ctmp, r);
277 <                if (nd.alpha2 <= FTINY)
229 <                        scalecolor(ctmp, nd.rdiff);
230 <                else
277 >                if (nd.specfl & SP_RBLT)
278                          scalecolor(ctmp, 1.0-nd.trans);
279 +                else
280 +                        scalecolor(ctmp, nd.rdiff);
281                  multcolor(ctmp, nd.mcolor);     /* modified by material color */
282                  addcolor(r->rcol, ctmp);        /* add to returned color */
283          }
284          if (nd.tdiff > FTINY) {         /* ambient from other side */
285                  flipsurface(r);
286                  ambient(ctmp, r);
287 <                if (nd.alpha2 <= FTINY)
239 <                        scalecolor(ctmp, nd.tdiff);
240 <                else
287 >                if (nd.specfl & SP_TBLT)
288                          scalecolor(ctmp, nd.trans);
289 +                else
290 +                        scalecolor(ctmp, nd.tdiff);
291                  multcolor(ctmp, nd.mcolor);     /* modified by color */
292                  addcolor(r->rcol, ctmp);
293                  flipsurface(r);
# Line 248 | Line 297 | register RAY  *r;
297                                          /* check distance */
298          if (transtest > bright(r->rcol))
299                  r->rt = transdist;
300 + }
301 +
302 +
303 + static
304 + gaussamp(r, np)                 /* sample gaussian specular */
305 + RAY  *r;
306 + register NORMDAT  *np;
307 + {
308 +        RAY  sr;
309 +        FVECT  u, v, h;
310 +        double  rv[2];
311 +        double  d, sinp, cosp;
312 +        register int  i;
313 +                                        /* set up sample coordinates */
314 +        v[0] = v[1] = v[2] = 0.0;
315 +        for (i = 0; i < 3; i++)
316 +                if (np->pnorm[i] < 0.6 && np->pnorm[i] > -0.6)
317 +                        break;
318 +        v[i] = 1.0;
319 +        fcross(u, v, np->pnorm);
320 +        normalize(u);
321 +        fcross(v, np->pnorm, u);
322 +                                        /* compute reflection */
323 +        if ((np->specfl & (SP_REFL|SP_RBLT)) == SP_REFL &&
324 +                        rayorigin(&sr, r, SPECULAR, np->rspec) == 0) {
325 +                dimlist[ndims++] = (int)np->mp;
326 +                d = urand(ilhash(dimlist,ndims)+samplendx);
327 +                multisamp(rv, 2, d);
328 +                d = 2.0*PI * rv[0];
329 +                cosp = cos(d);
330 +                sinp = sin(d);
331 +                rv[1] = 1.0 - specjitter*rv[1];
332 +                if (rv[1] <= FTINY)
333 +                        d = 1.0;
334 +                else
335 +                        d = sqrt( np->alpha2 * -log(rv[1]) );
336 +                for (i = 0; i < 3; i++)
337 +                        h[i] = np->pnorm[i] + d*(cosp*u[i] + sinp*v[i]);
338 +                d = -2.0 * DOT(h, r->rdir) / (1.0 + d*d);
339 +                for (i = 0; i < 3; i++)
340 +                        sr.rdir[i] = r->rdir[i] + d*h[i];
341 +                if (DOT(sr.rdir, r->ron) <= FTINY)
342 +                        VCOPY(sr.rdir, np->vrefl);      /* jitter no good */
343 +                rayvalue(&sr);
344 +                multcolor(sr.rcol, np->scolor);
345 +                addcolor(r->rcol, sr.rcol);
346 +                ndims--;
347 +        }
348 +                                        /* compute transmission */
349 +        if ((np->specfl & (SP_TRAN|SP_TBLT)) == SP_TRAN &&
350 +                        rayorigin(&sr, r, SPECULAR, np->tspec) == 0) {
351 +                dimlist[ndims++] = (int)np->mp;
352 +                d = urand(ilhash(dimlist,ndims)+1823+samplendx);
353 +                multisamp(rv, 2, d);
354 +                d = 2.0*PI * rv[0];
355 +                cosp = cos(d);
356 +                sinp = sin(d);
357 +                rv[1] = 1.0 - specjitter*rv[1];
358 +                if (rv[1] <= FTINY)
359 +                        d = 1.0;
360 +                else
361 +                        d = sqrt( np->alpha2/4.0 * -log(rv[1]) );
362 +                for (i = 0; i < 3; i++)
363 +                        sr.rdir[i] = np->prdir[i] + d*(cosp*u[i] + sinp*v[i]);
364 +                if (DOT(sr.rdir, r->ron) < -FTINY)
365 +                        normalize(sr.rdir);             /* OK, normalize */
366 +                else
367 +                        VCOPY(sr.rdir, np->prdir);      /* else no jitter */
368 +                rayvalue(&sr);
369 +                multcolor(sr.rcol, np->scolor);
370 +                addcolor(r->rcol, sr.rcol);
371 +                ndims--;
372 +        }
373   }

Diff Legend

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