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 2.49 by greg, Wed Jan 5 19:34:11 2005 UTC vs.
Revision 2.68 by greg, Thu Dec 4 05:26:28 2014 UTC

# Line 25 | Line 25 | static const char RCSid[] = "$Id$";
25   #endif
26                                          /* estimate of Fresnel function */
27   #define  FRESNE(ci)     (exp(-5.85*(ci)) - 0.00287989916)
28 + #define  FRESTHRESH     0.017999        /* minimum specularity for approx. */
29  
30  
31   /*
# Line 64 | Line 65 | typedef struct {
65          double  pdot;           /* perturbed dot product */
66   }  NORMDAT;             /* normal material data */
67  
68 < static srcdirf_t dirnorm;
68 < static void gaussamp(RAY  *r, NORMDAT  *np);
68 > static void gaussamp(NORMDAT  *np);
69  
70  
71   static void
72   dirnorm(                /* compute source contribution */
73          COLOR  cval,                    /* returned coefficient */
74 <        void  *nnp,             /* material data */
74 >        void  *nnp,                     /* material data */
75          FVECT  ldir,                    /* light source direction */
76          double  omega                   /* light source size */
77   )
78   {
79 <        register NORMDAT *np = nnp;
79 >        NORMDAT *np = nnp;
80          double  ldot;
81          double  lrdiff, ltdiff;
82 <        double  dtmp, d2;
82 >        double  dtmp, d2, d3, d4;
83          FVECT  vtmp;
84          COLOR  ctmp;
85  
# Line 93 | Line 93 | dirnorm(               /* compute source contribution */
93                                  /* Fresnel estimate */
94          lrdiff = np->rdiff;
95          ltdiff = np->tdiff;
96 <        if (np->specfl & SP_PURE && np->rspec > FTINY &&
96 >        if (np->specfl & SP_PURE && np->rspec >= FRESTHRESH &&
97                          (lrdiff > FTINY) | (ltdiff > FTINY)) {
98                  dtmp = 1. - FRESNE(fabs(ldot));
99                  lrdiff *= dtmp;
# Line 114 | Line 114 | dirnorm(               /* compute source contribution */
114          if (ldot > FTINY && (np->specfl&(SP_REFL|SP_PURE)) == SP_REFL) {
115                  /*
116                   *  Compute specular reflection coefficient using
117 <                 *  gaussian distribution model.
117 >                 *  Gaussian distribution model.
118                   */
119                                                  /* roughness */
120                  dtmp = np->alpha2;
# Line 122 | Line 122 | dirnorm(               /* compute source contribution */
122                  if (np->specfl & SP_FLAT)
123                          dtmp += omega * (0.25/PI);
124                                                  /* half vector */
125 <                vtmp[0] = ldir[0] - np->rp->rdir[0];
126 <                vtmp[1] = ldir[1] - np->rp->rdir[1];
127 <                vtmp[2] = ldir[2] - np->rp->rdir[2];
125 >                VSUB(vtmp, ldir, np->rp->rdir);
126                  d2 = DOT(vtmp, np->pnorm);
127                  d2 *= d2;
128 <                d2 = (DOT(vtmp,vtmp) - d2) / d2;
129 <                                                /* gaussian */
130 <                dtmp = exp(-d2/dtmp)/(4.*PI * np->pdot * dtmp);
128 >                d3 = DOT(vtmp,vtmp);
129 >                d4 = (d3 - d2) / d2;
130 >                                                /* new W-G-M-D model */
131 >                dtmp = exp(-d4/dtmp) * d3 / (PI * d2*d2 * dtmp);
132                                                  /* worth using? */
133                  if (dtmp > FTINY) {
134                          copycolor(ctmp, np->scolor);
135 <                        dtmp *= omega;
135 >                        dtmp *= ldot * omega;
136                          scalecolor(ctmp, dtmp);
137                          addcolor(cval, ctmp);
138                  }
# Line 154 | Line 153 | dirnorm(               /* compute source contribution */
153                   */
154                                                  /* roughness + source */
155                  dtmp = np->alpha2 + omega*(1.0/PI);
156 <                                                /* gaussian */
157 <                dtmp = exp((2.*DOT(np->prdir,ldir)-2.)/dtmp) /
159 <                                        (PI*np->pdot*dtmp);
156 >                                                /* Gaussian */
157 >                dtmp = exp((2.*DOT(np->prdir,ldir)-2.)/dtmp)/(PI*dtmp);
158                                                  /* worth using? */
159                  if (dtmp > FTINY) {
160                          copycolor(ctmp, np->mcolor);
161 <                        dtmp *= np->tspec * omega;
161 >                        dtmp *= np->tspec * omega * sqrt(-ldot/np->pdot);
162                          scalecolor(ctmp, dtmp);
163                          addcolor(cval, ctmp);
164                  }
# Line 168 | Line 166 | dirnorm(               /* compute source contribution */
166   }
167  
168  
169 < extern int
169 > int
170   m_normal(                       /* color a ray that hit something normal */
171 <        register OBJREC  *m,
172 <        register RAY  *r
171 >        OBJREC  *m,
172 >        RAY  *r
173   )
174   {
175          NORMDAT  nd;
# Line 181 | Line 179 | m_normal(                      /* color a ray that hit something normal *
179          int     hastexture;
180          double  d;
181          COLOR  ctmp;
182 <        register int  i;
182 >        int  i;
183                                                  /* easy shadow test */
184          if (r->crtype & SHADOW && m->otype != MAT_TRANS)
185                  return(1);
# Line 190 | Line 188 | m_normal(                      /* color a ray that hit something normal *
188                  objerror(m, USER, "bad number of arguments");
189                                                  /* check for back side */
190          if (r->rod < 0.0) {
191 <                if (!backvis && m->otype != MAT_TRANS) {
191 >                if (!backvis) {
192                          raytrans(r);
193                          return(1);
194                  }
# Line 225 | Line 223 | m_normal(                      /* color a ray that hit something normal *
223          mirdist = transdist = r->rot;
224          nd.rspec = m->oargs.farg[3];
225                                                  /* compute Fresnel approx. */
226 <        if (nd.specfl & SP_PURE && nd.rspec > FTINY) {
227 <                fest = FRESNE(r->rod);
226 >        if (nd.specfl & SP_PURE && nd.rspec >= FRESTHRESH) {
227 >                fest = FRESNE(nd.pdot);
228                  nd.rspec += fest*(1. - nd.rspec);
229          } else
230                  fest = 0.;
# Line 241 | Line 239 | m_normal(                      /* color a ray that hit something normal *
239                          if (!(nd.specfl & SP_PURE) &&
240                                          specthresh >= nd.tspec-FTINY)
241                                  nd.specfl |= SP_TBLT;
242 <                        if (!hastexture || r->crtype & SHADOW) {
242 >                        if (!hastexture || r->crtype & (SHADOW|AMBIENT)) {
243                                  VCOPY(nd.prdir, r->rdir);
244                                  transtest = 2;
245                          } else {
# Line 258 | Line 256 | m_normal(                      /* color a ray that hit something normal *
256                                                  /* transmitted ray */
257          if ((nd.specfl&(SP_TRAN|SP_PURE|SP_TBLT)) == (SP_TRAN|SP_PURE)) {
258                  RAY  lr;
259 <                if (rayorigin(&lr, r, TRANS, nd.tspec) == 0) {
259 >                copycolor(lr.rcoef, nd.mcolor); /* modified by color */
260 >                scalecolor(lr.rcoef, nd.tspec);
261 >                if (rayorigin(&lr, TRANS, r, lr.rcoef) == 0) {
262                          VCOPY(lr.rdir, nd.prdir);
263                          rayvalue(&lr);
264 <                        scalecolor(lr.rcol, nd.tspec);
265 <                        multcolor(lr.rcol, nd.mcolor);  /* modified by color */
264 >                        multcolor(lr.rcol, lr.rcoef);
265                          addcolor(r->rcol, lr.rcol);
266                          transtest *= bright(lr.rcol);
267                          transdist = r->rot + lr.rt;
# Line 281 | Line 280 | m_normal(                      /* color a ray that hit something normal *
280                  if (m->otype != MAT_METAL) {
281                          setcolor(nd.scolor, nd.rspec, nd.rspec, nd.rspec);
282                  } else if (fest > FTINY) {
283 <                        d = nd.rspec*(1. - fest);
283 >                        d = m->oargs.farg[3]*(1. - fest);
284                          for (i = 0; i < 3; i++)
285 <                                nd.scolor[i] = fest + nd.mcolor[i]*d;
285 >                                colval(nd.scolor,i) = fest +
286 >                                                colval(nd.mcolor,i)*d;
287                  } else {
288                          copycolor(nd.scolor, nd.mcolor);
289                          scalecolor(nd.scolor, nd.rspec);
# Line 292 | Line 292 | m_normal(                      /* color a ray that hit something normal *
292                  if (!(nd.specfl & SP_PURE) && specthresh >= nd.rspec-FTINY)
293                          nd.specfl |= SP_RBLT;
294                                                  /* compute reflected ray */
295 <                for (i = 0; i < 3; i++)
296 <                        nd.vrefl[i] = r->rdir[i] + 2.*nd.pdot*nd.pnorm[i];
295 >                VSUM(nd.vrefl, r->rdir, nd.pnorm, 2.*nd.pdot);
296                                                  /* penetration? */
297                  if (hastexture && DOT(nd.vrefl, r->ron) <= FTINY)
298 <                        for (i = 0; i < 3; i++)         /* safety measure */
299 <                                nd.vrefl[i] = r->rdir[i] + 2.*r->rod*r->ron[i];
298 >                        VSUM(nd.vrefl, r->rdir, r->ron, 2.*r->rod);
299 >                checknorm(nd.vrefl);
300          }
301                                                  /* reflected ray */
302          if ((nd.specfl&(SP_REFL|SP_PURE|SP_RBLT)) == (SP_REFL|SP_PURE)) {
303                  RAY  lr;
304 <                if (rayorigin(&lr, r, REFLECTED, nd.rspec) == 0) {
304 >                if (rayorigin(&lr, REFLECTED, r, nd.scolor) == 0) {
305                          VCOPY(lr.rdir, nd.vrefl);
306                          rayvalue(&lr);
307 <                        multcolor(lr.rcol, nd.scolor);
307 >                        multcolor(lr.rcol, lr.rcoef);
308                          addcolor(r->rcol, lr.rcol);
309 <                        if (!hastexture && nd.specfl & SP_FLAT) {
309 >                        if (nd.specfl & SP_FLAT &&
310 >                                        !hastexture | (r->crtype & AMBIENT)) {
311                                  mirtest = 2.*bright(lr.rcol);
312                                  mirdist = r->rot + lr.rt;
313                          }
# Line 320 | Line 320 | m_normal(                      /* color a ray that hit something normal *
320                  return(1);                      /* 100% pure specular */
321  
322          if (!(nd.specfl & SP_PURE))
323 <                gaussamp(r, &nd);               /* checks *BLT flags */
323 >                gaussamp(&nd);          /* checks *BLT flags */
324  
325          if (nd.rdiff > FTINY) {         /* ambient from this side */
326 <                ambient(ctmp, r, hastexture?nd.pnorm:r->ron);
327 <                if (nd.specfl & SP_RBLT)
328 <                        scalecolor(ctmp, 1.0-nd.trans);
329 <                else
330 <                        scalecolor(ctmp, nd.rdiff);
331 <                multcolor(ctmp, nd.mcolor);     /* modified by material color */
326 >                copycolor(ctmp, nd.mcolor);     /* modified by material color */
327 >                scalecolor(ctmp, nd.rdiff);
328 >                if (nd.specfl & SP_RBLT)        /* add in specular as well? */
329 >                        addcolor(ctmp, nd.scolor);
330 >                multambient(ctmp, r, hastexture ? nd.pnorm : r->ron);
331                  addcolor(r->rcol, ctmp);        /* add to returned color */
332          }
333          if (nd.tdiff > FTINY) {         /* ambient from other side */
334 +                copycolor(ctmp, nd.mcolor);     /* modified by color */
335 +                if (nd.specfl & SP_TBLT)
336 +                        scalecolor(ctmp, nd.trans);
337 +                else
338 +                        scalecolor(ctmp, nd.tdiff);
339                  flipsurface(r);
340                  if (hastexture) {
341                          FVECT  bnorm;
342                          bnorm[0] = -nd.pnorm[0];
343                          bnorm[1] = -nd.pnorm[1];
344                          bnorm[2] = -nd.pnorm[2];
345 <                        ambient(ctmp, r, bnorm);
345 >                        multambient(ctmp, r, bnorm);
346                  } else
347 <                        ambient(ctmp, r, r->ron);
344 <                if (nd.specfl & SP_TBLT)
345 <                        scalecolor(ctmp, nd.trans);
346 <                else
347 <                        scalecolor(ctmp, nd.tdiff);
348 <                multcolor(ctmp, nd.mcolor);     /* modified by color */
347 >                        multambient(ctmp, r, r->ron);
348                  addcolor(r->rcol, ctmp);
349                  flipsurface(r);
350          }
# Line 363 | Line 362 | m_normal(                      /* color a ray that hit something normal *
362  
363  
364   static void
365 < gaussamp(                       /* sample gaussian specular */
366 <        RAY  *r,
368 <        register NORMDAT  *np
365 > gaussamp(                       /* sample Gaussian specular */
366 >        NORMDAT  *np
367   )
368   {
369          RAY  sr;
370          FVECT  u, v, h;
371          double  rv[2];
372          double  d, sinp, cosp;
373 <        int  niter;
374 <        register int  i;
373 >        COLOR  scol;
374 >        int  maxiter, ntrials, nstarget, nstaken;
375 >        int  i;
376                                          /* quick test */
377          if ((np->specfl & (SP_REFL|SP_RBLT)) != SP_REFL &&
378                          (np->specfl & (SP_TRAN|SP_TBLT)) != SP_TRAN)
379                  return;
380                                          /* set up sample coordinates */
381 <        v[0] = v[1] = v[2] = 0.0;
383 <        for (i = 0; i < 3; i++)
384 <                if (np->pnorm[i] < 0.6 && np->pnorm[i] > -0.6)
385 <                        break;
386 <        v[i] = 1.0;
387 <        fcross(u, v, np->pnorm);
388 <        normalize(u);
381 >        getperpendicular(u, np->pnorm);
382          fcross(v, np->pnorm, u);
383                                          /* compute reflection */
384          if ((np->specfl & (SP_REFL|SP_RBLT)) == SP_REFL &&
385 <                        rayorigin(&sr, r, SPECULAR, np->rspec) == 0) {
386 <                dimlist[ndims++] = (int)np->mp;
387 <                for (niter = 0; niter < MAXITER; niter++) {
388 <                        if (niter)
385 >                        rayorigin(&sr, SPECULAR, np->rp, np->scolor) == 0) {
386 >                nstarget = 1;
387 >                if (specjitter > 1.5) { /* multiple samples? */
388 >                        nstarget = specjitter*np->rp->rweight + .5;
389 >                        if (sr.rweight <= minweight*nstarget)
390 >                                nstarget = sr.rweight/minweight;
391 >                        if (nstarget > 1) {
392 >                                d = 1./nstarget;
393 >                                scalecolor(sr.rcoef, d);
394 >                                sr.rweight *= d;
395 >                        } else
396 >                                nstarget = 1;
397 >                }
398 >                setcolor(scol, 0., 0., 0.);
399 >                dimlist[ndims++] = (int)(size_t)np->mp;
400 >                maxiter = MAXITER*nstarget;
401 >                for (nstaken = ntrials = 0; nstaken < nstarget &&
402 >                                                ntrials < maxiter; ntrials++) {
403 >                        if (ntrials)
404                                  d = frandom();
405                          else
406                                  d = urand(ilhash(dimlist,ndims)+samplendx);
# Line 400 | Line 408 | gaussamp(                      /* sample gaussian specular */
408                          d = 2.0*PI * rv[0];
409                          cosp = tcos(d);
410                          sinp = tsin(d);
411 <                        rv[1] = 1.0 - specjitter*rv[1];
411 >                        if ((0. <= specjitter) & (specjitter < 1.))
412 >                                rv[1] = 1.0 - specjitter*rv[1];
413                          if (rv[1] <= FTINY)
414                                  d = 1.0;
415                          else
416                                  d = sqrt( np->alpha2 * -log(rv[1]) );
417                          for (i = 0; i < 3; i++)
418                                  h[i] = np->pnorm[i] + d*(cosp*u[i] + sinp*v[i]);
419 <                        d = -2.0 * DOT(h, r->rdir) / (1.0 + d*d);
420 <                        for (i = 0; i < 3; i++)
421 <                                sr.rdir[i] = r->rdir[i] + d*h[i];
422 <                        if (DOT(sr.rdir, r->ron) > FTINY) {
419 >                        d = -2.0 * DOT(h, np->rp->rdir) / (1.0 + d*d);
420 >                        VSUM(sr.rdir, np->rp->rdir, h, d);
421 >                                                /* sample rejection test */
422 >                        if ((d = DOT(sr.rdir, np->rp->ron)) <= FTINY)
423 >                                continue;
424 >                        checknorm(sr.rdir);
425 >                        if (nstarget > 1) {     /* W-G-M-D adjustment */
426 >                                if (nstaken) rayclear(&sr);
427                                  rayvalue(&sr);
428 <                                multcolor(sr.rcol, np->scolor);
429 <                                addcolor(r->rcol, sr.rcol);
430 <                                break;
428 >                                d = 2./(1. + np->rp->rod/d);
429 >                                scalecolor(sr.rcol, d);
430 >                                addcolor(scol, sr.rcol);
431 >                        } else {
432 >                                rayvalue(&sr);
433 >                                multcolor(sr.rcol, sr.rcoef);
434 >                                addcolor(np->rp->rcol, sr.rcol);
435                          }
436 +                        ++nstaken;
437                  }
438 +                if (nstarget > 1) {             /* final W-G-M-D weighting */
439 +                        multcolor(scol, sr.rcoef);
440 +                        d = (double)nstarget/ntrials;
441 +                        scalecolor(scol, d);
442 +                        addcolor(np->rp->rcol, scol);
443 +                }
444                  ndims--;
445          }
446                                          /* compute transmission */
447 +        copycolor(sr.rcoef, np->mcolor);        /* modified by color */
448 +        scalecolor(sr.rcoef, np->tspec);
449          if ((np->specfl & (SP_TRAN|SP_TBLT)) == SP_TRAN &&
450 <                        rayorigin(&sr, r, SPECULAR, np->tspec) == 0) {
451 <                dimlist[ndims++] = (int)np->mp;
452 <                for (niter = 0; niter < MAXITER; niter++) {
453 <                        if (niter)
450 >                        rayorigin(&sr, SPECULAR, np->rp, sr.rcoef) == 0) {
451 >                nstarget = 1;
452 >                if (specjitter > 1.5) { /* multiple samples? */
453 >                        nstarget = specjitter*np->rp->rweight + .5;
454 >                        if (sr.rweight <= minweight*nstarget)
455 >                                nstarget = sr.rweight/minweight;
456 >                        if (nstarget > 1) {
457 >                                d = 1./nstarget;
458 >                                scalecolor(sr.rcoef, d);
459 >                                sr.rweight *= d;
460 >                        } else
461 >                                nstarget = 1;
462 >                }
463 >                dimlist[ndims++] = (int)(size_t)np->mp;
464 >                maxiter = MAXITER*nstarget;
465 >                for (nstaken = ntrials = 0; nstaken < nstarget &&
466 >                                                ntrials < maxiter; ntrials++) {
467 >                        if (ntrials)
468                                  d = frandom();
469                          else
470 <                                d = urand(ilhash(dimlist,ndims)+1823+samplendx);
470 >                                d = urand(ilhash(dimlist,ndims)+samplendx);
471                          multisamp(rv, 2, d);
472                          d = 2.0*PI * rv[0];
473                          cosp = tcos(d);
474                          sinp = tsin(d);
475 <                        rv[1] = 1.0 - specjitter*rv[1];
475 >                        if ((0. <= specjitter) & (specjitter < 1.))
476 >                                rv[1] = 1.0 - specjitter*rv[1];
477                          if (rv[1] <= FTINY)
478                                  d = 1.0;
479                          else
480                                  d = sqrt( np->alpha2 * -log(rv[1]) );
481                          for (i = 0; i < 3; i++)
482                                  sr.rdir[i] = np->prdir[i] + d*(cosp*u[i] + sinp*v[i]);
483 <                        if (DOT(sr.rdir, r->ron) < -FTINY) {
484 <                                normalize(sr.rdir);     /* OK, normalize */
485 <                                rayvalue(&sr);
486 <                                scalecolor(sr.rcol, np->tspec);
487 <                                multcolor(sr.rcol, np->mcolor); /* modified */
488 <                                addcolor(r->rcol, sr.rcol);
489 <                                break;
490 <                        }
483 >                                                /* sample rejection test */
484 >                        if (DOT(sr.rdir, np->rp->ron) >= -FTINY)
485 >                                continue;
486 >                        normalize(sr.rdir);     /* OK, normalize */
487 >                        if (nstaken)            /* multi-sampling */
488 >                                rayclear(&sr);
489 >                        rayvalue(&sr);
490 >                        multcolor(sr.rcol, sr.rcoef);
491 >                        addcolor(np->rp->rcol, sr.rcol);
492 >                        ++nstaken;
493                  }
494                  ndims--;
495          }

Diff Legend

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