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 1.10 by greg, Fri May 10 08:51:04 1991 UTC vs.
Revision 2.4 by greg, Tue Jan 14 15:33:08 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   /*
24   *      This routine uses portions of the reflection
25   *  model described by Cook and Torrance.
# Line 34 | Line 37 | static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
37  
38   #define  BSPEC(m)       (6.0)           /* specularity parameter b */
39  
40 < extern double  exp();
40 >                                /* specularity flags */
41 > #define  SP_REFL        01              /* has reflected specular component */
42 > #define  SP_TRAN        02              /* has transmitted specular */
43 > #define  SP_PURE        010             /* purely specular (zero roughness) */
44 > #define  SP_FLAT        020             /* flat reflecting surface */
45  
46   typedef struct {
47          OBJREC  *mp;            /* material pointer */
48 <        RAY  *pr;               /* intersected ray */
48 >        short  specfl;          /* specularity flags, defined above */
49          COLOR  mcolor;          /* color of this material */
50          COLOR  scolor;          /* color of specular component */
51          FVECT  vrefl;           /* vector in direction of reflected ray */
52 <        double  alpha2;         /* roughness squared times 2 */
52 >        FVECT  prdir;           /* vector in transmitted direction */
53 >        double  alpha2;         /* roughness squared */
54          double  rdiff, rspec;   /* reflected specular, diffuse */
55          double  trans;          /* transmissivity */
56          double  tdiff, tspec;   /* transmitted specular, diffuse */
# Line 59 | Line 67 | double  omega;                 /* light source size */
67   {
68          double  ldot;
69          double  dtmp;
70 +        int     i;
71          COLOR  ctmp;
72  
73          setcolor(cval, 0.0, 0.0, 0.0);
# Line 79 | Line 88 | double  omega;                 /* light source size */
88                  scalecolor(ctmp, dtmp);
89                  addcolor(cval, ctmp);
90          }
91 <        if (ldot > FTINY && np->rspec > FTINY && np->alpha2 > FTINY) {
91 >        if (ldot > FTINY && (np->specfl&(SP_REFL|SP_PURE)) == SP_REFL) {
92                  /*
93                   *  Compute specular reflection coefficient using
94                   *  gaussian distribution model.
95                   */
96 <                                                /* roughness + source */
97 <                dtmp = np->alpha2 + omega/(2.0*PI);
96 >                                                /* roughness */
97 >                dtmp = 2.0*np->alpha2;
98 >                                                /* + source if flat */
99 >                if (np->specfl & SP_FLAT)
100 >                        dtmp += omega/(2.0*PI);
101                                                  /* gaussian */
102                  dtmp = exp((DOT(np->vrefl,ldir)-1.)/dtmp)/(2.*PI)/dtmp;
103                                                  /* worth using? */
104                  if (dtmp > FTINY) {
105                          copycolor(ctmp, np->scolor);
106 <                        dtmp *= omega;
106 >                        dtmp *= omega / np->pdot;
107                          scalecolor(ctmp, dtmp);
108                          addcolor(cval, ctmp);
109                  }
# Line 105 | Line 117 | double  omega;                 /* light source size */
117                  scalecolor(ctmp, dtmp);
118                  addcolor(cval, ctmp);
119          }
120 <        if (ldot < -FTINY && np->tspec > FTINY && np->alpha2 > FTINY) {
120 >        if (ldot < -FTINY && (np->specfl&(SP_TRAN|SP_PURE)) == SP_TRAN) {
121                  /*
122                   *  Compute specular transmission.  Specular transmission
123 <                 *  is unaffected by material color.
123 >                 *  is always modified by material color.
124                   */
125                                                  /* roughness + source */
126                  dtmp = np->alpha2 + omega/(2.0*PI);
127                                                  /* gaussian */
128 <                dtmp = exp((DOT(np->pr->rdir,ldir)-1.)/dtmp)/(2.*PI)/dtmp;
128 >                dtmp = exp((DOT(np->prdir,ldir)-1.)/dtmp)/(2.*PI)/dtmp;
129                                                  /* worth using? */
130                  if (dtmp > FTINY) {
131 <                        dtmp *= np->tspec * omega;
132 <                        setcolor(ctmp, dtmp, dtmp, dtmp);
131 >                        copycolor(ctmp, np->mcolor);
132 >                        dtmp *= np->tspec * omega / np->pdot;
133 >                        scalecolor(ctmp, dtmp);
134                          addcolor(cval, ctmp);
135                  }
136          }
137   }
138  
139  
140 < m_normal(m, r)                  /* color a ray which hit something normal */
140 > m_normal(m, r)                  /* color a ray that hit something normal */
141   register OBJREC  *m;
142   register RAY  *r;
143   {
# Line 133 | Line 146 | register RAY  *r;
146          double  dtmp;
147          COLOR  ctmp;
148          register int  i;
136
137        if (m->oargs.nfargs != (m->otype == MAT_TRANS ? 7 : 5))
138                objerror(m, USER, "bad # arguments");
149                                                  /* easy shadow test */
150          if (r->crtype & SHADOW && m->otype != MAT_TRANS)
151                  return;
152 +
153 +        if (m->oargs.nfargs != (m->otype == MAT_TRANS ? 7 : 5))
154 +                objerror(m, USER, "bad number of arguments");
155          nd.mp = m;
143        nd.pr = r;
156                                                  /* get material color */
157          setcolor(nd.mcolor, m->oargs.farg[0],
158                             m->oargs.farg[1],
159                             m->oargs.farg[2]);
160                                                  /* get roughness */
161 +        nd.specfl = 0;
162          nd.alpha2 = m->oargs.farg[4];
163 <        nd.alpha2 *= 2.0 * nd.alpha2;
163 >        if ((nd.alpha2 *= nd.alpha2) <= FTINY)
164 >                nd.specfl |= SP_PURE;
165                                                  /* reorient if necessary */
166          if (r->rod < 0.0)
167                  flipsurface(r);
168                                                  /* get modifiers */
169          raytexture(r, m->omod);
170          nd.pdot = raynormal(nd.pnorm, r);       /* perturb normal */
171 +        if (nd.pdot < .001)
172 +                nd.pdot = .001;                 /* non-zero for dirnorm() */
173          multcolor(nd.mcolor, r->pcol);          /* modify material color */
158        r->rt = r->rot;                         /* default ray length */
174          transtest = 0;
175                                                  /* get specular component */
176 <        nd.rspec = m->oargs.farg[3];
177 <
163 <        if (nd.rspec > FTINY) {                 /* has specular component */
176 >        if ((nd.rspec = m->oargs.farg[3]) > FTINY) {
177 >                nd.specfl |= SP_REFL;
178                                                  /* compute specular color */
179                  if (m->otype == MAT_METAL)
180                          copycolor(nd.scolor, nd.mcolor);
# Line 176 | Line 190 | register RAY  *r;
190                  for (i = 0; i < 3; i++)
191                          nd.vrefl[i] = r->rdir[i] + 2.0*nd.pdot*nd.pnorm[i];
192  
193 <                if (nd.alpha2 <= FTINY && !(r->crtype & SHADOW)) {
193 >                if (!(r->crtype & SHADOW) && nd.specfl & SP_PURE) {
194                          RAY  lr;
195                          if (rayorigin(&lr, r, REFLECTED, nd.rspec) == 0) {
196                                  VCOPY(lr.rdir, nd.vrefl);
# Line 191 | Line 205 | register RAY  *r;
205                  nd.trans = m->oargs.farg[5]*(1.0 - nd.rspec);
206                  nd.tspec = nd.trans * m->oargs.farg[6];
207                  nd.tdiff = nd.trans - nd.tspec;
208 +                if (nd.tspec > FTINY) {
209 +                        nd.specfl |= SP_TRAN;
210 +                        if (r->crtype & SHADOW ||
211 +                                        DOT(r->pert,r->pert) <= FTINY*FTINY) {
212 +                                VCOPY(nd.prdir, r->rdir);
213 +                                transtest = 2;
214 +                        } else {
215 +                                for (i = 0; i < 3; i++)         /* perturb */
216 +                                        nd.prdir[i] = r->rdir[i] -
217 +                                                        .75*r->pert[i];
218 +                                normalize(nd.prdir);
219 +                        }
220 +                }
221          } else
222                  nd.tdiff = nd.tspec = nd.trans = 0.0;
223                                                  /* transmitted ray */
224 <        if (nd.tspec > FTINY && nd.alpha2 <= FTINY) {
224 >        if ((nd.specfl&(SP_TRAN|SP_PURE)) == (SP_TRAN|SP_PURE)) {
225                  RAY  lr;
226                  if (rayorigin(&lr, r, TRANS, nd.tspec) == 0) {
227 <                        if (DOT(r->pert,r->pert) > FTINY*FTINY) {
201 <                                for (i = 0; i < 3; i++) /* perturb direction */
202 <                                        lr.rdir[i] = r->rdir[i] -
203 <                                                        .75*r->pert[i];
204 <                                normalize(lr.rdir);
205 <                        } else {
206 <                                VCOPY(lr.rdir, r->rdir);
207 <                                transtest = 2;
208 <                        }
227 >                        VCOPY(lr.rdir, nd.prdir);
228                          rayvalue(&lr);
229                          scalecolor(lr.rcol, nd.tspec);
230                          multcolor(lr.rcol, nd.mcolor);  /* modified by color */
# Line 214 | Line 233 | register RAY  *r;
233                          transdist = r->rot + lr.rt;
234                  }
235          }
236 +
237          if (r->crtype & SHADOW)                 /* the rest is shadow */
238                  return;
239                                                  /* diffuse reflection */
240          nd.rdiff = 1.0 - nd.trans - nd.rspec;
241  
242 <        if (nd.rdiff <= FTINY && nd.tdiff <= FTINY && nd.alpha2 <= FTINY)
243 <                return;                         /* purely specular */
242 >        if (nd.specfl & SP_PURE && nd.rdiff <= FTINY && nd.tdiff <= FTINY)
243 >                return;                         /* 100% pure specular */
244  
245 +        if (r->ro->otype == OBJ_FACE || r->ro->otype == OBJ_RING)
246 +                nd.specfl |= SP_FLAT;
247 +
248 +        if (nd.specfl & (SP_REFL|SP_TRAN) && !(nd.specfl & SP_PURE))
249 +                gaussamp(r, &nd);
250 +
251          if (nd.rdiff > FTINY) {         /* ambient from this side */
252                  ambient(ctmp, r);
253 <                if (nd.alpha2 <= FTINY)
228 <                        scalecolor(ctmp, nd.rdiff);
229 <                else
230 <                        scalecolor(ctmp, 1.0-nd.trans);
253 >                scalecolor(ctmp, nd.rdiff);
254                  multcolor(ctmp, nd.mcolor);     /* modified by material color */
255                  addcolor(r->rcol, ctmp);        /* add to returned color */
256          }
257          if (nd.tdiff > FTINY) {         /* ambient from other side */
258                  flipsurface(r);
259                  ambient(ctmp, r);
260 <                if (nd.alpha2 <= FTINY)
261 <                        scalecolor(ctmp, nd.tdiff);
239 <                else
240 <                        scalecolor(ctmp, nd.trans);
241 <                multcolor(ctmp, nd.mcolor);
260 >                scalecolor(ctmp, nd.tdiff);
261 >                multcolor(ctmp, nd.mcolor);     /* modified by color */
262                  addcolor(r->rcol, ctmp);
263                  flipsurface(r);
264          }
# Line 247 | Line 267 | register RAY  *r;
267                                          /* check distance */
268          if (transtest > bright(r->rcol))
269                  r->rt = transdist;
270 + }
271 +
272 +
273 + static
274 + gaussamp(r, np)                 /* sample gaussian specular */
275 + RAY  *r;
276 + register NORMDAT  *np;
277 + {
278 +        RAY  sr;
279 +        FVECT  u, v, h;
280 +        double  rv[2];
281 +        double  d, sinp, cosp;
282 +        int  ntries;
283 +        register int  i;
284 +                                        /* set up sample coordinates */
285 +        v[0] = v[1] = v[2] = 0.0;
286 +        for (i = 0; i < 3; i++)
287 +                if (np->pnorm[i] < 0.6 && np->pnorm[i] > -0.6)
288 +                        break;
289 +        v[i] = 1.0;
290 +        fcross(u, v, np->pnorm);
291 +        normalize(u);
292 +        fcross(v, np->pnorm, u);
293 +                                        /* compute reflection */
294 +        if (np->specfl & SP_REFL &&
295 +                        rayorigin(&sr, r, SPECULAR, np->rspec) == 0) {
296 +                dimlist[ndims++] = (int)np->mp;
297 +                for (ntries = 0; ntries < 10; ntries++) {
298 +                        dimlist[ndims] = ntries * 8912;
299 +                        d = urand(ilhash(dimlist,ndims+1)+samplendx);
300 +                        multisamp(rv, 2, d);
301 +                        d = 2.0*PI * rv[0];
302 +                        cosp = cos(d);
303 +                        sinp = sin(d);
304 +                        if (rv[1] <= FTINY)
305 +                                d = 1.0;
306 +                        else
307 +                                d = sqrt( np->alpha2 * -log(rv[1]) );
308 +                        for (i = 0; i < 3; i++)
309 +                                h[i] = np->pnorm[i] + d*(cosp*u[i] + sinp*v[i]);
310 +                        d = -2.0 * DOT(h, r->rdir) / (1.0 + d*d);
311 +                        for (i = 0; i < 3; i++)
312 +                                sr.rdir[i] = r->rdir[i] + d*h[i];
313 +                        if (DOT(sr.rdir, r->ron) > FTINY) {
314 +                                rayvalue(&sr);
315 +                                multcolor(sr.rcol, np->scolor);
316 +                                addcolor(r->rcol, sr.rcol);
317 +                                break;
318 +                        }
319 +                }
320 +                ndims--;
321 +        }
322 +                                        /* compute transmission */
323   }

Diff Legend

Removed lines
+ Added lines
< Changed lines
> Changed lines