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 1.11 by greg, Thu Jun 13 13:58:18 1991 UTC vs.
Revision 2.6 by greg, Wed Jan 15 11:02:40 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 <        RAY  *pr;               /* intersected ray */
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 <        double  alpha2;         /* roughness squared times 2 */
57 >        FVECT  prdir;           /* vector in transmitted direction */
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? */
109                  if (dtmp > FTINY) {
110                          copycolor(ctmp, np->scolor);
111 <                        dtmp *= omega;
111 >                        dtmp *= omega / np->pdot;
112                          scalecolor(ctmp, dtmp);
113                          addcolor(cval, ctmp);
114                  }
# 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 unaffected by material color.
128 >                 *  is always modified by material color.
129                   */
130                                                  /* roughness + source */
131                  dtmp = np->alpha2 + omega/(2.0*PI);
132                                                  /* gaussian */
133 <                dtmp = exp((DOT(np->pr->rdir,ldir)-1.)/dtmp)/(2.*PI)/dtmp;
133 >                dtmp = exp((DOT(np->prdir,ldir)-1.)/dtmp)/(2.*PI)/dtmp;
134                                                  /* worth using? */
135                  if (dtmp > FTINY) {
136 <                        dtmp *= np->tspec * omega;
137 <                        setcolor(ctmp, dtmp, dtmp, dtmp);
136 >                        copycolor(ctmp, np->mcolor);
137 >                        dtmp *= np->tspec * omega / np->pdot;
138 >                        scalecolor(ctmp, dtmp);
139                          addcolor(cval, ctmp);
140                  }
141          }
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 133 | Line 151 | register RAY  *r;
151          double  dtmp;
152          COLOR  ctmp;
153          register int  i;
136 –
137 –        if (m->oargs.nfargs != (m->otype == MAT_TRANS ? 7 : 5))
138 –                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;
143 –        nd.pr = r;
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);
173                                                  /* get modifiers */
174          raytexture(r, m->omod);
175          nd.pdot = raynormal(nd.pnorm, r);       /* perturb normal */
176 +        if (nd.pdot < .001)
177 +                nd.pdot = .001;                 /* non-zero for dirnorm() */
178          multcolor(nd.mcolor, r->pcol);          /* modify material color */
179          transtest = 0;
180                                                  /* get specular component */
181 <        nd.rspec = m->oargs.farg[3];
182 <
162 <        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 171 | 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 + (.1 - .2*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  
204 <                if (nd.alpha2 <= FTINY && !(r->crtype & SHADOW)) {
204 >                if (!(r->crtype & SHADOW) && nd.specfl & SP_PURE) {
205                          RAY  lr;
206                          if (rayorigin(&lr, r, REFLECTED, nd.rspec) == 0) {
207                                  VCOPY(lr.rdir, nd.vrefl);
# Line 190 | Line 216 | register RAY  *r;
216                  nd.trans = m->oargs.farg[5]*(1.0 - nd.rspec);
217                  nd.tspec = nd.trans * m->oargs.farg[6];
218                  nd.tdiff = nd.trans - nd.tspec;
219 +                if (nd.tspec > FTINY) {
220 +                        nd.specfl |= SP_TRAN;
221 +                                                        /* check threshold */
222 +                        if (specthresh > FTINY &&
223 +                                        ((specthresh >= 1.-FTINY ||
224 +                                        specthresh +
225 +                                            (.1 - .2*urand(7241+samplendx))
226 +                                                > nd.tspec)))
227 +                                nd.specfl |= SP_TBLT;
228 +                        if (r->crtype & SHADOW ||
229 +                                        DOT(r->pert,r->pert) <= FTINY*FTINY) {
230 +                                VCOPY(nd.prdir, r->rdir);
231 +                                transtest = 2;
232 +                        } else {
233 +                                for (i = 0; i < 3; i++)         /* perturb */
234 +                                        nd.prdir[i] = r->rdir[i] -
235 +                                                        .75*r->pert[i];
236 +                                normalize(nd.prdir);
237 +                        }
238 +                }
239          } else
240                  nd.tdiff = nd.tspec = nd.trans = 0.0;
241                                                  /* transmitted ray */
242 <        if (nd.tspec > FTINY && nd.alpha2 <= FTINY) {
242 >        if ((nd.specfl&(SP_TRAN|SP_PURE)) == (SP_TRAN|SP_PURE)) {
243                  RAY  lr;
244                  if (rayorigin(&lr, r, TRANS, nd.tspec) == 0) {
245 <                        if (DOT(r->pert,r->pert) > FTINY*FTINY) {
200 <                                for (i = 0; i < 3; i++) /* perturb direction */
201 <                                        lr.rdir[i] = r->rdir[i] -
202 <                                                        .75*r->pert[i];
203 <                                normalize(lr.rdir);
204 <                        } else {
205 <                                VCOPY(lr.rdir, r->rdir);
206 <                                transtest = 2;
207 <                        }
245 >                        VCOPY(lr.rdir, nd.prdir);
246                          rayvalue(&lr);
247                          scalecolor(lr.rcol, nd.tspec);
248                          multcolor(lr.rcol, nd.mcolor);  /* modified by color */
# Line 213 | Line 251 | register RAY  *r;
251                          transdist = r->rot + lr.rt;
252                  }
253          }
254 +
255          if (r->crtype & SHADOW)                 /* the rest is shadow */
256                  return;
257                                                  /* diffuse reflection */
258          nd.rdiff = 1.0 - nd.trans - nd.rspec;
259  
260 <        if (nd.rdiff <= FTINY && nd.tdiff <= FTINY && nd.alpha2 <= FTINY)
261 <                return;                         /* purely specular */
260 >        if (nd.specfl & SP_PURE && nd.rdiff <= FTINY && nd.tdiff <= FTINY)
261 >                return;                         /* 100% pure specular */
262  
263 +        if (r->ro->otype == OBJ_FACE || r->ro->otype == OBJ_RING)
264 +                nd.specfl |= SP_FLAT;
265 +
266 +        if (nd.specfl & (SP_REFL|SP_TRAN) && !(nd.specfl & SP_PURE))
267 +                gaussamp(r, &nd);
268 +
269          if (nd.rdiff > FTINY) {         /* ambient from this side */
270                  ambient(ctmp, r);
271 <                if (nd.alpha2 <= FTINY)
227 <                        scalecolor(ctmp, nd.rdiff);
228 <                else
271 >                if (nd.specfl & SP_RBLT)
272                          scalecolor(ctmp, 1.0-nd.trans);
273 +                else
274 +                        scalecolor(ctmp, nd.rdiff);
275                  multcolor(ctmp, nd.mcolor);     /* modified by material color */
276                  addcolor(r->rcol, ctmp);        /* add to returned color */
277          }
278          if (nd.tdiff > FTINY) {         /* ambient from other side */
279                  flipsurface(r);
280                  ambient(ctmp, r);
281 <                if (nd.alpha2 <= FTINY)
237 <                        scalecolor(ctmp, nd.tdiff);
238 <                else
281 >                if (nd.specfl & SP_TBLT)
282                          scalecolor(ctmp, nd.trans);
283 <                multcolor(ctmp, nd.mcolor);
283 >                else
284 >                        scalecolor(ctmp, nd.tdiff);
285 >                multcolor(ctmp, nd.mcolor);     /* modified by color */
286                  addcolor(r->rcol, ctmp);
287                  flipsurface(r);
288          }
# Line 246 | Line 291 | register RAY  *r;
291                                          /* check distance */
292          if (transtest > bright(r->rcol))
293                  r->rt = transdist;
294 + }
295 +
296 +
297 + static
298 + gaussamp(r, np)                 /* sample gaussian specular */
299 + RAY  *r;
300 + register NORMDAT  *np;
301 + {
302 +        RAY  sr;
303 +        FVECT  u, v, h;
304 +        double  rv[2];
305 +        double  d, sinp, cosp;
306 +        int  ntries;
307 +        register int  i;
308 +                                        /* set up sample coordinates */
309 +        v[0] = v[1] = v[2] = 0.0;
310 +        for (i = 0; i < 3; i++)
311 +                if (np->pnorm[i] < 0.6 && np->pnorm[i] > -0.6)
312 +                        break;
313 +        v[i] = 1.0;
314 +        fcross(u, v, np->pnorm);
315 +        normalize(u);
316 +        fcross(v, np->pnorm, u);
317 +                                        /* compute reflection */
318 +        if ((np->specfl & (SP_REFL|SP_RBLT)) == SP_REFL &&
319 +                        rayorigin(&sr, r, SPECULAR, np->rspec) == 0) {
320 +                dimlist[ndims++] = (int)np->mp;
321 +                for (ntries = 0; ntries < 10; ntries++) {
322 +                        dimlist[ndims] = ntries * 8912;
323 +                        d = urand(ilhash(dimlist,ndims+1)+samplendx);
324 +                        multisamp(rv, 2, d);
325 +                        d = 2.0*PI * rv[0];
326 +                        cosp = cos(d);
327 +                        sinp = sin(d);
328 +                        rv[1] = 1.0 - specjitter*rv[1];
329 +                        if (rv[1] <= FTINY)
330 +                                d = 1.0;
331 +                        else
332 +                                d = sqrt( np->alpha2 * -log(rv[1]) );
333 +                        for (i = 0; i < 3; i++)
334 +                                h[i] = np->pnorm[i] + d*(cosp*u[i] + sinp*v[i]);
335 +                        d = -2.0 * DOT(h, r->rdir) / (1.0 + d*d);
336 +                        for (i = 0; i < 3; i++)
337 +                                sr.rdir[i] = r->rdir[i] + d*h[i];
338 +                        if (DOT(sr.rdir, r->ron) > FTINY) {
339 +                                rayvalue(&sr);
340 +                                multcolor(sr.rcol, np->scolor);
341 +                                addcolor(r->rcol, sr.rcol);
342 +                                break;
343 +                        }
344 +                }
345 +                ndims--;
346 +        }
347 +                                        /* compute transmission */
348   }

Diff Legend

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