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root/radiance/ray/src/rt/normal.c
(Generate patch)

Comparing ray/src/rt/normal.c (file contents):
Revision 2.12 by greg, Tue Mar 3 16:20:02 1992 UTC vs.
Revision 2.29 by greg, Fri Sep 15 15:47:30 1995 UTC

# Line 23 | Line 23 | static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
23   extern double  specthresh;              /* specular sampling threshold */
24   extern double  specjitter;              /* specular sampling jitter */
25  
26 + extern int  backvis;                    /* back faces visible? */
27 +
28 + static  gaussamp();
29 +
30   /*
31 < *      This routine uses portions of the reflection
32 < *  model described by Cook and Torrance.
29 < *      The computation of specular components has been simplified by
30 < *  numerous approximations and ommisions to improve speed.
31 > *      This routine implements the isotropic Gaussian
32 > *  model described by Ward in Siggraph `92 article.
33   *      We orient the surface towards the incoming ray, so a single
34   *  surface can be used to represent an infinitely thin object.
35   *
# Line 38 | Line 40 | extern double  specjitter;             /* specular sampling jitte
40   *      red     grn     blu     rspec   rough   trans   tspec
41   */
42  
41 – #define  BSPEC(m)       (6.0)           /* specularity parameter b */
42 –
43                                  /* specularity flags */
44   #define  SP_REFL        01              /* has reflected specular component */
45   #define  SP_TRAN        02              /* has transmitted specular */
# Line 50 | Line 50 | extern double  specjitter;             /* specular sampling jitte
50  
51   typedef struct {
52          OBJREC  *mp;            /* material pointer */
53 +        RAY  *rp;               /* ray pointer */
54          short  specfl;          /* specularity flags, defined above */
55          COLOR  mcolor;          /* color of this material */
56          COLOR  scolor;          /* color of specular component */
# Line 71 | Line 72 | FVECT  ldir;                   /* light source direction */
72   double  omega;                  /* light source size */
73   {
74          double  ldot;
75 <        double  dtmp;
76 <        int     i;
75 >        double  dtmp, d2;
76 >        FVECT  vtmp;
77          COLOR  ctmp;
78  
79          setcolor(cval, 0.0, 0.0, 0.0);
# Line 99 | Line 100 | double  omega;                 /* light source size */
100                   *  gaussian distribution model.
101                   */
102                                                  /* roughness */
103 <                dtmp = 2.0*np->alpha2;
103 >                dtmp = np->alpha2;
104                                                  /* + source if flat */
105                  if (np->specfl & SP_FLAT)
106 <                        dtmp += omega/(2.0*PI);
106 >                        dtmp += omega/(4.0*PI);
107 >                                                /* half vector */
108 >                vtmp[0] = ldir[0] - np->rp->rdir[0];
109 >                vtmp[1] = ldir[1] - np->rp->rdir[1];
110 >                vtmp[2] = ldir[2] - np->rp->rdir[2];
111 >                d2 = DOT(vtmp, np->pnorm);
112 >                d2 *= d2;
113 >                d2 = (DOT(vtmp,vtmp) - d2) / d2;
114                                                  /* gaussian */
115 <                dtmp = exp((DOT(np->vrefl,ldir)-1.)/dtmp)/(2.*PI)/dtmp;
115 >                dtmp = exp(-d2/dtmp)/(4.*PI*dtmp);
116                                                  /* worth using? */
117                  if (dtmp > FTINY) {
118                          copycolor(ctmp, np->scolor);
119 <                        dtmp *= omega / np->pdot;
119 >                        dtmp *= omega * sqrt(ldot/np->pdot);
120                          scalecolor(ctmp, dtmp);
121                          addcolor(cval, ctmp);
122                  }
# Line 128 | Line 136 | double  omega;                 /* light source size */
136                   *  is always modified by material color.
137                   */
138                                                  /* roughness + source */
139 <                dtmp = np->alpha2/2.0 + omega/(2.0*PI);
139 >                dtmp = np->alpha2 + omega/PI;
140                                                  /* gaussian */
141 <                dtmp = exp((DOT(np->prdir,ldir)-1.)/dtmp)/(2.*PI)/dtmp;
141 >                dtmp = exp((2.*DOT(np->prdir,ldir)-2.)/dtmp)/(PI*dtmp);
142                                                  /* worth using? */
143                  if (dtmp > FTINY) {
144                          copycolor(ctmp, np->mcolor);
145 <                        dtmp *= np->tspec * omega / np->pdot;
145 >                        dtmp *= np->tspec * omega * sqrt(-ldot/np->pdot);
146                          scalecolor(ctmp, dtmp);
147                          addcolor(cval, ctmp);
148                  }
# Line 148 | Line 156 | register RAY  *r;
156   {
157          NORMDAT  nd;
158          double  transtest, transdist;
159 <        double  dtmp;
159 >        double  mirtest, mirdist;
160 >        int     hastexture;
161 >        double  d;
162          COLOR  ctmp;
163          register int  i;
164                                                  /* easy shadow test */
165          if (r->crtype & SHADOW && m->otype != MAT_TRANS)
166 <                return;
166 >                return(1);
167  
168          if (m->oargs.nfargs != (m->otype == MAT_TRANS ? 7 : 5))
169                  objerror(m, USER, "bad number of arguments");
170 +                                                /* check for back side */
171 +        if (r->rod < 0.0) {
172 +                if (!backvis && m->otype != MAT_TRANS) {
173 +                        raytrans(r);
174 +                        return(1);
175 +                }
176 +                flipsurface(r);                 /* reorient if backvis */
177 +        }
178          nd.mp = m;
179 +        nd.rp = r;
180                                                  /* get material color */
181          setcolor(nd.mcolor, m->oargs.farg[0],
182                             m->oargs.farg[1],
# Line 167 | Line 186 | register RAY  *r;
186          nd.alpha2 = m->oargs.farg[4];
187          if ((nd.alpha2 *= nd.alpha2) <= FTINY)
188                  nd.specfl |= SP_PURE;
189 <                                                /* reorient if necessary */
190 <        if (r->rod < 0.0)
172 <                flipsurface(r);
189 >        if (r->ro != NULL && isflat(r->ro->otype))
190 >                nd.specfl |= SP_FLAT;
191                                                  /* get modifiers */
192          raytexture(r, m->omod);
193 <        nd.pdot = raynormal(nd.pnorm, r);       /* perturb normal */
193 >        if (hastexture = DOT(r->pert,r->pert) > FTINY*FTINY)
194 >                nd.pdot = raynormal(nd.pnorm, r);       /* perturb normal */
195 >        else {
196 >                VCOPY(nd.pnorm, r->ron);
197 >                nd.pdot = r->rod;
198 >        }
199          if (nd.pdot < .001)
200                  nd.pdot = .001;                 /* non-zero for dirnorm() */
201          multcolor(nd.mcolor, r->pcol);          /* modify material color */
202 <        transtest = 0;
202 >        mirtest = transtest = 0;
203 >        mirdist = transdist = r->rot;
204                                                  /* get specular component */
205          if ((nd.rspec = m->oargs.farg[3]) > FTINY) {
206                  nd.specfl |= SP_REFL;
# Line 186 | Line 210 | register RAY  *r;
210                  else
211                          setcolor(nd.scolor, 1.0, 1.0, 1.0);
212                  scalecolor(nd.scolor, nd.rspec);
189 –                                                /* improved model */
190 –                dtmp = exp(-BSPEC(m)*nd.pdot);
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;
213                                                  /* check threshold */
214 <                if (specthresh > FTINY &&
196 <                                ((specthresh >= 1.-FTINY ||
197 <                                specthresh + (.05 - .1*frandom()) > nd.rspec)))
214 >                if (!(nd.specfl & SP_PURE) && specthresh >= nd.rspec-FTINY)
215                          nd.specfl |= SP_RBLT;
216                                                  /* compute reflected ray */
217                  for (i = 0; i < 3; i++)
218 <                        nd.vrefl[i] = r->rdir[i] + 2.0*nd.pdot*nd.pnorm[i];
219 <                if (DOT(nd.vrefl, r->ron) <= FTINY)     /* penetration? */
218 >                        nd.vrefl[i] = r->rdir[i] + 2.*nd.pdot*nd.pnorm[i];
219 >                                                /* penetration? */
220 >                if (hastexture && DOT(nd.vrefl, r->ron) <= FTINY)
221                          for (i = 0; i < 3; i++)         /* safety measure */
222                                  nd.vrefl[i] = r->rdir[i] + 2.*r->rod*r->ron[i];
223  
# Line 210 | Line 228 | register RAY  *r;
228                                  rayvalue(&lr);
229                                  multcolor(lr.rcol, nd.scolor);
230                                  addcolor(r->rcol, lr.rcol);
231 +                                if (!hastexture && nd.specfl & SP_FLAT) {
232 +                                        mirtest = 2.*bright(lr.rcol);
233 +                                        mirdist = r->rot + lr.rt;
234 +                                }
235                          }
236                  }
237          }
# Line 221 | Line 243 | register RAY  *r;
243                  if (nd.tspec > FTINY) {
244                          nd.specfl |= SP_TRAN;
245                                                          /* check threshold */
246 <                        if (specthresh > FTINY &&
247 <                                        ((specthresh >= 1.-FTINY ||
226 <                                        specthresh +
227 <                                            (.05 - .1*frandom()) > nd.tspec)))
246 >                        if (!(nd.specfl & SP_PURE) &&
247 >                                        specthresh >= nd.tspec-FTINY)
248                                  nd.specfl |= SP_TBLT;
249 <                        if (r->crtype & SHADOW ||
230 <                                        DOT(r->pert,r->pert) <= FTINY*FTINY) {
249 >                        if (!hastexture || r->crtype & SHADOW) {
250                                  VCOPY(nd.prdir, r->rdir);
251                                  transtest = 2;
252                          } else {
253                                  for (i = 0; i < 3; i++)         /* perturb */
254 <                                        nd.prdir[i] = r->rdir[i] -
236 <                                                        0.5*r->pert[i];
254 >                                        nd.prdir[i] = r->rdir[i] - r->pert[i];
255                                  if (DOT(nd.prdir, r->ron) < -FTINY)
256                                          normalize(nd.prdir);    /* OK */
257                                  else
# Line 257 | Line 275 | register RAY  *r;
275          } else
276                  transtest = 0;
277  
278 <        if (r->crtype & SHADOW)                 /* the rest is shadow */
279 <                return;
278 >        if (r->crtype & SHADOW) {               /* the rest is shadow */
279 >                r->rt = transdist;
280 >                return(1);
281 >        }
282                                                  /* diffuse reflection */
283          nd.rdiff = 1.0 - nd.trans - nd.rspec;
284  
285          if (nd.specfl & SP_PURE && nd.rdiff <= FTINY && nd.tdiff <= FTINY)
286 <                return;                         /* 100% pure specular */
286 >                return(1);                      /* 100% pure specular */
287  
268 –        if (r->ro != NULL && (r->ro->otype == OBJ_FACE ||
269 –                        r->ro->otype == OBJ_RING))
270 –                nd.specfl |= SP_FLAT;
271 –
288          if (nd.specfl & (SP_REFL|SP_TRAN) && !(nd.specfl & SP_PURE))
289                  gaussamp(r, &nd);
290  
# Line 295 | Line 311 | register RAY  *r;
311                                          /* add direct component */
312          direct(r, dirnorm, &nd);
313                                          /* check distance */
314 <        if (transtest > bright(r->rcol))
314 >        d = bright(r->rcol);
315 >        if (transtest > d)
316                  r->rt = transdist;
317 +        else if (mirtest > d)
318 +                r->rt = mirdist;
319 +
320 +        return(1);
321   }
322  
323  
# Line 310 | Line 331 | register NORMDAT  *np;
331          double  rv[2];
332          double  d, sinp, cosp;
333          register int  i;
334 +                                        /* quick test */
335 +        if ((np->specfl & (SP_REFL|SP_RBLT)) != SP_REFL &&
336 +                        (np->specfl & (SP_TRAN|SP_TBLT)) != SP_TRAN)
337 +                return;
338                                          /* set up sample coordinates */
339          v[0] = v[1] = v[2] = 0.0;
340          for (i = 0; i < 3; i++)
# Line 358 | Line 383 | register NORMDAT  *np;
383                  if (rv[1] <= FTINY)
384                          d = 1.0;
385                  else
386 <                        d = sqrt( np->alpha2/4.0 * -log(rv[1]) );
386 >                        d = sqrt( -log(rv[1]) * np->alpha2 );
387                  for (i = 0; i < 3; i++)
388                          sr.rdir[i] = np->prdir[i] + d*(cosp*u[i] + sinp*v[i]);
389                  if (DOT(sr.rdir, r->ron) < -FTINY)

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