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

Comparing ray/src/rt/normal.c (file contents):
Revision 2.2 by greg, Sat Jan 4 19:53:53 1992 UTC vs.
Revision 2.22 by greg, Fri Oct 16 10:20:29 1992 UTC

# Line 20 | Line 20 | static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
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.
26 < *      The computation of specular components has been simplified by
27 < *  numerous approximations and ommisions to improve speed.
27 > *      This routine implements the isotropic Gaussian
28 > *  model described by Ward in Siggraph `92 article.
29   *      We orient the surface towards the incoming ray, so a single
30   *  surface can be used to represent an infinitely thin object.
31   *
# Line 40 | Line 41 | static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
41                                  /* specularity flags */
42   #define  SP_REFL        01              /* has reflected specular component */
43   #define  SP_TRAN        02              /* has transmitted specular */
44 < #define  SP_PURE        010             /* purely specular (zero roughness) */
44 > #define  SP_PURE        04              /* purely specular (zero roughness) */
45 > #define  SP_FLAT        010             /* flat reflecting surface */
46 > #define  SP_RBLT        020             /* reflection below sample threshold */
47 > #define  SP_TBLT        040             /* transmission below threshold */
48  
49   typedef struct {
50          OBJREC  *mp;            /* material pointer */
51 +        RAY  *rp;               /* ray pointer */
52          short  specfl;          /* specularity flags, defined above */
53          COLOR  mcolor;          /* color of this material */
54          COLOR  scolor;          /* color of specular component */
# Line 65 | Line 70 | FVECT  ldir;                   /* light source direction */
70   double  omega;                  /* light source size */
71   {
72          double  ldot;
73 <        double  dtmp;
73 >        double  dtmp, d2;
74 >        FVECT  vtmp;
75          COLOR  ctmp;
76  
77          setcolor(cval, 0.0, 0.0, 0.0);
# Line 91 | Line 97 | double  omega;                 /* light source size */
97                   *  Compute specular reflection coefficient using
98                   *  gaussian distribution model.
99                   */
100 <                                                /* roughness + source */
101 <                dtmp = 2.0*np->alpha2 + omega/(2.0*PI);
100 >                                                /* roughness */
101 >                dtmp = np->alpha2;
102 >                                                /* + source if flat */
103 >                if (np->specfl & SP_FLAT)
104 >                        dtmp += omega/(4.0*PI);
105 >                                                /* delta */
106 >                vtmp[0] = ldir[0] - np->rp->rdir[0];
107 >                vtmp[1] = ldir[1] - np->rp->rdir[1];
108 >                vtmp[2] = ldir[2] - np->rp->rdir[2];
109 >                d2 = DOT(vtmp, np->pnorm);
110 >                d2 = 2.0 - 2.0*d2/sqrt(DOT(vtmp,vtmp));
111                                                  /* gaussian */
112 <                dtmp = exp((DOT(np->vrefl,ldir)-1.)/dtmp)/(2.*PI)/dtmp;
112 >                dtmp = exp(-d2/dtmp)/(4.*PI*dtmp);
113                                                  /* worth using? */
114                  if (dtmp > FTINY) {
115                          copycolor(ctmp, np->scolor);
116 <                        dtmp *= omega / np->pdot;
116 >                        dtmp *= omega * sqrt(ldot/np->pdot);
117                          scalecolor(ctmp, dtmp);
118                          addcolor(cval, ctmp);
119                  }
# Line 118 | Line 133 | double  omega;                 /* light source size */
133                   *  is always modified by material color.
134                   */
135                                                  /* roughness + source */
136 <                dtmp = np->alpha2 + omega/(2.0*PI);
136 >                dtmp = np->alpha2 + omega/PI;
137                                                  /* gaussian */
138 <                dtmp = exp((DOT(np->prdir,ldir)-1.)/dtmp)/(2.*PI)/dtmp;
138 >                dtmp = exp((2.*DOT(np->prdir,ldir)-2.)/dtmp)/(PI*dtmp);
139                                                  /* worth using? */
140                  if (dtmp > FTINY) {
141                          copycolor(ctmp, np->mcolor);
142 <                        dtmp *= np->tspec * omega / np->pdot;
142 >                        dtmp *= np->tspec * omega * sqrt(-ldot/np->pdot);
143                          scalecolor(ctmp, dtmp);
144                          addcolor(cval, ctmp);
145                  }
# Line 148 | Line 163 | register RAY  *r;
163          if (m->oargs.nfargs != (m->otype == MAT_TRANS ? 7 : 5))
164                  objerror(m, USER, "bad number of arguments");
165          nd.mp = m;
166 +        nd.rp = r;
167                                                  /* get material color */
168          setcolor(nd.mcolor, m->oargs.farg[0],
169                             m->oargs.farg[1],
# Line 181 | Line 197 | register RAY  *r;
197                  for (i = 0; i < 3; i++)
198                          colval(nd.scolor,i) += (1.0-colval(nd.scolor,i))*dtmp;
199                  nd.rspec += (1.0-nd.rspec)*dtmp;
200 +                                                /* check threshold */
201 +                if (!(nd.specfl & SP_PURE) &&
202 +                                specthresh > FTINY &&
203 +                                (specthresh >= 1.-FTINY ||
204 +                                specthresh + .05 - .1*frandom() > nd.rspec))
205 +                        nd.specfl |= SP_RBLT;
206                                                  /* compute reflected ray */
207                  for (i = 0; i < 3; i++)
208                          nd.vrefl[i] = r->rdir[i] + 2.0*nd.pdot*nd.pnorm[i];
209 +                if (DOT(nd.vrefl, r->ron) <= FTINY)     /* penetration? */
210 +                        for (i = 0; i < 3; i++)         /* safety measure */
211 +                                nd.vrefl[i] = r->rdir[i] + 2.*r->rod*r->ron[i];
212  
213                  if (!(r->crtype & SHADOW) && nd.specfl & SP_PURE) {
214                          RAY  lr;
# Line 202 | Line 227 | register RAY  *r;
227                  nd.tdiff = nd.trans - nd.tspec;
228                  if (nd.tspec > FTINY) {
229                          nd.specfl |= SP_TRAN;
230 +                                                        /* check threshold */
231 +                        if (!(nd.specfl & SP_PURE) && specthresh > FTINY &&
232 +                                        (specthresh >= 1.-FTINY ||
233 +                                specthresh + .05 - .1*frandom() > nd.tspec))
234 +                                nd.specfl |= SP_TBLT;
235                          if (r->crtype & SHADOW ||
236                                          DOT(r->pert,r->pert) <= FTINY*FTINY) {
237                                  VCOPY(nd.prdir, r->rdir);
238                                  transtest = 2;
239                          } else {
240                                  for (i = 0; i < 3; i++)         /* perturb */
241 <                                        nd.prdir[i] = r->rdir[i] -
242 <                                                        .75*r->pert[i];
243 <                                normalize(nd.prdir);
241 >                                        nd.prdir[i] = r->rdir[i] - r->pert[i];
242 >                                if (DOT(nd.prdir, r->ron) < -FTINY)
243 >                                        normalize(nd.prdir);    /* OK */
244 >                                else
245 >                                        VCOPY(nd.prdir, r->rdir);
246                          }
247                  }
248          } else
# Line 227 | Line 259 | register RAY  *r;
259                          transtest *= bright(lr.rcol);
260                          transdist = r->rot + lr.rt;
261                  }
262 <        }
262 >        } else
263 >                transtest = 0;
264  
265          if (r->crtype & SHADOW)                 /* the rest is shadow */
266                  return;
# Line 237 | Line 270 | register RAY  *r;
270          if (nd.specfl & SP_PURE && nd.rdiff <= FTINY && nd.tdiff <= FTINY)
271                  return;                         /* 100% pure specular */
272  
273 +        if (r->ro != NULL && (r->ro->otype == OBJ_FACE ||
274 +                        r->ro->otype == OBJ_RING))
275 +                nd.specfl |= SP_FLAT;
276 +
277          if (nd.specfl & (SP_REFL|SP_TRAN) && !(nd.specfl & SP_PURE))
278                  gaussamp(r, &nd);
279  
280          if (nd.rdiff > FTINY) {         /* ambient from this side */
281                  ambient(ctmp, r);
282 <                scalecolor(ctmp, nd.rdiff);
282 >                if (nd.specfl & SP_RBLT)
283 >                        scalecolor(ctmp, 1.0-nd.trans);
284 >                else
285 >                        scalecolor(ctmp, nd.rdiff);
286                  multcolor(ctmp, nd.mcolor);     /* modified by material color */
287                  addcolor(r->rcol, ctmp);        /* add to returned color */
288          }
289          if (nd.tdiff > FTINY) {         /* ambient from other side */
290                  flipsurface(r);
291                  ambient(ctmp, r);
292 <                scalecolor(ctmp, nd.tdiff);
292 >                if (nd.specfl & SP_TBLT)
293 >                        scalecolor(ctmp, nd.trans);
294 >                else
295 >                        scalecolor(ctmp, nd.tdiff);
296                  multcolor(ctmp, nd.mcolor);     /* modified by color */
297                  addcolor(r->rcol, ctmp);
298                  flipsurface(r);
# Line 271 | Line 314 | register NORMDAT  *np;
314          FVECT  u, v, h;
315          double  rv[2];
316          double  d, sinp, cosp;
274 –        int  confuse;
317          register int  i;
318 +                                        /* quick test */
319 +        if ((np->specfl & (SP_REFL|SP_RBLT)) != SP_REFL &&
320 +                        (np->specfl & (SP_TRAN|SP_TBLT)) != SP_TRAN)
321 +                return;
322                                          /* set up sample coordinates */
323          v[0] = v[1] = v[2] = 0.0;
324          for (i = 0; i < 3; i++)
# Line 283 | Line 329 | register NORMDAT  *np;
329          normalize(u);
330          fcross(v, np->pnorm, u);
331                                          /* compute reflection */
332 <        if (np->specfl & SP_REFL &&
332 >        if ((np->specfl & (SP_REFL|SP_RBLT)) == SP_REFL &&
333                          rayorigin(&sr, r, SPECULAR, np->rspec) == 0) {
288 –                confuse = 0;
334                  dimlist[ndims++] = (int)np->mp;
335 <        refagain:
291 <                dimlist[ndims] = confuse += 3601;
292 <                d = urand(ilhash(dimlist,ndims+1)+samplendx);
335 >                d = urand(ilhash(dimlist,ndims)+samplendx);
336                  multisamp(rv, 2, d);
337                  d = 2.0*PI * rv[0];
338                  cosp = cos(d);
339                  sinp = sin(d);
340 +                rv[1] = 1.0 - specjitter*rv[1];
341                  if (rv[1] <= FTINY)
342                          d = 1.0;
343                  else
# Line 303 | Line 347 | register NORMDAT  *np;
347                  d = -2.0 * DOT(h, r->rdir) / (1.0 + d*d);
348                  for (i = 0; i < 3; i++)
349                          sr.rdir[i] = r->rdir[i] + d*h[i];
350 <                if (DOT(sr.rdir, r->ron) <= FTINY)      /* oops! */
351 <                        goto refagain;
350 >                if (DOT(sr.rdir, r->ron) <= FTINY)
351 >                        VCOPY(sr.rdir, np->vrefl);      /* jitter no good */
352                  rayvalue(&sr);
353                  multcolor(sr.rcol, np->scolor);
354                  addcolor(r->rcol, sr.rcol);
355                  ndims--;
356          }
357                                          /* compute transmission */
358 +        if ((np->specfl & (SP_TRAN|SP_TBLT)) == SP_TRAN &&
359 +                        rayorigin(&sr, r, SPECULAR, np->tspec) == 0) {
360 +                dimlist[ndims++] = (int)np->mp;
361 +                d = urand(ilhash(dimlist,ndims)+1823+samplendx);
362 +                multisamp(rv, 2, d);
363 +                d = 2.0*PI * rv[0];
364 +                cosp = cos(d);
365 +                sinp = sin(d);
366 +                rv[1] = 1.0 - specjitter*rv[1];
367 +                if (rv[1] <= FTINY)
368 +                        d = 1.0;
369 +                else
370 +                        d = sqrt( -log(rv[1]) * np->alpha2 );
371 +                for (i = 0; i < 3; i++)
372 +                        sr.rdir[i] = np->prdir[i] + d*(cosp*u[i] + sinp*v[i]);
373 +                if (DOT(sr.rdir, r->ron) < -FTINY)
374 +                        normalize(sr.rdir);             /* OK, normalize */
375 +                else
376 +                        VCOPY(sr.rdir, np->prdir);      /* else no jitter */
377 +                rayvalue(&sr);
378 +                scalecolor(sr.rcol, np->tspec);
379 +                multcolor(sr.rcol, np->mcolor);         /* modified by color */
380 +                addcolor(r->rcol, sr.rcol);
381 +                ndims--;
382 +        }
383   }

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