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 2.27 by greg, Wed Jan 12 16:46:45 1994 UTC vs.
Revision 2.53 by greg, Sun Sep 26 15:51:15 2010 UTC

# Line 1 | Line 1
1 – /* Copyright (c) 1992 Regents of the University of California */
2 –
1   #ifndef lint
2 < static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
2 > static const char RCSid[] = "$Id$";
3   #endif
6 –
4   /*
5   *  normal.c - shading function for normal materials.
6   *
# Line 14 | Line 11 | static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
11   *     Later changes described in delta comments.
12   */
13  
14 < #include  "ray.h"
14 > #include "copyright.h"
15  
16 + #include  "ray.h"
17 + #include  "ambient.h"
18 + #include  "source.h"
19   #include  "otypes.h"
20 <
20 > #include  "rtotypes.h"
21   #include  "random.h"
22  
23 < extern double  specthresh;              /* specular sampling threshold */
24 < extern double  specjitter;              /* specular sampling jitter */
23 > #ifndef  MAXITER
24 > #define  MAXITER        10              /* maximum # specular ray attempts */
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  
26 – static  gaussamp();
30  
31   /*
32   *      This routine implements the isotropic Gaussian
# Line 62 | Line 65 | typedef struct {
65          double  pdot;           /* perturbed dot product */
66   }  NORMDAT;             /* normal material data */
67  
68 + static srcdirf_t dirnorm;
69 + static void gaussamp(RAY  *r, NORMDAT  *np);
70  
71 < dirnorm(cval, np, ldir, omega)          /* compute source contribution */
72 < COLOR  cval;                    /* returned coefficient */
73 < register NORMDAT  *np;          /* material data */
74 < FVECT  ldir;                    /* light source direction */
75 < double  omega;                  /* light source size */
71 >
72 > static void
73 > dirnorm(                /* compute source contribution */
74 >        COLOR  cval,                    /* returned coefficient */
75 >        void  *nnp,             /* material data */
76 >        FVECT  ldir,                    /* light source direction */
77 >        double  omega                   /* light source size */
78 > )
79   {
80 +        register NORMDAT *np = nnp;
81          double  ldot;
82 +        double  lrdiff, ltdiff;
83          double  dtmp, d2;
84          FVECT  vtmp;
85          COLOR  ctmp;
# Line 81 | Line 91 | double  omega;                 /* light source size */
91          if (ldot < 0.0 ? np->trans <= FTINY : np->trans >= 1.0-FTINY)
92                  return;         /* wrong side */
93  
94 <        if (ldot > FTINY && np->rdiff > FTINY) {
94 >                                /* Fresnel estimate */
95 >        lrdiff = np->rdiff;
96 >        ltdiff = np->tdiff;
97 >        if (np->specfl & SP_PURE && np->rspec >= FRESTHRESH &&
98 >                        (lrdiff > FTINY) | (ltdiff > FTINY)) {
99 >                dtmp = 1. - FRESNE(fabs(ldot));
100 >                lrdiff *= dtmp;
101 >                ltdiff *= dtmp;
102 >        }
103 >
104 >        if (ldot > FTINY && lrdiff > FTINY) {
105                  /*
106                   *  Compute and add diffuse reflected component to returned
107                   *  color.  The diffuse reflected component will always be
108                   *  modified by the color of the material.
109                   */
110                  copycolor(ctmp, np->mcolor);
111 <                dtmp = ldot * omega * np->rdiff / PI;
111 >                dtmp = ldot * omega * lrdiff * (1.0/PI);
112                  scalecolor(ctmp, dtmp);
113                  addcolor(cval, ctmp);
114          }
# Line 101 | Line 121 | double  omega;                 /* light source size */
121                  dtmp = np->alpha2;
122                                                  /* + source if flat */
123                  if (np->specfl & SP_FLAT)
124 <                        dtmp += omega/(4.0*PI);
124 >                        dtmp += omega * (0.25/PI);
125                                                  /* half vector */
126                  vtmp[0] = ldir[0] - np->rp->rdir[0];
127                  vtmp[1] = ldir[1] - np->rp->rdir[1];
# Line 110 | Line 130 | double  omega;                 /* light source size */
130                  d2 *= d2;
131                  d2 = (DOT(vtmp,vtmp) - d2) / d2;
132                                                  /* gaussian */
133 <                dtmp = exp(-d2/dtmp)/(4.*PI*dtmp);
133 >                dtmp = exp(-d2/dtmp)/(4.*PI * np->pdot * dtmp);
134                                                  /* worth using? */
135                  if (dtmp > FTINY) {
136                          copycolor(ctmp, np->scolor);
137 <                        dtmp *= omega * sqrt(ldot/np->pdot);
137 >                        dtmp *= omega;
138                          scalecolor(ctmp, dtmp);
139                          addcolor(cval, ctmp);
140                  }
141          }
142 <        if (ldot < -FTINY && np->tdiff > FTINY) {
142 >        if (ldot < -FTINY && ltdiff > FTINY) {
143                  /*
144                   *  Compute diffuse transmission.
145                   */
146                  copycolor(ctmp, np->mcolor);
147 <                dtmp = -ldot * omega * np->tdiff / PI;
147 >                dtmp = -ldot * omega * ltdiff * (1.0/PI);
148                  scalecolor(ctmp, dtmp);
149                  addcolor(cval, ctmp);
150          }
# Line 134 | Line 154 | double  omega;                 /* light source size */
154                   *  is always modified by material color.
155                   */
156                                                  /* roughness + source */
157 <                dtmp = np->alpha2 + omega/PI;
157 >                dtmp = np->alpha2 + omega*(1.0/PI);
158                                                  /* gaussian */
159                  dtmp = exp((2.*DOT(np->prdir,ldir)-2.)/dtmp)/(PI*dtmp);
160                                                  /* worth using? */
# Line 148 | Line 168 | double  omega;                 /* light source size */
168   }
169  
170  
171 < m_normal(m, r)                  /* color a ray that hit something normal */
172 < register OBJREC  *m;
173 < register RAY  *r;
171 > extern int
172 > m_normal(                       /* color a ray that hit something normal */
173 >        register OBJREC  *m,
174 >        register RAY  *r
175 > )
176   {
177          NORMDAT  nd;
178 +        double  fest;
179          double  transtest, transdist;
180 +        double  mirtest, mirdist;
181 +        int     hastexture;
182 +        double  d;
183          COLOR  ctmp;
184          register int  i;
185                                                  /* easy shadow test */
# Line 162 | Line 188 | register RAY  *r;
188  
189          if (m->oargs.nfargs != (m->otype == MAT_TRANS ? 7 : 5))
190                  objerror(m, USER, "bad number of arguments");
191 +                                                /* check for back side */
192 +        if (r->rod < 0.0) {
193 +                if (!backvis && m->otype != MAT_TRANS) {
194 +                        raytrans(r);
195 +                        return(1);
196 +                }
197 +                raytexture(r, m->omod);
198 +                flipsurface(r);                 /* reorient if backvis */
199 +        } else
200 +                raytexture(r, m->omod);
201          nd.mp = m;
202          nd.rp = r;
203                                                  /* get material color */
# Line 173 | Line 209 | register RAY  *r;
209          nd.alpha2 = m->oargs.farg[4];
210          if ((nd.alpha2 *= nd.alpha2) <= FTINY)
211                  nd.specfl |= SP_PURE;
212 <                                                /* reorient if necessary */
213 <        if (r->rod < 0.0)
214 <                flipsurface(r);
215 <                                                /* get modifiers */
216 <        raytexture(r, m->omod);
217 <        nd.pdot = raynormal(nd.pnorm, r);       /* perturb normal */
212 >
213 >        if ( (hastexture = (DOT(r->pert,r->pert) > FTINY*FTINY)) ) {
214 >                nd.pdot = raynormal(nd.pnorm, r);       /* perturb normal */
215 >        } else {
216 >                VCOPY(nd.pnorm, r->ron);
217 >                nd.pdot = r->rod;
218 >        }
219 >        if (r->ro != NULL && isflat(r->ro->otype))
220 >                nd.specfl |= SP_FLAT;
221          if (nd.pdot < .001)
222                  nd.pdot = .001;                 /* non-zero for dirnorm() */
223          multcolor(nd.mcolor, r->pcol);          /* modify material color */
224 <        transtest = 0;
225 <        transdist = r->rot;
226 <                                                /* get specular component */
227 <        if ((nd.rspec = m->oargs.farg[3]) > FTINY) {
228 <                nd.specfl |= SP_REFL;
229 <                                                /* compute specular color */
230 <                if (m->otype == MAT_METAL)
231 <                        copycolor(nd.scolor, nd.mcolor);
232 <                else
194 <                        setcolor(nd.scolor, 1.0, 1.0, 1.0);
195 <                scalecolor(nd.scolor, nd.rspec);
196 <                                                /* check threshold */
197 <                if (!(nd.specfl & SP_PURE) && specthresh >= nd.rspec-FTINY)
198 <                        nd.specfl |= SP_RBLT;
199 <                                                /* compute reflected ray */
200 <                for (i = 0; i < 3; i++)
201 <                        nd.vrefl[i] = r->rdir[i] + 2.0*nd.pdot*nd.pnorm[i];
202 <                if (DOT(nd.vrefl, r->ron) <= FTINY)     /* penetration? */
203 <                        for (i = 0; i < 3; i++)         /* safety measure */
204 <                                nd.vrefl[i] = r->rdir[i] + 2.*r->rod*r->ron[i];
205 <
206 <                if (!(r->crtype & SHADOW) && nd.specfl & SP_PURE) {
207 <                        RAY  lr;
208 <                        if (rayorigin(&lr, r, REFLECTED, nd.rspec) == 0) {
209 <                                VCOPY(lr.rdir, nd.vrefl);
210 <                                rayvalue(&lr);
211 <                                multcolor(lr.rcol, nd.scolor);
212 <                                addcolor(r->rcol, lr.rcol);
213 <                        }
214 <                }
215 <        }
224 >        mirtest = transtest = 0;
225 >        mirdist = transdist = r->rot;
226 >        nd.rspec = m->oargs.farg[3];
227 >                                                /* compute Fresnel approx. */
228 >        if (nd.specfl & SP_PURE && nd.rspec >= FRESTHRESH) {
229 >                fest = FRESNE(r->rod);
230 >                nd.rspec += fest*(1. - nd.rspec);
231 >        } else
232 >                fest = 0.;
233                                                  /* compute transmission */
234          if (m->otype == MAT_TRANS) {
235                  nd.trans = m->oargs.farg[5]*(1.0 - nd.rspec);
# Line 224 | Line 241 | register RAY  *r;
241                          if (!(nd.specfl & SP_PURE) &&
242                                          specthresh >= nd.tspec-FTINY)
243                                  nd.specfl |= SP_TBLT;
244 <                        if (r->crtype & SHADOW ||
228 <                                        DOT(r->pert,r->pert) <= FTINY*FTINY) {
244 >                        if (!hastexture || r->crtype & SHADOW) {
245                                  VCOPY(nd.prdir, r->rdir);
246                                  transtest = 2;
247                          } else {
# Line 240 | Line 256 | register RAY  *r;
256          } else
257                  nd.tdiff = nd.tspec = nd.trans = 0.0;
258                                                  /* transmitted ray */
259 <        if ((nd.specfl&(SP_TRAN|SP_PURE)) == (SP_TRAN|SP_PURE)) {
259 >        if ((nd.specfl&(SP_TRAN|SP_PURE|SP_TBLT)) == (SP_TRAN|SP_PURE)) {
260                  RAY  lr;
261 <                if (rayorigin(&lr, r, TRANS, nd.tspec) == 0) {
261 >                copycolor(lr.rcoef, nd.mcolor); /* modified by color */
262 >                scalecolor(lr.rcoef, nd.tspec);
263 >                if (rayorigin(&lr, TRANS, r, lr.rcoef) == 0) {
264                          VCOPY(lr.rdir, nd.prdir);
265                          rayvalue(&lr);
266 <                        scalecolor(lr.rcol, nd.tspec);
249 <                        multcolor(lr.rcol, nd.mcolor);  /* modified by color */
266 >                        multcolor(lr.rcol, lr.rcoef);
267                          addcolor(r->rcol, lr.rcol);
268                          transtest *= bright(lr.rcol);
269                          transdist = r->rot + lr.rt;
# Line 254 | Line 271 | register RAY  *r;
271          } else
272                  transtest = 0;
273  
274 <        if (r->crtype & SHADOW)                 /* the rest is shadow */
274 >        if (r->crtype & SHADOW) {               /* the rest is shadow */
275 >                r->rt = transdist;
276                  return(1);
277 +        }
278 +                                                /* get specular reflection */
279 +        if (nd.rspec > FTINY) {
280 +                nd.specfl |= SP_REFL;
281 +                                                /* compute specular color */
282 +                if (m->otype != MAT_METAL) {
283 +                        setcolor(nd.scolor, nd.rspec, nd.rspec, nd.rspec);
284 +                } else if (fest > FTINY) {
285 +                        d = nd.rspec*(1. - fest);
286 +                        for (i = 0; i < 3; i++)
287 +                                nd.scolor[i] = fest + nd.mcolor[i]*d;
288 +                } else {
289 +                        copycolor(nd.scolor, nd.mcolor);
290 +                        scalecolor(nd.scolor, nd.rspec);
291 +                }
292 +                                                /* check threshold */
293 +                if (!(nd.specfl & SP_PURE) && specthresh >= nd.rspec-FTINY)
294 +                        nd.specfl |= SP_RBLT;
295 +                                                /* compute reflected ray */
296 +                for (i = 0; i < 3; i++)
297 +                        nd.vrefl[i] = r->rdir[i] + 2.*nd.pdot*nd.pnorm[i];
298 +                                                /* penetration? */
299 +                if (hastexture && DOT(nd.vrefl, r->ron) <= FTINY)
300 +                        for (i = 0; i < 3; i++)         /* safety measure */
301 +                                nd.vrefl[i] = r->rdir[i] + 2.*r->rod*r->ron[i];
302 +                checknorm(nd.vrefl);
303 +        }
304 +                                                /* reflected ray */
305 +        if ((nd.specfl&(SP_REFL|SP_PURE|SP_RBLT)) == (SP_REFL|SP_PURE)) {
306 +                RAY  lr;
307 +                if (rayorigin(&lr, REFLECTED, r, nd.scolor) == 0) {
308 +                        VCOPY(lr.rdir, nd.vrefl);
309 +                        rayvalue(&lr);
310 +                        multcolor(lr.rcol, lr.rcoef);
311 +                        addcolor(r->rcol, lr.rcol);
312 +                        if (!hastexture && nd.specfl & SP_FLAT) {
313 +                                mirtest = 2.*bright(lr.rcol);
314 +                                mirdist = r->rot + lr.rt;
315 +                        }
316 +                }
317 +        }
318                                                  /* diffuse reflection */
319          nd.rdiff = 1.0 - nd.trans - nd.rspec;
320  
321          if (nd.specfl & SP_PURE && nd.rdiff <= FTINY && nd.tdiff <= FTINY)
322                  return(1);                      /* 100% pure specular */
323  
324 <        if (r->ro != NULL && (r->ro->otype == OBJ_FACE ||
325 <                        r->ro->otype == OBJ_RING))
267 <                nd.specfl |= SP_FLAT;
324 >        if (!(nd.specfl & SP_PURE))
325 >                gaussamp(r, &nd);               /* checks *BLT flags */
326  
269 –        if (nd.specfl & (SP_REFL|SP_TRAN) && !(nd.specfl & SP_PURE))
270 –                gaussamp(r, &nd);
271 –
327          if (nd.rdiff > FTINY) {         /* ambient from this side */
328 <                ambient(ctmp, r);
328 >                copycolor(ctmp, nd.mcolor);     /* modified by material color */
329                  if (nd.specfl & SP_RBLT)
330                          scalecolor(ctmp, 1.0-nd.trans);
331                  else
332                          scalecolor(ctmp, nd.rdiff);
333 <                multcolor(ctmp, nd.mcolor);     /* modified by material color */
333 >                multambient(ctmp, r, hastexture ? nd.pnorm : r->ron);
334                  addcolor(r->rcol, ctmp);        /* add to returned color */
335          }
336          if (nd.tdiff > FTINY) {         /* ambient from other side */
337 <                flipsurface(r);
283 <                ambient(ctmp, r);
337 >                copycolor(ctmp, nd.mcolor);     /* modified by color */
338                  if (nd.specfl & SP_TBLT)
339                          scalecolor(ctmp, nd.trans);
340                  else
341                          scalecolor(ctmp, nd.tdiff);
342 <                multcolor(ctmp, nd.mcolor);     /* modified by color */
342 >                flipsurface(r);
343 >                if (hastexture) {
344 >                        FVECT  bnorm;
345 >                        bnorm[0] = -nd.pnorm[0];
346 >                        bnorm[1] = -nd.pnorm[1];
347 >                        bnorm[2] = -nd.pnorm[2];
348 >                        multambient(ctmp, r, bnorm);
349 >                } else
350 >                        multambient(ctmp, r, r->ron);
351                  addcolor(r->rcol, ctmp);
352                  flipsurface(r);
353          }
354                                          /* add direct component */
355          direct(r, dirnorm, &nd);
356                                          /* check distance */
357 <        if (transtest > bright(r->rcol))
357 >        d = bright(r->rcol);
358 >        if (transtest > d)
359                  r->rt = transdist;
360 +        else if (mirtest > d)
361 +                r->rt = mirdist;
362  
363          return(1);
364   }
365  
366  
367 < static
368 < gaussamp(r, np)                 /* sample gaussian specular */
369 < RAY  *r;
370 < register NORMDAT  *np;
367 > static void
368 > gaussamp(                       /* sample gaussian specular */
369 >        RAY  *r,
370 >        register NORMDAT  *np
371 > )
372   {
373          RAY  sr;
374          FVECT  u, v, h;
375          double  rv[2];
376          double  d, sinp, cosp;
377 +        int  niter;
378          register int  i;
379                                          /* quick test */
380          if ((np->specfl & (SP_REFL|SP_RBLT)) != SP_REFL &&
# Line 324 | Line 391 | register NORMDAT  *np;
391          fcross(v, np->pnorm, u);
392                                          /* compute reflection */
393          if ((np->specfl & (SP_REFL|SP_RBLT)) == SP_REFL &&
394 <                        rayorigin(&sr, r, SPECULAR, np->rspec) == 0) {
394 >                        rayorigin(&sr, SPECULAR, r, np->scolor) == 0) {
395                  dimlist[ndims++] = (int)np->mp;
396 <                d = urand(ilhash(dimlist,ndims)+samplendx);
397 <                multisamp(rv, 2, d);
398 <                d = 2.0*PI * rv[0];
399 <                cosp = cos(d);
400 <                sinp = sin(d);
401 <                rv[1] = 1.0 - specjitter*rv[1];
402 <                if (rv[1] <= FTINY)
403 <                        d = 1.0;
404 <                else
405 <                        d = sqrt( np->alpha2 * -log(rv[1]) );
406 <                for (i = 0; i < 3; i++)
407 <                        h[i] = np->pnorm[i] + d*(cosp*u[i] + sinp*v[i]);
408 <                d = -2.0 * DOT(h, r->rdir) / (1.0 + d*d);
409 <                for (i = 0; i < 3; i++)
410 <                        sr.rdir[i] = r->rdir[i] + d*h[i];
411 <                if (DOT(sr.rdir, r->ron) <= FTINY)
412 <                        VCOPY(sr.rdir, np->vrefl);      /* jitter no good */
413 <                rayvalue(&sr);
414 <                multcolor(sr.rcol, np->scolor);
415 <                addcolor(r->rcol, sr.rcol);
396 >                for (niter = 0; niter < MAXITER; niter++) {
397 >                        if (niter)
398 >                                d = frandom();
399 >                        else
400 >                                d = urand(ilhash(dimlist,ndims)+samplendx);
401 >                        multisamp(rv, 2, d);
402 >                        d = 2.0*PI * rv[0];
403 >                        cosp = tcos(d);
404 >                        sinp = tsin(d);
405 >                        rv[1] = 1.0 - specjitter*rv[1];
406 >                        if (rv[1] <= FTINY)
407 >                                d = 1.0;
408 >                        else
409 >                                d = sqrt( np->alpha2 * -log(rv[1]) );
410 >                        for (i = 0; i < 3; i++)
411 >                                h[i] = np->pnorm[i] + d*(cosp*u[i] + sinp*v[i]);
412 >                        d = -2.0 * DOT(h, r->rdir) / (1.0 + d*d);
413 >                        for (i = 0; i < 3; i++)
414 >                                sr.rdir[i] = r->rdir[i] + d*h[i];
415 >                        if (DOT(sr.rdir, r->ron) > FTINY) {
416 >                                rayvalue(&sr);
417 >                                multcolor(sr.rcol, sr.rcoef);
418 >                                addcolor(r->rcol, sr.rcol);
419 >                                break;
420 >                        }
421 >                }
422                  ndims--;
423          }
424                                          /* compute transmission */
425 +        copycolor(sr.rcoef, np->mcolor);        /* modified by color */
426 +        scalecolor(sr.rcoef, np->tspec);
427          if ((np->specfl & (SP_TRAN|SP_TBLT)) == SP_TRAN &&
428 <                        rayorigin(&sr, r, SPECULAR, np->tspec) == 0) {
428 >                        rayorigin(&sr, SPECULAR, r, sr.rcoef) == 0) {
429                  dimlist[ndims++] = (int)np->mp;
430 <                d = urand(ilhash(dimlist,ndims)+1823+samplendx);
431 <                multisamp(rv, 2, d);
432 <                d = 2.0*PI * rv[0];
433 <                cosp = cos(d);
434 <                sinp = sin(d);
435 <                rv[1] = 1.0 - specjitter*rv[1];
436 <                if (rv[1] <= FTINY)
437 <                        d = 1.0;
438 <                else
439 <                        d = sqrt( -log(rv[1]) * np->alpha2 );
440 <                for (i = 0; i < 3; i++)
441 <                        sr.rdir[i] = np->prdir[i] + d*(cosp*u[i] + sinp*v[i]);
442 <                if (DOT(sr.rdir, r->ron) < -FTINY)
443 <                        normalize(sr.rdir);             /* OK, normalize */
444 <                else
445 <                        VCOPY(sr.rdir, np->prdir);      /* else no jitter */
446 <                rayvalue(&sr);
447 <                scalecolor(sr.rcol, np->tspec);
448 <                multcolor(sr.rcol, np->mcolor);         /* modified by color */
449 <                addcolor(r->rcol, sr.rcol);
430 >                for (niter = 0; niter < MAXITER; niter++) {
431 >                        if (niter)
432 >                                d = frandom();
433 >                        else
434 >                                d = urand(ilhash(dimlist,ndims)+1823+samplendx);
435 >                        multisamp(rv, 2, d);
436 >                        d = 2.0*PI * rv[0];
437 >                        cosp = tcos(d);
438 >                        sinp = tsin(d);
439 >                        rv[1] = 1.0 - specjitter*rv[1];
440 >                        if (rv[1] <= FTINY)
441 >                                d = 1.0;
442 >                        else
443 >                                d = sqrt( np->alpha2 * -log(rv[1]) );
444 >                        for (i = 0; i < 3; i++)
445 >                                sr.rdir[i] = np->prdir[i] + d*(cosp*u[i] + sinp*v[i]);
446 >                        if (DOT(sr.rdir, r->ron) < -FTINY) {
447 >                                normalize(sr.rdir);     /* OK, normalize */
448 >                                rayvalue(&sr);
449 >                                multcolor(sr.rcol, sr.rcoef);
450 >                                addcolor(r->rcol, sr.rcol);
451 >                                break;
452 >                        }
453 >                }
454                  ndims--;
455          }
456   }

Diff Legend

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