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 2.32 by greg, Wed Nov 22 09:27:55 1995 UTC vs.
Revision 2.51 by greg, Thu Dec 8 17:56:38 2005 UTC

# Line 1 | Line 1
1 – /* Copyright (c) 1995 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 – extern int  backvis;                    /* back faces visible? */
30  
28 – static  gaussamp();
29 –
31   /*
32   *      This routine implements the isotropic Gaussian
33   *  model described by Ward in Siggraph `92 article.
# Line 64 | 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 83 | 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 103 | 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 112 | 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 136 | 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);
159 >                dtmp = exp((2.*DOT(np->prdir,ldir)-2.)/dtmp) /
160 >                                        (PI*np->pdot*dtmp);
161                                                  /* worth using? */
162                  if (dtmp > FTINY) {
163                          copycolor(ctmp, np->mcolor);
164 <                        dtmp *= np->tspec * omega * sqrt(-ldot/np->pdot);
164 >                        dtmp *= np->tspec * omega;
165                          scalecolor(ctmp, dtmp);
166                          addcolor(cval, ctmp);
167                  }
# Line 150 | Line 169 | double  omega;                 /* light source size */
169   }
170  
171  
172 < m_normal(m, r)                  /* color a ray that hit something normal */
173 < register OBJREC  *m;
174 < register RAY  *r;
172 > extern int
173 > m_normal(                       /* color a ray that hit something normal */
174 >        register OBJREC  *m,
175 >        register RAY  *r
176 > )
177   {
178          NORMDAT  nd;
179 +        double  fest;
180          double  transtest, transdist;
181          double  mirtest, mirdist;
182          int     hastexture;
# Line 173 | Line 195 | register RAY  *r;
195                          raytrans(r);
196                          return(1);
197                  }
198 +                raytexture(r, m->omod);
199                  flipsurface(r);                 /* reorient if backvis */
200 <        }
200 >        } else
201 >                raytexture(r, m->omod);
202          nd.mp = m;
203          nd.rp = r;
204                                                  /* get material color */
# Line 186 | Line 210 | register RAY  *r;
210          nd.alpha2 = m->oargs.farg[4];
211          if ((nd.alpha2 *= nd.alpha2) <= FTINY)
212                  nd.specfl |= SP_PURE;
213 <        if (r->ro != NULL && isflat(r->ro->otype))
214 <                nd.specfl |= SP_FLAT;
191 <                                                /* get modifiers */
192 <        raytexture(r, m->omod);
193 <        if (hastexture = DOT(r->pert,r->pert) > FTINY*FTINY)
213 >
214 >        if ( (hastexture = (DOT(r->pert,r->pert) > FTINY*FTINY)) ) {
215                  nd.pdot = raynormal(nd.pnorm, r);       /* perturb normal */
216 <        else {
216 >        } else {
217                  VCOPY(nd.pnorm, r->ron);
218                  nd.pdot = r->rod;
219          }
220 +        if (r->ro != NULL && isflat(r->ro->otype))
221 +                nd.specfl |= SP_FLAT;
222          if (nd.pdot < .001)
223                  nd.pdot = .001;                 /* non-zero for dirnorm() */
224          multcolor(nd.mcolor, r->pcol);          /* modify material color */
225          mirtest = transtest = 0;
226          mirdist = transdist = r->rot;
227          nd.rspec = m->oargs.farg[3];
228 +                                                /* compute Fresnel approx. */
229 +        if (nd.specfl & SP_PURE && nd.rspec >= FRESTHRESH) {
230 +                fest = FRESNE(r->rod);
231 +                nd.rspec += fest*(1. - nd.rspec);
232 +        } else
233 +                fest = 0.;
234                                                  /* compute transmission */
235          if (m->otype == MAT_TRANS) {
236                  nd.trans = m->oargs.farg[5]*(1.0 - nd.rspec);
# Line 228 | Line 257 | register RAY  *r;
257          } else
258                  nd.tdiff = nd.tspec = nd.trans = 0.0;
259                                                  /* transmitted ray */
260 <        if ((nd.specfl&(SP_TRAN|SP_PURE)) == (SP_TRAN|SP_PURE)) {
260 >        if ((nd.specfl&(SP_TRAN|SP_PURE|SP_TBLT)) == (SP_TRAN|SP_PURE)) {
261                  RAY  lr;
262 <                if (rayorigin(&lr, r, TRANS, nd.tspec) == 0) {
262 >                copycolor(lr.rcoef, nd.mcolor); /* modified by color */
263 >                scalecolor(lr.rcoef, nd.tspec);
264 >                if (rayorigin(&lr, TRANS, r, lr.rcoef) == 0) {
265                          VCOPY(lr.rdir, nd.prdir);
266                          rayvalue(&lr);
267 <                        scalecolor(lr.rcol, nd.tspec);
237 <                        multcolor(lr.rcol, nd.mcolor);  /* modified by color */
267 >                        multcolor(lr.rcol, lr.rcoef);
268                          addcolor(r->rcol, lr.rcol);
269                          transtest *= bright(lr.rcol);
270                          transdist = r->rot + lr.rt;
# Line 250 | Line 280 | register RAY  *r;
280          if (nd.rspec > FTINY) {
281                  nd.specfl |= SP_REFL;
282                                                  /* compute specular color */
283 <                if (m->otype == MAT_METAL)
283 >                if (m->otype != MAT_METAL) {
284 >                        setcolor(nd.scolor, nd.rspec, nd.rspec, nd.rspec);
285 >                } else if (fest > FTINY) {
286 >                        d = nd.rspec*(1. - fest);
287 >                        for (i = 0; i < 3; i++)
288 >                                nd.scolor[i] = fest + nd.mcolor[i]*d;
289 >                } else {
290                          copycolor(nd.scolor, nd.mcolor);
291 <                else
292 <                        setcolor(nd.scolor, 1.0, 1.0, 1.0);
257 <                scalecolor(nd.scolor, nd.rspec);
291 >                        scalecolor(nd.scolor, nd.rspec);
292 >                }
293                                                  /* check threshold */
294                  if (!(nd.specfl & SP_PURE) && specthresh >= nd.rspec-FTINY)
295                          nd.specfl |= SP_RBLT;
# Line 265 | Line 300 | register RAY  *r;
300                  if (hastexture && DOT(nd.vrefl, r->ron) <= FTINY)
301                          for (i = 0; i < 3; i++)         /* safety measure */
302                                  nd.vrefl[i] = r->rdir[i] + 2.*r->rod*r->ron[i];
303 <
304 <                if (!(r->crtype & SHADOW) && nd.specfl & SP_PURE) {
305 <                        RAY  lr;
306 <                        if (rayorigin(&lr, r, REFLECTED, nd.rspec) == 0) {
307 <                                VCOPY(lr.rdir, nd.vrefl);
308 <                                rayvalue(&lr);
309 <                                multcolor(lr.rcol, nd.scolor);
310 <                                addcolor(r->rcol, lr.rcol);
311 <                                if (!hastexture && nd.specfl & SP_FLAT) {
312 <                                        mirtest = 2.*bright(lr.rcol);
313 <                                        mirdist = r->rot + lr.rt;
314 <                                }
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          }
# Line 286 | Line 321 | register RAY  *r;
321          if (nd.specfl & SP_PURE && nd.rdiff <= FTINY && nd.tdiff <= FTINY)
322                  return(1);                      /* 100% pure specular */
323  
324 <        if (nd.specfl & (SP_REFL|SP_TRAN) && !(nd.specfl & SP_PURE))
325 <                gaussamp(r, &nd);
324 >        if (!(nd.specfl & SP_PURE))
325 >                gaussamp(r, &nd);               /* checks *BLT flags */
326  
327          if (nd.rdiff > FTINY) {         /* ambient from this side */
328 <                ambient(ctmp, r, hastexture?nd.pnorm:r->ron);
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 +                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                  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 <                        ambient(ctmp, r, bnorm);
348 >                        multambient(ctmp, r, bnorm);
349                  } else
350 <                        ambient(ctmp, r, r->ron);
311 <                if (nd.specfl & SP_TBLT)
312 <                        scalecolor(ctmp, nd.trans);
313 <                else
314 <                        scalecolor(ctmp, nd.tdiff);
315 <                multcolor(ctmp, nd.mcolor);     /* modified by color */
350 >                        multambient(ctmp, r, r->ron);
351                  addcolor(r->rcol, ctmp);
352                  flipsurface(r);
353          }
# Line 329 | Line 364 | register RAY  *r;
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 354 | 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