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

Comparing ray/src/rt/normal.c (file contents):
Revision 2.34 by greg, Wed Apr 24 15:47:27 1996 UTC vs.
Revision 2.49 by greg, Wed Jan 5 19:34:11 2005 UTC

# Line 1 | Line 1
1 – /* Copyright (c) 1996 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 */
25 –
26 – extern int  backvis;                    /* back faces visible? */
27 –
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  
32 – static  gaussamp();
29  
30   /*
31   *      This routine implements the isotropic Gaussian
# Line 68 | Line 64 | typedef struct {
64          double  pdot;           /* perturbed dot product */
65   }  NORMDAT;             /* normal material data */
66  
67 + static srcdirf_t dirnorm;
68 + static void gaussamp(RAY  *r, NORMDAT  *np);
69  
70 < dirnorm(cval, np, ldir, omega)          /* compute source contribution */
71 < COLOR  cval;                    /* returned coefficient */
72 < register NORMDAT  *np;          /* material data */
73 < FVECT  ldir;                    /* light source direction */
74 < double  omega;                  /* light source size */
70 >
71 > static void
72 > dirnorm(                /* compute source contribution */
73 >        COLOR  cval,                    /* returned coefficient */
74 >        void  *nnp,             /* material data */
75 >        FVECT  ldir,                    /* light source direction */
76 >        double  omega                   /* light source size */
77 > )
78   {
79 +        register NORMDAT *np = nnp;
80          double  ldot;
81 +        double  lrdiff, ltdiff;
82          double  dtmp, d2;
83          FVECT  vtmp;
84          COLOR  ctmp;
# Line 87 | Line 90 | double  omega;                 /* light source size */
90          if (ldot < 0.0 ? np->trans <= FTINY : np->trans >= 1.0-FTINY)
91                  return;         /* wrong side */
92  
93 <        if (ldot > FTINY && np->rdiff > FTINY) {
93 >                                /* Fresnel estimate */
94 >        lrdiff = np->rdiff;
95 >        ltdiff = np->tdiff;
96 >        if (np->specfl & SP_PURE && np->rspec > FTINY &&
97 >                        (lrdiff > FTINY) | (ltdiff > FTINY)) {
98 >                dtmp = 1. - FRESNE(fabs(ldot));
99 >                lrdiff *= dtmp;
100 >                ltdiff *= dtmp;
101 >        }
102 >
103 >        if (ldot > FTINY && lrdiff > FTINY) {
104                  /*
105                   *  Compute and add diffuse reflected component to returned
106                   *  color.  The diffuse reflected component will always be
107                   *  modified by the color of the material.
108                   */
109                  copycolor(ctmp, np->mcolor);
110 <                dtmp = ldot * omega * np->rdiff / PI;
110 >                dtmp = ldot * omega * lrdiff * (1.0/PI);
111                  scalecolor(ctmp, dtmp);
112                  addcolor(cval, ctmp);
113          }
# Line 107 | Line 120 | double  omega;                 /* light source size */
120                  dtmp = np->alpha2;
121                                                  /* + source if flat */
122                  if (np->specfl & SP_FLAT)
123 <                        dtmp += omega/(4.0*PI);
123 >                        dtmp += omega * (0.25/PI);
124                                                  /* half vector */
125                  vtmp[0] = ldir[0] - np->rp->rdir[0];
126                  vtmp[1] = ldir[1] - np->rp->rdir[1];
# Line 116 | Line 129 | double  omega;                 /* light source size */
129                  d2 *= d2;
130                  d2 = (DOT(vtmp,vtmp) - d2) / d2;
131                                                  /* gaussian */
132 <                dtmp = exp(-d2/dtmp)/(4.*PI*dtmp);
132 >                dtmp = exp(-d2/dtmp)/(4.*PI * np->pdot * dtmp);
133                                                  /* worth using? */
134                  if (dtmp > FTINY) {
135                          copycolor(ctmp, np->scolor);
136 <                        dtmp *= omega * sqrt(ldot/np->pdot);
136 >                        dtmp *= omega;
137                          scalecolor(ctmp, dtmp);
138                          addcolor(cval, ctmp);
139                  }
140          }
141 <        if (ldot < -FTINY && np->tdiff > FTINY) {
141 >        if (ldot < -FTINY && ltdiff > FTINY) {
142                  /*
143                   *  Compute diffuse transmission.
144                   */
145                  copycolor(ctmp, np->mcolor);
146 <                dtmp = -ldot * omega * np->tdiff / PI;
146 >                dtmp = -ldot * omega * ltdiff * (1.0/PI);
147                  scalecolor(ctmp, dtmp);
148                  addcolor(cval, ctmp);
149          }
# Line 140 | Line 153 | double  omega;                 /* light source size */
153                   *  is always modified by material color.
154                   */
155                                                  /* roughness + source */
156 <                dtmp = np->alpha2 + omega/PI;
156 >                dtmp = np->alpha2 + omega*(1.0/PI);
157                                                  /* gaussian */
158 <                dtmp = exp((2.*DOT(np->prdir,ldir)-2.)/dtmp)/(PI*dtmp);
158 >                dtmp = exp((2.*DOT(np->prdir,ldir)-2.)/dtmp) /
159 >                                        (PI*np->pdot*dtmp);
160                                                  /* worth using? */
161                  if (dtmp > FTINY) {
162                          copycolor(ctmp, np->mcolor);
163 <                        dtmp *= np->tspec * omega * sqrt(-ldot/np->pdot);
163 >                        dtmp *= np->tspec * omega;
164                          scalecolor(ctmp, dtmp);
165                          addcolor(cval, ctmp);
166                  }
# Line 154 | 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;
# Line 177 | Line 194 | register RAY  *r;
194                          raytrans(r);
195                          return(1);
196                  }
197 +                raytexture(r, m->omod);
198                  flipsurface(r);                 /* reorient if backvis */
199 <        }
199 >        } else
200 >                raytexture(r, m->omod);
201          nd.mp = m;
202          nd.rp = r;
203                                                  /* get material color */
# Line 190 | 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 <        if (r->ro != NULL && isflat(r->ro->otype))
213 <                nd.specfl |= SP_FLAT;
195 <                                                /* get modifiers */
196 <        raytexture(r, m->omod);
197 <        if (hastexture = DOT(r->pert,r->pert) > FTINY*FTINY)
212 >
213 >        if ( (hastexture = (DOT(r->pert,r->pert) > FTINY*FTINY)) ) {
214                  nd.pdot = raynormal(nd.pnorm, r);       /* perturb normal */
215 <        else {
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          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 > FTINY) {
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 232 | 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 && (nd.specfl&SP_PURE || r->crtype&SHADOW)) {
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) {
262                          VCOPY(lr.rdir, nd.prdir);
# Line 254 | Line 278 | register RAY  *r;
278          if (nd.rspec > FTINY) {
279                  nd.specfl |= SP_REFL;
280                                                  /* compute specular color */
281 <                if (m->otype == MAT_METAL)
281 >                if (m->otype != MAT_METAL) {
282 >                        setcolor(nd.scolor, nd.rspec, nd.rspec, nd.rspec);
283 >                } else if (fest > FTINY) {
284 >                        d = nd.rspec*(1. - fest);
285 >                        for (i = 0; i < 3; i++)
286 >                                nd.scolor[i] = fest + nd.mcolor[i]*d;
287 >                } else {
288                          copycolor(nd.scolor, nd.mcolor);
289 <                else
290 <                        setcolor(nd.scolor, 1.0, 1.0, 1.0);
261 <                scalecolor(nd.scolor, nd.rspec);
289 >                        scalecolor(nd.scolor, nd.rspec);
290 >                }
291                                                  /* check threshold */
292                  if (!(nd.specfl & SP_PURE) && specthresh >= nd.rspec-FTINY)
293                          nd.specfl |= SP_RBLT;
# Line 269 | Line 298 | register RAY  *r;
298                  if (hastexture && DOT(nd.vrefl, r->ron) <= FTINY)
299                          for (i = 0; i < 3; i++)         /* safety measure */
300                                  nd.vrefl[i] = r->rdir[i] + 2.*r->rod*r->ron[i];
301 <
302 <                if (!(r->crtype & SHADOW) && nd.specfl & SP_PURE) {
303 <                        RAY  lr;
304 <                        if (rayorigin(&lr, r, REFLECTED, nd.rspec) == 0) {
305 <                                VCOPY(lr.rdir, nd.vrefl);
306 <                                rayvalue(&lr);
307 <                                multcolor(lr.rcol, nd.scolor);
308 <                                addcolor(r->rcol, lr.rcol);
309 <                                if (!hastexture && nd.specfl & SP_FLAT) {
310 <                                        mirtest = 2.*bright(lr.rcol);
311 <                                        mirdist = r->rot + lr.rt;
312 <                                }
301 >        }
302 >                                                /* reflected ray */
303 >        if ((nd.specfl&(SP_REFL|SP_PURE|SP_RBLT)) == (SP_REFL|SP_PURE)) {
304 >                RAY  lr;
305 >                if (rayorigin(&lr, r, REFLECTED, nd.rspec) == 0) {
306 >                        VCOPY(lr.rdir, nd.vrefl);
307 >                        rayvalue(&lr);
308 >                        multcolor(lr.rcol, nd.scolor);
309 >                        addcolor(r->rcol, lr.rcol);
310 >                        if (!hastexture && nd.specfl & SP_FLAT) {
311 >                                mirtest = 2.*bright(lr.rcol);
312 >                                mirdist = r->rot + lr.rt;
313                          }
314                  }
315          }
# Line 290 | Line 319 | register RAY  *r;
319          if (nd.specfl & SP_PURE && nd.rdiff <= FTINY && nd.tdiff <= FTINY)
320                  return(1);                      /* 100% pure specular */
321  
322 <        if (nd.specfl & (SP_REFL|SP_TRAN) && !(nd.specfl & SP_PURE))
323 <                gaussamp(r, &nd);
322 >        if (!(nd.specfl & SP_PURE))
323 >                gaussamp(r, &nd);               /* checks *BLT flags */
324  
325          if (nd.rdiff > FTINY) {         /* ambient from this side */
326                  ambient(ctmp, r, hastexture?nd.pnorm:r->ron);
# Line 333 | Line 362 | register RAY  *r;
362   }
363  
364  
365 < static
366 < gaussamp(r, np)                 /* sample gaussian specular */
367 < RAY  *r;
368 < register NORMDAT  *np;
365 > static void
366 > gaussamp(                       /* sample gaussian specular */
367 >        RAY  *r,
368 >        register NORMDAT  *np
369 > )
370   {
371          RAY  sr;
372          FVECT  u, v, h;
# Line 368 | Line 398 | register NORMDAT  *np;
398                                  d = urand(ilhash(dimlist,ndims)+samplendx);
399                          multisamp(rv, 2, d);
400                          d = 2.0*PI * rv[0];
401 <                        cosp = cos(d);
402 <                        sinp = sin(d);
401 >                        cosp = tcos(d);
402 >                        sinp = tsin(d);
403                          rv[1] = 1.0 - specjitter*rv[1];
404                          if (rv[1] <= FTINY)
405                                  d = 1.0;
# Line 400 | Line 430 | register NORMDAT  *np;
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);
433 >                        cosp = tcos(d);
434 >                        sinp = tsin(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 );
439 >                                d = sqrt( np->alpha2 * -log(rv[1]) );
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) {

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– Removed lines
+ Added lines
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> Changed lines