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

Comparing ray/src/rt/normal.c (file contents):
Revision 2.4 by greg, Tue Jan 14 15:33:08 1992 UTC vs.
Revision 2.24 by greg, Mon Mar 8 12:37:27 1993 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 + static  gaussamp();
27 +
28   /*
29 < *      This routine uses portions of the reflection
30 < *  model described by Cook and Torrance.
26 < *      The computation of specular components has been simplified by
27 < *  numerous approximations and ommisions to improve speed.
29 > *      This routine implements the isotropic Gaussian
30 > *  model described by Ward in Siggraph `92 article.
31   *      We orient the surface towards the incoming ray, so a single
32   *  surface can be used to represent an infinitely thin object.
33   *
# Line 40 | Line 43 | static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
43                                  /* specularity flags */
44   #define  SP_REFL        01              /* has reflected specular component */
45   #define  SP_TRAN        02              /* has transmitted specular */
46 < #define  SP_PURE        010             /* purely specular (zero roughness) */
47 < #define  SP_FLAT        020             /* flat reflecting surface */
46 > #define  SP_PURE        04              /* purely specular (zero roughness) */
47 > #define  SP_FLAT        010             /* flat reflecting surface */
48 > #define  SP_RBLT        020             /* reflection below sample threshold */
49 > #define  SP_TBLT        040             /* transmission below threshold */
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 66 | 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 94 | 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 123 | Line 136 | double  omega;                 /* light source size */
136                   *  is always modified by material color.
137                   */
138                                                  /* roughness + source */
139 <                dtmp = np->alpha2 + 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 153 | Line 166 | register RAY  *r;
166          if (m->oargs.nfargs != (m->otype == MAT_TRANS ? 7 : 5))
167                  objerror(m, USER, "bad number of arguments");
168          nd.mp = m;
169 +        nd.rp = r;
170                                                  /* get material color */
171          setcolor(nd.mcolor, m->oargs.farg[0],
172                             m->oargs.farg[1],
# Line 186 | Line 200 | register RAY  *r;
200                  for (i = 0; i < 3; i++)
201                          colval(nd.scolor,i) += (1.0-colval(nd.scolor,i))*dtmp;
202                  nd.rspec += (1.0-nd.rspec)*dtmp;
203 +                                                /* check threshold */
204 +                if (!(nd.specfl & SP_PURE) &&
205 +                                specthresh > FTINY &&
206 +                                (specthresh >= 1.-FTINY ||
207 +                                specthresh + .05 - .1*frandom() > nd.rspec))
208 +                        nd.specfl |= SP_RBLT;
209                                                  /* compute reflected ray */
210                  for (i = 0; i < 3; i++)
211                          nd.vrefl[i] = r->rdir[i] + 2.0*nd.pdot*nd.pnorm[i];
212 +                if (DOT(nd.vrefl, r->ron) <= FTINY)     /* penetration? */
213 +                        for (i = 0; i < 3; i++)         /* safety measure */
214 +                                nd.vrefl[i] = r->rdir[i] + 2.*r->rod*r->ron[i];
215  
216                  if (!(r->crtype & SHADOW) && nd.specfl & SP_PURE) {
217                          RAY  lr;
# Line 207 | Line 230 | register RAY  *r;
230                  nd.tdiff = nd.trans - nd.tspec;
231                  if (nd.tspec > FTINY) {
232                          nd.specfl |= SP_TRAN;
233 +                                                        /* check threshold */
234 +                        if (!(nd.specfl & SP_PURE) && specthresh > FTINY &&
235 +                                        (specthresh >= 1.-FTINY ||
236 +                                specthresh + .05 - .1*frandom() > nd.tspec))
237 +                                nd.specfl |= SP_TBLT;
238                          if (r->crtype & SHADOW ||
239                                          DOT(r->pert,r->pert) <= FTINY*FTINY) {
240                                  VCOPY(nd.prdir, r->rdir);
241                                  transtest = 2;
242                          } else {
243                                  for (i = 0; i < 3; i++)         /* perturb */
244 <                                        nd.prdir[i] = r->rdir[i] -
245 <                                                        .75*r->pert[i];
246 <                                normalize(nd.prdir);
244 >                                        nd.prdir[i] = r->rdir[i] - r->pert[i];
245 >                                if (DOT(nd.prdir, r->ron) < -FTINY)
246 >                                        normalize(nd.prdir);    /* OK */
247 >                                else
248 >                                        VCOPY(nd.prdir, r->rdir);
249                          }
250                  }
251          } else
# Line 232 | Line 262 | register RAY  *r;
262                          transtest *= bright(lr.rcol);
263                          transdist = r->rot + lr.rt;
264                  }
265 <        }
265 >        } else
266 >                transtest = 0;
267  
268          if (r->crtype & SHADOW)                 /* the rest is shadow */
269                  return;
# Line 242 | Line 273 | register RAY  *r;
273          if (nd.specfl & SP_PURE && nd.rdiff <= FTINY && nd.tdiff <= FTINY)
274                  return;                         /* 100% pure specular */
275  
276 <        if (r->ro->otype == OBJ_FACE || r->ro->otype == OBJ_RING)
276 >        if (r->ro != NULL && (r->ro->otype == OBJ_FACE ||
277 >                        r->ro->otype == OBJ_RING))
278                  nd.specfl |= SP_FLAT;
279  
280          if (nd.specfl & (SP_REFL|SP_TRAN) && !(nd.specfl & SP_PURE))
# Line 250 | Line 282 | register RAY  *r;
282  
283          if (nd.rdiff > FTINY) {         /* ambient from this side */
284                  ambient(ctmp, r);
285 <                scalecolor(ctmp, nd.rdiff);
285 >                if (nd.specfl & SP_RBLT)
286 >                        scalecolor(ctmp, 1.0-nd.trans);
287 >                else
288 >                        scalecolor(ctmp, nd.rdiff);
289                  multcolor(ctmp, nd.mcolor);     /* modified by material color */
290                  addcolor(r->rcol, ctmp);        /* add to returned color */
291          }
292          if (nd.tdiff > FTINY) {         /* ambient from other side */
293                  flipsurface(r);
294                  ambient(ctmp, r);
295 <                scalecolor(ctmp, nd.tdiff);
295 >                if (nd.specfl & SP_TBLT)
296 >                        scalecolor(ctmp, nd.trans);
297 >                else
298 >                        scalecolor(ctmp, nd.tdiff);
299                  multcolor(ctmp, nd.mcolor);     /* modified by color */
300                  addcolor(r->rcol, ctmp);
301                  flipsurface(r);
# Line 279 | Line 317 | register NORMDAT  *np;
317          FVECT  u, v, h;
318          double  rv[2];
319          double  d, sinp, cosp;
282 –        int  ntries;
320          register int  i;
321 +                                        /* quick test */
322 +        if ((np->specfl & (SP_REFL|SP_RBLT)) != SP_REFL &&
323 +                        (np->specfl & (SP_TRAN|SP_TBLT)) != SP_TRAN)
324 +                return;
325                                          /* set up sample coordinates */
326          v[0] = v[1] = v[2] = 0.0;
327          for (i = 0; i < 3; i++)
# Line 291 | Line 332 | register NORMDAT  *np;
332          normalize(u);
333          fcross(v, np->pnorm, u);
334                                          /* compute reflection */
335 <        if (np->specfl & SP_REFL &&
335 >        if ((np->specfl & (SP_REFL|SP_RBLT)) == SP_REFL &&
336                          rayorigin(&sr, r, SPECULAR, np->rspec) == 0) {
337                  dimlist[ndims++] = (int)np->mp;
338 <                for (ntries = 0; ntries < 10; ntries++) {
339 <                        dimlist[ndims] = ntries * 8912;
340 <                        d = urand(ilhash(dimlist,ndims+1)+samplendx);
341 <                        multisamp(rv, 2, d);
342 <                        d = 2.0*PI * rv[0];
343 <                        cosp = cos(d);
344 <                        sinp = sin(d);
345 <                        if (rv[1] <= FTINY)
346 <                                d = 1.0;
347 <                        else
348 <                                d = sqrt( np->alpha2 * -log(rv[1]) );
349 <                        for (i = 0; i < 3; i++)
350 <                                h[i] = np->pnorm[i] + d*(cosp*u[i] + sinp*v[i]);
351 <                        d = -2.0 * DOT(h, r->rdir) / (1.0 + d*d);
352 <                        for (i = 0; i < 3; i++)
353 <                                sr.rdir[i] = r->rdir[i] + d*h[i];
354 <                        if (DOT(sr.rdir, r->ron) > FTINY) {
355 <                                rayvalue(&sr);
356 <                                multcolor(sr.rcol, np->scolor);
357 <                                addcolor(r->rcol, sr.rcol);
317 <                                break;
318 <                        }
319 <                }
338 >                d = urand(ilhash(dimlist,ndims)+samplendx);
339 >                multisamp(rv, 2, d);
340 >                d = 2.0*PI * rv[0];
341 >                cosp = cos(d);
342 >                sinp = sin(d);
343 >                rv[1] = 1.0 - specjitter*rv[1];
344 >                if (rv[1] <= FTINY)
345 >                        d = 1.0;
346 >                else
347 >                        d = sqrt( np->alpha2 * -log(rv[1]) );
348 >                for (i = 0; i < 3; i++)
349 >                        h[i] = np->pnorm[i] + d*(cosp*u[i] + sinp*v[i]);
350 >                d = -2.0 * DOT(h, r->rdir) / (1.0 + d*d);
351 >                for (i = 0; i < 3; i++)
352 >                        sr.rdir[i] = r->rdir[i] + d*h[i];
353 >                if (DOT(sr.rdir, r->ron) <= FTINY)
354 >                        VCOPY(sr.rdir, np->vrefl);      /* jitter no good */
355 >                rayvalue(&sr);
356 >                multcolor(sr.rcol, np->scolor);
357 >                addcolor(r->rcol, sr.rcol);
358                  ndims--;
359          }
360                                          /* compute transmission */
361 +        if ((np->specfl & (SP_TRAN|SP_TBLT)) == SP_TRAN &&
362 +                        rayorigin(&sr, r, SPECULAR, np->tspec) == 0) {
363 +                dimlist[ndims++] = (int)np->mp;
364 +                d = urand(ilhash(dimlist,ndims)+1823+samplendx);
365 +                multisamp(rv, 2, d);
366 +                d = 2.0*PI * rv[0];
367 +                cosp = cos(d);
368 +                sinp = sin(d);
369 +                rv[1] = 1.0 - specjitter*rv[1];
370 +                if (rv[1] <= FTINY)
371 +                        d = 1.0;
372 +                else
373 +                        d = sqrt( -log(rv[1]) * np->alpha2 );
374 +                for (i = 0; i < 3; i++)
375 +                        sr.rdir[i] = np->prdir[i] + d*(cosp*u[i] + sinp*v[i]);
376 +                if (DOT(sr.rdir, r->ron) < -FTINY)
377 +                        normalize(sr.rdir);             /* OK, normalize */
378 +                else
379 +                        VCOPY(sr.rdir, np->prdir);      /* else no jitter */
380 +                rayvalue(&sr);
381 +                scalecolor(sr.rcol, np->tspec);
382 +                multcolor(sr.rcol, np->mcolor);         /* modified by color */
383 +                addcolor(r->rcol, sr.rcol);
384 +                ndims--;
385 +        }
386   }

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