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 2.31 by greg, Mon Nov 6 12:03:17 1995 UTC vs.
Revision 2.48 by greg, Mon Sep 20 17:32:04 2004 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  
26 – extern int  backvis;                    /* back faces visible? */
29  
28 – static  gaussamp();
29 –
30   /*
31   *      This routine implements the isotropic Gaussian
32   *  model described by Ward in Siggraph `92 article.
# Line 64 | 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  ldiff;
82          double  dtmp, d2;
83          FVECT  vtmp;
84          COLOR  ctmp;
# Line 83 | 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 >        ldiff = np->rdiff;
95 >        if (np->specfl & SP_PURE && (np->rspec > FTINY) & (ldiff > FTINY))
96 >                ldiff *= 1. - FRESNE(fabs(ldot));
97 >
98 >        if (ldot > FTINY && ldiff > FTINY) {
99                  /*
100                   *  Compute and add diffuse reflected component to returned
101                   *  color.  The diffuse reflected component will always be
102                   *  modified by the color of the material.
103                   */
104                  copycolor(ctmp, np->mcolor);
105 <                dtmp = ldot * omega * np->rdiff / PI;
105 >                dtmp = ldot * omega * ldiff * (1.0/PI);
106                  scalecolor(ctmp, dtmp);
107                  addcolor(cval, ctmp);
108          }
# Line 103 | Line 115 | double  omega;                 /* light source size */
115                  dtmp = np->alpha2;
116                                                  /* + source if flat */
117                  if (np->specfl & SP_FLAT)
118 <                        dtmp += omega/(4.0*PI);
118 >                        dtmp += omega * (0.25/PI);
119                                                  /* half vector */
120                  vtmp[0] = ldir[0] - np->rp->rdir[0];
121                  vtmp[1] = ldir[1] - np->rp->rdir[1];
# Line 112 | Line 124 | double  omega;                 /* light source size */
124                  d2 *= d2;
125                  d2 = (DOT(vtmp,vtmp) - d2) / d2;
126                                                  /* gaussian */
127 <                dtmp = exp(-d2/dtmp)/(4.*PI*dtmp);
127 >                dtmp = exp(-d2/dtmp)/(4.*PI * np->pdot * dtmp);
128                                                  /* worth using? */
129                  if (dtmp > FTINY) {
130                          copycolor(ctmp, np->scolor);
131 <                        dtmp *= omega * sqrt(ldot/np->pdot);
131 >                        dtmp *= omega;
132                          scalecolor(ctmp, dtmp);
133                          addcolor(cval, ctmp);
134                  }
# Line 126 | Line 138 | double  omega;                 /* light source size */
138                   *  Compute diffuse transmission.
139                   */
140                  copycolor(ctmp, np->mcolor);
141 <                dtmp = -ldot * omega * np->tdiff / PI;
141 >                dtmp = -ldot * omega * np->tdiff * (1.0/PI);
142                  scalecolor(ctmp, dtmp);
143                  addcolor(cval, ctmp);
144          }
# Line 136 | Line 148 | double  omega;                 /* light source size */
148                   *  is always modified by material color.
149                   */
150                                                  /* roughness + source */
151 <                dtmp = np->alpha2 + omega/PI;
151 >                dtmp = np->alpha2 + omega*(1.0/PI);
152                                                  /* gaussian */
153 <                dtmp = exp((2.*DOT(np->prdir,ldir)-2.)/dtmp)/(PI*dtmp);
153 >                dtmp = exp((2.*DOT(np->prdir,ldir)-2.)/dtmp) /
154 >                                        (PI*np->pdot*dtmp);
155                                                  /* worth using? */
156                  if (dtmp > FTINY) {
157                          copycolor(ctmp, np->mcolor);
158 <                        dtmp *= np->tspec * omega * sqrt(-ldot/np->pdot);
158 >                        dtmp *= np->tspec * omega;
159                          scalecolor(ctmp, dtmp);
160                          addcolor(cval, ctmp);
161                  }
# Line 150 | Line 163 | double  omega;                 /* light source size */
163   }
164  
165  
166 < m_normal(m, r)                  /* color a ray that hit something normal */
167 < register OBJREC  *m;
168 < register RAY  *r;
166 > extern int
167 > m_normal(                       /* color a ray that hit something normal */
168 >        register OBJREC  *m,
169 >        register RAY  *r
170 > )
171   {
172          NORMDAT  nd;
173 +        double  fest;
174          double  transtest, transdist;
175          double  mirtest, mirdist;
176          int     hastexture;
# Line 173 | Line 189 | register RAY  *r;
189                          raytrans(r);
190                          return(1);
191                  }
192 +                raytexture(r, m->omod);
193                  flipsurface(r);                 /* reorient if backvis */
194 <        }
194 >        } else
195 >                raytexture(r, m->omod);
196          nd.mp = m;
197          nd.rp = r;
198                                                  /* get material color */
# Line 186 | Line 204 | register RAY  *r;
204          nd.alpha2 = m->oargs.farg[4];
205          if ((nd.alpha2 *= nd.alpha2) <= FTINY)
206                  nd.specfl |= SP_PURE;
207 <        if (r->ro != NULL && isflat(r->ro->otype))
208 <                nd.specfl |= SP_FLAT;
191 <                                                /* get modifiers */
192 <        raytexture(r, m->omod);
193 <        if (hastexture = DOT(r->pert,r->pert) > FTINY*FTINY)
207 >
208 >        if ( (hastexture = (DOT(r->pert,r->pert) > FTINY*FTINY)) ) {
209                  nd.pdot = raynormal(nd.pnorm, r);       /* perturb normal */
210 <        else {
210 >        } else {
211                  VCOPY(nd.pnorm, r->ron);
212                  nd.pdot = r->rod;
213          }
214 +        if (r->ro != NULL && isflat(r->ro->otype))
215 +                nd.specfl |= SP_FLAT;
216          if (nd.pdot < .001)
217                  nd.pdot = .001;                 /* non-zero for dirnorm() */
218          multcolor(nd.mcolor, r->pcol);          /* modify material color */
219          mirtest = transtest = 0;
220          mirdist = transdist = r->rot;
221          nd.rspec = m->oargs.farg[3];
222 +                                                /* compute Fresnel approx. */
223 +        if (nd.specfl & SP_PURE && nd.rspec > FTINY) {
224 +                fest = FRESNE(r->rod);
225 +                nd.rspec += fest*(1. - nd.rspec);
226 +        } else
227 +                fest = 0.;
228                                                  /* compute transmission */
229          if (m->otype == MAT_TRANS) {
230                  nd.trans = m->oargs.farg[5]*(1.0 - nd.rspec);
# Line 228 | Line 251 | register RAY  *r;
251          } else
252                  nd.tdiff = nd.tspec = nd.trans = 0.0;
253                                                  /* transmitted ray */
254 <        if ((nd.specfl&(SP_TRAN|SP_PURE)) == (SP_TRAN|SP_PURE)) {
254 >        if ((nd.specfl&(SP_TRAN|SP_PURE|SP_TBLT)) == (SP_TRAN|SP_PURE)) {
255                  RAY  lr;
256                  if (rayorigin(&lr, r, TRANS, nd.tspec) == 0) {
257                          VCOPY(lr.rdir, nd.prdir);
# Line 250 | Line 273 | register RAY  *r;
273          if (nd.rspec > FTINY) {
274                  nd.specfl |= SP_REFL;
275                                                  /* compute specular color */
276 <                if (m->otype == MAT_METAL)
276 >                if (m->otype != MAT_METAL) {
277 >                        setcolor(nd.scolor, nd.rspec, nd.rspec, nd.rspec);
278 >                } else if (fest > FTINY) {
279 >                        d = nd.rspec*(1. - fest);
280 >                        for (i = 0; i < 3; i++)
281 >                                nd.scolor[i] = fest + nd.mcolor[i]*d;
282 >                } else {
283                          copycolor(nd.scolor, nd.mcolor);
284 <                else
285 <                        setcolor(nd.scolor, 1.0, 1.0, 1.0);
257 <                scalecolor(nd.scolor, nd.rspec);
284 >                        scalecolor(nd.scolor, nd.rspec);
285 >                }
286                                                  /* check threshold */
287                  if (!(nd.specfl & SP_PURE) && specthresh >= nd.rspec-FTINY)
288                          nd.specfl |= SP_RBLT;
# Line 265 | Line 293 | register RAY  *r;
293                  if (hastexture && DOT(nd.vrefl, r->ron) <= FTINY)
294                          for (i = 0; i < 3; i++)         /* safety measure */
295                                  nd.vrefl[i] = r->rdir[i] + 2.*r->rod*r->ron[i];
296 <
297 <                if (!(r->crtype & SHADOW) && nd.specfl & SP_PURE) {
298 <                        RAY  lr;
299 <                        if (rayorigin(&lr, r, REFLECTED, nd.rspec) == 0) {
300 <                                VCOPY(lr.rdir, nd.vrefl);
301 <                                rayvalue(&lr);
302 <                                multcolor(lr.rcol, nd.scolor);
303 <                                addcolor(r->rcol, lr.rcol);
304 <                                if (!hastexture && nd.specfl & SP_FLAT) {
305 <                                        mirtest = 2.*bright(lr.rcol);
306 <                                        mirdist = r->rot + lr.rt;
307 <                                }
296 >        }
297 >                                                /* reflected ray */
298 >        if ((nd.specfl&(SP_REFL|SP_PURE|SP_RBLT)) == (SP_REFL|SP_PURE)) {
299 >                RAY  lr;
300 >                if (rayorigin(&lr, r, REFLECTED, nd.rspec) == 0) {
301 >                        VCOPY(lr.rdir, nd.vrefl);
302 >                        rayvalue(&lr);
303 >                        multcolor(lr.rcol, nd.scolor);
304 >                        addcolor(r->rcol, lr.rcol);
305 >                        if (!hastexture && nd.specfl & SP_FLAT) {
306 >                                mirtest = 2.*bright(lr.rcol);
307 >                                mirdist = r->rot + lr.rt;
308                          }
309                  }
310          }
# Line 286 | Line 314 | register RAY  *r;
314          if (nd.specfl & SP_PURE && nd.rdiff <= FTINY && nd.tdiff <= FTINY)
315                  return(1);                      /* 100% pure specular */
316  
317 <        if (nd.specfl & (SP_REFL|SP_TRAN) && !(nd.specfl & SP_PURE))
318 <                gaussamp(r, &nd);
317 >        if (!(nd.specfl & SP_PURE))
318 >                gaussamp(r, &nd);               /* checks *BLT flags */
319  
320          if (nd.rdiff > FTINY) {         /* ambient from this side */
321                  ambient(ctmp, r, hastexture?nd.pnorm:r->ron);
# Line 300 | Line 328 | register RAY  *r;
328          }
329          if (nd.tdiff > FTINY) {         /* ambient from other side */
330                  flipsurface(r);
331 <                ambient(ctmp, r, hastexture?nd.pnorm:r->ron);
331 >                if (hastexture) {
332 >                        FVECT  bnorm;
333 >                        bnorm[0] = -nd.pnorm[0];
334 >                        bnorm[1] = -nd.pnorm[1];
335 >                        bnorm[2] = -nd.pnorm[2];
336 >                        ambient(ctmp, r, bnorm);
337 >                } else
338 >                        ambient(ctmp, r, r->ron);
339                  if (nd.specfl & SP_TBLT)
340                          scalecolor(ctmp, nd.trans);
341                  else
# Line 322 | Line 357 | register RAY  *r;
357   }
358  
359  
360 < static
361 < gaussamp(r, np)                 /* sample gaussian specular */
362 < RAY  *r;
363 < register NORMDAT  *np;
360 > static void
361 > gaussamp(                       /* sample gaussian specular */
362 >        RAY  *r,
363 >        register NORMDAT  *np
364 > )
365   {
366          RAY  sr;
367          FVECT  u, v, h;
368          double  rv[2];
369          double  d, sinp, cosp;
370 +        int  niter;
371          register int  i;
372                                          /* quick test */
373          if ((np->specfl & (SP_REFL|SP_RBLT)) != SP_REFL &&
# Line 349 | Line 386 | register NORMDAT  *np;
386          if ((np->specfl & (SP_REFL|SP_RBLT)) == SP_REFL &&
387                          rayorigin(&sr, r, SPECULAR, np->rspec) == 0) {
388                  dimlist[ndims++] = (int)np->mp;
389 <                d = urand(ilhash(dimlist,ndims)+samplendx);
390 <                multisamp(rv, 2, d);
391 <                d = 2.0*PI * rv[0];
392 <                cosp = cos(d);
393 <                sinp = sin(d);
394 <                rv[1] = 1.0 - specjitter*rv[1];
395 <                if (rv[1] <= FTINY)
396 <                        d = 1.0;
397 <                else
398 <                        d = sqrt( np->alpha2 * -log(rv[1]) );
399 <                for (i = 0; i < 3; i++)
400 <                        h[i] = np->pnorm[i] + d*(cosp*u[i] + sinp*v[i]);
401 <                d = -2.0 * DOT(h, r->rdir) / (1.0 + d*d);
402 <                for (i = 0; i < 3; i++)
403 <                        sr.rdir[i] = r->rdir[i] + d*h[i];
404 <                if (DOT(sr.rdir, r->ron) <= FTINY)
405 <                        VCOPY(sr.rdir, np->vrefl);      /* jitter no good */
406 <                rayvalue(&sr);
407 <                multcolor(sr.rcol, np->scolor);
408 <                addcolor(r->rcol, sr.rcol);
389 >                for (niter = 0; niter < MAXITER; niter++) {
390 >                        if (niter)
391 >                                d = frandom();
392 >                        else
393 >                                d = urand(ilhash(dimlist,ndims)+samplendx);
394 >                        multisamp(rv, 2, d);
395 >                        d = 2.0*PI * rv[0];
396 >                        cosp = tcos(d);
397 >                        sinp = tsin(d);
398 >                        rv[1] = 1.0 - specjitter*rv[1];
399 >                        if (rv[1] <= FTINY)
400 >                                d = 1.0;
401 >                        else
402 >                                d = sqrt( np->alpha2 * -log(rv[1]) );
403 >                        for (i = 0; i < 3; i++)
404 >                                h[i] = np->pnorm[i] + d*(cosp*u[i] + sinp*v[i]);
405 >                        d = -2.0 * DOT(h, r->rdir) / (1.0 + d*d);
406 >                        for (i = 0; i < 3; i++)
407 >                                sr.rdir[i] = r->rdir[i] + d*h[i];
408 >                        if (DOT(sr.rdir, r->ron) > FTINY) {
409 >                                rayvalue(&sr);
410 >                                multcolor(sr.rcol, np->scolor);
411 >                                addcolor(r->rcol, sr.rcol);
412 >                                break;
413 >                        }
414 >                }
415                  ndims--;
416          }
417                                          /* compute transmission */
418          if ((np->specfl & (SP_TRAN|SP_TBLT)) == SP_TRAN &&
419                          rayorigin(&sr, r, SPECULAR, np->tspec) == 0) {
420                  dimlist[ndims++] = (int)np->mp;
421 <                d = urand(ilhash(dimlist,ndims)+1823+samplendx);
422 <                multisamp(rv, 2, d);
423 <                d = 2.0*PI * rv[0];
424 <                cosp = cos(d);
425 <                sinp = sin(d);
426 <                rv[1] = 1.0 - specjitter*rv[1];
427 <                if (rv[1] <= FTINY)
428 <                        d = 1.0;
429 <                else
430 <                        d = sqrt( -log(rv[1]) * np->alpha2 );
431 <                for (i = 0; i < 3; i++)
432 <                        sr.rdir[i] = np->prdir[i] + d*(cosp*u[i] + sinp*v[i]);
433 <                if (DOT(sr.rdir, r->ron) < -FTINY)
434 <                        normalize(sr.rdir);             /* OK, normalize */
435 <                else
436 <                        VCOPY(sr.rdir, np->prdir);      /* else no jitter */
437 <                rayvalue(&sr);
438 <                scalecolor(sr.rcol, np->tspec);
439 <                multcolor(sr.rcol, np->mcolor);         /* modified by color */
440 <                addcolor(r->rcol, sr.rcol);
421 >                for (niter = 0; niter < MAXITER; niter++) {
422 >                        if (niter)
423 >                                d = frandom();
424 >                        else
425 >                                d = urand(ilhash(dimlist,ndims)+1823+samplendx);
426 >                        multisamp(rv, 2, d);
427 >                        d = 2.0*PI * rv[0];
428 >                        cosp = tcos(d);
429 >                        sinp = tsin(d);
430 >                        rv[1] = 1.0 - specjitter*rv[1];
431 >                        if (rv[1] <= FTINY)
432 >                                d = 1.0;
433 >                        else
434 >                                d = sqrt( np->alpha2 * -log(rv[1]) );
435 >                        for (i = 0; i < 3; i++)
436 >                                sr.rdir[i] = np->prdir[i] + d*(cosp*u[i] + sinp*v[i]);
437 >                        if (DOT(sr.rdir, r->ron) < -FTINY) {
438 >                                normalize(sr.rdir);     /* OK, normalize */
439 >                                rayvalue(&sr);
440 >                                scalecolor(sr.rcol, np->tspec);
441 >                                multcolor(sr.rcol, np->mcolor); /* modified */
442 >                                addcolor(r->rcol, sr.rcol);
443 >                                break;
444 >                        }
445 >                }
446                  ndims--;
447          }
448   }

Diff Legend

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