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 2.5 by greg, Tue Jan 14 16:16:45 1992 UTC vs.
Revision 2.32 by greg, Wed Nov 22 09:27:55 1995 UTC

# Line 1 | Line 1
1 < /* Copyright (c) 1992 Regents of the University of California */
1 > /* Copyright (c) 1995 Regents of the University of California */
2  
3   #ifndef lint
4   static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
# Line 23 | Line 23 | static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
23   extern double  specthresh;              /* specular sampling threshold */
24   extern double  specjitter;              /* specular sampling jitter */
25  
26 + extern int  backvis;                    /* back faces visible? */
27 +
28 + static  gaussamp();
29 +
30   /*
31 < *      This routine uses portions of the reflection
32 < *  model described by Cook and Torrance.
29 < *      The computation of specular components has been simplified by
30 < *  numerous approximations and ommisions to improve speed.
31 > *      This routine implements the isotropic Gaussian
32 > *  model described by Ward in Siggraph `92 article.
33   *      We orient the surface towards the incoming ray, so a single
34   *  surface can be used to represent an infinitely thin object.
35   *
# Line 38 | Line 40 | extern double  specjitter;             /* specular sampling jitte
40   *      red     grn     blu     rspec   rough   trans   tspec
41   */
42  
41 – #define  BSPEC(m)       (6.0)           /* specularity parameter b */
42 –
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 */
48 < #define  SP_RBLT        040             /* reflection below sample threshold */
49 < #define  SP_TBLT        0100            /* transmission below threshold */
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 71 | 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 99 | 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 128 | 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 148 | Line 156 | register RAY  *r;
156   {
157          NORMDAT  nd;
158          double  transtest, transdist;
159 <        double  dtmp;
159 >        double  mirtest, mirdist;
160 >        int     hastexture;
161 >        double  d;
162          COLOR  ctmp;
163          register int  i;
164                                                  /* easy shadow test */
165          if (r->crtype & SHADOW && m->otype != MAT_TRANS)
166 <                return;
166 >                return(1);
167  
168          if (m->oargs.nfargs != (m->otype == MAT_TRANS ? 7 : 5))
169                  objerror(m, USER, "bad number of arguments");
170 +                                                /* check for back side */
171 +        if (r->rod < 0.0) {
172 +                if (!backvis && m->otype != MAT_TRANS) {
173 +                        raytrans(r);
174 +                        return(1);
175 +                }
176 +                flipsurface(r);                 /* reorient if backvis */
177 +        }
178          nd.mp = m;
179 +        nd.rp = r;
180                                                  /* get material color */
181          setcolor(nd.mcolor, m->oargs.farg[0],
182                             m->oargs.farg[1],
# Line 167 | Line 186 | register RAY  *r;
186          nd.alpha2 = m->oargs.farg[4];
187          if ((nd.alpha2 *= nd.alpha2) <= FTINY)
188                  nd.specfl |= SP_PURE;
189 <                                                /* reorient if necessary */
190 <        if (r->rod < 0.0)
172 <                flipsurface(r);
189 >        if (r->ro != NULL && isflat(r->ro->otype))
190 >                nd.specfl |= SP_FLAT;
191                                                  /* get modifiers */
192          raytexture(r, m->omod);
193 <        nd.pdot = raynormal(nd.pnorm, r);       /* perturb normal */
193 >        if (hastexture = DOT(r->pert,r->pert) > FTINY*FTINY)
194 >                nd.pdot = raynormal(nd.pnorm, r);       /* perturb normal */
195 >        else {
196 >                VCOPY(nd.pnorm, r->ron);
197 >                nd.pdot = r->rod;
198 >        }
199          if (nd.pdot < .001)
200                  nd.pdot = .001;                 /* non-zero for dirnorm() */
201          multcolor(nd.mcolor, r->pcol);          /* modify material color */
202 <        transtest = 0;
203 <                                                /* get specular component */
204 <        if ((nd.rspec = m->oargs.farg[3]) > FTINY) {
182 <                nd.specfl |= SP_REFL;
183 <                                                /* compute specular color */
184 <                if (m->otype == MAT_METAL)
185 <                        copycolor(nd.scolor, nd.mcolor);
186 <                else
187 <                        setcolor(nd.scolor, 1.0, 1.0, 1.0);
188 <                scalecolor(nd.scolor, nd.rspec);
189 <                                                /* improved model */
190 <                dtmp = exp(-BSPEC(m)*nd.pdot);
191 <                for (i = 0; i < 3; i++)
192 <                        colval(nd.scolor,i) += (1.0-colval(nd.scolor,i))*dtmp;
193 <                nd.rspec += (1.0-nd.rspec)*dtmp;
194 <                                                /* check threshold */
195 <                if (nd.rspec <= specthresh+FTINY)
196 <                        nd.specfl |= SP_RBLT;
197 <                                                /* compute reflected ray */
198 <                for (i = 0; i < 3; i++)
199 <                        nd.vrefl[i] = r->rdir[i] + 2.0*nd.pdot*nd.pnorm[i];
200 <
201 <                if (!(r->crtype & SHADOW) && nd.specfl & SP_PURE) {
202 <                        RAY  lr;
203 <                        if (rayorigin(&lr, r, REFLECTED, nd.rspec) == 0) {
204 <                                VCOPY(lr.rdir, nd.vrefl);
205 <                                rayvalue(&lr);
206 <                                multcolor(lr.rcol, nd.scolor);
207 <                                addcolor(r->rcol, lr.rcol);
208 <                        }
209 <                }
210 <        }
202 >        mirtest = transtest = 0;
203 >        mirdist = transdist = r->rot;
204 >        nd.rspec = m->oargs.farg[3];
205                                                  /* compute transmission */
206          if (m->otype == MAT_TRANS) {
207                  nd.trans = m->oargs.farg[5]*(1.0 - nd.rspec);
# Line 216 | Line 210 | register RAY  *r;
210                  if (nd.tspec > FTINY) {
211                          nd.specfl |= SP_TRAN;
212                                                          /* check threshold */
213 <                        if (nd.tspec <= specthresh+FTINY)
213 >                        if (!(nd.specfl & SP_PURE) &&
214 >                                        specthresh >= nd.tspec-FTINY)
215                                  nd.specfl |= SP_TBLT;
216 <                        if (r->crtype & SHADOW ||
222 <                                        DOT(r->pert,r->pert) <= FTINY*FTINY) {
216 >                        if (!hastexture || r->crtype & SHADOW) {
217                                  VCOPY(nd.prdir, r->rdir);
218                                  transtest = 2;
219                          } else {
220                                  for (i = 0; i < 3; i++)         /* perturb */
221 <                                        nd.prdir[i] = r->rdir[i] -
222 <                                                        .75*r->pert[i];
223 <                                normalize(nd.prdir);
221 >                                        nd.prdir[i] = r->rdir[i] - r->pert[i];
222 >                                if (DOT(nd.prdir, r->ron) < -FTINY)
223 >                                        normalize(nd.prdir);    /* OK */
224 >                                else
225 >                                        VCOPY(nd.prdir, r->rdir);
226                          }
227                  }
228          } else
# Line 243 | Line 239 | register RAY  *r;
239                          transtest *= bright(lr.rcol);
240                          transdist = r->rot + lr.rt;
241                  }
242 +        } else
243 +                transtest = 0;
244 +
245 +        if (r->crtype & SHADOW) {               /* the rest is shadow */
246 +                r->rt = transdist;
247 +                return(1);
248          }
249 +                                                /* get specular reflection */
250 +        if (nd.rspec > FTINY) {
251 +                nd.specfl |= SP_REFL;
252 +                                                /* compute specular color */
253 +                if (m->otype == MAT_METAL)
254 +                        copycolor(nd.scolor, nd.mcolor);
255 +                else
256 +                        setcolor(nd.scolor, 1.0, 1.0, 1.0);
257 +                scalecolor(nd.scolor, nd.rspec);
258 +                                                /* check threshold */
259 +                if (!(nd.specfl & SP_PURE) && specthresh >= nd.rspec-FTINY)
260 +                        nd.specfl |= SP_RBLT;
261 +                                                /* compute reflected ray */
262 +                for (i = 0; i < 3; i++)
263 +                        nd.vrefl[i] = r->rdir[i] + 2.*nd.pdot*nd.pnorm[i];
264 +                                                /* penetration? */
265 +                if (hastexture && DOT(nd.vrefl, r->ron) <= FTINY)
266 +                        for (i = 0; i < 3; i++)         /* safety measure */
267 +                                nd.vrefl[i] = r->rdir[i] + 2.*r->rod*r->ron[i];
268  
269 <        if (r->crtype & SHADOW)                 /* the rest is shadow */
270 <                return;
269 >                if (!(r->crtype & SHADOW) && nd.specfl & SP_PURE) {
270 >                        RAY  lr;
271 >                        if (rayorigin(&lr, r, REFLECTED, nd.rspec) == 0) {
272 >                                VCOPY(lr.rdir, nd.vrefl);
273 >                                rayvalue(&lr);
274 >                                multcolor(lr.rcol, nd.scolor);
275 >                                addcolor(r->rcol, lr.rcol);
276 >                                if (!hastexture && nd.specfl & SP_FLAT) {
277 >                                        mirtest = 2.*bright(lr.rcol);
278 >                                        mirdist = r->rot + lr.rt;
279 >                                }
280 >                        }
281 >                }
282 >        }
283                                                  /* diffuse reflection */
284          nd.rdiff = 1.0 - nd.trans - nd.rspec;
285  
286          if (nd.specfl & SP_PURE && nd.rdiff <= FTINY && nd.tdiff <= FTINY)
287 <                return;                         /* 100% pure specular */
287 >                return(1);                      /* 100% pure specular */
288  
256 –        if (r->ro->otype == OBJ_FACE || r->ro->otype == OBJ_RING)
257 –                nd.specfl |= SP_FLAT;
258 –
289          if (nd.specfl & (SP_REFL|SP_TRAN) && !(nd.specfl & SP_PURE))
290                  gaussamp(r, &nd);
291  
292          if (nd.rdiff > FTINY) {         /* ambient from this side */
293 <                ambient(ctmp, r);
293 >                ambient(ctmp, r, hastexture?nd.pnorm:r->ron);
294                  if (nd.specfl & SP_RBLT)
295                          scalecolor(ctmp, 1.0-nd.trans);
296                  else
# Line 270 | Line 300 | register RAY  *r;
300          }
301          if (nd.tdiff > FTINY) {         /* ambient from other side */
302                  flipsurface(r);
303 <                ambient(ctmp, r);
303 >                if (hastexture) {
304 >                        FVECT  bnorm;
305 >                        bnorm[0] = -nd.pnorm[0];
306 >                        bnorm[1] = -nd.pnorm[1];
307 >                        bnorm[2] = -nd.pnorm[2];
308 >                        ambient(ctmp, r, bnorm);
309 >                } else
310 >                        ambient(ctmp, r, r->ron);
311                  if (nd.specfl & SP_TBLT)
312                          scalecolor(ctmp, nd.trans);
313                  else
# Line 282 | Line 319 | register RAY  *r;
319                                          /* add direct component */
320          direct(r, dirnorm, &nd);
321                                          /* check distance */
322 <        if (transtest > bright(r->rcol))
322 >        d = bright(r->rcol);
323 >        if (transtest > d)
324                  r->rt = transdist;
325 +        else if (mirtest > d)
326 +                r->rt = mirdist;
327 +
328 +        return(1);
329   }
330  
331  
# Line 296 | Line 338 | register NORMDAT  *np;
338          FVECT  u, v, h;
339          double  rv[2];
340          double  d, sinp, cosp;
299 –        int  ntries;
341          register int  i;
342 +                                        /* quick test */
343 +        if ((np->specfl & (SP_REFL|SP_RBLT)) != SP_REFL &&
344 +                        (np->specfl & (SP_TRAN|SP_TBLT)) != SP_TRAN)
345 +                return;
346                                          /* set up sample coordinates */
347          v[0] = v[1] = v[2] = 0.0;
348          for (i = 0; i < 3; i++)
# Line 311 | Line 356 | register NORMDAT  *np;
356          if ((np->specfl & (SP_REFL|SP_RBLT)) == SP_REFL &&
357                          rayorigin(&sr, r, SPECULAR, np->rspec) == 0) {
358                  dimlist[ndims++] = (int)np->mp;
359 <                for (ntries = 0; ntries < 10; ntries++) {
360 <                        dimlist[ndims] = ntries * 8912;
361 <                        d = urand(ilhash(dimlist,ndims+1)+samplendx);
362 <                        multisamp(rv, 2, d);
363 <                        d = 2.0*PI * rv[0];
364 <                        cosp = cos(d);
365 <                        sinp = sin(d);
366 <                        rv[1] = 1.0 - specjitter*rv[1];
367 <                        if (rv[1] <= FTINY)
368 <                                d = 1.0;
369 <                        else
370 <                                d = sqrt( np->alpha2 * -log(rv[1]) );
371 <                        for (i = 0; i < 3; i++)
372 <                                h[i] = np->pnorm[i] + d*(cosp*u[i] + sinp*v[i]);
373 <                        d = -2.0 * DOT(h, r->rdir) / (1.0 + d*d);
374 <                        for (i = 0; i < 3; i++)
375 <                                sr.rdir[i] = r->rdir[i] + d*h[i];
376 <                        if (DOT(sr.rdir, r->ron) > FTINY) {
377 <                                rayvalue(&sr);
378 <                                multcolor(sr.rcol, np->scolor);
334 <                                addcolor(r->rcol, sr.rcol);
335 <                                break;
336 <                        }
337 <                }
359 >                d = urand(ilhash(dimlist,ndims)+samplendx);
360 >                multisamp(rv, 2, d);
361 >                d = 2.0*PI * rv[0];
362 >                cosp = cos(d);
363 >                sinp = sin(d);
364 >                rv[1] = 1.0 - specjitter*rv[1];
365 >                if (rv[1] <= FTINY)
366 >                        d = 1.0;
367 >                else
368 >                        d = sqrt( np->alpha2 * -log(rv[1]) );
369 >                for (i = 0; i < 3; i++)
370 >                        h[i] = np->pnorm[i] + d*(cosp*u[i] + sinp*v[i]);
371 >                d = -2.0 * DOT(h, r->rdir) / (1.0 + d*d);
372 >                for (i = 0; i < 3; i++)
373 >                        sr.rdir[i] = r->rdir[i] + d*h[i];
374 >                if (DOT(sr.rdir, r->ron) <= FTINY)
375 >                        VCOPY(sr.rdir, np->vrefl);      /* jitter no good */
376 >                rayvalue(&sr);
377 >                multcolor(sr.rcol, np->scolor);
378 >                addcolor(r->rcol, sr.rcol);
379                  ndims--;
380          }
381                                          /* compute transmission */
382 +        if ((np->specfl & (SP_TRAN|SP_TBLT)) == SP_TRAN &&
383 +                        rayorigin(&sr, r, SPECULAR, np->tspec) == 0) {
384 +                dimlist[ndims++] = (int)np->mp;
385 +                d = urand(ilhash(dimlist,ndims)+1823+samplendx);
386 +                multisamp(rv, 2, d);
387 +                d = 2.0*PI * rv[0];
388 +                cosp = cos(d);
389 +                sinp = sin(d);
390 +                rv[1] = 1.0 - specjitter*rv[1];
391 +                if (rv[1] <= FTINY)
392 +                        d = 1.0;
393 +                else
394 +                        d = sqrt( -log(rv[1]) * np->alpha2 );
395 +                for (i = 0; i < 3; i++)
396 +                        sr.rdir[i] = np->prdir[i] + d*(cosp*u[i] + sinp*v[i]);
397 +                if (DOT(sr.rdir, r->ron) < -FTINY)
398 +                        normalize(sr.rdir);             /* OK, normalize */
399 +                else
400 +                        VCOPY(sr.rdir, np->prdir);      /* else no jitter */
401 +                rayvalue(&sr);
402 +                scalecolor(sr.rcol, np->tspec);
403 +                multcolor(sr.rcol, np->mcolor);         /* modified by color */
404 +                addcolor(r->rcol, sr.rcol);
405 +                ndims--;
406 +        }
407   }

Diff Legend

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