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 2.48 by greg, Mon Sep 20 17:32:04 2004 UTC vs.
Revision 2.71 by greg, Tue May 26 13:21:07 2015 UTC

# Line 19 | Line 19 | static const char RCSid[] = "$Id$";
19   #include  "otypes.h"
20   #include  "rtotypes.h"
21   #include  "random.h"
22 + #include  "pmapmat.h"
23  
24   #ifndef  MAXITER
25   #define  MAXITER        10              /* maximum # specular ray attempts */
26   #endif
27                                          /* estimate of Fresnel function */
28   #define  FRESNE(ci)     (exp(-5.85*(ci)) - 0.00287989916)
29 + #define  FRESTHRESH     0.017999        /* minimum specularity for approx. */
30  
31  
32   /*
# Line 64 | Line 66 | typedef struct {
66          double  pdot;           /* perturbed dot product */
67   }  NORMDAT;             /* normal material data */
68  
69 < static srcdirf_t dirnorm;
68 < static void gaussamp(RAY  *r, NORMDAT  *np);
69 > static void gaussamp(NORMDAT  *np);
70  
71  
72   static void
73   dirnorm(                /* compute source contribution */
74          COLOR  cval,                    /* returned coefficient */
75 <        void  *nnp,             /* material data */
75 >        void  *nnp,                     /* material data */
76          FVECT  ldir,                    /* light source direction */
77          double  omega                   /* light source size */
78   )
79   {
80 <        register NORMDAT *np = nnp;
80 >        NORMDAT *np = nnp;
81          double  ldot;
82 <        double  ldiff;
83 <        double  dtmp, d2;
82 >        double  lrdiff, ltdiff;
83 >        double  dtmp, d2, d3, d4;
84          FVECT  vtmp;
85          COLOR  ctmp;
86  
# Line 91 | Line 92 | dirnorm(               /* compute source contribution */
92                  return;         /* wrong side */
93  
94                                  /* Fresnel estimate */
95 <        ldiff = np->rdiff;
96 <        if (np->specfl & SP_PURE && (np->rspec > FTINY) & (ldiff > FTINY))
97 <                ldiff *= 1. - FRESNE(fabs(ldot));
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 && ldiff > FTINY) {
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 * ldiff * (1.0/PI);
111 >                dtmp = ldot * omega * lrdiff * (1.0/PI);
112                  scalecolor(ctmp, dtmp);
113                  addcolor(cval, ctmp);
114          }
115 +        
116 +        if (ldot < -FTINY && ltdiff > FTINY) {
117 +                /*
118 +                 *  Compute diffuse transmission.
119 +                 */
120 +                copycolor(ctmp, np->mcolor);
121 +                dtmp = -ldot * omega * ltdiff * (1.0/PI);
122 +                scalecolor(ctmp, dtmp);
123 +                addcolor(cval, ctmp);
124 +        }
125 +        
126          if (ldot > FTINY && (np->specfl&(SP_REFL|SP_PURE)) == SP_REFL) {
127                  /*
128                   *  Compute specular reflection coefficient using
129 <                 *  gaussian distribution model.
129 >                 *  Gaussian distribution model.
130                   */
131                                                  /* roughness */
132                  dtmp = np->alpha2;
# Line 117 | Line 134 | dirnorm(               /* compute source contribution */
134                  if (np->specfl & SP_FLAT)
135                          dtmp += omega * (0.25/PI);
136                                                  /* half vector */
137 <                vtmp[0] = ldir[0] - np->rp->rdir[0];
121 <                vtmp[1] = ldir[1] - np->rp->rdir[1];
122 <                vtmp[2] = ldir[2] - np->rp->rdir[2];
137 >                VSUB(vtmp, ldir, np->rp->rdir);
138                  d2 = DOT(vtmp, np->pnorm);
139                  d2 *= d2;
140 <                d2 = (DOT(vtmp,vtmp) - d2) / d2;
141 <                                                /* gaussian */
142 <                dtmp = exp(-d2/dtmp)/(4.*PI * np->pdot * dtmp);
140 >                d3 = DOT(vtmp,vtmp);
141 >                d4 = (d3 - d2) / d2;
142 >                                                /* new W-G-M-D model */
143 >                dtmp = exp(-d4/dtmp) * d3 / (PI * d2*d2 * dtmp);
144                                                  /* worth using? */
145                  if (dtmp > FTINY) {
146                          copycolor(ctmp, np->scolor);
147 <                        dtmp *= omega;
147 >                        dtmp *= ldot * omega;
148                          scalecolor(ctmp, dtmp);
149                          addcolor(cval, ctmp);
150                  }
151          }
152 <        if (ldot < -FTINY && np->tdiff > FTINY) {
153 <                /*
138 <                 *  Compute diffuse transmission.
139 <                 */
140 <                copycolor(ctmp, np->mcolor);
141 <                dtmp = -ldot * omega * np->tdiff * (1.0/PI);
142 <                scalecolor(ctmp, dtmp);
143 <                addcolor(cval, ctmp);
144 <        }
152 >        
153 >
154          if (ldot < -FTINY && (np->specfl&(SP_TRAN|SP_PURE)) == SP_TRAN) {
155                  /*
156                   *  Compute specular transmission.  Specular transmission
# Line 149 | Line 158 | dirnorm(               /* compute source contribution */
158                   */
159                                                  /* roughness + source */
160                  dtmp = np->alpha2 + omega*(1.0/PI);
161 <                                                /* gaussian */
162 <                dtmp = exp((2.*DOT(np->prdir,ldir)-2.)/dtmp) /
154 <                                        (PI*np->pdot*dtmp);
161 >                                                /* Gaussian */
162 >                dtmp = exp((2.*DOT(np->prdir,ldir)-2.)/dtmp)/(PI*dtmp);
163                                                  /* worth using? */
164                  if (dtmp > FTINY) {
165                          copycolor(ctmp, np->mcolor);
166 <                        dtmp *= np->tspec * omega;
166 >                        dtmp *= np->tspec * omega * sqrt(-ldot/np->pdot);
167                          scalecolor(ctmp, dtmp);
168                          addcolor(cval, ctmp);
169                  }
# Line 163 | Line 171 | dirnorm(               /* compute source contribution */
171   }
172  
173  
174 < extern int
174 > int
175   m_normal(                       /* color a ray that hit something normal */
176 <        register OBJREC  *m,
177 <        register RAY  *r
176 >        OBJREC  *m,
177 >        RAY  *r
178   )
179   {
180          NORMDAT  nd;
# Line 176 | Line 184 | m_normal(                      /* color a ray that hit something normal *
184          int     hastexture;
185          double  d;
186          COLOR  ctmp;
187 <        register int  i;
187 >        int  i;
188 >
189 >        /* PMAP: skip transmitted shadow ray if accounted for in photon map */
190 >        if (shadowRayInPmap(r))
191 >                return(1);
192                                                  /* easy shadow test */
193          if (r->crtype & SHADOW && m->otype != MAT_TRANS)
194                  return(1);
# Line 185 | Line 197 | m_normal(                      /* color a ray that hit something normal *
197                  objerror(m, USER, "bad number of arguments");
198                                                  /* check for back side */
199          if (r->rod < 0.0) {
200 <                if (!backvis && m->otype != MAT_TRANS) {
200 >                if (!backvis) {
201                          raytrans(r);
202                          return(1);
203                  }
# Line 220 | Line 232 | m_normal(                      /* color a ray that hit something normal *
232          mirdist = transdist = r->rot;
233          nd.rspec = m->oargs.farg[3];
234                                                  /* compute Fresnel approx. */
235 <        if (nd.specfl & SP_PURE && nd.rspec > FTINY) {
236 <                fest = FRESNE(r->rod);
235 >        if (nd.specfl & SP_PURE && nd.rspec >= FRESTHRESH) {
236 >                fest = FRESNE(nd.pdot);
237                  nd.rspec += fest*(1. - nd.rspec);
238          } else
239                  fest = 0.;
# Line 236 | Line 248 | m_normal(                      /* color a ray that hit something normal *
248                          if (!(nd.specfl & SP_PURE) &&
249                                          specthresh >= nd.tspec-FTINY)
250                                  nd.specfl |= SP_TBLT;
251 <                        if (!hastexture || r->crtype & SHADOW) {
251 >                        if (!hastexture || r->crtype & (SHADOW|AMBIENT)) {
252                                  VCOPY(nd.prdir, r->rdir);
253                                  transtest = 2;
254                          } else {
# Line 251 | Line 263 | m_normal(                      /* color a ray that hit something normal *
263          } else
264                  nd.tdiff = nd.tspec = nd.trans = 0.0;
265                                                  /* transmitted ray */
266 +
267          if ((nd.specfl&(SP_TRAN|SP_PURE|SP_TBLT)) == (SP_TRAN|SP_PURE)) {
268                  RAY  lr;
269 <                if (rayorigin(&lr, r, TRANS, nd.tspec) == 0) {
269 >                copycolor(lr.rcoef, nd.mcolor); /* modified by color */
270 >                scalecolor(lr.rcoef, nd.tspec);
271 >                if (rayorigin(&lr, TRANS, r, lr.rcoef) == 0) {
272                          VCOPY(lr.rdir, nd.prdir);
273                          rayvalue(&lr);
274 <                        scalecolor(lr.rcol, nd.tspec);
260 <                        multcolor(lr.rcol, nd.mcolor);  /* modified by color */
274 >                        multcolor(lr.rcol, lr.rcoef);
275                          addcolor(r->rcol, lr.rcol);
276                          transtest *= bright(lr.rcol);
277                          transdist = r->rot + lr.rt;
# Line 276 | Line 290 | m_normal(                      /* color a ray that hit something normal *
290                  if (m->otype != MAT_METAL) {
291                          setcolor(nd.scolor, nd.rspec, nd.rspec, nd.rspec);
292                  } else if (fest > FTINY) {
293 <                        d = nd.rspec*(1. - fest);
293 >                        d = m->oargs.farg[3]*(1. - fest);
294                          for (i = 0; i < 3; i++)
295 <                                nd.scolor[i] = fest + nd.mcolor[i]*d;
295 >                                colval(nd.scolor,i) = fest +
296 >                                                colval(nd.mcolor,i)*d;
297                  } else {
298                          copycolor(nd.scolor, nd.mcolor);
299                          scalecolor(nd.scolor, nd.rspec);
# Line 287 | Line 302 | m_normal(                      /* color a ray that hit something normal *
302                  if (!(nd.specfl & SP_PURE) && specthresh >= nd.rspec-FTINY)
303                          nd.specfl |= SP_RBLT;
304                                                  /* compute reflected ray */
305 <                for (i = 0; i < 3; i++)
291 <                        nd.vrefl[i] = r->rdir[i] + 2.*nd.pdot*nd.pnorm[i];
305 >                VSUM(nd.vrefl, r->rdir, nd.pnorm, 2.*nd.pdot);
306                                                  /* penetration? */
307                  if (hastexture && DOT(nd.vrefl, r->ron) <= FTINY)
308 <                        for (i = 0; i < 3; i++)         /* safety measure */
309 <                                nd.vrefl[i] = r->rdir[i] + 2.*r->rod*r->ron[i];
308 >                        VSUM(nd.vrefl, r->rdir, r->ron, 2.*r->rod);
309 >                checknorm(nd.vrefl);
310          }
311                                                  /* reflected ray */
312          if ((nd.specfl&(SP_REFL|SP_PURE|SP_RBLT)) == (SP_REFL|SP_PURE)) {
313                  RAY  lr;
314 <                if (rayorigin(&lr, r, REFLECTED, nd.rspec) == 0) {
314 >                if (rayorigin(&lr, REFLECTED, r, nd.scolor) == 0) {
315                          VCOPY(lr.rdir, nd.vrefl);
316                          rayvalue(&lr);
317 <                        multcolor(lr.rcol, nd.scolor);
317 >                        multcolor(lr.rcol, lr.rcoef);
318                          addcolor(r->rcol, lr.rcol);
319 <                        if (!hastexture && nd.specfl & SP_FLAT) {
319 >                        if (nd.specfl & SP_FLAT &&
320 >                                        !hastexture | (r->crtype & AMBIENT)) {
321                                  mirtest = 2.*bright(lr.rcol);
322                                  mirdist = r->rot + lr.rt;
323                          }
# Line 315 | Line 330 | m_normal(                      /* color a ray that hit something normal *
330                  return(1);                      /* 100% pure specular */
331  
332          if (!(nd.specfl & SP_PURE))
333 <                gaussamp(r, &nd);               /* checks *BLT flags */
333 >                gaussamp(&nd);                  /* checks *BLT flags */
334  
335          if (nd.rdiff > FTINY) {         /* ambient from this side */
336 <                ambient(ctmp, r, hastexture?nd.pnorm:r->ron);
337 <                if (nd.specfl & SP_RBLT)
338 <                        scalecolor(ctmp, 1.0-nd.trans);
339 <                else
340 <                        scalecolor(ctmp, nd.rdiff);
326 <                multcolor(ctmp, nd.mcolor);     /* modified by material color */
336 >                copycolor(ctmp, nd.mcolor);     /* modified by material color */
337 >                scalecolor(ctmp, nd.rdiff);
338 >                if (nd.specfl & SP_RBLT)        /* add in specular as well? */
339 >                        addcolor(ctmp, nd.scolor);
340 >                multambient(ctmp, r, hastexture ? nd.pnorm : r->ron);
341                  addcolor(r->rcol, ctmp);        /* add to returned color */
342          }
343          if (nd.tdiff > FTINY) {         /* ambient from other side */
344 +                copycolor(ctmp, nd.mcolor);     /* modified by color */
345 +                if (nd.specfl & SP_TBLT)
346 +                        scalecolor(ctmp, nd.trans);
347 +                else
348 +                        scalecolor(ctmp, nd.tdiff);
349                  flipsurface(r);
350                  if (hastexture) {
351                          FVECT  bnorm;
352                          bnorm[0] = -nd.pnorm[0];
353                          bnorm[1] = -nd.pnorm[1];
354                          bnorm[2] = -nd.pnorm[2];
355 <                        ambient(ctmp, r, bnorm);
355 >                        multambient(ctmp, r, bnorm);
356                  } else
357 <                        ambient(ctmp, r, r->ron);
339 <                if (nd.specfl & SP_TBLT)
340 <                        scalecolor(ctmp, nd.trans);
341 <                else
342 <                        scalecolor(ctmp, nd.tdiff);
343 <                multcolor(ctmp, nd.mcolor);     /* modified by color */
357 >                        multambient(ctmp, r, r->ron);
358                  addcolor(r->rcol, ctmp);
359                  flipsurface(r);
360          }
# Line 358 | Line 372 | m_normal(                      /* color a ray that hit something normal *
372  
373  
374   static void
375 < gaussamp(                       /* sample gaussian specular */
376 <        RAY  *r,
363 <        register NORMDAT  *np
375 > gaussamp(                       /* sample Gaussian specular */
376 >        NORMDAT  *np
377   )
378   {
379          RAY  sr;
380          FVECT  u, v, h;
381          double  rv[2];
382          double  d, sinp, cosp;
383 <        int  niter;
384 <        register int  i;
383 >        COLOR  scol;
384 >        int  maxiter, ntrials, nstarget, nstaken;
385 >        int  i;
386                                          /* quick test */
387          if ((np->specfl & (SP_REFL|SP_RBLT)) != SP_REFL &&
388                          (np->specfl & (SP_TRAN|SP_TBLT)) != SP_TRAN)
389                  return;
390                                          /* set up sample coordinates */
391 <        v[0] = v[1] = v[2] = 0.0;
378 <        for (i = 0; i < 3; i++)
379 <                if (np->pnorm[i] < 0.6 && np->pnorm[i] > -0.6)
380 <                        break;
381 <        v[i] = 1.0;
382 <        fcross(u, v, np->pnorm);
383 <        normalize(u);
391 >        getperpendicular(u, np->pnorm, rand_samp);
392          fcross(v, np->pnorm, u);
393                                          /* compute reflection */
394          if ((np->specfl & (SP_REFL|SP_RBLT)) == SP_REFL &&
395 <                        rayorigin(&sr, r, SPECULAR, np->rspec) == 0) {
396 <                dimlist[ndims++] = (int)np->mp;
397 <                for (niter = 0; niter < MAXITER; niter++) {
398 <                        if (niter)
395 >                        rayorigin(&sr, SPECULAR, np->rp, np->scolor) == 0) {
396 >                nstarget = 1;
397 >                if (specjitter > 1.5) { /* multiple samples? */
398 >                        nstarget = specjitter*np->rp->rweight + .5;
399 >                        if (sr.rweight <= minweight*nstarget)
400 >                                nstarget = sr.rweight/minweight;
401 >                        if (nstarget > 1) {
402 >                                d = 1./nstarget;
403 >                                scalecolor(sr.rcoef, d);
404 >                                sr.rweight *= d;
405 >                        } else
406 >                                nstarget = 1;
407 >                }
408 >                setcolor(scol, 0., 0., 0.);
409 >                dimlist[ndims++] = (int)(size_t)np->mp;
410 >                maxiter = MAXITER*nstarget;
411 >                for (nstaken = ntrials = 0; nstaken < nstarget &&
412 >                                                ntrials < maxiter; ntrials++) {
413 >                        if (ntrials)
414                                  d = frandom();
415                          else
416                                  d = urand(ilhash(dimlist,ndims)+samplendx);
# Line 395 | Line 418 | gaussamp(                      /* sample gaussian specular */
418                          d = 2.0*PI * rv[0];
419                          cosp = tcos(d);
420                          sinp = tsin(d);
421 <                        rv[1] = 1.0 - specjitter*rv[1];
421 >                        if ((0. <= specjitter) & (specjitter < 1.))
422 >                                rv[1] = 1.0 - specjitter*rv[1];
423                          if (rv[1] <= FTINY)
424                                  d = 1.0;
425                          else
426                                  d = sqrt( np->alpha2 * -log(rv[1]) );
427                          for (i = 0; i < 3; i++)
428                                  h[i] = np->pnorm[i] + d*(cosp*u[i] + sinp*v[i]);
429 <                        d = -2.0 * DOT(h, r->rdir) / (1.0 + d*d);
430 <                        for (i = 0; i < 3; i++)
431 <                                sr.rdir[i] = r->rdir[i] + d*h[i];
432 <                        if (DOT(sr.rdir, r->ron) > FTINY) {
429 >                        d = -2.0 * DOT(h, np->rp->rdir) / (1.0 + d*d);
430 >                        VSUM(sr.rdir, np->rp->rdir, h, d);
431 >                                                /* sample rejection test */
432 >                        if ((d = DOT(sr.rdir, np->rp->ron)) <= FTINY)
433 >                                continue;
434 >                        checknorm(sr.rdir);
435 >                        if (nstarget > 1) {     /* W-G-M-D adjustment */
436 >                                if (nstaken) rayclear(&sr);
437                                  rayvalue(&sr);
438 <                                multcolor(sr.rcol, np->scolor);
439 <                                addcolor(r->rcol, sr.rcol);
440 <                                break;
438 >                                d = 2./(1. + np->rp->rod/d);
439 >                                scalecolor(sr.rcol, d);
440 >                                addcolor(scol, sr.rcol);
441 >                        } else {
442 >                                rayvalue(&sr);
443 >                                multcolor(sr.rcol, sr.rcoef);
444 >                                addcolor(np->rp->rcol, sr.rcol);
445                          }
446 +                        ++nstaken;
447                  }
448 +                if (nstarget > 1) {             /* final W-G-M-D weighting */
449 +                        multcolor(scol, sr.rcoef);
450 +                        d = (double)nstarget/ntrials;
451 +                        scalecolor(scol, d);
452 +                        addcolor(np->rp->rcol, scol);
453 +                }
454                  ndims--;
455          }
456                                          /* compute transmission */
457 +        copycolor(sr.rcoef, np->mcolor);        /* modified by color */
458 +        scalecolor(sr.rcoef, np->tspec);
459          if ((np->specfl & (SP_TRAN|SP_TBLT)) == SP_TRAN &&
460 <                        rayorigin(&sr, r, SPECULAR, np->tspec) == 0) {
461 <                dimlist[ndims++] = (int)np->mp;
462 <                for (niter = 0; niter < MAXITER; niter++) {
463 <                        if (niter)
460 >                        rayorigin(&sr, SPECULAR, np->rp, sr.rcoef) == 0) {
461 >                nstarget = 1;
462 >                if (specjitter > 1.5) { /* multiple samples? */
463 >                        nstarget = specjitter*np->rp->rweight + .5;
464 >                        if (sr.rweight <= minweight*nstarget)
465 >                                nstarget = sr.rweight/minweight;
466 >                        if (nstarget > 1) {
467 >                                d = 1./nstarget;
468 >                                scalecolor(sr.rcoef, d);
469 >                                sr.rweight *= d;
470 >                        } else
471 >                                nstarget = 1;
472 >                }
473 >                dimlist[ndims++] = (int)(size_t)np->mp;
474 >                maxiter = MAXITER*nstarget;
475 >                for (nstaken = ntrials = 0; nstaken < nstarget &&
476 >                                                ntrials < maxiter; ntrials++) {
477 >                        if (ntrials)
478                                  d = frandom();
479                          else
480 <                                d = urand(ilhash(dimlist,ndims)+1823+samplendx);
480 >                                d = urand(ilhash(dimlist,ndims)+samplendx);
481                          multisamp(rv, 2, d);
482                          d = 2.0*PI * rv[0];
483                          cosp = tcos(d);
484                          sinp = tsin(d);
485 <                        rv[1] = 1.0 - specjitter*rv[1];
485 >                        if ((0. <= specjitter) & (specjitter < 1.))
486 >                                rv[1] = 1.0 - specjitter*rv[1];
487                          if (rv[1] <= FTINY)
488                                  d = 1.0;
489                          else
490                                  d = sqrt( np->alpha2 * -log(rv[1]) );
491                          for (i = 0; i < 3; i++)
492                                  sr.rdir[i] = np->prdir[i] + d*(cosp*u[i] + sinp*v[i]);
493 <                        if (DOT(sr.rdir, r->ron) < -FTINY) {
494 <                                normalize(sr.rdir);     /* OK, normalize */
495 <                                rayvalue(&sr);
496 <                                scalecolor(sr.rcol, np->tspec);
497 <                                multcolor(sr.rcol, np->mcolor); /* modified */
498 <                                addcolor(r->rcol, sr.rcol);
499 <                                break;
500 <                        }
493 >                                                /* sample rejection test */
494 >                        if (DOT(sr.rdir, np->rp->ron) >= -FTINY)
495 >                                continue;
496 >                        normalize(sr.rdir);     /* OK, normalize */
497 >                        if (nstaken)            /* multi-sampling */
498 >                                rayclear(&sr);
499 >                        rayvalue(&sr);
500 >                        multcolor(sr.rcol, sr.rcoef);
501 >                        addcolor(np->rp->rcol, sr.rcol);
502 >                        ++nstaken;
503                  }
504                  ndims--;
505          }

Diff Legend

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