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

Comparing ray/src/rt/srcsupp.c (file contents):
Revision 1.1 by greg, Thu Jun 20 13:44:36 1991 UTC vs.
Revision 2.16 by greg, Mon Feb 26 21:16:02 2007 UTC

# Line 1 | Line 1
1 – /* Copyright (c) 1991 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   *  Support routines for source objects and materials
6 + *
7 + *  External symbols declared in source.h
8   */
9  
10 + #include "copyright.h"
11 +
12   #include  "ray.h"
13  
14   #include  "otypes.h"
# Line 18 | Line 19 | static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
19  
20   #include  "face.h"
21  
22 + #define SRCINC          8               /* realloc increment for array */
23  
24   SRCREC  *source = NULL;                 /* our list of sources */
25   int  nsources = 0;                      /* the number of sources */
# Line 25 | Line 27 | int  nsources = 0;                     /* the number of sources */
27   SRCFUNC  sfun[NUMOTYPE];                /* source dispatch table */
28  
29  
30 + void
31   initstypes()                    /* initialize source dispatch table */
32   {
33 <        extern VSMATERIAL  mirror_vs;
34 <        extern int  fsetsrc(), ssetsrc(), sphsetsrc(), rsetsrc();
35 <        extern double  fgetplaneq(), rgetplaneq();
36 <        extern double  fgetmaxdisk(), rgetmaxdisk();
37 <        static SOBJECT  fsobj = {fsetsrc, fgetplaneq, fgetmaxdisk};
38 <        static SOBJECT  ssobj = {ssetsrc};
36 <        static SOBJECT  sphsobj = {sphsetsrc};
37 <        static SOBJECT  rsobj = {rsetsrc, rgetplaneq, rgetmaxdisk};
33 >        extern VSMATERIAL  mirror_vs, direct1_vs, direct2_vs;
34 >        static SOBJECT  fsobj = {fsetsrc, flatpart, fgetplaneq, fgetmaxdisk};
35 >        static SOBJECT  ssobj = {ssetsrc, nopart};
36 >        static SOBJECT  sphsobj = {sphsetsrc, nopart};
37 >        static SOBJECT  cylsobj = {cylsetsrc, cylpart};
38 >        static SOBJECT  rsobj = {rsetsrc, flatpart, rgetplaneq, rgetmaxdisk};
39  
40          sfun[MAT_MIRROR].mf = &mirror_vs;
41 +        sfun[MAT_DIRECT1].mf = &direct1_vs;
42 +        sfun[MAT_DIRECT2].mf = &direct2_vs;
43          sfun[OBJ_FACE].of = &fsobj;
44          sfun[OBJ_SOURCE].of = &ssobj;
45          sfun[OBJ_SPHERE].of = &sphsobj;
46 +        sfun[OBJ_CYLINDER].of = &cylsobj;
47          sfun[OBJ_RING].of = &rsobj;
48   }
49  
50  
51 < SRCREC *
51 > int
52   newsource()                     /* allocate new source in our array */
53   {
54          if (nsources == 0)
55 <                source = (SRCREC *)malloc(sizeof(SRCREC));
56 <        else
57 <                source = (SRCREC *)realloc((char *)source,
58 <                                (unsigned)(nsources+1)*sizeof(SRCREC));
55 >                source = (SRCREC *)malloc(SRCINC*sizeof(SRCREC));
56 >        else if (nsources%SRCINC == 0)
57 >                source = (SRCREC *)realloc((void *)source,
58 >                                (unsigned)(nsources+SRCINC)*sizeof(SRCREC));
59          if (source == NULL)
60 <                return(NULL);
60 >                return(-1);
61          source[nsources].sflags = 0;
62          source[nsources].nhits = 1;
63 <        source[nsources].ntests = 2;    /* initial hit probability = 1/2 */
64 <        return(&source[nsources++]);
63 >        source[nsources].ntests = 2;    /* initial hit probability = 50% */
64 > #if SHADCACHE
65 >        source[nsources].obscache = NULL;
66 > #endif
67 >        return(nsources++);
68   }
69  
70  
71 + void
72 + setflatss(src)                          /* set sampling for a flat source */
73 + register SRCREC  *src;
74 + {
75 +        double  mult;
76 +        register int  i;
77 +
78 +        src->ss[SV][0] = src->ss[SV][1] = src->ss[SV][2] = 0.0;
79 +        for (i = 0; i < 3; i++)
80 +                if (src->snorm[i] < 0.6 && src->snorm[i] > -0.6)
81 +                        break;
82 +        src->ss[SV][i] = 1.0;
83 +        fcross(src->ss[SU], src->ss[SV], src->snorm);
84 +        mult = .5 * sqrt( src->ss2 / DOT(src->ss[SU],src->ss[SU]) );
85 +        for (i = 0; i < 3; i++)
86 +                src->ss[SU][i] *= mult;
87 +        fcross(src->ss[SV], src->snorm, src->ss[SU]);
88 + }
89 +
90 +
91 + void
92   fsetsrc(src, so)                        /* set a face as a source */
93   register SRCREC  *src;
94   OBJREC  *so;
95   {
96          register FACE  *f;
97          register int  i, j;
98 +        double  d;
99          
100          src->sa.success = 2*AIMREQT-1;          /* bitch on second failure */
101          src->so = so;
102                                                  /* get the face */
103          f = getface(so);
104 +        if (f->area == 0.0)
105 +                objerror(so, USER, "zero source area");
106                                                  /* find the center */
107          for (j = 0; j < 3; j++) {
108                  src->sloc[j] = 0.0;
# Line 80 | Line 111 | OBJREC  *so;
111                  src->sloc[j] /= (double)f->nv;
112          }
113          if (!inface(src->sloc, f))
114 <                objerror(so, USER, "cannot hit center");
114 >                objerror(so, USER, "cannot hit source center");
115          src->sflags |= SFLAT;
116          VCOPY(src->snorm, f->norm);
86 –        src->ss = sqrt(f->area / PI);
117          src->ss2 = f->area;
118 +                                                /* find maximum radius */
119 +        src->srad = 0.;
120 +        for (i = 0; i < f->nv; i++) {
121 +                d = dist2(VERTEX(f,i), src->sloc);
122 +                if (d > src->srad)
123 +                        src->srad = d;
124 +        }
125 +        src->srad = sqrt(src->srad);
126 +                                                /* compute size vectors */
127 +        if (f->nv == 4)                         /* parallelogram case */
128 +                for (j = 0; j < 3; j++) {
129 +                        src->ss[SU][j] = .5*(VERTEX(f,1)[j]-VERTEX(f,0)[j]);
130 +                        src->ss[SV][j] = .5*(VERTEX(f,3)[j]-VERTEX(f,0)[j]);
131 +                }
132 +        else
133 +                setflatss(src);
134   }
135  
136  
137 + void
138   ssetsrc(src, so)                        /* set a source as a source */
139   register SRCREC  *src;
140   register OBJREC  *so;
# Line 105 | Line 152 | register OBJREC  *so;
152          theta = PI/180.0/2.0 * so->oargs.farg[3];
153          if (theta <= FTINY)
154                  objerror(so, USER, "zero size");
108 –        src->ss = theta >= PI/4 ? 1.0 : tan(theta);
155          src->ss2 = 2.0*PI * (1.0 - cos(theta));
156 +                                        /* the following is approximate */
157 +        src->srad = sqrt(src->ss2/PI);
158 +        VCOPY(src->snorm, src->sloc);
159 +        setflatss(src);                 /* hey, whatever works */
160 +        src->ss[SW][0] = src->ss[SW][1] = src->ss[SW][2] = 0.0;
161   }
162  
163  
164 + void
165   sphsetsrc(src, so)                      /* set a sphere as a source */
166   register SRCREC  *src;
167   register OBJREC  *so;
168   {
169 +        register int  i;
170 +
171          src->sa.success = 2*AIMREQT-1;          /* bitch on second failure */
172          src->so = so;
173          if (so->oargs.nfargs != 4)
174                  objerror(so, USER, "bad # arguments");
175          if (so->oargs.farg[3] <= FTINY)
176 <                objerror(so, USER, "illegal radius");
176 >                objerror(so, USER, "illegal source radius");
177          VCOPY(src->sloc, so->oargs.farg);
178 <        src->ss = so->oargs.farg[3];
179 <        src->ss2 = PI * src->ss * src->ss;
178 >        src->srad = so->oargs.farg[3];
179 >        src->ss2 = PI * src->srad * src->srad;
180 >        for (i = 0; i < 3; i++)
181 >                src->ss[SU][i] = src->ss[SV][i] = src->ss[SW][i] = 0.0;
182 >        for (i = 0; i < 3; i++)
183 >                src->ss[i][i] = .7236 * so->oargs.farg[3];
184   }
185  
186  
187 + void
188   rsetsrc(src, so)                        /* set a ring (disk) as a source */
189   register SRCREC  *src;
190   OBJREC  *so;
# Line 136 | Line 195 | OBJREC  *so;
195          src->so = so;
196                                                  /* get the ring */
197          co = getcone(so, 0);
198 +        if (CO_R1(co) <= FTINY)
199 +                objerror(so, USER, "illegal source radius");
200          VCOPY(src->sloc, CO_P0(co));
201          if (CO_R0(co) > 0.0)
202 <                objerror(so, USER, "cannot hit center");
202 >                objerror(so, USER, "cannot hit source center");
203          src->sflags |= SFLAT;
204          VCOPY(src->snorm, co->ad);
205 <        src->ss = CO_R1(co);
206 <        src->ss2 = PI * src->ss * src->ss;
205 >        src->srad = CO_R1(co);
206 >        src->ss2 = PI * src->srad * src->srad;
207 >        setflatss(src);
208   }
209  
210  
211 + void
212 + cylsetsrc(src, so)                      /* set a cylinder as a source */
213 + register SRCREC  *src;
214 + OBJREC  *so;
215 + {
216 +        register CONE  *co;
217 +        register int  i;
218 +        
219 +        src->sa.success = 4*AIMREQT-1;          /* bitch on fourth failure */
220 +        src->so = so;
221 +                                                /* get the cylinder */
222 +        co = getcone(so, 0);
223 +        if (CO_R0(co) <= FTINY)
224 +                objerror(so, USER, "illegal source radius");
225 +        if (CO_R0(co) > .2*co->al)              /* heuristic constraint */
226 +                objerror(so, WARNING, "source aspect too small");
227 +        src->sflags |= SCYL;
228 +        for (i = 0; i < 3; i++)
229 +                src->sloc[i] = .5 * (CO_P1(co)[i] + CO_P0(co)[i]);
230 +        src->srad = .5*co->al;
231 +        src->ss2 = 2.*CO_R0(co)*co->al;
232 +                                                /* set sampling vectors */
233 +        for (i = 0; i < 3; i++)
234 +                src->ss[SU][i] = .5 * co->al * co->ad[i];
235 +        src->ss[SV][0] = src->ss[SV][1] = src->ss[SV][2] = 0.0;
236 +        for (i = 0; i < 3; i++)
237 +                if (co->ad[i] < 0.6 && co->ad[i] > -0.6)
238 +                        break;
239 +        src->ss[SV][i] = 1.0;
240 +        fcross(src->ss[SW], src->ss[SV], co->ad);
241 +        normalize(src->ss[SW]);
242 +        for (i = 0; i < 3; i++)
243 +                src->ss[SW][i] *= .8559 * CO_R0(co);
244 +        fcross(src->ss[SV], src->ss[SW], co->ad);
245 + }
246 +
247 +
248   SPOT *
249   makespot(m)                     /* make a spotlight */
250   register OBJREC  *m;
251   {
153 –        extern double  cos();
252          register SPOT  *ns;
253  
254 +        if ((ns = (SPOT *)m->os) != NULL)
255 +                return(ns);
256          if ((ns = (SPOT *)malloc(sizeof(SPOT))) == NULL)
257                  return(NULL);
258 +        if (m->oargs.farg[3] <= FTINY)
259 +                objerror(m, USER, "zero angle");
260          ns->siz = 2.0*PI * (1.0 - cos(PI/180.0/2.0 * m->oargs.farg[3]));
261          VCOPY(ns->aim, m->oargs.farg+4);
262          if ((ns->flen = normalize(ns->aim)) == 0.0)
263                  objerror(m, USER, "zero focus vector");
264 +        m->os = (char *)ns;
265          return(ns);
266   }
267  
268  
269 + int
270 + spotout(r, s)                   /* check if we're outside spot region */
271 + register RAY  *r;
272 + register SPOT  *s;
273 + {
274 +        double  d;
275 +        FVECT  vd;
276 +        
277 +        if (s == NULL)
278 +                return(0);
279 +        if (s->flen < -FTINY) {         /* distant source */
280 +                vd[0] = s->aim[0] - r->rorg[0];
281 +                vd[1] = s->aim[1] - r->rorg[1];
282 +                vd[2] = s->aim[2] - r->rorg[2];
283 +                d = DOT(r->rdir,vd);
284 +                /*                      wrong side?
285 +                if (d <= FTINY)
286 +                        return(1);      */
287 +                d = DOT(vd,vd) - d*d;
288 +                if (PI*d > s->siz)
289 +                        return(1);      /* out */
290 +                return(0);      /* OK */
291 +        }
292 +                                        /* local source */
293 +        if (s->siz < 2.0*PI * (1.0 + DOT(s->aim,r->rdir)))
294 +                return(1);      /* out */
295 +        return(0);      /* OK */
296 + }
297 +
298 +
299   double
300   fgetmaxdisk(ocent, op)          /* get center and squared radius of face */
301   FVECT  ocent;
302   OBJREC  *op;
303   {
304          double  maxrad2;
305 <        double  d2;
305 >        double  d;
306          register int  i, j;
307          register FACE  *f;
308          
309          f = getface(op);
310 +        if (f->area == 0.)
311 +                return(0.);
312          for (i = 0; i < 3; i++) {
313                  ocent[i] = 0.;
314                  for (j = 0; j < f->nv; j++)
315                          ocent[i] += VERTEX(f,j)[i];
316                  ocent[i] /= (double)f->nv;
317          }
318 +        d = DOT(ocent,f->norm);
319 +        for (i = 0; i < 3; i++)
320 +                ocent[i] += (f->offset - d)*f->norm[i];
321          maxrad2 = 0.;
322          for (j = 0; j < f->nv; j++) {
323 <                d2 = dist2(VERTEX(f,j), ocent);
324 <                if (d2 > maxrad2)
325 <                        maxrad2 = d2;
323 >                d = dist2(VERTEX(f,j), ocent);
324 >                if (d > maxrad2)
325 >                        maxrad2 = d;
326          }
327          return(maxrad2);
328   }
# Line 229 | Line 367 | OBJREC  *op;
367   }
368  
369  
370 < sourcehit(r)                    /* check to see if ray hit distant source */
371 < register RAY  *r;
370 > int
371 > commonspot(sp1, sp2, org)       /* set sp1 to intersection of sp1 and sp2 */
372 > register SPOT  *sp1, *sp2;
373 > FVECT  org;
374   {
375 <        int  first, last;
375 >        FVECT  cent;
376 >        double  rad2, cos1, cos2;
377 >
378 >        cos1 = 1. - sp1->siz/(2.*PI);
379 >        cos2 = 1. - sp2->siz/(2.*PI);
380 >        if (sp2->siz >= 2.*PI-FTINY)            /* BIG, just check overlap */
381 >                return(DOT(sp1->aim,sp2->aim) >= cos1*cos2 -
382 >                                        sqrt((1.-cos1*cos1)*(1.-cos2*cos2)));
383 >                                /* compute and check disks */
384 >        rad2 = intercircle(cent, sp1->aim, sp2->aim,
385 >                        1./(cos1*cos1) - 1.,  1./(cos2*cos2) - 1.);
386 >        if (rad2 <= FTINY || normalize(cent) == 0.)
387 >                return(0);
388 >        VCOPY(sp1->aim, cent);
389 >        sp1->siz = 2.*PI*(1. - 1./sqrt(1.+rad2));
390 >        return(1);
391 > }
392 >
393 >
394 > int
395 > commonbeam(sp1, sp2, dir)       /* set sp1 to intersection of sp1 and sp2 */
396 > register SPOT  *sp1, *sp2;
397 > FVECT  dir;
398 > {
399 >        FVECT  cent, c1, c2;
400 >        double  rad2, d;
401          register int  i;
402 +                                        /* move centers to common plane */
403 +        d = DOT(sp1->aim, dir);
404 +        for (i = 0; i < 3; i++)
405 +                c1[i] = sp1->aim[i] - d*dir[i];
406 +        d = DOT(sp2->aim, dir);
407 +        for (i = 0; i < 3; i++)
408 +                c2[i] = sp2->aim[i] - d*dir[i];
409 +                                        /* compute overlap */
410 +        rad2 = intercircle(cent, c1, c2, sp1->siz/PI, sp2->siz/PI);
411 +        if (rad2 <= FTINY)
412 +                return(0);
413 +        VCOPY(sp1->aim, cent);
414 +        sp1->siz = PI*rad2;
415 +        return(1);
416 + }
417  
238 –        if (r->rsrc >= 0) {             /* check only one if aimed */
239 –                first = last = r->rsrc;
240 –        } else {                        /* otherwise check all */
241 –                first = 0; last = nsources-1;
242 –        }
243 –        for (i = first; i <= last; i++)
244 –                if (source[i].sflags & SDISTANT)
245 –                        /*
246 –                         * Check to see if ray is within
247 –                         * solid angle of source.
248 –                         */
249 –                        if (2.0*PI * (1.0 - DOT(source[i].sloc,r->rdir))
250 –                                        <= source[i].ss2) {
251 –                                r->ro = source[i].so;
252 –                                if (!(source[i].sflags & SSKIP))
253 –                                        break;
254 –                        }
418  
419 <        if (r->ro != NULL) {
420 <                for (i = 0; i < 3; i++)
421 <                        r->ron[i] = -r->rdir[i];
422 <                r->rod = 1.0;
423 <                r->rox = NULL;
419 > int
420 > checkspot(sp, nrm)              /* check spotlight for behind source */
421 > register SPOT  *sp;     /* spotlight */
422 > FVECT  nrm;             /* source surface normal */
423 > {
424 >        double  d, d1;
425 >
426 >        d = DOT(sp->aim, nrm);
427 >        if (d > FTINY)                  /* center in front? */
428                  return(1);
429 <        }
430 <        return(0);
429 >                                        /* else check horizon */
430 >        d1 = 1. - sp->siz/(2.*PI);
431 >        return(1.-FTINY-d*d < d1*d1);
432   }
433  
434  
435 < #define  wrongsource(m, r)      (m->otype!=MAT_ILLUM && \
436 <                                r->rsrc>=0 && \
437 <                                source[r->rsrc].so!=r->ro)
435 > double
436 > spotdisk(oc, op, sp, pos)       /* intersect spot with object op */
437 > FVECT  oc;
438 > OBJREC  *op;
439 > register SPOT  *sp;
440 > FVECT  pos;
441 > {
442 >        FVECT  onorm;
443 >        double  offs, d, dist;
444 >        register int  i;
445  
446 < #define  badambient(m, r)       ((r->crtype&(AMBIENT|SHADOW))==AMBIENT && \
447 <                                !(m->otype==MAT_GLOW&&r->rot>m->oargs.farg[3]))
446 >        offs = getplaneq(onorm, op);
447 >        d = -DOT(onorm, sp->aim);
448 >        if (d >= -FTINY && d <= FTINY)
449 >                return(0.);
450 >        dist = (DOT(pos, onorm) - offs)/d;
451 >        if (dist < 0.)
452 >                return(0.);
453 >        for (i = 0; i < 3; i++)
454 >                oc[i] = pos[i] + dist*sp->aim[i];
455 >        return(sp->siz*dist*dist/PI/(d*d));
456 > }
457  
274 – #define  passillum(m, r)        (m->otype==MAT_ILLUM && \
275 –                                !(r->rsrc>=0&&source[r->rsrc].so==r->ro))
458  
459 <
460 < m_light(m, r)                   /* ray hit a light source */
461 < register OBJREC  *m;
462 < register RAY  *r;
459 > double
460 > beamdisk(oc, op, sp, dir)       /* intersect beam with object op */
461 > FVECT  oc;
462 > OBJREC  *op;
463 > register SPOT  *sp;
464 > FVECT  dir;
465   {
466 <                                                /* check for over-counting */
467 <        if (wrongsource(m, r) || badambient(m, r))
468 <                return;
285 <                                                /* check for passed illum */
286 <        if (passillum(m, r)) {
466 >        FVECT  onorm;
467 >        double  offs, d, dist;
468 >        register int  i;
469  
470 <                if (m->oargs.nsargs < 1 || !strcmp(m->oargs.sarg[0], VOIDID))
471 <                        raytrans(r);
472 <                else
473 <                        rayshade(r, modifier(m->oargs.sarg[0]));
470 >        offs = getplaneq(onorm, op);
471 >        d = -DOT(onorm, dir);
472 >        if (d >= -FTINY && d <= FTINY)
473 >                return(0.);
474 >        dist = (DOT(sp->aim, onorm) - offs)/d;
475 >        for (i = 0; i < 3; i++)
476 >                oc[i] = sp->aim[i] + dist*dir[i];
477 >        return(sp->siz/PI/(d*d));
478 > }
479  
480 <                                                /* otherwise treat as source */
480 >
481 > double
482 > intercircle(cc, c1, c2, r1s, r2s)       /* intersect two circles */
483 > FVECT  cc;                      /* midpoint (return value) */
484 > FVECT  c1, c2;                  /* circle centers */
485 > double  r1s, r2s;               /* radii squared */
486 > {
487 >        double  a2, d2, l;
488 >        FVECT  disp;
489 >        register int  i;
490 >
491 >        for (i = 0; i < 3; i++)
492 >                disp[i] = c2[i] - c1[i];
493 >        d2 = DOT(disp,disp);
494 >                                        /* circle within overlap? */
495 >        if (r1s < r2s) {
496 >                if (r2s >= r1s + d2) {
497 >                        VCOPY(cc, c1);
498 >                        return(r1s);
499 >                }
500          } else {
501 <                                                /* check for behind */
502 <                if (r->rod < 0.0)
503 <                        return;
504 <                                                /* get distribution pattern */
299 <                raytexture(r, m->omod);
300 <                                                /* get source color */
301 <                setcolor(r->rcol, m->oargs.farg[0],
302 <                                  m->oargs.farg[1],
303 <                                  m->oargs.farg[2]);
304 <                                                /* modify value */
305 <                multcolor(r->rcol, r->pcol);
501 >                if (r1s >= r2s + d2) {
502 >                        VCOPY(cc, c2);
503 >                        return(r2s);
504 >                }
505          }
506 +        a2 = .25*(2.*(r1s+r2s) - d2 - (r2s-r1s)*(r2s-r1s)/d2);
507 +                                        /* no overlap? */
508 +        if (a2 <= 0.)
509 +                return(0.);
510 +                                        /* overlap, compute center */
511 +        l = sqrt((r1s - a2)/d2);
512 +        for (i = 0; i < 3; i++)
513 +                cc[i] = c1[i] + l*disp[i];
514 +        return(a2);
515   }

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