← Back to branch summary

~ubuntu-branches/ubuntu/trusty/blender/trusty

« back to all changes in this revision

Viewing changes to intern/cycles/kernel/closure/bsdf_microfacet.h

  • Committer: Package Import Robot
  • Author(s): Jeremy Bicha
  • Date: 2013-03-06 12:08:47 UTC
  • mfrom: (1.5.1) (14.1.8 experimental)
  • Revision ID: package-import@ubuntu.com-20130306120847-frjfaryb2zrotwcg
Tags: 2.66a-1ubuntu1
https://launchpad.net/bugs/1076930
https://launchpad.net/bugs/1089256
https://launchpad.net/bugs/1052743
https://launchpad.net/bugs/999024
* Resynchronize with Debian (LP: #1076930, #1089256, #1052743, #999024,
  #1122888, #1147084)
* debian/control:
  - Lower build-depends on libavcodec-dev since we're not
    doing the libav9 transition in Ubuntu yet

Show diffs side-by-side

added added

removed removed

Lines of Context:
intern/cycles/kernel/closure/bsdf_microfacet.h
 
1
/*
 
2
 * Adapted from Open Shading Language with this license:
 
3
 *
 
4
 * Copyright (c) 2009-2010 Sony Pictures Imageworks Inc., et al.
 
5
 * All Rights Reserved.
 
6
 *
 
7
 * Modifications Copyright 2011, Blender Foundation.
 
8
 *
 
9
 * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
 
10
 * modification, are permitted provided that the following conditions are
 
11
 * met:
 
12
 * * Redistributions of source code must retain the above copyright
 
13
 *   notice, this list of conditions and the following disclaimer.
 
14
 * * Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
 
15
 *   notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
 
16
 *   documentation and/or other materials provided with the distribution.
 
17
 * * Neither the name of Sony Pictures Imageworks nor the names of its
 
18
 *   contributors may be used to endorse or promote products derived from
 
19
 *   this software without specific prior written permission.
 
20
 * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
 
21
 * "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
 
22
 * LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR
 
23
 * A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT
 
24
 * OWNER OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
 
25
 * SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT
 
26
 * LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
 
27
 * DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
 
28
 * THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
 
29
 * (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE
 
30
 * OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
 
31
 */
 
32
 
 
33
#ifndef __BSDF_MICROFACET_H__
 
34
#define __BSDF_MICROFACET_H__
 
35
 
 
36
CCL_NAMESPACE_BEGIN
 
37
 
 
38
/* GGX */
 
39
 
 
40
__device_inline float safe_sqrtf(float f)
 
41
{
 
42
        return sqrtf(max(f, 0.0f));
 
43
}
 
44
 
 
45
__device int bsdf_microfacet_ggx_setup(ShaderClosure *sc)
 
46
{
 
47
        float ag = sc->data0;
 
48
 
 
49
        float m_ag = clamp(ag, 1e-4f, 1.0f);
 
50
 
 
51
        sc->data0 = m_ag;
 
52
        sc->type = CLOSURE_BSDF_MICROFACET_GGX_ID;
 
53
 
 
54
        return SD_BSDF|SD_BSDF_HAS_EVAL|SD_BSDF_GLOSSY;
 
55
}
 
56
 
 
57
__device int bsdf_microfacet_ggx_refraction_setup(ShaderClosure *sc)
 
58
{
 
59
        float ag = sc->data0;
 
60
        float eta = sc->data1;
 
61
 
 
62
        float m_ag = clamp(ag, 1e-4f, 1.0f);
 
63
        float m_eta = eta;
 
64
 
 
65
        sc->data0 = m_ag;
 
66
        sc->data1 = m_eta;
 
67
        sc->type = CLOSURE_BSDF_MICROFACET_GGX_REFRACTION_ID;
 
68
 
 
69
        return SD_BSDF|SD_BSDF_HAS_EVAL|SD_BSDF_GLOSSY;
 
70
}
 
71
 
 
72
__device void bsdf_microfacet_ggx_blur(ShaderClosure *sc, float roughness)
 
73
{
 
74
        float m_ag = sc->data0;
 
75
        m_ag = fmaxf(roughness, m_ag);
 
76
        sc->data0 = m_ag;
 
77
}
 
78
 
 
79
__device float3 bsdf_microfacet_ggx_eval_reflect(const ShaderClosure *sc, const float3 I, const float3 omega_in, float *pdf)
 
80
{
 
81
        float m_ag = sc->data0;
 
82
        int m_refractive = sc->type == CLOSURE_BSDF_MICROFACET_GGX_REFRACTION_ID;
 
83
        float3 N = sc->N;
 
84
 
 
85
        if(m_refractive) return make_float3 (0, 0, 0);
 
86
        float cosNO = dot(N, I);
 
87
        float cosNI = dot(N, omega_in);
 
88
        if(cosNI > 0 && cosNO > 0) {
 
89
                // get half vector
 
90
                float3 Hr = normalize(omega_in + I);
 
91
                // eq. 20: (F*G*D)/(4*in*on)
 
92
                // eq. 33: first we calculate D(m) with m=Hr:
 
93
                float alpha2 = m_ag * m_ag;
 
94
                float cosThetaM = dot(N, Hr);
 
95
                float cosThetaM2 = cosThetaM * cosThetaM;
 
96
                float tanThetaM2 = (1 - cosThetaM2) / cosThetaM2;
 
97
                float cosThetaM4 = cosThetaM2 * cosThetaM2;
 
98
                float D = alpha2 / (M_PI_F * cosThetaM4 * (alpha2 + tanThetaM2) * (alpha2 + tanThetaM2));
 
99
                // eq. 34: now calculate G1(i,m) and G1(o,m)
 
100
                float G1o = 2 / (1 + safe_sqrtf(1 + alpha2 * (1 - cosNO * cosNO) / (cosNO * cosNO)));
 
101
                float G1i = 2 / (1 + safe_sqrtf(1 + alpha2 * (1 - cosNI * cosNI) / (cosNI * cosNI))); 
 
102
                float G = G1o * G1i;
 
103
                float out = (G * D) * 0.25f / cosNO;
 
104
                // eq. 24
 
105
                float pm = D * cosThetaM;
 
106
                // convert into pdf of the sampled direction
 
107
                // eq. 38 - but see also:
 
108
                // eq. 17 in http://www.graphics.cornell.edu/~bjw/wardnotes.pdf
 
109
                *pdf = pm * 0.25f / dot(Hr, I);
 
110
                return make_float3 (out, out, out);
 
111
        }
 
112
        return make_float3 (0, 0, 0);
 
113
}
 
114
 
 
115
__device float3 bsdf_microfacet_ggx_eval_transmit(const ShaderClosure *sc, const float3 I, const float3 omega_in, float *pdf)
 
116
{
 
117
        float m_ag = sc->data0;
 
118
        float m_eta = sc->data1;
 
119
        int m_refractive = sc->type == CLOSURE_BSDF_MICROFACET_GGX_REFRACTION_ID;
 
120
        float3 N = sc->N;
 
121
 
 
122
        if(!m_refractive) return make_float3 (0, 0, 0);
 
123
        float cosNO = dot(N, I);
 
124
        float cosNI = dot(N, omega_in);
 
125
        if(cosNO <= 0 || cosNI >= 0)
 
126
                return make_float3 (0, 0, 0); // vectors on same side -- not possible
 
127
        // compute half-vector of the refraction (eq. 16)
 
128
        float3 ht = -(m_eta * omega_in + I);
 
129
        float3 Ht = normalize(ht);
 
130
        float cosHO = dot(Ht, I);
 
131
 
 
132
        float cosHI = dot(Ht, omega_in);
 
133
        // eq. 33: first we calculate D(m) with m=Ht:
 
134
        float alpha2 = m_ag * m_ag;
 
135
        float cosThetaM = dot(N, Ht);
 
136
        float cosThetaM2 = cosThetaM * cosThetaM;
 
137
        float tanThetaM2 = (1 - cosThetaM2) / cosThetaM2;
 
138
        float cosThetaM4 = cosThetaM2 * cosThetaM2;
 
139
        float D = alpha2 / (M_PI_F * cosThetaM4 * (alpha2 + tanThetaM2) * (alpha2 + tanThetaM2));
 
140
        // eq. 34: now calculate G1(i,m) and G1(o,m)
 
141
        float G1o = 2 / (1 + safe_sqrtf(1 + alpha2 * (1 - cosNO * cosNO) / (cosNO * cosNO)));
 
142
        float G1i = 2 / (1 + safe_sqrtf(1 + alpha2 * (1 - cosNI * cosNI) / (cosNI * cosNI))); 
 
143
        float G = G1o * G1i;
 
144
        // probability
 
145
        float invHt2 = 1 / dot(ht, ht);
 
146
        *pdf = D * fabsf(cosThetaM) * (fabsf(cosHI) * (m_eta * m_eta)) * invHt2;
 
147
        float out = (fabsf(cosHI * cosHO) * (m_eta * m_eta) * (G * D) * invHt2) / cosNO;
 
148
        return make_float3 (out, out, out);
 
149
}
 
150
 
 
151
__device int bsdf_microfacet_ggx_sample(const ShaderClosure *sc, float3 Ng, float3 I, float3 dIdx, float3 dIdy, float randu, float randv, float3 *eval, float3 *omega_in, float3 *domega_in_dx, float3 *domega_in_dy, float *pdf)
 
152
{
 
153
        float m_ag = sc->data0;
 
154
        int m_refractive = sc->type == CLOSURE_BSDF_MICROFACET_GGX_REFRACTION_ID;
 
155
        float3 N = sc->N;
 
156
 
 
157
        float cosNO = dot(N, I);
 
158
        if(cosNO > 0) {
 
159
                float3 X, Y, Z = N;
 
160
                make_orthonormals(Z, &X, &Y);
 
161
                // generate a random microfacet normal m
 
162
                // eq. 35,36:
 
163
                // we take advantage of cos(atan(x)) == 1/sqrt(1+x^2)
 
164
                //tttt  and sin(atan(x)) == x/sqrt(1+x^2)
 
165
                float alpha2 = m_ag * m_ag;
 
166
                float tanThetaM2 = alpha2 * randu / (1 - randu);
 
167
                float cosThetaM  = 1 / safe_sqrtf(1 + tanThetaM2);
 
168
                float sinThetaM  = cosThetaM * safe_sqrtf(tanThetaM2);
 
169
                float phiM = 2 * M_PI_F * randv;
 
170
                float3 m = (cosf(phiM) * sinThetaM) * X +
 
171
                                 (sinf(phiM) * sinThetaM) * Y +
 
172
                                                           cosThetaM  * Z;
 
173
                if(!m_refractive) {
 
174
                        float cosMO = dot(m, I);
 
175
                        if(cosMO > 0) {
 
176
                                // eq. 39 - compute actual reflected direction
 
177
                                *omega_in = 2 * cosMO * m - I;
 
178
                                if(dot(Ng, *omega_in) > 0) {
 
179
                                        // microfacet normal is visible to this ray
 
180
                                        // eq. 33
 
181
                                        float cosThetaM2 = cosThetaM * cosThetaM;
 
182
                                        float cosThetaM4 = cosThetaM2 * cosThetaM2;
 
183
                                        float D = alpha2 / (M_PI_F * cosThetaM4 * (alpha2 + tanThetaM2) * (alpha2 + tanThetaM2));
 
184
                                        // eq. 24
 
185
                                        float pm = D * cosThetaM;
 
186
                                        // convert into pdf of the sampled direction
 
187
                                        // eq. 38 - but see also:
 
188
                                        // eq. 17 in http://www.graphics.cornell.edu/~bjw/wardnotes.pdf
 
189
                                        *pdf = pm * 0.25f / cosMO;
 
190
                                        // eval BRDF*cosNI
 
191
                                        float cosNI = dot(N, *omega_in);
 
192
                                        // eq. 34: now calculate G1(i,m) and G1(o,m)
 
193
                                        float G1o = 2 / (1 + safe_sqrtf(1 + alpha2 * (1 - cosNO * cosNO) / (cosNO * cosNO)));
 
194
                                        float G1i = 2 / (1 + safe_sqrtf(1 + alpha2 * (1 - cosNI * cosNI) / (cosNI * cosNI))); 
 
195
                                        float G = G1o * G1i;
 
196
                                        // eq. 20: (F*G*D)/(4*in*on)
 
197
                                        float out = (G * D) * 0.25f / cosNO;
 
198
                                        *eval = make_float3(out, out, out);
 
199
#ifdef __RAY_DIFFERENTIALS__
 
200
                                        *domega_in_dx = (2 * dot(m, dIdx)) * m - dIdx;
 
201
                                        *domega_in_dy = (2 * dot(m, dIdy)) * m - dIdy;
 
202
#endif
 
203
                                }
 
204
                        }
 
205
                }
 
206
                else {
 
207
                        // CAUTION: the i and o variables are inverted relative to the paper
 
208
                        // eq. 39 - compute actual refractive direction
 
209
                        float3 R, T;
 
210
#ifdef __RAY_DIFFERENTIALS__
 
211
                        float3 dRdx, dRdy, dTdx, dTdy;
 
212
#endif
 
213
                        float m_eta = sc->data1;
 
214
                        bool inside;
 
215
                        fresnel_dielectric(m_eta, m, I, &R, &T,
 
216
#ifdef __RAY_DIFFERENTIALS__
 
217
                                dIdx, dIdy, &dRdx, &dRdy, &dTdx, &dTdy,
 
218
#endif
 
219
                                &inside);
 
220
                        
 
221
                        if(!inside) {
 
222
                                *omega_in = T;
 
223
#ifdef __RAY_DIFFERENTIALS__
 
224
                                *domega_in_dx = dTdx;
 
225
                                *domega_in_dy = dTdy;
 
226
#endif
 
227
                                // eq. 33
 
228
                                float cosThetaM2 = cosThetaM * cosThetaM;
 
229
                                float cosThetaM4 = cosThetaM2 * cosThetaM2;
 
230
                                float D = alpha2 / (M_PI_F * cosThetaM4 * (alpha2 + tanThetaM2) * (alpha2 + tanThetaM2));
 
231
                                // eq. 24
 
232
                                float pm = D * cosThetaM;
 
233
                                // eval BRDF*cosNI
 
234
                                float cosNI = dot(N, *omega_in);
 
235
                                // eq. 34: now calculate G1(i,m) and G1(o,m)
 
236
                                float G1o = 2 / (1 + safe_sqrtf(1 + alpha2 * (1 - cosNO * cosNO) / (cosNO * cosNO)));
 
237
                                float G1i = 2 / (1 + safe_sqrtf(1 + alpha2 * (1 - cosNI * cosNI) / (cosNI * cosNI))); 
 
238
                                float G = G1o * G1i;
 
239
                                // eq. 21
 
240
                                float cosHI = dot(m, *omega_in);
 
241
                                float cosHO = dot(m, I);
 
242
                                float Ht2 = m_eta * cosHI + cosHO;
 
243
                                Ht2 *= Ht2;
 
244
                                float out = (fabsf(cosHI * cosHO) * (m_eta * m_eta) * (G * D)) / (cosNO * Ht2);
 
245
                                // eq. 38 and eq. 17
 
246
                                *pdf = pm * (m_eta * m_eta) * fabsf(cosHI) / Ht2;
 
247
                                *eval = make_float3(out, out, out);
 
248
                        }
 
249
                }
 
250
        }
 
251
        return (m_refractive) ? LABEL_TRANSMIT|LABEL_GLOSSY : LABEL_REFLECT|LABEL_GLOSSY;
 
252
}
 
253
 
 
254
/* BECKMANN */
 
255
 
 
256
__device int bsdf_microfacet_beckmann_setup(ShaderClosure *sc)
 
257
{
 
258
        float ab = sc->data0;
 
259
        float m_ab = clamp(ab, 1e-4f, 1.0f);
 
260
 
 
261
        sc->data0 = m_ab;
 
262
 
 
263
        sc->type = CLOSURE_BSDF_MICROFACET_BECKMANN_ID;
 
264
        return SD_BSDF|SD_BSDF_HAS_EVAL|SD_BSDF_GLOSSY;
 
265
}
 
266
 
 
267
__device int bsdf_microfacet_beckmann_refraction_setup(ShaderClosure *sc)
 
268
{
 
269
        float ab = sc->data0;
 
270
        float eta = sc->data1;
 
271
        float m_ab = clamp(ab, 1e-4f, 1.0f);
 
272
        float m_eta = eta;
 
273
 
 
274
        sc->data0 = m_ab;
 
275
        sc->data1 = m_eta;
 
276
 
 
277
        sc->type = CLOSURE_BSDF_MICROFACET_BECKMANN_REFRACTION_ID;
 
278
        return SD_BSDF|SD_BSDF_HAS_EVAL|SD_BSDF_GLOSSY;
 
279
}
 
280
 
 
281
__device void bsdf_microfacet_beckmann_blur(ShaderClosure *sc, float roughness)
 
282
{
 
283
        float m_ab = sc->data0;
 
284
        m_ab = fmaxf(roughness, m_ab);
 
285
        sc->data0 = m_ab;
 
286
}
 
287
 
 
288
__device float3 bsdf_microfacet_beckmann_eval_reflect(const ShaderClosure *sc, const float3 I, const float3 omega_in, float *pdf)
 
289
{
 
290
        float m_ab = sc->data0;
 
291
        int m_refractive = sc->type == CLOSURE_BSDF_MICROFACET_BECKMANN_REFRACTION_ID;
 
292
        float3 N = sc->N;
 
293
 
 
294
        if(m_refractive) return make_float3 (0, 0, 0);
 
295
        float cosNO = dot(N, I);
 
296
        float cosNI = dot(N, omega_in);
 
297
        if(cosNO > 0 && cosNI > 0) {
 
298
           // get half vector
 
299
           float3 Hr = normalize(omega_in + I);
 
300
           // eq. 20: (F*G*D)/(4*in*on)
 
301
           // eq. 25: first we calculate D(m) with m=Hr:
 
302
           float alpha2 = m_ab * m_ab;
 
303
           float cosThetaM = dot(N, Hr);
 
304
           float cosThetaM2 = cosThetaM * cosThetaM;
 
305
           float tanThetaM2 = (1 - cosThetaM2) / cosThetaM2;
 
306
           float cosThetaM4 = cosThetaM2 * cosThetaM2;
 
307
           float D = expf(-tanThetaM2 / alpha2) / (M_PI_F * alpha2 *  cosThetaM4);
 
308
           // eq. 26, 27: now calculate G1(i,m) and G1(o,m)
 
309
           float ao = 1 / (m_ab * safe_sqrtf((1 - cosNO * cosNO) / (cosNO * cosNO)));
 
310
           float ai = 1 / (m_ab * safe_sqrtf((1 - cosNI * cosNI) / (cosNI * cosNI)));
 
311
           float G1o = ao < 1.6f ? (3.535f * ao + 2.181f * ao * ao) / (1 + 2.276f * ao + 2.577f * ao * ao) : 1.0f;
 
312
           float G1i = ai < 1.6f ? (3.535f * ai + 2.181f * ai * ai) / (1 + 2.276f * ai + 2.577f * ai * ai) : 1.0f;
 
313
           float G = G1o * G1i;
 
314
           float out = (G * D) * 0.25f / cosNO;
 
315
           // eq. 24
 
316
           float pm = D * cosThetaM;
 
317
           // convert into pdf of the sampled direction
 
318
           // eq. 38 - but see also:
 
319
           // eq. 17 in http://www.graphics.cornell.edu/~bjw/wardnotes.pdf
 
320
           *pdf = pm * 0.25f / dot(Hr, I);
 
321
           return make_float3 (out, out, out);
 
322
        }
 
323
        return make_float3 (0, 0, 0);
 
324
}
 
325
 
 
326
__device float3 bsdf_microfacet_beckmann_eval_transmit(const ShaderClosure *sc, const float3 I, const float3 omega_in, float *pdf)
 
327
{
 
328
        float m_ab = sc->data0;
 
329
        float m_eta = sc->data1;
 
330
        int m_refractive = sc->type == CLOSURE_BSDF_MICROFACET_BECKMANN_REFRACTION_ID;
 
331
        float3 N = sc->N;
 
332
 
 
333
        if(!m_refractive) return make_float3 (0, 0, 0);
 
334
        float cosNO = dot(N, I);
 
335
        float cosNI = dot(N, omega_in);
 
336
        if(cosNO <= 0 || cosNI >= 0)
 
337
                return make_float3 (0, 0, 0);
 
338
        // compute half-vector of the refraction (eq. 16)
 
339
        float3 ht = -(m_eta * omega_in + I);
 
340
        float3 Ht = normalize(ht);
 
341
        float cosHO = dot(Ht, I);
 
342
 
 
343
        float cosHI = dot(Ht, omega_in);
 
344
        // eq. 33: first we calculate D(m) with m=Ht:
 
345
        float alpha2 = m_ab * m_ab;
 
346
        float cosThetaM = dot(N, Ht);
 
347
        float cosThetaM2 = cosThetaM * cosThetaM;
 
348
        float tanThetaM2 = (1 - cosThetaM2) / cosThetaM2;
 
349
        float cosThetaM4 = cosThetaM2 * cosThetaM2;
 
350
        float D = expf(-tanThetaM2 / alpha2) / (M_PI_F * alpha2 *  cosThetaM4);
 
351
        // eq. 26, 27: now calculate G1(i,m) and G1(o,m)
 
352
        float ao = 1 / (m_ab * safe_sqrtf((1 - cosNO * cosNO) / (cosNO * cosNO)));
 
353
        float ai = 1 / (m_ab * safe_sqrtf((1 - cosNI * cosNI) / (cosNI * cosNI)));
 
354
        float G1o = ao < 1.6f ? (3.535f * ao + 2.181f * ao * ao) / (1 + 2.276f * ao + 2.577f * ao * ao) : 1.0f;
 
355
        float G1i = ai < 1.6f ? (3.535f * ai + 2.181f * ai * ai) / (1 + 2.276f * ai + 2.577f * ai * ai) : 1.0f;
 
356
        float G = G1o * G1i;
 
357
        // probability
 
358
        float invHt2 = 1 / dot(ht, ht);
 
359
        *pdf = D * fabsf(cosThetaM) * (fabsf(cosHI) * (m_eta * m_eta)) * invHt2;
 
360
        float out = (fabsf(cosHI * cosHO) * (m_eta * m_eta) * (G * D) * invHt2) / cosNO;
 
361
        return make_float3 (out, out, out);
 
362
}
 
363
 
 
364
__device int bsdf_microfacet_beckmann_sample(const ShaderClosure *sc, float3 Ng, float3 I, float3 dIdx, float3 dIdy, float randu, float randv, float3 *eval, float3 *omega_in, float3 *domega_in_dx, float3 *domega_in_dy, float *pdf)
 
365
{
 
366
        float m_ab = sc->data0;
 
367
        int m_refractive = sc->type == CLOSURE_BSDF_MICROFACET_BECKMANN_REFRACTION_ID;
 
368
        float3 N = sc->N;
 
369
 
 
370
        float cosNO = dot(N, I);
 
371
        if(cosNO > 0) {
 
372
                float3 X, Y, Z = N;
 
373
                make_orthonormals(Z, &X, &Y);
 
374
                // generate a random microfacet normal m
 
375
                // eq. 35,36:
 
376
                // we take advantage of cos(atan(x)) == 1/sqrt(1+x^2)
 
377
                //tttt  and sin(atan(x)) == x/sqrt(1+x^2)
 
378
                float alpha2 = m_ab * m_ab;
 
379
                float tanThetaM = safe_sqrtf(-alpha2 * logf(1 - randu));
 
380
                float cosThetaM = 1 / safe_sqrtf(1 + tanThetaM * tanThetaM);
 
381
                float sinThetaM = cosThetaM * tanThetaM;
 
382
                float phiM = 2 * M_PI_F * randv;
 
383
                float3 m = (cosf(phiM) * sinThetaM) * X +
 
384
                                 (sinf(phiM) * sinThetaM) * Y +
 
385
                                                           cosThetaM  * Z;
 
386
 
 
387
                if(!m_refractive) {
 
388
                        float cosMO = dot(m, I);
 
389
                        if(cosMO > 0) {
 
390
                                // eq. 39 - compute actual reflected direction
 
391
                                *omega_in = 2 * cosMO * m - I;
 
392
                                if(dot(Ng, *omega_in) > 0) {
 
393
                                        // microfacet normal is visible to this ray
 
394
                                        // eq. 25
 
395
                                        float cosThetaM2 = cosThetaM * cosThetaM;
 
396
                                        float tanThetaM2 = tanThetaM * tanThetaM;
 
397
                                        float cosThetaM4 = cosThetaM2 * cosThetaM2;
 
398
                                        float D = expf(-tanThetaM2 / alpha2) / (M_PI_F * alpha2 *  cosThetaM4);
 
399
                                        // eq. 24
 
400
                                        float pm = D * cosThetaM;
 
401
                                        // convert into pdf of the sampled direction
 
402
                                        // eq. 38 - but see also:
 
403
                                        // eq. 17 in http://www.graphics.cornell.edu/~bjw/wardnotes.pdf
 
404
                                        *pdf = pm * 0.25f / cosMO;
 
405
                                        // Eval BRDF*cosNI
 
406
                                        float cosNI = dot(N, *omega_in);
 
407
                                        // eq. 26, 27: now calculate G1(i,m) and G1(o,m)
 
408
                                        float ao = 1 / (m_ab * safe_sqrtf((1 - cosNO * cosNO) / (cosNO * cosNO)));
 
409
                                        float ai = 1 / (m_ab * safe_sqrtf((1 - cosNI * cosNI) / (cosNI * cosNI)));
 
410
                                        float G1o = ao < 1.6f ? (3.535f * ao + 2.181f * ao * ao) / (1 + 2.276f * ao + 2.577f * ao * ao) : 1.0f;
 
411
                                        float G1i = ai < 1.6f ? (3.535f * ai + 2.181f * ai * ai) / (1 + 2.276f * ai + 2.577f * ai * ai) : 1.0f;
 
412
                                        float G = G1o * G1i;
 
413
                                        // eq. 20: (F*G*D)/(4*in*on)
 
414
                                        float out = (G * D) * 0.25f / cosNO;
 
415
                                        *eval = make_float3(out, out, out);
 
416
#ifdef __RAY_DIFFERENTIALS__
 
417
                                        *domega_in_dx = (2 * dot(m, dIdx)) * m - dIdx;
 
418
                                        *domega_in_dy = (2 * dot(m, dIdy)) * m - dIdy;
 
419
#endif
 
420
                                }
 
421
                        }
 
422
                }
 
423
                else {
 
424
                        // CAUTION: the i and o variables are inverted relative to the paper
 
425
                        // eq. 39 - compute actual refractive direction
 
426
                        float3 R, T;
 
427
#ifdef __RAY_DIFFERENTIALS__
 
428
                        float3 dRdx, dRdy, dTdx, dTdy;
 
429
#endif
 
430
                        float m_eta = sc->data1;
 
431
                        bool inside;
 
432
                        fresnel_dielectric(m_eta, m, I, &R, &T,
 
433
#ifdef __RAY_DIFFERENTIALS__
 
434
                                dIdx, dIdy, &dRdx, &dRdy, &dTdx, &dTdy,
 
435
#endif
 
436
                                &inside);
 
437
 
 
438
                        if(!inside) {
 
439
                                *omega_in = T;
 
440
#ifdef __RAY_DIFFERENTIALS__
 
441
                                *domega_in_dx = dTdx;
 
442
                                *domega_in_dy = dTdy;
 
443
#endif
 
444
 
 
445
                                // eq. 33
 
446
                                float cosThetaM2 = cosThetaM * cosThetaM;
 
447
                                float tanThetaM2 = tanThetaM * tanThetaM;
 
448
                                float cosThetaM4 = cosThetaM2 * cosThetaM2;
 
449
                                float D = expf(-tanThetaM2 / alpha2) / (M_PI_F * alpha2 *  cosThetaM4);
 
450
                                // eq. 24
 
451
                                float pm = D * cosThetaM;
 
452
                                // eval BRDF*cosNI
 
453
                                float cosNI = dot(N, *omega_in);
 
454
                                // eq. 26, 27: now calculate G1(i,m) and G1(o,m)
 
455
                                float ao = 1 / (m_ab * safe_sqrtf((1 - cosNO * cosNO) / (cosNO * cosNO)));
 
456
                                float ai = 1 / (m_ab * safe_sqrtf((1 - cosNI * cosNI) / (cosNI * cosNI)));
 
457
                                float G1o = ao < 1.6f ? (3.535f * ao + 2.181f * ao * ao) / (1 + 2.276f * ao + 2.577f * ao * ao) : 1.0f;
 
458
                                float G1i = ai < 1.6f ? (3.535f * ai + 2.181f * ai * ai) / (1 + 2.276f * ai + 2.577f * ai * ai) : 1.0f;
 
459
                                float G = G1o * G1i;
 
460
                                // eq. 21
 
461
                                float cosHI = dot(m, *omega_in);
 
462
                                float cosHO = dot(m, I);
 
463
                                float Ht2 = m_eta * cosHI + cosHO;
 
464
                                Ht2 *= Ht2;
 
465
                                float out = (fabsf(cosHI * cosHO) * (m_eta * m_eta) * (G * D)) / (cosNO * Ht2);
 
466
                                // eq. 38 and eq. 17
 
467
                                *pdf = pm * (m_eta * m_eta) * fabsf(cosHI) / Ht2;
 
468
                                *eval = make_float3(out, out, out);
 
469
                        }
 
470
                }
 
471
        }
 
472
        return (m_refractive) ? LABEL_TRANSMIT|LABEL_GLOSSY : LABEL_REFLECT|LABEL_GLOSSY;
 
473
}
 
474
 
 
475
CCL_NAMESPACE_END
 
476
 
 
477
#endif /* __BSDF_MICROFACET_H__ */
 
478