style cleanup: block comments
[blender.git] / intern / cycles / kernel / kernel_montecarlo.h
1 /*
2  * Parts 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 __KERNEL_MONTECARLO_CL__
34 #define __KERNEL_MONTECARLO_CL__
35
36 CCL_NAMESPACE_BEGIN
37
38 /// Given values x and y on [0,1], convert them in place to values on
39 /// [-1,1] uniformly distributed over a unit sphere.  This code is
40 /// derived from Peter Shirley, "Realistic Ray Tracing", p. 103.
41 __device void to_unit_disk(float *x, float *y)
42 {
43         float r, phi;
44         float a = 2.0f * (*x) - 1.0f;
45         float b = 2.0f * (*y) - 1.0f;
46         if(a > -b) {
47                 if(a > b) {
48                         r = a;
49                          phi = M_PI_4_F *(b/a);
50                  } else {
51                          r = b;
52                          phi = M_PI_4_F *(2.0f - a/b);
53                  }
54         } else {
55                 if(a < b) {
56                         r = -a;
57                         phi = M_PI_4_F *(4.0f + b/a);
58                 } else {
59                         r = -b;
60                         if(b != 0.0f)
61                                 phi = M_PI_4_F *(6.0f - a/b);
62                         else
63                                 phi = 0.0f;
64                 }
65         }
66         *x = r * cosf(phi);
67         *y = r * sinf(phi);
68 }
69
70 __device void make_orthonormals_tangent(const float3 N, const float3 T, float3 *a, float3 *b)
71 {
72         *b = cross(N, T);
73         *a = cross(*b, N);
74 }
75
76 __device_inline void sample_cos_hemisphere(const float3 N,
77         float randu, float randv, float3 *omega_in, float *pdf)
78 {
79         // Default closure BSDF implementation: uniformly sample
80         // cosine-weighted hemisphere above the point.
81         to_unit_disk(&randu, &randv);
82         float costheta = sqrtf(max(1.0f - randu * randu - randv * randv, 0.0f));
83         float3 T, B;
84         make_orthonormals(N, &T, &B);
85         *omega_in = randu * T + randv * B + costheta * N;
86         *pdf = costheta *M_1_PI_F;
87 }
88
89 __device_inline void sample_uniform_hemisphere(const float3 N,
90                                                                                          float randu, float randv,
91                                                                                          float3 *omega_in, float *pdf)
92 {
93         float z = randu;
94         float r = sqrtf(max(0.0f, 1.0f - z*z));
95         float phi = 2.0f * M_PI_F * randv;
96         float x = r * cosf(phi);
97         float y = r * sinf(phi);
98
99         float3 T, B;
100         make_orthonormals (N, &T, &B);
101         *omega_in = x * T + y * B + z * N;
102         *pdf = 0.5f * M_1_PI_F;
103 }
104
105 __device float3 sample_uniform_sphere(float u1, float u2)
106 {
107         float z = 1.0f - 2.0f*u1;
108         float r = sqrtf(fmaxf(0.0f, 1.0f - z*z));
109         float phi = 2.0f*M_PI_F*u2;
110         float x = r*cosf(phi);
111         float y = r*sinf(phi);
112
113         return make_float3(x, y, z);
114 }
115
116 __device float power_heuristic(float a, float b)
117 {
118         return (a*a)/(a*a + b*b);
119 }
120
121 __device float2 concentric_sample_disk(float u1, float u2)
122 {
123         float r, theta;
124         // Map uniform random numbers to $[-1,1]^2$
125         float sx = 2 * u1 - 1;
126         float sy = 2 * u2 - 1;
127
128         // Map square to $(r,\theta)$
129
130         // Handle degeneracy at the origin
131         if(sx == 0.0f && sy == 0.0f) {
132                 return make_float2(0.0f, 0.0f);
133         }
134         if(sx >= -sy) {
135                 if(sx > sy) {
136                         // Handle first region of disk
137                         r = sx;
138                         if(sy > 0.0f) theta = sy/r;
139                         else              theta = 8.0f + sy/r;
140                 }
141                 else {
142                         // Handle second region of disk
143                         r = sy;
144                         theta = 2.0f - sx/r;
145                 }
146         }
147         else {
148                 if(sx <= sy) {
149                         // Handle third region of disk
150                         r = -sx;
151                         theta = 4.0f - sy/r;
152                 }
153                 else {
154                         // Handle fourth region of disk
155                         r = -sy;
156                         theta = 6.0f + sx/r;
157                 }
158         }
159
160         theta *= M_PI_4_F;
161         return make_float2(r * cosf(theta), r * sinf(theta));
162 }
163
164 __device float2 regular_polygon_sample(float corners, float rotation, float u, float v)
165 {
166         /* sample corner number and reuse u */
167         float corner = floorf(u*corners);
168         u = u*corners - corner;
169
170         /* uniform sampled triangle weights */
171         u = sqrtf(u);
172         v = v*u;
173         u = 1.0f - u;
174
175         /* point in triangle */
176         float angle = M_PI_F/corners;
177         float2 p = make_float2((u + v)*cosf(angle), (u - v)*sinf(angle));
178
179         /* rotate */
180         rotation += corner*2.0f*angle;
181
182         float cr = cosf(rotation);
183         float sr = sinf(rotation);
184
185         return make_float2(cr*p.x - sr*p.y, sr*p.x + cr*p.y);
186 }
187
188 CCL_NAMESPACE_END
189
190 #endif /* __KERNEL_MONTECARLO_CL__ */
191