Cycles: better path termination for transparency.
[blender.git] / intern / cycles / kernel / closure / bsdf_ashikhmin_velvet.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_ASHIKHMIN_VELVET_H__
34 #define __BSDF_ASHIKHMIN_VELVET_H__
35
36 CCL_NAMESPACE_BEGIN
37
38 typedef ccl_addr_space struct VelvetBsdf {
39         SHADER_CLOSURE_BASE;
40
41         float sigma;
42         float invsigma2;
43 } VelvetBsdf;
44
45 ccl_device int bsdf_ashikhmin_velvet_setup(VelvetBsdf *bsdf)
46 {
47         float sigma = fmaxf(bsdf->sigma, 0.01f);
48         bsdf->invsigma2 = 1.0f/(sigma * sigma);
49         
50         bsdf->type = CLOSURE_BSDF_ASHIKHMIN_VELVET_ID;
51
52         return SD_BSDF|SD_BSDF_HAS_EVAL;
53 }
54
55 ccl_device bool bsdf_ashikhmin_velvet_merge(const ShaderClosure *a, const ShaderClosure *b)
56 {
57         const VelvetBsdf *bsdf_a = (const VelvetBsdf*)a;
58         const VelvetBsdf *bsdf_b = (const VelvetBsdf*)b;
59
60         return (isequal_float3(bsdf_a->N, bsdf_b->N)) &&
61                (bsdf_a->sigma == bsdf_b->sigma);
62 }
63
64 ccl_device float3 bsdf_ashikhmin_velvet_eval_reflect(const ShaderClosure *sc, const float3 I, const float3 omega_in, float *pdf)
65 {
66         const VelvetBsdf *bsdf = (const VelvetBsdf*)sc;
67         float m_invsigma2 = bsdf->invsigma2;
68         float3 N = bsdf->N;
69
70         float cosNO = dot(N, I);
71         float cosNI = dot(N, omega_in);
72         if(cosNO > 0 && cosNI > 0) {
73                 float3 H = normalize(omega_in + I);
74
75                 float cosNH = dot(N, H);
76                 float cosHO = fabsf(dot(I, H));
77
78                 if(!(fabsf(cosNH) < 1.0f-1e-5f && cosHO > 1e-5f))
79                         return make_float3(0.0f, 0.0f, 0.0f);
80
81                 float cosNHdivHO = cosNH / cosHO;
82                 cosNHdivHO = fmaxf(cosNHdivHO, 1e-5f);
83
84                 float fac1 = 2 * fabsf(cosNHdivHO * cosNO);
85                 float fac2 = 2 * fabsf(cosNHdivHO * cosNI);
86
87                 float sinNH2 = 1 - cosNH * cosNH;
88                 float sinNH4 = sinNH2 * sinNH2;
89                 float cotangent2 = (cosNH * cosNH) / sinNH2;
90
91                 float D = expf(-cotangent2 * m_invsigma2) * m_invsigma2 * M_1_PI_F / sinNH4;
92                 float G = min(1.0f, min(fac1, fac2)); // TODO: derive G from D analytically
93
94                 float out = 0.25f * (D * G) / cosNO;
95
96                 *pdf = 0.5f * M_1_PI_F;
97                 return make_float3(out, out, out);
98         }
99
100         return make_float3(0.0f, 0.0f, 0.0f);
101 }
102
103 ccl_device float3 bsdf_ashikhmin_velvet_eval_transmit(const ShaderClosure *sc, const float3 I, const float3 omega_in, float *pdf)
104 {
105         return make_float3(0.0f, 0.0f, 0.0f);
106 }
107
108 ccl_device int bsdf_ashikhmin_velvet_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)
109 {
110         const VelvetBsdf *bsdf = (const VelvetBsdf*)sc;
111         float m_invsigma2 = bsdf->invsigma2;
112         float3 N = bsdf->N;
113
114         // we are viewing the surface from above - send a ray out with uniform
115         // distribution over the hemisphere
116         sample_uniform_hemisphere(N, randu, randv, omega_in, pdf);
117
118         if(dot(Ng, *omega_in) > 0) {
119                 float3 H = normalize(*omega_in + I);
120
121                 float cosNI = dot(N, *omega_in);
122                 float cosNO = dot(N, I);
123                 float cosNH = dot(N, H);
124                 float cosHO = fabsf(dot(I, H));
125
126                 if(fabsf(cosNO) > 1e-5f && fabsf(cosNH) < 1.0f-1e-5f && cosHO > 1e-5f) {
127                         float cosNHdivHO = cosNH / cosHO;
128                         cosNHdivHO = fmaxf(cosNHdivHO, 1e-5f);
129
130                         float fac1 = 2 * fabsf(cosNHdivHO * cosNO);
131                         float fac2 = 2 * fabsf(cosNHdivHO * cosNI);
132
133                         float sinNH2 = 1 - cosNH * cosNH;
134                         float sinNH4 = sinNH2 * sinNH2;
135                         float cotangent2 = (cosNH * cosNH) / sinNH2;
136
137                         float D = expf(-cotangent2 * m_invsigma2) * m_invsigma2 * M_1_PI_F / sinNH4;
138                         float G = min(1.0f, min(fac1, fac2)); // TODO: derive G from D analytically
139
140                         float power = 0.25f * (D * G) / cosNO;
141
142                         *eval = make_float3(power, power, power);
143
144 #ifdef __RAY_DIFFERENTIALS__
145                         // TODO: find a better approximation for the retroreflective bounce
146                         *domega_in_dx = (2 * dot(N, dIdx)) * N - dIdx;
147                         *domega_in_dy = (2 * dot(N, dIdy)) * N - dIdy;
148 #endif
149                 }
150                 else
151                         *pdf = 0.0f;
152         }
153         else
154                 *pdf = 0.0f;
155
156         return LABEL_REFLECT|LABEL_DIFFUSE;
157 }
158
159 CCL_NAMESPACE_END
160
161 #endif /* __BSDF_ASHIKHMIN_VELVET_H__ */
162