6f7a3e71d272b244df28b493240e67a7ae7fcda1
[blender.git] / intern / cycles / kernel / kernel_emission.h
1 /*
2  * Copyright 2011, Blender Foundation.
3  *
4  * This program is free software; you can redistribute it and/or
5  * modify it under the terms of the GNU General Public License
6  * as published by the Free Software Foundation; either version 2
7  * of the License, or (at your option) any later version.
8  *
9  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
10  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
11  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
12  * GNU General Public License for more details.
13  *
14  * You should have received a copy of the GNU General Public License
15  * along with this program; if not, write to the Free Software Foundation,
16  * Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301, USA.
17  */
18
19 CCL_NAMESPACE_BEGIN
20
21 /* Direction Emission */
22
23 __device_noinline float3 direct_emissive_eval(KernelGlobals *kg, float rando,
24         LightSample *ls, float u, float v, float3 I, differential3 dI, float t, float time)
25 {
26         /* setup shading at emitter */
27         ShaderData sd;
28         float3 eval;
29
30 #ifdef __BACKGROUND_MIS__
31         if(ls->type == LIGHT_BACKGROUND) {
32                 Ray ray;
33                 ray.D = ls->D;
34                 ray.P = ls->P;
35                 ray.t = 1.0f;
36 #ifdef __OBJECT_MOTION__
37                 ray.time = time;
38 #endif
39                 ray.dP = differential3_zero();
40                 ray.dD = dI;
41 #ifdef __CAMERA_MOTION__
42                 ray.time = time;
43 #endif
44                 shader_setup_from_background(kg, &sd, &ray);
45                 eval = shader_eval_background(kg, &sd, 0, SHADER_CONTEXT_EMISSION);
46         }
47         else
48 #endif
49         {
50 #ifdef __HAIR__
51                 if(ls->type == LIGHT_STRAND)
52                         shader_setup_from_sample(kg, &sd, ls->P, ls->Ng, I, ls->shader, ls->object, ls->prim, u, v, t, time, ls->prim);
53                 else
54 #endif
55                         shader_setup_from_sample(kg, &sd, ls->P, ls->Ng, I, ls->shader, ls->object, ls->prim, u, v, t, time);
56
57                 ls->Ng = sd.Ng;
58
59                 /* no path flag, we're evaluating this for all closures. that's weak but
60                  * we'd have to do multiple evaluations otherwise */
61                 shader_eval_surface(kg, &sd, rando, 0, SHADER_CONTEXT_EMISSION);
62
63                 /* evaluate emissive closure */
64                 if(sd.flag & SD_EMISSION)
65                         eval = shader_emissive_eval(kg, &sd);
66                 else
67                         eval = make_float3(0.0f, 0.0f, 0.0f);
68         }
69         
70         eval *= ls->eval_fac;
71
72         return eval;
73 }
74
75 __device_noinline bool direct_emission(KernelGlobals *kg, ShaderData *sd, int lindex,
76         float randt, float rando, float randu, float randv, Ray *ray, BsdfEval *eval,
77         bool *is_lamp)
78 {
79         LightSample ls;
80
81 #ifdef __NON_PROGRESSIVE__
82         if(lindex != -1) {
83                 /* sample position on a specified light */
84                 light_select(kg, lindex, randu, randv, sd->P, &ls);
85         }
86         else
87 #endif
88         {
89                 /* sample a light and position on int */
90                 light_sample(kg, randt, randu, randv, sd->time, sd->P, &ls);
91         }
92
93         if(ls.pdf == 0.0f)
94                 return false;
95
96         /* todo: implement */
97         differential3 dD = differential3_zero();
98
99         /* evaluate closure */
100         float3 light_eval = direct_emissive_eval(kg, rando, &ls, randu, randv, -ls.D, dD, ls.t, sd->time);
101
102         if(is_zero(light_eval))
103                 return false;
104
105         /* todo: use visbility flag to skip lights */
106
107         /* evaluate BSDF at shading point */
108         float bsdf_pdf;
109
110         shader_bsdf_eval(kg, sd, ls.D, eval, &bsdf_pdf);
111
112         if(ls.shader & SHADER_USE_MIS) {
113                 /* multiple importance sampling */
114                 float mis_weight = power_heuristic(ls.pdf, bsdf_pdf);
115                 light_eval *= mis_weight;
116         }
117         
118         bsdf_eval_mul(eval, light_eval/ls.pdf);
119
120         if(bsdf_eval_is_zero(eval))
121                 return false;
122
123         if(ls.shader & SHADER_CAST_SHADOW) {
124                 /* setup ray */
125                 bool transmit = (dot(sd->Ng, ls.D) < 0.0f);
126                 ray->P = ray_offset(sd->P, (transmit)? -sd->Ng: sd->Ng);
127
128                 if(ls.t == FLT_MAX) {
129                         /* distant light */
130                         ray->D = ls.D;
131                         ray->t = ls.t;
132                 }
133                 else {
134                         /* other lights, avoid self-intersection */
135                         ray->D = ray_offset(ls.P, ls.Ng) - ray->P;
136                         ray->D = normalize_len(ray->D, &ray->t);
137                 }
138
139                 ray->dP = sd->dP;
140                 ray->dD = differential3_zero();
141         }
142         else {
143                 /* signal to not cast shadow ray */
144                 ray->t = 0.0f;
145         }
146
147         /* return if it's a lamp for shadow pass */
148         *is_lamp = (ls.prim == ~0 && ls.type != LIGHT_BACKGROUND);
149
150         return true;
151 }
152
153 /* Indirect Primitive Emission */
154
155 __device_noinline float3 indirect_primitive_emission(KernelGlobals *kg, ShaderData *sd, float t, int path_flag, float bsdf_pdf)
156 {
157         /* evaluate emissive closure */
158         float3 L = shader_emissive_eval(kg, sd);
159
160 #ifdef __HAIR__
161         if(!(path_flag & PATH_RAY_MIS_SKIP) && (sd->flag & SD_SAMPLE_AS_LIGHT) && (sd->segment == ~0)) {
162 #else
163         if(!(path_flag & PATH_RAY_MIS_SKIP) && (sd->flag & SD_SAMPLE_AS_LIGHT)) {
164 #endif
165                 /* multiple importance sampling, get triangle light pdf,
166                  * and compute weight with respect to BSDF pdf */
167                 float pdf = triangle_light_pdf(kg, sd->Ng, sd->I, t);
168                 float mis_weight = power_heuristic(bsdf_pdf, pdf);
169
170                 return L*mis_weight;
171         }
172
173         return L;
174 }
175
176 /* Indirect Lamp Emission */
177
178 __device_noinline bool indirect_lamp_emission(KernelGlobals *kg, Ray *ray, int path_flag, float bsdf_pdf, float randt, float3 *emission)
179 {
180         LightSample ls;
181         int lamp = lamp_light_eval_sample(kg, randt);
182
183         if(lamp == ~0)
184                 return false;
185
186         if(!lamp_light_eval(kg, lamp, ray->P, ray->D, ray->t, &ls))
187                 return false;
188         
189         /* todo: missing texture coordinates */
190         float u = 0.0f;
191         float v = 0.0f;
192         float3 L = direct_emissive_eval(kg, 0.0f, &ls, u, v, -ray->D, ray->dD, ls.t, ray->time);
193
194         if(!(path_flag & PATH_RAY_MIS_SKIP)) {
195                 /* multiple importance sampling, get regular light pdf,
196                  * and compute weight with respect to BSDF pdf */
197                 float mis_weight = power_heuristic(bsdf_pdf, ls.pdf);
198                 L *= mis_weight;
199         }
200
201         *emission = L;
202         return true;
203 }
204
205 /* Indirect Background */
206
207 __device_noinline float3 indirect_background(KernelGlobals *kg, Ray *ray, int path_flag, float bsdf_pdf)
208 {
209 #ifdef __BACKGROUND__
210         /* evaluate background closure */
211         ShaderData sd;
212         shader_setup_from_background(kg, &sd, ray);
213         float3 L = shader_eval_background(kg, &sd, path_flag, SHADER_CONTEXT_EMISSION);
214
215 #ifdef __BACKGROUND_MIS__
216         /* check if background light exists or if we should skip pdf */
217         int res = kernel_data.integrator.pdf_background_res;
218
219         if(!(path_flag & PATH_RAY_MIS_SKIP) && res) {
220                 /* multiple importance sampling, get background light pdf for ray
221                  * direction, and compute weight with respect to BSDF pdf */
222                 float pdf = background_light_pdf(kg, ray->D);
223                 float mis_weight = power_heuristic(bsdf_pdf, pdf);
224
225                 return L*mis_weight;
226         }
227 #endif
228
229         return L;
230 #else
231         return make_float3(0.8f, 0.8f, 0.8f);
232 #endif
233 }
234
235 CCL_NAMESPACE_END
236