77e73e932ef77952916dab25042fd3ecef38cd84
[blender.git] / intern / cycles / kernel / kernel_light.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 typedef struct LightSample {
22         float3 P;
23         float3 Ng;
24         int object;
25         int prim;
26         int shader;
27         float weight;
28 } LightSample;
29
30 /* Point Light */
31
32 __device void point_light_sample(KernelGlobals *kg, int point,
33         float randu, float randv, float3 P, LightSample *ls)
34 {
35         float4 f = kernel_tex_fetch(__light_point, point);
36
37         ls->P = make_float3(f.x, f.y, f.z);
38         ls->Ng = normalize(ls->P - P);
39         ls->shader = __float_as_int(f.w);
40         ls->object = ~0;
41         ls->prim = ~0;
42 }
43
44 __device float point_light_pdf(KernelGlobals *kg, float t)
45 {
46         return t*t*kernel_data.integrator.pdf_lights;
47 }
48
49 /* Triangle Light */
50
51 __device void triangle_light_sample(KernelGlobals *kg, int prim, int object,
52         float randu, float randv, LightSample *ls)
53 {
54         /* triangle, so get position, normal, shader */
55         ls->P = triangle_sample_MT(kg, prim, randu, randv);
56         ls->Ng = triangle_normal_MT(kg, prim, &ls->shader);
57         ls->object = object;
58         ls->prim = prim;
59
60 #ifdef __INSTANCING__
61         /* instance transform */
62         if(ls->object >= 0) {
63                 object_position_transform(kg, ls->object, &ls->P);
64                 object_normal_transform(kg, ls->object, &ls->Ng);
65         }
66 #endif
67 }
68
69 __device float triangle_light_pdf(KernelGlobals *kg,
70         const float3 Ng, const float3 I, float t)
71 {
72         float cos_pi = fabsf(dot(Ng, I));
73
74         if(cos_pi == 0.0f)
75                 return 0.0f;
76         
77         return (t*t*kernel_data.integrator.pdf_triangles)/cos_pi;
78 }
79
80 /* Light Distribution */
81
82 __device int light_distribution_sample(KernelGlobals *kg, float randt)
83 {
84         /* this is basically std::upper_bound as used by pbrt, to find a point light or
85            triangle to emit from, proportional to area. a good improvement would be to
86            also sample proportional to power, though it's not so well defined with
87            OSL shaders. */
88         int first = 0;
89         int len = kernel_data.integrator.num_distribution + 1;
90
91         while(len > 0) {
92                 int half_len = len >> 1;
93                 int middle = first + half_len;
94
95                 if(randt < kernel_tex_fetch(__light_distribution, middle).x) {
96                         len = half_len;
97                 }
98                 else {
99                         first = middle + 1;
100                         len = len - half_len - 1;
101                 }
102         }
103
104         first = max(0, first-1);
105         kernel_assert(first >= 0 && first < kernel_data.integrator.num_distribution);
106
107         return first;
108 }
109
110 /* Generic Light */
111
112 __device void light_sample(KernelGlobals *kg, float randt, float randu, float randv, float3 P, LightSample *ls)
113 {
114         /* sample index */
115         int index = light_distribution_sample(kg, randt);
116
117         /* fetch light data */
118         float4 l = kernel_tex_fetch(__light_distribution, index);
119         int prim = __float_as_int(l.y);
120         ls->weight = l.z;
121
122         if(prim >= 0) {
123                 int object = __float_as_int(l.w);
124                 triangle_light_sample(kg, prim, object, randu, randv, ls);
125         }
126         else {
127                 int point = -prim-1;
128                 point_light_sample(kg, point, randu, randv, P, ls);
129         }
130 }
131
132 __device float light_sample_pdf(KernelGlobals *kg, LightSample *ls, float3 I, float t)
133 {
134         float pdf;
135
136         if(ls->prim != ~0)
137                 pdf = triangle_light_pdf(kg, ls->Ng, I, t);
138         else
139                 pdf = point_light_pdf(kg, t);
140         
141         return pdf;
142 }
143
144 __device void light_select(KernelGlobals *kg, int index, float randu, float randv, float3 P, LightSample *ls)
145 {
146         point_light_sample(kg, index, randu, randv, P, ls);
147 }
148
149 __device float light_select_pdf(KernelGlobals *kg, LightSample *ls, float3 I, float t)
150 {
151         return point_light_pdf(kg, t);
152 }
153
154 CCL_NAMESPACE_END
155