9787af535bb027f6897d7903de13810a91cb4ce1
[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, 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.dx = make_float3(0.0f, 0.0f, 0.0f);
40                 ray.dP.dy = make_float3(0.0f, 0.0f, 0.0f);
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         shader_release(kg, &sd);
73
74         return eval;
75 }
76
77 __device_noinline bool direct_emission(KernelGlobals *kg, ShaderData *sd, int lindex,
78         float randt, float rando, float randu, float randv, Ray *ray, BsdfEval *eval,
79         bool *is_lamp)
80 {
81         LightSample ls;
82
83 #ifdef __NON_PROGRESSIVE__
84         if(lindex != -1) {
85                 /* sample position on a specified light */
86                 light_select(kg, lindex, randu, randv, sd->P, &ls);
87         }
88         else
89 #endif
90         {
91                 /* sample a light and position on int */
92                 light_sample(kg, randt, randu, randv, sd->time, sd->P, &ls);
93         }
94
95         if(ls.pdf == 0.0f)
96                 return false;
97
98         /* evaluate closure */
99         float3 light_eval = direct_emissive_eval(kg, rando, &ls, randu, randv, -ls.D, ls.t, sd->time);
100
101         if(is_zero(light_eval))
102                 return false;
103
104         /* todo: use visbility flag to skip lights */
105
106         /* evaluate BSDF at shading point */
107         float bsdf_pdf;
108
109         shader_bsdf_eval(kg, sd, ls.D, eval, &bsdf_pdf);
110
111         if(ls.shader & SHADER_USE_MIS) {
112                 /* multiple importance sampling */
113                 float mis_weight = power_heuristic(ls.pdf, bsdf_pdf);
114                 light_eval *= mis_weight;
115         }
116         
117         bsdf_eval_mul(eval, light_eval/ls.pdf);
118
119         if(bsdf_eval_is_zero(eval))
120                 return false;
121
122         if(ls.shader & SHADER_CAST_SHADOW) {
123                 /* setup ray */
124                 bool transmit = (dot(sd->Ng, ls.D) < 0.0f);
125                 ray->P = ray_offset(sd->P, (transmit)? -sd->Ng: sd->Ng);
126
127                 if(ls.t == FLT_MAX) {
128                         /* distant light */
129                         ray->D = ls.D;
130                         ray->t = ls.t;
131                 }
132                 else {
133                         /* other lights, avoid self-intersection */
134                         ray->D = ray_offset(ls.P, ls.Ng) - ray->P;
135                         ray->D = normalize_len(ray->D, &ray->t);
136                 }
137         }
138         else {
139                 /* signal to not cast shadow ray */
140                 ray->t = 0.0f;
141         }
142
143         /* return if it's a lamp for shadow pass */
144         *is_lamp = (ls.prim == ~0 && ls.type != LIGHT_BACKGROUND);
145
146         return true;
147 }
148
149 /* Indirect Primitive Emission */
150
151 __device_noinline float3 indirect_primitive_emission(KernelGlobals *kg, ShaderData *sd, float t, int path_flag, float bsdf_pdf)
152 {
153         /* evaluate emissive closure */
154         float3 L = shader_emissive_eval(kg, sd);
155
156 #ifdef __HAIR__
157         if(!(path_flag & PATH_RAY_MIS_SKIP) && (sd->flag & SD_SAMPLE_AS_LIGHT) && (sd->segment == ~0)) {
158 #else
159         if(!(path_flag & PATH_RAY_MIS_SKIP) && (sd->flag & SD_SAMPLE_AS_LIGHT)) {
160 #endif
161                 /* multiple importance sampling, get triangle light pdf,
162                  * and compute weight with respect to BSDF pdf */
163                 float pdf = triangle_light_pdf(kg, sd->Ng, sd->I, t);
164                 float mis_weight = power_heuristic(bsdf_pdf, pdf);
165
166                 return L*mis_weight;
167         }
168
169         return L;
170 }
171
172 /* Indirect Lamp Emission */
173
174 __device_noinline bool indirect_lamp_emission(KernelGlobals *kg, Ray *ray, int path_flag, float bsdf_pdf, float randt, float3 *emission)
175 {
176         LightSample ls;
177         int lamp = lamp_light_eval_sample(kg, randt);
178
179         if(lamp == ~0)
180                 return false;
181
182         if(!lamp_light_eval(kg, lamp, ray->P, ray->D, ray->t, &ls))
183                 return false;
184         
185         /* todo: missing texture coordinates */
186         float u = 0.0f;
187         float v = 0.0f;
188         float3 L = direct_emissive_eval(kg, 0.0f, &ls, u, v, -ray->D, ls.t, ray->time);
189
190         if(!(path_flag & PATH_RAY_MIS_SKIP)) {
191                 /* multiple importance sampling, get regular light pdf,
192                  * and compute weight with respect to BSDF pdf */
193                 float mis_weight = power_heuristic(bsdf_pdf, ls.pdf);
194                 L *= mis_weight;
195         }
196
197         *emission = L;
198         return true;
199 }
200
201 /* Indirect Background */
202
203 __device_noinline float3 indirect_background(KernelGlobals *kg, Ray *ray, int path_flag, float bsdf_pdf)
204 {
205 #ifdef __BACKGROUND__
206         /* evaluate background closure */
207         ShaderData sd;
208         shader_setup_from_background(kg, &sd, ray);
209         float3 L = shader_eval_background(kg, &sd, path_flag, SHADER_CONTEXT_EMISSION);
210         shader_release(kg, &sd);
211
212 #ifdef __BACKGROUND_MIS__
213         /* check if background light exists or if we should skip pdf */
214         int res = kernel_data.integrator.pdf_background_res;
215
216         if(!(path_flag & PATH_RAY_MIS_SKIP) && res) {
217                 /* multiple importance sampling, get background light pdf for ray
218                  * direction, and compute weight with respect to BSDF pdf */
219                 float pdf = background_light_pdf(kg, ray->D);
220                 float mis_weight = power_heuristic(bsdf_pdf, pdf);
221
222                 return L*mis_weight;
223         }
224 #endif
225
226         return L;
227 #else
228         return make_float3(0.8f, 0.8f, 0.8f);
229 #endif
230 }
231
232 CCL_NAMESPACE_END
233