Revert "Cycles: optimize ensure_valid_reflection(), reduces render time by about 1%"
[blender.git] / intern / cycles / kernel / shaders / stdcycles.h
1 /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
2 // Copyright (c) 2009-2010 Sony Pictures Imageworks Inc., et al.  All Rights Reserved.
3 //
4 // Redistribution and use in source and binary forms, with or without
5 // modification, are permitted provided that the following conditions are
6 // met:
7 // * Redistributions of source code must retain the above copyright
8 //   notice, this list of conditions and the following disclaimer.
9 // * Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
10 //   notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
11 //   documentation and/or other materials provided with the distribution.
12 // * Neither the name of Sony Pictures Imageworks nor the names of its
13 //   contributors may be used to endorse or promote products derived from
14 //   this software without specific prior written permission.
15 // THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
16 // "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
17 // LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR
18 // A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT
19 // OWNER OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
20 // SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT
21 // LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
22 // DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
23 // THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
24 // (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE
25 // OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
26 /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
27
28 #ifndef CCL_STDCYCLESOSL_H
29 #define CCL_STDCYCLESOSL_H
30
31 #include "stdosl.h"
32
33 // Declaration of built-in functions and closures, stdosl.h does not make
34 // these available so we have to redefine them.
35 #define BUILTIN [[int builtin = 1]]
36 #define BUILTIN_DERIV [[ int builtin = 1, int deriv = 1 ]]
37
38 closure color diffuse_ramp(normal N, color colors[8]) BUILTIN;
39 closure color phong_ramp(normal N, float exponent, color colors[8]) BUILTIN;
40 closure color diffuse_toon(normal N, float size, float smooth) BUILTIN;
41 closure color glossy_toon(normal N, float size, float smooth) BUILTIN;
42 closure color microfacet_ggx(normal N, float ag) BUILTIN;
43 closure color microfacet_ggx_aniso(normal N, vector T, float ax, float ay) BUILTIN;
44 closure color microfacet_ggx_refraction(normal N, float ag, float eta) BUILTIN;
45 closure color microfacet_multi_ggx(normal N, float ag, color C) BUILTIN;
46 closure color microfacet_multi_ggx_aniso(normal N, vector T, float ax, float ay, color C) BUILTIN;
47 closure color microfacet_multi_ggx_glass(normal N, float ag, float eta, color C) BUILTIN;
48 closure color microfacet_ggx_fresnel(normal N, float ag, float eta, color C, color Cspec0) BUILTIN;
49 closure color microfacet_ggx_aniso_fresnel(
50     normal N, vector T, float ax, float ay, float eta, color C, color Cspec0) BUILTIN;
51 closure color
52 microfacet_multi_ggx_fresnel(normal N, float ag, float eta, color C, color Cspec0) BUILTIN;
53 closure color microfacet_multi_ggx_aniso_fresnel(
54     normal N, vector T, float ax, float ay, float eta, color C, color Cspec0) BUILTIN;
55 closure color
56 microfacet_multi_ggx_glass_fresnel(normal N, float ag, float eta, color C, color Cspec0) BUILTIN;
57 closure color microfacet_beckmann(normal N, float ab) BUILTIN;
58 closure color microfacet_beckmann_aniso(normal N, vector T, float ax, float ay) BUILTIN;
59 closure color microfacet_beckmann_refraction(normal N, float ab, float eta) BUILTIN;
60 closure color ashikhmin_shirley(normal N, vector T, float ax, float ay) BUILTIN;
61 closure color ashikhmin_velvet(normal N, float sigma) BUILTIN;
62 closure color ambient_occlusion() BUILTIN;
63 closure color principled_diffuse(normal N, float roughness) BUILTIN;
64 closure color principled_sheen(normal N) BUILTIN;
65 closure color principled_clearcoat(normal N, float clearcoat, float clearcoat_roughness) BUILTIN;
66
67 // BSSRDF
68 closure color bssrdf(string method, normal N, vector radius, color albedo) BUILTIN;
69
70 // Hair
71 closure color
72 hair_reflection(normal N, float roughnessu, float roughnessv, vector T, float offset) BUILTIN;
73 closure color
74 hair_transmission(normal N, float roughnessu, float roughnessv, vector T, float offset) BUILTIN;
75 closure color principled_hair(normal N,
76                               color sigma,
77                               float roughnessu,
78                               float roughnessv,
79                               float coat,
80                               float alpha,
81                               float eta) BUILTIN;
82
83 // Volume
84 closure color henyey_greenstein(float g) BUILTIN;
85 closure color absorption() BUILTIN;
86
87 normal ensure_valid_reflection(normal Ng, vector I, normal N)
88 {
89   /* The implementation here mirrors the one in kernel_montecarlo.h,
90    * check there for an explanation of the algorithm. */
91
92   float sqr(float x)
93   {
94     return x * x;
95   }
96
97   vector R = 2 * dot(N, I) * N - I;
98
99   float threshold = min(0.9 * dot(Ng, I), 0.01);
100   if (dot(Ng, R) >= threshold) {
101     return N;
102   }
103
104   float NdotNg = dot(N, Ng);
105   vector X = normalize(N - NdotNg * Ng);
106
107   float Ix = dot(I, X), Iz = dot(I, Ng);
108   float Ix2 = sqr(Ix), Iz2 = sqr(Iz);
109   float a = Ix2 + Iz2;
110
111   float b = sqrt(Ix2 * (a - sqr(threshold)));
112   float c = Iz * threshold + a;
113
114   float fac = 0.5 / a;
115   float N1_z2 = fac * (b + c), N2_z2 = fac * (-b + c);
116   int valid1 = (N1_z2 > 1e-5) && (N1_z2 <= (1.0 + 1e-5));
117   int valid2 = (N2_z2 > 1e-5) && (N2_z2 <= (1.0 + 1e-5));
118
119   float N_new_x, N_new_z;
120   if (valid1 && valid2) {
121     float N1_x = sqrt(1.0 - N1_z2), N1_z = sqrt(N1_z2);
122     float N2_x = sqrt(1.0 - N2_z2), N2_z = sqrt(N2_z2);
123
124     float R1 = 2 * (N1_x * Ix + N1_z * Iz) * N1_z - Iz;
125     float R2 = 2 * (N2_x * Ix + N2_z * Iz) * N2_z - Iz;
126
127     valid1 = (R1 >= 1e-5);
128     valid2 = (R2 >= 1e-5);
129     if (valid1 && valid2) {
130       N_new_x = (R1 < R2) ? N1_x : N2_x;
131       N_new_z = (R1 < R2) ? N1_z : N2_z;
132     }
133     else {
134       N_new_x = (R1 > R2) ? N1_x : N2_x;
135       N_new_z = (R1 > R2) ? N1_z : N2_z;
136     }
137   }
138   else if (valid1 || valid2) {
139     float Nz2 = valid1 ? N1_z2 : N2_z2;
140     N_new_x = sqrt(1.0 - Nz2);
141     N_new_z = sqrt(Nz2);
142   }
143   else {
144     return Ng;
145   }
146
147   return N_new_x * X + N_new_z * Ng;
148 }
149
150 #endif /* CCL_STDOSL_H */