add BLI_strcpy_rlen, replace strcat, which was used in misleading way.
[blender.git] / intern / cycles / kernel / kernel_montecarlo.h
1 /*
2  * Parts 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 __KERNEL_MONTECARLO_CL__
34 #define __KERNEL_MONTECARLO_CL__
35
36 CCL_NAMESPACE_BEGIN
37
38 /// Given values x and y on [0,1], convert them in place to values on
39 /// [-1,1] uniformly distributed over a unit sphere.
40 __device void to_unit_disk(float *x, float *y)
41 {
42         float phi = M_2PI_F * (*x);
43         float r = sqrtf(*y);
44
45         *x = r * cosf(phi);
46         *y = r * sinf(phi);
47 }
48
49 __device void make_orthonormals_tangent(const float3 N, const float3 T, float3 *a, float3 *b)
50 {
51         *b = normalize(cross(N, T));
52         *a = cross(*b, N);
53 }
54
55 __device_inline void sample_cos_hemisphere(const float3 N,
56         float randu, float randv, float3 *omega_in, float *pdf)
57 {
58         // Default closure BSDF implementation: uniformly sample
59         // cosine-weighted hemisphere above the point.
60         to_unit_disk(&randu, &randv);
61         float costheta = sqrtf(max(1.0f - randu * randu - randv * randv, 0.0f));
62         float3 T, B;
63         make_orthonormals(N, &T, &B);
64         *omega_in = randu * T + randv * B + costheta * N;
65         *pdf = costheta *M_1_PI_F;
66 }
67
68 __device_inline void sample_uniform_hemisphere(const float3 N,
69                                                float randu, float randv,
70                                                float3 *omega_in, float *pdf)
71 {
72         float z = randu;
73         float r = sqrtf(max(0.0f, 1.0f - z*z));
74         float phi = M_2PI_F * randv;
75         float x = r * cosf(phi);
76         float y = r * sinf(phi);
77
78         float3 T, B;
79         make_orthonormals (N, &T, &B);
80         *omega_in = x * T + y * B + z * N;
81         *pdf = 0.5f * M_1_PI_F;
82 }
83
84 __device_inline void sample_uniform_cone(const float3 N, float angle,
85                                          float randu, float randv,
86                                          float3 *omega_in, float *pdf)
87 {
88         float z = cosf(angle*randu);
89         float r = sqrtf(max(0.0f, 1.0f - z*z));
90         float phi = M_2PI_F * randv;
91         float x = r * cosf(phi);
92         float y = r * sinf(phi);
93
94         float3 T, B;
95         make_orthonormals (N, &T, &B);
96         *omega_in = x * T + y * B + z * N;
97         *pdf = 0.5f * M_1_PI_F / (1.0f - cosf(angle));
98 }
99
100 __device float3 sample_uniform_sphere(float u1, float u2)
101 {
102         float z = 1.0f - 2.0f*u1;
103         float r = sqrtf(fmaxf(0.0f, 1.0f - z*z));
104         float phi = M_2PI_F*u2;
105         float x = r*cosf(phi);
106         float y = r*sinf(phi);
107
108         return make_float3(x, y, z);
109 }
110
111 __device float power_heuristic(float a, float b)
112 {
113         return (a*a)/(a*a + b*b);
114 }
115
116 __device float2 concentric_sample_disk(float u1, float u2)
117 {
118         float r, theta;
119         // Map uniform random numbers to $[-1,1]^2$
120         float sx = 2 * u1 - 1;
121         float sy = 2 * u2 - 1;
122
123         // Map square to $(r,\theta)$
124
125         // Handle degeneracy at the origin
126         if(sx == 0.0f && sy == 0.0f) {
127                 return make_float2(0.0f, 0.0f);
128         }
129         if(sx >= -sy) {
130                 if(sx > sy) {
131                         // Handle first region of disk
132                         r = sx;
133                         if(sy > 0.0f) theta = sy/r;
134                         else              theta = 8.0f + sy/r;
135                 }
136                 else {
137                         // Handle second region of disk
138                         r = sy;
139                         theta = 2.0f - sx/r;
140                 }
141         }
142         else {
143                 if(sx <= sy) {
144                         // Handle third region of disk
145                         r = -sx;
146                         theta = 4.0f - sy/r;
147                 }
148                 else {
149                         // Handle fourth region of disk
150                         r = -sy;
151                         theta = 6.0f + sx/r;
152                 }
153         }
154
155         theta *= M_PI_4_F;
156         return make_float2(r * cosf(theta), r * sinf(theta));
157 }
158
159 __device float2 regular_polygon_sample(float corners, float rotation, float u, float v)
160 {
161         /* sample corner number and reuse u */
162         float corner = floorf(u*corners);
163         u = u*corners - corner;
164
165         /* uniform sampled triangle weights */
166         u = sqrtf(u);
167         v = v*u;
168         u = 1.0f - u;
169
170         /* point in triangle */
171         float angle = M_PI_F/corners;
172         float2 p = make_float2((u + v)*cosf(angle), (u - v)*sinf(angle));
173
174         /* rotate */
175         rotation += corner*2.0f*angle;
176
177         float cr = cosf(rotation);
178         float sr = sinf(rotation);
179
180         return make_float2(cr*p.x - sr*p.y, sr*p.x + cr*p.y);
181 }
182
183 CCL_NAMESPACE_END
184
185 #endif /* __KERNEL_MONTECARLO_CL__ */
186