cd7701a0c75e3a93315832b02580d5228de25ede
[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 float3 direct_emissive_eval(KernelGlobals *kg, float rando,
24         LightSample *ls, float u, float v, float3 I, 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.dP.dx = make_float3(0.0f, 0.0f, 0.0f);
36                 ray.dP.dy = make_float3(0.0f, 0.0f, 0.0f);
37                 shader_setup_from_background(kg, &sd, &ray);
38                 eval = shader_eval_background(kg, &sd, 0);
39         }
40         else
41 #endif
42         {
43                 shader_setup_from_sample(kg, &sd, ls->P, ls->Ng, I, ls->shader, ls->object, ls->prim, u, v, time);
44                 ls->Ng = sd.Ng;
45
46                 /* no path flag, we're evaluating this for all closures. that's weak but
47                    we'd have to do multiple evaluations otherwise */
48                 shader_eval_surface(kg, &sd, rando, 0);
49
50                 /* evaluate emissive closure */
51                 if(sd.flag & SD_EMISSION)
52                         eval = shader_emissive_eval(kg, &sd);
53                 else
54                         eval = make_float3(0.0f, 0.0f, 0.0f);
55         }
56
57         shader_release(kg, &sd);
58
59         return eval;
60 }
61
62 __device bool direct_emission(KernelGlobals *kg, ShaderData *sd, int lindex,
63         float randt, float rando, float randu, float randv, Ray *ray, BsdfEval *eval,
64         bool *is_lamp)
65 {
66         LightSample ls;
67
68         float pdf = -1.0f;
69
70 #ifdef __MULTI_LIGHT__
71         if(lindex != -1) {
72                 /* sample position on a specified light */
73                 light_select(kg, lindex, randu, randv, sd->P, &ls, &pdf);
74         }
75         else
76 #endif
77         {
78                 /* sample a light and position on int */
79                 light_sample(kg, randt, randu, randv, sd->time, sd->P, &ls, &pdf);
80         }
81
82         /* compute pdf */
83         if(pdf < 0.0f)
84                 pdf = light_sample_pdf(kg, &ls, -ls.D, ls.t);
85
86         if(pdf == 0.0f)
87                 return false;
88
89         /* evaluate closure */
90         float3 light_eval = direct_emissive_eval(kg, rando, &ls, randu, randv, -ls.D, sd->time);
91
92         if(is_zero(light_eval))
93                 return false;
94
95         /* todo: use visbility flag to skip lights */
96
97         /* evaluate BSDF at shading point */
98         float bsdf_pdf;
99
100         shader_bsdf_eval(kg, sd, ls.D, eval, &bsdf_pdf);
101
102         if(ls.prim != ~0 || ls.type == LIGHT_BACKGROUND) {
103                 /* multiple importance sampling */
104                 float mis_weight = power_heuristic(pdf, bsdf_pdf);
105                 light_eval *= mis_weight;
106         }
107         /* todo: clean up these weights */
108         else if(ls.shader & SHADER_AREA_LIGHT)
109                 light_eval *= 0.25f; /* area lamp */
110         else if(ls.t != FLT_MAX)
111                 light_eval *= 0.25f*M_1_PI_F; /* point lamp */
112         
113         bsdf_eval_mul(eval, light_eval/pdf);
114
115         if(bsdf_eval_is_zero(eval))
116                 return false;
117
118         if(ls.shader & SHADER_CAST_SHADOW) {
119                 /* setup ray */
120                 bool transmit = (dot(sd->Ng, ls.D) < 0.0f);
121                 ray->P = ray_offset(sd->P, (transmit)? -sd->Ng: sd->Ng);
122
123                 if(ls.t == FLT_MAX) {
124                         /* distant light */
125                         ray->D = ls.D;
126                         ray->t = ls.t;
127                 }
128                 else {
129                         /* other lights, avoid self-intersection */
130                         ray->D = ray_offset(ls.P, ls.Ng) - ray->P;
131                         ray->D = normalize_len(ray->D, &ray->t);
132                 }
133         }
134         else {
135                 /* signal to not cast shadow ray */
136                 ray->t = 0.0f;
137         }
138
139         *is_lamp = (ls.prim == ~0);
140
141         return true;
142 }
143
144 /* Indirect Emission */
145
146 __device float3 indirect_emission(KernelGlobals *kg, ShaderData *sd, float t, int path_flag, float bsdf_pdf)
147 {
148         /* evaluate emissive closure */
149         float3 L = shader_emissive_eval(kg, sd);
150
151         if(!(path_flag & PATH_RAY_MIS_SKIP) && (sd->flag & SD_SAMPLE_AS_LIGHT)) {
152                 /* multiple importance sampling, get triangle light pdf,
153                    and compute weight with respect to BSDF pdf */
154                 float pdf = triangle_light_pdf(kg, sd->Ng, sd->I, t);
155                 float mis_weight = power_heuristic(bsdf_pdf, pdf);
156
157                 return L*mis_weight;
158         }
159
160         return L;
161 }
162
163 /* Indirect Background */
164
165 __device float3 indirect_background(KernelGlobals *kg, Ray *ray, int path_flag, float bsdf_pdf)
166 {
167 #ifdef __BACKGROUND__
168         /* evaluate background closure */
169         ShaderData sd;
170         shader_setup_from_background(kg, &sd, ray);
171         float3 L = shader_eval_background(kg, &sd, path_flag);
172         shader_release(kg, &sd);
173
174 #ifdef __BACKGROUND_MIS__
175         /* check if background light exists or if we should skip pdf */
176         int res = kernel_data.integrator.pdf_background_res;
177
178         if(!(path_flag & PATH_RAY_MIS_SKIP) && res) {
179                 /* multiple importance sampling, get background light pdf for ray
180                    direction, and compute weight with respect to BSDF pdf */
181                 float pdf = background_light_pdf(kg, ray->D);
182                 float mis_weight = power_heuristic(bsdf_pdf, pdf);
183
184                 return L*mis_weight;
185         }
186 #endif
187
188         return L;
189 #else
190         return make_float3(0.8f, 0.8f, 0.8f);
191 #endif
192 }
193
194 CCL_NAMESPACE_END
195