Merge remote-tracking branch 'origin/master' into blender2.8
[blender.git] / intern / cycles / util / util_math.h
1 /*
2  * Copyright 2011-2013 Blender Foundation
3  *
4  * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
5  * you may not use this file except in compliance with the License.
6  * You may obtain a copy of the License at
7  *
8  * http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
9  *
10  * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
11  * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
12  * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
13  * See the License for the specific language governing permissions and
14  * limitations under the License.
15  */
16
17 #ifndef __UTIL_MATH_H__
18 #define __UTIL_MATH_H__
19
20 /* Math
21  *
22  * Basic math functions on scalar and vector types. This header is used by
23  * both the kernel code when compiled as C++, and other C++ non-kernel code. */
24
25 #ifndef __KERNEL_OPENCL__
26
27 #include <float.h>
28 #include <math.h>
29 #include <stdio.h>
30
31 #endif
32
33 #include "util_types.h"
34
35 CCL_NAMESPACE_BEGIN
36
37 /* Float Pi variations */
38
39 /* Division */
40 #ifndef M_PI_F
41 #define M_PI_F          ((float)3.14159265358979323846264338327950288)          /* pi */
42 #endif
43 #ifndef M_PI_2_F
44 #define M_PI_2_F        ((float)1.57079632679489661923132169163975144)          /* pi/2 */
45 #endif
46 #ifndef M_PI_4_F
47 #define M_PI_4_F        ((float)0.785398163397448309615660845819875721)         /* pi/4 */
48 #endif
49 #ifndef M_1_PI_F
50 #define M_1_PI_F        ((float)0.318309886183790671537767526745028724)         /* 1/pi */
51 #endif
52 #ifndef M_2_PI_F
53 #define M_2_PI_F        ((float)0.636619772367581343075535053490057448)         /* 2/pi */
54 #endif
55
56 /* Multiplication */
57 #ifndef M_2PI_F
58 #define M_2PI_F         ((float)6.283185307179586476925286766559005768)         /* 2*pi */
59 #endif
60 #ifndef M_4PI_F
61 #define M_4PI_F         ((float)12.56637061435917295385057353311801153)         /* 4*pi */
62 #endif
63
64 /* Float sqrt variations */
65
66 #ifndef M_SQRT2_F
67 #define M_SQRT2_F       ((float)1.41421356237309504880)                                         /* sqrt(2) */
68 #endif
69
70 #ifndef M_LN2_F
71 #define M_LN2_F      ((float)0.6931471805599453)        /* ln(2) */
72 #endif
73
74 #ifndef M_LN10_F
75 #define M_LN10_F     ((float)2.3025850929940457)        /* ln(10) */
76 #endif
77
78 /* Scalar */
79
80 #ifdef _WIN32
81
82 #ifndef __KERNEL_OPENCL__
83
84 ccl_device_inline float fmaxf(float a, float b)
85 {
86         return (a > b)? a: b;
87 }
88
89 ccl_device_inline float fminf(float a, float b)
90 {
91         return (a < b)? a: b;
92 }
93
94 #endif
95
96 #endif
97
98 #ifndef __KERNEL_GPU__
99
100 ccl_device_inline int abs(int x)
101 {
102         return (x > 0)? x: -x;
103 }
104
105 ccl_device_inline int max(int a, int b)
106 {
107         return (a > b)? a: b;
108 }
109
110 ccl_device_inline int min(int a, int b)
111 {
112         return (a < b)? a: b;
113 }
114
115 ccl_device_inline float max(float a, float b)
116 {
117         return (a > b)? a: b;
118 }
119
120 ccl_device_inline float min(float a, float b)
121 {
122         return (a < b)? a: b;
123 }
124
125 ccl_device_inline double max(double a, double b)
126 {
127         return (a > b)? a: b;
128 }
129
130 ccl_device_inline double min(double a, double b)
131 {
132         return (a < b)? a: b;
133 }
134
135 /* These 2 guys are templated for usage with registers data.
136  *
137  * NOTE: Since this is CPU-only functions it is ok to use references here.
138  * But for other devices we'll need to be careful about this.
139  */
140
141 template<typename T>
142 ccl_device_inline T min4(const T& a, const T& b, const T& c, const T& d)
143 {
144         return min(min(a,b),min(c,d));
145 }
146
147 template<typename T>
148 ccl_device_inline T max4(const T& a, const T& b, const T& c, const T& d)
149 {
150         return max(max(a,b),max(c,d));
151 }
152
153 #endif
154
155 ccl_device_inline float min4(float a, float b, float c, float d)
156 {
157         return min(min(a, b), min(c, d));
158 }
159
160 ccl_device_inline float max4(float a, float b, float c, float d)
161 {
162         return max(max(a, b), max(c, d));
163 }
164
165 #ifndef __KERNEL_OPENCL__
166
167 ccl_device_inline int clamp(int a, int mn, int mx)
168 {
169         return min(max(a, mn), mx);
170 }
171
172 ccl_device_inline float clamp(float a, float mn, float mx)
173 {
174         return min(max(a, mn), mx);
175 }
176
177 ccl_device_inline float mix(float a, float b, float t)
178 {
179     return a + t*(b - a);
180 }
181
182 #endif
183
184 #ifndef __KERNEL_CUDA__
185
186 ccl_device_inline float saturate(float a)
187 {
188         return clamp(a, 0.0f, 1.0f);
189 }
190
191 #endif
192
193 ccl_device_inline int float_to_int(float f)
194 {
195         return (int)f;
196 }
197
198 ccl_device_inline int floor_to_int(float f)
199 {
200         return float_to_int(floorf(f));
201 }
202
203 ccl_device_inline int ceil_to_int(float f)
204 {
205         return float_to_int(ceilf(f));
206 }
207
208 ccl_device_inline float signf(float f)
209 {
210         return (f < 0.0f)? -1.0f: 1.0f;
211 }
212
213 ccl_device_inline float nonzerof(float f, float eps)
214 {
215         if(fabsf(f) < eps)
216                 return signf(f)*eps;
217         else
218                 return f;
219 }
220
221 ccl_device_inline float smoothstepf(float f)
222 {
223         float ff = f*f;
224         return (3.0f*ff - 2.0f*ff*f);
225 }
226
227 ccl_device_inline int mod(int x, int m)
228 {
229         return (x % m + m) % m;
230 }
231
232 /* Float2 Vector */
233
234 #ifndef __KERNEL_OPENCL__
235
236 ccl_device_inline bool is_zero(const float2& a)
237 {
238         return (a.x == 0.0f && a.y == 0.0f);
239 }
240
241 #endif
242
243 #ifndef __KERNEL_OPENCL__
244
245 ccl_device_inline float average(const float2& a)
246 {
247         return (a.x + a.y)*(1.0f/2.0f);
248 }
249
250 #endif
251
252 #ifndef __KERNEL_OPENCL__
253
254 ccl_device_inline float2 operator-(const float2& a)
255 {
256         return make_float2(-a.x, -a.y);
257 }
258
259 ccl_device_inline float2 operator*(const float2& a, const float2& b)
260 {
261         return make_float2(a.x*b.x, a.y*b.y);
262 }
263
264 ccl_device_inline float2 operator*(const float2& a, float f)
265 {
266         return make_float2(a.x*f, a.y*f);
267 }
268
269 ccl_device_inline float2 operator*(float f, const float2& a)
270 {
271         return make_float2(a.x*f, a.y*f);
272 }
273
274 ccl_device_inline float2 operator/(float f, const float2& a)
275 {
276         return make_float2(f/a.x, f/a.y);
277 }
278
279 ccl_device_inline float2 operator/(const float2& a, float f)
280 {
281         float invf = 1.0f/f;
282         return make_float2(a.x*invf, a.y*invf);
283 }
284
285 ccl_device_inline float2 operator/(const float2& a, const float2& b)
286 {
287         return make_float2(a.x/b.x, a.y/b.y);
288 }
289
290 ccl_device_inline float2 operator+(const float2& a, const float2& b)
291 {
292         return make_float2(a.x+b.x, a.y+b.y);
293 }
294
295 ccl_device_inline float2 operator-(const float2& a, const float2& b)
296 {
297         return make_float2(a.x-b.x, a.y-b.y);
298 }
299
300 ccl_device_inline float2 operator+=(float2& a, const float2& b)
301 {
302         return a = a + b;
303 }
304
305 ccl_device_inline float2 operator*=(float2& a, const float2& b)
306 {
307         return a = a * b;
308 }
309
310 ccl_device_inline float2 operator*=(float2& a, float f)
311 {
312         return a = a * f;
313 }
314
315 ccl_device_inline float2 operator/=(float2& a, const float2& b)
316 {
317         return a = a / b;
318 }
319
320 ccl_device_inline float2 operator/=(float2& a, float f)
321 {
322         float invf = 1.0f/f;
323         return a = a * invf;
324 }
325
326
327 ccl_device_inline float dot(const float2& a, const float2& b)
328 {
329         return a.x*b.x + a.y*b.y;
330 }
331
332 ccl_device_inline float cross(const float2& a, const float2& b)
333 {
334         return (a.x*b.y - a.y*b.x);
335 }
336
337 #endif
338
339 #ifndef __KERNEL_OPENCL__
340
341 ccl_device_inline bool operator==(const int2 a, const int2 b)
342 {
343         return (a.x == b.x && a.y == b.y);
344 }
345
346 ccl_device_inline float len(const float2& a)
347 {
348         return sqrtf(dot(a, a));
349 }
350
351 ccl_device_inline float2 normalize(const float2& a)
352 {
353         return a/len(a);
354 }
355
356 ccl_device_inline float2 normalize_len(const float2& a, float *t)
357 {
358         *t = len(a);
359         return a/(*t);
360 }
361
362 ccl_device_inline float2 safe_normalize(const float2& a)
363 {
364         float t = len(a);
365         return (t != 0.0f)? a/t: a;
366 }
367
368 ccl_device_inline bool operator==(const float2& a, const float2& b)
369 {
370         return (a.x == b.x && a.y == b.y);
371 }
372
373 ccl_device_inline bool operator!=(const float2& a, const float2& b)
374 {
375         return !(a == b);
376 }
377
378 ccl_device_inline float2 min(const float2& a, const float2& b)
379 {
380         return make_float2(min(a.x, b.x), min(a.y, b.y));
381 }
382
383 ccl_device_inline float2 max(const float2& a, const float2& b)
384 {
385         return make_float2(max(a.x, b.x), max(a.y, b.y));
386 }
387
388 ccl_device_inline float2 clamp(const float2& a, const float2& mn, const float2& mx)
389 {
390         return min(max(a, mn), mx);
391 }
392
393 ccl_device_inline float2 fabs(const float2& a)
394 {
395         return make_float2(fabsf(a.x), fabsf(a.y));
396 }
397
398 ccl_device_inline float2 as_float2(const float4& a)
399 {
400         return make_float2(a.x, a.y);
401 }
402
403 #endif
404
405 #ifndef __KERNEL_GPU__
406
407 ccl_device_inline void print_float2(const char *label, const float2& a)
408 {
409         printf("%s: %.8f %.8f\n", label, (double)a.x, (double)a.y);
410 }
411
412 #endif
413
414 #ifndef __KERNEL_OPENCL__
415
416 ccl_device_inline float2 interp(const float2& a, const float2& b, float t)
417 {
418         return a + t*(b - a);
419 }
420
421 #endif
422
423 /* Float3 Vector */
424
425 #ifndef __KERNEL_OPENCL__
426
427 ccl_device_inline float3 operator-(const float3& a)
428 {
429 #ifdef __KERNEL_SSE__
430         return float3(_mm_xor_ps(a.m128, _mm_castsi128_ps(_mm_set1_epi32(0x80000000))));
431 #else
432         return make_float3(-a.x, -a.y, -a.z);
433 #endif
434 }
435
436 ccl_device_inline float3 operator*(const float3& a, const float3& b)
437 {
438 #ifdef __KERNEL_SSE__
439         return float3(_mm_mul_ps(a.m128,b.m128));
440 #else
441         return make_float3(a.x*b.x, a.y*b.y, a.z*b.z);
442 #endif
443 }
444
445 ccl_device_inline float3 operator*(const float3& a, const float f)
446 {
447 #ifdef __KERNEL_SSE__
448         return float3(_mm_mul_ps(a.m128,_mm_set1_ps(f)));
449 #else
450         return make_float3(a.x*f, a.y*f, a.z*f);
451 #endif
452 }
453
454 ccl_device_inline float3 operator*(const float f, const float3& a)
455 {
456 #ifdef __KERNEL_SSE__
457         return float3(_mm_mul_ps(a.m128, _mm_set1_ps(f)));
458 #else
459         return make_float3(a.x*f, a.y*f, a.z*f);
460 #endif
461 }
462
463 ccl_device_inline float3 operator/(const float f, const float3& a)
464 {
465 #ifdef __KERNEL_SSE__
466         __m128 rc = _mm_rcp_ps(a.m128);
467         return float3(_mm_mul_ps(_mm_set1_ps(f),rc));
468 #else
469         return make_float3(f / a.x, f / a.y, f / a.z);
470 #endif
471 }
472
473 ccl_device_inline float3 operator/(const float3& a, const float f)
474 {
475         float invf = 1.0f/f;
476         return a * invf;
477 }
478
479 ccl_device_inline float3 operator/(const float3& a, const float3& b)
480 {
481 #ifdef __KERNEL_SSE__
482         __m128 rc = _mm_rcp_ps(b.m128);
483         return float3(_mm_mul_ps(a, rc));
484 #else
485         return make_float3(a.x / b.x, a.y / b.y, a.z / b.z);
486 #endif
487 }
488
489 ccl_device_inline float3 operator+(const float3& a, const float3& b)
490 {
491 #ifdef __KERNEL_SSE__
492         return float3(_mm_add_ps(a.m128, b.m128));
493 #else
494         return make_float3(a.x + b.x, a.y + b.y, a.z + b.z);
495 #endif
496 }
497
498 ccl_device_inline float3 operator-(const float3& a, const float3& b)
499 {
500 #ifdef __KERNEL_SSE__
501         return float3(_mm_sub_ps(a.m128, b.m128));
502 #else
503         return make_float3(a.x - b.x, a.y - b.y, a.z - b.z);
504 #endif
505 }
506
507 ccl_device_inline float3 operator+=(float3& a, const float3& b)
508 {
509         return a = a + b;
510 }
511
512 ccl_device_inline float3 operator*=(float3& a, const float3& b)
513 {
514         return a = a * b;
515 }
516
517 ccl_device_inline float3 operator*=(float3& a, float f)
518 {
519         return a = a * f;
520 }
521
522 ccl_device_inline float3 operator/=(float3& a, const float3& b)
523 {
524         return a = a / b;
525 }
526
527 ccl_device_inline float3 operator/=(float3& a, float f)
528 {
529         float invf = 1.0f/f;
530         return a = a * invf;
531 }
532
533 ccl_device_inline float dot(const float3& a, const float3& b)
534 {
535 #if defined(__KERNEL_SSE41__) && defined(__KERNEL_SSE__)
536         return _mm_cvtss_f32(_mm_dp_ps(a, b, 0x7F));
537 #else   
538         return a.x*b.x + a.y*b.y + a.z*b.z;
539 #endif
540 }
541
542 ccl_device_inline float dot_xy(const float3& a, const float3& b)
543 {
544 #if defined(__KERNEL_SSE41__) && defined(__KERNEL_SSE__)
545         return _mm_cvtss_f32(_mm_hadd_ps(_mm_mul_ps(a,b),b));
546 #else
547         return a.x*b.x + a.y*b.y;
548 #endif
549 }
550
551 ccl_device_inline float dot(const float4& a, const float4& b)
552 {
553 #if defined(__KERNEL_SSE41__) && defined(__KERNEL_SSE__)
554         return _mm_cvtss_f32(_mm_dp_ps(a, b, 0xFF));
555 #else   
556         return (a.x*b.x + a.y*b.y) + (a.z*b.z + a.w*b.w);
557 #endif
558 }
559
560 ccl_device_inline float3 cross(const float3& a, const float3& b)
561 {
562         float3 r = make_float3(a.y*b.z - a.z*b.y, a.z*b.x - a.x*b.z, a.x*b.y - a.y*b.x);
563         return r;
564 }
565
566 #endif
567
568 ccl_device_inline float len(const float3 a)
569 {
570 #if defined(__KERNEL_SSE41__) && defined(__KERNEL_SSE__)
571         return _mm_cvtss_f32(_mm_sqrt_ss(_mm_dp_ps(a.m128, a.m128, 0x7F)));
572 #else
573         return sqrtf(dot(a, a));
574 #endif
575 }
576
577 ccl_device_inline float len_squared(const float3 a)
578 {
579         return dot(a, a);
580 }
581
582 #ifndef __KERNEL_OPENCL__
583
584 ccl_device_inline float len_squared(const float4& a)
585 {
586         return dot(a, a);
587 }
588
589 ccl_device_inline float3 normalize(const float3& a)
590 {
591 #if defined(__KERNEL_SSE41__) && defined(__KERNEL_SSE__)
592         __m128 norm = _mm_sqrt_ps(_mm_dp_ps(a.m128, a.m128, 0x7F));
593         return _mm_div_ps(a.m128, norm);
594 #else
595         return a/len(a);
596 #endif
597 }
598
599 #endif
600
601 ccl_device_inline float3 saturate3(float3 a)
602 {
603         return make_float3(saturate(a.x), saturate(a.y), saturate(a.z));
604 }
605
606 ccl_device_inline float3 normalize_len(const float3 a, float *t)
607 {
608         *t = len(a);
609         float x = 1.0f / *t;
610         return a*x;
611 }
612
613 ccl_device_inline float3 safe_normalize(const float3 a)
614 {
615         float t = len(a);
616         return (t != 0.0f)? a * (1.0f/t) : a;
617 }
618
619 ccl_device_inline float3 safe_normalize_len(const float3 a, float *t)
620 {
621         *t = len(a);
622         return (*t != 0.0f)? a/(*t): a;
623 }
624
625 #ifndef __KERNEL_OPENCL__
626
627 ccl_device_inline bool operator==(const float3& a, const float3& b)
628 {
629 #ifdef __KERNEL_SSE__
630         return (_mm_movemask_ps(_mm_cmpeq_ps(a.m128, b.m128)) & 7) == 7;
631 #else
632         return (a.x == b.x && a.y == b.y && a.z == b.z);
633 #endif
634 }
635
636 ccl_device_inline bool operator!=(const float3& a, const float3& b)
637 {
638         return !(a == b);
639 }
640
641 ccl_device_inline float3 min(const float3& a, const float3& b)
642 {
643 #ifdef __KERNEL_SSE__
644         return _mm_min_ps(a.m128, b.m128);
645 #else
646         return make_float3(min(a.x, b.x), min(a.y, b.y), min(a.z, b.z));
647 #endif
648 }
649
650 ccl_device_inline float3 max(const float3& a, const float3& b)
651 {
652 #ifdef __KERNEL_SSE__
653         return _mm_max_ps(a.m128, b.m128);
654 #else
655         return make_float3(max(a.x, b.x), max(a.y, b.y), max(a.z, b.z));
656 #endif
657 }
658
659 ccl_device_inline float3 clamp(const float3& a, const float3& mn, const float3& mx)
660 {
661         return min(max(a, mn), mx);
662 }
663
664 ccl_device_inline float3 fabs(const float3& a)
665 {
666 #ifdef __KERNEL_SSE__
667         __m128 mask = _mm_castsi128_ps(_mm_set1_epi32(0x7fffffff));
668         return _mm_and_ps(a.m128, mask);
669 #else
670         return make_float3(fabsf(a.x), fabsf(a.y), fabsf(a.z));
671 #endif
672 }
673
674 #endif
675
676 ccl_device_inline float3 float2_to_float3(const float2 a)
677 {
678         return make_float3(a.x, a.y, 0.0f);
679 }
680
681 ccl_device_inline float3 float4_to_float3(const float4 a)
682 {
683         return make_float3(a.x, a.y, a.z);
684 }
685
686 ccl_device_inline float4 float3_to_float4(const float3 a)
687 {
688         return make_float4(a.x, a.y, a.z, 1.0f);
689 }
690
691 #ifndef __KERNEL_GPU__
692
693 ccl_device_inline void print_float3(const char *label, const float3& a)
694 {
695         printf("%s: %.8f %.8f %.8f\n", label, (double)a.x, (double)a.y, (double)a.z);
696 }
697
698 ccl_device_inline float3 rcp(const float3& a)
699 {
700 #ifdef __KERNEL_SSE__
701         float4 r = _mm_rcp_ps(a.m128);
702         return _mm_sub_ps(_mm_add_ps(r, r), _mm_mul_ps(_mm_mul_ps(r, r), a));
703 #else
704         return make_float3(1.0f/a.x, 1.0f/a.y, 1.0f/a.z);
705 #endif
706 }
707
708 #endif
709
710 ccl_device_inline float3 interp(float3 a, float3 b, float t)
711 {
712         return a + t*(b - a);
713 }
714
715 #ifndef __KERNEL_OPENCL__
716
717 ccl_device_inline float3 mix(const float3& a, const float3& b, float t)
718 {
719         return a + t*(b - a);
720 }
721
722 #endif
723
724 ccl_device_inline bool is_zero(const float3 a)
725 {
726 #ifdef __KERNEL_SSE__
727         return a == make_float3(0.0f);
728 #else
729         return (a.x == 0.0f && a.y == 0.0f && a.z == 0.0f);
730 #endif
731 }
732
733 ccl_device_inline float reduce_add(const float3 a)
734 {
735         return (a.x + a.y + a.z);
736 }
737
738 ccl_device_inline float average(const float3 a)
739 {
740         return reduce_add(a)*(1.0f/3.0f);
741 }
742
743 ccl_device_inline bool isequal_float3(const float3 a, const float3 b)
744 {
745 #ifdef __KERNEL_OPENCL__
746         return all(a == b);
747 #else
748         return a == b;
749 #endif
750 }
751
752 /* Float4 Vector */
753
754 #ifdef __KERNEL_SSE__
755
756 template<size_t index_0, size_t index_1, size_t index_2, size_t index_3> __forceinline const float4 shuffle(const float4& b)
757 {
758         return _mm_castsi128_ps(_mm_shuffle_epi32(_mm_castps_si128(b), _MM_SHUFFLE(index_3, index_2, index_1, index_0)));
759 }
760
761 template<> __forceinline const float4 shuffle<0, 0, 2, 2>(const float4& b)
762 {
763         return _mm_moveldup_ps(b);
764 }
765
766 template<> __forceinline const float4 shuffle<1, 1, 3, 3>(const float4& b)
767 {
768         return _mm_movehdup_ps(b);
769 }
770
771 template<> __forceinline const float4 shuffle<0, 1, 0, 1>(const float4& b)
772 {
773         return _mm_castpd_ps(_mm_movedup_pd(_mm_castps_pd(b)));
774 }
775
776 #endif
777
778 #ifndef __KERNEL_OPENCL__
779
780 ccl_device_inline float4 operator-(const float4& a)
781 {
782 #ifdef __KERNEL_SSE__
783         __m128 mask = _mm_castsi128_ps(_mm_set1_epi32(0x80000000));
784         return _mm_xor_ps(a.m128, mask);
785 #else
786         return make_float4(-a.x, -a.y, -a.z, -a.w);
787 #endif
788 }
789
790 ccl_device_inline float4 operator*(const float4& a, const float4& b)
791 {
792 #ifdef __KERNEL_SSE__
793         return _mm_mul_ps(a.m128, b.m128);
794 #else
795         return make_float4(a.x*b.x, a.y*b.y, a.z*b.z, a.w*b.w);
796 #endif
797 }
798
799 ccl_device_inline float4 operator*(const float4& a, float f)
800 {
801 #ifdef __KERNEL_SSE__
802         return a * make_float4(f);
803 #else
804         return make_float4(a.x*f, a.y*f, a.z*f, a.w*f);
805 #endif
806 }
807
808 ccl_device_inline float4 operator*(float f, const float4& a)
809 {
810         return a * f;
811 }
812
813 ccl_device_inline float4 rcp(const float4& a)
814 {
815 #ifdef __KERNEL_SSE__
816         float4 r = _mm_rcp_ps(a.m128);
817         return _mm_sub_ps(_mm_add_ps(r, r), _mm_mul_ps(_mm_mul_ps(r, r), a));
818 #else
819         return make_float4(1.0f/a.x, 1.0f/a.y, 1.0f/a.z, 1.0f/a.w);
820 #endif
821 }
822
823 ccl_device_inline float4 operator/(const float4& a, float f)
824 {
825         return a * (1.0f/f);
826 }
827
828 ccl_device_inline float4 operator/(const float4& a, const float4& b)
829 {
830 #ifdef __KERNEL_SSE__
831         return a * rcp(b);
832 #else
833         return make_float4(a.x/b.x, a.y/b.y, a.z/b.z, a.w/b.w);
834 #endif
835
836 }
837
838 ccl_device_inline float4 operator+(const float4& a, const float4& b)
839 {
840 #ifdef __KERNEL_SSE__
841         return _mm_add_ps(a.m128, b.m128);
842 #else
843         return make_float4(a.x+b.x, a.y+b.y, a.z+b.z, a.w+b.w);
844 #endif
845 }
846
847 ccl_device_inline float4 operator-(const float4& a, const float4& b)
848 {
849 #ifdef __KERNEL_SSE__
850         return _mm_sub_ps(a.m128, b.m128);
851 #else
852         return make_float4(a.x-b.x, a.y-b.y, a.z-b.z, a.w-b.w);
853 #endif
854 }
855
856 ccl_device_inline float4 operator+=(float4& a, const float4& b)
857 {
858         return a = a + b;
859 }
860
861 ccl_device_inline float4 operator*=(float4& a, const float4& b)
862 {
863         return a = a * b;
864 }
865
866 ccl_device_inline float4 operator/=(float4& a, float f)
867 {
868         return a = a / f;
869 }
870
871 ccl_device_inline int4 operator<(const float4& a, const float4& b)
872 {
873 #ifdef __KERNEL_SSE__
874         return _mm_cvtps_epi32(_mm_cmplt_ps(a.m128, b.m128)); /* todo: avoid cvt */
875 #else
876         return make_int4(a.x < b.x, a.y < b.y, a.z < b.z, a.w < b.w);
877 #endif
878 }
879
880 ccl_device_inline int4 operator>=(const float4& a, const float4& b)
881 {
882 #ifdef __KERNEL_SSE__
883         return _mm_cvtps_epi32(_mm_cmpge_ps(a.m128, b.m128)); /* todo: avoid cvt */
884 #else
885         return make_int4(a.x >= b.x, a.y >= b.y, a.z >= b.z, a.w >= b.w);
886 #endif
887 }
888
889 ccl_device_inline int4 operator<=(const float4& a, const float4& b)
890 {
891 #ifdef __KERNEL_SSE__
892         return _mm_cvtps_epi32(_mm_cmple_ps(a.m128, b.m128)); /* todo: avoid cvt */
893 #else
894         return make_int4(a.x <= b.x, a.y <= b.y, a.z <= b.z, a.w <= b.w);
895 #endif
896 }
897
898 ccl_device_inline bool operator==(const float4& a, const float4& b)
899 {
900 #ifdef __KERNEL_SSE__
901         return (_mm_movemask_ps(_mm_cmpeq_ps(a.m128, b.m128)) & 15) == 15;
902 #else
903         return (a.x == b.x && a.y == b.y && a.z == b.z && a.w == b.w);
904 #endif
905 }
906
907 ccl_device_inline float4 cross(const float4& a, const float4& b)
908 {
909 #ifdef __KERNEL_SSE__
910         return (shuffle<1,2,0,0>(a)*shuffle<2,0,1,0>(b)) - (shuffle<2,0,1,0>(a)*shuffle<1,2,0,0>(b));
911 #else
912         return make_float4(a.y*b.z - a.z*b.y, a.z*b.x - a.x*b.z, a.x*b.y - a.y*b.x, 0.0f);
913 #endif
914 }
915
916 ccl_device_inline bool is_zero(const float4& a)
917 {
918 #ifdef __KERNEL_SSE__
919         return a == make_float4(0.0f);
920 #else
921         return (a.x == 0.0f && a.y == 0.0f && a.z == 0.0f && a.w == 0.0f);
922 #endif
923 }
924
925 ccl_device_inline float reduce_add(const float4& a)
926 {
927 #ifdef __KERNEL_SSE__
928         float4 h = shuffle<1,0,3,2>(a) + a;
929         return _mm_cvtss_f32(shuffle<2,3,0,1>(h) + h); /* todo: efficiency? */
930 #else
931         return ((a.x + a.y) + (a.z + a.w));
932 #endif
933 }
934
935 ccl_device_inline float average(const float4& a)
936 {
937         return reduce_add(a) * 0.25f;
938 }
939
940 ccl_device_inline float len(const float4& a)
941 {
942         return sqrtf(dot(a, a));
943 }
944
945 ccl_device_inline float4 normalize(const float4& a)
946 {
947         return a/len(a);
948 }
949
950 ccl_device_inline float4 safe_normalize(const float4& a)
951 {
952         float t = len(a);
953         return (t != 0.0f)? a/t: a;
954 }
955
956 ccl_device_inline float4 min(const float4& a, const float4& b)
957 {
958 #ifdef __KERNEL_SSE__
959         return _mm_min_ps(a.m128, b.m128);
960 #else
961         return make_float4(min(a.x, b.x), min(a.y, b.y), min(a.z, b.z), min(a.w, b.w));
962 #endif
963 }
964
965 ccl_device_inline float4 max(const float4& a, const float4& b)
966 {
967 #ifdef __KERNEL_SSE__
968         return _mm_max_ps(a.m128, b.m128);
969 #else
970         return make_float4(max(a.x, b.x), max(a.y, b.y), max(a.z, b.z), max(a.w, b.w));
971 #endif
972 }
973
974 #endif
975
976 #ifndef __KERNEL_GPU__
977
978 ccl_device_inline float4 select(const int4& mask, const float4& a, const float4& b)
979 {
980 #ifdef __KERNEL_SSE__
981         return _mm_or_ps(_mm_and_ps(_mm_cvtepi32_ps(mask), a), _mm_andnot_ps(_mm_cvtepi32_ps(mask), b)); /* todo: avoid cvt */
982 #else
983         return make_float4((mask.x)? a.x: b.x, (mask.y)? a.y: b.y, (mask.z)? a.z: b.z, (mask.w)? a.w: b.w);
984 #endif
985 }
986
987 ccl_device_inline float4 reduce_min(const float4& a)
988 {
989 #ifdef __KERNEL_SSE__
990         float4 h = min(shuffle<1,0,3,2>(a), a);
991         return min(shuffle<2,3,0,1>(h), h);
992 #else
993         return make_float4(min(min(a.x, a.y), min(a.z, a.w)));
994 #endif
995 }
996
997 ccl_device_inline float4 reduce_max(const float4& a)
998 {
999 #ifdef __KERNEL_SSE__
1000         float4 h = max(shuffle<1,0,3,2>(a), a);
1001         return max(shuffle<2,3,0,1>(h), h);
1002 #else
1003         return make_float4(max(max(a.x, a.y), max(a.z, a.w)));
1004 #endif
1005 }
1006
1007 #if 0
1008 ccl_device_inline float4 reduce_add(const float4& a)
1009 {
1010 #ifdef __KERNEL_SSE__
1011         float4 h = shuffle<1,0,3,2>(a) + a;
1012         return shuffle<2,3,0,1>(h) + h;
1013 #else
1014         return make_float4((a.x + a.y) + (a.z + a.w));
1015 #endif
1016 }
1017 #endif
1018
1019 ccl_device_inline void print_float4(const char *label, const float4& a)
1020 {
1021         printf("%s: %.8f %.8f %.8f %.8f\n", label, (double)a.x, (double)a.y, (double)a.z, (double)a.w);
1022 }
1023
1024 #endif
1025
1026 /* Int2 */
1027
1028 #ifndef __KERNEL_OPENCL__
1029
1030 ccl_device_inline int2 operator+(const int2 &a, const int2 &b)
1031 {
1032         return make_int2(a.x + b.x, a.y + b.y);
1033 }
1034
1035 ccl_device_inline int2 operator+=(int2 &a, const int2 &b)
1036 {
1037         return a = a + b;
1038 }
1039
1040 ccl_device_inline int2 operator-(const int2 &a, const int2 &b)
1041 {
1042         return make_int2(a.x - b.x, a.y - b.y);
1043 }
1044
1045 ccl_device_inline int2 operator*(const int2 &a, const int2 &b)
1046 {
1047         return make_int2(a.x * b.x, a.y * b.y);
1048 }
1049
1050 ccl_device_inline int2 operator/(const int2 &a, const int2 &b)
1051 {
1052         return make_int2(a.x / b.x, a.y / b.y);
1053 }
1054
1055 #endif
1056
1057 /* Int3 */
1058
1059 #ifndef __KERNEL_OPENCL__
1060
1061 ccl_device_inline int3 min(int3 a, int3 b)
1062 {
1063 #if defined(__KERNEL_SSE__) && defined(__KERNEL_SSE41__)
1064         return _mm_min_epi32(a.m128, b.m128);
1065 #else
1066         return make_int3(min(a.x, b.x), min(a.y, b.y), min(a.z, b.z));
1067 #endif
1068 }
1069
1070 ccl_device_inline int3 max(int3 a, int3 b)
1071 {
1072 #if defined(__KERNEL_SSE__) && defined(__KERNEL_SSE41__)
1073         return _mm_max_epi32(a.m128, b.m128);
1074 #else
1075         return make_int3(max(a.x, b.x), max(a.y, b.y), max(a.z, b.z));
1076 #endif
1077 }
1078
1079 ccl_device_inline int3 clamp(const int3& a, int mn, int mx)
1080 {
1081 #ifdef __KERNEL_SSE__
1082         return min(max(a, make_int3(mn)), make_int3(mx));
1083 #else
1084         return make_int3(clamp(a.x, mn, mx), clamp(a.y, mn, mx), clamp(a.z, mn, mx));
1085 #endif
1086 }
1087
1088 ccl_device_inline int3 clamp(const int3& a, int3& mn, int mx)
1089 {
1090 #ifdef __KERNEL_SSE__
1091         return min(max(a, mn), make_int3(mx));
1092 #else
1093         return make_int3(clamp(a.x, mn.x, mx), clamp(a.y, mn.y, mx), clamp(a.z, mn.z, mx));
1094 #endif
1095 }
1096
1097 #endif
1098
1099 #ifndef __KERNEL_GPU__
1100
1101 ccl_device_inline void print_int3(const char *label, const int3& a)
1102 {
1103         printf("%s: %d %d %d\n", label, a.x, a.y, a.z);
1104 }
1105
1106 #endif
1107
1108 /* Int4 */
1109
1110 #ifndef __KERNEL_GPU__
1111
1112 ccl_device_inline int4 operator+(const int4& a, const int4& b)
1113 {
1114 #ifdef __KERNEL_SSE__
1115         return _mm_add_epi32(a.m128, b.m128);
1116 #else
1117         return make_int4(a.x+b.x, a.y+b.y, a.z+b.z, a.w+b.w);
1118 #endif
1119 }
1120
1121 ccl_device_inline int4 operator+=(int4& a, const int4& b)
1122 {
1123         return a = a + b;
1124 }
1125
1126 ccl_device_inline int4 operator>>(const int4& a, int i)
1127 {
1128 #ifdef __KERNEL_SSE__
1129         return _mm_srai_epi32(a.m128, i);
1130 #else
1131         return make_int4(a.x >> i, a.y >> i, a.z >> i, a.w >> i);
1132 #endif
1133 }
1134
1135 ccl_device_inline int4 min(int4 a, int4 b)
1136 {
1137 #if defined(__KERNEL_SSE__) && defined(__KERNEL_SSE41__)
1138         return _mm_min_epi32(a.m128, b.m128);
1139 #else
1140         return make_int4(min(a.x, b.x), min(a.y, b.y), min(a.z, b.z), min(a.w, b.w));
1141 #endif
1142 }
1143
1144 ccl_device_inline int4 max(int4 a, int4 b)
1145 {
1146 #if defined(__KERNEL_SSE__) && defined(__KERNEL_SSE41__)
1147         return _mm_max_epi32(a.m128, b.m128);
1148 #else
1149         return make_int4(max(a.x, b.x), max(a.y, b.y), max(a.z, b.z), max(a.w, b.w));
1150 #endif
1151 }
1152
1153 ccl_device_inline int4 clamp(const int4& a, const int4& mn, const int4& mx)
1154 {
1155         return min(max(a, mn), mx);
1156 }
1157
1158 ccl_device_inline int4 select(const int4& mask, const int4& a, const int4& b)
1159 {
1160 #ifdef __KERNEL_SSE__
1161         __m128 m = _mm_cvtepi32_ps(mask);
1162         return _mm_castps_si128(_mm_or_ps(_mm_and_ps(m, _mm_castsi128_ps(a)), _mm_andnot_ps(m, _mm_castsi128_ps(b)))); /* todo: avoid cvt */
1163 #else
1164         return make_int4((mask.x)? a.x: b.x, (mask.y)? a.y: b.y, (mask.z)? a.z: b.z, (mask.w)? a.w: b.w);
1165 #endif
1166 }
1167
1168 ccl_device_inline void print_int4(const char *label, const int4& a)
1169 {
1170         printf("%s: %d %d %d %d\n", label, a.x, a.y, a.z, a.w);
1171 }
1172
1173 #endif
1174
1175 /* Int/Float conversion */
1176
1177 #ifndef __KERNEL_OPENCL__
1178
1179 ccl_device_inline int as_int(uint i)
1180 {
1181         union { uint ui; int i; } u;
1182         u.ui = i;
1183         return u.i;
1184 }
1185
1186 ccl_device_inline uint as_uint(int i)
1187 {
1188         union { uint ui; int i; } u;
1189         u.i = i;
1190         return u.ui;
1191 }
1192
1193 ccl_device_inline uint as_uint(float f)
1194 {
1195         union { uint i; float f; } u;
1196         u.f = f;
1197         return u.i;
1198 }
1199
1200 ccl_device_inline int __float_as_int(float f)
1201 {
1202         union { int i; float f; } u;
1203         u.f = f;
1204         return u.i;
1205 }
1206
1207 ccl_device_inline float __int_as_float(int i)
1208 {
1209         union { int i; float f; } u;
1210         u.i = i;
1211         return u.f;
1212 }
1213
1214 ccl_device_inline uint __float_as_uint(float f)
1215 {
1216         union { uint i; float f; } u;
1217         u.f = f;
1218         return u.i;
1219 }
1220
1221 ccl_device_inline float __uint_as_float(uint i)
1222 {
1223         union { uint i; float f; } u;
1224         u.i = i;
1225         return u.f;
1226 }
1227
1228 /* Interpolation */
1229
1230 template<class A, class B> A lerp(const A& a, const A& b, const B& t)
1231 {
1232         return (A)(a * ((B)1 - t) + b * t);
1233 }
1234
1235 /* Triangle */
1236
1237 ccl_device_inline float triangle_area(const float3& v1, const float3& v2, const float3& v3)
1238 {
1239         return len(cross(v3 - v2, v1 - v2))*0.5f;
1240 }
1241
1242 #endif
1243
1244 /* Orthonormal vectors */
1245
1246 ccl_device_inline void make_orthonormals(const float3 N, float3 *a, float3 *b)
1247 {
1248 #if 0
1249         if(fabsf(N.y) >= 0.999f) {
1250                 *a = make_float3(1, 0, 0);
1251                 *b = make_float3(0, 0, 1);
1252                 return;
1253         }
1254         if(fabsf(N.z) >= 0.999f) {
1255                 *a = make_float3(1, 0, 0);
1256                 *b = make_float3(0, 1, 0);
1257                 return;
1258         }
1259 #endif
1260
1261         if(N.x != N.y || N.x != N.z)
1262                 *a = make_float3(N.z-N.y, N.x-N.z, N.y-N.x);  //(1,1,1)x N
1263         else
1264                 *a = make_float3(N.z-N.y, N.x+N.z, -N.y-N.x);  //(-1,1,1)x N
1265
1266         *a = normalize(*a);
1267         *b = cross(N, *a);
1268 }
1269
1270 /* Color division */
1271
1272 ccl_device_inline float3 safe_invert_color(float3 a)
1273 {
1274         float x, y, z;
1275
1276         x = (a.x != 0.0f)? 1.0f/a.x: 0.0f;
1277         y = (a.y != 0.0f)? 1.0f/a.y: 0.0f;
1278         z = (a.z != 0.0f)? 1.0f/a.z: 0.0f;
1279
1280         return make_float3(x, y, z);
1281 }
1282
1283 ccl_device_inline float3 safe_divide_color(float3 a, float3 b)
1284 {
1285         float x, y, z;
1286
1287         x = (b.x != 0.0f)? a.x/b.x: 0.0f;
1288         y = (b.y != 0.0f)? a.y/b.y: 0.0f;
1289         z = (b.z != 0.0f)? a.z/b.z: 0.0f;
1290
1291         return make_float3(x, y, z);
1292 }
1293
1294 ccl_device_inline float3 safe_divide_even_color(float3 a, float3 b)
1295 {
1296         float x, y, z;
1297
1298         x = (b.x != 0.0f)? a.x/b.x: 0.0f;
1299         y = (b.y != 0.0f)? a.y/b.y: 0.0f;
1300         z = (b.z != 0.0f)? a.z/b.z: 0.0f;
1301
1302         /* try to get grey even if b is zero */
1303         if(b.x == 0.0f) {
1304                 if(b.y == 0.0f) {
1305                         x = z;
1306                         y = z;
1307                 }
1308                 else if(b.z == 0.0f) {
1309                         x = y;
1310                         z = y;
1311                 }
1312                 else
1313                         x = 0.5f*(y + z);
1314         }
1315         else if(b.y == 0.0f) {
1316                 if(b.z == 0.0f) {
1317                         y = x;
1318                         z = x;
1319                 }
1320                 else
1321                         y = 0.5f*(x + z);
1322         }
1323         else if(b.z == 0.0f) {
1324                 z = 0.5f*(x + y);
1325         }
1326
1327         return make_float3(x, y, z);
1328 }
1329
1330 /* Rotation of point around axis and angle */
1331
1332 ccl_device_inline float3 rotate_around_axis(float3 p, float3 axis, float angle)
1333 {
1334         float costheta = cosf(angle);
1335         float sintheta = sinf(angle);
1336         float3 r;
1337
1338         r.x = ((costheta + (1 - costheta) * axis.x * axis.x) * p.x) +
1339                 (((1 - costheta) * axis.x * axis.y - axis.z * sintheta) * p.y) +
1340                 (((1 - costheta) * axis.x * axis.z + axis.y * sintheta) * p.z);
1341
1342         r.y = (((1 - costheta) * axis.x * axis.y + axis.z * sintheta) * p.x) +
1343                 ((costheta + (1 - costheta) * axis.y * axis.y) * p.y) +
1344                 (((1 - costheta) * axis.y * axis.z - axis.x * sintheta) * p.z);
1345
1346         r.z = (((1 - costheta) * axis.x * axis.z - axis.y * sintheta) * p.x) +
1347                 (((1 - costheta) * axis.y * axis.z + axis.x * sintheta) * p.y) +
1348                 ((costheta + (1 - costheta) * axis.z * axis.z) * p.z);
1349
1350         return r;
1351 }
1352
1353 /* NaN-safe math ops */
1354
1355 ccl_device_inline float safe_sqrtf(float f)
1356 {
1357         return sqrtf(max(f, 0.0f));
1358 }
1359
1360 ccl_device float safe_asinf(float a)
1361 {
1362         return asinf(clamp(a, -1.0f, 1.0f));
1363 }
1364
1365 ccl_device float safe_acosf(float a)
1366 {
1367         return acosf(clamp(a, -1.0f, 1.0f));
1368 }
1369
1370 ccl_device float compatible_powf(float x, float y)
1371 {
1372 #ifdef __KERNEL_GPU__
1373         if(y == 0.0f) /* x^0 -> 1, including 0^0 */
1374                 return 1.0f;
1375
1376         /* GPU pow doesn't accept negative x, do manual checks here */
1377         if(x < 0.0f) {
1378                 if(fmodf(-y, 2.0f) == 0.0f)
1379                         return powf(-x, y);
1380                 else
1381                         return -powf(-x, y);
1382         }
1383         else if(x == 0.0f)
1384                 return 0.0f;
1385 #endif
1386         return powf(x, y);
1387 }
1388
1389 ccl_device float safe_powf(float a, float b)
1390 {
1391         if(UNLIKELY(a < 0.0f && b != float_to_int(b)))
1392                 return 0.0f;
1393
1394         return compatible_powf(a, b);
1395 }
1396
1397 ccl_device float safe_logf(float a, float b)
1398 {
1399         if(UNLIKELY(a < 0.0f || b < 0.0f))
1400                 return 0.0f;
1401
1402         return logf(a)/logf(b);
1403 }
1404
1405 ccl_device float safe_divide(float a, float b)
1406 {
1407         return (b != 0.0f)? a/b: 0.0f;
1408 }
1409
1410 ccl_device float safe_modulo(float a, float b)
1411 {
1412         return (b != 0.0f)? fmodf(a, b): 0.0f;
1413 }
1414
1415 ccl_device_inline float beta(float x, float y)
1416 {
1417 #ifndef __KERNEL_OPENCL__
1418         return expf(lgammaf(x) + lgammaf(y) - lgammaf(x+y));
1419 #else
1420         return expf(lgamma(x) + lgamma(y) - lgamma(x+y));
1421 #endif
1422 }
1423
1424 /* Ray Intersection */
1425
1426 ccl_device bool ray_sphere_intersect(
1427         float3 ray_P, float3 ray_D, float ray_t,
1428         float3 sphere_P, float sphere_radius,
1429         float3 *isect_P, float *isect_t)
1430 {
1431         float3 d = sphere_P - ray_P;
1432         float radiussq = sphere_radius*sphere_radius;
1433         float tsq = dot(d, d);
1434
1435         if(tsq > radiussq) { /* ray origin outside sphere */
1436                 float tp = dot(d, ray_D);
1437
1438                 if(tp < 0.0f) /* dir points away from sphere */
1439                         return false;
1440
1441                 float dsq = tsq - tp*tp; /* pythagoras */
1442
1443                 if(dsq > radiussq) /* closest point on ray outside sphere */
1444                         return false;
1445
1446                 float t = tp - sqrtf(radiussq - dsq); /* pythagoras */
1447
1448                 if(t < ray_t) {
1449                         *isect_t = t;
1450                         *isect_P = ray_P + ray_D*t;
1451                         return true;
1452                 }
1453         }
1454
1455         return false;
1456 }
1457
1458 ccl_device bool ray_aligned_disk_intersect(
1459         float3 ray_P, float3 ray_D, float ray_t,
1460         float3 disk_P, float disk_radius,
1461         float3 *isect_P, float *isect_t)
1462 {
1463         /* aligned disk normal */
1464         float disk_t;
1465         float3 disk_N = normalize_len(ray_P - disk_P, &disk_t);
1466         float div = dot(ray_D, disk_N);
1467
1468         if(UNLIKELY(div == 0.0f))
1469                 return false;
1470
1471         /* compute t to intersection point */
1472         float t = -disk_t/div;
1473         if(t < 0.0f || t > ray_t)
1474                 return false;
1475         
1476         /* test if within radius */
1477         float3 P = ray_P + ray_D*t;
1478         if(len_squared(P - disk_P) > disk_radius*disk_radius)
1479                 return false;
1480
1481         *isect_P = P;
1482         *isect_t = t;
1483
1484         return true;
1485 }
1486
1487 ccl_device bool ray_triangle_intersect(
1488         float3 ray_P, float3 ray_D, float ray_t,
1489         float3 v0, float3 v1, float3 v2,
1490         float3 *isect_P, float *isect_t)
1491 {
1492         /* Calculate intersection */
1493         float3 e1 = v1 - v0;
1494         float3 e2 = v2 - v0;
1495         float3 s1 = cross(ray_D, e2);
1496
1497         const float divisor = dot(s1, e1);
1498         if(UNLIKELY(divisor == 0.0f))
1499                 return false;
1500
1501         const float invdivisor = 1.0f/divisor;
1502
1503         /* compute first barycentric coordinate */
1504         const float3 d = ray_P - v0;
1505         const float u = dot(d, s1)*invdivisor;
1506         if(u < 0.0f)
1507                 return false;
1508
1509         /* Compute second barycentric coordinate */
1510         const float3 s2 = cross(d, e1);
1511         const float v = dot(ray_D, s2)*invdivisor;
1512         if(v < 0.0f)
1513                 return false;
1514
1515         const float b0 = 1.0f - u - v;
1516         if(b0 < 0.0f)
1517                 return false;
1518
1519         /* compute t to intersection point */
1520         const float t = dot(e2, s2)*invdivisor;
1521         if(t < 0.0f || t > ray_t)
1522                 return false;
1523
1524         *isect_t = t;
1525         *isect_P = ray_P + ray_D*t;
1526
1527         return true;
1528 }
1529
1530 ccl_device_inline bool ray_triangle_intersect_uv(
1531         float3 ray_P, float3 ray_D, float ray_t,
1532         float3 v0, float3 v1, float3 v2,
1533         float *isect_u, float *isect_v, float *isect_t)
1534 {
1535         /* Calculate intersection */
1536         float3 e1 = v1 - v0;
1537         float3 e2 = v2 - v0;
1538         float3 s1 = cross(ray_D, e2);
1539
1540         const float divisor = dot(s1, e1);
1541         if(UNLIKELY(divisor == 0.0f))
1542                 return false;
1543
1544         const float invdivisor = 1.0f/divisor;
1545
1546         /* compute first barycentric coordinate */
1547         const float3 d = ray_P - v0;
1548         const float u = dot(d, s1)*invdivisor;
1549         if(u < 0.0f)
1550                 return false;
1551
1552         /* Compute second barycentric coordinate */
1553         const float3 s2 = cross(d, e1);
1554         const float v = dot(ray_D, s2)*invdivisor;
1555         if(v < 0.0f)
1556                 return false;
1557
1558         const float b0 = 1.0f - u - v;
1559         if(b0 < 0.0f)
1560                 return false;
1561
1562         /* compute t to intersection point */
1563         const float t = dot(e2, s2)*invdivisor;
1564         if(t < 0.0f || t > ray_t)
1565                 return false;
1566
1567         *isect_u = u;
1568         *isect_v = v;
1569         *isect_t = t;
1570
1571         return true;
1572 }
1573
1574 ccl_device bool ray_quad_intersect(float3 ray_P, float3 ray_D, float ray_mint, float ray_maxt,
1575                                    float3 quad_P, float3 quad_u, float3 quad_v, float3 quad_n,
1576                                    float3 *isect_P, float *isect_t)
1577 {
1578         float t = -(dot(ray_P, quad_n) - dot(quad_P, quad_n)) / dot(ray_D, quad_n);
1579         if(t < ray_mint || t > ray_maxt)
1580                 return false;
1581
1582         float3 hit = ray_P + t*ray_D;
1583         float3 inplane = hit - quad_P;
1584         if(fabsf(dot(inplane, quad_u) / dot(quad_u, quad_u)) > 0.5f)
1585                 return false;
1586         if(fabsf(dot(inplane, quad_v) / dot(quad_v, quad_v)) > 0.5f)
1587                 return false;
1588
1589         if(isect_P) *isect_P = hit;
1590         if(isect_t) *isect_t = t;
1591
1592         return true;
1593 }
1594
1595 /* projections */
1596 ccl_device_inline float2 map_to_tube(const float3 co)
1597 {
1598         float len, u, v;
1599         len = sqrtf(co.x * co.x + co.y * co.y);
1600         if(len > 0.0f) {
1601                 u = (1.0f - (atan2f(co.x / len, co.y / len) / M_PI_F)) * 0.5f;
1602                 v = (co.z + 1.0f) * 0.5f;
1603         }
1604         else {
1605                 u = v = 0.0f;
1606         }
1607         return make_float2(u, v);
1608 }
1609
1610 ccl_device_inline float2 map_to_sphere(const float3 co)
1611 {
1612         float l = len(co);
1613         float u, v;
1614         if(l > 0.0f) {
1615                 if(UNLIKELY(co.x == 0.0f && co.y == 0.0f)) {
1616                         u = 0.0f;  /* othwise domain error */
1617                 }
1618                 else {
1619                         u = (1.0f - atan2f(co.x, co.y) / M_PI_F) / 2.0f;
1620                 }
1621                 v = 1.0f - safe_acosf(co.z / l) / M_PI_F;
1622         }
1623         else {
1624                 u = v = 0.0f;
1625         }
1626         return make_float2(u, v);
1627 }
1628
1629 ccl_device_inline int util_max_axis(float3 vec)
1630 {
1631         if(vec.x > vec.y) {
1632                 if(vec.x > vec.z)
1633                         return 0;
1634                 else
1635                         return 2;
1636         }
1637         else {
1638                 if(vec.y > vec.z)
1639                         return 1;
1640                 else
1641                         return 2;
1642         }
1643 }
1644
1645 CCL_NAMESPACE_END
1646
1647 #endif /* __UTIL_MATH_H__ */
1648