ClangFormat: apply to source, most of intern
[blender.git] / intern / cycles / kernel / closure / bsdf_util.h
1 /*
2  * 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 __BSDF_UTIL_H__
34 #define __BSDF_UTIL_H__
35
36 CCL_NAMESPACE_BEGIN
37
38 ccl_device float fresnel_dielectric(float eta,
39                                     const float3 N,
40                                     const float3 I,
41                                     float3 *R,
42                                     float3 *T,
43 #ifdef __RAY_DIFFERENTIALS__
44                                     const float3 dIdx,
45                                     const float3 dIdy,
46                                     float3 *dRdx,
47                                     float3 *dRdy,
48                                     float3 *dTdx,
49                                     float3 *dTdy,
50 #endif
51                                     bool *is_inside)
52 {
53   float cos = dot(N, I), neta;
54   float3 Nn;
55
56   // check which side of the surface we are on
57   if (cos > 0) {
58     // we are on the outside of the surface, going in
59     neta = 1 / eta;
60     Nn = N;
61     *is_inside = false;
62   }
63   else {
64     // we are inside the surface
65     cos = -cos;
66     neta = eta;
67     Nn = -N;
68     *is_inside = true;
69   }
70
71   // compute reflection
72   *R = (2 * cos) * Nn - I;
73 #ifdef __RAY_DIFFERENTIALS__
74   *dRdx = (2 * dot(Nn, dIdx)) * Nn - dIdx;
75   *dRdy = (2 * dot(Nn, dIdy)) * Nn - dIdy;
76 #endif
77
78   float arg = 1 - (neta * neta * (1 - (cos * cos)));
79   if (arg < 0) {
80     *T = make_float3(0.0f, 0.0f, 0.0f);
81 #ifdef __RAY_DIFFERENTIALS__
82     *dTdx = make_float3(0.0f, 0.0f, 0.0f);
83     *dTdy = make_float3(0.0f, 0.0f, 0.0f);
84 #endif
85     return 1;  // total internal reflection
86   }
87   else {
88     float dnp = max(sqrtf(arg), 1e-7f);
89     float nK = (neta * cos) - dnp;
90     *T = -(neta * I) + (nK * Nn);
91 #ifdef __RAY_DIFFERENTIALS__
92     *dTdx = -(neta * dIdx) + ((neta - neta * neta * cos / dnp) * dot(dIdx, Nn)) * Nn;
93     *dTdy = -(neta * dIdy) + ((neta - neta * neta * cos / dnp) * dot(dIdy, Nn)) * Nn;
94 #endif
95     // compute Fresnel terms
96     float cosTheta1 = cos;  // N.R
97     float cosTheta2 = -dot(Nn, *T);
98     float pPara = (cosTheta1 - eta * cosTheta2) / (cosTheta1 + eta * cosTheta2);
99     float pPerp = (eta * cosTheta1 - cosTheta2) / (eta * cosTheta1 + cosTheta2);
100     return 0.5f * (pPara * pPara + pPerp * pPerp);
101   }
102 }
103
104 ccl_device float fresnel_dielectric_cos(float cosi, float eta)
105 {
106   // compute fresnel reflectance without explicitly computing
107   // the refracted direction
108   float c = fabsf(cosi);
109   float g = eta * eta - 1 + c * c;
110   if (g > 0) {
111     g = sqrtf(g);
112     float A = (g - c) / (g + c);
113     float B = (c * (g + c) - 1) / (c * (g - c) + 1);
114     return 0.5f * A * A * (1 + B * B);
115   }
116   return 1.0f;  // TIR(no refracted component)
117 }
118
119 ccl_device float3 fresnel_conductor(float cosi, const float3 eta, const float3 k)
120 {
121   float3 cosi2 = make_float3(cosi * cosi, cosi * cosi, cosi * cosi);
122   float3 one = make_float3(1.0f, 1.0f, 1.0f);
123   float3 tmp_f = eta * eta + k * k;
124   float3 tmp = tmp_f * cosi2;
125   float3 Rparl2 = (tmp - (2.0f * eta * cosi) + one) / (tmp + (2.0f * eta * cosi) + one);
126   float3 Rperp2 = (tmp_f - (2.0f * eta * cosi) + cosi2) / (tmp_f + (2.0f * eta * cosi) + cosi2);
127   return (Rparl2 + Rperp2) * 0.5f;
128 }
129
130 ccl_device float schlick_fresnel(float u)
131 {
132   float m = clamp(1.0f - u, 0.0f, 1.0f);
133   float m2 = m * m;
134   return m2 * m2 * m;  // pow(m, 5)
135 }
136
137 ccl_device float smooth_step(float edge0, float edge1, float x)
138 {
139   float result;
140   if (x < edge0)
141     result = 0.0f;
142   else if (x >= edge1)
143     result = 1.0f;
144   else {
145     float t = (x - edge0) / (edge1 - edge0);
146     result = (3.0f - 2.0f * t) * (t * t);
147   }
148   return result;
149 }
150
151 /* Calculate the fresnel color which is a blend between white and the F0 color (cspec0) */
152 ccl_device_forceinline float3
153 interpolate_fresnel_color(float3 L, float3 H, float ior, float F0, float3 cspec0)
154 {
155   /* Calculate the fresnel interpolation factor
156    * The value from fresnel_dielectric_cos(...) has to be normalized because
157    * the cspec0 keeps the F0 color
158   */
159   float F0_norm = 1.0f / (1.0f - F0);
160   float FH = (fresnel_dielectric_cos(dot(L, H), ior) - F0) * F0_norm;
161
162   /* Blend between white and a specular color with respect to the fresnel */
163   return cspec0 * (1.0f - FH) + make_float3(1.0f, 1.0f, 1.0f) * FH;
164 }
165
166 CCL_NAMESPACE_END
167
168 #endif /* __BSDF_UTIL_H__ */