Cycles: Remove few function arguments needed only for the split kernel
[blender.git] / intern / cycles / kernel / kernel_projection.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_PROJECTION_CL__
34 #define __KERNEL_PROJECTION_CL__
35
36 CCL_NAMESPACE_BEGIN
37
38 /* Spherical coordinates <-> Cartesian direction  */
39
40 ccl_device float2 direction_to_spherical(float3 dir)
41 {
42         float theta = safe_acosf(dir.z);
43         float phi = atan2f(dir.x, dir.y);
44
45         return make_float2(theta, phi);
46 }
47
48 ccl_device float3 spherical_to_direction(float theta, float phi)
49 {
50         return make_float3(
51                 sinf(theta)*cosf(phi),
52                 sinf(theta)*sinf(phi),
53                 cosf(theta));
54 }
55
56 /* Equirectangular coordinates <-> Cartesian direction */
57
58 ccl_device float2 direction_to_equirectangular_range(float3 dir, float4 range)
59 {
60         float u = (atan2f(dir.y, dir.x) - range.y) / range.x;
61         float v = (acosf(dir.z / len(dir)) - range.w) / range.z;
62
63         return make_float2(u, v);
64 }
65
66 ccl_device float3 equirectangular_range_to_direction(float u, float v, float4 range)
67 {
68         float phi = range.x*u + range.y;
69         float theta = range.z*v + range.w;
70
71         return make_float3(
72                 sinf(theta)*cosf(phi),
73                 sinf(theta)*sinf(phi),
74                 cosf(theta));
75 }
76
77 ccl_device float2 direction_to_equirectangular(float3 dir)
78 {
79         return direction_to_equirectangular_range(dir, make_float4(-M_2PI_F, M_PI_F, -M_PI_F, M_PI_F));
80 }
81
82 ccl_device float3 equirectangular_to_direction(float u, float v)
83 {
84         return equirectangular_range_to_direction(u, v, make_float4(-M_2PI_F, M_PI_F, -M_PI_F, M_PI_F));
85 }
86
87 /* Fisheye <-> Cartesian direction */
88
89 ccl_device float2 direction_to_fisheye(float3 dir, float fov)
90 {
91         float r = atan2f(sqrtf(dir.y*dir.y +  dir.z*dir.z), dir.x) / fov;
92         float phi = atan2f(dir.z, dir.y);
93
94         float u = r * cosf(phi) + 0.5f;
95         float v = r * sinf(phi) + 0.5f;
96
97         return make_float2(u, v);
98 }
99
100 ccl_device float3 fisheye_to_direction(float u, float v, float fov)
101 {
102         u = (u - 0.5f) * 2.0f;
103         v = (v - 0.5f) * 2.0f;
104
105         float r = sqrtf(u*u + v*v);
106
107         if(r > 1.0f)
108                 return make_float3(0.0f, 0.0f, 0.0f);
109
110         float phi = safe_acosf((r != 0.0f)? u/r: 0.0f);
111         float theta = r * fov * 0.5f;
112
113         if(v < 0.0f) phi = -phi;
114
115         return make_float3(
116                  cosf(theta),
117                  -cosf(phi)*sinf(theta),
118                  sinf(phi)*sinf(theta)
119         );
120 }
121
122 ccl_device float2 direction_to_fisheye_equisolid(float3 dir, float lens, float width, float height)
123 {
124         float theta = safe_acosf(dir.x);
125         float r = 2.0f * lens * sinf(theta * 0.5f);
126         float phi = atan2f(dir.z, dir.y);
127
128         float u = r * cosf(phi) / width + 0.5f;
129         float v = r * sinf(phi) / height + 0.5f;
130
131         return make_float2(u, v);
132 }
133
134 ccl_device float3 fisheye_equisolid_to_direction(float u, float v, float lens, float fov, float width, float height)
135 {
136         u = (u - 0.5f) * width;
137         v = (v - 0.5f) * height;
138
139         float rmax = 2.0f * lens * sinf(fov * 0.25f);
140         float r = sqrtf(u*u + v*v);
141
142         if(r > rmax)
143                 return make_float3(0.0f, 0.0f, 0.0f);
144
145         float phi = safe_acosf((r != 0.0f)? u/r: 0.0f);
146         float theta = 2.0f * asinf(r/(2.0f * lens));
147
148         if(v < 0.0f) phi = -phi;
149
150         return make_float3(
151                  cosf(theta),
152                  -cosf(phi)*sinf(theta),
153                  sinf(phi)*sinf(theta)
154         );
155 }
156
157 /* Mirror Ball <-> Cartesion direction */
158
159 ccl_device float3 mirrorball_to_direction(float u, float v)
160 {
161         /* point on sphere */
162         float3 dir;
163
164         dir.x = 2.0f*u - 1.0f;
165         dir.z = 2.0f*v - 1.0f;
166
167         if(dir.x*dir.x + dir.z*dir.z > 1.0f)
168                 return make_float3(0.0f, 0.0f, 0.0f);
169
170         dir.y = -sqrtf(max(1.0f - dir.x*dir.x - dir.z*dir.z, 0.0f));
171
172         /* reflection */
173         float3 I = make_float3(0.0f, -1.0f, 0.0f);
174
175         return 2.0f*dot(dir, I)*dir - I;
176 }
177
178 ccl_device float2 direction_to_mirrorball(float3 dir)
179 {
180         /* inverse of mirrorball_to_direction */
181         dir.y -= 1.0f;
182
183         float div = 2.0f*sqrtf(max(-0.5f*dir.y, 0.0f));
184         if(div > 0.0f)
185                 dir /= div;
186
187         float u = 0.5f*(dir.x + 1.0f);
188         float v = 0.5f*(dir.z + 1.0f);
189
190         return make_float2(u, v);
191 }
192
193 ccl_device float3 panorama_to_direction(KernelGlobals *kg, float u, float v)
194 {
195         switch(kernel_data.cam.panorama_type) {
196                 case PANORAMA_EQUIRECTANGULAR:
197                         return equirectangular_range_to_direction(u, v, kernel_data.cam.equirectangular_range);
198                 case PANORAMA_MIRRORBALL:
199                         return mirrorball_to_direction(u, v);
200                 case PANORAMA_FISHEYE_EQUIDISTANT:
201                         return fisheye_to_direction(u, v, kernel_data.cam.fisheye_fov);
202                 case PANORAMA_FISHEYE_EQUISOLID:
203                 default:
204                         return fisheye_equisolid_to_direction(u, v, kernel_data.cam.fisheye_lens,
205                                 kernel_data.cam.fisheye_fov, kernel_data.cam.sensorwidth, kernel_data.cam.sensorheight);
206         }
207 }
208
209 ccl_device float2 direction_to_panorama(KernelGlobals *kg, float3 dir)
210 {
211         switch(kernel_data.cam.panorama_type) {
212                 case PANORAMA_EQUIRECTANGULAR:
213                         return direction_to_equirectangular_range(dir, kernel_data.cam.equirectangular_range);
214                 case PANORAMA_MIRRORBALL:
215                         return direction_to_mirrorball(dir);
216                 case PANORAMA_FISHEYE_EQUIDISTANT:
217                         return direction_to_fisheye(dir, kernel_data.cam.fisheye_fov);
218                 case PANORAMA_FISHEYE_EQUISOLID:
219                 default:
220                         return direction_to_fisheye_equisolid(dir, kernel_data.cam.fisheye_lens,
221                                 kernel_data.cam.sensorwidth, kernel_data.cam.sensorheight);
222         }
223 }
224
225 CCL_NAMESPACE_END
226
227 #endif /* __KERNEL_PROJECTION_CL__ */
228