added specular
[csgray] / src / csgray.c
index 47f2a8b..35bb5a8 100644 (file)
@@ -2,6 +2,7 @@
 #include <stdlib.h>
 #include <string.h>
 #include <math.h>
+#include <float.h>
 #include "csgimpl.h"
 #include "matrix.h"
 #include "geom.h"
@@ -12,12 +13,17 @@ static void shade(float *col, struct ray *ray, struct hit *hit);
 static void background(float *col, struct ray *ray);
 static int find_intersection(struct ray *ray, struct hit *best);
 
+static float ambient[3];
 static struct camera cam;
 static csg_object *oblist;
+static csg_object *plights;
 
 int csg_init(void)
 {
        oblist = 0;
+       plights = 0;
+
+       csg_ambient(0, 0, 0);
        csg_view(0, 0, 5, 0, 0, 0);
        csg_fov(50);
 
@@ -64,6 +70,11 @@ void csg_add_object(csg_object *o)
 {
        o->ob.next = oblist;
        oblist = o;
+
+       if(o->ob.type == OB_NULL && (o->ob.emr > 0.0f || o->ob.emg > 0.0f || o->ob.emb > 0.0f)) {
+               o->ob.plt_next = plights;
+               plights = o;
+       }
 }
 
 int csg_remove_object(csg_object *o)
@@ -112,7 +123,14 @@ static union csg_object *alloc_object(int type)
 
 csg_object *csg_null(float x, float y, float z)
 {
-       return alloc_object(OB_NULL);
+       csg_object *o;
+
+       if(!(o = alloc_object(OB_NULL))) {
+               return 0;
+       }
+
+       mat4_translation(o->ob.xform, x, y, z);
+       return o;
 }
 
 csg_object *csg_sphere(float x, float y, float z, float r)
@@ -180,7 +198,7 @@ csg_object *csg_plane(float x, float y, float z, float nx, float ny, float nz)
        o->plane.ny = ny;
        o->plane.nz = nz;
        o->plane.d = x * nx + y * ny + z * nz;
-       return 0;
+       return o;
 }
 
 csg_object *csg_box(float x, float y, float z, float xsz, float ysz, float zsz)
@@ -224,6 +242,12 @@ csg_object *csg_subtraction(csg_object *a, csg_object *b)
        return o;
 }
 
+void csg_ambient(float r, float g, float b)
+{
+       ambient[0] = r;
+       ambient[1] = g;
+       ambient[2] = b;
+}
 
 void csg_emission(csg_object *o, float r, float g, float b)
 {
@@ -249,6 +273,11 @@ void csg_opacity(csg_object *o, float p)
        o->ob.opacity = p;
 }
 
+void csg_metallic(csg_object *o, int m)
+{
+       o->ob.metallic = m;
+}
+
 
 void csg_render_pixel(int x, int y, int width, int height, float aspect, float *color)
 {
@@ -273,17 +302,14 @@ void csg_render_image(float *pixels, int width, int height)
 
 static void calc_primary_ray(struct ray *ray, int x, int y, int w, int h, float aspect)
 {
-       float px, py;
-
-       px = aspect * ((float)x / (float)w * 2.0f - 1.0f);
-       py = 1.0f - (float)y / (float)h * 2.0f;
+       /* TODO */
+       ray->dx = aspect * ((float)x / (float)w * 2.0f - 1.0f);
+       ray->dy = 1.0f - (float)y / (float)h * 2.0f;
+       ray->dz = -1.0f / tan(cam.fov * 0.5f);
 
-       ray->x = px;
-       ray->y = py;
+       ray->x = cam.x;
+       ray->y = cam.y;
        ray->z = cam.z;
-
-       ray->dx = ray->dy = 0.0f;
-       ray->dz = -1.0f;
 }
 
 static int ray_trace(struct ray *ray, float *col)
@@ -299,10 +325,92 @@ static int ray_trace(struct ray *ray, float *col)
        return 1;
 }
 
+#define NULLXPOS(o)    ((o)->ob.xform[12])
+#define NULLYPOS(o)    ((o)->ob.xform[13])
+#define NULLZPOS(o)    ((o)->ob.xform[14])
+
 static void shade(float *col, struct ray *ray, struct hit *hit)
 {
-       col[0] = 1.0f;
-       col[1] = col[2] = 0.0f;
+       float ndotl, ndoth, len, falloff, spec;
+       csg_object *o, *lt = plights;
+       float dcol[3], scol[3] = {0};
+       float ldir[3], lcol[3], hdir[3];
+       struct ray sray;
+       struct hit tmphit;
+
+       o = hit->o;
+       dcol[0] = ambient[0];
+       dcol[1] = ambient[1];
+       dcol[2] = ambient[2];
+
+       while(lt) {
+               ldir[0] = NULLXPOS(lt) - hit->x;
+               ldir[1] = NULLYPOS(lt) - hit->y;
+               ldir[2] = NULLZPOS(lt) - hit->z;
+
+               sray.x = hit->x;
+               sray.y = hit->y;
+               sray.z = hit->z;
+               sray.dx = ldir[0];
+               sray.dy = ldir[1];
+               sray.dz = ldir[2];
+
+               if(!find_intersection(&sray, &tmphit) || tmphit.t > 1.0f) {
+                       if((len = sqrt(ldir[0] * ldir[0] + ldir[1] * ldir[1] + ldir[2] * ldir[2])) != 0.0f) {
+                               float s = 1.0f / len;
+                               ldir[0] *= s;
+                               ldir[1] *= s;
+                               ldir[2] *= s;
+                       }
+                       falloff = 1.0f / (len * len);
+
+                       lcol[0] = lt->ob.emr * falloff;
+                       lcol[1] = lt->ob.emg * falloff;
+                       lcol[2] = lt->ob.emb * falloff;
+
+                       if((ndotl = hit->nx * ldir[0] + hit->ny * ldir[1] + hit->nz * ldir[2]) < 0.0f) {
+                               ndotl = 0.0f;
+                       }
+
+                       dcol[0] += o->ob.r * lcol[0] * ndotl;
+                       dcol[1] += o->ob.g * lcol[1] * ndotl;
+                       dcol[2] += o->ob.b * lcol[2] * ndotl;
+
+                       if(o->ob.roughness < 1.0f) {
+                               float gloss = 1.0f - o->ob.roughness;
+
+                               hdir[0] = ldir[0] - ray->dx;
+                               hdir[1] = ldir[1] - ray->dy;
+                               hdir[2] = ldir[2] - ray->dz;
+                               if((len = sqrt(hdir[0] * hdir[0] + hdir[1] * hdir[1] + hdir[2] * hdir[2])) != 0.0f) {
+                                       float s = 1.0f / len;
+                                       hdir[0] *= s;
+                                       hdir[1] *= s;
+                                       hdir[2] *= s;
+                               }
+
+                               if((ndoth = hit->nx * hdir[0] + hit->ny * hdir[1] + hit->nz * hdir[2]) < 0.0f) {
+                                       ndoth = 0.0f;
+                               }
+                               spec = gloss * pow(ndoth, 100.0f * gloss);
+
+                               if(o->ob.metallic) {
+                                       lcol[0] *= o->ob.r;
+                                       lcol[1] *= o->ob.g;
+                                       lcol[2] *= o->ob.b;
+                               }
+                               scol[0] += lcol[0] * spec;
+                               scol[1] += lcol[1] * spec;
+                               scol[2] += lcol[2] * spec;
+                       }
+               }
+
+               lt = lt->ob.plt_next;
+       }
+
+       col[0] = dcol[0] + scol[0];
+       col[1] = dcol[1] + scol[1];
+       col[2] = dcol[2] + scol[2];
 }
 
 static void background(float *col, struct ray *ray)
@@ -312,18 +420,34 @@ static void background(float *col, struct ray *ray)
 
 static int find_intersection(struct ray *ray, struct hit *best)
 {
+       int idx = 0;
        csg_object *o;
-       struct hit *hit;
+       struct hinterv *hit, *it;
 
-       best->t = 1e-6f;
+       best->t = FLT_MAX;
        best->o = 0;
 
        o = oblist;
        while(o) {
-               if((hit = ray_intersect(ray, o)) && hit->t < best->t) {
-                       *best = *hit;
+               if((hit = ray_intersect(ray, o))) {
+                       it = hit;
+                       while(it) {
+                               if(it->end[0].t > 1e-6) {
+                                       idx = 0;
+                                       break;
+                               }
+                               if(it->end[1].t > 1e-6) {
+                                       idx = 1;
+                                       break;
+                               }
+                               it = it->next;
+                       }
+
+                       if(it && it->end[idx].t < best->t) {
+                               *best = it->end[idx];
+                       }
                }
-               free_hit(hit);
+               free_hit_list(hit);
                o = o->ob.next;
        }