more stuff
authorJohn Tsiombikas <nuclear@member.fsf.org>
Tue, 27 Mar 2018 13:55:40 +0000 (16:55 +0300)
committerJohn Tsiombikas <nuclear@member.fsf.org>
Tue, 27 Mar 2018 13:55:40 +0000 (16:55 +0300)
src/csgimpl.h
src/csgray.c
src/csgray.h
src/geom.c
src/main.c
src/matrix.c

index d6cb7a4..ab92f1e 100644 (file)
@@ -25,6 +25,7 @@ struct object {
        float xform[16], inv_xform[16];
 
        csg_object *next;
+       csg_object *plt_next;
 
        void (*destroy)(csg_object*);
 };
index 47f2a8b..53b0146 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(0.05, 0.05, 0.05);
        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)
@@ -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)
 {
@@ -273,17 +297,14 @@ 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 +320,59 @@ 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, len;
+       csg_object *o, *lt = plights;
+       float dcol[3], scol[3] = {0};
+       float ldir[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;
+                       }
+
+                       if((ndotl = hit->nx * ldir[0] + hit->ny * ldir[1] + hit->nz * ldir[2]) < 0.0f) {
+                               ndotl = 0.0f;
+                       }
+
+                       dcol[0] += o->ob.r * lt->ob.emr * ndotl;
+                       dcol[1] += o->ob.g * lt->ob.emg * ndotl;
+                       dcol[2] += o->ob.b * lt->ob.emb * ndotl;
+               }
+
+               lt = lt->ob.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)
@@ -315,7 +385,7 @@ static int find_intersection(struct ray *ray, struct hit *best)
        csg_object *o;
        struct hit *hit;
 
-       best->t = 1e-6f;
+       best->t = FLT_MAX;
        best->o = 0;
 
        o = oblist;
@@ -323,7 +393,7 @@ static int find_intersection(struct ray *ray, struct hit *best)
                if((hit = ray_intersect(ray, o)) && hit->t < best->t) {
                        *best = *hit;
                }
-               free_hit(hit);
+               free_hit_list(hit);
                o = o->ob.next;
        }
 
index 196ecc2..154ca5d 100644 (file)
@@ -26,6 +26,8 @@ csg_object *csg_union(csg_object *a, csg_object *b);
 csg_object *csg_intersection(csg_object *a, csg_object *b);
 csg_object *csg_subtraction(csg_object *a, csg_object *b);
 
+void csg_ambient(float r, float g, float b);
+
 void csg_emission(csg_object *o, float r, float g, float b);
 void csg_color(csg_object *o, float r, float g, float b);
 void csg_roughness(csg_object *o, float r);
index ee7cb7d..dba62ed 100644 (file)
@@ -4,6 +4,8 @@
 #include "geom.h"
 #include "matrix.h"
 
+#define EPSILON                1e-6f
+
 /* TODO custom hit allocator */
 struct hit *alloc_hit(void)
 {
@@ -15,6 +17,20 @@ struct hit *alloc_hit(void)
        return hit;
 }
 
+struct hit *alloc_hits(int n)
+{
+       int i;
+       struct hit *list = 0;
+
+       for(i=0; i<n; i++) {
+               struct hit *hit = alloc_hit();
+               hit->next = list;
+               list = hit;
+       }
+       return list;
+}
+
+
 void free_hit(struct hit *hit)
 {
        free(hit);
@@ -52,8 +68,9 @@ struct hit *ray_intersect(struct ray *ray, csg_object *o)
 
 struct hit *ray_sphere(struct ray *ray, csg_object *o)
 {
-       float a, b, c, d, sqrt_d, t0, t1, t, sq_rad;
-       struct hit *hit;
+       int i;
+       float a, b, c, d, sqrt_d, t[2], sq_rad, tmp;
+       struct hit *hit, *hitlist;
        struct ray locray = *ray;
 
        if(o->sph.rad == 0.0f) {
@@ -68,27 +85,42 @@ struct hit *ray_sphere(struct ray *ray, csg_object *o)
        c = (locray.x * locray.x + locray.y * locray.y + locray.z * locray.z) - sq_rad;
 
        d = b * b - 4.0f * a * c;
-       if(d < 1e-6) return 0;
+       if(d < EPSILON) return 0;
 
        sqrt_d = sqrt(d);
-       t0 = (-b + sqrt_d) / (2.0f * a);
-       t1 = (-b - sqrt_d) / (2.0f * a);
-
-       if(t0 < 1e-6) t0 = t1;
-       if(t1 < 1e-6) t1 = t0;
-       t = t0 < t1 ? t0 : t1;
-       if(t < 1e-6) return 0;
-
-       hit = alloc_hit();
-       hit->t = t;
-       hit->x = ray->x + ray->dx * t;
-       hit->y = ray->y + ray->dy * t;
-       hit->z = ray->z + ray->dz * t;
-       hit->nx = hit->x / o->sph.rad;
-       hit->ny = hit->y / o->sph.rad;
-       hit->nz = hit->z / o->sph.rad;
-       hit->o = o;
-       return hit;
+       t[0] = (-b + sqrt_d) / (2.0f * a);
+       t[1] = (-b - sqrt_d) / (2.0f * a);
+
+       if(t[0] < EPSILON && t[1] < EPSILON) {
+               return 0;
+       }
+
+       if(t[1] < t[0]) {
+               tmp = t[0];
+               t[0] = t[1];
+               t[1] = tmp;
+       }
+
+       if(t[0] < EPSILON) t[0] = EPSILON;
+       if(t[1] < EPSILON) t[1] = EPSILON;
+
+       hitlist = hit = alloc_hits(2);
+       for(i=0; i<2; i++) {
+               float c[3] = {0, 0, 0};
+               mat4_xform3(c, o->ob.xform, c);
+
+               hit->t = t[i];
+               hit->x = ray->x + ray->dx * t[i];
+               hit->y = ray->y + ray->dy * t[i];
+               hit->z = ray->z + ray->dz * t[i];
+               hit->nx = (hit->x - c[0]) / o->sph.rad;
+               hit->ny = (hit->y - c[1]) / o->sph.rad;
+               hit->nz = (hit->z - c[2]) / o->sph.rad;
+               hit->o = o;
+
+               hit = hit->next;
+       }
+       return hitlist;
 }
 
 struct hit *ray_cylinder(struct ray *ray, csg_object *o)
@@ -112,13 +144,13 @@ struct hit *ray_plane(struct ray *ray, csg_object *o)
        vz = o->plane.nz * o->plane.d - locray.z;
 
        ndotv = o->plane.nx * vx + o->plane.ny * vy + o->plane.nz * vz;
-       if(fabs(ndotv) < 1e-6) return 0;
+       if(fabs(ndotv) < EPSILON) return 0;
 
        ndotr = o->plane.nx * locray.dx + o->plane.ny * locray.dy + o->plane.nz * locray.dz;
        t = ndotr / ndotv;
 
-       if(t > 1e-6) {
-               hit = alloc_hit();
+       if(t > EPSILON) {
+               hit = alloc_hits(1);
                hit->t = t;
                hit->x = ray->x + ray->dx * t;
                hit->y = ray->y + ray->dy * t;
@@ -136,16 +168,16 @@ struct hit *ray_csg_un(struct ray *ray, csg_object *o)
        struct hit *hita, *hitb;
 
        hita = ray_intersect(ray, o->un.a);
-       hitb = ray_intersect(ray, o->un.a);
+       hitb = ray_intersect(ray, o->un.b);
 
        if(!hita) return hitb;
        if(!hitb) return hita;
 
        if(hita->t < hitb->t) {
-               free_hit(hitb);
+               free_hit_list(hitb);
                return hita;
        }
-       free_hit(hita);
+       free_hit_list(hita);
        return hitb;
 }
 
index 7cff960..44f4900 100644 (file)
@@ -12,7 +12,7 @@ static const char *out_fname = "output.ppm";
 
 int main(int argc, char **argv)
 {
-       csg_object *oa, *ob, *oc;
+       csg_object *oa, *ob, *oc, *lt;
        float *pixels;
 
        if(parse_opt(argc, argv) == -1) {
@@ -28,12 +28,19 @@ int main(int argc, char **argv)
                return 1;
        }
 
+       csg_view(0, 0, 5, 0, 0, 0);
+
        oa = csg_sphere(0, 0, 0, 1);
-       ob = csg_sphere(0, 1, 0, 0.8);
+       csg_color(oa, 1, 0, 0);
+       ob = csg_sphere(-0.3, 0.7, 0.7, 0.7);
+       csg_color(ob, 0, 0, 1);
        oc = csg_union(oa, ob);
-
        csg_add_object(oc);
 
+       lt = csg_null(-4, 10, 20);
+       csg_emission(lt, 1, 1, 1);
+       csg_add_object(lt);
+
        csg_render_image(pixels, width, height);
        save_image(out_fname, pixels, width, height);
 
index f1347ee..ddebfdd 100644 (file)
@@ -40,19 +40,19 @@ void mat4_mul(float *dest, float *a, float *b)
 
 void mat4_xform3(float *vdest, float *m, float *v)
 {
-       float x = m[0] + v[0] + m[4] * v[1] + m[8] * v[2] + m[12];
-       float y = m[1] + v[0] + m[5] * v[1] + m[9] * v[2] + m[13];
-       vdest[2] = m[2] + v[0] + m[6] * v[1] + m[10] * v[2] + m[14];
+       float x = m[0] * v[0] + m[4] * v[1] + m[8] * v[2] + m[12];
+       float y = m[1] * v[0] + m[5] * v[1] + m[9] * v[2] + m[13];
+       vdest[2] = m[2] * v[0] + m[6] * v[1] + m[10] * v[2] + m[14];
        vdest[0] = x;
        vdest[1] = y;
 }
 
 void mat4_xform4(float *vdest, float *m, float *v)
 {
-       float x = m[0] + v[0] + m[4] * v[1] + m[8] * v[2] + m[12] * v[3];
-       float y = m[1] + v[0] + m[5] * v[1] + m[9] * v[2] + m[13] * v[3];
-       float z = m[2] + v[0] + m[6] * v[1] + m[10] * v[2] + m[14] * v[3];
-       vdest[3] = m[3] + v[0] + m[7] * v[1] + m[11] * v[2] + m[15] * v[3];
+       float x = m[0] * v[0] + m[4] * v[1] + m[8] * v[2] + m[12] * v[3];
+       float y = m[1] * v[0] + m[5] * v[1] + m[9] * v[2] + m[13] * v[3];
+       float z = m[2] * v[0] + m[6] * v[1] + m[10] * v[2] + m[14] * v[3];
+       vdest[3] = m[3] * v[0] + m[7] * v[1] + m[11] * v[2] + m[15] * v[3];
        vdest[0] = x;
        vdest[1] = y;
        vdest[2] = z;