c2b6ca4e704d091710e6461e3268298fb403119f
[occt.git] / src / Shaders / RaytraceBase.fs
1 #ifdef ADAPTIVE_SAMPLING
2   #extension GL_ARB_shader_image_load_store : require
3 #endif
4 #ifdef ADAPTIVE_SAMPLING_ATOMIC
5   #extension GL_NV_shader_atomic_float : require
6 #endif
7
8 #ifdef USE_TEXTURES
9   #extension GL_ARB_bindless_texture : require
10 #endif
11
12 //! Normalized pixel coordinates.
13 in vec2 vPixel;
14
15 //! Sub-pixel offset in X direction for FSAA.
16 uniform float uOffsetX = 0.f;
17 //! Sub-pixel offset in Y direction for FSAA.
18 uniform float uOffsetY = 0.f;
19
20 //! Origin of viewing ray in left-top corner.
21 uniform vec3 uOriginLT;
22 //! Origin of viewing ray in left-bottom corner.
23 uniform vec3 uOriginLB;
24 //! Origin of viewing ray in right-top corner.
25 uniform vec3 uOriginRT;
26 //! Origin of viewing ray in right-bottom corner.
27 uniform vec3 uOriginRB;
28
29 //! Width of the rendering window.
30 uniform int uWinSizeX;
31 //! Height of the rendering window.
32 uniform int uWinSizeY;
33
34 //! Direction of viewing ray in left-top corner.
35 uniform vec3 uDirectLT;
36 //! Direction of viewing ray in left-bottom corner.
37 uniform vec3 uDirectLB;
38 //! Direction of viewing ray in right-top corner.
39 uniform vec3 uDirectRT;
40 //! Direction of viewing ray in right-bottom corner.
41 uniform vec3 uDirectRB;
42
43 //! Inverse model-view-projection matrix.
44 uniform mat4 uUnviewMat;
45
46 //! Model-view-projection matrix.
47 uniform mat4 uViewMat;
48
49 //! Texture buffer of data records of bottom-level BVH nodes.
50 uniform isamplerBuffer uSceneNodeInfoTexture;
51 //! Texture buffer of minimum points of bottom-level BVH nodes.
52 uniform samplerBuffer uSceneMinPointTexture;
53 //! Texture buffer of maximum points of bottom-level BVH nodes.
54 uniform samplerBuffer uSceneMaxPointTexture;
55 //! Texture buffer of transformations of high-level BVH nodes.
56 uniform samplerBuffer uSceneTransformTexture;
57
58 //! Texture buffer of vertex coords.
59 uniform samplerBuffer uGeometryVertexTexture;
60 //! Texture buffer of vertex normals.
61 uniform samplerBuffer uGeometryNormalTexture;
62 #ifdef USE_TEXTURES
63   //! Texture buffer of per-vertex UV-coordinates.
64   uniform samplerBuffer uGeometryTexCrdTexture;
65 #endif
66 //! Texture buffer of triangle indices.
67 uniform isamplerBuffer uGeometryTriangTexture;
68
69 //! Texture buffer of material properties.
70 uniform samplerBuffer uRaytraceMaterialTexture;
71 //! Texture buffer of light source properties.
72 uniform samplerBuffer uRaytraceLightSrcTexture;
73
74 #ifdef BACKGROUND_CUBEMAP
75   //! Environment cubemap texture.
76   uniform samplerCube uEnvMapTexture;
77   //! Coefficient of Y controlling horizontal flip of cubemap
78   uniform int uYCoeff;
79   //! Coefficient of Z controlling vertical flip of cubemap
80   uniform int uZCoeff;
81 #else
82   //! Environment map texture.
83   uniform sampler2D uEnvMapTexture;
84 #endif
85
86 //! Total number of light sources.
87 uniform int uLightCount;
88 //! Intensity of global ambient light.
89 uniform vec4 uGlobalAmbient;
90
91 //! Enables/disables hard shadows.
92 uniform int uShadowsEnabled;
93 //! Enables/disables specular reflections.
94 uniform int uReflectEnabled;
95 //! Enables/disables environment map lighting.
96 uniform int uEnvMapEnabled;
97 //! Enables/disables environment map background.
98 uniform int uEnvMapForBack;
99
100 //! Radius of bounding sphere of the scene.
101 uniform float uSceneRadius;
102 //! Scene epsilon to prevent self-intersections.
103 uniform float uSceneEpsilon;
104
105 #ifdef USE_TEXTURES
106   //! Unique 64-bit handles of OpenGL textures.
107   uniform uvec2 uTextureSamplers[MAX_TEX_NUMBER];
108 #endif
109
110 #ifdef ADAPTIVE_SAMPLING
111   //! OpenGL image used for accumulating rendering result.
112   volatile restrict layout(r32f) uniform image2D  uRenderImage;
113
114 #ifdef ADAPTIVE_SAMPLING_ATOMIC
115   //! OpenGL image storing offsets of sampled pixels blocks.
116   coherent restrict layout(rg32i) uniform iimage2D uOffsetImage;
117 #else
118   //! OpenGL image defining per-tile amount of samples.
119   volatile restrict layout(r32i) uniform iimage2D uTilesImage;
120 #endif
121
122   //! Screen space tile size.
123   uniform ivec2 uTileSize;
124 #endif
125
126 //! Top color of gradient background.
127 uniform vec4 uBackColorTop = vec4 (0.0);
128 //! Bottom color of gradient background.
129 uniform vec4 uBackColorBot = vec4 (0.0);
130
131 //! Aperture radius of camera used for depth-of-field
132 uniform float uApertureRadius = 0.f;
133
134 //! Focal distance of camera used for depth-of field
135 uniform float uFocalPlaneDist = 10.f;
136
137 //! Camera position used for projective mode
138 uniform vec3 uEyeOrig;
139
140 //! Camera view direction used for projective mode
141 uniform vec3 uEyeView;
142
143 //! Camera's screen vertical direction used for projective mode
144 uniform vec3 uEyeVert;
145
146 //! Camera's screen horizontal direction used for projective mode
147 uniform vec3 uEyeSide;
148
149 //! Camera's screen size used for projective mode
150 uniform vec2 uEyeSize;
151
152 /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
153 // Specific data types
154
155 //! Stores ray parameters.
156 struct SRay
157 {
158   vec3 Origin;
159
160   vec3 Direct;
161 };
162
163 //! Stores intersection parameters.
164 struct SIntersect
165 {
166   float Time;
167
168   vec2 UV;
169
170   vec3 Normal;
171 };
172
173 //! Stores triangle's vertex indexes and vertexes itself
174 struct STriangle
175 {
176   ivec4 TriIndex;
177
178   vec3 Points[3];
179 };
180
181 /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
182 // Some useful constants
183
184 #define MAXFLOAT 1e15f
185
186 #define SMALL vec3 (exp2 (-80.0f))
187
188 #define ZERO vec3 (0.0f, 0.0f, 0.0f)
189 #define UNIT vec3 (1.0f, 1.0f, 1.0f)
190
191 #define AXIS_X vec3 (1.0f, 0.0f, 0.0f)
192 #define AXIS_Y vec3 (0.0f, 1.0f, 0.0f)
193 #define AXIS_Z vec3 (0.0f, 0.0f, 1.0f)
194
195 #define M_PI   3.141592653f
196 #define M_2_PI 6.283185307f
197 #define M_PI_2 1.570796327f
198
199 #define LUMA vec3 (0.2126f, 0.7152f, 0.0722f)
200
201 // =======================================================================
202 // function : MatrixRowMultiplyDir
203 // purpose  : Multiplies a vector by matrix
204 // =======================================================================
205 vec3 MatrixRowMultiplyDir (in vec3 v,
206                            in vec4 m0,
207                            in vec4 m1,
208                            in vec4 m2)
209 {
210   return vec3 (dot (m0.xyz, v),
211                dot (m1.xyz, v),
212                dot (m2.xyz, v));
213 }
214
215 //! 32-bit state of random number generator.
216 uint RandState;
217
218 // =======================================================================
219 // function : SeedRand
220 // purpose  : Applies hash function by Thomas Wang to randomize seeds
221 //            (see http://www.burtleburtle.net/bob/hash/integer.html)
222 // =======================================================================
223 void SeedRand (in int theSeed, in int theSizeX, in int theRadius)
224 {
225   RandState = uint (int (gl_FragCoord.y) / theRadius * theSizeX + int (gl_FragCoord.x) / theRadius + theSeed);
226
227   RandState = (RandState + 0x479ab41du) + (RandState <<  8);
228   RandState = (RandState ^ 0xe4aa10ceu) ^ (RandState >>  5);
229   RandState = (RandState + 0x9942f0a6u) - (RandState << 14);
230   RandState = (RandState ^ 0x5aedd67du) ^ (RandState >>  3);
231   RandState = (RandState + 0x17bea992u) + (RandState <<  7);
232 }
233
234 // =======================================================================
235 // function : RandInt
236 // purpose  : Generates integer using Xorshift algorithm by G. Marsaglia
237 // =======================================================================
238 uint RandInt()
239 {
240   RandState ^= (RandState << 13);
241   RandState ^= (RandState >> 17);
242   RandState ^= (RandState <<  5);
243
244   return RandState;
245 }
246
247 // =======================================================================
248 // function : RandFloat
249 // purpose  : Generates a random float in 0 <= x < 1 range
250 // =======================================================================
251 float RandFloat()
252 {
253   return float (RandInt()) * (1.f / 4294967296.f);
254 }
255
256 // =======================================================================
257 // function : MatrixColMultiplyPnt
258 // purpose  : Multiplies a vector by matrix
259 // =======================================================================
260 vec3 MatrixColMultiplyPnt (in vec3 v,
261                            in vec4 m0,
262                            in vec4 m1,
263                            in vec4 m2,
264                            in vec4 m3)
265 {
266   return vec3 (m0.x * v.x + m1.x * v.y + m2.x * v.z + m3.x,
267                m0.y * v.x + m1.y * v.y + m2.y * v.z + m3.y,
268                m0.z * v.x + m1.z * v.y + m2.z * v.z + m3.z);
269 }
270
271 // =======================================================================
272 // function : MatrixColMultiplyDir
273 // purpose  : Multiplies a vector by matrix
274 // =======================================================================
275 vec3 MatrixColMultiplyDir (in vec3 v,
276                            in vec4 m0,
277                            in vec4 m1,
278                            in vec4 m2)
279 {
280   return vec3 (m0.x * v.x + m1.x * v.y + m2.x * v.z,
281                m0.y * v.x + m1.y * v.y + m2.y * v.z,
282                m0.z * v.x + m1.z * v.y + m2.z * v.z);
283 }
284
285 //=======================================================================
286 // function : InverseDirection
287 // purpose  : Returns safely inverted direction of the given one
288 //=======================================================================
289 vec3 InverseDirection (in vec3 theInput)
290 {
291   vec3 anInverse = 1.f / max (abs (theInput), SMALL);
292
293   return mix (-anInverse, anInverse, step (ZERO, theInput));
294 }
295
296 //=======================================================================
297 // function : BackgroundColor
298 // purpose  : Returns color of gradient background
299 //=======================================================================
300 vec4 BackgroundColor()
301 {
302 #ifdef ADAPTIVE_SAMPLING_ATOMIC
303
304   ivec2 aFragCoord = ivec2 (gl_FragCoord.xy);
305
306   ivec2 aTileXY = imageLoad (uOffsetImage, aFragCoord / uTileSize).xy * uTileSize;
307
308   aTileXY.y += aFragCoord.y % min (uWinSizeY - aTileXY.y, uTileSize.y);
309
310   return mix (uBackColorBot, uBackColorTop, float (aTileXY.y) / uWinSizeY);
311
312 #else
313
314   return mix (uBackColorBot, uBackColorTop, vPixel.y);
315
316 #endif
317 }
318
319 /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
320 // Functions for compute ray-object intersection
321
322 //=======================================================================
323 // function : sampleUniformDisk
324 // purpose  :
325 //=======================================================================
326 vec2 sampleUniformDisk ()
327 {
328   vec2 aPoint;
329
330   float aKsi1 = 2.f * RandFloat () - 1.f;
331   float aKsi2 = 2.f * RandFloat () - 1.f;
332
333   if (aKsi1 > -aKsi2)
334   {
335     if (aKsi1 > aKsi2)
336       aPoint = vec2 (aKsi1, (M_PI / 4.f) * (0.f + aKsi2 / aKsi1));
337     else
338       aPoint = vec2 (aKsi2, (M_PI / 4.f) * (2.f - aKsi1 / aKsi2));
339   }
340   else
341   {
342     if (aKsi1 < aKsi2)
343       aPoint = vec2 (-aKsi1, (M_PI / 4.f) * (4.f + aKsi2 / aKsi1));
344     else
345       aPoint = vec2 (-aKsi2, (M_PI / 4.f) * (6.f - aKsi1 / aKsi2));
346   }
347
348   return vec2 (sin (aPoint.y), cos (aPoint.y)) * aPoint.x;
349 }
350
351 // =======================================================================
352 // function : GenerateRay
353 // purpose  :
354 // =======================================================================
355 SRay GenerateRay (in vec2 thePixel)
356 {
357 #ifndef DEPTH_OF_FIELD
358
359   vec3 aP0 = mix (uOriginLB, uOriginRB, thePixel.x);
360   vec3 aP1 = mix (uOriginLT, uOriginRT, thePixel.x);
361
362   vec3 aD0 = mix (uDirectLB, uDirectRB, thePixel.x);
363   vec3 aD1 = mix (uDirectLT, uDirectRT, thePixel.x);
364
365   vec3 aDirection = normalize (mix (aD0, aD1, thePixel.y));
366
367   return SRay (mix (aP0, aP1, thePixel.y), aDirection);
368
369 #else
370
371   vec2 aPixel = uEyeSize * (thePixel - vec2 (0.5f)) * 2.f;
372
373   vec2 aAperturePnt = sampleUniformDisk () * uApertureRadius;
374
375   vec3 aLocalDir = normalize (vec3 (
376     aPixel * uFocalPlaneDist - aAperturePnt, uFocalPlaneDist));
377
378   vec3 aOrigin = uEyeOrig +
379                  uEyeSide * aAperturePnt.x +
380                  uEyeVert * aAperturePnt.y;
381
382   vec3 aDirect = uEyeView * aLocalDir.z +
383                  uEyeSide * aLocalDir.x +
384                  uEyeVert * aLocalDir.y;
385
386   return SRay (aOrigin, aDirect);
387
388 #endif
389 }
390
391 // =======================================================================
392 // function : IntersectSphere
393 // purpose  : Computes ray-sphere intersection
394 // =======================================================================
395 float IntersectSphere (in SRay theRay, in float theRadius)
396 {
397   float aDdotD = dot (theRay.Direct, theRay.Direct);
398   float aDdotO = dot (theRay.Direct, theRay.Origin);
399   float aOdotO = dot (theRay.Origin, theRay.Origin);
400
401   float aD = aDdotO * aDdotO - aDdotD * (aOdotO - theRadius * theRadius);
402
403   if (aD > 0.0f)
404   {
405     float aTime = (sqrt (aD) - aDdotO) * (1.0f / aDdotD);
406     
407     return aTime > 0.0f ? aTime : MAXFLOAT;
408   }
409
410   return MAXFLOAT;
411 }
412
413 // =======================================================================
414 // function : IntersectTriangle
415 // purpose  : Computes ray-triangle intersection (branchless version)
416 // =======================================================================
417 void IntersectTriangle (in SRay theRay,
418                         in vec3 thePnt0,
419                         in vec3 thePnt1,
420                         in vec3 thePnt2,
421                         out vec3 theUVT,
422                         out vec3 theNorm)
423 {
424   vec3 aToTrg = thePnt0 - theRay.Origin;
425
426   vec3 aEdge0 = thePnt1 - thePnt0;
427   vec3 aEdge1 = thePnt0 - thePnt2;
428
429   theNorm = cross (aEdge1, aEdge0);
430
431   vec3 theVect = cross (theRay.Direct, aToTrg);
432
433   theUVT = vec3 (dot (theNorm, aToTrg),
434                  dot (theVect, aEdge1),
435                  dot (theVect, aEdge0)) * (1.f / dot (theNorm, theRay.Direct));
436
437   theUVT.x = any (lessThan (theUVT, ZERO)) || (theUVT.y + theUVT.z) > 1.f ? MAXFLOAT : theUVT.x;
438 }
439
440 #define EMPTY_ROOT ivec4(0)
441
442 //! Utility structure containing information about
443 //! currently traversing sub-tree of scene's BVH.
444 struct SSubTree
445 {
446   //! Transformed ray.
447   SRay  TrsfRay;
448
449   //! Inversed ray direction.
450   vec3  Inverse;
451
452   //! Parameters of sub-root node.
453   ivec4 SubData;
454 };
455
456 #define MATERIAL_AMBN(index) (19 * index + 0)
457 #define MATERIAL_DIFF(index) (19 * index + 1)
458 #define MATERIAL_SPEC(index) (19 * index + 2)
459 #define MATERIAL_EMIS(index) (19 * index + 3)
460 #define MATERIAL_REFL(index) (19 * index + 4)
461 #define MATERIAL_REFR(index) (19 * index + 5)
462 #define MATERIAL_TRAN(index) (19 * index + 6)
463 #define MATERIAL_TRS1(index) (19 * index + 7)
464 #define MATERIAL_TRS2(index) (19 * index + 8)
465 #define MATERIAL_TRS3(index) (19 * index + 9)
466
467 #define TRS_OFFSET(treelet) treelet.SubData.x
468 #define BVH_OFFSET(treelet) treelet.SubData.y
469 #define VRT_OFFSET(treelet) treelet.SubData.z
470 #define TRG_OFFSET(treelet) treelet.SubData.w
471
472 //! Identifies the absence of intersection.
473 #define INVALID_HIT ivec4 (-1)
474
475 //! Global stack shared between traversal functions.
476 int Stack[STACK_SIZE];
477
478 // =======================================================================
479 // function : pop
480 // purpose  :
481 // =======================================================================
482 int pop (inout int theHead)
483 {
484   int aData = Stack[theHead];
485
486   int aMask = aData >> 26;
487   int aNode = aMask & 0x3;
488
489   aMask >>= 2;
490
491   if ((aMask & 0x3) == aNode)
492   {
493     --theHead;
494   }
495   else
496   {
497     aMask |= (aMask << 2) & 0x30;
498
499     Stack[theHead] = (aData & 0x03FFFFFF) | (aMask << 26);
500   }
501
502   return (aData & 0x03FFFFFF) + aNode;
503 }
504
505 // =======================================================================
506 // function : SceneNearestHit
507 // purpose  : Finds intersection with nearest scene triangle
508 // =======================================================================
509 STriangle SceneNearestHit (in SRay theRay, in vec3 theInverse, inout SIntersect theHit, out int theTrsfId)
510 {
511   STriangle aTriangle = STriangle (INVALID_HIT, vec3[](vec3(0.0), vec3(0.0), vec3(0.0)));
512
513   int aNode =  0; // node to traverse
514   int aHead = -1; // pointer of stack
515   int aStop = -1; // BVH level switch
516
517   SSubTree aSubTree = SSubTree (theRay, theInverse, EMPTY_ROOT);
518
519   for (bool toContinue = true; toContinue; /* none */)
520   {
521     ivec4 aData = texelFetch (uSceneNodeInfoTexture, aNode);
522
523     if (aData.x == 0) // if inner node
524     {
525       aData.y += BVH_OFFSET (aSubTree);
526
527       vec4 aHitTimes = vec4 (MAXFLOAT,
528                              MAXFLOAT,
529                              MAXFLOAT,
530                              MAXFLOAT);
531
532       vec3 aRayOriginInverse = -aSubTree.TrsfRay.Origin * aSubTree.Inverse;
533
534       vec3 aNodeMin0 = texelFetch (uSceneMinPointTexture, aData.y +                0).xyz * aSubTree.Inverse + aRayOriginInverse;
535       vec3 aNodeMin1 = texelFetch (uSceneMinPointTexture, aData.y +                1).xyz * aSubTree.Inverse + aRayOriginInverse;
536       vec3 aNodeMin2 = texelFetch (uSceneMinPointTexture, aData.y + min (2, aData.z)).xyz * aSubTree.Inverse + aRayOriginInverse;
537       vec3 aNodeMin3 = texelFetch (uSceneMinPointTexture, aData.y + min (3, aData.z)).xyz * aSubTree.Inverse + aRayOriginInverse;
538       vec3 aNodeMax0 = texelFetch (uSceneMaxPointTexture, aData.y +                0).xyz * aSubTree.Inverse + aRayOriginInverse;
539       vec3 aNodeMax1 = texelFetch (uSceneMaxPointTexture, aData.y +                1).xyz * aSubTree.Inverse + aRayOriginInverse;
540       vec3 aNodeMax2 = texelFetch (uSceneMaxPointTexture, aData.y + min (2, aData.z)).xyz * aSubTree.Inverse + aRayOriginInverse;
541       vec3 aNodeMax3 = texelFetch (uSceneMaxPointTexture, aData.y + min (3, aData.z)).xyz * aSubTree.Inverse + aRayOriginInverse;
542
543       vec3 aTimeMax = max (aNodeMin0, aNodeMax0);
544       vec3 aTimeMin = min (aNodeMin0, aNodeMax0);
545
546       float aTimeLeave = min (aTimeMax.x, min (aTimeMax.y, aTimeMax.z));
547       float aTimeEnter = max (aTimeMin.x, max (aTimeMin.y, aTimeMin.z));
548
549       aHitTimes.x = (aTimeEnter <= aTimeLeave && aTimeEnter <= theHit.Time && aTimeLeave >= 0.f) ? aTimeEnter : MAXFLOAT;
550
551       aTimeMax = max (aNodeMin1, aNodeMax1);
552       aTimeMin = min (aNodeMin1, aNodeMax1);
553
554       aTimeLeave = min (aTimeMax.x, min (aTimeMax.y, aTimeMax.z));
555       aTimeEnter = max (aTimeMin.x, max (aTimeMin.y, aTimeMin.z));
556
557       aHitTimes.y = (aTimeEnter <= aTimeLeave && aTimeEnter <= theHit.Time && aTimeLeave >= 0.f) ? aTimeEnter : MAXFLOAT;
558
559       aTimeMax = max (aNodeMin2, aNodeMax2);
560       aTimeMin = min (aNodeMin2, aNodeMax2);
561
562       aTimeLeave = min (aTimeMax.x, min (aTimeMax.y, aTimeMax.z));
563       aTimeEnter = max (aTimeMin.x, max (aTimeMin.y, aTimeMin.z));
564
565       aHitTimes.z = (aTimeEnter <= aTimeLeave && aTimeEnter <= theHit.Time && aTimeLeave >= 0.f && aData.z > 1) ? aTimeEnter : MAXFLOAT;
566
567       aTimeMax = max (aNodeMin3, aNodeMax3);
568       aTimeMin = min (aNodeMin3, aNodeMax3);
569
570       aTimeLeave = min (aTimeMax.x, min (aTimeMax.y, aTimeMax.z));
571       aTimeEnter = max (aTimeMin.x, max (aTimeMin.y, aTimeMin.z));
572
573       aHitTimes.w = (aTimeEnter <= aTimeLeave && aTimeEnter <= theHit.Time && aTimeLeave >= 0.f && aData.z > 2) ? aTimeEnter : MAXFLOAT;
574
575       ivec4 aChildren = ivec4 (0, 1, 2, 3);
576
577       aChildren.xy = aHitTimes.y < aHitTimes.x ? aChildren.yx : aChildren.xy;
578       aHitTimes.xy = aHitTimes.y < aHitTimes.x ? aHitTimes.yx : aHitTimes.xy;
579       aChildren.zw = aHitTimes.w < aHitTimes.z ? aChildren.wz : aChildren.zw;
580       aHitTimes.zw = aHitTimes.w < aHitTimes.z ? aHitTimes.wz : aHitTimes.zw;
581       aChildren.xz = aHitTimes.z < aHitTimes.x ? aChildren.zx : aChildren.xz;
582       aHitTimes.xz = aHitTimes.z < aHitTimes.x ? aHitTimes.zx : aHitTimes.xz;
583       aChildren.yw = aHitTimes.w < aHitTimes.y ? aChildren.wy : aChildren.yw;
584       aHitTimes.yw = aHitTimes.w < aHitTimes.y ? aHitTimes.wy : aHitTimes.yw;
585       aChildren.yz = aHitTimes.z < aHitTimes.y ? aChildren.zy : aChildren.yz;
586       aHitTimes.yz = aHitTimes.z < aHitTimes.y ? aHitTimes.zy : aHitTimes.yz;
587
588       if (aHitTimes.x != MAXFLOAT)
589       {
590         int aHitMask = (aHitTimes.w != MAXFLOAT ? aChildren.w : aChildren.z) << 2
591                      | (aHitTimes.z != MAXFLOAT ? aChildren.z : aChildren.y);
592
593         if (aHitTimes.y != MAXFLOAT)
594           Stack[++aHead] = aData.y | (aHitMask << 2 | aChildren.y) << 26;
595
596         aNode = aData.y + aChildren.x;
597       }
598       else
599       {
600         toContinue = (aHead >= 0);
601
602         if (aHead == aStop) // go to top-level BVH
603         {
604           aStop = -1; aSubTree = SSubTree (theRay, theInverse, EMPTY_ROOT);
605         }
606
607         if (aHead >= 0)
608           aNode = pop (aHead);
609       }
610     }
611     else if (aData.x < 0) // leaf node (contains triangles)
612     {
613       vec3 aNormal;
614       vec3 aTimeUV;
615
616       for (int anIdx = aData.y; anIdx <= aData.z; ++anIdx)
617       {
618         ivec4 aTriIndex = texelFetch (uGeometryTriangTexture, anIdx + TRG_OFFSET (aSubTree));
619         vec3 aPoints[3];
620
621         aPoints[0] = texelFetch (uGeometryVertexTexture, aTriIndex.x += VRT_OFFSET (aSubTree)).xyz;
622         aPoints[1] = texelFetch (uGeometryVertexTexture, aTriIndex.y += VRT_OFFSET (aSubTree)).xyz;
623         aPoints[2] = texelFetch (uGeometryVertexTexture, aTriIndex.z += VRT_OFFSET (aSubTree)).xyz;
624
625         IntersectTriangle (aSubTree.TrsfRay, aPoints[0], aPoints[1], aPoints[2], aTimeUV, aNormal);
626
627         if (aTimeUV.x < theHit.Time)
628         {
629           aTriangle.TriIndex = aTriIndex;
630           for (int i = 0; i < 3; ++i)
631           {
632             aTriangle.Points[i] = aPoints[i];
633           }
634
635           theTrsfId = TRS_OFFSET (aSubTree);
636
637           theHit = SIntersect (aTimeUV.x, aTimeUV.yz, aNormal);
638         }
639       }
640
641       toContinue = (aHead >= 0);
642
643       if (aHead == aStop) // go to top-level BVH
644       {
645         aStop = -1; aSubTree = SSubTree (theRay, theInverse, EMPTY_ROOT);
646       }
647
648       if (aHead >= 0)
649         aNode = pop (aHead);
650     }
651     else if (aData.x > 0) // switch node
652     {
653       aSubTree.SubData = ivec4 (4 * aData.x - 4, aData.yzw); // store BVH sub-root
654
655       vec4 aInvTransf0 = texelFetch (uSceneTransformTexture, TRS_OFFSET (aSubTree) + 0);
656       vec4 aInvTransf1 = texelFetch (uSceneTransformTexture, TRS_OFFSET (aSubTree) + 1);
657       vec4 aInvTransf2 = texelFetch (uSceneTransformTexture, TRS_OFFSET (aSubTree) + 2);
658       vec4 aInvTransf3 = texelFetch (uSceneTransformTexture, TRS_OFFSET (aSubTree) + 3);
659
660       aSubTree.TrsfRay.Direct = MatrixColMultiplyDir (theRay.Direct,
661                                                       aInvTransf0,
662                                                       aInvTransf1,
663                                                       aInvTransf2);
664
665       aSubTree.Inverse = mix (-UNIT, UNIT, step (ZERO, aSubTree.TrsfRay.Direct)) /
666         max (abs (aSubTree.TrsfRay.Direct), SMALL);
667
668       aSubTree.TrsfRay.Origin = MatrixColMultiplyPnt (theRay.Origin,
669                                                       aInvTransf0,
670                                                       aInvTransf1,
671                                                       aInvTransf2,
672                                                       aInvTransf3);
673
674       aNode = BVH_OFFSET (aSubTree); // go to sub-root node
675
676       aStop = aHead; // store current stack pointer
677     }
678   }
679
680   return aTriangle;
681 }
682
683 // =======================================================================
684 // function : SceneAnyHit
685 // purpose  : Finds intersection with any scene triangle
686 // =======================================================================
687 float SceneAnyHit (in SRay theRay, in vec3 theInverse, in float theDistance)
688 {
689   float aFactor = 1.f;
690
691   int aNode =  0; // node to traverse
692   int aHead = -1; // pointer of stack
693   int aStop = -1; // BVH level switch
694
695   SSubTree aSubTree = SSubTree (theRay, theInverse, EMPTY_ROOT);
696
697   for (bool toContinue = true; toContinue; /* none */)
698   {
699     ivec4 aData = texelFetch (uSceneNodeInfoTexture, aNode);
700
701     if (aData.x == 0) // if inner node
702     {
703       aData.y += BVH_OFFSET (aSubTree);
704
705       vec4 aHitTimes = vec4 (MAXFLOAT,
706                              MAXFLOAT,
707                              MAXFLOAT,
708                              MAXFLOAT);
709
710       vec3 aRayOriginInverse = -aSubTree.TrsfRay.Origin * aSubTree.Inverse;
711
712       vec3 aNodeMin0 = texelFetch (uSceneMinPointTexture, aData.y +                0).xyz * aSubTree.Inverse + aRayOriginInverse;
713       vec3 aNodeMin1 = texelFetch (uSceneMinPointTexture, aData.y +                1).xyz * aSubTree.Inverse + aRayOriginInverse;
714       vec3 aNodeMin2 = texelFetch (uSceneMinPointTexture, aData.y + min (2, aData.z)).xyz * aSubTree.Inverse + aRayOriginInverse;
715       vec3 aNodeMin3 = texelFetch (uSceneMinPointTexture, aData.y + min (3, aData.z)).xyz * aSubTree.Inverse + aRayOriginInverse;
716       vec3 aNodeMax0 = texelFetch (uSceneMaxPointTexture, aData.y +                0).xyz * aSubTree.Inverse + aRayOriginInverse;
717       vec3 aNodeMax1 = texelFetch (uSceneMaxPointTexture, aData.y +                1).xyz * aSubTree.Inverse + aRayOriginInverse;
718       vec3 aNodeMax2 = texelFetch (uSceneMaxPointTexture, aData.y + min (2, aData.z)).xyz * aSubTree.Inverse + aRayOriginInverse;
719       vec3 aNodeMax3 = texelFetch (uSceneMaxPointTexture, aData.y + min (3, aData.z)).xyz * aSubTree.Inverse + aRayOriginInverse;
720
721       vec3 aTimeMax = max (aNodeMin0, aNodeMax0);
722       vec3 aTimeMin = min (aNodeMin0, aNodeMax0);
723
724       float aTimeLeave = min (aTimeMax.x, min (aTimeMax.y, aTimeMax.z));
725       float aTimeEnter = max (aTimeMin.x, max (aTimeMin.y, aTimeMin.z));
726
727       aHitTimes.x = (aTimeEnter <= aTimeLeave && aTimeEnter <= theDistance && aTimeLeave >= 0.f) ? aTimeEnter : MAXFLOAT;
728
729       aTimeMax = max (aNodeMin1, aNodeMax1);
730       aTimeMin = min (aNodeMin1, aNodeMax1);
731
732       aTimeLeave = min (aTimeMax.x, min (aTimeMax.y, aTimeMax.z));
733       aTimeEnter = max (aTimeMin.x, max (aTimeMin.y, aTimeMin.z));
734
735       aHitTimes.y = (aTimeEnter <= aTimeLeave && aTimeEnter <= theDistance && aTimeLeave >= 0.f) ? aTimeEnter : MAXFLOAT;
736
737       aTimeMax = max (aNodeMin2, aNodeMax2);
738       aTimeMin = min (aNodeMin2, aNodeMax2);
739
740       aTimeLeave = min (aTimeMax.x, min (aTimeMax.y, aTimeMax.z));
741       aTimeEnter = max (aTimeMin.x, max (aTimeMin.y, aTimeMin.z));
742
743       aHitTimes.z = (aTimeEnter <= aTimeLeave && aTimeEnter <= theDistance && aTimeLeave >= 0.f && aData.z > 1) ? aTimeEnter : MAXFLOAT;
744
745       aTimeMax = max (aNodeMin3, aNodeMax3);
746       aTimeMin = min (aNodeMin3, aNodeMax3);
747
748       aTimeLeave = min (aTimeMax.x, min (aTimeMax.y, aTimeMax.z));
749       aTimeEnter = max (aTimeMin.x, max (aTimeMin.y, aTimeMin.z));
750
751       aHitTimes.w = (aTimeEnter <= aTimeLeave && aTimeEnter <= theDistance && aTimeLeave >= 0.f && aData.z > 2) ? aTimeEnter : MAXFLOAT;
752
753       ivec4 aChildren = ivec4 (0, 1, 2, 3);
754
755       aChildren.xy = aHitTimes.y < aHitTimes.x ? aChildren.yx : aChildren.xy;
756       aHitTimes.xy = aHitTimes.y < aHitTimes.x ? aHitTimes.yx : aHitTimes.xy;
757       aChildren.zw = aHitTimes.w < aHitTimes.z ? aChildren.wz : aChildren.zw;
758       aHitTimes.zw = aHitTimes.w < aHitTimes.z ? aHitTimes.wz : aHitTimes.zw;
759       aChildren.xz = aHitTimes.z < aHitTimes.x ? aChildren.zx : aChildren.xz;
760       aHitTimes.xz = aHitTimes.z < aHitTimes.x ? aHitTimes.zx : aHitTimes.xz;
761       aChildren.yw = aHitTimes.w < aHitTimes.y ? aChildren.wy : aChildren.yw;
762       aHitTimes.yw = aHitTimes.w < aHitTimes.y ? aHitTimes.wy : aHitTimes.yw;
763       aChildren.yz = aHitTimes.z < aHitTimes.y ? aChildren.zy : aChildren.yz;
764       aHitTimes.yz = aHitTimes.z < aHitTimes.y ? aHitTimes.zy : aHitTimes.yz;
765
766       if (aHitTimes.x != MAXFLOAT)
767       {
768         int aHitMask = (aHitTimes.w != MAXFLOAT ? aChildren.w : aChildren.z) << 2
769                      | (aHitTimes.z != MAXFLOAT ? aChildren.z : aChildren.y);
770
771         if (aHitTimes.y != MAXFLOAT)
772           Stack[++aHead] = aData.y | (aHitMask << 2 | aChildren.y) << 26;
773
774         aNode = aData.y + aChildren.x;
775       }
776       else
777       {
778         toContinue = (aHead >= 0);
779
780         if (aHead == aStop) // go to top-level BVH
781         {
782           aStop = -1; aSubTree = SSubTree (theRay, theInverse, EMPTY_ROOT);
783         }
784
785         if (aHead >= 0)
786           aNode = pop (aHead);
787       }
788     }
789     else if (aData.x < 0) // leaf node
790     {
791       vec3 aNormal;
792       vec3 aTimeUV;
793
794       for (int anIdx = aData.y; anIdx <= aData.z; ++anIdx)
795       {
796         ivec4 aTriangle = texelFetch (uGeometryTriangTexture, anIdx + TRG_OFFSET (aSubTree));
797
798         vec3 aPoint0 = texelFetch (uGeometryVertexTexture, aTriangle.x += VRT_OFFSET (aSubTree)).xyz;
799         vec3 aPoint1 = texelFetch (uGeometryVertexTexture, aTriangle.y += VRT_OFFSET (aSubTree)).xyz;
800         vec3 aPoint2 = texelFetch (uGeometryVertexTexture, aTriangle.z += VRT_OFFSET (aSubTree)).xyz;
801
802         IntersectTriangle (aSubTree.TrsfRay, aPoint0, aPoint1, aPoint2, aTimeUV, aNormal);
803
804 #ifdef TRANSPARENT_SHADOWS
805         if (aTimeUV.x < theDistance)
806         {
807           aFactor *= 1.f - texelFetch (uRaytraceMaterialTexture, MATERIAL_TRAN (aTriangle.w)).x;
808         }
809 #else
810         if (aTimeUV.x < theDistance)
811         {
812           aFactor = 0.f;
813         }
814 #endif
815       }
816
817       toContinue = (aHead >= 0) && (aFactor > 0.1f);
818
819       if (aHead == aStop) // go to top-level BVH
820       {
821         aStop = -1; aSubTree = SSubTree (theRay, theInverse, EMPTY_ROOT);
822       }
823
824       if (aHead >= 0)
825         aNode = pop (aHead);
826     }
827     else if (aData.x > 0) // switch node
828     {
829       aSubTree.SubData = ivec4 (4 * aData.x - 4, aData.yzw); // store BVH sub-root
830
831       vec4 aInvTransf0 = texelFetch (uSceneTransformTexture, TRS_OFFSET (aSubTree) + 0);
832       vec4 aInvTransf1 = texelFetch (uSceneTransformTexture, TRS_OFFSET (aSubTree) + 1);
833       vec4 aInvTransf2 = texelFetch (uSceneTransformTexture, TRS_OFFSET (aSubTree) + 2);
834       vec4 aInvTransf3 = texelFetch (uSceneTransformTexture, TRS_OFFSET (aSubTree) + 3);
835
836       aSubTree.TrsfRay.Direct = MatrixColMultiplyDir (theRay.Direct,
837                                                       aInvTransf0,
838                                                       aInvTransf1,
839                                                       aInvTransf2);
840
841       aSubTree.TrsfRay.Origin = MatrixColMultiplyPnt (theRay.Origin,
842                                                       aInvTransf0,
843                                                       aInvTransf1,
844                                                       aInvTransf2,
845                                                       aInvTransf3);
846
847       aSubTree.Inverse = mix (-UNIT, UNIT, step (ZERO, aSubTree.TrsfRay.Direct)) / max (abs (aSubTree.TrsfRay.Direct), SMALL);
848
849       aNode = BVH_OFFSET (aSubTree); // go to sub-root node
850
851       aStop = aHead; // store current stack pointer
852     }
853   }
854
855   return aFactor;
856 }
857
858 #define PI 3.1415926f
859
860 // =======================================================================
861 // function : Latlong
862 // purpose  : Converts world direction to environment texture coordinates
863 // =======================================================================
864 vec2 Latlong (in vec3 thePoint, in float theRadius)
865 {
866   float aPsi = acos (-thePoint.z / theRadius);
867
868   float aPhi = atan (thePoint.y, thePoint.x) + PI;
869
870   return vec2 (aPhi * 0.1591549f,
871                aPsi * 0.3183098f);
872 }
873
874 #ifdef BACKGROUND_CUBEMAP
875 //! Transform texture coordinates for cubemap lookup.
876 vec3 cubemapVectorTransform (in vec3 theVec, in float theRadius)
877 {
878   vec3 aVec = theVec.yzx;
879   aVec.y *= float(uYCoeff);
880   aVec.z *= float(uZCoeff);
881   return aVec;
882 }
883 #endif
884
885 // =======================================================================
886 // function : SmoothNormal
887 // purpose  : Interpolates normal across the triangle
888 // =======================================================================
889 vec3 SmoothNormal (in vec2 theUV, in ivec4 theTriangle)
890 {
891   vec3 aNormal0 = texelFetch (uGeometryNormalTexture, theTriangle.x).xyz;
892   vec3 aNormal1 = texelFetch (uGeometryNormalTexture, theTriangle.y).xyz;
893   vec3 aNormal2 = texelFetch (uGeometryNormalTexture, theTriangle.z).xyz;
894
895   return normalize (aNormal1 * theUV.x +
896                     aNormal2 * theUV.y +
897                     aNormal0 * (1.0f - theUV.x - theUV.y));
898 }
899
900 #define POLYGON_OFFSET_UNIT 0.f
901 #define POLYGON_OFFSET_FACTOR 1.f
902 #define POLYGON_OFFSET_SCALE 0.006f
903
904 // =======================================================================
905 // function : PolygonOffset
906 // purpose  : Computes OpenGL polygon offset
907 // =======================================================================
908 float PolygonOffset (in vec3 theNormal, in vec3 thePoint)
909 {
910   vec4 aProjectedNorm = vec4 (theNormal, -dot (theNormal, thePoint)) * uUnviewMat;
911
912   float aPolygonOffset = POLYGON_OFFSET_UNIT;
913
914   if (aProjectedNorm.z * aProjectedNorm.z > 1e-20f)
915   {
916     aProjectedNorm.xy *= 1.f / aProjectedNorm.z;
917
918     aPolygonOffset += POLYGON_OFFSET_FACTOR * max (abs (aProjectedNorm.x),
919                                                    abs (aProjectedNorm.y));
920   }
921
922   return aPolygonOffset;
923 }
924
925 // =======================================================================
926 // function : SmoothUV
927 // purpose  : Interpolates UV coordinates across the triangle
928 // =======================================================================
929 #ifdef USE_TEXTURES
930 vec2 SmoothUV (in vec2 theUV, in ivec4 theTriangle, out vec2[3] theUVs)
931 {
932   theUVs[0] = texelFetch (uGeometryTexCrdTexture, theTriangle.x).st;
933   theUVs[1] = texelFetch (uGeometryTexCrdTexture, theTriangle.y).st;
934   theUVs[2] = texelFetch (uGeometryTexCrdTexture, theTriangle.z).st;
935
936   return theUVs[1] * theUV.x +
937          theUVs[2] * theUV.y +
938          theUVs[0] * (1.0f - theUV.x - theUV.y);
939 }
940
941 vec2 SmoothUV (in vec2 theUV, in ivec4 theTriangle)
942 {
943   vec2 aUVs[3];
944   return SmoothUV (theUV, theTriangle, aUVs);
945 }
946 #endif
947
948 // =======================================================================
949 // function : FetchEnvironment
950 // purpose  :
951 // =======================================================================
952 vec4 FetchEnvironment (in vec3 theTexCoord, in float theRadius, in bool theIsBackground)
953 {
954   if (uEnvMapEnabled == 0)
955   {
956 #ifdef PATH_TRACING
957     return theIsBackground ? vec4 (0.0, 0.0, 0.0, 1.0) : uGlobalAmbient;
958 #else
959     return vec4 (0.0, 0.0, 0.0, 1.0);
960 #endif
961   }
962
963   vec4 anAmbScale = theIsBackground ? vec4(1.0) : uGlobalAmbient;
964   vec4 anEnvColor =
965 #ifdef BACKGROUND_CUBEMAP
966     textureLod (uEnvMapTexture, cubemapVectorTransform (theTexCoord, theRadius), 0.0);
967 #else
968     textureLod (uEnvMapTexture, Latlong (theTexCoord, theRadius), 0.0);
969 #endif
970   return anEnvColor * anAmbScale;
971 }
972
973 // =======================================================================
974 // function : Refract
975 // purpose  : Computes refraction ray (also handles TIR)
976 // =======================================================================
977 #ifndef PATH_TRACING
978 vec3 Refract (in vec3 theInput,
979               in vec3 theNormal,
980               in float theRefractIndex,
981               in float theInvRefractIndex)
982 {
983   float aNdotI = dot (theInput, theNormal);
984
985   float anIndex = aNdotI < 0.0f
986                 ? theInvRefractIndex
987                 : theRefractIndex;
988
989   float aSquare = anIndex * anIndex * (1.0f - aNdotI * aNdotI);
990
991   if (aSquare > 1.0f)
992   {
993     return reflect (theInput, theNormal);
994   }
995
996   float aNdotT = sqrt (1.0f - aSquare);
997
998   return normalize (anIndex * theInput -
999     (anIndex * aNdotI + (aNdotI < 0.0f ? aNdotT : -aNdotT)) * theNormal);
1000 }
1001 #endif
1002
1003 #define MIN_SLOPE 0.0001f
1004 #define EPS_SCALE 8.0000f
1005
1006 #define THRESHOLD vec3 (0.1f)
1007
1008 #define INVALID_BOUNCES 1000
1009
1010 #define LIGHT_POS(index) (2 * index + 1)
1011 #define LIGHT_PWR(index) (2 * index + 0)
1012
1013 // =======================================================================
1014 // function : Radiance
1015 // purpose  : Computes color along the given ray
1016 // =======================================================================
1017 #ifndef PATH_TRACING
1018 vec4 Radiance (in SRay theRay, in vec3 theInverse)
1019 {
1020   vec3 aResult = vec3 (0.0f);
1021   vec4 aWeight = vec4 (1.0f);
1022
1023   int aTrsfId;
1024
1025   float aRaytraceDepth = MAXFLOAT;
1026   float aRefractionIdx = 0.0;
1027
1028   for (int aDepth = 0; aDepth < NB_BOUNCES; ++aDepth)
1029   {
1030     SIntersect aHit = SIntersect (MAXFLOAT, vec2 (ZERO), ZERO);
1031
1032     ivec4 aTriIndex = SceneNearestHit (theRay, theInverse, aHit, aTrsfId).TriIndex;
1033
1034     if (aTriIndex.x == -1)
1035     {
1036       vec4 aColor = vec4 (0.0);
1037
1038       if (bool(uEnvMapForBack) || aWeight.w == 0.0 /* reflection */)
1039       {
1040         float aRadius = uSceneRadius;
1041         vec3 aTexCoord = vec3 (0.0);
1042
1043         if (aDepth == 0 || (aRefractionIdx == 1.0 && aWeight.w != 0.0))
1044         {
1045           vec2 aPixel = uEyeSize * (vPixel - vec2 (0.5)) * 2.0;
1046           vec2 anAperturePnt = sampleUniformDisk() * uApertureRadius;
1047           vec3 aLocalDir = normalize (vec3 (aPixel * uFocalPlaneDist - anAperturePnt, uFocalPlaneDist));
1048           vec3 aDirect = uEyeView * aLocalDir.z +
1049                          uEyeSide * aLocalDir.x +
1050                          uEyeVert * aLocalDir.y;
1051           
1052           aTexCoord = aDirect * uSceneRadius;
1053           aRadius = length (aTexCoord);
1054         }
1055         else
1056         {
1057           float aTime = IntersectSphere (theRay, uSceneRadius);
1058           aTexCoord = theRay.Direct * aTime + theRay.Origin;
1059         }
1060
1061         aColor = FetchEnvironment (aTexCoord, aRadius, aWeight.w != 0.0);
1062       }
1063       else
1064       {
1065         aColor = BackgroundColor();
1066       }
1067
1068       aResult += aWeight.xyz * aColor.xyz; aWeight.w *= aColor.w;
1069
1070       break; // terminate path
1071     }
1072
1073     vec3 aInvTransf0 = texelFetch (uSceneTransformTexture, aTrsfId + 0).xyz;
1074     vec3 aInvTransf1 = texelFetch (uSceneTransformTexture, aTrsfId + 1).xyz;
1075     vec3 aInvTransf2 = texelFetch (uSceneTransformTexture, aTrsfId + 2).xyz;
1076
1077     aHit.Normal = normalize (vec3 (dot (aInvTransf0, aHit.Normal),
1078                                    dot (aInvTransf1, aHit.Normal),
1079                                    dot (aInvTransf2, aHit.Normal)));
1080
1081     theRay.Origin += theRay.Direct * aHit.Time; // intersection point
1082
1083     // Evaluate depth on first hit
1084     if (aDepth == 0)
1085     {
1086       vec4 aNDCPoint = uViewMat * vec4 (theRay.Origin, 1.f);
1087
1088       float aPolygonOffset = PolygonOffset (aHit.Normal, theRay.Origin);
1089       aRaytraceDepth = (aNDCPoint.z / aNDCPoint.w + aPolygonOffset * POLYGON_OFFSET_SCALE) * 0.5f + 0.5f;
1090     }
1091
1092     vec3 aNormal = SmoothNormal (aHit.UV, aTriIndex);
1093
1094     aNormal = normalize (vec3 (dot (aInvTransf0, aNormal),
1095                                dot (aInvTransf1, aNormal),
1096                                dot (aInvTransf2, aNormal)));
1097
1098     vec3 aAmbient  = texelFetch (
1099       uRaytraceMaterialTexture, MATERIAL_AMBN (aTriIndex.w)).rgb;
1100     vec4 aDiffuse  = texelFetch (
1101       uRaytraceMaterialTexture, MATERIAL_DIFF (aTriIndex.w));
1102     vec4 aSpecular = texelFetch (
1103       uRaytraceMaterialTexture, MATERIAL_SPEC (aTriIndex.w));
1104     vec4 aOpacity  = texelFetch (
1105       uRaytraceMaterialTexture, MATERIAL_TRAN (aTriIndex.w));
1106
1107 #ifdef USE_TEXTURES
1108     if (aDiffuse.w >= 0.f)
1109     {
1110       vec4 aTexCoord = vec4 (SmoothUV (aHit.UV, aTriIndex), 0.f, 1.f);
1111
1112       vec4 aTrsfRow1 = texelFetch (
1113         uRaytraceMaterialTexture, MATERIAL_TRS1 (aTriIndex.w));
1114       vec4 aTrsfRow2 = texelFetch (
1115         uRaytraceMaterialTexture, MATERIAL_TRS2 (aTriIndex.w));
1116
1117       aTexCoord.st = vec2 (dot (aTrsfRow1, aTexCoord),
1118                            dot (aTrsfRow2, aTexCoord));
1119
1120       vec4 aTexColor = textureLod (
1121         sampler2D (uTextureSamplers[int(aDiffuse.w)]), aTexCoord.st, 0.f);
1122
1123       aDiffuse.rgb *= aTexColor.rgb;
1124       aAmbient.rgb *= aTexColor.rgb;
1125
1126       // keep refractive index untouched (Z component)
1127       aOpacity.xy = vec2 (aTexColor.w * aOpacity.x, 1.0f - aTexColor.w * aOpacity.x);
1128     }
1129 #endif
1130
1131     vec3 aEmission = texelFetch (
1132       uRaytraceMaterialTexture, MATERIAL_EMIS (aTriIndex.w)).rgb;
1133
1134     float aGeomFactor = dot (aNormal, theRay.Direct);
1135
1136     aResult.xyz += aWeight.xyz * aOpacity.x * (
1137       uGlobalAmbient.xyz * aAmbient * max (abs (aGeomFactor), 0.5f) + aEmission);
1138
1139     vec3 aSidedNormal = mix (aNormal, -aNormal, step (0.0f, aGeomFactor));
1140
1141     for (int aLightIdx = 0; aLightIdx < uLightCount; ++aLightIdx)
1142     {
1143       vec4 aLight = texelFetch (
1144         uRaytraceLightSrcTexture, LIGHT_POS (aLightIdx));
1145
1146       float aDistance = MAXFLOAT;
1147
1148       if (aLight.w != 0.0f) // point light source
1149       {
1150         aDistance = length (aLight.xyz -= theRay.Origin);
1151
1152         aLight.xyz *= 1.0f / aDistance;
1153       }
1154
1155       float aLdotN = dot (aLight.xyz, aSidedNormal);
1156
1157       if (aLdotN > 0.0f) // first check if light source is important
1158       {
1159         float aVisibility = 1.0f;
1160
1161         if (bool(uShadowsEnabled))
1162         {
1163           SRay aShadow = SRay (theRay.Origin, aLight.xyz);
1164
1165           aShadow.Origin += uSceneEpsilon * (aLight.xyz +
1166             mix (-aHit.Normal, aHit.Normal, step (0.0f, dot (aHit.Normal, aLight.xyz))));
1167
1168           vec3 aInverse = 1.0f / max (abs (aLight.xyz), SMALL);
1169
1170           aVisibility = SceneAnyHit (
1171             aShadow, mix (-aInverse, aInverse, step (ZERO, aLight.xyz)), aDistance);
1172         }
1173
1174         if (aVisibility > 0.0f)
1175         {
1176           vec3 aIntensity = min (UNIT, vec3 (texelFetch (
1177             uRaytraceLightSrcTexture, LIGHT_PWR (aLightIdx))));
1178
1179           float aRdotV = dot (reflect (aLight.xyz, aSidedNormal), theRay.Direct);
1180
1181           aResult.xyz += aWeight.xyz * (aOpacity.x * aVisibility) * aIntensity *
1182             (aDiffuse.xyz * aLdotN + aSpecular.xyz * pow (max (0.f, aRdotV), aSpecular.w));
1183         }
1184       }
1185     }
1186
1187     if (aOpacity.x != 1.0f)
1188     {
1189       aWeight *= aOpacity.y;
1190       aRefractionIdx = aOpacity.z;
1191
1192       if (aOpacity.z != 1.0f)
1193       {
1194         theRay.Direct = Refract (theRay.Direct, aNormal, aOpacity.z, aOpacity.w);
1195       }
1196     }
1197     else
1198     {
1199       aWeight *= bool(uReflectEnabled) ?
1200         texelFetch (uRaytraceMaterialTexture, MATERIAL_REFL (aTriIndex.w)) : vec4 (0.0f);
1201
1202       vec3 aReflect = reflect (theRay.Direct, aNormal);
1203
1204       if (dot (aReflect, aHit.Normal) * dot (theRay.Direct, aHit.Normal) > 0.0f)
1205       {
1206         aReflect = reflect (theRay.Direct, aHit.Normal);
1207       }
1208
1209       theRay.Direct = aReflect;
1210     }
1211
1212     if (all (lessThanEqual (aWeight.xyz, THRESHOLD)))
1213     {
1214       aDepth = INVALID_BOUNCES;
1215     }
1216     else if (aOpacity.x == 1.0f || aOpacity.z != 1.0f) // if no simple transparency
1217     {
1218       theRay.Origin += aHit.Normal * mix (
1219         -uSceneEpsilon, uSceneEpsilon, step (0.0f, dot (aHit.Normal, theRay.Direct)));
1220
1221       theInverse = 1.0f / max (abs (theRay.Direct), SMALL);
1222
1223       theInverse = mix (-theInverse, theInverse, step (ZERO, theRay.Direct));
1224     }
1225
1226     theRay.Origin += theRay.Direct * uSceneEpsilon;
1227   }
1228
1229   gl_FragDepth = aRaytraceDepth;
1230
1231   return vec4 (aResult.x,
1232                aResult.y,
1233                aResult.z,
1234                aWeight.w);
1235 }
1236 #endif