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Precision: binary32
\[\left(\left(-1 \leq sinTheta_O \land sinTheta_O \leq 1\right) \land \left(-1 \leq h \land h \leq 1\right)\right) \land \left(0 \leq eta \land eta \leq 10\right)\]
\[\sin^{-1} \left(\frac{h}{\sqrt{eta \cdot eta - \frac{sinTheta_O \cdot sinTheta_O}{\sqrt{1 - sinTheta_O \cdot sinTheta_O}}}}\right) \]
↓
\[\begin{array}{l} \mathbf{if}\;sinTheta_O \cdot sinTheta_O \leq 0:\\ \;\;\;\;\sin^{-1} \left(\frac{h}{eta}\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\sin^{-1} \left(\frac{h}{\sqrt{eta \cdot eta - \frac{sinTheta_O \cdot sinTheta_O}{\sqrt{1 - sinTheta_O \cdot sinTheta_O}}}}\right)\\ \end{array} \]
(FPCore (sinTheta_O h eta)
 :precision binary32
 (asin
  (/
   h
   (sqrt
    (-
     (* eta eta)
     (/
      (* sinTheta_O sinTheta_O)
      (sqrt (- 1.0 (* sinTheta_O sinTheta_O)))))))))
↓
(FPCore (sinTheta_O h eta)
 :precision binary32
 (if (<= (* sinTheta_O sinTheta_O) 0.0)
   (asin (/ h eta))
   (asin
    (/
     h
     (sqrt
      (-
       (* eta eta)
       (/
        (* sinTheta_O sinTheta_O)
        (sqrt (- 1.0 (* sinTheta_O sinTheta_O))))))))))
float code(float sinTheta_O, float h, float eta) {
	return asinf((h / sqrtf(((eta * eta) - ((sinTheta_O * sinTheta_O) / sqrtf((1.0f - (sinTheta_O * sinTheta_O))))))));
}
↓
float code(float sinTheta_O, float h, float eta) {
	float tmp;
	if ((sinTheta_O * sinTheta_O) <= 0.0f) {
		tmp = asinf((h / eta));
	} else {
		tmp = asinf((h / sqrtf(((eta * eta) - ((sinTheta_O * sinTheta_O) / sqrtf((1.0f - (sinTheta_O * sinTheta_O))))))));
	}
	return tmp;
}

real(4) function code(sintheta_o, h, eta)
    real(4), intent (in) :: sintheta_o
    real(4), intent (in) :: h
    real(4), intent (in) :: eta
    code = asin((h / sqrt(((eta * eta) - ((sintheta_o * sintheta_o) / sqrt((1.0e0 - (sintheta_o * sintheta_o))))))))
end function
↓
real(4) function code(sintheta_o, h, eta)
    real(4), intent (in) :: sintheta_o
    real(4), intent (in) :: h
    real(4), intent (in) :: eta
    real(4) :: tmp
    if ((sintheta_o * sintheta_o) <= 0.0e0) then
        tmp = asin((h / eta))
    else
        tmp = asin((h / sqrt(((eta * eta) - ((sintheta_o * sintheta_o) / sqrt((1.0e0 - (sintheta_o * sintheta_o))))))))
    end if
    code = tmp
end function

function code(sinTheta_O, h, eta)
	return asin(Float32(h / sqrt(Float32(Float32(eta * eta) - Float32(Float32(sinTheta_O * sinTheta_O) / sqrt(Float32(Float32(1.0) - Float32(sinTheta_O * sinTheta_O))))))))
end
↓
function code(sinTheta_O, h, eta)
	tmp = Float32(0.0)
	if (Float32(sinTheta_O * sinTheta_O) <= Float32(0.0))
		tmp = asin(Float32(h / eta));
	else
		tmp = asin(Float32(h / sqrt(Float32(Float32(eta * eta) - Float32(Float32(sinTheta_O * sinTheta_O) / sqrt(Float32(Float32(1.0) - Float32(sinTheta_O * sinTheta_O))))))));
	end
	return tmp
end

function tmp = code(sinTheta_O, h, eta)
	tmp = asin((h / sqrt(((eta * eta) - ((sinTheta_O * sinTheta_O) / sqrt((single(1.0) - (sinTheta_O * sinTheta_O))))))));
end
↓
function tmp_2 = code(sinTheta_O, h, eta)
	tmp = single(0.0);
	if ((sinTheta_O * sinTheta_O) <= single(0.0))
		tmp = asin((h / eta));
	else
		tmp = asin((h / sqrt(((eta * eta) - ((sinTheta_O * sinTheta_O) / sqrt((single(1.0) - (sinTheta_O * sinTheta_O))))))));
	end
	tmp_2 = tmp;
end

\sin^{-1} \left(\frac{h}{\sqrt{eta \cdot eta - \frac{sinTheta_O \cdot sinTheta_O}{\sqrt{1 - sinTheta_O \cdot sinTheta_O}}}}\right)
↓
\begin{array}{l}
\mathbf{if}\;sinTheta_O \cdot sinTheta_O \leq 0:\\
\;\;\;\;\sin^{-1} \left(\frac{h}{eta}\right)\\

\mathbf{else}:\\
\;\;\;\;\sin^{-1} \left(\frac{h}{\sqrt{eta \cdot eta - \frac{sinTheta_O \cdot sinTheta_O}{\sqrt{1 - sinTheta_O \cdot sinTheta_O}}}}\right)\\


\end{array}

Error

Bits error versus sinTheta_O

Bits error versus h

Bits error versus eta

Try it out

Your Program's Arguments

Results

Enter valid numbers for all inputs

Derivation

  1. Split input into 2 regimes

  2. if (*.f32 sinTheta_O sinTheta_O) < 0.0

    1. Initial program 4.5

      \[\sin^{-1} \left(\frac{h}{\sqrt{eta \cdot eta - \frac{sinTheta_O \cdot sinTheta_O}{\sqrt{1 - sinTheta_O \cdot sinTheta_O}}}}\right) \]

    2. Taylor expanded in eta around inf 0.6

      \[\leadsto \sin^{-1} \left(\frac{h}{\color{blue}{eta}}\right) \]

    if 0.0 < (*.f32 sinTheta_O sinTheta_O)

    1. Initial program 0.2

      \[\sin^{-1} \left(\frac{h}{\sqrt{eta \cdot eta - \frac{sinTheta_O \cdot sinTheta_O}{\sqrt{1 - sinTheta_O \cdot sinTheta_O}}}}\right) \]
  3. Recombined 2 regimes into one program.

  4. Final simplification0.4

    \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;sinTheta_O \cdot sinTheta_O \leq 0:\\ \;\;\;\;\sin^{-1} \left(\frac{h}{eta}\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\sin^{-1} \left(\frac{h}{\sqrt{eta \cdot eta - \frac{sinTheta_O \cdot sinTheta_O}{\sqrt{1 - sinTheta_O \cdot sinTheta_O}}}}\right)\\ \end{array} \]

Reproduce

herbie shell --seed 2022156 
(FPCore (sinTheta_O h eta)
  :name "HairBSDF, gamma for a refracted ray"
  :precision binary32
  :pre (and (and (and (<= -1.0 sinTheta_O) (<= sinTheta_O 1.0)) (and (<= -1.0 h) (<= h 1.0))) (and (<= 0.0 eta) (<= eta 10.0)))
  (asin (/ h (sqrt (- (* eta eta) (/ (* sinTheta_O sinTheta_O) (sqrt (- 1.0 (* sinTheta_O sinTheta_O)))))))))