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root/radiance/ray/src/cv/bsdf2ttree.c
(Generate patch)

Comparing ray/src/cv/bsdf2ttree.c (file contents):
Revision 2.4 by greg, Wed Nov 7 03:04:23 2012 UTC vs.
Revision 2.26 by greg, Wed Mar 12 21:15:31 2014 UTC

# Line 11 | Line 11 | static const char RCSid[] = "$Id$";
11   #include <stdio.h>
12   #include <stdlib.h>
13   #include <math.h>
14 + #include "random.h"
15   #include "platform.h"
16 + #include "rtprocess.h"
17 + #include "calcomp.h"
18   #include "bsdfrep.h"
19                                  /* global argv[0] */
20   char                    *progname;
21                                  /* percentage to cull (<0 to turn off) */
22 < int                     pctcull = 90;
22 > double                  pctcull = 90.;
23                                  /* sampling order */
24   int                     samp_order = 6;
25 +                                /* super-sampling threshold */
26 + const double            ssamp_thresh = 0.35;
27 +                                /* number of super-samples */
28 + const int               nssamp = 100;
29 +                                /* limit on number of RBF lobes */
30 + static int              lobe_lim = 15000;
31 +                                /* progress bar length */
32 + static int              do_prog = 79;
33  
34 +
35 + /* Start new progress bar */
36 + #define prog_start(s)   if (do_prog) fprintf(stderr, "%s: %s...\n", progname, s); else
37 +
38 + /* Draw progress bar of the appropriate length */
39 + static void
40 + prog_show(double frac)
41 + {
42 +        char    pbar[256];
43 +        int     nchars;
44 +
45 +        if (do_prog <= 0) return;
46 +        if (do_prog > sizeof(pbar)-2)
47 +                do_prog = sizeof(pbar)-2;
48 +        if (frac < 0) frac = 0;
49 +        else if (frac > 1) frac = 1;
50 +        nchars = do_prog*frac + .5;
51 +        pbar[0] = '\r';
52 +        memset(pbar+1, '*', nchars);
53 +        memset(pbar+1+nchars, '-', do_prog-nchars);
54 +        pbar[do_prog+1] = '\0';
55 +        fputs(pbar, stderr);
56 + }
57 +
58 + /* Finish progress bar */
59 + #define prog_done()     if (do_prog) fputc('\n',stderr); else
60 +
61 + /* Output XML prologue to stdout */
62 + static void
63 + xml_prologue(int ac, char *av[])
64 + {
65 +        puts("<?xml version=\"1.0\" encoding=\"UTF-8\"?>");
66 +        puts("<WindowElement xmlns=\"http://windows.lbl.gov\" xmlns:xsi=\"http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance\" xsi:schemaLocation=\"http://windows.lbl.gov/BSDF-v1.4.xsd\">");
67 +        fputs("<!-- File produced by:", stdout);
68 +        while (ac-- > 0) {
69 +                fputc(' ', stdout);
70 +                fputs(*av++, stdout);
71 +        }
72 +        puts(" -->");
73 +        puts("<WindowElementType>System</WindowElementType>");
74 +        puts("<FileType>BSDF</FileType>");
75 +        puts("<Optical>");
76 +        puts("<Layer>");
77 +        puts("\t<Material>");
78 +        printf("\t\t<Name>%s</Name>\n", bsdf_name[0] ? bsdf_name : "Unknown");
79 +        printf("\t\t<Manufacturer>%s</Manufacturer>\n",
80 +                        bsdf_manuf[0] ? bsdf_manuf : "Unknown");
81 +        puts("\t\t<DeviceType>Other</DeviceType>");
82 +        puts("\t</Material>");
83 +        puts("\t<DataDefinition>");
84 +        printf("\t\t<IncidentDataStructure>TensorTree%c</IncidentDataStructure>\n",
85 +                        single_plane_incident ? '3' : '4');
86 +        puts("\t</DataDefinition>");
87 + }
88 +
89 + /* Output XML data prologue to stdout */
90 + static void
91 + data_prologue()
92 + {
93 +        static const char       *bsdf_type[4] = {
94 +                                        "Reflection Front",
95 +                                        "Transmission Front",
96 +                                        "Transmission Back",
97 +                                        "Reflection Back"
98 +                                };
99 +
100 +        puts("\t<WavelengthData>");
101 +        puts("\t\t<LayerNumber>System</LayerNumber>");
102 +        puts("\t\t<Wavelength unit=\"Integral\">Visible</Wavelength>");
103 +        puts("\t\t<SourceSpectrum>CIE Illuminant D65 1nm.ssp</SourceSpectrum>");
104 +        puts("\t\t<DetectorSpectrum>ASTM E308 1931 Y.dsp</DetectorSpectrum>");
105 +        puts("\t\t<WavelengthDataBlock>");
106 +        printf("\t\t\t<WavelengthDataDirection>%s</WavelengthDataDirection>\n",
107 +                        bsdf_type[(input_orient>0)<<1 | (output_orient>0)]);
108 +        puts("\t\t\t<AngleBasis>LBNL/Shirley-Chiu</AngleBasis>");
109 +        puts("\t\t\t<ScatteringDataType>BTDF</ScatteringDataType>");
110 +        puts("\t\t\t<ScatteringData>");
111 + }
112 +
113 + /* Output XML data epilogue to stdout */
114 + static void
115 + data_epilogue(void)
116 + {
117 +        puts("\t\t\t</ScatteringData>");
118 +        puts("\t\t</WavelengthDataBlock>");
119 +        puts("\t</WavelengthData>");
120 + }
121 +
122 + /* Output XML epilogue to stdout */
123 + static void
124 + xml_epilogue(void)
125 + {
126 +        puts("</Layer>");
127 +        puts("</Optical>");
128 +        puts("</WindowElement>");
129 + }
130 +
131 + /* Compute absolute relative difference */
132 + static double
133 + abs_diff(double v1, double v0)
134 + {
135 +        if ((v0 < 0) | (v1 < 0))
136 +                return(.0);
137 +        v1 = (v1-v0)*2./(v0+v1+.0001);
138 +        if (v1 < 0)
139 +                return(-v1);
140 +        return(v1);
141 + }
142 +
143   /* Interpolate and output isotropic BSDF data */
144   static void
145 < interp_isotropic()
145 > eval_isotropic(char *funame)
146   {
147          const int       sqres = 1<<samp_order;
148          FILE            *ofp = NULL;
149 +        int             assignD = 0;
150          char            cmd[128];
151          int             ix, ox, oy;
152 <        FVECT           ivec, ovec;
152 >        double          iovec[6];
153          float           bsdf;
154 < #if DEBUG
155 <        fprintf(stderr, "Writing isotropic order %d ", samp_order);
156 <        if (pctcull >= 0) fprintf(stderr, "data with %d%% culling\n", pctcull);
157 <        else fputs("raw data\n", stderr);
37 < #endif
38 <        if (pctcull >= 0) {                     /* begin output */
39 <                sprintf(cmd, "rttree_reduce -h -a -ff -r 3 -t %d -g %d",
154 >
155 >        data_prologue();                        /* begin output */
156 >        if (pctcull >= 0) {
157 >                sprintf(cmd, "rttree_reduce -a -h -ff -r 3 -t %f -g %d",
158                                  pctcull, samp_order);
159                  fflush(stdout);
160                  ofp = popen(cmd, "w");
# Line 46 | Line 164 | interp_isotropic()
164                          exit(1);
165                  }
166                  SET_FILE_BINARY(ofp);
167 + #ifdef getc_unlocked                            /* avoid lock/unlock overhead */
168 +                flockfile(ofp);
169 + #endif
170          } else
171                  fputs("{\n", stdout);
172 +                                                /* need to assign Dx, Dy, Dz? */
173 +        if (funame != NULL)
174 +                assignD = (fundefined(funame) < 6);
175                                                  /* run through directions */
176          for (ix = 0; ix < sqres/2; ix++) {
177 <                RBFNODE *rbf;
178 <                SDsquare2disk(ivec, (ix+.5)/sqres, .5);
179 <                ivec[2] = input_orient *
180 <                                sqrt(1. - ivec[0]*ivec[0] - ivec[1]*ivec[1]);
181 <                rbf = advect_rbf(ivec);
182 <                for (ox = 0; ox < sqres; ox++)
177 >                RBFNODE *rbf = NULL;
178 >                iovec[0] = 2.*(ix+.5)/sqres - 1.;
179 >                iovec[1] = .0;
180 >                iovec[2] = input_orient * sqrt(1. - iovec[0]*iovec[0]);
181 >                if (funame == NULL)
182 >                        rbf = advect_rbf(iovec, lobe_lim);
183 >                for (ox = 0; ox < sqres; ox++) {
184 >                    float       last_bsdf = -1;
185                      for (oy = 0; oy < sqres; oy++) {
186 <                        SDsquare2disk(ovec, (ox+.5)/sqres, (oy+.5)/sqres);
187 <                        ovec[2] = output_orient *
188 <                                sqrt(1. - ovec[0]*ovec[0] - ovec[1]*ovec[1]);
189 <                        bsdf = eval_rbfrep(rbf, ovec) / fabs(ovec[2]);
186 >                        SDsquare2disk(iovec+3, (ox+.5)/sqres, (oy+.5)/sqres);
187 >                        iovec[5] = output_orient *
188 >                                sqrt(1. - iovec[3]*iovec[3] - iovec[4]*iovec[4]);
189 >                        if (funame == NULL)
190 >                            bsdf = eval_rbfrep(rbf, iovec+3) *
191 >                                                output_orient/iovec[5];
192 >                        else {
193 >                            double      ssa[3], ssvec[6], sum;
194 >                            int         ssi;
195 >                            if (assignD) {
196 >                                varset("Dx", '=', -iovec[3]);
197 >                                varset("Dy", '=', -iovec[4]);
198 >                                varset("Dz", '=', -iovec[5]);
199 >                                ++eclock;
200 >                            }
201 >                            bsdf = funvalue(funame, 6, iovec);
202 >                            if (abs_diff(bsdf, last_bsdf) > ssamp_thresh) {
203 >                                sum = 0;        /* super-sample voxel */
204 >                                for (ssi = nssamp; ssi--; ) {
205 >                                    SDmultiSamp(ssa, 3, (ssi+frandom())/nssamp);
206 >                                    ssvec[0] = 2.*(ix+ssa[0])/sqres - 1.;
207 >                                    ssvec[1] = .0;
208 >                                    ssvec[2] = input_orient *
209 >                                                sqrt(1. - ssvec[0]*ssvec[0]);
210 >                                    SDsquare2disk(ssvec+3, (ox+ssa[1])/sqres,
211 >                                                (oy+ssa[2])/sqres);
212 >                                    ssvec[5] = output_orient *
213 >                                                sqrt(1. - ssvec[3]*ssvec[3] -
214 >                                                        ssvec[4]*ssvec[4]);
215 >                                    if (assignD) {
216 >                                        varset("Dx", '=', -iovec[3]);
217 >                                        varset("Dy", '=', -iovec[4]);
218 >                                        varset("Dz", '=', -iovec[5]);
219 >                                        ++eclock;
220 >                                    }
221 >                                    sum += funvalue(funame, 6, ssvec);
222 >                                }
223 >                                bsdf = sum/nssamp;
224 >                            }
225 >                        }
226                          if (pctcull >= 0)
227                                  fwrite(&bsdf, sizeof(bsdf), 1, ofp);
228                          else
229                                  printf("\t%.3e\n", bsdf);
230 +                        last_bsdf = bsdf;
231                      }
232 +                }
233                  if (rbf != NULL)
234                          free(rbf);
235 +                prog_show((ix+1.)*(2./sqres));
236          }
237          if (pctcull >= 0) {                     /* finish output */
238                  if (pclose(ofp)) {
# Line 80 | Line 245 | interp_isotropic()
245                          fputs("\t0\n", stdout);
246                  fputs("}\n", stdout);
247          }
248 +        data_epilogue();
249 +        prog_done();
250   }
251  
252   /* Interpolate and output anisotropic BSDF data */
253   static void
254 < interp_anisotropic()
254 > eval_anisotropic(char *funame)
255   {
256          const int       sqres = 1<<samp_order;
257          FILE            *ofp = NULL;
258 +        int             assignD = 0;
259          char            cmd[128];
260          int             ix, iy, ox, oy;
261 <        FVECT           ivec, ovec;
261 >        double          iovec[6];
262          float           bsdf;
263 < #if DEBUG
264 <        fprintf(stderr, "Writing anisotropic order %d ", samp_order);
265 <        if (pctcull >= 0) fprintf(stderr, "data with %d%% culling\n", pctcull);
266 <        else fputs("raw data\n", stderr);
267 < #endif
100 <        if (pctcull >= 0) {                     /* begin output */
101 <                sprintf(cmd, "rttree_reduce -h -a -ff -r 4 -t %d -g %d",
263 >
264 >        data_prologue();                        /* begin output */
265 >        if (pctcull >= 0) {
266 >                sprintf(cmd, "rttree_reduce%s -h -ff -r 4 -t %f -g %d",
267 >                                (input_orient>0 ^ output_orient>0) ? "" : " -a",
268                                  pctcull, samp_order);
269                  fflush(stdout);
270                  ofp = popen(cmd, "w");
# Line 107 | Line 273 | interp_anisotropic()
273                                          progname);
274                          exit(1);
275                  }
276 +                SET_FILE_BINARY(ofp);
277 + #ifdef getc_unlocked                            /* avoid lock/unlock overhead */
278 +                flockfile(ofp);
279 + #endif
280          } else
281                  fputs("{\n", stdout);
282 +                                                /* need to assign Dx, Dy, Dz? */
283 +        if (funame != NULL)
284 +                assignD = (fundefined(funame) < 6);
285                                                  /* run through directions */
286          for (ix = 0; ix < sqres; ix++)
287              for (iy = 0; iy < sqres; iy++) {
288 <                RBFNODE *rbf;
289 <                SDsquare2disk(ivec, (ix+.5)/sqres, (iy+.5)/sqres);
290 <                ivec[2] = input_orient *
291 <                                sqrt(1. - ivec[0]*ivec[0] - ivec[1]*ivec[1]);
292 <                rbf = advect_rbf(ivec);
293 <                for (ox = 0; ox < sqres; ox++)
288 >                RBFNODE *rbf = NULL;            /* Klems reversal */
289 >                SDsquare2disk(iovec, 1.-(ix+.5)/sqres, 1.-(iy+.5)/sqres);
290 >                iovec[2] = input_orient *
291 >                                sqrt(1. - iovec[0]*iovec[0] - iovec[1]*iovec[1]);
292 >                if (funame == NULL)
293 >                        rbf = advect_rbf(iovec, lobe_lim);
294 >                for (ox = 0; ox < sqres; ox++) {
295 >                    float       last_bsdf = -1;
296                      for (oy = 0; oy < sqres; oy++) {
297 <                        SDsquare2disk(ovec, (ox+.5)/sqres, (oy+.5)/sqres);
298 <                        ovec[2] = output_orient *
299 <                                sqrt(1. - ovec[0]*ovec[0] - ovec[1]*ovec[1]);
300 <                        bsdf = eval_rbfrep(rbf, ovec) / fabs(ovec[2]);
297 >                        SDsquare2disk(iovec+3, (ox+.5)/sqres, (oy+.5)/sqres);
298 >                        iovec[5] = output_orient *
299 >                                sqrt(1. - iovec[3]*iovec[3] - iovec[4]*iovec[4]);
300 >                        if (funame == NULL)
301 >                            bsdf = eval_rbfrep(rbf, iovec+3) *
302 >                                                output_orient/iovec[5];
303 >                        else {
304 >                            double      ssa[4], ssvec[6], sum;
305 >                            int         ssi;
306 >                            if (assignD) {
307 >                                varset("Dx", '=', -iovec[3]);
308 >                                varset("Dy", '=', -iovec[4]);
309 >                                varset("Dz", '=', -iovec[5]);
310 >                                ++eclock;
311 >                            }
312 >                            bsdf = funvalue(funame, 6, iovec);
313 >                            if (abs_diff(bsdf, last_bsdf) > ssamp_thresh) {
314 >                                sum = 0;        /* super-sample voxel */
315 >                                for (ssi = nssamp; ssi--; ) {
316 >                                    SDmultiSamp(ssa, 4, (ssi+frandom())/nssamp);
317 >                                    SDsquare2disk(ssvec, 1.-(ix+ssa[0])/sqres,
318 >                                                1.-(iy+ssa[1])/sqres);
319 >                                    ssvec[2] = output_orient *
320 >                                                sqrt(1. - ssvec[0]*ssvec[0] -
321 >                                                        ssvec[1]*ssvec[1]);
322 >                                    SDsquare2disk(ssvec+3, (ox+ssa[2])/sqres,
323 >                                                (oy+ssa[3])/sqres);
324 >                                    ssvec[5] = output_orient *
325 >                                                sqrt(1. - ssvec[3]*ssvec[3] -
326 >                                                        ssvec[4]*ssvec[4]);
327 >                                    if (assignD) {
328 >                                        varset("Dx", '=', -iovec[3]);
329 >                                        varset("Dy", '=', -iovec[4]);
330 >                                        varset("Dz", '=', -iovec[5]);
331 >                                        ++eclock;
332 >                                    }
333 >                                    sum += funvalue(funame, 6, ssvec);
334 >                                }
335 >                                bsdf = sum/nssamp;
336 >                            }
337 >                        }
338                          if (pctcull >= 0)
339                                  fwrite(&bsdf, sizeof(bsdf), 1, ofp);
340                          else
341                                  printf("\t%.3e\n", bsdf);
342 +                        last_bsdf = bsdf;
343                      }
344 +                }
345                  if (rbf != NULL)
346                          free(rbf);
347 +                prog_show((ix*sqres+iy+1.)/(sqres*sqres));
348              }
349          if (pctcull >= 0) {                     /* finish output */
350                  if (pclose(ofp)) {
# Line 139 | Line 354 | interp_anisotropic()
354                  }
355          } else
356                  fputs("}\n", stdout);
357 +        data_epilogue();
358 +        prog_done();
359   }
360  
361   /* Read in BSDF and interpolate as tensor tree representation */
362   int
363   main(int argc, char *argv[])
364   {
365 <        FILE    *fpin = stdin;
366 <        int     i;
365 >        int     dofwd = 0, dobwd = 1;
366 >        int     i, na;
367  
368 <        progname = argv[0];                     /* get options */
369 <        while (argc > 2 && argv[1][0] == '-') {
370 <                switch (argv[1][1]) {
368 >        progname = argv[0];
369 >        esupport |= E_VARIABLE|E_FUNCTION|E_RCONST;
370 >        esupport &= ~(E_INCHAN|E_OUTCHAN);
371 >        scompile("PI:3.14159265358979323846", NULL, 0);
372 >        biggerlib();
373 >        for (i = 1; i < argc-1 && (argv[i][0] == '-') | (argv[i][0] == '+'); i++)
374 >                switch (argv[i][1]) {           /* get options */
375 >                case 'e':
376 >                        scompile(argv[++i], NULL, 0);
377 >                        break;
378 >                case 'f':
379 >                        if (!argv[i][2])
380 >                                fcompile(argv[++i]);
381 >                        else
382 >                                dofwd = (argv[i][0] == '+');
383 >                        break;
384 >                case 'b':
385 >                        dobwd = (argv[i][0] == '+');
386 >                        break;
387                  case 't':
388 <                        pctcull = atoi(argv[2]);
388 >                        switch (argv[i][2]) {
389 >                        case '3':
390 >                                single_plane_incident = 1;
391 >                                break;
392 >                        case '4':
393 >                                single_plane_incident = 0;
394 >                                break;
395 >                        case '\0':
396 >                                pctcull = atof(argv[++i]);
397 >                                break;
398 >                        default:
399 >                                goto userr;
400 >                        }
401                          break;
402                  case 'g':
403 <                        samp_order = atoi(argv[2]);
403 >                        samp_order = atoi(argv[++i]);
404                          break;
405 +                case 'l':
406 +                        lobe_lim = atoi(argv[++i]);
407 +                        break;
408 +                case 'p':
409 +                        do_prog = atoi(argv[i]+2);
410 +                        break;
411                  default:
412                          goto userr;
413                  }
414 <                argv += 2; argc -= 2;
414 >        if (single_plane_incident >= 0) {       /* function-based BSDF? */
415 >                void    (*evf)(char *s) = single_plane_incident ?
416 >                                &eval_isotropic : &eval_anisotropic;
417 >                if (i != argc-1 || fundefined(argv[i]) < 3) {
418 >                        fprintf(stderr,
419 >        "%s: need single function with 6 arguments: bsdf(ix,iy,iz,ox,oy,oz)\n",
420 >                                        progname);
421 >                        fprintf(stderr, "\tor 3 arguments using Dx,Dy,Dz: bsdf(ix,iy,iz)\n");
422 >                        goto userr;
423 >                }
424 >                ++eclock;
425 >                xml_prologue(argc, argv);       /* start XML output */
426 >                if (dofwd) {
427 >                        input_orient = -1;
428 >                        output_orient = -1;
429 >                        prog_start("Evaluating outside reflectance");
430 >                        (*evf)(argv[i]);
431 >                        output_orient = 1;
432 >                        prog_start("Evaluating outside->inside transmission");
433 >                        (*evf)(argv[i]);
434 >                }
435 >                if (dobwd) {
436 >                        input_orient = 1;
437 >                        output_orient = 1;
438 >                        prog_start("Evaluating inside reflectance");
439 >                        (*evf)(argv[i]);
440 >                        output_orient = -1;
441 >                        prog_start("Evaluating inside->outside transmission");
442 >                        (*evf)(argv[i]);
443 >                }
444 >                xml_epilogue();                 /* finish XML output & exit */
445 >                return(0);
446          }
447 <        if (argc == 2) {                        /* open input if given */
448 <                fpin = fopen(argv[1], "r");
449 <                if (fpin == NULL) {
450 <                        fprintf(stderr, "%s: cannot open BSDF interpolant '%s'\n",
451 <                                        progname, argv[1]);
452 <                        return(1);
447 >        if (i < argc) {                         /* open input files if given */
448 >                int     nbsdf = 0;
449 >                for ( ; i < argc; i++) {        /* interpolate each component */
450 >                        char    pbuf[256];
451 >                        FILE    *fpin = fopen(argv[i], "rb");
452 >                        if (fpin == NULL) {
453 >                                fprintf(stderr, "%s: cannot open BSDF interpolant '%s'\n",
454 >                                                progname, argv[i]);
455 >                                return(1);
456 >                        }
457 >                        if (!load_bsdf_rep(fpin))
458 >                                return(1);
459 >                        fclose(fpin);
460 >                        if (!nbsdf++)           /* start XML on first dist. */
461 >                                xml_prologue(argc, argv);
462 >                        sprintf(pbuf, "Interpolating component '%s'", argv[i]);
463 >                        prog_start(pbuf);
464 >                        if (single_plane_incident)
465 >                                eval_isotropic(NULL);
466 >                        else
467 >                                eval_anisotropic(NULL);
468                  }
469 <        } else if (argc != 1)
470 <                goto userr;
471 <        SET_FILE_BINARY(fpin);                  /* load BSDF interpolant */
472 <        if (!load_bsdf_rep(fpin))
469 >                xml_epilogue();                 /* finish XML output & exit */
470 >                return(0);
471 >        }
472 >        SET_FILE_BINARY(stdin);                 /* load from stdin */
473 >        if (!load_bsdf_rep(stdin))
474                  return(1);
475 <        /* xml_prologue();                              /* start XML output */
475 >        xml_prologue(argc, argv);               /* start XML output */
476 >        prog_start("Interpolating from standard input");
477          if (single_plane_incident)              /* resample dist. */
478 <                interp_isotropic();
478 >                eval_isotropic(NULL);
479          else
480 <                interp_anisotropic();
481 <        /* xml_epilogue();                              /* finish XML output */
480 >                eval_anisotropic(NULL);
481 >        xml_epilogue();                         /* finish XML output & exit */
482          return(0);
483   userr:
484          fprintf(stderr,
485 <        "Usage: %s [-t pctcull][-g log2grid] [bsdf.sir] > bsdf.xml\n",
485 >        "Usage: %s [-g Nlog2][-t pctcull][-l maxlobes] [bsdf.sir ..] > bsdf.xml\n",
486 >                                progname);
487 >        fprintf(stderr,
488 >        "   or: %s -t{3|4} [-g Nlog2][-t pctcull][{+|-}for[ward]][{+|-}b[ackward]][-e expr][-f file] bsdf_func > bsdf.xml\n",
489                                  progname);
490          return(1);
491   }

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