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

Comparing ray/src/cv/bsdf2ttree.c (file contents):
Revision 2.7 by greg, Sat Nov 10 19:47:42 2012 UTC vs.
Revision 2.32 by greg, Tue Feb 2 18:02:32 2016 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 < double                  pctcull = 90.;
22 > static double           pctcull = 90.;
23                                  /* sampling order */
24 < int                     samp_order = 6;
24 > static int              samp_order = 6;
25 >                                /* super-sampling threshold */
26 > const double            ssamp_thresh = 0.35;
27 >                                /* number of super-samples */
28 > #ifndef NSSAMP
29 > #define NSSAMP          100
30 > #endif
31 >                                /* limit on number of RBF lobes */
32 > static int              lobe_lim = 15000;
33 >                                /* progress bar length */
34 > static int              do_prog = 79;
35  
36 +
37 +
38 + /* Start new progress bar */
39 + #define prog_start(s)   if (do_prog) fprintf(stderr, "%s: %s...\n", progname, s); else
40 +
41 + /* Draw progress bar of the appropriate length */
42 + static void
43 + prog_show(double frac)
44 + {
45 +        static unsigned call_cnt = 0;
46 +        static char     lastc[] = "-\\|/";
47 +        char            pbar[256];
48 +        int             nchars;
49 +
50 +        if (do_prog <= 1) return;
51 +        if (do_prog > sizeof(pbar)-2)
52 +                do_prog = sizeof(pbar)-2;
53 +        if (frac < 0) frac = 0;
54 +        else if (frac >= 1) frac = .9999;
55 +        nchars = do_prog*frac;
56 +        pbar[0] = '\r';
57 +        memset(pbar+1, '*', nchars);
58 +        pbar[nchars+1] = lastc[call_cnt++ & 3];
59 +        memset(pbar+2+nchars, '-', do_prog-nchars-1);
60 +        pbar[do_prog+1] = '\0';
61 +        fputs(pbar, stderr);
62 + }
63 +
64 + /* Finish progress bar */
65 + static void
66 + prog_done(void)
67 + {
68 +        int     n = do_prog;
69 +
70 +        if (n <= 1) return;
71 +        fputc('\r', stderr);
72 +        while (n--)
73 +                fputc(' ', stderr);
74 +        fputc('\r', stderr);
75 + }
76 +
77 + /* Compute absolute relative difference */
78 + static double
79 + abs_diff(double v1, double v0)
80 + {
81 +        if ((v0 < 0) | (v1 < 0))
82 +                return(.0);
83 +        v1 = (v1-v0)*2./(v0+v1+.0001);
84 +        if (v1 < 0)
85 +                return(-v1);
86 +        return(v1);
87 + }
88 +
89   /* Interpolate and output isotropic BSDF data */
90   static void
91 < interp_isotropic()
91 > eval_isotropic(char *funame)
92   {
93          const int       sqres = 1<<samp_order;
94          FILE            *ofp = NULL;
95 +        int             assignD = 0;
96          char            cmd[128];
97          int             ix, ox, oy;
98 <        FVECT           ivec, ovec;
98 >        double          iovec[6];
99          float           bsdf;
100 < #if DEBUG
101 <        fprintf(stderr, "Writing isotropic order %d ", samp_order);
102 <        if (pctcull >= 0) fprintf(stderr, "data with %f%% culling\n", pctcull);
103 <        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 %f -g %d",
100 >
101 >        data_prologue();                        /* begin output */
102 >        if (pctcull >= 0) {
103 >                sprintf(cmd, "rttree_reduce -a -h -ff -r 3 -t %f -g %d",
104                                  pctcull, samp_order);
105                  fflush(stdout);
106                  ofp = popen(cmd, "w");
# Line 46 | Line 110 | interp_isotropic()
110                          exit(1);
111                  }
112                  SET_FILE_BINARY(ofp);
113 + #ifdef getc_unlocked                            /* avoid lock/unlock overhead */
114 +                flockfile(ofp);
115 + #endif
116          } else
117                  fputs("{\n", stdout);
118 +                                                /* need to assign Dx, Dy, Dz? */
119 +        if (funame != NULL)
120 +                assignD = (fundefined(funame) < 6);
121                                                  /* run through directions */
122          for (ix = 0; ix < sqres/2; ix++) {
123 <                RBFNODE *rbf;
124 <                SDsquare2disk(ivec, (ix+.5)/sqres, .5);
125 <                ivec[2] = input_orient *
126 <                                sqrt(1. - ivec[0]*ivec[0] - ivec[1]*ivec[1]);
127 <                rbf = advect_rbf(ivec);
128 <                for (ox = 0; ox < sqres; ox++)
123 >                RBFNODE *rbf = NULL;
124 >                iovec[0] = 2.*(ix+.5)/sqres - 1.;
125 >                iovec[1] = .0;
126 >                iovec[2] = input_orient * sqrt(1. - iovec[0]*iovec[0]);
127 >                if (funame == NULL)
128 >                        rbf = advect_rbf(iovec, lobe_lim);
129 >                for (ox = 0; ox < sqres; ox++) {
130 >                    float       last_bsdf = -1;
131                      for (oy = 0; oy < sqres; oy++) {
132 <                        SDsquare2disk(ovec, (ox+.5)/sqres, (oy+.5)/sqres);
133 <                        ovec[2] = output_orient *
134 <                                sqrt(1. - ovec[0]*ovec[0] - ovec[1]*ovec[1]);
135 <                        bsdf = eval_rbfrep(rbf, ovec) * output_orient/ovec[2];
132 >                        SDsquare2disk(iovec+3, (ox+.5)/sqres, (oy+.5)/sqres);
133 >                        iovec[5] = output_orient *
134 >                                sqrt(1. - iovec[3]*iovec[3] - iovec[4]*iovec[4]);
135 >                        if (funame == NULL)
136 >                            bsdf = eval_rbfrep(rbf, iovec+3);
137 >                        else {
138 >                            if (assignD) {
139 >                                varset("Dx", '=', -iovec[3]);
140 >                                varset("Dy", '=', -iovec[4]);
141 >                                varset("Dz", '=', -iovec[5]);
142 >                                ++eclock;
143 >                            }
144 >                            bsdf = funvalue(funame, 6, iovec);
145 > #if (NSSAMP > 0)
146 >                            if (abs_diff(bsdf, last_bsdf) > ssamp_thresh) {
147 >                                int     ssi;
148 >                                double  ssa[3], ssvec[6], sum = 0;
149 >                                                /* super-sample voxel */
150 >                                for (ssi = NSSAMP; ssi--; ) {
151 >                                    SDmultiSamp(ssa, 3, (ssi+frandom()) *
152 >                                                        (1./NSSAMP));
153 >                                    ssvec[0] = 2.*(ix+ssa[0])/sqres - 1.;
154 >                                    ssvec[1] = .0;
155 >                                    ssvec[2] = input_orient *
156 >                                                sqrt(1. - ssvec[0]*ssvec[0]);
157 >                                    SDsquare2disk(ssvec+3, (ox+ssa[1])/sqres,
158 >                                                (oy+ssa[2])/sqres);
159 >                                    ssvec[5] = output_orient *
160 >                                                sqrt(1. - ssvec[3]*ssvec[3] -
161 >                                                        ssvec[4]*ssvec[4]);
162 >                                    if (assignD) {
163 >                                        varset("Dx", '=', -ssvec[3]);
164 >                                        varset("Dy", '=', -ssvec[4]);
165 >                                        varset("Dz", '=', -ssvec[5]);
166 >                                        ++eclock;
167 >                                    }
168 >                                    sum += funvalue(funame, 6, ssvec);
169 >                                }
170 >                                bsdf = sum/NSSAMP;
171 >                            }
172 > #endif
173 >                        }
174                          if (pctcull >= 0)
175                                  fwrite(&bsdf, sizeof(bsdf), 1, ofp);
176                          else
177                                  printf("\t%.3e\n", bsdf);
178 +                        last_bsdf = bsdf;
179                      }
180 +                }
181                  if (rbf != NULL)
182                          free(rbf);
183 +                prog_show((ix+1.)*(2./sqres));
184          }
185          if (pctcull >= 0) {                     /* finish output */
186                  if (pclose(ofp)) {
# Line 80 | Line 193 | interp_isotropic()
193                          fputs("\t0\n", stdout);
194                  fputs("}\n", stdout);
195          }
196 +        data_epilogue();
197 +        prog_done();
198   }
199  
200   /* Interpolate and output anisotropic BSDF data */
201   static void
202 < interp_anisotropic()
202 > eval_anisotropic(char *funame)
203   {
204          const int       sqres = 1<<samp_order;
205          FILE            *ofp = NULL;
206 +        int             assignD = 0;
207          char            cmd[128];
208          int             ix, iy, ox, oy;
209 <        FVECT           ivec, ovec;
209 >        double          iovec[6];
210          float           bsdf;
211 < #if DEBUG
212 <        fprintf(stderr, "Writing anisotropic order %d ", samp_order);
213 <        if (pctcull >= 0) fprintf(stderr, "data with %f%% culling\n", pctcull);
214 <        else fputs("raw data\n", stderr);
215 < #endif
100 <        if (pctcull >= 0) {                     /* begin output */
101 <                sprintf(cmd, "rttree_reduce -h -a -ff -r 4 -t %f -g %d",
211 >
212 >        data_prologue();                        /* begin output */
213 >        if (pctcull >= 0) {
214 >                sprintf(cmd, "rttree_reduce%s -h -ff -r 4 -t %f -g %d",
215 >                                (input_orient>0 ^ output_orient>0) ? "" : " -a",
216                                  pctcull, samp_order);
217                  fflush(stdout);
218                  ofp = popen(cmd, "w");
# Line 107 | Line 221 | interp_anisotropic()
221                                          progname);
222                          exit(1);
223                  }
224 +                SET_FILE_BINARY(ofp);
225 + #ifdef getc_unlocked                            /* avoid lock/unlock overhead */
226 +                flockfile(ofp);
227 + #endif
228          } else
229                  fputs("{\n", stdout);
230 +                                                /* need to assign Dx, Dy, Dz? */
231 +        if (funame != NULL)
232 +                assignD = (fundefined(funame) < 6);
233                                                  /* run through directions */
234          for (ix = 0; ix < sqres; ix++)
235              for (iy = 0; iy < sqres; iy++) {
236 <                RBFNODE *rbf;
237 <                SDsquare2disk(ivec, (ix+.5)/sqres, (iy+.5)/sqres);
238 <                ivec[2] = input_orient *
239 <                                sqrt(1. - ivec[0]*ivec[0] - ivec[1]*ivec[1]);
240 <                rbf = advect_rbf(ivec);
241 <                for (ox = 0; ox < sqres; ox++)
236 >                RBFNODE *rbf = NULL;            /* Klems reversal */
237 >                SDsquare2disk(iovec, 1.-(ix+.5)/sqres, 1.-(iy+.5)/sqres);
238 >                iovec[2] = input_orient *
239 >                                sqrt(1. - iovec[0]*iovec[0] - iovec[1]*iovec[1]);
240 >                if (funame == NULL)
241 >                        rbf = advect_rbf(iovec, lobe_lim);
242 >                for (ox = 0; ox < sqres; ox++) {
243 >                    float       last_bsdf = -1;
244                      for (oy = 0; oy < sqres; oy++) {
245 <                        SDsquare2disk(ovec, (ox+.5)/sqres, (oy+.5)/sqres);
246 <                        ovec[2] = output_orient *
247 <                                sqrt(1. - ovec[0]*ovec[0] - ovec[1]*ovec[1]);
248 <                        bsdf = eval_rbfrep(rbf, ovec) * output_orient/ovec[2];
245 >                        SDsquare2disk(iovec+3, (ox+.5)/sqres, (oy+.5)/sqres);
246 >                        iovec[5] = output_orient *
247 >                                sqrt(1. - iovec[3]*iovec[3] - iovec[4]*iovec[4]);
248 >                        if (funame == NULL)
249 >                            bsdf = eval_rbfrep(rbf, iovec+3);
250 >                        else {
251 >                            if (assignD) {
252 >                                varset("Dx", '=', -iovec[3]);
253 >                                varset("Dy", '=', -iovec[4]);
254 >                                varset("Dz", '=', -iovec[5]);
255 >                                ++eclock;
256 >                            }
257 >                            bsdf = funvalue(funame, 6, iovec);
258 > #if (NSSAMP > 0)
259 >                            if (abs_diff(bsdf, last_bsdf) > ssamp_thresh) {
260 >                                int     ssi;
261 >                                double  ssa[4], ssvec[6], sum = 0;
262 >                                                /* super-sample voxel */
263 >                                for (ssi = NSSAMP; ssi--; ) {
264 >                                    SDmultiSamp(ssa, 4, (ssi+frandom()) *
265 >                                                        (1./NSSAMP));
266 >                                    SDsquare2disk(ssvec, 1.-(ix+ssa[0])/sqres,
267 >                                                1.-(iy+ssa[1])/sqres);
268 >                                    ssvec[2] = input_orient *
269 >                                                sqrt(1. - ssvec[0]*ssvec[0] -
270 >                                                        ssvec[1]*ssvec[1]);
271 >                                    SDsquare2disk(ssvec+3, (ox+ssa[2])/sqres,
272 >                                                (oy+ssa[3])/sqres);
273 >                                    ssvec[5] = output_orient *
274 >                                                sqrt(1. - ssvec[3]*ssvec[3] -
275 >                                                        ssvec[4]*ssvec[4]);
276 >                                    if (assignD) {
277 >                                        varset("Dx", '=', -ssvec[3]);
278 >                                        varset("Dy", '=', -ssvec[4]);
279 >                                        varset("Dz", '=', -ssvec[5]);
280 >                                        ++eclock;
281 >                                    }
282 >                                    sum += funvalue(funame, 6, ssvec);
283 >                                }
284 >                                bsdf = sum/NSSAMP;
285 >                            }
286 > #endif
287 >                        }
288                          if (pctcull >= 0)
289                                  fwrite(&bsdf, sizeof(bsdf), 1, ofp);
290                          else
291                                  printf("\t%.3e\n", bsdf);
292 +                        last_bsdf = bsdf;
293                      }
294 +                }
295                  if (rbf != NULL)
296                          free(rbf);
297 +                prog_show((ix*sqres+iy+1.)/(sqres*sqres));
298              }
299          if (pctcull >= 0) {                     /* finish output */
300                  if (pclose(ofp)) {
# Line 139 | Line 304 | interp_anisotropic()
304                  }
305          } else
306                  fputs("}\n", stdout);
307 +        data_epilogue();
308 +        prog_done();
309   }
310  
144 – /* Output XML prologue to stdout */
145 – static void
146 – xml_prologue(int ac, char *av[])
147 – {
148 –        static const char       *bsdf_type[4] = {
149 –                                        "Reflection Front",
150 –                                        "Transmission Front",
151 –                                        "Transmission Back",
152 –                                        "Reflection Back"
153 –                                };
154 –
155 –        puts("<?xml version=\"1.0\" encoding=\"UTF-8\"?>");
156 –        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\">");
157 –        fputs("<!-- File produced by:", stdout);
158 –        while (ac-- > 0) {
159 –                fputc(' ', stdout);
160 –                fputs(*av++, stdout);
161 –        }
162 –        puts(" -->");
163 –        puts("<WindowElementType>System</WindowElementType>");
164 –        puts("<FileType>BSDF</FileType>");
165 –        puts("<Optical>");
166 –        puts("<Layer>");
167 –        puts("\t<Material>");
168 –        puts("\t\t<Name>Name</Name>");
169 –        puts("\t\t<Manufacturer>Manufacturer</Manufacturer>");
170 –        puts("\t\t<DeviceType>Other</DeviceType>");
171 –        puts("\t</Material>");
172 –        puts("\t<DataDefinition>");
173 –        printf("\t\t<IncidentDataStructure>TensorTree%c</IncidentDataStructure>\n",
174 –                        single_plane_incident ? '3' : '4');
175 –        puts("\t</DataDefinition>");
176 –        puts("\t<WavelengthData>");
177 –        puts("\t\t<LayerNumber>System</LayerNumber>");
178 –        puts("\t\t<Wavelength unit=\"Integral\">Visible</Wavelength>");
179 –        puts("\t\t<SourceSpectrum>CIE Illuminant D65 1nm.ssp</SourceSpectrum>");
180 –        puts("\t\t<DetectorSpectrum>ASTM E308 1931 Y.dsp</DetectorSpectrum>");
181 –        puts("\t\t<WavelengthDataBlock>");
182 –        printf("\t\t\t<WavelengthDataDirection>%s</WavelengthDataDirection>\n",
183 –                bsdf_type[(input_orient>0)<<1 | (output_orient>0)]);
184 –        puts("\t\t\t<AngleBasis>LBNL/Shirley-Chiu</AngleBasis>");
185 –        puts("\t\t\t<ScatteringDataType>BTDF</ScatteringDataType>");
186 –        puts("\t\t\t<ScatteringData>");
187 – }
188 –
189 – /* Output XML epilogue to stdout */
190 – static void
191 – xml_epilogue(void)
192 – {
193 –        puts("\t\t\t</ScatteringData>");
194 –        puts("\t\t</WavelengthDataBlock>");
195 –        puts("\t</WavelengthData>");
196 –        puts("</Layer>");
197 –        puts("</Optical>");
198 –        puts("</WindowElement>");
199 – }
200 –
311   /* Read in BSDF and interpolate as tensor tree representation */
312   int
313   main(int argc, char *argv[])
314   {
315 <        FILE    *fpin = stdin;
316 <        int     i;
315 >        int     dofwd = 0, dobwd = 1;
316 >        int     i, na;
317  
318          progname = argv[0];
319 <        for (i = 1; i < argc-1 && argv[i][0] == '-'; i++)
320 <                switch (argv[i][1]) {           /* get option */
319 >        esupport |= E_VARIABLE|E_FUNCTION|E_RCONST;
320 >        esupport &= ~(E_INCHAN|E_OUTCHAN);
321 >        scompile("PI:3.14159265358979323846", NULL, 0);
322 >        biggerlib();
323 >        for (i = 1; i < argc-1 && (argv[i][0] == '-') | (argv[i][0] == '+'); i++)
324 >                switch (argv[i][1]) {           /* get options */
325 >                case 'e':
326 >                        scompile(argv[++i], NULL, 0);
327 >                        break;
328 >                case 'f':
329 >                        if (!argv[i][2])
330 >                                fcompile(argv[++i]);
331 >                        else
332 >                                dofwd = (argv[i][0] == '+');
333 >                        break;
334 >                case 'b':
335 >                        dobwd = (argv[i][0] == '+');
336 >                        break;
337                  case 't':
338 <                        pctcull = atof(argv[++i]);
338 >                        switch (argv[i][2]) {
339 >                        case '3':
340 >                                single_plane_incident = 1;
341 >                                break;
342 >                        case '4':
343 >                                single_plane_incident = 0;
344 >                                break;
345 >                        case '\0':
346 >                                pctcull = atof(argv[++i]);
347 >                                break;
348 >                        default:
349 >                                goto userr;
350 >                        }
351                          break;
352                  case 'g':
353                          samp_order = atoi(argv[++i]);
354                          break;
355 +                case 'l':
356 +                        lobe_lim = atoi(argv[++i]);
357 +                        break;
358 +                case 'p':
359 +                        do_prog = atoi(argv[i]+2);
360 +                        break;
361                  default:
362                          goto userr;
363                  }
364 <
365 <        if (i == argc-1) {                      /* open input if given */
366 <                fpin = fopen(argv[i], "r");
367 <                if (fpin == NULL) {
368 <                        fprintf(stderr, "%s: cannot open BSDF interpolant '%s'\n",
369 <                                        progname, argv[1]);
370 <                        return(1);
364 >        if (single_plane_incident >= 0) {       /* function-based BSDF? */
365 >                void    (*evf)(char *s) = single_plane_incident ?
366 >                                &eval_isotropic : &eval_anisotropic;
367 >                if (i != argc-1 || fundefined(argv[i]) < 3) {
368 >                        fprintf(stderr,
369 >        "%s: need single function with 6 arguments: bsdf(ix,iy,iz,ox,oy,oz)\n",
370 >                                        progname);
371 >                        fprintf(stderr, "\tor 3 arguments using Dx,Dy,Dz: bsdf(ix,iy,iz)\n");
372 >                        goto userr;
373                  }
374 <        } else if (i < argc-1)
375 <                goto userr;
376 <        SET_FILE_BINARY(fpin);                  /* load BSDF interpolant */
377 <        if (!load_bsdf_rep(fpin))
374 >                ++eclock;
375 >                xml_prologue(argc, argv);       /* start XML output */
376 >                if (dofwd) {
377 >                        input_orient = -1;
378 >                        output_orient = -1;
379 >                        prog_start("Evaluating outside reflectance");
380 >                        (*evf)(argv[i]);
381 >                        output_orient = 1;
382 >                        prog_start("Evaluating outside->inside transmission");
383 >                        (*evf)(argv[i]);
384 >                }
385 >                if (dobwd) {
386 >                        input_orient = 1;
387 >                        output_orient = 1;
388 >                        prog_start("Evaluating inside reflectance");
389 >                        (*evf)(argv[i]);
390 >                        output_orient = -1;
391 >                        prog_start("Evaluating inside->outside transmission");
392 >                        (*evf)(argv[i]);
393 >                }
394 >                xml_epilogue();                 /* finish XML output & exit */
395 >                return(0);
396 >        }
397 >        if (i < argc) {                         /* open input files if given */
398 >                int     nbsdf = 0;
399 >                for ( ; i < argc; i++) {        /* interpolate each component */
400 >                        char    pbuf[256];
401 >                        FILE    *fpin = fopen(argv[i], "rb");
402 >                        if (fpin == NULL) {
403 >                                fprintf(stderr, "%s: cannot open BSDF interpolant '%s'\n",
404 >                                                progname, argv[i]);
405 >                                return(1);
406 >                        }
407 >                        if (!load_bsdf_rep(fpin))
408 >                                return(1);
409 >                        fclose(fpin);
410 >                        if (!nbsdf++)           /* start XML on first dist. */
411 >                                xml_prologue(argc, argv);
412 >                        sprintf(pbuf, "Interpolating component '%s'", argv[i]);
413 >                        prog_start(pbuf);
414 >                        if (single_plane_incident)
415 >                                eval_isotropic(NULL);
416 >                        else
417 >                                eval_anisotropic(NULL);
418 >                }
419 >                xml_epilogue();                 /* finish XML output & exit */
420 >                return(0);
421 >        }
422 >        SET_FILE_BINARY(stdin);                 /* load from stdin */
423 >        if (!load_bsdf_rep(stdin))
424                  return(1);
233 –        fclose(fpin);
425          xml_prologue(argc, argv);               /* start XML output */
426 +        prog_start("Interpolating from standard input");
427          if (single_plane_incident)              /* resample dist. */
428 <                interp_isotropic();
428 >                eval_isotropic(NULL);
429          else
430 <                interp_anisotropic();
431 <        xml_epilogue();                         /* finish XML output */
430 >                eval_anisotropic(NULL);
431 >        xml_epilogue();                         /* finish XML output & exit */
432          return(0);
433   userr:
434          fprintf(stderr,
435 <        "Usage: %s [-t pctcull][-g log2grid] [bsdf.sir] > bsdf.xml\n",
435 >        "Usage: %s [-g Nlog2][-t pctcull][-l maxlobes] [bsdf.sir ..] > bsdf.xml\n",
436 >                                progname);
437 >        fprintf(stderr,
438 >        "   or: %s -t{3|4} [-g Nlog2][-t pctcull][{+|-}for[ward]][{+|-}b[ackward]][-e expr][-f file] bsdf_func > bsdf.xml\n",
439                                  progname);
440          return(1);
441   }

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