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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 2.16 by greg, Wed May 15 17:29:30 2013 UTC

# Line 12 | Line 12 | static const char RCSid[] = "$Id$";
12   #include <stdlib.h>
13   #include <math.h>
14   #include "platform.h"
15 + #include "calcomp.h"
16   #include "bsdfrep.h"
17                                  /* global argv[0] */
18   char                    *progname;
# Line 19 | Line 20 | char                   *progname;
20   double                  pctcull = 90.;
21                                  /* sampling order */
22   int                     samp_order = 6;
23 +                                /* super-sampling threshold */
24 + const double            ssamp_thresh = 0.35;
25 +                                /* number of super-samples */
26 + const int               nssamp = 100;
27  
28 + /* Output XML prologue to stdout */
29 + static void
30 + xml_prologue(int ac, char *av[])
31 + {
32 +        puts("<?xml version=\"1.0\" encoding=\"UTF-8\"?>");
33 +        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\">");
34 +        fputs("<!-- File produced by:", stdout);
35 +        while (ac-- > 0) {
36 +                fputc(' ', stdout);
37 +                fputs(*av++, stdout);
38 +        }
39 +        puts(" -->");
40 +        puts("<WindowElementType>System</WindowElementType>");
41 +        puts("<FileType>BSDF</FileType>");
42 +        puts("<Optical>");
43 +        puts("<Layer>");
44 +        puts("\t<Material>");
45 +        puts("\t\t<Name>Name</Name>");
46 +        puts("\t\t<Manufacturer>Manufacturer</Manufacturer>");
47 +        puts("\t\t<DeviceType>Other</DeviceType>");
48 +        puts("\t</Material>");
49 +        puts("\t<DataDefinition>");
50 +        printf("\t\t<IncidentDataStructure>TensorTree%c</IncidentDataStructure>\n",
51 +                        single_plane_incident ? '3' : '4');
52 +        puts("\t</DataDefinition>");
53 + }
54 +
55 + /* Output XML data prologue to stdout */
56 + static void
57 + data_prologue()
58 + {
59 +        static const char       *bsdf_type[4] = {
60 +                                        "Reflection Front",
61 +                                        "Transmission Front",
62 +                                        "Transmission Back",
63 +                                        "Reflection Back"
64 +                                };
65 +
66 +        puts("\t<WavelengthData>");
67 +        puts("\t\t<LayerNumber>System</LayerNumber>");
68 +        puts("\t\t<Wavelength unit=\"Integral\">Visible</Wavelength>");
69 +        puts("\t\t<SourceSpectrum>CIE Illuminant D65 1nm.ssp</SourceSpectrum>");
70 +        puts("\t\t<DetectorSpectrum>ASTM E308 1931 Y.dsp</DetectorSpectrum>");
71 +        puts("\t\t<WavelengthDataBlock>");
72 +        printf("\t\t\t<WavelengthDataDirection>%s</WavelengthDataDirection>\n",
73 +                        bsdf_type[(input_orient>0)<<1 | (output_orient>0)]);
74 +        puts("\t\t\t<AngleBasis>LBNL/Shirley-Chiu</AngleBasis>");
75 +        puts("\t\t\t<ScatteringDataType>BTDF</ScatteringDataType>");
76 +        puts("\t\t\t<ScatteringData>");
77 + }
78 +
79 + /* Output XML data epilogue to stdout */
80 + static void
81 + data_epilogue(void)
82 + {
83 +        puts("\t\t\t</ScatteringData>");
84 +        puts("\t\t</WavelengthDataBlock>");
85 +        puts("\t</WavelengthData>");
86 + }
87 +
88 + /* Output XML epilogue to stdout */
89 + static void
90 + xml_epilogue(void)
91 + {
92 +        puts("</Layer>");
93 +        puts("</Optical>");
94 +        puts("</WindowElement>");
95 + }
96 +
97 + /* Compute absolute relative difference */
98 + static double
99 + abs_diff(double v1, double v0)
100 + {
101 +        if ((v0 < 0) | (v1 < 0))
102 +                return(.0);
103 +        v1 = (v1-v0)*2./(v0+v1+.0001);
104 +        if (v1 < 0)
105 +                return(-v1);
106 +        return(v1);
107 + }
108 +
109   /* Interpolate and output isotropic BSDF data */
110   static void
111 < interp_isotropic()
111 > eval_isotropic(char *funame)
112   {
113          const int       sqres = 1<<samp_order;
114          FILE            *ofp = NULL;
115          char            cmd[128];
116          int             ix, ox, oy;
117 <        FVECT           ivec, ovec;
117 >        double          iovec[6];
118          float           bsdf;
119 < #if DEBUG
120 <        fprintf(stderr, "Writing isotropic order %d ", samp_order);
121 <        if (pctcull >= 0) fprintf(stderr, "data with %f%% culling\n", pctcull);
36 <        else fputs("raw data\n", stderr);
37 < #endif
38 <        if (pctcull >= 0) {                     /* begin output */
119 >
120 >        data_prologue();                        /* begin output */
121 >        if (pctcull >= 0) {
122                  sprintf(cmd, "rttree_reduce -h -a -ff -r 3 -t %f -g %d",
123                                  pctcull, samp_order);
124                  fflush(stdout);
# Line 50 | Line 133 | interp_isotropic()
133                  fputs("{\n", stdout);
134                                                  /* run through directions */
135          for (ix = 0; ix < sqres/2; ix++) {
136 <                RBFNODE *rbf;
137 <                SDsquare2disk(ivec, (ix+.5)/sqres, .5);
138 <                ivec[2] = input_orient *
139 <                                sqrt(1. - ivec[0]*ivec[0] - ivec[1]*ivec[1]);
140 <                rbf = advect_rbf(ivec);
141 <                for (ox = 0; ox < sqres; ox++)
136 >                RBFNODE *rbf = NULL;
137 >                iovec[0] = 2.*(ix+.5)/sqres - 1.;
138 >                iovec[1] = .0;
139 >                iovec[2] = input_orient * sqrt(1. - iovec[0]*iovec[0]);
140 >                if (funame == NULL)
141 >                        rbf = advect_rbf(iovec);
142 >                for (ox = 0; ox < sqres; ox++) {
143 >                    float       last_bsdf = -1;
144                      for (oy = 0; oy < sqres; oy++) {
145 <                        SDsquare2disk(ovec, (ox+.5)/sqres, (oy+.5)/sqres);
146 <                        ovec[2] = output_orient *
147 <                                sqrt(1. - ovec[0]*ovec[0] - ovec[1]*ovec[1]);
148 <                        bsdf = eval_rbfrep(rbf, ovec) * output_orient/ovec[2];
145 >                        SDsquare2disk(iovec+3, (ox+.5)/sqres, (oy+.5)/sqres);
146 >                        iovec[5] = output_orient *
147 >                                sqrt(1. - iovec[3]*iovec[3] - iovec[4]*iovec[4]);
148 >                        if (funame == NULL)
149 >                            bsdf = eval_rbfrep(rbf, iovec+3) *
150 >                                                output_orient/iovec[5];
151 >                        else {
152 >                            double      ssa[3], ssvec[6], sum;
153 >                            int         ssi;
154 >                            bsdf = funvalue(funame, 6, iovec);
155 >                            if (abs_diff(bsdf, last_bsdf) > ssamp_thresh) {
156 >                                sum = 0;        /* super-sample voxel */
157 >                                for (ssi = nssamp; ssi--; ) {
158 >                                    SDmultiSamp(ssa, 3, (ssi+drand48())/nssamp);
159 >                                    ssvec[0] = 2.*(ix+ssa[0])/sqres - 1.;
160 >                                    ssvec[1] = .0;
161 >                                    ssvec[2] = input_orient *
162 >                                                sqrt(1. - ssvec[0]*ssvec[0]);
163 >                                    SDsquare2disk(ssvec+3, (ox+ssa[1])/sqres,
164 >                                                (oy+ssa[2])/sqres);
165 >                                    ssvec[5] = output_orient *
166 >                                                sqrt(1. - ssvec[3]*ssvec[3] -
167 >                                                        ssvec[4]*ssvec[4]);
168 >                                    sum += funvalue(funame, 6, ssvec);
169 >                                }
170 >                                bsdf = sum/nssamp;
171 >                            }
172 >                        }
173                          if (pctcull >= 0)
174                                  fwrite(&bsdf, sizeof(bsdf), 1, ofp);
175                          else
176                                  printf("\t%.3e\n", bsdf);
177 +                        last_bsdf = bsdf;
178                      }
179 +                }
180                  if (rbf != NULL)
181                          free(rbf);
182          }
# Line 80 | Line 191 | interp_isotropic()
191                          fputs("\t0\n", stdout);
192                  fputs("}\n", stdout);
193          }
194 +        data_epilogue();
195   }
196  
197   /* Interpolate and output anisotropic BSDF data */
198   static void
199 < interp_anisotropic()
199 > eval_anisotropic(char *funame)
200   {
201          const int       sqres = 1<<samp_order;
202          FILE            *ofp = NULL;
203          char            cmd[128];
204          int             ix, iy, ox, oy;
205 <        FVECT           ivec, ovec;
205 >        double          iovec[6];
206          float           bsdf;
207 < #if DEBUG
208 <        fprintf(stderr, "Writing anisotropic order %d ", samp_order);
209 <        if (pctcull >= 0) fprintf(stderr, "data with %f%% culling\n", pctcull);
98 <        else fputs("raw data\n", stderr);
99 < #endif
100 <        if (pctcull >= 0) {                     /* begin output */
207 >
208 >        data_prologue();                        /* begin output */
209 >        if (pctcull >= 0) {
210                  sprintf(cmd, "rttree_reduce -h -a -ff -r 4 -t %f -g %d",
211                                  pctcull, samp_order);
212                  fflush(stdout);
# Line 112 | Line 221 | interp_anisotropic()
221                                                  /* run through directions */
222          for (ix = 0; ix < sqres; ix++)
223              for (iy = 0; iy < sqres; iy++) {
224 <                RBFNODE *rbf;
225 <                SDsquare2disk(ivec, (ix+.5)/sqres, (iy+.5)/sqres);
226 <                ivec[2] = input_orient *
227 <                                sqrt(1. - ivec[0]*ivec[0] - ivec[1]*ivec[1]);
228 <                rbf = advect_rbf(ivec);
229 <                for (ox = 0; ox < sqres; ox++)
224 >                RBFNODE *rbf = NULL;            /* Klems reversal */
225 >                SDsquare2disk(iovec, 1.-(ix+.5)/sqres, 1.-(iy+.5)/sqres);
226 >                iovec[2] = input_orient *
227 >                                sqrt(1. - iovec[0]*iovec[0] - iovec[1]*iovec[1]);
228 >                if (funame == NULL)
229 >                        rbf = advect_rbf(iovec);
230 >                for (ox = 0; ox < sqres; ox++) {
231 >                    float       last_bsdf = -1;
232                      for (oy = 0; oy < sqres; oy++) {
233 <                        SDsquare2disk(ovec, (ox+.5)/sqres, (oy+.5)/sqres);
234 <                        ovec[2] = output_orient *
235 <                                sqrt(1. - ovec[0]*ovec[0] - ovec[1]*ovec[1]);
236 <                        bsdf = eval_rbfrep(rbf, ovec) * output_orient/ovec[2];
233 >                        SDsquare2disk(iovec+3, (ox+.5)/sqres, (oy+.5)/sqres);
234 >                        iovec[5] = output_orient *
235 >                                sqrt(1. - iovec[3]*iovec[3] - iovec[4]*iovec[4]);
236 >                        if (funame == NULL)
237 >                            bsdf = eval_rbfrep(rbf, iovec+3) *
238 >                                                output_orient/iovec[5];
239 >                        else {
240 >                            double      ssa[4], ssvec[6], sum;
241 >                            int         ssi;
242 >                            bsdf = funvalue(funame, 6, iovec);
243 >                            if (abs_diff(bsdf, last_bsdf) > ssamp_thresh) {
244 >                                sum = 0;        /* super-sample voxel */
245 >                                for (ssi = nssamp; ssi--; ) {
246 >                                    SDmultiSamp(ssa, 4, (ssi+drand48())/nssamp);
247 >                                    SDsquare2disk(ssvec, 1.-(ix+ssa[0])/sqres,
248 >                                                1.-(iy+ssa[1])/sqres);
249 >                                    ssvec[2] = output_orient *
250 >                                                sqrt(1. - ssvec[0]*ssvec[0] -
251 >                                                        ssvec[1]*ssvec[1]);
252 >                                    SDsquare2disk(ssvec+3, (ox+ssa[2])/sqres,
253 >                                                (oy+ssa[3])/sqres);
254 >                                    ssvec[5] = output_orient *
255 >                                                sqrt(1. - ssvec[3]*ssvec[3] -
256 >                                                        ssvec[4]*ssvec[4]);
257 >                                    sum += funvalue(funame, 6, ssvec);
258 >                                }
259 >                                bsdf = sum/nssamp;
260 >                            }
261 >                        }
262                          if (pctcull >= 0)
263                                  fwrite(&bsdf, sizeof(bsdf), 1, ofp);
264                          else
265                                  printf("\t%.3e\n", bsdf);
266 +                        last_bsdf = bsdf;
267                      }
268 +                }
269                  if (rbf != NULL)
270                          free(rbf);
271              }
# Line 139 | Line 277 | interp_anisotropic()
277                  }
278          } else
279                  fputs("}\n", stdout);
280 +        data_epilogue();
281   }
282  
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 –
283   /* Read in BSDF and interpolate as tensor tree representation */
284   int
285   main(int argc, char *argv[])
286   {
287 <        FILE    *fpin = stdin;
288 <        int     i;
287 >        int     dofwd = 0, dobwd = 1;
288 >        int     i, na;
289  
290          progname = argv[0];
291 <        for (i = 1; i < argc-1 && argv[i][0] == '-'; i++)
292 <                switch (argv[i][1]) {           /* get option */
291 >        esupport |= E_VARIABLE|E_FUNCTION|E_RCONST;
292 >        esupport &= ~(E_INCHAN|E_OUTCHAN);
293 >        scompile("PI:3.14159265358979323846", NULL, 0);
294 >        biggerlib();
295 >        for (i = 1; i < argc-1 && (argv[i][0] == '-') | (argv[i][0] == '+'); i++)
296 >                switch (argv[i][1]) {           /* get options */
297 >                case 'e':
298 >                        scompile(argv[++i], NULL, 0);
299 >                        break;
300 >                case 'f':
301 >                        if (!argv[i][2])
302 >                                fcompile(argv[++i]);
303 >                        else
304 >                                dofwd = (argv[i][0] == '+');
305 >                        break;
306 >                case 'b':
307 >                        dobwd = (argv[i][0] == '+');
308 >                        break;
309                  case 't':
310 <                        pctcull = atof(argv[++i]);
310 >                        switch (argv[i][2]) {
311 >                        case '3':
312 >                                single_plane_incident = 1;
313 >                                break;
314 >                        case '4':
315 >                                single_plane_incident = 0;
316 >                                break;
317 >                        case '\0':
318 >                                pctcull = atof(argv[++i]);
319 >                                break;
320 >                        default:
321 >                                goto userr;
322 >                        }
323                          break;
324                  case 'g':
325                          samp_order = atoi(argv[++i]);
# Line 217 | Line 327 | main(int argc, char *argv[])
327                  default:
328                          goto userr;
329                  }
330 <
331 <        if (i == argc-1) {                      /* open input if given */
332 <                fpin = fopen(argv[i], "r");
333 <                if (fpin == NULL) {
334 <                        fprintf(stderr, "%s: cannot open BSDF interpolant '%s'\n",
335 <                                        progname, argv[1]);
336 <                        return(1);
330 >        if (single_plane_incident >= 0) {       /* function-based BSDF? */
331 >                void    (*evf)(char *s) = single_plane_incident ?
332 >                                &eval_isotropic : &eval_anisotropic;
333 >                if (i != argc-1 || fundefined(argv[i]) != 6) {
334 >                        fprintf(stderr,
335 >        "%s: need single function with 6 arguments: bsdf(ix,iy,iz,ox,oy,oz)\n",
336 >                                        progname);
337 >                        goto userr;
338                  }
339 <        } else if (i < argc-1)
340 <                goto userr;
341 <        SET_FILE_BINARY(fpin);                  /* load BSDF interpolant */
342 <        if (!load_bsdf_rep(fpin))
339 >                xml_prologue(argc, argv);       /* start XML output */
340 >                if (dofwd) {
341 >                        input_orient = -1;
342 >                        output_orient = -1;
343 >                        (*evf)(argv[i]);        /* outside reflectance */
344 >                        output_orient = 1;
345 >                        (*evf)(argv[i]);        /* outside -> inside */
346 >                }
347 >                if (dobwd) {
348 >                        input_orient = 1;
349 >                        output_orient = 1;
350 >                        (*evf)(argv[i]);        /* inside reflectance */
351 >                        output_orient = -1;
352 >                        (*evf)(argv[i]);        /* inside -> outside */
353 >                }
354 >                xml_epilogue();                 /* finish XML output & exit */
355 >                return(0);
356 >        }
357 >        if (i < argc) {                         /* open input files if given */
358 >                int     nbsdf = 0;
359 >                for ( ; i < argc; i++) {        /* interpolate each component */
360 >                        FILE    *fpin = fopen(argv[i], "rb");
361 >                        if (fpin == NULL) {
362 >                                fprintf(stderr, "%s: cannot open BSDF interpolant '%s'\n",
363 >                                                progname, argv[i]);
364 >                                return(1);
365 >                        }
366 >                        if (!load_bsdf_rep(fpin))
367 >                                return(1);
368 >                        fclose(fpin);
369 >                        if (!nbsdf++)           /* start XML on first dist. */
370 >                                xml_prologue(argc, argv);
371 >                        if (single_plane_incident)
372 >                                eval_isotropic(NULL);
373 >                        else
374 >                                eval_anisotropic(NULL);
375 >                }
376 >                xml_epilogue();                 /* finish XML output & exit */
377 >                return(0);
378 >        }
379 >        SET_FILE_BINARY(stdin);                 /* load from stdin */
380 >        if (!load_bsdf_rep(stdin))
381                  return(1);
233 –        fclose(fpin);
382          xml_prologue(argc, argv);               /* start XML output */
383          if (single_plane_incident)              /* resample dist. */
384 <                interp_isotropic();
384 >                eval_isotropic(NULL);
385          else
386 <                interp_anisotropic();
387 <        xml_epilogue();                         /* finish XML output */
386 >                eval_anisotropic(NULL);
387 >        xml_epilogue();                         /* finish XML output & exit */
388          return(0);
389   userr:
390          fprintf(stderr,
391 <        "Usage: %s [-t pctcull][-g log2grid] [bsdf.sir] > bsdf.xml\n",
391 >        "Usage: %s [-g Nlog2][-t pctcull] [bsdf.sir ..] > bsdf.xml\n",
392 >                                progname);
393 >        fprintf(stderr,
394 >        "   or: %s -t{3|4} [-g Nlog2][-t pctcull][{+|-}for[ward]][{+|-}b[ackward]][-e expr][-f file] bsdf_func > bsdf.xml\n",
395                                  progname);
396          return(1);
397   }

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