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root/Development/ray/src/cv/bsdfrep.c
(Generate patch)

Comparing ray/src/cv/bsdfrep.c (file contents):
Revision 2.4 by greg, Tue Oct 23 05:10:42 2012 UTC vs.
Revision 2.22 by greg, Fri Mar 21 16:28:23 2014 UTC

# Line 14 | Line 14 | static const char RCSid[] = "$Id$";
14   #include "rtio.h"
15   #include "resolu.h"
16   #include "bsdfrep.h"
17 +                                /* name and manufacturer if known */
18 + char                    bsdf_name[256];
19 + char                    bsdf_manuf[256];
20 +                                /* active grid resolution */
21 + int                     grid_res = GRIDRES;
22 +
23                                  /* coverage/symmetry using INP_QUAD? flags */
24   int                     inp_coverage = 0;
25                                  /* all incident angles in-plane so far? */
# Line 23 | Line 29 | int                    single_plane_incident = -1;
29   int                     input_orient = 0;
30   int                     output_orient = 0;
31  
32 +                                /* BSDF histogram */
33 + unsigned long           bsdf_hist[HISTLEN];
34 +
35 +                                /* BSDF value for boundary regions */
36 + double                  bsdf_min = 0;
37 +
38                                  /* processed incident DSF measurements */
39   RBFNODE                 *dsf_list = NULL;
40  
# Line 53 | Line 65 | new_input_direction(double new_theta, double new_phi)
65                  new_theta = -new_theta;
66                  new_phi += 180.;
67          }
68 +        if ((theta_in_deg = new_theta) < 1.0)
69 +                return(1);              /* don't rely on phi near normal */
70          while (new_phi < 0)
71                  new_phi += 360.;
72          while (new_phi >= 360.)
# Line 61 | Line 75 | new_input_direction(double new_theta, double new_phi)
75                  single_plane_incident = (round(new_phi) == round(phi_in_deg));
76          else if (single_plane_incident < 0)
77                  single_plane_incident = 1;
64 –        theta_in_deg = new_theta;       /* assume it's OK */
78          phi_in_deg = new_phi;
79          if ((1. < new_phi) & (new_phi < 89.))
80                  inp_coverage |= INP_QUAD1;
# Line 78 | Line 91 | new_input_direction(double new_theta, double new_phi)
91   int
92   use_symmetry(FVECT vec)
93   {
94 <        double  phi = get_phi360(vec);
94 >        const double    phi = get_phi360(vec);
95  
96          switch (inp_coverage) {
97          case INP_QUAD1|INP_QUAD2|INP_QUAD3|INP_QUAD4:
# Line 168 | Line 181 | rev_rbf_symmetry(RBFNODE *rbf, int sym)
181          rev_symmetry(rbf->invec, sym);
182          if (sym & MIRROR_X)
183                  for (n = rbf->nrbf; n-- > 0; )
184 <                        rbf->rbfa[n].gx = GRIDRES-1 - rbf->rbfa[n].gx;
184 >                        rbf->rbfa[n].gx = grid_res-1 - rbf->rbfa[n].gx;
185          if (sym & MIRROR_Y)
186                  for (n = rbf->nrbf; n-- > 0; )
187 <                        rbf->rbfa[n].gy = GRIDRES-1 - rbf->rbfa[n].gy;
187 >                        rbf->rbfa[n].gy = grid_res-1 - rbf->rbfa[n].gy;
188   }
189  
190 < /* Compute volume associated with Gaussian lobe */
191 < double
192 < rbf_volume(const RBFVAL *rbfp)
190 > /* Rotate RBF to correspond to given incident vector */
191 > void
192 > rotate_rbf(RBFNODE *rbf, const FVECT invec)
193   {
194 <        double  rad = R2ANG(rbfp->crad);
194 >        static const FVECT      vnorm = {.0, .0, 1.};
195 >        const double            phi = atan2(invec[1],invec[0]) -
196 >                                        atan2(rbf->invec[1],rbf->invec[0]);
197 >        FVECT                   outvec;
198 >        int                     pos[2];
199 >        int                     n;
200  
201 <        return((2.*M_PI) * rbfp->peak * rad*rad);
201 >        for (n = ((-.01 > phi) | (phi > .01))*rbf->nrbf; n-- > 0; ) {
202 >                ovec_from_pos(outvec, rbf->rbfa[n].gx, rbf->rbfa[n].gy);
203 >                spinvector(outvec, outvec, vnorm, phi);
204 >                pos_from_vec(pos, outvec);
205 >                rbf->rbfa[n].gx = pos[0];
206 >                rbf->rbfa[n].gy = pos[1];
207 >        }
208 >        VCOPY(rbf->invec, invec);
209   }
210  
211   /* Compute outgoing vector from grid position */
# Line 190 | Line 215 | ovec_from_pos(FVECT vec, int xpos, int ypos)
215          double  uv[2];
216          double  r2;
217          
218 <        SDsquare2disk(uv, (1./GRIDRES)*(xpos+.5), (1./GRIDRES)*(ypos+.5));
218 >        SDsquare2disk(uv, (xpos+.5)/grid_res, (ypos+.5)/grid_res);
219                                  /* uniform hemispherical projection */
220          r2 = uv[0]*uv[0] + uv[1]*uv[1];
221          vec[0] = vec[1] = sqrt(2. - r2);
# Line 208 | Line 233 | pos_from_vec(int pos[2], const FVECT vec)
233  
234          SDdisk2square(sq, vec[0]*norm, vec[1]*norm);
235  
236 <        pos[0] = (int)(sq[0]*GRIDRES);
237 <        pos[1] = (int)(sq[1]*GRIDRES);
236 >        pos[0] = (int)(sq[0]*grid_res);
237 >        pos[1] = (int)(sq[1]*grid_res);
238   }
239  
240 + /* Compute volume associated with Gaussian lobe */
241 + double
242 + rbf_volume(const RBFVAL *rbfp)
243 + {
244 +        double  rad = R2ANG(rbfp->crad);
245 +        FVECT   odir;
246 +        double  elev, integ;
247 +                                /* infinite integral approximation */
248 +        integ = (2.*M_PI) * rbfp->peak * rad*rad;
249 +                                /* check if we're near horizon */
250 +        ovec_from_pos(odir, rbfp->gx, rbfp->gy);
251 +        elev = output_orient*odir[2];
252 +                                /* apply cut-off correction if > 1% */
253 +        if (elev < 2.8*rad) {
254 +                /* elev = asin(elev);   /* this is so crude, anyway... */
255 +                integ *= 1. - .5*exp(-.5*elev*elev/(rad*rad));
256 +        }
257 +        return(integ);
258 + }
259 +
260   /* Evaluate RBF for DSF at the given normalized outgoing direction */
261   double
262   eval_rbfrep(const RBFNODE *rp, const FVECT outvec)
263   {
264 <        double          res = .0;
264 >        const double    rfact2 = (38./M_PI/M_PI)*(grid_res*grid_res);
265 >        double          minval = bsdf_min*output_orient*outvec[2];
266 >        int             pos[2];
267 >        double          res = 0;
268          const RBFVAL    *rbfp;
269          FVECT           odir;
270 <        double          sig2;
270 >        double          rad2;
271          int             n;
272 <
273 <        if (rp == NULL)
272 >                                /* check for wrong side */
273 >        if (outvec[2] > 0 ^ output_orient > 0)
274                  return(.0);
275 +                                /* use minimum if no information avail. */
276 +        if (rp == NULL)
277 +                return(minval);
278 +                                /* optimization for fast lobe culling */
279 +        pos_from_vec(pos, outvec);
280 +                                /* sum radial basis function */
281          rbfp = rp->rbfa;
282          for (n = rp->nrbf; n--; rbfp++) {
283 +                int     d2 = (pos[0]-rbfp->gx)*(pos[0]-rbfp->gx) +
284 +                                (pos[1]-rbfp->gy)*(pos[1]-rbfp->gy);
285 +                rad2 = R2ANG(rbfp->crad);
286 +                rad2 *= rad2;
287 +                if (d2 > rad2*rfact2)
288 +                        continue;
289                  ovec_from_pos(odir, rbfp->gx, rbfp->gy);
290 <                sig2 = R2ANG(rbfp->crad);
231 <                sig2 = (DOT(odir,outvec) - 1.) / (sig2*sig2);
232 <                if (sig2 > -19.)
233 <                        res += rbfp->peak * exp(sig2);
290 >                res += rbfp->peak * exp((DOT(odir,outvec) - 1.) / rad2);
291          }
292 +        if (res < minval)       /* never return less than minval */
293 +                return(minval);
294          return(res);
295   }
296  
# Line 245 | Line 304 | insert_dsf(RBFNODE *newrbf)
304          for (rbf = dsf_list; rbf != NULL; rbf = rbf->next)
305                  if (DOT(rbf->invec, newrbf->invec) >= 1.-FTINY) {
306                          fprintf(stderr,
307 <                                "%s: Duplicate incident measurement (ignored)\n",
308 <                                        progname);
307 >                "%s: Duplicate incident measurement ignored at (%.1f,%.1f)\n",
308 >                                        progname, get_theta180(newrbf->invec),
309 >                                        get_phi360(newrbf->invec));
310                          free(newrbf);
311                          return(-1);
312                  }
# Line 334 | Line 394 | get_triangles(RBFNODE *rbfv[2], const MIGRATION *mig)
394          return((rbfv[0] != NULL) + (rbfv[1] != NULL));
395   }
396  
397 + /* Advect and allocate new RBF along edge (internal call) */
398 + RBFNODE *
399 + e_advect_rbf(const MIGRATION *mig, const FVECT invec, int lobe_lim)
400 + {
401 +        double          cthresh = FTINY;
402 +        RBFNODE         *rbf;
403 +        int             n, i, j;
404 +        double          t, full_dist;
405 +                                                /* get relative position */
406 +        t = Acos(DOT(invec, mig->rbfv[0]->invec));
407 +        if (t < M_PI/grid_res) {                /* near first DSF */
408 +                n = sizeof(RBFNODE) + sizeof(RBFVAL)*(mig->rbfv[0]->nrbf-1);
409 +                rbf = (RBFNODE *)malloc(n);
410 +                if (rbf == NULL)
411 +                        goto memerr;
412 +                memcpy(rbf, mig->rbfv[0], n);   /* just duplicate */
413 +                rbf->next = NULL; rbf->ejl = NULL;
414 +                return(rbf);
415 +        }
416 +        full_dist = acos(DOT(mig->rbfv[0]->invec, mig->rbfv[1]->invec));
417 +        if (t > full_dist-M_PI/grid_res) {      /* near second DSF */
418 +                n = sizeof(RBFNODE) + sizeof(RBFVAL)*(mig->rbfv[1]->nrbf-1);
419 +                rbf = (RBFNODE *)malloc(n);
420 +                if (rbf == NULL)
421 +                        goto memerr;
422 +                memcpy(rbf, mig->rbfv[1], n);   /* just duplicate */
423 +                rbf->next = NULL; rbf->ejl = NULL;
424 +                return(rbf);
425 +        }
426 +        t /= full_dist;
427 + tryagain:
428 +        n = 0;                                  /* count migrating particles */
429 +        for (i = 0; i < mtx_nrows(mig); i++)
430 +            for (j = 0; j < mtx_ncols(mig); j++)
431 +                n += (mtx_coef(mig,i,j) > cthresh);
432 +                                                /* are we over our limit? */
433 +        if ((lobe_lim > 0) & (n > lobe_lim)) {
434 +                cthresh = cthresh*2. + 10.*FTINY;
435 +                goto tryagain;
436 +        }
437 + #ifdef DEBUG
438 +        fprintf(stderr, "Input RBFs have %d, %d nodes -> output has %d\n",
439 +                        mig->rbfv[0]->nrbf, mig->rbfv[1]->nrbf, n);
440 + #endif
441 +        rbf = (RBFNODE *)malloc(sizeof(RBFNODE) + sizeof(RBFVAL)*(n-1));
442 +        if (rbf == NULL)
443 +                goto memerr;
444 +        rbf->next = NULL; rbf->ejl = NULL;
445 +        VCOPY(rbf->invec, invec);
446 +        rbf->nrbf = n;
447 +        rbf->vtotal = 1.-t + t*mig->rbfv[1]->vtotal/mig->rbfv[0]->vtotal;
448 +        n = 0;                                  /* advect RBF lobes */
449 +        for (i = 0; i < mtx_nrows(mig); i++) {
450 +            const RBFVAL        *rbf0i = &mig->rbfv[0]->rbfa[i];
451 +            const float         peak0 = rbf0i->peak;
452 +            const double        rad0 = R2ANG(rbf0i->crad);
453 +            FVECT               v0;
454 +            float               mv;
455 +            ovec_from_pos(v0, rbf0i->gx, rbf0i->gy);
456 +            for (j = 0; j < mtx_ncols(mig); j++)
457 +                if ((mv = mtx_coef(mig,i,j)) > cthresh) {
458 +                        const RBFVAL    *rbf1j = &mig->rbfv[1]->rbfa[j];
459 +                        double          rad2;
460 +                        FVECT           v;
461 +                        int             pos[2];
462 +                        rad2 = R2ANG(rbf1j->crad);
463 +                        rad2 = rad0*rad0*(1.-t) + rad2*rad2*t;
464 +                        rbf->rbfa[n].peak = peak0 * mv * rbf->vtotal *
465 +                                                rad0*rad0/rad2;
466 +                        rbf->rbfa[n].crad = ANG2R(sqrt(rad2));
467 +                        ovec_from_pos(v, rbf1j->gx, rbf1j->gy);
468 +                        geodesic(v, v0, v, t, GEOD_REL);
469 +                        pos_from_vec(pos, v);
470 +                        rbf->rbfa[n].gx = pos[0];
471 +                        rbf->rbfa[n].gy = pos[1];
472 +                        ++n;
473 +                }
474 +        }
475 +        rbf->vtotal *= mig->rbfv[0]->vtotal;    /* turn ratio into actual */
476 +        return(rbf);
477 + memerr:
478 +        fprintf(stderr, "%s: Out of memory in e_advect_rbf()\n", progname);
479 +        exit(1);
480 +        return(NULL);   /* pro forma return */
481 + }
482 +
483   /* Clear our BSDF representation and free memory */
484   void
485   clear_bsdf_rep(void)
# Line 348 | Line 494 | clear_bsdf_rep(void)
494                  dsf_list = rbf->next;
495                  free(rbf);
496          }
497 +        bsdf_name[0] = '\0';
498 +        bsdf_manuf[0] = '\0';
499          inp_coverage = 0;
500          single_plane_incident = -1;
501          input_orient = output_orient = 0;
502 +        grid_res = GRIDRES;
503   }
504  
505   /* Write our BSDF mesh interpolant out to the given binary stream */
# Line 361 | Line 510 | save_bsdf_rep(FILE *ofp)
510          MIGRATION       *mig;
511          int             i, n;
512                                          /* finish header */
513 +        if (bsdf_name[0])
514 +                fprintf(ofp, "NAME=%s\n", bsdf_name);
515 +        if (bsdf_manuf[0])
516 +                fprintf(ofp, "MANUFACT=%s\n", bsdf_manuf);
517          fprintf(ofp, "SYMMETRY=%d\n", !single_plane_incident * inp_coverage);
518          fprintf(ofp, "IO_SIDES= %d %d\n", input_orient, output_orient);
519 +        fprintf(ofp, "GRIDRES=%d\n", grid_res);
520 +        fprintf(ofp, "BSDFMIN=%g\n", bsdf_min);
521          fputformat(BSDFREP_FMT, ofp);
522          fputc('\n', ofp);
523                                          /* write each DSF */
# Line 415 | Line 570 | headline(char *s, void *p)
570   {
571          char    fmt[32];
572  
573 +        if (!strncmp(s, "NAME=", 5)) {
574 +                strcpy(bsdf_name, s+5);
575 +                bsdf_name[strlen(bsdf_name)-1] = '\0';
576 +        }
577 +        if (!strncmp(s, "MANUFACT=", 9)) {
578 +                strcpy(bsdf_manuf, s+9);
579 +                bsdf_manuf[strlen(bsdf_manuf)-1] = '\0';
580 +        }
581          if (!strncmp(s, "SYMMETRY=", 9)) {
582                  inp_coverage = atoi(s+9);
583                  single_plane_incident = !inp_coverage;
# Line 424 | Line 587 | headline(char *s, void *p)
587                  sscanf(s+9, "%d %d", &input_orient, &output_orient);
588                  return(0);
589          }
590 +        if (!strncmp(s, "GRIDRES=", 8)) {
591 +                sscanf(s+8, "%d", &grid_res);
592 +                return(0);
593 +        }
594 +        if (!strncmp(s, "BSDFMIN=", 8)) {
595 +                sscanf(s+8, "%lf", &bsdf_min);
596 +                return(0);
597 +        }
598          if (formatval(fmt, s) && strcmp(fmt, BSDFREP_FMT))
599                  return(-1);
600          return(0);
# Line 438 | Line 609 | load_bsdf_rep(FILE *ifp)
609          int             i;
610  
611          clear_bsdf_rep();
612 <        if (getheader(ifp, headline, NULL) < 0 || single_plane_incident < 0 |
612 >        if (ifp == NULL)
613 >                return(0);
614 >        if (getheader(ifp, headline, NULL) < 0 || (single_plane_incident < 0) |
615                          !input_orient | !output_orient) {
616                  fprintf(stderr, "%s: missing/bad format for BSDF interpolant\n",
617                                  progname);
618                  return(0);
619          }
620 <        rbfh.next = NULL;               /* read each DSF */
448 <        rbfh.ejl = NULL;
620 >        memset(&rbfh, 0, sizeof(rbfh)); /* read each DSF */
621          while ((rbfh.ord = getint(4, ifp)) >= 0) {
622                  RBFNODE         *newrbf;
623  
624                  rbfh.invec[0] = getflt(ifp);
625                  rbfh.invec[1] = getflt(ifp);
626                  rbfh.invec[2] = getflt(ifp);
627 +                if (normalize(rbfh.invec) == 0) {
628 +                        fprintf(stderr, "%s: zero incident vector\n", progname);
629 +                        return(0);
630 +                }
631                  rbfh.vtotal = getflt(ifp);
632                  rbfh.nrbf = getint(4, ifp);
633                  newrbf = (RBFNODE *)malloc(sizeof(RBFNODE) +
634                                          sizeof(RBFVAL)*(rbfh.nrbf-1));
635                  if (newrbf == NULL)
636                          goto memerr;
637 <                memcpy(newrbf, &rbfh, sizeof(RBFNODE));
637 >                *newrbf = rbfh;
638                  for (i = 0; i < rbfh.nrbf; i++) {
639                          newrbf->rbfa[i].peak = getflt(ifp);
640                          newrbf->rbfa[i].crad = getint(2, ifp) & 0xffff;

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