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root/radiance/ray/src/cv/pabopto2bsdf.c
(Generate patch)

Comparing ray/src/cv/pabopto2bsdf.c (file contents):
Revision 2.7 by greg, Mon Oct 21 18:33:15 2013 UTC vs.
Revision 2.44 by greg, Sat Jun 7 05:09:45 2025 UTC

# Line 3 | Line 3 | static const char RCSid[] = "$Id$";
3   #endif
4   /*
5   * Load measured BSDF data in PAB-Opto format.
6 + * Assumes that surface-normal (Z-axis) faces into room unless -t option given.
7   *
8   *      G. Ward
9   */
10  
11 < #include <stdio.h>
11 > #define _USE_MATH_DEFINES
12   #include <stdlib.h>
12 – #include <string.h>
13   #include <ctype.h>
14   #include <math.h>
15 < #include "platform.h"
15 > #include "rtio.h"
16   #include "bsdfrep.h"
17 –                                /* global argv[0] */
18 – char                    *progname;
17  
18   typedef struct {
19          const char      *fname;         /* input file path */
20 <        double          theta, phi;     /* incident angles (in degrees) */
20 >        double          theta, phi;     /* input angles (degrees) */
21 >        double          up_phi;         /* azimuth for "up" direction */
22 >        int             igp[2];         /* input grid position */
23          int             isDSF;          /* data is DSF (rather than BSDF)? */
24 +        int             nspec;          /* number of spectral samples */
25          long            dstart;         /* data start offset in file */
26   } PGINPUT;
27  
28   PGINPUT         *inpfile;       /* input files sorted by incidence */
28 – int             ninpfiles;      /* number of input files */
29  
30 + int             rev_orient = 0; /* shall we reverse surface orientation? */
31 +
32 + double          lim_graze = 0;  /* limit scattering near grazing (deg above) */
33 +
34   /* Compare incident angles */
35   static int
36 < cmp_inang(const void *p1, const void *p2)
36 > cmp_indir(const void *p1, const void *p2)
37   {
38          const PGINPUT   *inp1 = (const PGINPUT *)p1;
39          const PGINPUT   *inp2 = (const PGINPUT *)p2;
40 +        int             ydif = inp1->igp[1] - inp2->igp[1];
41          
42 <        if (inp1->theta > inp2->theta+FTINY)
43 <                return(1);
44 <        if (inp1->theta < inp2->theta-FTINY)
45 <                return(-1);
41 <        if (inp1->phi > inp2->phi+FTINY)
42 <                return(1);
43 <        if (inp1->phi < inp2->phi-FTINY)
44 <                return(-1);
45 <        return(0);
42 >        if (ydif)
43 >                return(ydif);
44 >
45 >        return(inp1->igp[0] - inp2->igp[0]);
46   }
47  
48 + /* Assign grid position from theta and phi */
49 + static void
50 + set_grid_pos(PGINPUT *pip)
51 + {
52 +        FVECT   dv;
53 +
54 +        if (pip->theta <= FTINY) {
55 +                pip->igp[0] = pip->igp[1] = grid_res/2 - 1;
56 +                return;
57 +        }
58 +        dv[2] = sin(M_PI/180.*pip->theta);
59 +        dv[0] = cos(M_PI/180.*pip->phi)*dv[2];
60 +        dv[1] = sin(M_PI/180.*pip->phi)*dv[2];
61 +        dv[2] = sqrt(1. - dv[2]*dv[2]);
62 +        pos_from_vec(pip->igp, dv);
63 + }
64 +
65   /* Prepare a PAB-Opto input file by reading its header */
66   static int
67   init_pabopto_inp(const int i, const char *fname)
# Line 60 | Line 77 | init_pabopto_inp(const int i, const char *fname)
77          }
78          inpfile[i].fname = fname;
79          inpfile[i].isDSF = -1;
80 +        inpfile[i].nspec = 0;
81 +        inpfile[i].up_phi = 0;
82          inpfile[i].theta = inpfile[i].phi = -10001.;
83                                  /* read header information */
84          while ((c = getc(fp)) == '#' || c == EOF) {
85 <                char    typ[32];
85 >                char    typ[64];
86                  if (fgets(buf, sizeof(buf), fp) == NULL) {
87                          fputs(fname, stderr);
88                          fputs(": unexpected EOF\n", stderr);
89                          fclose(fp);
90                          return(0);
91                  }
92 +                if (sscanf(buf, "sample_name \"%[^\"]\"", bsdf_name) == 1)
93 +                        continue;
94 +                if (sscanf(buf, "colorimetry: %s", typ) == 1) {
95 +                        if (!strcasecmp(typ, "CIE-XYZ"))
96 +                                inpfile[i].nspec = 3;
97 +                        else if (!strcasecmp(typ, "CIE-Y"))
98 +                                inpfile[i].nspec = 1;
99 +                        continue;
100 +                }
101                  if (sscanf(buf, "format: theta phi %s", typ) == 1) {
102 <                        if (!strcasecmp(typ, "DSF")) {
102 >                        if (!strcasecmp(typ, "DSF"))
103                                  inpfile[i].isDSF = 1;
104 <                                continue;
105 <                        }
106 <                        if (!strcasecmp(typ, "BSDF")) {
104 >                        else if (!strcasecmp(typ, "BSDF") ||
105 >                                        !strcasecmp(typ, "BRDF") ||
106 >                                        !strcasecmp(typ, "BTDF"))
107                                  inpfile[i].isDSF = 0;
108 <                                continue;
81 <                        }
108 >                        continue;
109                  }
110 +                if (sscanf(buf, "upphi %lf", &inpfile[i].up_phi) == 1)
111 +                        continue;
112                  if (sscanf(buf, "intheta %lf", &inpfile[i].theta) == 1)
113                          continue;
114                  if (sscanf(buf, "inphi %lf", &inpfile[i].phi) == 1)
# Line 100 | Line 129 | init_pabopto_inp(const int i, const char *fname)
129                  fputs(": unknown incident angle\n", stderr);
130                  return(0);
131          }
132 <        while (inpfile[i].phi < 0)      /* normalize phi direction */
133 <                inpfile[i].phi += 360.;
132 >        if (rev_orient) {       /* reverse Z-axis to face outside */
133 >                inpfile[i].theta = 180. - inpfile[i].theta;
134 >                inpfile[i].phi = 360. - inpfile[i].phi;
135 >        }
136 >                                /* convert to Y-up orientation */
137 >        inpfile[i].phi += 90.-inpfile[i].up_phi;
138 >                                /* convert angle to grid position */
139 >        set_grid_pos(&inpfile[i]);
140          return(1);
141   }
142  
# Line 109 | Line 144 | init_pabopto_inp(const int i, const char *fname)
144   static int
145   add_pabopto_inp(const int i)
146   {
147 <        FILE    *fp = fopen(inpfile[i].fname, "r");
148 <        double  theta_out, phi_out, val;
149 <        int     n, c;
147 >        FILE            *fp = fopen(inpfile[i].fname, "r");
148 >        double          theta_out, phi_out, val[3];
149 >        int             n, c;
150          
151          if (fp == NULL || fseek(fp, inpfile[i].dstart, 0) == EOF) {
152                  fputs(inpfile[i].fname, stderr);
# Line 119 | Line 154 | add_pabopto_inp(const int i)
154                  return(0);
155          }
156                                          /* prepare input grid */
157 <        if (!i || cmp_inang(&inpfile[i-1], &inpfile[i])) {
158 <                if (i)                  /* need to process previous incidence */
157 >        if (!i || cmp_indir(&inpfile[i-1], &inpfile[i])) {
158 >                if (i)                  /* process previous incidence */
159                          make_rbfrep();
160   #ifdef DEBUG
161 <                fprintf(stderr, "New incident (theta,phi)=(%f,%f)\n",
161 >                fprintf(stderr, "New incident (theta,phi)=(%.1f,%.1f)\n",
162                                          inpfile[i].theta, inpfile[i].phi);
163   #endif
164 +                if (inpfile[i].nspec)
165 +                        set_spectral_samples(inpfile[i].nspec);
166                  new_bsdf_data(inpfile[i].theta, inpfile[i].phi);
167          }
168   #ifdef DEBUG
169          fprintf(stderr, "Loading measurements from '%s'...\n", inpfile[i].fname);
170   #endif
171                                          /* read scattering data */
172 <        while (fscanf(fp, "%lf %lf %lf\n", &theta_out, &phi_out, &val) == 3)
172 >        while (fscanf(fp, "%lf %lf %lf", &theta_out, &phi_out, val) == 3) {
173 >                for (n = 1; n < inpfile[i].nspec; n++)
174 >                        if (fscanf(fp, "%lf", val+n) != 1) {
175 >                                fprintf(stderr, "%s: warning: unexpected EOF\n",
176 >                                                inpfile[i].fname);
177 >                                fclose(fp);
178 >                                return(1);
179 >                        }
180 >                                        /* check if scatter angle is too low */
181 >                if (fabs(theta_out - 90.) < lim_graze-FTINY)
182 >                        continue;
183 >                if (rev_orient) {       /* reverse Z-axis to face outside? */
184 >                        theta_out = 180. - theta_out;
185 >                        phi_out = 360. - phi_out;
186 >                }
187 >                phi_out += 90.-inpfile[i].up_phi;
188                  add_bsdf_data(theta_out, phi_out, val, inpfile[i].isDSF);
189 +        }
190          n = 0;
191          while ((c = getc(fp)) != EOF)
192                  n += !isspace(c);
# Line 145 | Line 198 | add_pabopto_inp(const int i)
198          return(1);
199   }
200  
201 < #if 1
201 > #ifndef TEST_MAIN
202 >
203 > #define SYM_ILL         '?'             /* illegal symmetry value */
204 > #define SYM_ISO         'I'             /* isotropic */
205 > #define SYM_QUAD        'Q'             /* quadrilateral symmetry */
206 > #define SYM_BILAT       'B'             /* bilateral symmetry */
207 > #define SYM_ANISO       'A'             /* anisotropic */
208 > #define SYM_UP          'U'             /* "up-down" (180°) symmetry */
209 >
210 > static const char       quadrant_rep[16][16] = {
211 >                                "in-plane","0-90","90-180","0-180",
212 >                                "180-270","0-90+180-270","90-270",
213 >                                "0-270","270-360","270-90",
214 >                                "90-180+270-360","270-180","180-360",
215 >                                "180-90","90-360","0-360"
216 >                        };
217 > static const char       quadrant_sym[16] = {
218 >                                SYM_ISO, SYM_QUAD, SYM_QUAD, SYM_BILAT,
219 >                                SYM_QUAD, SYM_ILL, SYM_BILAT, SYM_ILL,
220 >                                SYM_QUAD, SYM_BILAT, SYM_ILL, SYM_ILL,
221 >                                SYM_BILAT, SYM_ILL, SYM_ILL, SYM_ANISO
222 >                        };
223 >
224   /* Read in PAB-Opto BSDF files and output RBF interpolant */
225   int
226   main(int argc, char *argv[])
227   {
228          extern int      nprocs;
229 <        int             i;
230 <                                                /* start header */
231 <        SET_FILE_BINARY(stdout);
232 <        newheader("RADIANCE", stdout);
233 <        printargs(argc, argv, stdout);
234 <        fputnow(stdout);
235 <        progname = argv[0];                     /* get options */
236 <        while (argc > 2 && argv[1][0] == '-') {
237 <                switch (argv[1][1]) {
229 >        static char     gval_buf[16];
230 >        char *          auto_grazing = NULL;
231 >        const char      *symmetry = "0";
232 >        int             ninpfiles, totinc;
233 >        int             a, i;
234 >                                        /* set global progname */
235 >        fixargv0(argv[0]);
236 >                                        /* get options */
237 >        for (a = 1; a < argc && argv[a][0] == '-'; a++)
238 >                switch (argv[a][1]) {
239 >                case 't':
240 >                        rev_orient = !rev_orient;
241 >                        break;
242                  case 'n':
243 <                        nprocs = atoi(argv[2]);
243 >                        nprocs = atoi(argv[++a]);
244                          break;
245 +                case 's':
246 +                        symmetry = argv[++a];
247 +                        break;
248 +                case 'g':
249 +                        if (toupper(argv[a+1][0]) == 'A')
250 +                                auto_grazing = argv[a+1] = gval_buf;
251 +                        else
252 +                                lim_graze = atof(argv[a+1]);
253 +                        ++a;
254 +                        break;
255                  default:
256                          goto userr;
257                  }
258 <                argv += 2; argc -= 2;
170 <        }
171 <                                                /* initialize & sort inputs */
172 <        ninpfiles = argc - 1;
258 >        totinc = ninpfiles = argc - a;          /* initialize & sort inputs */
259          if (ninpfiles < 2)
260                  goto userr;
261 <        inpfile = (PGINPUT *)malloc(sizeof(PGINPUT)*ninpfiles);
261 >        if (toupper(symmetry[0]) == SYM_UP)     /* special case for "up" symmetry */
262 >                totinc += ninpfiles;
263 >        inpfile = (PGINPUT *)malloc(sizeof(PGINPUT)*totinc);
264          if (inpfile == NULL)
265                  return(1);
266 <        for (i = 0; i < ninpfiles; i++)
267 <                if (!init_pabopto_inp(i, argv[i+1]))
266 >        if (auto_grazing)
267 >                lim_graze = 90.;
268 >        for (i = 0; i < ninpfiles; i++) {
269 >                if (!init_pabopto_inp(i, argv[a+i]))
270                          return(1);
271 <        qsort(inpfile, ninpfiles, sizeof(PGINPUT), &cmp_inang);
271 >                if (auto_grazing && fabs(inpfile[i].theta - 90.) < lim_graze)
272 >                        lim_graze = fabs(inpfile[i].theta - 90.);
273 >        }
274 >        if (auto_grazing)
275 >                sprintf(auto_grazing, "%.2f", lim_graze);
276 >        for (i = ninpfiles; i < totinc; i++) {  /* copy for "up" symmetry */
277 >                inpfile[i] = inpfile[i-ninpfiles];
278 >                inpfile[i].phi += 180.;         /* invert duplicate data */
279 >                inpfile[i].up_phi -= 180.;
280 >                set_grid_pos(&inpfile[i]);      /* grid location for sorting */
281 >        }
282 >        qsort(inpfile, totinc, sizeof(PGINPUT), cmp_indir);
283                                                  /* compile measurements */
284 <        for (i = 0; i < ninpfiles; i++)
284 >        for (i = 0; i < totinc; i++)
285                  if (!add_pabopto_inp(i))
286                          return(1);
287          make_rbfrep();                          /* process last data set */
288 +                                                /* check input symmetry */
289 +        switch (toupper(symmetry[0])) {
290 +        case '0':                               /* unspecified symmetry */
291 +                if (quadrant_sym[inp_coverage] != SYM_ILL)
292 +                        break;                  /* anything legal goes */
293 +                fprintf(stderr, "%s: unsupported phi coverage (%s)\n",
294 +                                progname, quadrant_rep[inp_coverage]);
295 +                return(1);
296 +        case SYM_UP:                            /* faux "up" symmetry */
297 +                if (quadrant_sym[inp_coverage] == SYM_ANISO)
298 +                        break;
299 +                /* fall through */
300 +        case SYM_ISO:                           /* usual symmetry types */
301 +        case SYM_QUAD:
302 +        case SYM_BILAT:
303 +        case SYM_ANISO:
304 +                if (quadrant_sym[inp_coverage] == toupper(symmetry[0]))
305 +                        break;                  /* matches spec */
306 +                fprintf(stderr,
307 +                "%s: phi coverage (%s) does not match requested '%s' symmetry\n",
308 +                                progname, quadrant_rep[inp_coverage], symmetry);
309 +                return(1);
310 +        default:
311 +                fprintf(stderr,
312 +  "%s: -s option must be Isotropic, Quadrilateral, Bilateral, Up, or Anisotropic\n",
313 +                                progname);
314 +                return(1);
315 +        }
316 + #ifdef DEBUG
317 +        fprintf(stderr, "Input phi coverage (%s) has '%c' symmetry\n",
318 +                                quadrant_rep[inp_coverage],
319 +                                quadrant_sym[inp_coverage]);
320 + #endif
321          build_mesh();                           /* create interpolation */
322 <        save_bsdf_rep(stdout);                  /* write it out */
322 >        SET_FILE_BINARY(stdout);                /* start header */
323 >        newheader("RADIANCE", stdout);
324 >        printargs(argc, argv, stdout);
325 >        fputnow(stdout);
326 >        save_bsdf_rep(stdout);                  /* complete header + data */
327          return(0);
328   userr:
329 <        fprintf(stderr, "Usage: %s [-n nproc] meas1.dat meas2.dat .. > bsdf.sir\n",
329 >        fprintf(stderr, "Usage: %s [-t][-n nproc][-s symmetry][-g angle|'A'] meas1.dat meas2.dat .. > bsdf.sir\n",
330                                          progname);
331          return(1);
332   }
333 < #else
333 >
334 > #else           /* TEST_MAIN */
335 >
336   /* Test main produces a Radiance model from the given input file */
337   int
338   main(int argc, char *argv[])
# Line 204 | Line 344 | main(int argc, char *argv[])
344          FVECT   dir;
345          int     i, j, n;
346  
347 +        progname = argv[0];
348          if (argc != 2) {
349 <                fprintf(stderr, "Usage: %s input.dat > output.rad\n", argv[0]);
349 >                fprintf(stderr, "Usage: %s input.dat > output.rad\n", progname);
350                  return(1);
351          }
211 –        ninpfiles = 1;
352          inpfile = &pginp;
353          if (!init_pabopto_inp(0, argv[1]) || !add_pabopto_inp(0))
354                  return(1);
355                                                  /* reduce data set */
356 <        make_rbfrep();
357 <                                                /* produce spheres at meas. */
356 >        if (make_rbfrep() == NULL) {
357 >                fprintf(stderr, "%s: nothing to plot!\n", progname);
358 >                exit(1);
359 >        }
360 > #ifdef DEBUG
361 >        fprintf(stderr, "Minimum BSDF = %.4f\n", bsdf_min);
362 > #endif
363 >        min_log = log(bsdf_min*.5 + 1e-5);
364 > #if 1                                           /* produce spheres at meas. */
365          puts("void plastic yellow\n0\n0\n5 .6 .4 .01 .04 .08\n");
219 –        min_log = log(bsdf_min*.5);
366          n = 0;
367 <        for (i = 0; i < GRIDRES; i++)
368 <            for (j = 0; j < GRIDRES; j++)
369 <                if (dsf_grid[i][j].nval > 0) {
367 >        for (i = 0; i < grid_res; i++)
368 >            for (j = 0; j < grid_res; j++)
369 >                if (dsf_grid[i][j].sum.n > 0) {
370                          ovec_from_pos(dir, i, j);
371 <                        bsdf = dsf_grid[i][j].vsum/(dsf_grid[i][j].nval*dir[2]);
371 >                        bsdf = dsf_grid[i][j].sum.v /
372 >                           ((double)dsf_grid[i][j].sum.n*output_orient*dir[2]);
373                          if (bsdf <= bsdf_min*.6)
374                                  continue;
375 <                        bsdf = log(bsdf) - min_log;
375 >                        bsdf = log(bsdf + 1e-5) - min_log;
376                          ovec_from_pos(dir, i, j);
377                          printf("yellow sphere s%04d\n0\n0\n", ++n);
378                          printf("4 %.6g %.6g %.6g %.6g\n\n",
379                                          dir[0]*bsdf, dir[1]*bsdf, dir[2]*bsdf,
380                                          .007*bsdf);
381                  }
382 <                                                /* output continuous surface */
382 > #endif
383 > #if 1                                           /* spheres at RBF peaks */
384 >        puts("void plastic red\n0\n0\n5 .8 .01 .01 .04 .08\n");
385 >        for (n = 0; n < dsf_list->nrbf; n++) {
386 >                RBFVAL  *rbf = &dsf_list->rbfa[n];
387 >                ovec_from_pos(dir, rbf->gx, rbf->gy);
388 >                bsdf = eval_rbfrep(dsf_list, dir);
389 >                bsdf = log(bsdf + 1e-5) - min_log;
390 >                printf("red sphere p%04d\n0\n0\n", ++n);
391 >                printf("4 %.6g %.6g %.6g %.6g\n\n",
392 >                                dir[0]*bsdf, dir[1]*bsdf, dir[2]*bsdf,
393 >                                .011*bsdf);
394 >        }
395 > #endif
396 > #if 1                                           /* output continuous surface */
397          puts("void trans tgreen\n0\n0\n7 .7 1 .7 .04 .04 .9 1\n");
398          fflush(stdout);
399 <        sprintf(buf, "gensurf tgreen bsdf - - - %d %d", GRIDRES-1, GRIDRES-1);
399 >        sprintf(buf, "gensurf tgreen bsdf - - - %d %d", grid_res-1, grid_res-1);
400          pfp = popen(buf, "w");
401          if (pfp == NULL) {
402 <                fputs(buf, stderr);
242 <                fputs(": cannot start command\n", stderr);
402 >                fprintf(stderr, "%s: cannot open '| %s'\n", progname, buf);
403                  return(1);
404          }
405 <        for (i = 0; i < GRIDRES; i++)
406 <            for (j = 0; j < GRIDRES; j++) {
405 >        for (i = 0; i < grid_res; i++)
406 >            for (j = 0; j < grid_res; j++) {
407                  ovec_from_pos(dir, i, j);
408 <                bsdf = eval_rbfrep(dsf_list, dir) / dir[2];
409 <                bsdf = log(bsdf) - min_log;
408 >                bsdf = eval_rbfrep(dsf_list, dir);
409 >                bsdf = log(bsdf + 1e-5) - min_log;
410                  fprintf(pfp, "%.8e %.8e %.8e\n",
411                                  dir[0]*bsdf, dir[1]*bsdf, dir[2]*bsdf);
412              }
413 <        return(pclose(pfp)==0 ? 0 : 1);
414 < }
413 >        if (pclose(pfp) != 0)
414 >                return(1);
415   #endif
416 +        return(0);
417 + }
418 +
419 + #endif          /* TEST_MAIN */

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