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root/radiance/ray/src/gen/gendaymtx.c
(Generate patch)

Comparing ray/src/gen/gendaymtx.c (file contents):
Revision 2.1 by greg, Fri Jan 18 01:12:59 2013 UTC vs.
Revision 2.19 by greg, Tue Dec 30 20:35:34 2014 UTC

# Line 86 | Line 86 | static const char RCSid[] = "$Id$";
86   #include <string.h>
87   #include <ctype.h>
88   #include "rtmath.h"
89 + #include "platform.h"
90   #include "color.h"
91 + #include "resolu.h"
92  
93   char *progname;                                                         /* Program name */
94   char errmsg[128];                                                       /* Error message buffer */
# Line 108 | Line 110 | double sky_clearness;                  /* Sky clearness */
110   double solar_rad;                       /* Solar radiance */
111   double sun_zenith;                      /* Sun zenith angle (radians) */
112   int     input = 0;                              /* Input type */
113 + int     output = 0;                             /* Output type */
114  
115   extern double dmax( double, double );
116   extern double CalcAirMass();
# Line 208 | Line 211 | static const CategoryBounds SkyClearCat[8] =
211          { 1.950, 2.800 },
212          { 2.800, 4.500 },
213          { 4.500, 6.200 },
214 <        { 6.200, 12.00 }        /* Clear */
214 >        { 6.200, 12.01 }        /* Clear */
215   };
216  
217   /* Luminous efficacy model coefficients */
# Line 246 | Line 249 | static const ModelCoeff DirectLumEff[8] =
249          { 101.18,  1.58, -1.10,  -8.29 }
250   };
251  
252 + #ifndef NSUNPATCH
253 + #define NSUNPATCH       4               /* max. # patches to spread sun into */
254 + #endif
255 +
256   extern int jdate(int month, int day);
257   extern double stadj(int  jd);
258   extern double sdec(int  jd);
# Line 256 | Line 263 | extern double  s_latitude;
263   extern double  s_longitude;
264   extern double  s_meridian;
265  
266 < double          grefl = 0.2;            /* diffuse ground reflectance */
266 > int             nsuns = NSUNPATCH;      /* number of sun patches to use */
267 > double          fixed_sun_sa = -1;      /* fixed solid angle per sun? */
268  
269   int             verbose = 0;            /* progress reports to stderr? */
270  
# Line 264 | Line 272 | int            outfmt = 'a';           /* output format */
272  
273   int             rhsubdiv = 1;           /* Reinhart sky subdivisions */
274  
275 < float           skycolor[3] = {.96, 1.004, 1.118};      /* sky coloration */
275 > COLOR           skycolor = {.96, 1.004, 1.118}; /* sky coloration */
276 > COLOR           suncolor = {1., 1., 1.};        /* sun color */
277 > COLOR           grefl = {.2, .2, .2};           /* ground reflectance */
278  
269 – int             do_sun = 1;             /* output direct solar contribution? */
270 –
279   int             nskypatch;              /* number of Reinhart patches */
280   float           *rh_palt;               /* sky patch altitudes (radians) */
281   float           *rh_pazi;               /* sky patch azimuths (radians) */
# Line 286 | Line 294 | extern int     rh_init(void);
294   extern float *  resize_dmatrix(float *mtx_data, int nsteps, int npatch);
295   extern void     AddDirect(float *parr);
296  
297 +
298 + static const char *
299 + getfmtname(int fmt)
300 + {
301 +        switch (fmt) {
302 +        case 'a':
303 +                return("ascii");
304 +        case 'f':
305 +                return("float");
306 +        case 'd':
307 +                return("double");
308 +        }
309 +        return("unknown");
310 + }
311 +
312 +
313   int
314   main(int argc, char *argv[])
315   {
316          char    buf[256];
317 +        int     doheader = 1;           /* output header? */
318 +        double  rotation = 0;           /* site rotation (degrees) */
319          double  elevation;              /* site elevation (meters) */
320          int     dir_is_horiz;           /* direct is meas. on horizontal? */
321          float   *mtx_data = NULL;       /* our matrix data */
322          int     ntsteps = 0;            /* number of rows in matrix */
323 +        int     step_alloc = 0;
324          int     last_monthly = 0;       /* month of last report */
325          int     mo, da;                 /* month (1-12) and day (1-31) */
326          double  hr;                     /* hour (local standard time) */
# Line 305 | Line 332 | main(int argc, char *argv[])
332                                          /* get options */
333          for (i = 1; i < argc && argv[i][0] == '-'; i++)
334                  switch (argv[i][1]) {
335 <                case 'g':
336 <                        grefl = atof(argv[++i]);
335 >                case 'g':                       /* ground reflectance */
336 >                        grefl[0] = atof(argv[++i]);
337 >                        grefl[1] = atof(argv[++i]);
338 >                        grefl[2] = atof(argv[++i]);
339                          break;
340 <                case 'v':
340 >                case 'v':                       /* verbose progress reports */
341                          verbose++;
342                          break;
343 <                case 'o':
343 >                case 'h':                       /* turn off header */
344 >                        doheader = 0;
345 >                        break;
346 >                case 'o':                       /* output format */
347                          switch (argv[i][2]) {
348                          case 'f':
349                          case 'd':
# Line 322 | Line 354 | main(int argc, char *argv[])
354                                  goto userr;
355                          }
356                          break;
357 <                case 'm':
357 >                case 'O':                       /* output type */
358 >                        switch (argv[i][2]) {
359 >                        case '0':
360 >                                output = 0;
361 >                                break;
362 >                        case '1':
363 >                                output = 1;
364 >                                break;
365 >                        default:
366 >                                goto userr;
367 >                        }
368 >                        if (argv[i][3])
369 >                                goto userr;
370 >                        break;
371 >                case 'm':                       /* Reinhart subdivisions */
372                          rhsubdiv = atoi(argv[++i]);
373                          break;
374 <                case 'c':
374 >                case 'c':                       /* sky color */
375                          skycolor[0] = atof(argv[++i]);
376                          skycolor[1] = atof(argv[++i]);
377                          skycolor[2] = atof(argv[++i]);
378                          break;
379 <                case 'd':
334 <                        do_sun = 1;
379 >                case 'd':                       /* solar (direct) only */
380                          skycolor[0] = skycolor[1] = skycolor[2] = 0;
381 +                        if (suncolor[1] <= 1e-4)
382 +                                suncolor[0] = suncolor[1] = suncolor[2] = 1;
383                          break;
384 <                case 's':
385 <                        do_sun = 0;
384 >                case 's':                       /* sky only (no direct) */
385 >                        suncolor[0] = suncolor[1] = suncolor[2] = 0;
386                          if (skycolor[1] <= 1e-4)
387                                  skycolor[0] = skycolor[1] = skycolor[2] = 1;
388                          break;
389 +                case 'r':                       /* rotate distribution */
390 +                        if (argv[i][2] && argv[i][2] != 'z')
391 +                                goto userr;
392 +                        rotation = atof(argv[++i]);
393 +                        break;
394 +                case '5':                       /* 5-phase calculation */
395 +                        nsuns = 1;
396 +                        fixed_sun_sa = PI/360.*atof(argv[++i]);
397 +                        fixed_sun_sa *= fixed_sun_sa*PI;
398 +                        break;
399                  default:
400                          goto userr;
401                  }
# Line 358 | Line 415 | main(int argc, char *argv[])
415                                          progname);
416          }
417                                          /* read weather tape header */
418 <        if (scanf("place %[^\n]\n", buf) != 1)
418 >        if (scanf("place %[^\r\n] ", buf) != 1)
419                  goto fmterr;
420          if (scanf("latitude %lf\n", &s_latitude) != 1)
421                  goto fmterr;
# Line 393 | Line 450 | main(int argc, char *argv[])
450                                  progname, s_latitude, s_longitude);
451                  fprintf(stderr, "%s: %d sky patches per time step\n",
452                                  progname, nskypatch);
453 +                if (rotation != 0)
454 +                        fprintf(stderr, "%s: rotating output %.0f degrees\n",
455 +                                        progname, rotation);
456          }
457 +                                        /* convert quantities to radians */
458 +        s_latitude = DegToRad(s_latitude);
459 +        s_longitude = DegToRad(s_longitude);
460 +        s_meridian = DegToRad(s_meridian);
461                                          /* process each time step in tape */
462          while (scanf("%d %d %lf %lf %lf\n", &mo, &da, &hr, &dir, &dif) == 5) {
463                  double          sda, sta;
464                                          /* make space for next time step */
465                  mtx_offset = 3*nskypatch*ntsteps++;
466 <                mtx_data = resize_dmatrix(mtx_data, ntsteps, nskypatch);
466 >                if (ntsteps > step_alloc) {
467 >                        step_alloc += (step_alloc>>1) + ntsteps + 7;
468 >                        mtx_data = resize_dmatrix(mtx_data, step_alloc, nskypatch);
469 >                }
470                  if (dif <= 1e-4) {
471                          memset(mtx_data+mtx_offset, 0, sizeof(float)*3*nskypatch);
472                          continue;
# Line 412 | Line 479 | main(int argc, char *argv[])
479                  sda = sdec(julian_date);
480                  sta = stadj(julian_date);
481                  altitude = salt(sda, hr+sta);
482 <                azimuth = sazi(sda, hr+sta);
482 >                azimuth = sazi(sda, hr+sta) + PI - DegToRad(rotation);
483                                          /* convert measured values */
484                  if (dir_is_horiz && altitude > 0.)
485                          dir /= sin(altitude);
# Line 425 | Line 492 | main(int argc, char *argv[])
492                  }
493                                          /* compute sky patch values */
494                  ComputeSky(mtx_data+mtx_offset);
495 <                if (do_sun)
429 <                        AddDirect(mtx_data+mtx_offset);
495 >                AddDirect(mtx_data+mtx_offset);
496          }
497                                          /* check for junk at end */
498          while ((i = fgetc(stdin)) != EOF)
# Line 439 | Line 505 | main(int argc, char *argv[])
505                          break;
506                  }
507                                          /* write out matrix */
508 +        if (outfmt != 'a')
509 +                SET_FILE_BINARY(stdout);
510   #ifdef getc_unlocked
511          flockfile(stdout);
512   #endif
513          if (verbose)
514                  fprintf(stderr, "%s: writing %smatrix with %d time steps...\n",
515                                  progname, outfmt=='a' ? "" : "binary ", ntsteps);
516 +        if (doheader) {
517 +                newheader("RADIANCE", stdout);
518 +                printargs(argc, argv, stdout);
519 +                printf("LATLONG= %.8f %.8f\n", RadToDeg(s_latitude),
520 +                                        -RadToDeg(s_longitude));
521 +                printf("NROWS=%d\n", nskypatch);
522 +                printf("NCOLS=%d\n", ntsteps);
523 +                printf("NCOMP=3\n");
524 +                fputformat((char *)getfmtname(outfmt), stdout);
525 +                putchar('\n');
526 +        }
527                                          /* patches are rows (outer sort) */
528          for (i = 0; i < nskypatch; i++) {
529                  mtx_offset = 3*i;
530                  switch (outfmt) {
531                  case 'a':
532                          for (j = 0; j < ntsteps; j++) {
533 <                                printf("%.3e %.3e %.3e\n", mtx_data[mtx_offset],
533 >                                printf("%.3g %.3g %.3g\n", mtx_data[mtx_offset],
534                                                  mtx_data[mtx_offset+1],
535                                                  mtx_data[mtx_offset+2]);
536                                  mtx_offset += 3*nskypatch;
537                          }
538 <                        fputc('\n', stdout);
538 >                        if (ntsteps > 1)
539 >                                fputc('\n', stdout);
540                          break;
541                  case 'f':
542                          for (j = 0; j < ntsteps; j++) {
# Line 485 | Line 565 | main(int argc, char *argv[])
565                  fprintf(stderr, "%s: done.\n", progname);
566          exit(0);
567   userr:
568 <        fprintf(stderr, "Usage: %s [-v][-d|-s][-m N][-g refl][-c r g b][-o{f|d}] [tape.wea]\n",
568 >        fprintf(stderr, "Usage: %s [-v][-h][-d|-s][-r deg][-m N][-g r g b][-c r g b][-o{f|d}][-O{0|1}] [tape.wea]\n",
569                          progname);
570          exit(1);
571   fmterr:
# Line 506 | Line 586 | ComputeSky(float *parr)
586   {
587          int index;                      /* Category index */
588          double norm_diff_illum;         /* Normalized diffuse illuimnance */
509 –        double zlumin;                  /* Zenith luminance */
589          int i;
511 –
512 –        if (bright(skycolor) <= 1e-4) {                 /* 0 sky component? */
513 –                memset(parr, 0, sizeof(float)*3*nskypatch);
514 –                return;
515 –        }
590          
591          /* Calculate atmospheric precipitable water content */
592          apwc = CalcPrecipWater(dew_point);
593  
594 <        /* Limit solar altitude to keep circumsolar off zenith */
595 <        if (altitude > DegToRad(87.0))
596 <                altitude = DegToRad(87.0);
594 >        /* Calculate sun zenith angle (don't let it dip below horizon) */
595 >        /* Also limit minimum angle to keep circumsolar off zenith */
596 >        if (altitude <= 0.0)
597 >                sun_zenith = DegToRad(90.0);
598 >        else if (altitude >= DegToRad(87.0))
599 >                sun_zenith = DegToRad(3.0);
600 >        else
601 >                sun_zenith = DegToRad(90.0) - altitude;
602  
524 –        /* Calculate sun zenith angle */
525 –        sun_zenith = DegToRad(90.0) - altitude;
526 –
603          /* Compute the inputs for the calculation of the sky distribution */
604          
605          if (input == 0)                                 /* XXX never used */
# Line 542 | Line 618 | ComputeSky(float *parr)
618                  sky_brightness = CalcSkyBrightness();
619                  sky_clearness =  CalcSkyClearness();
620  
621 +                /* Limit sky clearness */
622 +                if (sky_clearness > 11.9)
623 +                        sky_clearness = 11.9;
624 +
625 +                /* Limit sky brightness */
626 +                if (sky_brightness < 0.01)
627 +                        sky_brightness = 0.01;
628 +
629                  /* Calculate illuminance */
630                  index = GetCategoryIndex();
631                  diff_illum = diff_irrad * CalcDiffuseIllumRatio(index);
# Line 553 | Line 637 | ComputeSky(float *parr)
637                  index = CalcSkyParamFromIllum();
638          }
639  
640 +        if (output == 1) {                      /* hack for solar radiance */
641 +                diff_illum = diff_irrad * WHTEFFICACY;
642 +                dir_illum = dir_irrad * WHTEFFICACY;
643 +        }
644 +
645 +        if (bright(skycolor) <= 1e-4) {                 /* 0 sky component? */
646 +                memset(parr, 0, sizeof(float)*3*nskypatch);
647 +                return;
648 +        }
649          /* Compute ground radiance (include solar contribution if any) */
650 <        parr[0] = diff_illum * (1./PI/WHTEFFICACY);
650 >        parr[0] = diff_illum;
651          if (altitude > 0)
652 <                parr[0] += dir_illum * sin(altitude) * (1./PI/WHTEFFICACY);
653 <        parr[2] = parr[1] = parr[0];
652 >                parr[0] += dir_illum * sin(altitude);
653 >        parr[2] = parr[1] = parr[0] *= (1./PI/WHTEFFICACY);
654 >        multcolor(parr, grefl);
655  
656          /* Calculate Perez sky model parameters */
657          CalcPerezParam(sun_zenith, sky_clearness, sky_brightness, index);
# Line 568 | Line 662 | ComputeSky(float *parr)
662          /* Calculate relative horizontal illuminance */
663          norm_diff_illum = CalcRelHorzIllum(parr);
664  
665 +        /* Check for zero sky -- make uniform in that case */
666 +        if (norm_diff_illum <= FTINY) {
667 +                for (i = 1; i < nskypatch; i++)
668 +                        setcolor(parr+3*i, 1., 1., 1.);
669 +                norm_diff_illum = PI;
670 +        }
671          /* Normalization coefficient */
672          norm_diff_illum = diff_illum / norm_diff_illum;
673  
574 –        /* Calculate relative zenith luminance */
575 –        zlumin = CalcRelLuminance(sun_zenith, 0.0);
576 –
577 –        /* Calculate absolute zenith illuminance */
578 –        zlumin *= norm_diff_illum;
579 –
674          /* Apply to sky patches to get absolute radiance values */
675          for (i = 1; i < nskypatch; i++) {
676 <                scalecolor(parr+3*i, zlumin*(1./WHTEFFICACY));
676 >                scalecolor(parr+3*i, norm_diff_illum*(1./WHTEFFICACY));
677                  multcolor(parr+3*i, skycolor);
678          }
679   }
# Line 589 | Line 683 | void
683   AddDirect(float *parr)
684   {
685          FVECT   svec;
686 <        double  near_dprod[4];
687 <        int     near_patch[4];
688 <        double  wta[4], wtot;
686 >        double  near_dprod[NSUNPATCH];
687 >        int     near_patch[NSUNPATCH];
688 >        double  wta[NSUNPATCH], wtot;
689          int     i, j, p;
690  
691 <        if (!do_sun || dir_illum < 1e-4)
691 >        if (dir_illum <= 1e-4 || bright(suncolor) <= 1e-4)
692                  return;
693 <                                        /* identify 4 closest patches */
694 <        for (i = 4; i--; )
693 >                                        /* identify nsuns closest patches */
694 >        if (nsuns > NSUNPATCH)
695 >                nsuns = NSUNPATCH;
696 >        else if (nsuns <= 0)
697 >                nsuns = 1;
698 >        for (i = nsuns; i--; )
699                  near_dprod[i] = -1.;
700          vector(svec, altitude, azimuth);
701          for (p = 1; p < nskypatch; p++) {
# Line 605 | Line 703 | AddDirect(float *parr)
703                  double  dprod;
704                  rh_vector(pvec, p);
705                  dprod = DOT(pvec, svec);
706 <                for (i = 0; i < 4; i++)
706 >                for (i = 0; i < nsuns; i++)
707                          if (dprod > near_dprod[i]) {
708 <                                for (j = 4; --j > i; ) {
708 >                                for (j = nsuns; --j > i; ) {
709                                          near_dprod[j] = near_dprod[j-1];
710                                          near_patch[j] = near_patch[j-1];
711                                  }
# Line 617 | Line 715 | AddDirect(float *parr)
715                          }
716          }
717          wtot = 0;                       /* weight by proximity */
718 <        for (i = 4; i--; )
718 >        for (i = nsuns; i--; )
719                  wtot += wta[i] = 1./(1.002 - near_dprod[i]);
720                                          /* add to nearest patch radiances */
721 <        for (i = 4; i--; )
722 <                parr[near_patch[i]] += wta[i] * dir_illum /
723 <                                        (wtot * rh_dom[near_patch[i]]);
721 >        for (i = nsuns; i--; ) {
722 >                float   *pdest = parr + 3*near_patch[i];
723 >                float   val_add = wta[i] * dir_illum / (WHTEFFICACY * wtot);
724 >
725 >                val_add /= (fixed_sun_sa > 0)   ? fixed_sun_sa
726 >                                                : rh_dom[near_patch[i]] ;
727 >                *pdest++ += val_add*suncolor[0];
728 >                *pdest++ += val_add*suncolor[1];
729 >                *pdest++ += val_add*suncolor[2];
730 >        }
731   }
732  
733   /* Initialize Reinhart sky patch positions (GW) */
# Line 656 | Line 761 | rh_init(void)
761          for (i = 0; i < NROW*rhsubdiv; i++) {
762                  const float     ralt = alpha*(i + .5);
763                  const int       ninrow = tnaz[i/rhsubdiv]*rhsubdiv;
764 <                const float     dom = (sin(alpha*(i+1)) - sin(alpha*i))/ninrow;
764 >                const float     dom = 2.*PI*(sin(alpha*(i+1)) - sin(alpha*i)) /
765 >                                                (double)ninrow;
766                  for (j = 0; j < ninrow; j++) {
767                          rh_palt[p] = ralt;
768                          rh_pazi[p] = 2.*PI * j / (double)ninrow;
# Line 761 | Line 867 | double CalcSkyClearness()
867          double sz_cubed;        /* Sun zenith angle cubed */
868  
869          /* Calculate sun zenith angle cubed */
870 <        sz_cubed = pow(sun_zenith, 3.0);
870 >        sz_cubed = sun_zenith*sun_zenith*sun_zenith;
871  
872          return ((diff_irrad + dir_irrad) / diff_irrad + 1.041 *
873                          sz_cubed) / (1.0 + 1.041 * sz_cubed);
# Line 792 | Line 898 | double CalcDiffuseIrradiance()
898   double CalcDirectIrradiance()
899   {
900          return CalcDiffuseIrradiance() * ((sky_clearness - 1.0) * (1 + 1.041
901 <                        * pow(sun_zenith, 3.0)));
901 >                        * sun_zenith*sun_zenith*sun_zenith));
902   }
903  
904   /* Calculate sky brightness and clearness from illuminance values */
# Line 818 | Line 924 | int CalcSkyParamFromIllum()
924                  sky_clearness = 12.0;
925  
926          /* Limit sky brightness */
927 <        if (sky_brightness < 0.05)
927 >        if (sky_brightness < 0.01)
928                          sky_brightness = 0.01;
929  
930          while (((fabs(diff_irrad - test1) > 10.0) ||
# Line 842 | Line 948 | int CalcSkyParamFromIllum()
948                          sky_clearness = 12.0;
949          
950                  /* Limit sky brightness */
951 <                if (sky_brightness < 0.05)
951 >                if (sky_brightness < 0.01)
952                          sky_brightness = 0.01;
953          }
954  
# Line 928 | Line 1034 | double CalcRelHorzIllum( float *parr )
1034          double rh_illum = 0.0;  /* Relative horizontal illuminance */
1035  
1036          for (i = 1; i < nskypatch; i++)
1037 <                rh_illum += parr[3*i+1] * rh_cos(i);
1037 >                rh_illum += parr[3*i+1] * rh_cos(i) * rh_dom[i];
1038  
1039 <        return rh_illum * (2.0 * PI / (nskypatch-1));
1039 >        return rh_illum;
1040   }
1041  
1042   /* Calculate earth orbit eccentricity correction factor */

Diff Legend

– Removed lines
+ Added lines
< Changed lines
> Changed lines