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

Comparing ray/src/gen/gendaymtx.c (file contents):
Revision 2.20 by greg, Sat Aug 1 23:27:04 2015 UTC vs.
Revision 2.38 by greg, Fri Sep 11 16:50:50 2020 UTC

# Line 81 | Line 81 | static const char RCSid[] = "$Id$";
81  
82   /* Include files */
83   #define _USE_MATH_DEFINES
84 – #include <stdio.h>
84   #include <stdlib.h>
86 – #include <string.h>
85   #include <ctype.h>
88 – #include "rtmath.h"
89 – #include "resolu.h"
86   #include "platform.h"
87 + #include "rtmath.h"
88 + #include "rtio.h"
89   #include "color.h"
90 < #include "resolu.h"
90 > #include "sun.h"
91  
92 < char *progname;                                                         /* Program name */
95 < char errmsg[128];                                                       /* Error message buffer */
92 > char *progname;                                 /* Program name */
93   const double DC_SolarConstantE = 1367.0;        /* Solar constant W/m^2 */
94   const double DC_SolarConstantL = 127.5;         /* Solar constant klux */
95  
# Line 137 | Line 134 | extern void ComputeSky( float *parr );
134   /* Radiuans into degrees */
135   #define RadToDeg(rad)   ((rad)*(180./PI))
136  
140 –
137   /* Perez sky model coefficients */
138  
139   /* Reference:   Perez, R., R. Seals, and J. Michalsky, 1993. "All- */
# Line 254 | Line 250 | static const ModelCoeff DirectLumEff[8] =
250   #define NSUNPATCH       4               /* max. # patches to spread sun into */
251   #endif
252  
253 < extern int jdate(int month, int day);
258 < extern double stadj(int  jd);
259 < extern double sdec(int  jd);
260 < extern double salt(double sd, double st);
261 < extern double sazi(double sd, double st);
262 <                                        /* sun calculation constants */
263 < extern double  s_latitude;
264 < extern double  s_longitude;
265 < extern double  s_meridian;
253 > #define SUN_ANG_DEG     0.533           /* sun full-angle in degrees */
254  
255   int             nsuns = NSUNPATCH;      /* number of sun patches to use */
256   double          fixed_sun_sa = -1;      /* fixed solid angle per sun? */
# Line 282 | Line 270 | float          *rh_palt;               /* sky patch altitudes (radians) */
270   float           *rh_pazi;               /* sky patch azimuths (radians) */
271   float           *rh_dom;                /* sky patch solid angle (sr) */
272  
273 < #define         vector(v,alt,azi)       (       (v)[1] = tcos(alt), \
274 <                                                (v)[0] = (v)[1]*tsin(azi), \
275 <                                                (v)[1] *= tcos(azi), \
276 <                                                (v)[2] = tsin(alt) )
273 > #define         vector(v,alt,azi)       (       (v)[1] = cos(alt), \
274 >                                                (v)[0] = (v)[1]*sin(azi), \
275 >                                                (v)[1] *= cos(azi), \
276 >                                                (v)[2] = sin(alt) )
277  
278   #define         rh_vector(v,i)          vector(v,rh_palt[i],rh_pazi[i])
279  
280   #define         rh_cos(i)               tsin(rh_palt[i])
281  
282 + #define         solar_minute(jd,hr)     ((24*60)*((jd)-1)+(int)((hr)*60.+.5))
283 +
284   extern int      rh_init(void);
285   extern float *  resize_dmatrix(float *mtx_data, int nsteps, int npatch);
286 + extern void     OutputSun(int id, int goodsun, FILE *fp, FILE *mfp);
287   extern void     AddDirect(float *parr);
288  
289  
# Line 318 | Line 309 | main(int argc, char *argv[])
309          int     doheader = 1;           /* output header? */
310          double  rotation = 0;           /* site rotation (degrees) */
311          double  elevation;              /* site elevation (meters) */
312 +        int     leap_day = 0;           /* add leap day? */
313 +        int     sun_hours_only = 0;     /* only output sun hours? */
314          int     dir_is_horiz;           /* direct is meas. on horizontal? */
315 +        FILE    *sunsfp = NULL;         /* output file for individual suns */
316 +        FILE    *modsfp = NULL;         /* modifier output file */
317          float   *mtx_data = NULL;       /* our matrix data */
318 <        int     ntsteps = 0;            /* number of rows in matrix */
319 <        int     step_alloc = 0;
318 >        int     avgSky = 0;             /* compute average sky r.t. matrix? */
319 >        int     ntsteps = 0;            /* number of time steps */
320 >        int     tstorage = 0;           /* number of allocated time steps */
321 >        int     nstored = 0;            /* number of time steps in matrix */
322          int     last_monthly = 0;       /* month of last report */
323          int     mo, da;                 /* month (1-12) and day (1-31) */
324          double  hr;                     /* hour (local standard time) */
# Line 377 | Line 374 | main(int argc, char *argv[])
374                          skycolor[1] = atof(argv[++i]);
375                          skycolor[2] = atof(argv[++i]);
376                          break;
377 +                case 'D':                       /* output suns to file */
378 +                        if (strcmp(argv[++i], "-")) {
379 +                                sunsfp = fopen(argv[i], "w");
380 +                                if (sunsfp == NULL) {
381 +                                        fprintf(stderr,
382 +                                        "%s: cannot open '%s' for output\n",
383 +                                                        progname, argv[i]);
384 +                                        exit(1);
385 +                                }
386 +                                break;          /* still may output matrix */
387 +                        }
388 +                        sunsfp = stdout;        /* sending to stdout, so... */
389 +                        /* fall through */
390 +                case 'n':                       /* no matrix output */
391 +                        avgSky = -1;
392 +                        rhsubdiv = 1;
393 +                        /* fall through */
394                  case 'd':                       /* solar (direct) only */
395                          skycolor[0] = skycolor[1] = skycolor[2] = 0;
396 <                        if (suncolor[1] <= 1e-4)
383 <                                suncolor[0] = suncolor[1] = suncolor[2] = 1;
396 >                        grefl[0] = grefl[1] = grefl[2] = 0;
397                          break;
398 +                case 'M':                       /* send sun modifiers to file */
399 +                        if ((modsfp = fopen(argv[++i], "w")) == NULL) {
400 +                                fprintf(stderr, "%s: cannot open '%s' for output\n",
401 +                                                progname, argv[i]);
402 +                                exit(1);
403 +                        }
404 +                        break;
405                  case 's':                       /* sky only (no direct) */
406                          suncolor[0] = suncolor[1] = suncolor[2] = 0;
387 –                        if (skycolor[1] <= 1e-4)
388 –                                skycolor[0] = skycolor[1] = skycolor[2] = 1;
407                          break;
408 +                case 'u':                       /* solar hours only */
409 +                        sun_hours_only = 1;
410 +                        break;
411                  case 'r':                       /* rotate distribution */
412                          if (argv[i][2] && argv[i][2] != 'z')
413                                  goto userr;
# Line 395 | Line 416 | main(int argc, char *argv[])
416                  case '5':                       /* 5-phase calculation */
417                          nsuns = 1;
418                          fixed_sun_sa = PI/360.*atof(argv[++i]);
419 +                        if (fixed_sun_sa <= 0) {
420 +                                fprintf(stderr, "%s: missing solar disk size argument for '-5' option\n",
421 +                                                progname);
422 +                                exit(1);
423 +                        }
424                          fixed_sun_sa *= fixed_sun_sa*PI;
425                          break;
426 +                case 'A':                       /* compute average sky */
427 +                        avgSky = 1;
428 +                        break;
429                  default:
430                          goto userr;
431                  }
# Line 407 | Line 436 | main(int argc, char *argv[])
436                                  progname, argv[i]);
437                  exit(1);
438          }
439 +        if ((modsfp != NULL) & (sunsfp == NULL))
440 +                fprintf(stderr, "%s: warning -M output will be empty without -D\n",
441 +                                progname);
442          if (verbose) {
443                  if (i == argc-1)
444                          fprintf(stderr, "%s: reading weather tape '%s'\n",
# Line 449 | Line 481 | main(int argc, char *argv[])
481                  fprintf(stderr, "%s: location '%s'\n", progname, buf);
482                  fprintf(stderr, "%s: (lat,long)=(%.1f,%.1f) degrees north, west\n",
483                                  progname, s_latitude, s_longitude);
484 <                fprintf(stderr, "%s: %d sky patches per time step\n",
485 <                                progname, nskypatch);
484 >                if (avgSky >= 0)
485 >                        fprintf(stderr, "%s: %d sky patches\n",
486 >                                        progname, nskypatch);
487 >                if (sunsfp)
488 >                        fprintf(stderr, "%s: outputting suns to file\n",
489 >                                        progname);
490                  if (rotation != 0)
491                          fprintf(stderr, "%s: rotating output %.0f degrees\n",
492                                          progname, rotation);
# Line 459 | Line 495 | main(int argc, char *argv[])
495          s_latitude = DegToRad(s_latitude);
496          s_longitude = DegToRad(s_longitude);
497          s_meridian = DegToRad(s_meridian);
498 +                                        /* initial allocation */
499 +        mtx_data = resize_dmatrix(mtx_data, tstorage=2, nskypatch);
500                                          /* process each time step in tape */
501          while (scanf("%d %d %lf %lf %lf\n", &mo, &da, &hr, &dir, &dif) == 5) {
502                  double          sda, sta;
503 <                                        /* make space for next time step */
466 <                mtx_offset = 3*nskypatch*ntsteps++;
467 <                if (ntsteps > step_alloc) {
468 <                        step_alloc += (step_alloc>>1) + ntsteps + 7;
469 <                        mtx_data = resize_dmatrix(mtx_data, step_alloc, nskypatch);
470 <                }
471 <                if (dif <= 1e-4) {
472 <                        memset(mtx_data+mtx_offset, 0, sizeof(float)*3*nskypatch);
473 <                        continue;
474 <                }
475 <                if (verbose && mo != last_monthly)
476 <                        fprintf(stderr, "%s: stepping through month %d...\n",
477 <                                                progname, last_monthly=mo);
503 >                int             sun_in_sky;
504                                          /* compute solar position */
505 <                julian_date = jdate(mo, da);
505 >                if ((mo == 2) & (da == 29)) {
506 >                        julian_date = 60;
507 >                        leap_day = 1;
508 >                } else
509 >                        julian_date = jdate(mo, da) + leap_day;
510                  sda = sdec(julian_date);
511                  sta = stadj(julian_date);
512                  altitude = salt(sda, hr+sta);
513 +                sun_in_sky = (altitude > -DegToRad(SUN_ANG_DEG/2.));
514 +                if (sun_hours_only && !sun_in_sky)
515 +                        continue;       /* skipping nighttime points */
516                  azimuth = sazi(sda, hr+sta) + PI - DegToRad(rotation);
517 +
518 +                mtx_offset = 3*nskypatch*nstored;
519 +                nstored += !avgSky | !nstored;
520 +                                        /* make space for next row */
521 +                if (nstored > tstorage) {
522 +                        tstorage += (tstorage>>1) + nstored + 7;
523 +                        mtx_data = resize_dmatrix(mtx_data, tstorage, nskypatch);
524 +                }
525 +                ntsteps++;              /* keep count of time steps */
526 +
527 +                if (dir+dif <= 1e-4) {  /* effectively nighttime? */
528 +                        if (!avgSky | !mtx_offset)
529 +                                memset(mtx_data+mtx_offset, 0,
530 +                                                sizeof(float)*3*nskypatch);
531 +                                        /* output black sun? */
532 +                        if (sunsfp && sun_in_sky)
533 +                                OutputSun(solar_minute(julian_date,hr), 0,
534 +                                                        sunsfp, modsfp);
535 +                        continue;
536 +                }
537 +                if (!sun_in_sky && dir > (input==1 ? 20. : 20.*WHTEFFICACY))
538 +                        fprintf(stderr,
539 +                                "%s: warning - unusually bright at %.1f on %d-%d\n",
540 +                                        progname, hr, mo, da);
541                                          /* convert measured values */
542 <                if (dir_is_horiz && altitude > 0.)
542 >                if (dir_is_horiz && altitude > FTINY)
543                          dir /= sin(altitude);
544                  if (input == 1) {
545                          dir_irrad = dir;
# Line 493 | Line 550 | main(int argc, char *argv[])
550                  }
551                                          /* compute sky patch values */
552                  ComputeSky(mtx_data+mtx_offset);
553 +                                        /* output sun if requested */
554 +                if (sunsfp && sun_in_sky)
555 +                        OutputSun(solar_minute(julian_date,hr), 1,
556 +                                                sunsfp, modsfp);
557 +
558 +                if (avgSky < 0)         /* no matrix? */
559 +                        continue;
560 +
561                  AddDirect(mtx_data+mtx_offset);
562 +                                        /* update cumulative sky? */
563 +                for (i = 3*nskypatch*(avgSky&(ntsteps>1)); i--; )
564 +                        mtx_data[i] += mtx_data[mtx_offset+i];
565 +                                        /* monthly reporting */
566 +                if (verbose && mo != last_monthly)
567 +                        fprintf(stderr, "%s: stepping through month %d...\n",
568 +                                                progname, last_monthly=mo);
569 +                                        /* note whether leap-day was given */
570          }
571 +        if (!ntsteps) {
572 +                fprintf(stderr, "%s: no valid time steps on input\n", progname);
573 +                exit(1);
574 +        }
575                                          /* check for junk at end */
576          while ((i = fgetc(stdin)) != EOF)
577                  if (!isspace(i)) {
# Line 505 | Line 582 | main(int argc, char *argv[])
582                          fputs(buf, stderr); fputc('\n', stderr);
583                          break;
584                  }
585 +
586 +        if (avgSky < 0)                 /* no matrix output? */
587 +                goto alldone;
588 +
589 +        dif = 1./(double)ntsteps;       /* average sky? */
590 +        for (i = 3*nskypatch*(avgSky&(ntsteps>1)); i--; )
591 +                mtx_data[i] *= dif;
592                                          /* write out matrix */
593          if (outfmt != 'a')
594                  SET_FILE_BINARY(stdout);
# Line 513 | Line 597 | main(int argc, char *argv[])
597   #endif
598          if (verbose)
599                  fprintf(stderr, "%s: writing %smatrix with %d time steps...\n",
600 <                                progname, outfmt=='a' ? "" : "binary ", ntsteps);
600 >                                progname, outfmt=='a' ? "" : "binary ", nstored);
601          if (doheader) {
602                  newheader("RADIANCE", stdout);
603                  printargs(argc, argv, stdout);
604                  printf("LATLONG= %.8f %.8f\n", RadToDeg(s_latitude),
605                                          -RadToDeg(s_longitude));
606                  printf("NROWS=%d\n", nskypatch);
607 <                printf("NCOLS=%d\n", ntsteps);
607 >                printf("NCOLS=%d\n", nstored);
608                  printf("NCOMP=3\n");
609 +                if ((outfmt == 'f') | (outfmt == 'd'))
610 +                        fputendian(stdout);
611                  fputformat((char *)getfmtname(outfmt), stdout);
612                  putchar('\n');
613          }
# Line 530 | Line 616 | main(int argc, char *argv[])
616                  mtx_offset = 3*i;
617                  switch (outfmt) {
618                  case 'a':
619 <                        for (j = 0; j < ntsteps; j++) {
619 >                        for (j = 0; j < nstored; j++) {
620                                  printf("%.3g %.3g %.3g\n", mtx_data[mtx_offset],
621                                                  mtx_data[mtx_offset+1],
622                                                  mtx_data[mtx_offset+2]);
623                                  mtx_offset += 3*nskypatch;
624                          }
625 <                        if (ntsteps > 1)
625 >                        if (nstored > 1)
626                                  fputc('\n', stdout);
627                          break;
628                  case 'f':
629 <                        for (j = 0; j < ntsteps; j++) {
630 <                                fwrite(mtx_data+mtx_offset, sizeof(float), 3,
629 >                        for (j = 0; j < nstored; j++) {
630 >                                putbinary(mtx_data+mtx_offset, sizeof(float), 3,
631                                                  stdout);
632                                  mtx_offset += 3*nskypatch;
633                          }
634                          break;
635                  case 'd':
636 <                        for (j = 0; j < ntsteps; j++) {
636 >                        for (j = 0; j < nstored; j++) {
637                                  double  ment[3];
638                                  ment[0] = mtx_data[mtx_offset];
639                                  ment[1] = mtx_data[mtx_offset+1];
640                                  ment[2] = mtx_data[mtx_offset+2];
641 <                                fwrite(ment, sizeof(double), 3, stdout);
641 >                                putbinary(ment, sizeof(double), 3, stdout);
642                                  mtx_offset += 3*nskypatch;
643                          }
644                          break;
# Line 560 | Line 646 | main(int argc, char *argv[])
646                  if (ferror(stdout))
647                          goto writerr;
648          }
649 <        if (fflush(stdout) == EOF)
649 > alldone:
650 >        if (fflush(NULL) == EOF)
651                  goto writerr;
652          if (verbose)
653                  fprintf(stderr, "%s: done.\n", progname);
654          exit(0);
655   userr:
656 <        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",
656 >        fprintf(stderr, "Usage: %s [-v][-h][-A][-d|-s|-n][-u][-D file [-M modfile]][-r deg][-m N][-g r g b][-c r g b][-o{f|d}][-O{0|1}] [tape.wea]\n",
657                          progname);
658          exit(1);
659   fmterr:
660 <        fprintf(stderr, "%s: input weather tape format error\n", progname);
660 >        fprintf(stderr, "%s: weather tape format error in header\n", progname);
661          exit(1);
662   writerr:
663          fprintf(stderr, "%s: write error on output\n", progname);
# Line 642 | Line 729 | ComputeSky(float *parr)
729                  diff_illum = diff_irrad * WHTEFFICACY;
730                  dir_illum = dir_irrad * WHTEFFICACY;
731          }
645 –
646 –        if (bright(skycolor) <= 1e-4) {                 /* 0 sky component? */
647 –                memset(parr, 0, sizeof(float)*3*nskypatch);
648 –                return;
649 –        }
732          /* Compute ground radiance (include solar contribution if any) */
733          parr[0] = diff_illum;
734          if (altitude > 0)
# Line 654 | Line 736 | ComputeSky(float *parr)
736          parr[2] = parr[1] = parr[0] *= (1./PI/WHTEFFICACY);
737          multcolor(parr, grefl);
738  
739 +        if (bright(skycolor) <= 1e-4) {                 /* 0 sky component? */
740 +                memset(parr+3, 0, sizeof(float)*3*(nskypatch-1));
741 +                return;
742 +        }
743          /* Calculate Perez sky model parameters */
744          CalcPerezParam(sun_zenith, sky_clearness, sky_brightness, index);
745  
# Line 731 | Line 817 | AddDirect(float *parr)
817          }
818   }
819  
820 + /* Output a sun to indicated file if appropriate for this time step */
821 + void
822 + OutputSun(int id, int goodsun, FILE *fp, FILE *mfp)
823 + {
824 +        double  srad;
825 +        FVECT   sv;
826 +
827 +        srad = DegToRad(SUN_ANG_DEG/2.);
828 +        srad = goodsun ? dir_illum/(WHTEFFICACY * PI*srad*srad) : 0;
829 +        vector(sv, altitude, azimuth);
830 +        fprintf(fp, "\nvoid light solar%d\n0\n0\n", id);
831 +        fprintf(fp, "3 %.3e %.3e %.3e\n", srad*suncolor[0],
832 +                        srad*suncolor[1], srad*suncolor[2]);
833 +        fprintf(fp, "\nsolar%d source sun%d\n0\n0\n", id, id);
834 +        fprintf(fp, "4 %.6f %.6f %.6f %.4f\n", sv[0], sv[1], sv[2], SUN_ANG_DEG);
835 +        
836 +        if (mfp != NULL)                /* saving modifier IDs? */
837 +                fprintf(mfp, "solar%d\n", id);
838 + }
839 +
840   /* Initialize Reinhart sky patch positions (GW) */
841   int
842   rh_init(void)
# Line 938 | Line 1044 | int CalcSkyParamFromIllum()
1044                  /* Convert illuminance to irradiance */
1045                  index = GetCategoryIndex();
1046                  diff_irrad = diff_illum / CalcDiffuseIllumRatio(index);
1047 <                dir_irrad = dir_illum / CalcDirectIllumRatio(index);
1047 >                dir_irrad = CalcDirectIllumRatio(index);
1048 >                if (dir_irrad > 0.1)
1049 >                        dir_irrad = dir_illum / dir_irrad;
1050          
1051                  /* Calculate sky brightness and clearness */
1052                  sky_brightness = CalcSkyBrightness();

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