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

Comparing ray/src/gen/gendaymtx.c (file contents):
Revision 2.31 by greg, Sat Dec 28 18:05:14 2019 UTC vs.
Revision 2.40 by greg, Fri Apr 26 23:10:59 2024 UTC

# Line 89 | Line 89 | static const char RCSid[] = "$Id$";
89   #include "color.h"
90   #include "sun.h"
91  
92 < char *progname;                                                         /* Program name */
93 < 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 129 | Line 128 | extern void CalcPerezParam( double, double, double, in
128   extern void CalcSkyPatchLumin( float *parr );
129   extern void ComputeSky( float *parr );
130  
131 +
132 + extern double  solar_sunset(int month, int day);
133 + extern double  solar_sunrise(int month, int day);
134 +
135   /* Degrees into radians */
136   #define DegToRad(deg)   ((deg)*(PI/180.))
137  
138   /* Radiuans into degrees */
139   #define RadToDeg(rad)   ((rad)*(180./PI))
140  
138 –
141   /* Perez sky model coefficients */
142  
143   /* Reference:   Perez, R., R. Seals, and J. Michalsky, 1993. "All- */
# Line 252 | Line 254 | static const ModelCoeff DirectLumEff[8] =
254   #define NSUNPATCH       4               /* max. # patches to spread sun into */
255   #endif
256  
257 + #define SUN_ANG_DEG     0.533           /* sun full-angle in degrees */
258 +
259   int             nsuns = NSUNPATCH;      /* number of sun patches to use */
260   double          fixed_sun_sa = -1;      /* fixed solid angle per sun? */
261  
# Line 270 | Line 274 | float          *rh_palt;               /* sky patch altitudes (radians) */
274   float           *rh_pazi;               /* sky patch azimuths (radians) */
275   float           *rh_dom;                /* sky patch solid angle (sr) */
276  
277 < #define         vector(v,alt,azi)       (       (v)[1] = tcos(alt), \
278 <                                                (v)[0] = (v)[1]*tsin(azi), \
279 <                                                (v)[1] *= tcos(azi), \
280 <                                                (v)[2] = tsin(alt) )
277 > #define         vector(v,alt,azi)       (       (v)[1] = cos(alt), \
278 >                                                (v)[0] = (v)[1]*sin(azi), \
279 >                                                (v)[1] *= cos(azi), \
280 >                                                (v)[2] = sin(alt) )
281  
282   #define         rh_vector(v,i)          vector(v,rh_palt[i],rh_pazi[i])
283  
284   #define         rh_cos(i)               tsin(rh_palt[i])
285  
286 + #define         solar_minute(jd,hr)     ((24*60)*((jd)-1)+(int)((hr)*60.+.5))
287 +
288   extern int      rh_init(void);
289   extern float *  resize_dmatrix(float *mtx_data, int nsteps, int npatch);
290 + extern void     OutputSun(int id, int goodsun, FILE *fp, FILE *mfp);
291   extern void     AddDirect(float *parr);
292  
293  
# Line 306 | Line 313 | main(int argc, char *argv[])
313          int     doheader = 1;           /* output header? */
314          double  rotation = 0;           /* site rotation (degrees) */
315          double  elevation;              /* site elevation (meters) */
316 +        int     leap_day = 0;           /* add leap day? */
317 +        int     sun_hours_only = 0;     /* only output sun hours? */
318          int     dir_is_horiz;           /* direct is meas. on horizontal? */
319 +        FILE    *sunsfp = NULL;         /* output file for individual suns */
320 +        FILE    *modsfp = NULL;         /* modifier output file */
321          float   *mtx_data = NULL;       /* our matrix data */
322          int     avgSky = 0;             /* compute average sky r.t. matrix? */
323          int     ntsteps = 0;            /* number of time steps */
324          int     tstorage = 0;           /* number of allocated time steps */
325          int     nstored = 0;            /* number of time steps in matrix */
326          int     last_monthly = 0;       /* month of last report */
316 –        int     inconsistent = 0;       /* inconsistent options set? */
327          int     mo, da;                 /* month (1-12) and day (1-31) */
328          double  hr;                     /* hour (local standard time) */
329          double  dir, dif;               /* direct and diffuse values */
330          int     mtx_offset;
331          int     i, j;
332 +        double  timeinterval = 0;
333  
334          progname = argv[0];
335                                          /* get options */
# Line 364 | Line 375 | main(int argc, char *argv[])
375                          rhsubdiv = atoi(argv[++i]);
376                          break;
377                  case 'c':                       /* sky color */
367 –                        inconsistent |= (skycolor[1] <= 1e-4);
378                          skycolor[0] = atof(argv[++i]);
379                          skycolor[1] = atof(argv[++i]);
380                          skycolor[2] = atof(argv[++i]);
381                          break;
382 +                case 'D':                       /* output suns to file */
383 +                        if (strcmp(argv[++i], "-")) {
384 +                                sunsfp = fopen(argv[i], "w");
385 +                                if (sunsfp == NULL) {
386 +                                        fprintf(stderr,
387 +                                        "%s: cannot open '%s' for output\n",
388 +                                                        progname, argv[i]);
389 +                                        exit(1);
390 +                                }
391 +                                break;          /* still may output matrix */
392 +                        }
393 +                        sunsfp = stdout;        /* sending to stdout, so... */
394 +                        /* fall through */
395 +                case 'n':                       /* no matrix output */
396 +                        avgSky = -1;
397 +                        rhsubdiv = 1;
398 +                        /* fall through */
399                  case 'd':                       /* solar (direct) only */
400                          skycolor[0] = skycolor[1] = skycolor[2] = 0;
401 <                        if (suncolor[1] <= 1e-4) {
402 <                                inconsistent = 1;
403 <                                suncolor[0] = suncolor[1] = suncolor[2] = 1;
401 >                        grefl[0] = grefl[1] = grefl[2] = 0;
402 >                        break;
403 >                case 'M':                       /* send sun modifiers to file */
404 >                        if ((modsfp = fopen(argv[++i], "w")) == NULL) {
405 >                                fprintf(stderr, "%s: cannot open '%s' for output\n",
406 >                                                progname, argv[i]);
407 >                                exit(1);
408                          }
409                          break;
410                  case 's':                       /* sky only (no direct) */
411                          suncolor[0] = suncolor[1] = suncolor[2] = 0;
381 –                        if (skycolor[1] <= 1e-4) {
382 –                                inconsistent = 1;
383 –                                skycolor[0] = skycolor[1] = skycolor[2] = 1;
384 –                        }
412                          break;
413 +                case 'u':                       /* solar hours only */
414 +                        sun_hours_only = 1;
415 +                        break;
416                  case 'r':                       /* rotate distribution */
417                          if (argv[i][2] && argv[i][2] != 'z')
418                                  goto userr;
# Line 393 | Line 423 | main(int argc, char *argv[])
423                          fixed_sun_sa = PI/360.*atof(argv[++i]);
424                          if (fixed_sun_sa <= 0) {
425                                  fprintf(stderr, "%s: missing solar disk size argument for '-5' option\n",
426 <                                                argv[0]);
426 >                                                progname);
427                                  exit(1);
428                          }
429                          fixed_sun_sa *= fixed_sun_sa*PI;
# Line 401 | Line 431 | main(int argc, char *argv[])
431                  case 'A':                       /* compute average sky */
432                          avgSky = 1;
433                          break;
434 +                case 'i':
435 +                        timeinterval = atof(argv[++i]);
436 +                        break;
437                  default:
438                          goto userr;
439                  }
440          if (i < argc-1)
441                  goto userr;
409 –        if (inconsistent)
410 –                fprintf(stderr, "%s: WARNING: inconsistent -s, -d, -c options!\n",
411 –                                progname);
442          if (i == argc-1 && freopen(argv[i], "r", stdin) == NULL) {
443                  fprintf(stderr, "%s: cannot open '%s' for input\n",
444                                  progname, argv[i]);
445                  exit(1);
446          }
447 +        if ((modsfp != NULL) & (sunsfp == NULL))
448 +                fprintf(stderr, "%s: warning -M output will be empty without -D\n",
449 +                                progname);
450          if (verbose) {
451                  if (i == argc-1)
452                          fprintf(stderr, "%s: reading weather tape '%s'\n",
# Line 456 | Line 489 | main(int argc, char *argv[])
489                  fprintf(stderr, "%s: location '%s'\n", progname, buf);
490                  fprintf(stderr, "%s: (lat,long)=(%.1f,%.1f) degrees north, west\n",
491                                  progname, s_latitude, s_longitude);
492 <                fprintf(stderr, "%s: %d sky patches per time step\n",
493 <                                progname, nskypatch);
492 >                if (avgSky >= 0)
493 >                        fprintf(stderr, "%s: %d sky patches\n",
494 >                                        progname, nskypatch);
495 >                if (sunsfp)
496 >                        fprintf(stderr, "%s: outputting suns to %s\n",
497 >                                        progname, sunsfp==stdout ? "stdout" : "file");
498                  if (rotation != 0)
499                          fprintf(stderr, "%s: rotating output %.0f degrees\n",
500                                          progname, rotation);
# Line 470 | Line 507 | main(int argc, char *argv[])
507          mtx_data = resize_dmatrix(mtx_data, tstorage=2, nskypatch);
508                                          /* process each time step in tape */
509          while (scanf("%d %d %lf %lf %lf\n", &mo, &da, &hr, &dir, &dif) == 5) {
510 <                double          sda, sta;
510 >                double          sda, sta, st;
511 >                int             sun_in_sky;
512 >                                        /* compute solar position */
513 >                if ((mo == 2) & (da == 29)) {
514 >                        julian_date = 60;
515 >                        leap_day = 1;
516 >                } else
517 >                        julian_date = jdate(mo, da) + leap_day;
518 >                sda = sdec(julian_date);
519 >                sta = stadj(julian_date);
520 >                st = hr + sta;
521 >                
522 >                if (timeinterval > 0) {
523 >                        if (fabs(solar_sunrise(mo, da) - st) <= timeinterval/120)
524 >                                st = (st + timeinterval/120 + solar_sunrise(mo, da))/2;
525 >                        else if (fabs(solar_sunset(mo, da) - st) < timeinterval/120)
526 >                                st = (st - timeinterval/120 + solar_sunset(mo, da))/2;
527 >                }
528 >                altitude = salt(sda, st);
529 >                sun_in_sky = (altitude > -DegToRad(SUN_ANG_DEG/2.));
530 >                if (sun_hours_only && !sun_in_sky)
531 >                        continue;       /* skipping nighttime points */
532 >                azimuth = sazi(sda, st) + PI - DegToRad(rotation);
533  
534                  mtx_offset = 3*nskypatch*nstored;
535                  nstored += !avgSky | !nstored;
# Line 480 | Line 539 | main(int argc, char *argv[])
539                          mtx_data = resize_dmatrix(mtx_data, tstorage, nskypatch);
540                  }
541                  ntsteps++;              /* keep count of time steps */
542 <                if (dif <= 1e-4) {
542 >
543 >                if (dir+dif <= 1e-4) {  /* effectively nighttime? */
544                          if (!avgSky | !mtx_offset)
545 <                                memset(mtx_data+mtx_offset, 0, sizeof(float)*3*nskypatch);
545 >                                memset(mtx_data+mtx_offset, 0,
546 >                                                sizeof(float)*3*nskypatch);
547 >                                        /* output black sun? */
548 >                        if (sunsfp && sun_in_sky)
549 >                                OutputSun(solar_minute(julian_date,hr), 0,
550 >                                                        sunsfp, modsfp);
551                          continue;
552                  }
553 <                if (verbose && mo != last_monthly)
554 <                        fprintf(stderr, "%s: stepping through month %d...\n",
555 <                                                progname, last_monthly=mo);
556 <                                        /* compute solar position */
492 <                julian_date = jdate(mo, da);
493 <                sda = sdec(julian_date);
494 <                sta = stadj(julian_date);
495 <                altitude = salt(sda, hr+sta);
496 <                azimuth = sazi(sda, hr+sta) + PI - DegToRad(rotation);
553 >                if (!sun_in_sky && dir > (input==1 ? 20. : 20.*WHTEFFICACY))
554 >                        fprintf(stderr,
555 >                                "%s: warning - unusually bright at %.1f on %d-%d\n",
556 >                                        progname, hr, mo, da);
557                                          /* convert measured values */
558 <                if (dir_is_horiz && altitude > 0.)
558 >                if (dir_is_horiz && altitude > FTINY)
559                          dir /= sin(altitude);
560                  if (input == 1) {
561                          dir_irrad = dir;
# Line 506 | Line 566 | main(int argc, char *argv[])
566                  }
567                                          /* compute sky patch values */
568                  ComputeSky(mtx_data+mtx_offset);
569 +                                        /* output sun if requested */
570 +                if (sunsfp && sun_in_sky)
571 +                        OutputSun(solar_minute(julian_date,hr), 1,
572 +                                                sunsfp, modsfp);
573 +
574 +                if (avgSky < 0)         /* no matrix? */
575 +                        continue;
576 +
577                  AddDirect(mtx_data+mtx_offset);
578                                          /* update cumulative sky? */
579                  for (i = 3*nskypatch*(avgSky&(ntsteps>1)); i--; )
580                          mtx_data[i] += mtx_data[mtx_offset+i];
581 +                                        /* monthly reporting */
582 +                if (verbose && mo != last_monthly)
583 +                        fprintf(stderr, "%s: stepping through month %d...\n",
584 +                                                progname, last_monthly=mo);
585 +                                        /* note whether leap-day was given */
586          }
587 +        if (!ntsteps) {
588 +                fprintf(stderr, "%s: no valid time steps on input\n", progname);
589 +                exit(1);
590 +        }
591                                          /* check for junk at end */
592          while ((i = fgetc(stdin)) != EOF)
593                  if (!isspace(i)) {
# Line 521 | Line 598 | main(int argc, char *argv[])
598                          fputs(buf, stderr); fputc('\n', stderr);
599                          break;
600                  }
601 <        if (!ntsteps) {
602 <                fprintf(stderr, "%s: no valid time steps on input\n", progname);
603 <                exit(1);
604 <        }
601 >
602 >        if (avgSky < 0)                 /* no matrix output? */
603 >                goto alldone;
604 >
605          dif = 1./(double)ntsteps;       /* average sky? */
606          for (i = 3*nskypatch*(avgSky&(ntsteps>1)); i--; )
607                  mtx_data[i] *= dif;
# Line 585 | Line 662 | main(int argc, char *argv[])
662                  if (ferror(stdout))
663                          goto writerr;
664          }
665 <        if (fflush(stdout) == EOF)
665 > alldone:
666 >        if (fflush(NULL) == EOF)
667                  goto writerr;
668          if (verbose)
669                  fprintf(stderr, "%s: done.\n", progname);
670          exit(0);
671   userr:
672 <        fprintf(stderr, "Usage: %s [-v][-h][-A][-d|-s][-r deg][-m N][-g r g b][-c r g b][-o{f|d}][-O{0|1}] [tape.wea]\n",
672 >        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",
673                          progname);
674          exit(1);
675   fmterr:
676 <        fprintf(stderr, "%s: input weather tape format error\n", progname);
676 >        fprintf(stderr, "%s: weather tape format error in header\n", progname);
677          exit(1);
678   writerr:
679          fprintf(stderr, "%s: write error on output\n", progname);
680          exit(1);
681   }
682  
683 +
684   /* Return maximum of two doubles */
685   double dmax( double a, double b )
686   { return (a > b) ? a : b; }
# Line 647 | Line 726 | ComputeSky(float *parr)
726                  /* Limit sky clearness */
727                  if (sky_clearness > 11.9)
728                          sky_clearness = 11.9;
729 +                else if (sky_clearness < 1.0)
730 +                        sky_clearness = 1.0;
731  
732                  /* Limit sky brightness */
733                  if (sky_brightness < 0.01)
734                          sky_brightness = 0.01;
735 +                else if (sky_brightness > 0.6)
736 +                        sky_brightness = 0.6;
737  
738                  /* Calculate illuminance */
739                  index = GetCategoryIndex();
# Line 667 | Line 750 | ComputeSky(float *parr)
750                  diff_illum = diff_irrad * WHTEFFICACY;
751                  dir_illum = dir_irrad * WHTEFFICACY;
752          }
670 –
671 –        if (bright(skycolor) <= 1e-4) {                 /* 0 sky component? */
672 –                memset(parr, 0, sizeof(float)*3*nskypatch);
673 –                return;
674 –        }
753          /* Compute ground radiance (include solar contribution if any) */
754          parr[0] = diff_illum;
755          if (altitude > 0)
# Line 679 | Line 757 | ComputeSky(float *parr)
757          parr[2] = parr[1] = parr[0] *= (1./PI/WHTEFFICACY);
758          multcolor(parr, grefl);
759  
760 +        if (bright(skycolor) <= 1e-4) {                 /* 0 sky component? */
761 +                memset(parr+3, 0, sizeof(float)*3*(nskypatch-1));
762 +                return;
763 +        }
764          /* Calculate Perez sky model parameters */
765          CalcPerezParam(sun_zenith, sky_clearness, sky_brightness, index);
766  
# Line 704 | Line 786 | ComputeSky(float *parr)
786          }
787   }
788  
789 +
790 + double
791 + solar_sunset(int month, int day)
792 + {
793 +        float W;
794 +        W = -1 * (tan(s_latitude) * tan(sdec(jdate(month, day))));
795 +        return(12 + (M_PI / 2 - atan2(W, sqrt(1 - W * W))) * 180 / (M_PI * 15));
796 + }
797 +
798 +
799 + double
800 + solar_sunrise(int month, int day)
801 + {
802 +        float W;
803 +        W = -1 * (tan(s_latitude) * tan(sdec(jdate(month, day))));
804 +        return(12 - (M_PI / 2 - atan2(W, sqrt(1 - W * W))) * 180 / (M_PI * 15));
805 + }
806 +
807 +
808   /* Add in solar direct to nearest sky patches (GW) */
809   void
810   AddDirect(float *parr)
# Line 756 | Line 857 | AddDirect(float *parr)
857          }
858   }
859  
860 + /* Output a sun to indicated file if appropriate for this time step */
861 + void
862 + OutputSun(int id, int goodsun, FILE *fp, FILE *mfp)
863 + {
864 +        double  srad;
865 +        FVECT   sv;
866 +
867 +        srad = DegToRad(SUN_ANG_DEG/2.);
868 +        srad = goodsun ? dir_illum/(WHTEFFICACY * PI*srad*srad) : 0;
869 +        vector(sv, altitude, azimuth);
870 +        fprintf(fp, "\nvoid light solar%d\n0\n0\n", id);
871 +        fprintf(fp, "3 %.3e %.3e %.3e\n", srad*suncolor[0],
872 +                        srad*suncolor[1], srad*suncolor[2]);
873 +        fprintf(fp, "\nsolar%d source sun%d\n0\n0\n", id, id);
874 +        fprintf(fp, "4 %.6f %.6f %.6f %.4f\n", sv[0], sv[1], sv[2], SUN_ANG_DEG);
875 +        
876 +        if (mfp != NULL)                /* saving modifier IDs? */
877 +                fprintf(mfp, "solar%d\n", id);
878 + }
879 +
880   /* Initialize Reinhart sky patch positions (GW) */
881   int
882   rh_init(void)
# Line 953 | Line 1074 | int CalcSkyParamFromIllum()
1074          if (sky_brightness < 0.01)
1075                          sky_brightness = 0.01;
1076  
1077 +        if (sky_clearness < 1.0000)
1078 +        {
1079 +                sky_clearness = 1.0000;
1080 +        }
1081 +
1082 +        if (sky_brightness > 0.6)
1083 +        {
1084 +                sky_brightness = 0.6;
1085 +        }
1086 +
1087          while (((fabs(diff_irrad - test1) > 10.0) ||
1088                          (fabs(dir_irrad - test2) > 10.0)) && !(counter == 5))
1089          {
# Line 978 | Line 1109 | int CalcSkyParamFromIllum()
1109                  /* Limit sky brightness */
1110                  if (sky_brightness < 0.01)
1111                          sky_brightness = 0.01;
1112 +
1113 +                if (sky_clearness < 1.0000)
1114 +                {
1115 +                        sky_clearness = 1.0000;
1116 +                }
1117 +
1118 +                if (sky_brightness > 0.6)
1119 +                {
1120 +                        sky_brightness = 0.6;
1121 +                }
1122          }
1123  
1124          return GetCategoryIndex();

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+ Added lines
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> Changed lines