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

Comparing ray/src/gen/gendaymtx.c (file contents):
Revision 2.3 by greg, Sat Jan 19 20:38:36 2013 UTC vs.
Revision 2.41 by greg, Wed Feb 26 20:39:28 2025 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>
86 + #include "platform.h"
87   #include "rtmath.h"
88 + #include "rtio.h"
89   #include "color.h"
90 + #include "sun.h"
91 + #include "loadEPW.h"
92  
93 < char *progname;                                                         /* Program name */
92 < char errmsg[128];                                                       /* Error message buffer */
93 > char *progname;                                 /* Program name */
94   const double DC_SolarConstantE = 1367.0;        /* Solar constant W/m^2 */
95   const double DC_SolarConstantL = 127.5;         /* Solar constant klux */
96  
# Line 108 | Line 109 | double sky_clearness;                  /* Sky clearness */
109   double solar_rad;                       /* Solar radiance */
110   double sun_zenith;                      /* Sun zenith angle (radians) */
111   int     input = 0;                              /* Input type */
112 + int     output = 0;                             /* Output type */
113  
114   extern double dmax( double, double );
115   extern double CalcAirMass();
# Line 127 | Line 129 | extern void CalcPerezParam( double, double, double, in
129   extern void CalcSkyPatchLumin( float *parr );
130   extern void ComputeSky( float *parr );
131  
132 +
133 + extern double  solar_sunset(int month, int day);
134 + extern double  solar_sunrise(int month, int day);
135 +
136   /* Degrees into radians */
137   #define DegToRad(deg)   ((deg)*(PI/180.))
138  
139   /* Radiuans into degrees */
140   #define RadToDeg(rad)   ((rad)*(180./PI))
141  
136 –
142   /* Perez sky model coefficients */
143  
144   /* Reference:   Perez, R., R. Seals, and J. Michalsky, 1993. "All- */
# Line 208 | Line 213 | static const CategoryBounds SkyClearCat[8] =
213          { 1.950, 2.800 },
214          { 2.800, 4.500 },
215          { 4.500, 6.200 },
216 <        { 6.200, 12.00 }        /* Clear */
216 >        { 6.200, 12.01 }        /* Clear */
217   };
218  
219   /* Luminous efficacy model coefficients */
# Line 247 | Line 252 | static const ModelCoeff DirectLumEff[8] =
252   };
253  
254   #ifndef NSUNPATCH
255 < #define NSUNPATCH       4               /* # patches to spread sun into */
255 > #define NSUNPATCH       4               /* max. # patches to spread sun into */
256   #endif
257  
258 < extern int jdate(int month, int day);
254 < extern double stadj(int  jd);
255 < extern double sdec(int  jd);
256 < extern double salt(double sd, double st);
257 < extern double sazi(double sd, double st);
258 <                                        /* sun calculation constants */
259 < extern double  s_latitude;
260 < extern double  s_longitude;
261 < extern double  s_meridian;
258 > #define SUN_ANG_DEG     0.533           /* sun full-angle in degrees */
259  
260 < double          grefl = 0.2;            /* diffuse ground reflectance */
260 > int             nsuns = NSUNPATCH;      /* number of sun patches to use */
261 > double          fixed_sun_sa = -1;      /* fixed solid angle per sun? */
262  
263   int             verbose = 0;            /* progress reports to stderr? */
264  
# Line 268 | Line 266 | int            outfmt = 'a';           /* output format */
266  
267   int             rhsubdiv = 1;           /* Reinhart sky subdivisions */
268  
269 < float           skycolor[3] = {.96, 1.004, 1.118};      /* sky coloration */
269 > COLOR           skycolor = {.96, 1.004, 1.118}; /* sky coloration */
270 > COLOR           suncolor = {1., 1., 1.};        /* sun color */
271 > COLOR           grefl = {.2, .2, .2};           /* ground reflectance */
272  
273 – int             do_sun = 1;             /* output direct solar contribution? */
274 –
273   int             nskypatch;              /* number of Reinhart patches */
274   float           *rh_palt;               /* sky patch altitudes (radians) */
275   float           *rh_pazi;               /* sky patch azimuths (radians) */
276   float           *rh_dom;                /* sky patch solid angle (sr) */
277  
278 < #define         vector(v,alt,azi)       (       (v)[1] = tcos(alt), \
279 <                                                (v)[0] = (v)[1]*tsin(azi), \
280 <                                                (v)[1] *= tcos(azi), \
281 <                                                (v)[2] = tsin(alt) )
278 > #define         vector(v,alt,azi)       (       (v)[1] = cos(alt), \
279 >                                                (v)[0] = (v)[1]*sin(azi), \
280 >                                                (v)[1] *= cos(azi), \
281 >                                                (v)[2] = sin(alt) )
282  
283   #define         rh_vector(v,i)          vector(v,rh_palt[i],rh_pazi[i])
284  
285   #define         rh_cos(i)               tsin(rh_palt[i])
286  
287 + #define         solar_minute(jd,hr)     ((24*60)*((jd)-1)+(int)((hr)*60.+.5))
288 +
289   extern int      rh_init(void);
290   extern float *  resize_dmatrix(float *mtx_data, int nsteps, int npatch);
291 + extern void     OutputSun(int id, int goodsun, FILE *fp, FILE *mfp);
292   extern void     AddDirect(float *parr);
293  
294 +
295 + static const char *
296 + getfmtname(int fmt)
297 + {
298 +        switch (fmt) {
299 +        case 'a':
300 +                return("ascii");
301 +        case 'f':
302 +                return("float");
303 +        case 'd':
304 +                return("double");
305 +        }
306 +        return("unknown");
307 + }
308 +
309 +
310   int
311   main(int argc, char *argv[])
312   {
313 <        char    buf[256];
313 >        EPWheader       *epw = NULL;    /* EPW/WEA input file */
314 >        EPWrecord       erec;           /* current EPW/WEA input record */
315 >        float   dpthist[2];             /* previous dew point temps */
316 >        double  dir, dif;
317 >        int     doheader = 1;           /* output header? */
318 >        double  rotation = 0;           /* site rotation (degrees) */
319          double  elevation;              /* site elevation (meters) */
320 +        int     leap_day = 0;           /* add leap day? */
321 +        int     sun_hours_only = 0;     /* only output sun hours? */
322          int     dir_is_horiz;           /* direct is meas. on horizontal? */
323 +        FILE    *sunsfp = NULL;         /* output file for individual suns */
324 +        FILE    *modsfp = NULL;         /* modifier output file */
325          float   *mtx_data = NULL;       /* our matrix data */
326 <        int     ntsteps = 0;            /* number of rows in matrix */
326 >        int     avgSky = 0;             /* compute average sky r.t. matrix? */
327 >        int     ntsteps = 0;            /* number of time steps */
328 >        int     tstorage = 0;           /* number of allocated time steps */
329 >        int     nstored = 0;            /* number of time steps in matrix */
330          int     last_monthly = 0;       /* month of last report */
302 –        int     mo, da;                 /* month (1-12) and day (1-31) */
303 –        double  hr;                     /* hour (local standard time) */
304 –        double  dir, dif;               /* direct and diffuse values */
331          int     mtx_offset;
332          int     i, j;
333 +        double  timeinterval = 0;
334  
335          progname = argv[0];
336                                          /* get options */
337          for (i = 1; i < argc && argv[i][0] == '-'; i++)
338                  switch (argv[i][1]) {
339 <                case 'g':
340 <                        grefl = atof(argv[++i]);
339 >                case 'g':                       /* ground reflectance */
340 >                        grefl[0] = atof(argv[++i]);
341 >                        grefl[1] = atof(argv[++i]);
342 >                        grefl[2] = atof(argv[++i]);
343                          break;
344 <                case 'v':
344 >                case 'v':                       /* verbose progress reports */
345                          verbose++;
346                          break;
347 <                case 'o':
347 >                case 'h':                       /* turn off header */
348 >                        doheader = 0;
349 >                        break;
350 >                case 'o':                       /* output format */
351                          switch (argv[i][2]) {
352                          case 'f':
353                          case 'd':
# Line 326 | Line 358 | main(int argc, char *argv[])
358                                  goto userr;
359                          }
360                          break;
361 <                case 'm':
361 >                case 'O':                       /* output type */
362 >                        switch (argv[i][2]) {
363 >                        case '0':
364 >                                output = 0;
365 >                                break;
366 >                        case '1':
367 >                                output = 1;
368 >                                break;
369 >                        default:
370 >                                goto userr;
371 >                        }
372 >                        if (argv[i][3])
373 >                                goto userr;
374 >                        break;
375 >                case 'm':                       /* Reinhart subdivisions */
376                          rhsubdiv = atoi(argv[++i]);
377                          break;
378 <                case 'c':
378 >                case 'c':                       /* sky color */
379                          skycolor[0] = atof(argv[++i]);
380                          skycolor[1] = atof(argv[++i]);
381                          skycolor[2] = atof(argv[++i]);
382                          break;
383 <                case 'd':
384 <                        do_sun = 1;
383 >                case 'D':                       /* output suns to file */
384 >                        if (strcmp(argv[++i], "-")) {
385 >                                sunsfp = fopen(argv[i], "w");
386 >                                if (sunsfp == NULL) {
387 >                                        fprintf(stderr,
388 >                                        "%s: cannot open '%s' for output\n",
389 >                                                        progname, argv[i]);
390 >                                        exit(1);
391 >                                }
392 >                                break;          /* still may output matrix */
393 >                        }
394 >                        sunsfp = stdout;        /* sending to stdout, so... */
395 >                        /* fall through */
396 >                case 'n':                       /* no matrix output */
397 >                        avgSky = -1;
398 >                        rhsubdiv = 1;
399 >                        /* fall through */
400 >                case 'd':                       /* solar (direct) only */
401                          skycolor[0] = skycolor[1] = skycolor[2] = 0;
402 +                        grefl[0] = grefl[1] = grefl[2] = 0;
403                          break;
404 <                case 's':
405 <                        do_sun = 0;
406 <                        if (skycolor[1] <= 1e-4)
407 <                                skycolor[0] = skycolor[1] = skycolor[2] = 1;
404 >                case 'M':                       /* send sun modifiers to file */
405 >                        if ((modsfp = fopen(argv[++i], "w")) == NULL) {
406 >                                fprintf(stderr, "%s: cannot open '%s' for output\n",
407 >                                                progname, argv[i]);
408 >                                exit(1);
409 >                        }
410                          break;
411 +                case 's':                       /* sky only (no direct) */
412 +                        suncolor[0] = suncolor[1] = suncolor[2] = 0;
413 +                        break;
414 +                case 'u':                       /* solar hours only */
415 +                        sun_hours_only = 1;
416 +                        break;
417 +                case 'r':                       /* rotate distribution */
418 +                        if (argv[i][2] && argv[i][2] != 'z')
419 +                                goto userr;
420 +                        rotation = atof(argv[++i]);
421 +                        break;
422 +                case '5':                       /* 5-phase calculation */
423 +                        nsuns = 1;
424 +                        fixed_sun_sa = PI/360.*atof(argv[++i]);
425 +                        if (fixed_sun_sa <= 0) {
426 +                                fprintf(stderr, "%s: missing solar disk size argument for '-5' option\n",
427 +                                                progname);
428 +                                exit(1);
429 +                        }
430 +                        fixed_sun_sa *= fixed_sun_sa*PI;
431 +                        break;
432 +                case 'A':                       /* compute average sky */
433 +                        avgSky = 1;
434 +                        break;
435 +                case 'i':
436 +                        timeinterval = atof(argv[++i]);
437 +                        break;
438                  default:
439                          goto userr;
440                  }
441 <        if (i < argc-1)
441 >        if ((i < argc-1) | (i > argc))
442                  goto userr;
443 <        if (i == argc-1 && freopen(argv[i], "r", stdin) == NULL) {
444 <                fprintf(stderr, "%s: cannot open '%s' for input\n",
353 <                                progname, argv[i]);
443 >        epw = EPWopen(argv[i]);
444 >        if (epw == NULL)
445                  exit(1);
446 <        }
446 >        if ((modsfp != NULL) & (sunsfp == NULL))
447 >                fprintf(stderr, "%s: warning -M output will be empty without -D\n",
448 >                                progname);
449          if (verbose) {
450                  if (i == argc-1)
451                          fprintf(stderr, "%s: reading weather tape '%s'\n",
# Line 362 | Line 455 | main(int argc, char *argv[])
455                                          progname);
456          }
457                                          /* read weather tape header */
458 <        if (scanf("place %[^\r\n] ", buf) != 1)
459 <                goto fmterr;
460 <        if (scanf("latitude %lf\n", &s_latitude) != 1)
461 <                goto fmterr;
462 <        if (scanf("longitude %lf\n", &s_longitude) != 1)
463 <                goto fmterr;
464 <        if (scanf("time_zone %lf\n", &s_meridian) != 1)
372 <                goto fmterr;
373 <        if (scanf("site_elevation %lf\n", &elevation) != 1)
374 <                goto fmterr;
375 <        if (scanf("weather_data_file_units %d\n", &input) != 1)
376 <                goto fmterr;
377 <        switch (input) {                /* translate units */
378 <        case 1:
458 >        s_latitude = epw->loc.latitude;
459 >        s_longitude = -epw->loc.longitude;
460 >        s_meridian = -15.*epw->loc.timezone;
461 >        elevation = epw->loc.elevation;
462 >        switch (epw->isWEA) {           /* translate units */
463 >        case WEAnot:
464 >        case WEAradnorm:
465                  input = 1;              /* radiometric quantities */
466                  dir_is_horiz = 0;       /* direct is perpendicular meas. */
467                  break;
468 <        case 2:
468 >        case WEAradhoriz:
469                  input = 1;              /* radiometric quantities */
470                  dir_is_horiz = 1;       /* solar measured horizontally */
471                  break;
472 <        case 3:
472 >        case WEAphotnorm:
473                  input = 2;              /* photometric quantities */
474                  dir_is_horiz = 0;       /* direct is perpendicular meas. */
475                  break;
# Line 392 | Line 478 | main(int argc, char *argv[])
478          }
479          rh_init();                      /* initialize sky patches */
480          if (verbose) {
481 <                fprintf(stderr, "%s: location '%s'\n", progname, buf);
481 >                fprintf(stderr, "%s: location '%s, %s'\n", progname,
482 >                                epw->loc.city, epw->loc.country);
483                  fprintf(stderr, "%s: (lat,long)=(%.1f,%.1f) degrees north, west\n",
484                                  progname, s_latitude, s_longitude);
485 <                fprintf(stderr, "%s: %d sky patches per time step\n",
486 <                                progname, nskypatch);
485 >                if (avgSky >= 0)
486 >                        fprintf(stderr, "%s: %d sky patches\n",
487 >                                        progname, nskypatch);
488 >                if (sunsfp)
489 >                        fprintf(stderr, "%s: outputting suns to %s\n",
490 >                                        progname, sunsfp==stdout ? "stdout" : "file");
491 >                if (rotation != 0)
492 >                        fprintf(stderr, "%s: rotating output %.0f degrees\n",
493 >                                        progname, rotation);
494          }
495                                          /* convert quantities to radians */
496          s_latitude = DegToRad(s_latitude);
497          s_longitude = DegToRad(s_longitude);
498          s_meridian = DegToRad(s_meridian);
499 +                                        /* initial allocation */
500 +        mtx_data = resize_dmatrix(mtx_data, tstorage=2, nskypatch);
501 +        dpthist[0] = -100;
502                                          /* process each time step in tape */
503 <        while (scanf("%d %d %lf %lf %lf\n", &mo, &da, &hr, &dir, &dif) == 5) {
504 <                double          sda, sta;
505 <                                        /* make space for next time step */
506 <                mtx_offset = 3*nskypatch*ntsteps++;
507 <                mtx_data = resize_dmatrix(mtx_data, ntsteps, nskypatch);
508 <                if (dif <= 1e-4) {
412 <                        memset(mtx_data+mtx_offset, 0, sizeof(float)*3*nskypatch);
413 <                        continue;
414 <                }
415 <                if (verbose && mo != last_monthly)
416 <                        fprintf(stderr, "%s: stepping through month %d...\n",
417 <                                                progname, last_monthly=mo);
503 >        while ((j = EPWread(epw, &erec)) > 0) {
504 >                int             mo = erec.date.month+1;
505 >                int             da = erec.date.day;
506 >                double          hr = erec.date.hour;
507 >                double          sda, sta, st;
508 >                int             sun_in_sky;
509                                          /* compute solar position */
510 <                julian_date = jdate(mo, da);
510 >                if ((mo == 2) & (da == 29)) {
511 >                        julian_date = 60;
512 >                        leap_day = 1;
513 >                } else
514 >                        julian_date = jdate(mo, da) + leap_day;
515                  sda = sdec(julian_date);
516                  sta = stadj(julian_date);
517 <                altitude = salt(sda, hr+sta);
518 <                azimuth = sazi(sda, hr+sta) + PI;
517 >                st = hr + sta;
518 >                
519 >                if (timeinterval > 0) {
520 >                        if (fabs(solar_sunrise(mo, da) - st) <= timeinterval/120)
521 >                                st = (st + timeinterval/120 + solar_sunrise(mo, da))/2;
522 >                        else if (fabs(solar_sunset(mo, da) - st) < timeinterval/120)
523 >                                st = (st - timeinterval/120 + solar_sunset(mo, da))/2;
524 >                }
525 >                altitude = salt(sda, st);
526 >                sun_in_sky = (altitude > -DegToRad(SUN_ANG_DEG/2.));
527 >                if (sun_hours_only && !sun_in_sky)
528 >                        continue;       /* skipping nighttime points */
529 >                azimuth = sazi(sda, st) + PI - DegToRad(rotation);
530 >
531 >                switch (epw->isWEA) {           /* translate units */
532 >                case WEAnot:
533 >                case WEAradnorm:
534 >                        if (!EPWisset(&erec,dirirrad) |
535 >                                        !EPWisset(&erec,horizdiffirrad)) {
536 >                                fprintf(stderr, "%s: missing required irradiances at line %d\n",
537 >                                                progname, epw->lino);
538 >                                exit(1);
539 >                        }
540 >                        dir = erec.dirirrad;
541 >                        dif = erec.horizdiffirrad;
542 >                        break;
543 >                case WEAradhoriz:
544 >                        dir = erec.globhorizirrad - erec.horizdiffirrad;
545 >                        dif = erec.horizdiffirrad;
546 >                        break;
547 >                case WEAphotnorm:
548 >                        dir = erec.dirillum;
549 >                        dif = erec.diffillum;
550 >                        break;
551 >                }
552 >                if (EPWisset(&erec,dptemp)) {   /* 3-hour dew point temp */
553 >                        if (dpthist[0] < -99)
554 >                                dpthist[0] = dpthist[1] = erec.dptemp;
555 >                        dew_point = (1./3.)*(dpthist[0] + dpthist[1] + erec.dptemp);
556 >                        dpthist[0] = dpthist[1]; dpthist[1] = erec.dptemp;
557 >                }
558 >                mtx_offset = 3*nskypatch*nstored;
559 >                nstored += !avgSky | !nstored;
560 >                                        /* make space for next row */
561 >                if (nstored > tstorage) {
562 >                        tstorage += (tstorage>>1) + nstored + 7;
563 >                        mtx_data = resize_dmatrix(mtx_data, tstorage, nskypatch);
564 >                }
565 >                ntsteps++;              /* keep count of time steps */
566 >
567 >                if (dir+dif <= 1e-4) {  /* effectively nighttime? */
568 >                        if (!avgSky | !mtx_offset)
569 >                                memset(mtx_data+mtx_offset, 0,
570 >                                                sizeof(float)*3*nskypatch);
571 >                                        /* output black sun? */
572 >                        if (sunsfp && sun_in_sky)
573 >                                OutputSun(solar_minute(julian_date,hr), 0,
574 >                                                        sunsfp, modsfp);
575 >                        continue;
576 >                }
577 >                if (!sun_in_sky && dir > (input==1 ? 20. : 20.*WHTEFFICACY))
578 >                        fprintf(stderr,
579 >                                "%s: warning - unusually bright at %.1f on %d-%d\n",
580 >                                        progname, hr, mo, da);
581                                          /* convert measured values */
582 <                if (dir_is_horiz && altitude > 0.)
582 >                if (dir_is_horiz && altitude > FTINY)
583                          dir /= sin(altitude);
584                  if (input == 1) {
585                          dir_irrad = dir;
# Line 433 | Line 590 | main(int argc, char *argv[])
590                  }
591                                          /* compute sky patch values */
592                  ComputeSky(mtx_data+mtx_offset);
593 <                if (do_sun)
594 <                        AddDirect(mtx_data+mtx_offset);
593 >                                        /* output sun if requested */
594 >                if (sunsfp && sun_in_sky)
595 >                        OutputSun(solar_minute(julian_date,hr), 1,
596 >                                                sunsfp, modsfp);
597 >
598 >                if (avgSky < 0)         /* no matrix? */
599 >                        continue;
600 >
601 >                AddDirect(mtx_data+mtx_offset);
602 >                                        /* update cumulative sky? */
603 >                for (i = 3*nskypatch*(avgSky&(ntsteps>1)); i--; )
604 >                        mtx_data[i] += mtx_data[mtx_offset+i];
605 >                                        /* monthly reporting */
606 >                if (verbose && mo != last_monthly)
607 >                        fprintf(stderr, "%s: stepping through month %d...\n",
608 >                                                progname, last_monthly=mo);
609 >                                        /* note whether leap-day was given */
610          }
611 <                                        /* check for junk at end */
612 <        while ((i = fgetc(stdin)) != EOF)
613 <                if (!isspace(i)) {
614 <                        fprintf(stderr, "%s: warning - unexpected data past EOT: ",
615 <                                        progname);
616 <                        buf[0] = i; buf[1] = '\0';
617 <                        fgets(buf+1, sizeof(buf)-1, stdin);
618 <                        fputs(buf, stderr); fputc('\n', stderr);
619 <                        break;
620 <                }
611 >        if (j != EOF) {
612 >                fprintf(stderr, "%s: error on input\n", progname);
613 >                exit(1);
614 >        }
615 >        EPWclose(epw); epw = NULL;
616 >        if (!ntsteps) {
617 >                fprintf(stderr, "%s: no valid time steps on input\n", progname);
618 >                exit(1);
619 >        }
620 >        if (avgSky < 0)                 /* no matrix output? */
621 >                goto alldone;
622 >
623 >        dif = 1./(double)ntsteps;       /* average sky? */
624 >        for (i = 3*nskypatch*(avgSky&(ntsteps>1)); i--; )
625 >                mtx_data[i] *= dif;
626                                          /* write out matrix */
627 +        if (outfmt != 'a')
628 +                SET_FILE_BINARY(stdout);
629   #ifdef getc_unlocked
630          flockfile(stdout);
631   #endif
632          if (verbose)
633                  fprintf(stderr, "%s: writing %smatrix with %d time steps...\n",
634 <                                progname, outfmt=='a' ? "" : "binary ", ntsteps);
634 >                                progname, outfmt=='a' ? "" : "binary ", nstored);
635 >        if (doheader) {
636 >                newheader("RADIANCE", stdout);
637 >                printargs(argc, argv, stdout);
638 >                printf("LATLONG= %.8f %.8f\n", RadToDeg(s_latitude),
639 >                                        -RadToDeg(s_longitude));
640 >                printf("NROWS=%d\n", nskypatch);
641 >                printf("NCOLS=%d\n", nstored);
642 >                printf("NCOMP=3\n");
643 >                if ((outfmt == 'f') | (outfmt == 'd'))
644 >                        fputendian(stdout);
645 >                fputformat((char *)getfmtname(outfmt), stdout);
646 >                putchar('\n');
647 >        }
648                                          /* patches are rows (outer sort) */
649          for (i = 0; i < nskypatch; i++) {
650                  mtx_offset = 3*i;
651                  switch (outfmt) {
652                  case 'a':
653 <                        for (j = 0; j < ntsteps; j++) {
653 >                        for (j = 0; j < nstored; j++) {
654                                  printf("%.3g %.3g %.3g\n", mtx_data[mtx_offset],
655                                                  mtx_data[mtx_offset+1],
656                                                  mtx_data[mtx_offset+2]);
657                                  mtx_offset += 3*nskypatch;
658                          }
659 <                        if (ntsteps > 1)
659 >                        if (nstored > 1)
660                                  fputc('\n', stdout);
661                          break;
662                  case 'f':
663 <                        for (j = 0; j < ntsteps; j++) {
664 <                                fwrite(mtx_data+mtx_offset, sizeof(float), 3,
663 >                        for (j = 0; j < nstored; j++) {
664 >                                putbinary(mtx_data+mtx_offset, sizeof(float), 3,
665                                                  stdout);
666                                  mtx_offset += 3*nskypatch;
667                          }
668                          break;
669                  case 'd':
670 <                        for (j = 0; j < ntsteps; j++) {
670 >                        for (j = 0; j < nstored; j++) {
671                                  double  ment[3];
672                                  ment[0] = mtx_data[mtx_offset];
673                                  ment[1] = mtx_data[mtx_offset+1];
674                                  ment[2] = mtx_data[mtx_offset+2];
675 <                                fwrite(ment, sizeof(double), 3, stdout);
675 >                                putbinary(ment, sizeof(double), 3, stdout);
676                                  mtx_offset += 3*nskypatch;
677                          }
678                          break;
# Line 488 | Line 680 | main(int argc, char *argv[])
680                  if (ferror(stdout))
681                          goto writerr;
682          }
683 <        if (fflush(stdout) == EOF)
683 > alldone:
684 >        if (fflush(NULL) == EOF)
685                  goto writerr;
686          if (verbose)
687                  fprintf(stderr, "%s: done.\n", progname);
688          exit(0);
689   userr:
690 <        fprintf(stderr, "Usage: %s [-v][-d|-s][-m N][-g refl][-c r g b][-o{f|d}] [tape.wea]\n",
690 >        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",
691                          progname);
692          exit(1);
693   fmterr:
694 <        fprintf(stderr, "%s: input weather tape format error\n", progname);
694 >        fprintf(stderr, "%s: weather tape format error in header\n", progname);
695          exit(1);
696   writerr:
697          fprintf(stderr, "%s: write error on output\n", progname);
698          exit(1);
699   }
700  
701 +
702   /* Return maximum of two doubles */
703   double dmax( double a, double b )
704   { return (a > b) ? a : b; }
# Line 515 | Line 709 | ComputeSky(float *parr)
709   {
710          int index;                      /* Category index */
711          double norm_diff_illum;         /* Normalized diffuse illuimnance */
518 –        double zlumin;                  /* Zenith luminance */
712          int i;
713          
714          /* Calculate atmospheric precipitable water content */
715          apwc = CalcPrecipWater(dew_point);
716  
717 <        /* Limit solar altitude to keep circumsolar off zenith */
718 <        if (altitude > DegToRad(87.0))
719 <                altitude = DegToRad(87.0);
717 >        /* Calculate sun zenith angle (don't let it dip below horizon) */
718 >        /* Also limit minimum angle to keep circumsolar off zenith */
719 >        if (altitude <= 0.0)
720 >                sun_zenith = DegToRad(90.0);
721 >        else if (altitude >= DegToRad(87.0))
722 >                sun_zenith = DegToRad(3.0);
723 >        else
724 >                sun_zenith = DegToRad(90.0) - altitude;
725  
528 –        /* Calculate sun zenith angle */
529 –        sun_zenith = DegToRad(90.0) - altitude;
530 –
726          /* Compute the inputs for the calculation of the sky distribution */
727          
728          if (input == 0)                                 /* XXX never used */
# Line 546 | Line 741 | ComputeSky(float *parr)
741                  sky_brightness = CalcSkyBrightness();
742                  sky_clearness =  CalcSkyClearness();
743  
744 +                /* Limit sky clearness */
745 +                if (sky_clearness > 11.9)
746 +                        sky_clearness = 11.9;
747 +                else if (sky_clearness < 1.0)
748 +                        sky_clearness = 1.0;
749 +
750 +                /* Limit sky brightness */
751 +                if (sky_brightness < 0.01)
752 +                        sky_brightness = 0.01;
753 +                else if (sky_brightness > 0.6)
754 +                        sky_brightness = 0.6;
755 +
756                  /* Calculate illuminance */
757                  index = GetCategoryIndex();
758                  diff_illum = diff_irrad * CalcDiffuseIllumRatio(index);
# Line 557 | Line 764 | ComputeSky(float *parr)
764                  index = CalcSkyParamFromIllum();
765          }
766  
767 <        if (bright(skycolor) <= 1e-4) {                 /* 0 sky component? */
768 <                memset(parr, 0, sizeof(float)*3*nskypatch);
769 <                return;
767 >        if (output == 1) {                      /* hack for solar radiance */
768 >                diff_illum = diff_irrad * WHTEFFICACY;
769 >                dir_illum = dir_irrad * WHTEFFICACY;
770          }
771          /* Compute ground radiance (include solar contribution if any) */
772          parr[0] = diff_illum;
773          if (altitude > 0)
774                  parr[0] += dir_illum * sin(altitude);
775 <        parr[2] = parr[1] = parr[0] *= grefl*(1./PI/WHTEFFICACY);
775 >        parr[2] = parr[1] = parr[0] *= (1./PI/WHTEFFICACY);
776 >        multcolor(parr, grefl);
777  
778 +        if (bright(skycolor) <= 1e-4) {                 /* 0 sky component? */
779 +                memset(parr+3, 0, sizeof(float)*3*(nskypatch-1));
780 +                return;
781 +        }
782          /* Calculate Perez sky model parameters */
783          CalcPerezParam(sun_zenith, sky_clearness, sky_brightness, index);
784  
# Line 576 | Line 788 | ComputeSky(float *parr)
788          /* Calculate relative horizontal illuminance */
789          norm_diff_illum = CalcRelHorzIllum(parr);
790  
791 +        /* Check for zero sky -- make uniform in that case */
792 +        if (norm_diff_illum <= FTINY) {
793 +                for (i = 1; i < nskypatch; i++)
794 +                        setcolor(parr+3*i, 1., 1., 1.);
795 +                norm_diff_illum = PI;
796 +        }
797          /* Normalization coefficient */
798          norm_diff_illum = diff_illum / norm_diff_illum;
799  
582 –        /* Calculate relative zenith luminance */
583 –        zlumin = CalcRelLuminance(sun_zenith, 0.0);
584 –
585 –        /* Calculate absolute zenith illuminance */
586 –        zlumin *= norm_diff_illum;
587 –
800          /* Apply to sky patches to get absolute radiance values */
801          for (i = 1; i < nskypatch; i++) {
802 <                scalecolor(parr+3*i, zlumin*(1./WHTEFFICACY));
802 >                scalecolor(parr+3*i, norm_diff_illum*(1./WHTEFFICACY));
803                  multcolor(parr+3*i, skycolor);
804          }
805   }
806  
807 +
808 + double
809 + solar_sunset(int month, int day)
810 + {
811 +        float W;
812 +        W = -1 * (tan(s_latitude) * tan(sdec(jdate(month, day))));
813 +        return(12 + (M_PI / 2 - atan2(W, sqrt(1 - W * W))) * 180 / (M_PI * 15));
814 + }
815 +
816 +
817 + double
818 + solar_sunrise(int month, int day)
819 + {
820 +        float W;
821 +        W = -1 * (tan(s_latitude) * tan(sdec(jdate(month, day))));
822 +        return(12 - (M_PI / 2 - atan2(W, sqrt(1 - W * W))) * 180 / (M_PI * 15));
823 + }
824 +
825 +
826   /* Add in solar direct to nearest sky patches (GW) */
827   void
828   AddDirect(float *parr)
# Line 602 | Line 833 | AddDirect(float *parr)
833          double  wta[NSUNPATCH], wtot;
834          int     i, j, p;
835  
836 <        if (!do_sun || dir_illum < 1e-4)
836 >        if (dir_illum <= 1e-4 || bright(suncolor) <= 1e-4)
837                  return;
838 <                                        /* identify NSUNPATCH closest patches */
839 <        for (i = NSUNPATCH; i--; )
838 >                                        /* identify nsuns closest patches */
839 >        if (nsuns > NSUNPATCH)
840 >                nsuns = NSUNPATCH;
841 >        else if (nsuns <= 0)
842 >                nsuns = 1;
843 >        for (i = nsuns; i--; )
844                  near_dprod[i] = -1.;
845          vector(svec, altitude, azimuth);
846          for (p = 1; p < nskypatch; p++) {
# Line 613 | Line 848 | AddDirect(float *parr)
848                  double  dprod;
849                  rh_vector(pvec, p);
850                  dprod = DOT(pvec, svec);
851 <                for (i = 0; i < NSUNPATCH; i++)
851 >                for (i = 0; i < nsuns; i++)
852                          if (dprod > near_dprod[i]) {
853 <                                for (j = NSUNPATCH; --j > i; ) {
853 >                                for (j = nsuns; --j > i; ) {
854                                          near_dprod[j] = near_dprod[j-1];
855                                          near_patch[j] = near_patch[j-1];
856                                  }
# Line 625 | Line 860 | AddDirect(float *parr)
860                          }
861          }
862          wtot = 0;                       /* weight by proximity */
863 <        for (i = NSUNPATCH; i--; )
863 >        for (i = nsuns; i--; )
864                  wtot += wta[i] = 1./(1.002 - near_dprod[i]);
865                                          /* add to nearest patch radiances */
866 <        for (i = NSUNPATCH; i--; ) {
866 >        for (i = nsuns; i--; ) {
867                  float   *pdest = parr + 3*near_patch[i];
868 <                float   val_add = wta[i] * dir_illum /
869 <                                (WHTEFFICACY * wtot * rh_dom[near_patch[i]]);
870 <                *pdest++ += val_add;
871 <                *pdest++ += val_add;
872 <                *pdest++ += val_add;
868 >                float   val_add = wta[i] * dir_illum / (WHTEFFICACY * wtot);
869 >
870 >                val_add /= (fixed_sun_sa > 0)   ? fixed_sun_sa
871 >                                                : rh_dom[near_patch[i]] ;
872 >                *pdest++ += val_add*suncolor[0];
873 >                *pdest++ += val_add*suncolor[1];
874 >                *pdest++ += val_add*suncolor[2];
875          }
876   }
877  
878 + /* Output a sun to indicated file if appropriate for this time step */
879 + void
880 + OutputSun(int id, int goodsun, FILE *fp, FILE *mfp)
881 + {
882 +        double  srad;
883 +        FVECT   sv;
884 +
885 +        srad = DegToRad(SUN_ANG_DEG/2.);
886 +        srad = goodsun ? dir_illum/(WHTEFFICACY * PI*srad*srad) : 0;
887 +        vector(sv, altitude, azimuth);
888 +        fprintf(fp, "\nvoid light solar%d\n0\n0\n", id);
889 +        fprintf(fp, "3 %.3e %.3e %.3e\n", srad*suncolor[0],
890 +                        srad*suncolor[1], srad*suncolor[2]);
891 +        fprintf(fp, "\nsolar%d source sun%d\n0\n0\n", id, id);
892 +        fprintf(fp, "4 %.6f %.6f %.6f %.4f\n", sv[0], sv[1], sv[2], SUN_ANG_DEG);
893 +        
894 +        if (mfp != NULL)                /* saving modifier IDs? */
895 +                fprintf(mfp, "solar%d\n", id);
896 + }
897 +
898   /* Initialize Reinhart sky patch positions (GW) */
899   int
900   rh_init(void)
# Line 775 | Line 1032 | double CalcSkyClearness()
1032          double sz_cubed;        /* Sun zenith angle cubed */
1033  
1034          /* Calculate sun zenith angle cubed */
1035 <        sz_cubed = pow(sun_zenith, 3.0);
1035 >        sz_cubed = sun_zenith*sun_zenith*sun_zenith;
1036  
1037          return ((diff_irrad + dir_irrad) / diff_irrad + 1.041 *
1038                          sz_cubed) / (1.0 + 1.041 * sz_cubed);
# Line 806 | Line 1063 | double CalcDiffuseIrradiance()
1063   double CalcDirectIrradiance()
1064   {
1065          return CalcDiffuseIrradiance() * ((sky_clearness - 1.0) * (1 + 1.041
1066 <                        * pow(sun_zenith, 3.0)));
1066 >                        * sun_zenith*sun_zenith*sun_zenith));
1067   }
1068  
1069   /* Calculate sky brightness and clearness from illuminance values */
# Line 832 | Line 1089 | int CalcSkyParamFromIllum()
1089                  sky_clearness = 12.0;
1090  
1091          /* Limit sky brightness */
1092 <        if (sky_brightness < 0.05)
1092 >        if (sky_brightness < 0.01)
1093                          sky_brightness = 0.01;
1094  
1095 +        if (sky_clearness < 1.0000)
1096 +        {
1097 +                sky_clearness = 1.0000;
1098 +        }
1099 +
1100 +        if (sky_brightness > 0.6)
1101 +        {
1102 +                sky_brightness = 0.6;
1103 +        }
1104 +
1105          while (((fabs(diff_irrad - test1) > 10.0) ||
1106                          (fabs(dir_irrad - test2) > 10.0)) && !(counter == 5))
1107          {
# Line 845 | Line 1112 | int CalcSkyParamFromIllum()
1112                  /* Convert illuminance to irradiance */
1113                  index = GetCategoryIndex();
1114                  diff_irrad = diff_illum / CalcDiffuseIllumRatio(index);
1115 <                dir_irrad = dir_illum / CalcDirectIllumRatio(index);
1115 >                dir_irrad = CalcDirectIllumRatio(index);
1116 >                if (dir_irrad > 0.1)
1117 >                        dir_irrad = dir_illum / dir_irrad;
1118          
1119                  /* Calculate sky brightness and clearness */
1120                  sky_brightness = CalcSkyBrightness();
# Line 856 | Line 1125 | int CalcSkyParamFromIllum()
1125                          sky_clearness = 12.0;
1126          
1127                  /* Limit sky brightness */
1128 <                if (sky_brightness < 0.05)
1128 >                if (sky_brightness < 0.01)
1129                          sky_brightness = 0.01;
1130 +
1131 +                if (sky_clearness < 1.0000)
1132 +                {
1133 +                        sky_clearness = 1.0000;
1134 +                }
1135 +
1136 +                if (sky_brightness > 0.6)
1137 +                {
1138 +                        sky_brightness = 0.6;
1139 +                }
1140          }
1141  
1142          return GetCategoryIndex();
# Line 942 | Line 1221 | double CalcRelHorzIllum( float *parr )
1221          double rh_illum = 0.0;  /* Relative horizontal illuminance */
1222  
1223          for (i = 1; i < nskypatch; i++)
1224 <                rh_illum += parr[3*i+1] * rh_cos(i);
1224 >                rh_illum += parr[3*i+1] * rh_cos(i) * rh_dom[i];
1225  
1226 <        return rh_illum * (2.0 * PI / (nskypatch-1));
1226 >        return rh_illum;
1227   }
1228  
1229   /* Calculate earth orbit eccentricity correction factor */

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