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

Comparing ray/src/gen/gendaymtx.c (file contents):
Revision 2.7 by greg, Sat Jan 26 00:59:08 2013 UTC vs.
Revision 2.32 by greg, Mon Jan 6 21:02:57 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>
86 + #include "platform.h"
87   #include "rtmath.h"
88 + #include "rtio.h"
89   #include "color.h"
90 + #include "sun.h"
91  
92   char *progname;                                                         /* Program name */
93   char errmsg[128];                                                       /* Error message buffer */
# 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 208 | Line 210 | static const CategoryBounds SkyClearCat[8] =
210          { 1.950, 2.800 },
211          { 2.800, 4.500 },
212          { 4.500, 6.200 },
213 <        { 6.200, 12.00 }        /* Clear */
213 >        { 6.200, 12.01 }        /* Clear */
214   };
215  
216   /* Luminous efficacy model coefficients */
# Line 247 | Line 249 | static const ModelCoeff DirectLumEff[8] =
249   };
250  
251   #ifndef NSUNPATCH
252 < #define NSUNPATCH       4               /* # patches to spread sun into */
252 > #define NSUNPATCH       4               /* max. # patches to spread sun into */
253   #endif
254  
255 < extern int jdate(int month, int day);
256 < 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;
255 > int             nsuns = NSUNPATCH;      /* number of sun patches to use */
256 > double          fixed_sun_sa = -1;      /* fixed solid angle per sun? */
257  
258   int             verbose = 0;            /* progress reports to stderr? */
259  
# Line 288 | Line 283 | extern int     rh_init(void);
283   extern float *  resize_dmatrix(float *mtx_data, int nsteps, int npatch);
284   extern void     AddDirect(float *parr);
285  
286 +
287 + static const char *
288 + getfmtname(int fmt)
289 + {
290 +        switch (fmt) {
291 +        case 'a':
292 +                return("ascii");
293 +        case 'f':
294 +                return("float");
295 +        case 'd':
296 +                return("double");
297 +        }
298 +        return("unknown");
299 + }
300 +
301 +
302   int
303   main(int argc, char *argv[])
304   {
305          char    buf[256];
306 +        int     doheader = 1;           /* output header? */
307 +        double  rotation = 0;           /* site rotation (degrees) */
308          double  elevation;              /* site elevation (meters) */
309          int     dir_is_horiz;           /* direct is meas. on horizontal? */
310          float   *mtx_data = NULL;       /* our matrix data */
311 <        int     ntsteps = 0;            /* number of rows in matrix */
311 >        int     avgSky = 0;             /* compute average sky r.t. matrix? */
312 >        int     ntsteps = 0;            /* number of time steps */
313 >        int     tstorage = 0;           /* number of allocated time steps */
314 >        int     nstored = 0;            /* number of time steps in matrix */
315          int     last_monthly = 0;       /* month of last report */
316 +        int     inconsistent = 0;       /* inconsistent options set? */
317          int     mo, da;                 /* month (1-12) and day (1-31) */
318          double  hr;                     /* hour (local standard time) */
319          double  dir, dif;               /* direct and diffuse values */
# Line 315 | Line 332 | main(int argc, char *argv[])
332                  case 'v':                       /* verbose progress reports */
333                          verbose++;
334                          break;
335 +                case 'h':                       /* turn off header */
336 +                        doheader = 0;
337 +                        break;
338                  case 'o':                       /* output format */
339                          switch (argv[i][2]) {
340                          case 'f':
# Line 326 | Line 346 | main(int argc, char *argv[])
346                                  goto userr;
347                          }
348                          break;
349 +                case 'O':                       /* output type */
350 +                        switch (argv[i][2]) {
351 +                        case '0':
352 +                                output = 0;
353 +                                break;
354 +                        case '1':
355 +                                output = 1;
356 +                                break;
357 +                        default:
358 +                                goto userr;
359 +                        }
360 +                        if (argv[i][3])
361 +                                goto userr;
362 +                        break;
363                  case 'm':                       /* Reinhart subdivisions */
364                          rhsubdiv = atoi(argv[++i]);
365                          break;
366                  case 'c':                       /* sky color */
367 +                        inconsistent |= (skycolor[1] <= 1e-4);
368                          skycolor[0] = atof(argv[++i]);
369                          skycolor[1] = atof(argv[++i]);
370                          skycolor[2] = atof(argv[++i]);
371                          break;
372                  case 'd':                       /* solar (direct) only */
373                          skycolor[0] = skycolor[1] = skycolor[2] = 0;
374 <                        if (suncolor[1] <= 1e-4)
374 >                        if (suncolor[1] <= 1e-4) {
375 >                                inconsistent = 1;
376                                  suncolor[0] = suncolor[1] = suncolor[2] = 1;
377 +                        }
378                          break;
379                  case 's':                       /* sky only (no direct) */
380                          suncolor[0] = suncolor[1] = suncolor[2] = 0;
381 <                        if (skycolor[1] <= 1e-4)
381 >                        if (skycolor[1] <= 1e-4) {
382 >                                inconsistent = 1;
383                                  skycolor[0] = skycolor[1] = skycolor[2] = 1;
384 +                        }
385                          break;
386 +                case 'r':                       /* rotate distribution */
387 +                        if (argv[i][2] && argv[i][2] != 'z')
388 +                                goto userr;
389 +                        rotation = atof(argv[++i]);
390 +                        break;
391 +                case '5':                       /* 5-phase calculation */
392 +                        nsuns = 1;
393 +                        fixed_sun_sa = PI/360.*atof(argv[++i]);
394 +                        if (fixed_sun_sa <= 0) {
395 +                                fprintf(stderr, "%s: missing solar disk size argument for '-5' option\n",
396 +                                                argv[0]);
397 +                                exit(1);
398 +                        }
399 +                        fixed_sun_sa *= fixed_sun_sa*PI;
400 +                        break;
401 +                case 'A':                       /* compute average sky */
402 +                        avgSky = 1;
403 +                        break;
404                  default:
405                          goto userr;
406                  }
407          if (i < argc-1)
408                  goto userr;
409 +        if (inconsistent)
410 +                fprintf(stderr, "%s: WARNING: inconsistent -s, -d, -c options!\n",
411 +                                progname);
412          if (i == argc-1 && freopen(argv[i], "r", stdin) == NULL) {
413                  fprintf(stderr, "%s: cannot open '%s' for input\n",
414                                  progname, argv[i]);
# Line 398 | Line 458 | main(int argc, char *argv[])
458                                  progname, s_latitude, s_longitude);
459                  fprintf(stderr, "%s: %d sky patches per time step\n",
460                                  progname, nskypatch);
461 +                if (rotation != 0)
462 +                        fprintf(stderr, "%s: rotating output %.0f degrees\n",
463 +                                        progname, rotation);
464          }
465                                          /* convert quantities to radians */
466          s_latitude = DegToRad(s_latitude);
467          s_longitude = DegToRad(s_longitude);
468          s_meridian = DegToRad(s_meridian);
469 +                                        /* initial allocation */
470 +        mtx_data = resize_dmatrix(mtx_data, tstorage=2, nskypatch);
471                                          /* process each time step in tape */
472          while (scanf("%d %d %lf %lf %lf\n", &mo, &da, &hr, &dir, &dif) == 5) {
473                  double          sda, sta;
474 <                                        /* make space for next time step */
475 <                mtx_offset = 3*nskypatch*ntsteps++;
476 <                mtx_data = resize_dmatrix(mtx_data, ntsteps, nskypatch);
474 >
475 >                mtx_offset = 3*nskypatch*nstored;
476 >                nstored += !avgSky | !nstored;
477 >                                        /* make space for next row */
478 >                if (nstored > tstorage) {
479 >                        tstorage += (tstorage>>1) + nstored + 7;
480 >                        mtx_data = resize_dmatrix(mtx_data, tstorage, nskypatch);
481 >                }
482 >                ntsteps++;              /* keep count of time steps */
483                  if (dif <= 1e-4) {
484 <                        memset(mtx_data+mtx_offset, 0, sizeof(float)*3*nskypatch);
484 >                        if (!avgSky | !mtx_offset)
485 >                                memset(mtx_data+mtx_offset, 0, sizeof(float)*3*nskypatch);
486                          continue;
487                  }
488                  if (verbose && mo != last_monthly)
# Line 421 | Line 493 | main(int argc, char *argv[])
493                  sda = sdec(julian_date);
494                  sta = stadj(julian_date);
495                  altitude = salt(sda, hr+sta);
496 <                azimuth = sazi(sda, hr+sta) + PI;
496 >                azimuth = sazi(sda, hr+sta) + PI - DegToRad(rotation);
497                                          /* convert measured values */
498                  if (dir_is_horiz && altitude > 0.)
499                          dir /= sin(altitude);
# Line 435 | Line 507 | main(int argc, char *argv[])
507                                          /* compute sky patch values */
508                  ComputeSky(mtx_data+mtx_offset);
509                  AddDirect(mtx_data+mtx_offset);
510 +                                        /* update cumulative sky? */
511 +                for (i = 3*nskypatch*(avgSky&(ntsteps>1)); i--; )
512 +                        mtx_data[i] += mtx_data[mtx_offset+i];
513          }
514                                          /* check for junk at end */
515          while ((i = fgetc(stdin)) != EOF)
# Line 446 | Line 521 | main(int argc, char *argv[])
521                          fputs(buf, stderr); fputc('\n', stderr);
522                          break;
523                  }
524 +        if (!ntsteps) {
525 +                fprintf(stderr, "%s: no valid time steps on input\n", progname);
526 +                exit(1);
527 +        }
528 +        dif = 1./(double)ntsteps;       /* average sky? */
529 +        for (i = 3*nskypatch*(avgSky&(ntsteps>1)); i--; )
530 +                mtx_data[i] *= dif;
531                                          /* write out matrix */
532 +        if (outfmt != 'a')
533 +                SET_FILE_BINARY(stdout);
534   #ifdef getc_unlocked
535          flockfile(stdout);
536   #endif
537          if (verbose)
538                  fprintf(stderr, "%s: writing %smatrix with %d time steps...\n",
539 <                                progname, outfmt=='a' ? "" : "binary ", ntsteps);
539 >                                progname, outfmt=='a' ? "" : "binary ", nstored);
540 >        if (doheader) {
541 >                newheader("RADIANCE", stdout);
542 >                printargs(argc, argv, stdout);
543 >                printf("LATLONG= %.8f %.8f\n", RadToDeg(s_latitude),
544 >                                        -RadToDeg(s_longitude));
545 >                printf("NROWS=%d\n", nskypatch);
546 >                printf("NCOLS=%d\n", nstored);
547 >                printf("NCOMP=3\n");
548 >                if ((outfmt == 'f') | (outfmt == 'd'))
549 >                        fputendian(stdout);
550 >                fputformat((char *)getfmtname(outfmt), stdout);
551 >                putchar('\n');
552 >        }
553                                          /* patches are rows (outer sort) */
554          for (i = 0; i < nskypatch; i++) {
555                  mtx_offset = 3*i;
556                  switch (outfmt) {
557                  case 'a':
558 <                        for (j = 0; j < ntsteps; j++) {
558 >                        for (j = 0; j < nstored; j++) {
559                                  printf("%.3g %.3g %.3g\n", mtx_data[mtx_offset],
560                                                  mtx_data[mtx_offset+1],
561                                                  mtx_data[mtx_offset+2]);
562                                  mtx_offset += 3*nskypatch;
563                          }
564 <                        if (ntsteps > 1)
564 >                        if (nstored > 1)
565                                  fputc('\n', stdout);
566                          break;
567                  case 'f':
568 <                        for (j = 0; j < ntsteps; j++) {
569 <                                fwrite(mtx_data+mtx_offset, sizeof(float), 3,
568 >                        for (j = 0; j < nstored; j++) {
569 >                                putbinary(mtx_data+mtx_offset, sizeof(float), 3,
570                                                  stdout);
571                                  mtx_offset += 3*nskypatch;
572                          }
573                          break;
574                  case 'd':
575 <                        for (j = 0; j < ntsteps; j++) {
575 >                        for (j = 0; j < nstored; j++) {
576                                  double  ment[3];
577                                  ment[0] = mtx_data[mtx_offset];
578                                  ment[1] = mtx_data[mtx_offset+1];
579                                  ment[2] = mtx_data[mtx_offset+2];
580 <                                fwrite(ment, sizeof(double), 3, stdout);
580 >                                putbinary(ment, sizeof(double), 3, stdout);
581                                  mtx_offset += 3*nskypatch;
582                          }
583                          break;
# Line 494 | Line 591 | main(int argc, char *argv[])
591                  fprintf(stderr, "%s: done.\n", progname);
592          exit(0);
593   userr:
594 <        fprintf(stderr, "Usage: %s [-v][-d|-s][-m N][-g r g b][-c r g b][-o{f|d}] [tape.wea]\n",
594 >        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",
595                          progname);
596          exit(1);
597   fmterr:
# Line 547 | Line 644 | ComputeSky(float *parr)
644                  sky_brightness = CalcSkyBrightness();
645                  sky_clearness =  CalcSkyClearness();
646  
647 +                /* Limit sky clearness */
648 +                if (sky_clearness > 11.9)
649 +                        sky_clearness = 11.9;
650 +
651 +                /* Limit sky brightness */
652 +                if (sky_brightness < 0.01)
653 +                        sky_brightness = 0.01;
654 +
655                  /* Calculate illuminance */
656                  index = GetCategoryIndex();
657                  diff_illum = diff_irrad * CalcDiffuseIllumRatio(index);
# Line 558 | Line 663 | ComputeSky(float *parr)
663                  index = CalcSkyParamFromIllum();
664          }
665  
666 <        if (bright(skycolor) <= 1e-4) {                 /* 0 sky component? */
667 <                memset(parr, 0, sizeof(float)*3*nskypatch);
668 <                return;
666 >        if (output == 1) {                      /* hack for solar radiance */
667 >                diff_illum = diff_irrad * WHTEFFICACY;
668 >                dir_illum = dir_irrad * WHTEFFICACY;
669          }
670          /* Compute ground radiance (include solar contribution if any) */
671          parr[0] = diff_illum;
# Line 569 | Line 674 | ComputeSky(float *parr)
674          parr[2] = parr[1] = parr[0] *= (1./PI/WHTEFFICACY);
675          multcolor(parr, grefl);
676  
677 +        if (bright(skycolor) <= 1e-4) {                 /* 0 sky component? */
678 +                memset(parr+3, 0, sizeof(float)*3*(nskypatch-1));
679 +                return;
680 +        }
681          /* Calculate Perez sky model parameters */
682          CalcPerezParam(sun_zenith, sky_clearness, sky_brightness, index);
683  
# Line 578 | Line 687 | ComputeSky(float *parr)
687          /* Calculate relative horizontal illuminance */
688          norm_diff_illum = CalcRelHorzIllum(parr);
689  
690 +        /* Check for zero sky -- make uniform in that case */
691 +        if (norm_diff_illum <= FTINY) {
692 +                for (i = 1; i < nskypatch; i++)
693 +                        setcolor(parr+3*i, 1., 1., 1.);
694 +                norm_diff_illum = PI;
695 +        }
696          /* Normalization coefficient */
697          norm_diff_illum = diff_illum / norm_diff_illum;
698  
# Line 600 | Line 715 | AddDirect(float *parr)
715  
716          if (dir_illum <= 1e-4 || bright(suncolor) <= 1e-4)
717                  return;
718 <                                        /* identify NSUNPATCH closest patches */
719 <        for (i = NSUNPATCH; i--; )
718 >                                        /* identify nsuns closest patches */
719 >        if (nsuns > NSUNPATCH)
720 >                nsuns = NSUNPATCH;
721 >        else if (nsuns <= 0)
722 >                nsuns = 1;
723 >        for (i = nsuns; i--; )
724                  near_dprod[i] = -1.;
725          vector(svec, altitude, azimuth);
726          for (p = 1; p < nskypatch; p++) {
# Line 609 | Line 728 | AddDirect(float *parr)
728                  double  dprod;
729                  rh_vector(pvec, p);
730                  dprod = DOT(pvec, svec);
731 <                for (i = 0; i < NSUNPATCH; i++)
731 >                for (i = 0; i < nsuns; i++)
732                          if (dprod > near_dprod[i]) {
733 <                                for (j = NSUNPATCH; --j > i; ) {
733 >                                for (j = nsuns; --j > i; ) {
734                                          near_dprod[j] = near_dprod[j-1];
735                                          near_patch[j] = near_patch[j-1];
736                                  }
# Line 621 | Line 740 | AddDirect(float *parr)
740                          }
741          }
742          wtot = 0;                       /* weight by proximity */
743 <        for (i = NSUNPATCH; i--; )
743 >        for (i = nsuns; i--; )
744                  wtot += wta[i] = 1./(1.002 - near_dprod[i]);
745                                          /* add to nearest patch radiances */
746 <        for (i = NSUNPATCH; i--; ) {
746 >        for (i = nsuns; i--; ) {
747                  float   *pdest = parr + 3*near_patch[i];
748 <                float   val_add = wta[i] * dir_illum /
749 <                                (WHTEFFICACY * wtot * rh_dom[near_patch[i]]);
748 >                float   val_add = wta[i] * dir_illum / (WHTEFFICACY * wtot);
749 >
750 >                val_add /= (fixed_sun_sa > 0)   ? fixed_sun_sa
751 >                                                : rh_dom[near_patch[i]] ;
752                  *pdest++ += val_add*suncolor[0];
753                  *pdest++ += val_add*suncolor[1];
754                  *pdest++ += val_add*suncolor[2];
# Line 771 | Line 892 | double CalcSkyClearness()
892          double sz_cubed;        /* Sun zenith angle cubed */
893  
894          /* Calculate sun zenith angle cubed */
895 <        sz_cubed = pow(sun_zenith, 3.0);
895 >        sz_cubed = sun_zenith*sun_zenith*sun_zenith;
896  
897          return ((diff_irrad + dir_irrad) / diff_irrad + 1.041 *
898                          sz_cubed) / (1.0 + 1.041 * sz_cubed);
# Line 802 | Line 923 | double CalcDiffuseIrradiance()
923   double CalcDirectIrradiance()
924   {
925          return CalcDiffuseIrradiance() * ((sky_clearness - 1.0) * (1 + 1.041
926 <                        * pow(sun_zenith, 3.0)));
926 >                        * sun_zenith*sun_zenith*sun_zenith));
927   }
928  
929   /* Calculate sky brightness and clearness from illuminance values */
# Line 828 | Line 949 | int CalcSkyParamFromIllum()
949                  sky_clearness = 12.0;
950  
951          /* Limit sky brightness */
952 <        if (sky_brightness < 0.05)
952 >        if (sky_brightness < 0.01)
953                          sky_brightness = 0.01;
954  
955          while (((fabs(diff_irrad - test1) > 10.0) ||
# Line 841 | Line 962 | int CalcSkyParamFromIllum()
962                  /* Convert illuminance to irradiance */
963                  index = GetCategoryIndex();
964                  diff_irrad = diff_illum / CalcDiffuseIllumRatio(index);
965 <                dir_irrad = dir_illum / CalcDirectIllumRatio(index);
965 >                dir_irrad = CalcDirectIllumRatio(index);
966 >                if (dir_irrad > 0.1)
967 >                        dir_irrad = dir_illum / dir_irrad;
968          
969                  /* Calculate sky brightness and clearness */
970                  sky_brightness = CalcSkyBrightness();
# Line 852 | Line 975 | int CalcSkyParamFromIllum()
975                          sky_clearness = 12.0;
976          
977                  /* Limit sky brightness */
978 <                if (sky_brightness < 0.05)
978 >                if (sky_brightness < 0.01)
979                          sky_brightness = 0.01;
980          }
981  

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