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

Comparing ray/src/gen/gensky.c (file contents):
Revision 2.4 by greg, Fri Mar 20 12:23:38 1992 UTC vs.
Revision 2.14 by greg, Mon Jan 31 12:53:49 1994 UTC

# Line 1 | Line 1
1 < /* Copyright (c) 1986 Regents of the University of California */
1 > /* Copyright (c) 1992 Regents of the University of California */
2  
3   #ifndef lint
4   static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
# Line 19 | Line 19 | static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
19  
20   #include  "color.h"
21  
22 – #ifndef atof
23 – extern double  atof();
24 – #endif
22   extern char  *strcpy(), *strcat(), *malloc();
23   extern double  stadj(), sdec(), sazi(), salt();
24  
# Line 29 | Line 26 | extern double  stadj(), sdec(), sazi(), salt();
26  
27   #define  DOT(v1,v2)     (v1[0]*v2[0]+v1[1]*v2[1]+v1[2]*v2[2])
28  
29 + #define  S_CLEAR        1
30 + #define  S_OVER         2
31 + #define  S_UNIF         3
32 + #define  S_INTER        4
33 +
34 + #define  overcast       (skytype==S_OVER|skytype==S_UNIF)
35 +
36   double  normsc();
37                                          /* sun calculation constants */
38   extern double  s_latitude;
# Line 36 | Line 40 | extern double  s_longitude;
40   extern double  s_meridian;
41                                          /* required values */
42   int  month, day;                                /* date */
43 < double  hour;                                   /* standard time */
43 > double  hour;                                   /* time */
44 > int  tsolar;                                    /* 0=standard, 1=solar */
45   double  altitude, azimuth;                      /* or solar angles */
46                                          /* default values */
47 < int  cloudy = 0;                                /* 1=standard, 2=uniform */
47 > int  skytype = S_CLEAR;                         /* sky type */
48   int  dosun = 1;
49 < double  zenithbr = -1.0;
49 > double  zenithbr = 0.0;
50 > int     u_zenith = 0;                           /* -1=irradiance, 1=radiance */
51   double  turbidity = 2.75;
52   double  gprefl = 0.2;
53                                          /* computed values */
54   double  sundir[3];
55   double  groundbr;
56   double  F2;
57 < double  solarbr;
57 > double  solarbr = 0.0;
58 > int     u_solar = 0;                            /* -1=irradiance, 1=radiance */
59  
60   char  *progname;
61   char  errmsg[128];
# Line 58 | Line 65 | main(argc, argv)
65   int  argc;
66   char  *argv[];
67   {
61 –        extern double  fabs();
68          int  i;
69  
70          progname = argv[0];
# Line 74 | Line 80 | char  *argv[];
80                  month = 0;
81          } else {
82                  month = atoi(argv[1]);
83 +                if (month < 1 || month > 12)
84 +                        userror("bad month");
85                  day = atoi(argv[2]);
86 +                if (day < 1 || day > 31)
87 +                        userror("bad day");
88                  hour = atof(argv[3]);
89 +                if (hour < 0 || hour >= 24)
90 +                        userror("bad hour");
91 +                tsolar = argv[3][0] == '+';
92          }
93          for (i = 4; i < argc; i++)
94                  if (argv[i][0] == '-' || argv[i][0] == '+')
95                          switch (argv[i][1]) {
96                          case 's':
97 <                                cloudy = 0;
97 >                                skytype = S_CLEAR;
98                                  dosun = argv[i][0] == '+';
99                                  break;
100 +                        case 'r':
101 +                        case 'R':
102 +                                u_solar = argv[i][1]=='R' ? -1 : 1;
103 +                                solarbr = atof(argv[++i]);
104 +                                break;
105                          case 'c':
106 <                                cloudy = argv[i][0] == '+' ? 2 : 1;
89 <                                dosun = 0;
106 >                                skytype = S_OVER;
107                                  break;
108 +                        case 'u':
109 +                                skytype = S_UNIF;
110 +                                break;
111 +                        case 'i':
112 +                                skytype = S_INTER;
113 +                                dosun = argv[i][0] == '+';
114 +                                break;
115                          case 't':
116                                  turbidity = atof(argv[++i]);
117                                  break;
118                          case 'b':
119 +                        case 'B':
120 +                                u_zenith = argv[i][1]=='B' ? -1 : 1;
121                                  zenithbr = atof(argv[++i]);
122                                  break;
123                          case 'g':
# Line 127 | Line 153 | char  *argv[];
153  
154   computesky()                    /* compute sky parameters */
155   {
156 +        double  normfactor;
157                                          /* compute solar direction */
158          if (month) {                    /* from date and time */
159                  int  jd;
# Line 134 | Line 161 | computesky()                   /* compute sky parameters */
161  
162                  jd = jdate(month, day);         /* Julian date */
163                  sd = sdec(jd);                  /* solar declination */
164 <                st = hour + stadj(jd);          /* solar time */
164 >                if (tsolar)                     /* solar time */
165 >                        st = hour;
166 >                else
167 >                        st = hour + stadj(jd);
168                  altitude = salt(sd, st);
169                  azimuth = sazi(sd, st);
170 +                printf("# Solar altitude and azimuth: %.1f %.1f\n",
171 +                                180./PI*altitude, 180./PI*azimuth);
172          }
173 +        if (!overcast && altitude > 87.*PI/180.) {
174 +                fprintf(stderr,
175 + "%s: warning - sun too close to zenith, reducing altitude to 87 degrees\n",
176 +                                progname);
177 +                printf(
178 + "# warning - sun too close to zenith, reducing altitude to 87 degrees\n");
179 +                altitude = 87.*PI/180.;
180 +        }
181          sundir[0] = -sin(azimuth)*cos(altitude);
182          sundir[1] = -cos(azimuth)*cos(altitude);
183          sundir[2] = sin(altitude);
184  
185 +                                        /* Compute normalization factor */
186 +        switch (skytype) {
187 +        case S_UNIF:
188 +                normfactor = 1.0;
189 +                break;
190 +        case S_OVER:
191 +                normfactor = 0.777778;
192 +                break;
193 +        case S_CLEAR:
194 +                F2 = 0.274*(0.91 + 10.0*exp(-3.0*(PI/2.0-altitude)) +
195 +                                0.45*sundir[2]*sundir[2]);
196 +                normfactor = normsc()/F2/PI;
197 +                break;
198 +        case S_INTER:
199 +                F2 = (2.739 + .9891*sin(.3119+2.6*altitude)) *
200 +                        exp(-(PI/2.0-altitude)*(.4441+1.48*altitude));
201 +                normfactor = normsc()/F2/PI;
202 +                break;
203 +        }
204                                          /* Compute zenith brightness */
205 <        if (zenithbr <= 0.0)
206 <                if (cloudy) {
205 >        if (u_zenith == -1)
206 >                zenithbr /= normfactor*PI;
207 >        else if (u_zenith == 0) {
208 >                if (overcast)
209                          zenithbr = 8.6*sundir[2] + .123;
210 <                        zenithbr *= 1000.0/SKYEFFICACY;
150 <                } else {
210 >                else
211                          zenithbr = (1.376*turbidity-1.81)*tan(altitude)+0.38;
212 <                        zenithbr *= 1000.0/SKYEFFICACY;
213 <                }
214 <        if (zenithbr < 0.0)
215 <                zenithbr = 0.0;
156 <                                        /* Compute horizontal radiance */
157 <        if (cloudy) {
158 <                if (cloudy == 2)
159 <                        groundbr = zenithbr;
212 >                if (skytype == S_INTER)
213 >                        zenithbr = (zenithbr + 8.6*sundir[2] + .123)/2.0;
214 >                if (zenithbr < 0.0)
215 >                        zenithbr = 0.0;
216                  else
217 <                        groundbr = zenithbr*0.777778;
162 <                printf("# Ground ambient level: %f\n", groundbr);
163 <        } else {
164 <                F2 = 0.274*(0.91 + 10.0*exp(-3.0*(PI/2.0-altitude)) +
165 <                                0.45*sundir[2]*sundir[2]);
166 <                groundbr = zenithbr*normsc(PI/2.0-altitude)/F2/PI;
167 <                printf("# Ground ambient level: %f\n", groundbr);
168 <                if (sundir[2] > 0.0) {
169 <                        if (sundir[2] > .16)
170 <                                solarbr = (1.5e9/SUNEFFICACY) *
171 <                                        (1.147 - .147/sundir[2]);
172 <                        else
173 <                                solarbr = 1.5e9/SUNEFFICACY*(1.147-.147/.16);
174 <                        groundbr += solarbr*6e-5*sundir[2]/PI;
175 <                } else
176 <                        dosun = 0;
217 >                        zenithbr *= 1000.0/SKYEFFICACY;
218          }
219 +                                        /* Compute horizontal radiance */
220 +        groundbr = zenithbr*normfactor;
221 +        printf("# Ground ambient level: %.1f\n", groundbr);
222 +        if (!overcast && sundir[2] > 0.0 && (!u_solar || solarbr > 0.0)) {
223 +                if (u_solar == -1)
224 +                        solarbr /= 6e-5*sundir[2];
225 +                else if (u_solar == 0) {
226 +                        solarbr = 1.5e9/SUNEFFICACY *
227 +                        (1.147 - .147/(sundir[2]>.16?sundir[2]:.16));
228 +                        if (skytype == S_INTER)
229 +                                solarbr *= 0.15;        /* fudge factor! */
230 +                }
231 +                groundbr += 6e-5/PI*solarbr*sundir[2];
232 +        } else
233 +                dosun = 0;
234          groundbr *= gprefl;
235   }
236  
# Line 191 | Line 247 | printsky()                     /* print out sky */
247          }
248          
249          printf("\nvoid brightfunc skyfunc\n");
250 <        printf("2 skybright skybright.cal\n");
250 >        printf("2 skybr skybright.cal\n");
251          printf("0\n");
252 <        if (cloudy)
253 <                printf("3 %d %.2e %.2e\n", cloudy, zenithbr, groundbr);
252 >        if (overcast)
253 >                printf("3 %d %.2e %.2e\n", skytype, zenithbr, groundbr);
254          else
255 <                printf("7 -1 %.2e %.2e %.2e %f %f %f\n", zenithbr, groundbr,
256 <                                F2, sundir[0], sundir[1], sundir[2]);
255 >                printf("7 %d %.2e %.2e %.2e %f %f %f\n",
256 >                                skytype, zenithbr, groundbr, F2,
257 >                                sundir[0], sundir[1], sundir[2]);
258   }
259  
260  
261   printdefaults()                 /* print default values */
262   {
263 <        if (cloudy == 1)
263 >        switch (skytype) {
264 >        case S_OVER:
265                  printf("-c\t\t\t\t# Cloudy sky\n");
266 <        else if (cloudy == 2)
267 <                printf("+c\t\t\t\t# Uniform cloudy sky\n");
268 <        else if (dosun)
269 <                printf("+s\t\t\t\t# Sunny sky with sun\n");
270 <        else
271 <                printf("-s\t\t\t\t# Sunny sky without sun\n");
266 >                break;
267 >        case S_UNIF:
268 >                printf("-u\t\t\t\t# Uniform cloudy sky\n");
269 >                break;
270 >        case S_INTER:
271 >                if (dosun)
272 >                        printf("+i\t\t\t\t# Intermediate sky with sun\n");
273 >                else
274 >                        printf("-i\t\t\t\t# Intermediate sky without sun\n");
275 >                break;
276 >        case S_CLEAR:
277 >                if (dosun)
278 >                        printf("+s\t\t\t\t# Sunny sky with sun\n");
279 >                else
280 >                        printf("-s\t\t\t\t# Sunny sky without sun\n");
281 >                break;
282 >        }
283          printf("-g %f\t\t\t# Ground plane reflectance\n", gprefl);
284          if (zenithbr > 0.0)
285                  printf("-b %f\t\t\t# Zenith radiance (watts/ster/m2\n", zenithbr);
# Line 235 | Line 304 | char  *msg;
304  
305  
306   double
307 < normsc(theta)                   /* compute normalization factor (E0*F2/L0) */
239 < double  theta;
307 > normsc()                        /* compute normalization factor (E0*F2/L0) */
308   {
309 <        static double  nf[5] = {2.766521, 0.547665,
310 <                                -0.369832, 0.009237, 0.059229};
309 >        static double  nfc[2][5] = {
310 >                                /* clear sky approx. */
311 >                {2.766521, 0.547665, -0.369832, 0.009237, 0.059229},
312 >                                /* intermediate sky approx. */
313 >                {3.5556, -2.7152, -1.3081, 1.0660, 0.60227},
314 >        };
315 >        register double  *nf;
316          double  x, nsc;
317          register int  i;
318                                          /* polynomial approximation */
319 <        x = (theta - PI/4.0)/(PI/4.0);
320 <        nsc = nf[4];
321 <        for (i = 3; i >= 0; i--)
319 >        nf = nfc[skytype==S_INTER];
320 >        x = (altitude - PI/4.0)/(PI/4.0);
321 >        nsc = nf[i=4];
322 >        while (i--)
323                  nsc = nsc*x + nf[i];
324  
325          return(nsc);

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