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

Comparing ray/src/gen/gensky.c (file contents):
Revision 2.7 by greg, Fri Oct 2 16:11:53 1992 UTC vs.
Revision 2.23 by greg, Fri Sep 10 18:19:24 2004 UTC

# Line 1 | Line 1
1 – /* Copyright (c) 1986 Regents of the University of California */
2 –
1   #ifndef lint
2 < static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
2 > static const char       RCSid[] = "$Id$";
3   #endif
6 –
4   /*
5   *  gensky.c - program to generate sky functions.
6   *              Our zenith is along the Z-axis, the X-axis
# Line 14 | Line 11 | static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
11   */
12  
13   #include  <stdio.h>
14 <
14 > #include  <stdlib.h>
15 > #include  <string.h>
16   #include  <math.h>
17 + #include  <ctype.h>
18  
19   #include  "color.h"
20  
21 < #ifndef atof
22 < extern double  atof();
21 > extern int jdate(int month, int day);
22 > extern double stadj(int  jd);
23 > extern double sdec(int  jd);
24 > extern double salt(double sd, double st);
25 > extern double sazi(double sd, double st);
26 >
27 > #ifndef  PI
28 > #define  PI             3.14159265358979323846
29   #endif
25 – extern char  *strcpy(), *strcat(), *malloc();
26 – extern double  stadj(), sdec(), sazi(), salt();
30  
28 – #define  PI             3.141592654
29 –
31   #define  DOT(v1,v2)     (v1[0]*v2[0]+v1[1]*v2[1]+v1[2]*v2[2])
32  
33 + #define  S_CLEAR        1
34 + #define  S_OVER         2
35 + #define  S_UNIF         3
36 + #define  S_INTER        4
37 +
38 + #define  overcast       ((skytype==S_OVER)|(skytype==S_UNIF))
39 +
40   double  normsc();
41                                          /* sun calculation constants */
42   extern double  s_latitude;
43   extern double  s_longitude;
44   extern double  s_meridian;
45 +
46 + #undef  toupper
47 + #define  toupper(c)     ((c) & ~0x20)   /* ASCII trick to convert case */
48 +
49 +                                        /* European and North American zones */
50 + struct {
51 +        char    zname[8];       /* time zone name (all caps) */
52 +        float   zmer;           /* standard meridian */
53 + } tzone[] = {
54 +        {"YST", 135}, {"YDT", 120},
55 +        {"PST", 120}, {"PDT", 105},
56 +        {"MST", 105}, {"MDT", 90},
57 +        {"CST", 90}, {"CDT", 75},
58 +        {"EST", 75}, {"EDT", 60},
59 +        {"AST", 60}, {"ADT", 45},
60 +        {"NST", 52.5}, {"NDT", 37.5},
61 +        {"GMT", 0}, {"BST", -15},
62 +        {"CET", -15}, {"CEST", -30},
63 +        {"EET", -30}, {"EEST", -45},
64 +        {"AST", -45}, {"ADT", -60},
65 +        {"GST", -60}, {"GDT", -75},
66 +        {"IST", -82.5}, {"IDT", -97.5},
67 +        {"JST", -135}, {"NDT", -150},
68 +        {"NZST", -180}, {"NZDT", -195},
69 +        {"", 0}
70 + };
71                                          /* required values */
72   int  month, day;                                /* date */
73   double  hour;                                   /* time */
74   int  tsolar;                                    /* 0=standard, 1=solar */
75   double  altitude, azimuth;                      /* or solar angles */
76                                          /* default values */
77 < int  cloudy = 0;                                /* 1=standard, 2=uniform */
77 > int  skytype = S_CLEAR;                         /* sky type */
78   int  dosun = 1;
79 < double  zenithbr = -1.0;
79 > double  zenithbr = 0.0;
80 > int     u_zenith = 0;                           /* -1=irradiance, 1=radiance */
81   double  turbidity = 2.75;
82   double  gprefl = 0.2;
83                                          /* computed values */
84   double  sundir[3];
85   double  groundbr;
86   double  F2;
87 < double  solarbr;
87 > double  solarbr = 0.0;
88 > int     u_solar = 0;                            /* -1=irradiance, 1=radiance */
89  
90   char  *progname;
91   char  errmsg[128];
92  
93 + void computesky(void);
94 + void printsky(void);
95 + void printdefaults(void);
96 + void userror(char  *msg);
97 + double normsc(void);
98 + int cvthour(char  *hs);
99 + void printhead(register int  ac, register char  **av);
100  
101 +
102 + int
103   main(argc, argv)
104   int  argc;
105   char  *argv[];
106   {
107 +        int  got_meridian = 0;
108          int  i;
109  
110          progname = argv[0];
# Line 79 | Line 125 | char  *argv[];
125                  day = atoi(argv[2]);
126                  if (day < 1 || day > 31)
127                          userror("bad day");
128 <                hour = atof(argv[3]);
83 <                if (hour < 0 || hour >= 24)
84 <                        userror("bad hour");
85 <                tsolar = argv[3][0] == '+';
128 >                got_meridian = cvthour(argv[3]);
129          }
130          for (i = 4; i < argc; i++)
131                  if (argv[i][0] == '-' || argv[i][0] == '+')
132                          switch (argv[i][1]) {
133                          case 's':
134 <                                cloudy = 0;
134 >                                skytype = S_CLEAR;
135                                  dosun = argv[i][0] == '+';
136                                  break;
137 +                        case 'r':
138 +                        case 'R':
139 +                                u_solar = argv[i][1]=='R' ? -1 : 1;
140 +                                solarbr = atof(argv[++i]);
141 +                                break;
142                          case 'c':
143 <                                cloudy = argv[i][0] == '+' ? 2 : 1;
96 <                                dosun = 0;
143 >                                skytype = S_OVER;
144                                  break;
145 +                        case 'u':
146 +                                skytype = S_UNIF;
147 +                                break;
148 +                        case 'i':
149 +                                skytype = S_INTER;
150 +                                dosun = argv[i][0] == '+';
151 +                                break;
152                          case 't':
153                                  turbidity = atof(argv[++i]);
154                                  break;
155                          case 'b':
156 +                        case 'B':
157 +                                u_zenith = argv[i][1]=='B' ? -1 : 1;
158                                  zenithbr = atof(argv[++i]);
159                                  break;
160                          case 'g':
# Line 111 | Line 167 | char  *argv[];
167                                  s_longitude = atof(argv[++i]) * (PI/180);
168                                  break;
169                          case 'm':
170 +                                if (got_meridian) {
171 +                                        ++i;
172 +                                        break;          /* time overrides */
173 +                                }
174                                  s_meridian = atof(argv[++i]) * (PI/180);
175                                  break;
176                          default:
# Line 120 | Line 180 | char  *argv[];
180                  else
181                          userror("bad option");
182  
183 <        if (fabs(s_meridian-s_longitude) > 30*PI/180)
183 >        if (fabs(s_meridian-s_longitude) > 45*PI/180)
184                  fprintf(stderr,
185          "%s: warning: %.1f hours btwn. standard meridian and longitude\n",
186                          progname, (s_longitude-s_meridian)*12/PI);
# Line 129 | Line 189 | char  *argv[];
189  
190          computesky();
191          printsky();
192 +
193 +        exit(0);
194   }
195  
196  
197 < computesky()                    /* compute sky parameters */
197 > void
198 > computesky(void)                        /* compute sky parameters */
199   {
200 +        double  normfactor;
201                                          /* compute solar direction */
202          if (month) {                    /* from date and time */
203                  int  jd;
# Line 147 | Line 211 | computesky()                   /* compute sky parameters */
211                          st = hour + stadj(jd);
212                  altitude = salt(sd, st);
213                  azimuth = sazi(sd, st);
214 +                printf("# Local solar time: %.2f\n", st);
215 +                printf("# Solar altitude and azimuth: %.1f %.1f\n",
216 +                                180./PI*altitude, 180./PI*azimuth);
217          }
218 +        if (!overcast && altitude > 87.*PI/180.) {
219 +                fprintf(stderr,
220 + "%s: warning - sun too close to zenith, reducing altitude to 87 degrees\n",
221 +                                progname);
222 +                printf(
223 + "# warning - sun too close to zenith, reducing altitude to 87 degrees\n");
224 +                altitude = 87.*PI/180.;
225 +        }
226          sundir[0] = -sin(azimuth)*cos(altitude);
227          sundir[1] = -cos(azimuth)*cos(altitude);
228          sundir[2] = sin(altitude);
229  
230 +                                        /* Compute normalization factor */
231 +        switch (skytype) {
232 +        case S_UNIF:
233 +                normfactor = 1.0;
234 +                break;
235 +        case S_OVER:
236 +                normfactor = 0.777778;
237 +                break;
238 +        case S_CLEAR:
239 +                F2 = 0.274*(0.91 + 10.0*exp(-3.0*(PI/2.0-altitude)) +
240 +                                0.45*sundir[2]*sundir[2]);
241 +                normfactor = normsc()/F2/PI;
242 +                break;
243 +        case S_INTER:
244 +                F2 = (2.739 + .9891*sin(.3119+2.6*altitude)) *
245 +                        exp(-(PI/2.0-altitude)*(.4441+1.48*altitude));
246 +                normfactor = normsc()/F2/PI;
247 +                break;
248 +        }
249                                          /* Compute zenith brightness */
250 <        if (zenithbr <= 0.0)
251 <                if (cloudy) {
250 >        if (u_zenith == -1)
251 >                zenithbr /= normfactor*PI;
252 >        else if (u_zenith == 0) {
253 >                if (overcast)
254                          zenithbr = 8.6*sundir[2] + .123;
255 <                        zenithbr *= 1000.0/WHTEFFICACY;
160 <                } else {
255 >                else
256                          zenithbr = (1.376*turbidity-1.81)*tan(altitude)+0.38;
257 <                        zenithbr *= 1000.0/SKYEFFICACY;
258 <                }
259 <        if (zenithbr < 0.0)
260 <                zenithbr = 0.0;
166 <                                        /* Compute horizontal radiance */
167 <        if (cloudy) {
168 <                if (cloudy == 2)
169 <                        groundbr = zenithbr;
257 >                if (skytype == S_INTER)
258 >                        zenithbr = (zenithbr + 8.6*sundir[2] + .123)/2.0;
259 >                if (zenithbr < 0.0)
260 >                        zenithbr = 0.0;
261                  else
262 <                        groundbr = zenithbr*0.777778;
172 <                printf("# Ground ambient level: %f\n", groundbr);
173 <        } else {
174 <                F2 = 0.274*(0.91 + 10.0*exp(-3.0*(PI/2.0-altitude)) +
175 <                                0.45*sundir[2]*sundir[2]);
176 <                groundbr = zenithbr*normsc(altitude)/F2/PI;
177 <                printf("# Ground ambient level: %f\n", groundbr);
178 <                if (sundir[2] > 0.0) {
179 <                        if (sundir[2] > .16)
180 <                                solarbr = (1.5e9/SUNEFFICACY) *
181 <                                        (1.147 - .147/sundir[2]);
182 <                        else
183 <                                solarbr = 1.5e9/SUNEFFICACY*(1.147-.147/.16);
184 <                        groundbr += solarbr*6e-5*sundir[2]/PI;
185 <                } else
186 <                        dosun = 0;
262 >                        zenithbr *= 1000.0/SKYEFFICACY;
263          }
264 +                                        /* Compute horizontal radiance */
265 +        groundbr = zenithbr*normfactor;
266 +        printf("# Ground ambient level: %.1f\n", groundbr);
267 +        if (!overcast && sundir[2] > 0.0 && (!u_solar || solarbr > 0.0)) {
268 +                if (u_solar == -1)
269 +                        solarbr /= 6e-5*sundir[2];
270 +                else if (u_solar == 0) {
271 +                        solarbr = 1.5e9/SUNEFFICACY *
272 +                        (1.147 - .147/(sundir[2]>.16?sundir[2]:.16));
273 +                        if (skytype == S_INTER)
274 +                                solarbr *= 0.15;        /* fudge factor! */
275 +                }
276 +                groundbr += 6e-5/PI*solarbr*sundir[2];
277 +        } else
278 +                dosun = 0;
279          groundbr *= gprefl;
280   }
281  
282  
283 < printsky()                      /* print out sky */
283 > void
284 > printsky(void)                  /* print out sky */
285   {
286          if (dosun) {
287                  printf("\nvoid light solar\n");
# Line 201 | Line 293 | printsky()                     /* print out sky */
293          }
294          
295          printf("\nvoid brightfunc skyfunc\n");
296 <        printf("2 skybright skybright.cal\n");
296 >        printf("2 skybr skybright.cal\n");
297          printf("0\n");
298 <        if (cloudy)
299 <                printf("3 %d %.2e %.2e\n", cloudy, zenithbr, groundbr);
298 >        if (overcast)
299 >                printf("3 %d %.2e %.2e\n", skytype, zenithbr, groundbr);
300          else
301 <                printf("7 -1 %.2e %.2e %.2e %f %f %f\n", zenithbr, groundbr,
302 <                                F2, sundir[0], sundir[1], sundir[2]);
301 >                printf("7 %d %.2e %.2e %.2e %f %f %f\n",
302 >                                skytype, zenithbr, groundbr, F2,
303 >                                sundir[0], sundir[1], sundir[2]);
304   }
305  
306  
307 < printdefaults()                 /* print default values */
307 > void
308 > printdefaults(void)                     /* print default values */
309   {
310 <        if (cloudy == 1)
310 >        switch (skytype) {
311 >        case S_OVER:
312                  printf("-c\t\t\t\t# Cloudy sky\n");
313 <        else if (cloudy == 2)
314 <                printf("+c\t\t\t\t# Uniform cloudy sky\n");
315 <        else if (dosun)
316 <                printf("+s\t\t\t\t# Sunny sky with sun\n");
317 <        else
318 <                printf("-s\t\t\t\t# Sunny sky without sun\n");
313 >                break;
314 >        case S_UNIF:
315 >                printf("-u\t\t\t\t# Uniform cloudy sky\n");
316 >                break;
317 >        case S_INTER:
318 >                if (dosun)
319 >                        printf("+i\t\t\t\t# Intermediate sky with sun\n");
320 >                else
321 >                        printf("-i\t\t\t\t# Intermediate sky without sun\n");
322 >                break;
323 >        case S_CLEAR:
324 >                if (dosun)
325 >                        printf("+s\t\t\t\t# Sunny sky with sun\n");
326 >                else
327 >                        printf("-s\t\t\t\t# Sunny sky without sun\n");
328 >                break;
329 >        }
330          printf("-g %f\t\t\t# Ground plane reflectance\n", gprefl);
331          if (zenithbr > 0.0)
332                  printf("-b %f\t\t\t# Zenith radiance (watts/ster/m2\n", zenithbr);
# Line 232 | Line 338 | printdefaults()                        /* print default values */
338   }
339  
340  
341 < userror(msg)                    /* print usage error and quit */
342 < char  *msg;
341 > void
342 > userror(                        /* print usage error and quit */
343 >        char  *msg
344 > )
345   {
346          if (msg != NULL)
347                  fprintf(stderr, "%s: Use error - %s\n", progname, msg);
# Line 245 | Line 353 | char  *msg;
353  
354  
355   double
356 < normsc(theta)                   /* compute normalization factor (E0*F2/L0) */
249 < double  theta;
356 > normsc(void)                    /* compute normalization factor (E0*F2/L0) */
357   {
358 <        static double  nf[5] = {2.766521, 0.547665,
359 <                                -0.369832, 0.009237, 0.059229};
358 >        static double  nfc[2][5] = {
359 >                                /* clear sky approx. */
360 >                {2.766521, 0.547665, -0.369832, 0.009237, 0.059229},
361 >                                /* intermediate sky approx. */
362 >                {3.5556, -2.7152, -1.3081, 1.0660, 0.60227},
363 >        };
364 >        register double  *nf;
365          double  x, nsc;
366          register int  i;
367                                          /* polynomial approximation */
368 <        x = (theta - PI/4.0)/(PI/4.0);
369 <        nsc = nf[4];
370 <        for (i = 3; i >= 0; i--)
368 >        nf = nfc[skytype==S_INTER];
369 >        x = (altitude - PI/4.0)/(PI/4.0);
370 >        nsc = nf[i=4];
371 >        while (i--)
372                  nsc = nsc*x + nf[i];
373  
374          return(nsc);
375   }
376  
377  
378 < printhead(ac, av)               /* print command header */
379 < register int  ac;
380 < register char  **av;
378 > int
379 > cvthour(                        /* convert hour string */
380 >        char  *hs
381 > )
382 > {
383 >        register char  *cp = hs;
384 >        register int    i, j;
385 >
386 >        if ( (tsolar = *cp == '+') ) cp++;              /* solar time? */
387 >        while (isdigit(*cp)) cp++;
388 >        if (*cp == ':')
389 >                hour = atoi(hs) + atoi(++cp)/60.0;
390 >        else {
391 >                hour = atof(hs);
392 >                if (*cp == '.') cp++;
393 >        }
394 >        while (isdigit(*cp)) cp++;
395 >        if (!*cp)
396 >                return(0);
397 >        if (tsolar || !isalpha(*cp)) {
398 >                fprintf(stderr, "%s: bad time format: %s\n", progname, hs);
399 >                exit(1);
400 >        }
401 >        i = 0;
402 >        do {
403 >                for (j = 0; cp[j]; j++)
404 >                        if (toupper(cp[j]) != tzone[i].zname[j])
405 >                                break;
406 >                if (!cp[j] && !tzone[i].zname[j]) {
407 >                        s_meridian = tzone[i].zmer * (PI/180);
408 >                        return(1);
409 >                }
410 >        } while (tzone[i++].zname[0]);
411 >
412 >        fprintf(stderr, "%s: unknown time zone: %s\n", progname, cp);
413 >        fprintf(stderr, "Known time zones:\n\t%s", tzone[0].zname);
414 >        for (i = 1; tzone[i].zname[0]; i++)
415 >                fprintf(stderr, " %s", tzone[i].zname);
416 >        putc('\n', stderr);
417 >        exit(1);
418 > }
419 >
420 >
421 > void
422 > printhead(              /* print command header */
423 >        register int  ac,
424 >        register char  **av
425 > )
426   {
427          putchar('#');
428          while (ac--) {

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– Removed lines
+ Added lines
< Changed lines
> Changed lines