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

Comparing ray/src/gen/gensurf.c (file contents):
Revision 1.5 by greg, Fri Jan 19 00:03:08 1990 UTC vs.
Revision 2.8 by greg, Tue Mar 11 22:57:45 2003 UTC

# Line 1 | Line 1
1 – /* Copyright (c) 1989 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   *  gensurf.c - program to generate functional surfaces
6   *
# Line 14 | Line 11 | static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
11   *  rule applied to (s,t).
12   *
13   *      4/3/87
14 + *
15 + *      4/16/02 Added conditional vertex output
16   */
17  
18   #include  "standard.h"
19  
20 < #define  XNAME          "X_"                    /* x function name */
21 < #define  YNAME          "Y_"                    /* y function name */
22 < #define  ZNAME          "Z_"                    /* z function name */
20 > char  XNAME[] =         "X`SYS";                /* x function name */
21 > char  YNAME[] =         "Y`SYS";                /* y function name */
22 > char  ZNAME[] =         "Z`SYS";                /* z function name */
23  
24 + char  VNAME[] =         "valid";                /* valid vertex name */
25 +
26   #define  ABS(x)         ((x)>=0 ? (x) : -(x))
27  
28   #define  pvect(p)       printf(vformat, (p)[0], (p)[1], (p)[2])
# Line 31 | Line 32 | char  tsargs[] = "4 surf_dx surf_dy surf_dz surf.cal\n
32   char  texname[] = "Phong";
33  
34   int  smooth = 0;                /* apply smoothing? */
35 + int  objout = 0;                /* output .OBJ format? */
36  
37   char  *modname, *surfname;
38  
39 < double  funvalue(), l_hermite(), argument();
39 >                                /* recorded data flags */
40 > #define  HASBORDER      01
41 > #define  TRIPLETS       02
42 >                                /* a data structure */
43 > struct {
44 >        int     flags;                  /* data type */
45 >        short   m, n;                   /* number of s and t values */
46 >        FLOAT   *data;                  /* the data itself, s major sort */
47 > } datarec;                      /* our recorded data */
48  
49 + double  l_hermite(), l_bezier(), l_bspline(), l_dataval();
50 + extern double  funvalue(), argument();
51 +
52   typedef struct {
53 +        int  valid;     /* point is valid (vertex number) */
54          FVECT  p;       /* vertex position */
55          FVECT  n;       /* average normal */
56 +        FLOAT  uv[2];   /* (u,v) position */
57   } POINT;
58  
59  
# Line 46 | Line 61 | main(argc, argv)
61   int  argc;
62   char  *argv[];
63   {
64 +        extern long     eclock;
65          POINT  *row0, *row1, *row2, *rp;
66          int  i, j, m, n;
67          char  stmp[256];
68  
69 <        varset("PI", PI);
70 <        funset("hermite", 5, l_hermite);
69 >        varset("PI", ':', PI);
70 >        funset("hermite", 5, ':', l_hermite);
71 >        funset("bezier", 5, ':', l_bezier);
72 >        funset("bspline", 5, ':', l_bspline);
73  
74          if (argc < 8)
75                  goto userror;
76  
77          for (i = 8; i < argc; i++)
78                  if (!strcmp(argv[i], "-e"))
79 <                        scompile(NULL, argv[++i]);
79 >                        scompile(argv[++i], NULL, 0);
80                  else if (!strcmp(argv[i], "-f"))
81                          fcompile(argv[++i]);
82                  else if (!strcmp(argv[i], "-s"))
83                          smooth++;
84 +                else if (!strcmp(argv[i], "-o"))
85 +                        objout++;
86                  else
87                          goto userror;
88  
89          modname = argv[1];
90          surfname = argv[2];
71 –        sprintf(stmp, "%s(s,t)=%s;", XNAME, argv[3]);
72 –        scompile(NULL, stmp);
73 –        sprintf(stmp, "%s(s,t)=%s;", YNAME, argv[4]);
74 –        scompile(NULL, stmp);
75 –        sprintf(stmp, "%s(s,t)=%s;", ZNAME, argv[5]);
76 –        scompile(NULL, stmp);
91          m = atoi(argv[6]);
92          n = atoi(argv[7]);
93          if (m <= 0 || n <= 0)
94                  goto userror;
95 <
95 >        if (!strcmp(argv[5], "-") || access(argv[5], 4) == 0) { /* file? */
96 >                funset(ZNAME, 2, ':', l_dataval);
97 >                if (!strcmp(argv[5],argv[3]) && !strcmp(argv[5],argv[4])) {
98 >                        loaddata(argv[5], m, n, 3);
99 >                        funset(XNAME, 2, ':', l_dataval);
100 >                        funset(YNAME, 2, ':', l_dataval);
101 >                } else {
102 >                        loaddata(argv[5], m, n, 1);
103 >                        sprintf(stmp, "%s(s,t)=%s;", XNAME, argv[3]);
104 >                        scompile(stmp, NULL, 0);
105 >                        sprintf(stmp, "%s(s,t)=%s;", YNAME, argv[4]);
106 >                        scompile(stmp, NULL, 0);
107 >                }
108 >        } else {
109 >                sprintf(stmp, "%s(s,t)=%s;", XNAME, argv[3]);
110 >                scompile(stmp, NULL, 0);
111 >                sprintf(stmp, "%s(s,t)=%s;", YNAME, argv[4]);
112 >                scompile(stmp, NULL, 0);
113 >                sprintf(stmp, "%s(s,t)=%s;", ZNAME, argv[5]);
114 >                scompile(stmp, NULL, 0);
115 >        }
116          row0 = (POINT *)malloc((n+3)*sizeof(POINT));
117          row1 = (POINT *)malloc((n+3)*sizeof(POINT));
118          row2 = (POINT *)malloc((n+3)*sizeof(POINT));
# Line 89 | Line 123 | char  *argv[];
123          row0++; row1++; row2++;
124                                                  /* print header */
125          printhead(argc, argv);
126 +        eclock = 0;
127                                                  /* initialize */
128          comprow(-1.0/m, row0, n);
129          comprow(0.0, row1, n);
130          comprow(1.0/m, row2, n);
131          compnorms(row0, row1, row2, n);
132 +        if (objout) {
133 +                printf("\nusemtl %s\n\n", modname);
134 +                putobjrow(row1, n);
135 +        }
136                                                  /* for each row */
137          for (i = 0; i < m; i++) {
138                                                  /* compute next row */
# Line 103 | Line 142 | char  *argv[];
142                  row2 = rp;
143                  comprow((double)(i+2)/m, row2, n);
144                  compnorms(row0, row1, row2, n);
145 +                if (objout)
146 +                        putobjrow(row1, n);
147  
148                  for (j = 0; j < n; j++) {
149 +                        int  orient = (j & 1);
150                                                          /* put polygons */
151 <                        if ((i+j) & 1)
151 >                        if (!(row0[j].valid && row1[j+1].valid))
152 >                                orient = 1;
153 >                        else if (!(row1[j].valid && row0[j+1].valid))
154 >                                orient = 0;
155 >                        if (orient)
156                                  putsquare(&row0[j], &row1[j],
157                                                  &row0[j+1], &row1[j+1]);
158                          else
# Line 124 | Line 170 | userror:
170   }
171  
172  
173 + loaddata(file, m, n, pointsize)         /* load point data from file */
174 + char  *file;
175 + int  m, n;
176 + int  pointsize;
177 + {
178 +        FILE  *fp;
179 +        char  word[64];
180 +        register int  size;
181 +        register FLOAT  *dp;
182 +
183 +        datarec.flags = HASBORDER;              /* assume border values */
184 +        datarec.m = m+1;
185 +        datarec.n = n+1;
186 +        size = datarec.m*datarec.n*pointsize;
187 +        if (pointsize == 3)
188 +                datarec.flags |= TRIPLETS;
189 +        dp = (FLOAT *)malloc(size*sizeof(FLOAT));
190 +        if ((datarec.data = dp) == NULL) {
191 +                fputs("Out of memory\n", stderr);
192 +                exit(1);
193 +        }
194 +        if (!strcmp(file, "-")) {
195 +                file = "<stdin>";
196 +                fp = stdin;
197 +        } else if ((fp = fopen(file, "r")) == NULL) {
198 +                fputs(file, stderr);
199 +                fputs(": cannot open\n", stderr);
200 +                exit(1);
201 +        }
202 +        while (size > 0 && fgetword(word, sizeof(word), fp) != NULL) {
203 +                if (!isflt(word)) {
204 +                        fprintf(stderr, "%s: garbled data value: %s\n",
205 +                                        file, word);
206 +                        exit(1);
207 +                }
208 +                *dp++ = atof(word);
209 +                size--;
210 +        }
211 +        if (size == (m+n+1)*pointsize) {        /* no border after all */
212 +                dp = (FLOAT *)realloc((char *)datarec.data,
213 +                                m*n*pointsize*sizeof(FLOAT));
214 +                if (dp != NULL)
215 +                        datarec.data = dp;
216 +                datarec.flags &= ~HASBORDER;
217 +                datarec.m = m;
218 +                datarec.n = n;
219 +                size = 0;
220 +        }
221 +        if (datarec.m < 2 || datarec.n < 2 || size != 0 ||
222 +                        fgetword(word, sizeof(word), fp) != NULL) {
223 +                fputs(file, stderr);
224 +                fputs(": bad number of data points\n", stderr);
225 +                exit(1);
226 +        }
227 +        fclose(fp);
228 + }
229 +
230 +
231 + double
232 + l_dataval(nam)                          /* return recorded data value */
233 + char  *nam;
234 + {
235 +        double  u, v;
236 +        register int  i, j;
237 +        register FLOAT  *dp;
238 +        double  d00, d01, d10, d11;
239 +                                                /* compute coordinates */
240 +        u = argument(1); v = argument(2);
241 +        if (datarec.flags & HASBORDER) {
242 +                i = u *= datarec.m-1;
243 +                j = v *= datarec.n-1;
244 +        } else {
245 +                i = u = u*datarec.m - .5;
246 +                j = v = v*datarec.n - .5;
247 +        }
248 +        if (i < 0) i = 0;
249 +        else if (i > datarec.m-2) i = datarec.m-2;
250 +        if (j < 0) j = 0;
251 +        else if (j > datarec.n-2) j = datarec.n-2;
252 +                                                /* compute value */
253 +        if (datarec.flags & TRIPLETS) {
254 +                dp = datarec.data + 3*(j*datarec.m + i);
255 +                if (nam == ZNAME)
256 +                        dp += 2;
257 +                else if (nam == YNAME)
258 +                        dp++;
259 +                d00 = dp[0]; d01 = dp[3];
260 +                dp += 3*datarec.m;
261 +                d10 = dp[0]; d11 = dp[3];
262 +        } else {
263 +                dp = datarec.data + j*datarec.m + i;
264 +                d00 = dp[0]; d01 = dp[1];
265 +                dp += datarec.m;
266 +                d10 = dp[0]; d11 = dp[1];
267 +        }
268 +                                                /* bilinear interpolation */
269 +        return((j+1-v)*((i+1-u)*d00+(u-i)*d01)+(v-j)*((i+1-u)*d10+(u-i)*d11));
270 + }
271 +
272 +
273 + putobjrow(rp, n)                        /* output vertex row to .OBJ */
274 + register POINT  *rp;
275 + int  n;
276 + {
277 +        static int      nverts = 0;
278 +
279 +        for ( ; n-- >= 0; rp++) {
280 +                if (!rp->valid)
281 +                        continue;
282 +                fputs("v ", stdout);
283 +                printf(vformat, rp->p[0], rp->p[1], rp->p[2]);
284 +                if (smooth)
285 +                        printf("\tvn %.9g %.9g %.9g\n",
286 +                                        rp->n[0], rp->n[1], rp->n[2]);
287 +                printf("\tvt %.9g %.9g\n", rp->uv[0], rp->uv[1]);
288 +                rp->valid = ++nverts;
289 +        }
290 + }
291 +
292 +
293   putsquare(p0, p1, p2, p3)               /* put out a square */
294   POINT  *p0, *p1, *p2, *p3;
295   {
# Line 133 | Line 299 | POINT  *p0, *p1, *p2, *p3;
299          FVECT  v1, v2, vc1, vc2;
300          int  ok1, ok2;
301                                          /* compute exact normals */
302 <        fvsum(v1, p1->p, p0->p, -1.0);
303 <        fvsum(v2, p2->p, p0->p, -1.0);
304 <        fcross(vc1, v1, v2);
305 <        ok1 = normalize(vc1) != 0.0;
306 <        fvsum(v1, p2->p, p3->p, -1.0);
307 <        fvsum(v2, p1->p, p3->p, -1.0);
308 <        fcross(vc2, v1, v2);
309 <        ok2 = normalize(vc2) != 0.0;
302 >        ok1 = (p0->valid && p1->valid && p2->valid);
303 >        if (ok1) {
304 >                fvsum(v1, p1->p, p0->p, -1.0);
305 >                fvsum(v2, p2->p, p0->p, -1.0);
306 >                fcross(vc1, v1, v2);
307 >                ok1 = (normalize(vc1) != 0.0);
308 >        }
309 >        ok2 = (p1->valid && p2->valid && p3->valid);
310 >        if (ok2) {
311 >                fvsum(v1, p2->p, p3->p, -1.0);
312 >                fvsum(v2, p1->p, p3->p, -1.0);
313 >                fcross(vc2, v1, v2);
314 >                ok2 = (normalize(vc2) != 0.0);
315 >        }
316          if (!(ok1 | ok2))
317                  return;
318 +        if (objout) {                   /* output .OBJ faces */
319 +                int     p0n=0, p1n=0, p2n=0, p3n=0;
320 +                if (smooth) {
321 +                        p0n = p0->valid;
322 +                        p1n = p1->valid;
323 +                        p2n = p2->valid;
324 +                        p3n = p3->valid;
325 +                }
326 +                if (ok1 & ok2 && fdot(vc1,vc2) >= 1.0-FTINY*FTINY) {
327 +                        printf("f %d/%d/%d %d/%d/%d %d/%d/%d %d/%d/%d\n",
328 +                                        p0->valid, p0n, p0->valid,
329 +                                        p1->valid, p1n, p1->valid,
330 +                                        p3->valid, p3n, p3->valid,
331 +                                        p2->valid, p2n, p2->valid);
332 +                        return;
333 +                }
334 +                if (ok1)
335 +                        printf("f %d/%d/%d %d/%d/%d %d/%d/%d\n",
336 +                                        p0->valid, p0n, p0->valid,
337 +                                        p1->valid, p1n, p1->valid,
338 +                                        p2->valid, p2n, p2->valid);
339 +                if (ok2)
340 +                        printf("f %d/%d/%d %d/%d/%d %d/%d/%d\n",
341 +                                        p2->valid, p2n, p2->valid,
342 +                                        p1->valid, p1n, p1->valid,
343 +                                        p3->valid, p3n, p3->valid);
344 +                return;
345 +        }
346                                          /* compute normal interpolation */
347          axis = norminterp(norm, p0, p1, p2, p3);
348  
# Line 217 | Line 417 | register POINT  *row;
417   int  siz;
418   {
419          double  st[2];
420 +        int  end;
421 +        int  checkvalid;
422          register int  i;
423 <                                        /* compute one past each end */
423 >        
424 >        if (smooth) {
425 >                i = -1;                 /* compute one past each end */
426 >                end = siz+1;
427 >        } else {
428 >                if (s < -FTINY || s > 1.0+FTINY)
429 >                        return;
430 >                i = 0;
431 >                end = siz;
432 >        }
433          st[0] = s;
434 <        for (i = -1; i <= siz+1; i++) {
434 >        checkvalid = (fundefined(VNAME) == 2);
435 >        while (i <= end) {
436                  st[1] = (double)i/siz;
437 <                row[i].p[0] = funvalue(XNAME, 2, st);
438 <                row[i].p[1] = funvalue(YNAME, 2, st);
439 <                row[i].p[2] = funvalue(ZNAME, 2, st);
437 >                if (checkvalid && funvalue(VNAME, 2, st) <= 0.0) {
438 >                        row[i].valid = 0;
439 >                        row[i].p[0] = row[i].p[1] = row[i].p[2] = 0.0;
440 >                        row[i].uv[0] = row[i].uv[1] = 0.0;
441 >                } else {
442 >                        row[i].valid = 1;
443 >                        row[i].p[0] = funvalue(XNAME, 2, st);
444 >                        row[i].p[1] = funvalue(YNAME, 2, st);
445 >                        row[i].p[2] = funvalue(ZNAME, 2, st);
446 >                        row[i].uv[0] = st[0];
447 >                        row[i].uv[1] = st[1];
448 >                }
449 >                i++;
450          }
451   }
452  
# Line 233 | Line 455 | compnorms(r0, r1, r2, siz)             /* compute row of averaged
455   register POINT  *r0, *r1, *r2;
456   int  siz;
457   {
458 <        FVECT  v1, v2, vc;
237 <        register int  i;
458 >        FVECT  v1, v2;
459  
460          if (!smooth)                    /* not needed if no smoothing */
461                  return;
462 <                                        /* compute middle points */
462 >                                        /* compute row 1 normals */
463          while (siz-- >= 0) {
464 <                fvsum(v1, r2[0].p, r1[0].p, -1.0);
465 <                fvsum(v2, r1[1].p, r1[0].p, -1.0);
464 >                if (!r1[0].valid)
465 >                        continue;
466 >                if (!r0[0].valid) {
467 >                        if (!r2[0].valid) {
468 >                                r1[0].n[0] = r1[0].n[1] = r1[0].n[2] = 0.0;
469 >                                continue;
470 >                        }
471 >                        fvsum(v1, r2[0].p, r1[0].p, -1.0);
472 >                } else if (!r2[0].valid)
473 >                        fvsum(v1, r1[0].p, r0[0].p, -1.0);
474 >                else
475 >                        fvsum(v1, r2[0].p, r0[0].p, -1.0);
476 >                if (!r1[-1].valid) {
477 >                        if (!r1[1].valid) {
478 >                                r1[0].n[0] = r1[0].n[1] = r1[0].n[2] = 0.0;
479 >                                continue;
480 >                        }
481 >                        fvsum(v2, r1[1].p, r1[0].p, -1.0);
482 >                } else if (!r1[1].valid)
483 >                        fvsum(v2, r1[0].p, r1[-1].p, -1.0);
484 >                else
485 >                        fvsum(v2, r1[1].p, r1[-1].p, -1.0);
486                  fcross(r1[0].n, v1, v2);
246 –                fvsum(v1, r0[0].p, r1[0].p, -1.0);
247 –                fcross(vc, v2, v1);
248 –                fvsum(r1[0].n, r1[0].n, vc, 1.0);
249 –                fvsum(v2, r1[-1].p, r1[0].p, -1.0);
250 –                fcross(vc, v1, v2);
251 –                fvsum(r1[0].n, r1[0].n, vc, 1.0);
252 –                fvsum(v1, r2[0].p, r1[0].p, -1.0);
253 –                fcross(vc, v2, v1);
254 –                fvsum(r1[0].n, r1[0].n, vc, 1.0);
487                  normalize(r1[0].n);
488                  r0++; r1++; r2++;
489          }
# Line 267 | Line 499 | POINT  *p0, *p1, *p2, *p3;
499   #define v  ((ax+2)%3)
500  
501          register int  ax;
502 <        double  eqnmat[4][4];
502 >        MAT4  eqnmat;
503          FVECT  v1;
504          register int  i, j;
505  
# Line 298 | Line 530 | POINT  *p0, *p1, *p2, *p3;
530          eqnmat[3][2] = p3->p[v];
531          eqnmat[3][3] = 1.0;
532                                          /* invert matrix (solve system) */
533 <        if (!invmat(eqnmat, eqnmat))
533 >        if (!invmat4(eqnmat, eqnmat))
534                  return(-1);                     /* no solution */
535                                          /* compute result matrix */
536          for (j = 0; j < 4; j++)
# Line 314 | Line 546 | POINT  *p0, *p1, *p2, *p3;
546   }
547  
548  
549 < /*
318 < * invmat - computes the inverse of mat into inverse.  Returns 1
319 < * if there exists an inverse, 0 otherwise.  It uses Gaussian Elimination
320 < * method.
321 < */
322 <
323 < invmat(inverse,mat)
324 < double mat[4][4],inverse[4][4];
325 < {
326 < #define SWAP(a,b,t) (t=a,a=b,b=t)
327 <
328 <        double  m4tmp[4][4];
329 <        register int i,j,k;
330 <        register double temp;
331 <
332 <        bcopy((char *)mat, (char *)m4tmp, sizeof(m4tmp));
333 <                                        /* set inverse to identity */
334 <        for (i = 0; i < 4; i++)
335 <                for (j = 0; j < 4; j++)
336 <                        inverse[i][j] = i==j ? 1.0 : 0.0;
337 <
338 <        for(i = 0; i < 4; i++) {
339 <                /* Look for raw with largest pivot and swap raws */
340 <                temp = FTINY; j = -1;
341 <                for(k = i; k < 4; k++)
342 <                        if(ABS(m4tmp[k][i]) > temp) {
343 <                                temp = ABS(m4tmp[k][i]);
344 <                                j = k;
345 <                                }
346 <                if(j == -1)     /* No replacing raw -> no inverse */
347 <                        return(0);
348 <                if (j != i)
349 <                        for(k = 0; k < 4; k++) {
350 <                                SWAP(m4tmp[i][k],m4tmp[j][k],temp);
351 <                                SWAP(inverse[i][k],inverse[j][k],temp);
352 <                                }
353 <
354 <                temp = m4tmp[i][i];
355 <                for(k = 0; k < 4; k++) {
356 <                        m4tmp[i][k] /= temp;
357 <                        inverse[i][k] /= temp;
358 <                        }
359 <                for(j = 0; j < 4; j++) {
360 <                        if(j != i) {
361 <                                temp = m4tmp[j][i];
362 <                                for(k = 0; k < 4; k++) {
363 <                                        m4tmp[j][k] -= m4tmp[i][k]*temp;
364 <                                        inverse[j][k] -= inverse[i][k]*temp;
365 <                                        }
366 <                                }
367 <                        }
368 <                }
369 <        return(1);
370 <
371 < #undef SWAP
372 < }
373 <
374 <
549 > void
550   eputs(msg)
551   char  *msg;
552   {
# Line 379 | Line 554 | char  *msg;
554   }
555  
556  
557 + void
558   wputs(msg)
559   char  *msg;
560   {
# Line 386 | Line 562 | char  *msg;
562   }
563  
564  
565 + void
566   quit(code)
567 + int  code;
568   {
569          exit(code);
570   }
# Line 415 | Line 593 | l_hermite()                    
593                  argument(2)*(-2.0*t+3.0)*t*t +
594                  argument(3)*((t-2.0)*t+1.0)*t +
595                  argument(4)*(t-1.0)*t*t );
596 + }
597 +
598 +
599 + double
600 + l_bezier()
601 + {
602 +        double  t;
603 +
604 +        t = argument(5);
605 +        return( argument(1) * (1.+t*(-3.+t*(3.-t))) +
606 +                argument(2) * 3.*t*(1.+t*(-2.+t)) +
607 +                argument(3) * 3.*t*t*(1.-t) +
608 +                argument(4) * t*t*t );
609 + }
610 +
611 +
612 + double
613 + l_bspline()
614 + {
615 +        double  t;
616 +
617 +        t = argument(5);
618 +        return( argument(1) * (1./6.+t*(-1./2.+t*(1./2.-1./6.*t))) +
619 +                argument(2) * (2./3.+t*t*(-1.+1./2.*t)) +
620 +                argument(3) * (1./6.+t*(1./2.+t*(1./2.-1./2.*t))) +
621 +                argument(4) * (1./6.*t*t*t) );
622   }

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