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root/radiance/ray/src/util/dctimestep.c
(Generate patch)

Comparing ray/src/util/dctimestep.c (file contents):
Revision 2.25 by greg, Fri Jan 11 17:21:39 2013 UTC vs.
Revision 2.29 by greg, Mon Jan 20 22:18:29 2014 UTC

# Line 9 | Line 9 | static const char RCSid[] = "$Id$";
9  
10   #include <ctype.h>
11   #include "standard.h"
12 + #include "cmatrix.h"
13   #include "platform.h"
13 #include "paths.h"
14 #include "color.h"
14   #include "resolu.h"
16 #include "bsdf.h"
17 #include "bsdf_m.h"
15  
16   char    *progname;                      /* global argv[0] */
17  
21 /* Data types for file loading */
22 enum {DTfromHeader, DTascii, DTfloat, DTdouble, DTrgbe, DTxyze};
23
24 /* A color coefficient matrix -- vectors have ncols==1 */
25 typedef struct {
26        int     nrows, ncols;
27        COLORV  cmem[3];                /* extends struct */
28 } CMATRIX;
29
30 #define COLSPEC (sizeof(COLORV)==sizeof(float) ? "%f %f %f" : "%lf %lf %lf")
31
32 #define cm_lval(cm,r,c) ((cm)->cmem + 3*((r)*(cm)->ncols + (c)))
33
34 #define cv_lval(cm,i)   ((cm)->cmem + 3*(i))
35
36 /* Allocate a color coefficient matrix */
37 static CMATRIX *
38 cm_alloc(int nrows, int ncols)
39 {
40        CMATRIX *cm;
41
42        if ((nrows <= 0) | (ncols <= 0))
43                error(USER, "attempt to create empty matrix");
44        cm = (CMATRIX *)malloc(sizeof(CMATRIX) +
45                                3*sizeof(COLORV)*(nrows*ncols - 1));
46        if (cm == NULL)
47                error(SYSTEM, "out of memory in cm_alloc()");
48        cm->nrows = nrows;
49        cm->ncols = ncols;
50        return(cm);
51 }
52
53 #define cm_free(cm)     free(cm)
54
55 /* Resize color coefficient matrix */
56 static CMATRIX *
57 cm_resize(CMATRIX *cm, int nrows)
58 {
59        if (nrows == cm->nrows)
60                return(cm);
61        if (nrows <= 0) {
62                cm_free(cm);
63                return(NULL);
64        }
65        cm = (CMATRIX *)realloc(cm, sizeof(CMATRIX) +
66                        3*sizeof(COLORV)*(nrows*cm->ncols - 1));
67        if (cm == NULL)
68                error(SYSTEM, "out of memory in cm_resize()");
69        cm->nrows = nrows;
70        return(cm);
71 }
72
73 /* Load header to obtain data type */
74 static int
75 getDT(char *s, void *p)
76 {
77        char    fmt[32];
78        
79        if (formatval(fmt, s)) {
80                if (!strcmp(fmt, "ascii"))
81                        *((int *)p) = DTascii;
82                else if (!strcmp(fmt, "float"))
83                        *((int *)p) = DTfloat;
84                else if (!strcmp(fmt, "double"))
85                        *((int *)p) = DTdouble;
86                else if (!strcmp(fmt, COLRFMT))
87                        *((int *)p) = DTrgbe;
88                else if (!strcmp(fmt, CIEFMT))
89                        *((int *)p) = DTxyze;
90        }
91        return(0);
92 }
93
94 static int
95 getDTfromHeader(FILE *fp)
96 {
97        int     dt = DTfromHeader;
98        
99        if (getheader(fp, getDT, &dt) < 0)
100                error(SYSTEM, "header read error");
101        if (dt == DTfromHeader)
102                error(USER, "missing data format in header");
103        return(dt);
104 }
105
106 /* Allocate and load a matrix from the given file (or stdin if NULL) */
107 static CMATRIX *
108 cm_load(const char *fname, int nrows, int ncols, int dtype)
109 {
110        FILE    *fp = stdin;
111        CMATRIX *cm;
112
113        if (ncols <= 0)
114                error(USER, "Non-positive number of columns");
115        if (fname == NULL)
116                fname = "<stdin>";
117        else if ((fp = fopen(fname, "r")) == NULL) {
118                sprintf(errmsg, "cannot open file '%s'", fname);
119                error(SYSTEM, errmsg);
120        }
121 #ifdef getc_unlocked
122        flockfile(fp);
123 #endif
124        if (dtype != DTascii)
125                SET_FILE_BINARY(fp);
126        if (dtype == DTfromHeader)
127                dtype = getDTfromHeader(fp);
128        switch (dtype) {
129        case DTascii:
130        case DTfloat:
131        case DTdouble:
132                break;
133        default:
134                error(USER, "unexpected data type in cm_load()");
135        }
136        if (nrows <= 0) {                       /* don't know length? */
137                int     guessrows = 147;        /* usually big enough */
138                if ((dtype != DTascii) & (fp != stdin)) {
139                        long    startpos = ftell(fp);
140                        if (fseek(fp, 0L, SEEK_END) == 0) {
141                                long    endpos = ftell(fp);
142                                long    elemsiz = 3*(dtype==DTfloat ?
143                                            sizeof(float) : sizeof(double));
144
145                                if ((endpos - startpos) % (ncols*elemsiz)) {
146                                        sprintf(errmsg,
147                                        "improper length for binary file '%s'",
148                                                        fname);
149                                        error(USER, errmsg);
150                                }
151                                guessrows = (endpos - startpos)/(ncols*elemsiz);
152                                if (fseek(fp, startpos, SEEK_SET) < 0) {
153                                        sprintf(errmsg,
154                                                "fseek() error on file '%s'",
155                                                        fname);
156                                        error(SYSTEM, errmsg);
157                                }
158                                nrows = guessrows;      /* we're confident */
159                        }
160                }
161                cm = cm_alloc(guessrows, ncols);
162        } else
163                cm = cm_alloc(nrows, ncols);
164        if (cm == NULL)                                 /* XXX never happens */
165                return(NULL);
166        if (dtype == DTascii) {                         /* read text file */
167                int     maxrow = (nrows > 0 ? nrows : 32000);
168                int     r, c;
169                for (r = 0; r < maxrow; r++) {
170                    if (r >= cm->nrows)                 /* need more space? */
171                        cm = cm_resize(cm, 2*cm->nrows);
172                    for (c = 0; c < ncols; c++) {
173                        COLORV  *cv = cm_lval(cm,r,c);
174                        if (fscanf(fp, COLSPEC, cv, cv+1, cv+2) != 3)
175                                if ((nrows <= 0) & (r > 0) & !c) {
176                                        cm = cm_resize(cm, maxrow=r);
177                                        break;
178                                } else
179                                        goto EOFerror;
180                    }
181                }
182                while ((c = getc(fp)) != EOF)
183                        if (!isspace(c)) {
184                                sprintf(errmsg,
185                                "unexpected data at end of ascii file %s",
186                                                fname);
187                                error(WARNING, errmsg);
188                                break;
189                        }
190        } else {                                        /* read binary file */
191                if (sizeof(COLORV) == (dtype==DTfloat ? sizeof(float) :
192                                                        sizeof(double))) {
193                        int     nread = 0;
194                        do {                            /* read all we can */
195                                nread += fread(cm->cmem + 3*nread,
196                                                3*sizeof(COLORV),
197                                                cm->nrows*cm->ncols - nread,
198                                                fp);
199                                if (nrows <= 0) {       /* unknown length */
200                                        if (nread == cm->nrows*cm->ncols)
201                                                        /* need more space? */
202                                                cm = cm_resize(cm, 2*cm->nrows);
203                                        else if (nread && !(nread % cm->ncols))
204                                                        /* seem to be  done */
205                                                cm = cm_resize(cm, nread/cm->ncols);
206                                        else            /* ended mid-row */
207                                                goto EOFerror;
208                                } else if (nread < cm->nrows*cm->ncols)
209                                        goto EOFerror;
210                        } while (nread < cm->nrows*cm->ncols);
211
212                } else if (dtype == DTdouble) {
213                        double  dc[3];                  /* load from double */
214                        COLORV  *cvp = cm->cmem;
215                        int     n = nrows*ncols;
216
217                        if (n <= 0)
218                                goto not_handled;
219                        while (n--) {
220                                if (fread(dc, sizeof(double), 3, fp) != 3)
221                                        goto EOFerror;
222                                copycolor(cvp, dc);
223                                cvp += 3;
224                        }
225                } else /* dtype == DTfloat */ {
226                        float   fc[3];                  /* load from float */
227                        COLORV  *cvp = cm->cmem;
228                        int     n = nrows*ncols;
229
230                        if (n <= 0)
231                                goto not_handled;
232                        while (n--) {
233                                if (fread(fc, sizeof(float), 3, fp) != 3)
234                                        goto EOFerror;
235                                copycolor(cvp, fc);
236                                cvp += 3;
237                        }
238                }
239                if (fgetc(fp) != EOF) {
240                                sprintf(errmsg,
241                                "unexpected data at end of binary file %s",
242                                                fname);
243                                error(WARNING, errmsg);
244                }
245        }
246        if (fp != stdin)
247                fclose(fp);
248 #ifdef getc_unlocked
249        else
250                funlockfile(fp);
251 #endif
252        return(cm);
253 EOFerror:
254        sprintf(errmsg, "unexpected EOF reading %s", fname);
255        error(USER, errmsg);
256 not_handled:
257        error(INTERNAL, "unhandled data size or length in cm_load()");
258        return(NULL);   /* gratis return */
259 }
260
261 /* Extract a column vector from a matrix */
262 static CMATRIX *
263 cm_column(const CMATRIX *cm, int c)
264 {
265        CMATRIX *cvr;
266        int     dr;
267
268        if ((c < 0) | (c >= cm->ncols))
269                return(NULL);
270        cvr = cm_alloc(cm->nrows, 1);
271        if (cvr == NULL)
272                return(NULL);
273        for (dr = 0; dr < cm->nrows; dr++) {
274                const COLORV    *sp = cm_lval(cm,dr,c);
275                COLORV          *dp = cv_lval(cvr,dr);
276                dp[0] = sp[0];
277                dp[1] = sp[1];
278                dp[2] = sp[2];
279        }
280        return(cvr);
281 }
282
283 /* Scale a matrix by a single value */
284 static CMATRIX *
285 cm_scale(const CMATRIX *cm1, const COLOR sca)
286 {
287        CMATRIX *cmr;
288        int     dr, dc;
289
290        cmr = cm_alloc(cm1->nrows, cm1->ncols);
291        if (cmr == NULL)
292                return(NULL);
293        for (dr = 0; dr < cmr->nrows; dr++)
294            for (dc = 0; dc < cmr->ncols; dc++) {
295                const COLORV    *sp = cm_lval(cm1,dr,dc);
296                COLORV          *dp = cm_lval(cmr,dr,dc);
297                dp[0] = sp[0] * sca[0];
298                dp[1] = sp[1] * sca[1];
299                dp[2] = sp[2] * sca[2];
300            }
301        return(cmr);
302 }
303
304 /* Multiply two matrices (or a matrix and a vector) and allocate the result */
305 static CMATRIX *
306 cm_multiply(const CMATRIX *cm1, const CMATRIX *cm2)
307 {
308        CMATRIX *cmr;
309        int     dr, dc, i;
310
311        if ((cm1->ncols <= 0) | (cm1->ncols != cm2->nrows))
312                error(INTERNAL, "matrix dimension mismatch in cm_multiply()");
313        cmr = cm_alloc(cm1->nrows, cm2->ncols);
314        if (cmr == NULL)
315                return(NULL);
316        for (dr = 0; dr < cmr->nrows; dr++)
317            for (dc = 0; dc < cmr->ncols; dc++) {
318                COLORV  *dp = cm_lval(cmr,dr,dc);
319                dp[0] = dp[1] = dp[2] = 0;
320                for (i = 0; i < cm1->ncols; i++) {
321                    const COLORV        *cp1 = cm_lval(cm1,dr,i);
322                    const COLORV        *cp2 = cm_lval(cm2,i,dc);
323                    dp[0] += cp1[0] * cp2[0];
324                    dp[1] += cp1[1] * cp2[1];
325                    dp[2] += cp1[2] * cp2[2];
326                }
327            }
328        return(cmr);
329 }
330
331 /* print out matrix as ASCII text -- no header */
332 static void
333 cm_print(const CMATRIX *cm, FILE *fp)
334 {
335        int             r, c;
336        const COLORV    *mp = cm->cmem;
337        
338        for (r = 0; r < cm->nrows; r++) {
339                for (c = 0; c < cm->ncols; c++, mp += 3)
340                        fprintf(fp, "\t%.6e %.6e %.6e", mp[0], mp[1], mp[2]);
341                fputc('\n', fp);
342        }
343 }
344
345 /* Convert a BSDF to our matrix representation */
346 static CMATRIX *
347 cm_bsdf(const COLOR bsdfLamb, const COLOR specCol, const SDMat *bsdf)
348 {
349        CMATRIX *cm = cm_alloc(bsdf->nout, bsdf->ninc);
350        int     nbadohm = 0;
351        int     nneg = 0;
352        int     r, c;
353                                        /* loop over incident angles */
354        for (c = 0; c < cm->ncols; c++) {
355                const double    dom = mBSDF_incohm(bsdf,c);
356                                        /* projected solid angle */
357                nbadohm += (dom <= 0);
358
359                for (r = 0; r < cm->nrows; r++) {
360                        float   f = mBSDF_value(bsdf,c,r);
361                        COLORV  *mp = cm_lval(cm,r,c);
362                                        /* check BSDF value */
363                        if ((f <= 0) | (dom <= 0)) {
364                                nneg += (f < -FTINY);
365                                f = .0f;
366                        }
367                        copycolor(mp, specCol);
368                        scalecolor(mp, f);
369                        addcolor(mp, bsdfLamb);
370                        scalecolor(mp, dom);
371                }
372        }
373        if (nneg | nbadohm) {
374                sprintf(errmsg,
375                    "BTDF has %d negatives and %d bad incoming solid angles",
376                                nneg, nbadohm);
377                error(WARNING, errmsg);
378        }
379        return(cm);
380 }
381
382 /* Convert between input and output indices for reciprocity */
383 static int
384 recip_out_from_in(const SDMat *bsdf, int in_recip)
385 {
386        FVECT   v;
387
388        if (!mBSDF_incvec(v, bsdf, in_recip+.5))
389                return(in_recip);               /* XXX should be error! */
390        v[2] = -v[2];
391        return(mBSDF_outndx(bsdf, v));
392 }
393
394 /* Convert between output and input indices for reciprocity */
395 static int
396 recip_in_from_out(const SDMat *bsdf, int out_recip)
397 {
398        FVECT   v;
399
400        if (!mBSDF_outvec(v, bsdf, out_recip+.5))
401                return(out_recip);              /* XXX should be error! */
402        v[2] = -v[2];
403        return(mBSDF_incndx(bsdf, v));
404 }
405
406 /* Convert a BSDF to our matrix representation, applying reciprocity */
407 static CMATRIX *
408 cm_bsdf_recip(const COLOR bsdfLamb, const COLOR specCol, const SDMat *bsdf)
409 {
410        CMATRIX *cm = cm_alloc(bsdf->ninc, bsdf->nout);
411        int     nbadohm = 0;
412        int     nneg = 0;
413        int     r, c;
414                                        /* loop over incident angles */
415        for (c = 0; c < cm->ncols; c++) {
416                const int       ro = recip_out_from_in(bsdf,c);
417                const double    dom = mBSDF_outohm(bsdf,ro);
418                                        /* projected solid angle */
419                nbadohm += (dom <= 0);
420
421                for (r = 0; r < cm->nrows; r++) {
422                        const int       ri = recip_in_from_out(bsdf,r);
423                        float           f = mBSDF_value(bsdf,ri,ro);
424                        COLORV          *mp = cm_lval(cm,r,c);
425                                        /* check BSDF value */
426                        if ((f <= 0) | (dom <= 0)) {
427                                nneg += (f < -FTINY);
428                                f = .0f;
429                        }
430                        copycolor(mp, specCol);
431                        scalecolor(mp, f);
432                        addcolor(mp, bsdfLamb);
433                        scalecolor(mp, dom);
434                }
435        }
436        if (nneg | nbadohm) {
437                sprintf(errmsg,
438                    "BTDF has %d negatives and %d bad incoming solid angles",
439                                nneg, nbadohm);
440                error(WARNING, errmsg);
441        }
442        return(cm);
443 }
444
445 /* Load and convert a matrix BSDF from the given XML file */
446 static CMATRIX *
447 cm_loadBSDF(char *fname, COLOR cLamb)
448 {
449        CMATRIX         *Tmat;
450        char            *fpath;
451        int             recip;
452        SDError         ec;
453        SDData          myBSDF;
454        SDSpectralDF    *tdf;
455        COLOR           bsdfLamb, specCol;
456                                        /* find path to BSDF file */
457        fpath = getpath(fname, getrlibpath(), R_OK);
458        if (fpath == NULL) {
459                sprintf(errmsg, "cannot find BSDF file '%s'", fname);
460                error(USER, errmsg);
461        }
462        SDclearBSDF(&myBSDF, fname);    /* load XML and check type */
463        ec = SDloadFile(&myBSDF, fpath);
464        if (ec)
465                error(USER, transSDError(ec));
466        ccy2rgb(&myBSDF.tLamb.spec, myBSDF.tLamb.cieY/PI, bsdfLamb);
467        recip = (myBSDF.tb == NULL);
468        tdf = recip ? myBSDF.tf : myBSDF.tb;
469        if (tdf == NULL) {              /* no non-Lambertian transmission? */
470                if (cLamb != NULL)
471                        copycolor(cLamb, bsdfLamb);
472                SDfreeBSDF(&myBSDF);
473                return(NULL);
474        }
475        if (tdf->ncomp != 1 || tdf->comp[0].func != &SDhandleMtx) {
476                sprintf(errmsg, "unsupported BSDF '%s'", fpath);
477                error(USER, errmsg);
478        }
479                                        /* convert BTDF to matrix */
480        ccy2rgb(&tdf->comp[0].cspec[0], 1., specCol);
481        Tmat = recip ? cm_bsdf_recip(bsdfLamb, specCol, (SDMat *)tdf->comp[0].dist)
482                        : cm_bsdf(bsdfLamb, specCol, (SDMat *)tdf->comp[0].dist);
483        if (cLamb != NULL)              /* Lambertian is included */
484                setcolor(cLamb, .0, .0, .0);
485                                        /* free BSDF and return */
486        SDfreeBSDF(&myBSDF);
487        return(Tmat);
488 }
489
18   /* Sum together a set of images and write result to fout */
19   static int
20   sum_images(const char *fspec, const CMATRIX *cv, FILE *fout)
# Line 636 | Line 164 | main(int argc, char *argv[])
164  
165          if (argc-a > 2) {                       /* VTDs expression */
166                  CMATRIX *smtx, *Dmat, *Tmat, *imtx;
639                COLOR   tLamb;
167                                                  /* get sky vector/matrix */
168                  smtx = cm_load(argv[a+3], 0, nsteps, skyfmt);
169                                                  /* load BSDF */
170 <                Tmat = cm_loadBSDF(argv[a+1], tLamb);
170 >                Tmat = cm_loadBTDF(argv[a+1]);
171                                                  /* load Daylight matrix */
172                  Dmat = cm_load(argv[a+2], Tmat==NULL ? 0 : Tmat->ncols,
173                                          smtx->nrows, DTfromHeader);
174                                                  /* multiply vector through */
175                  imtx = cm_multiply(Dmat, smtx);
176                  cm_free(Dmat); cm_free(smtx);
177 <                if (Tmat == NULL) {             /* diffuse only */
178 <                        cmtx = cm_scale(imtx, tLamb);
652 <                } else {                        /* else apply BTDF matrix */
653 <                        cmtx = cm_multiply(Tmat, imtx);
654 <                        cm_free(Tmat);
655 <                }
177 >                cmtx = cm_multiply(Tmat, imtx);
178 >                cm_free(Tmat);
179                  cm_free(imtx);
180          } else {                                /* sky vector/matrix only */
181                  cmtx = cm_load(argv[a+1], 0, nsteps, skyfmt);

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