ViewVC Help
View File | Revision Log | Show Annotations | Download File | Root Listing
root/radiance/ray/src/util/glarendx.c
(Generate patch)

Comparing ray/src/util/glarendx.c (file contents):
Revision 1.1 by greg, Tue Apr 16 16:40:22 1991 UTC vs.
Revision 2.4 by greg, Thu Mar 24 11:06:59 1994 UTC

# Line 5 | Line 5 | static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
5   #endif
6  
7   /*
8 < * Compute Glare Index given by program name:
8 > * Compute Glare Index given by program name or -t option:
9   *
10 < *      gnuth_dgr -     Gnuth discomfort glare rating
11 < *      gnuth_vcp -     Gnuth visual comfort probability
10 > *      dgi -           Daylight Glare Index
11 > *      brs_gi -        Building Research Station Glare Index (Petherbridge
12 > *                                                             & Hopkinson)
13 > *      ugr -           Unified Glare Rating System (Fischer)
14 > *      guth_dgr -      Guth discomfort glare rating
15 > *      guth_vcp -      Guth visual comfort probability
16 > *      cie_cgi -       CIE Glare Index (1983, due to Einhorn)
17 > *      vert_dir -      Direct vertical illuminance
18 > *      vert_ind -      Indirect vertical illuminance (from input)
19 > *      vert_ill -      Total vertical illuminance
20   *
21   *              12 April 1991   Greg Ward       EPFL
22 + *              19 April 1993   R. Compagnon    EPFL (added dgi, brs_gi, ugr)
23   */
24 <
24 >
25   #include "standard.h"
26   #include "view.h"
27 <
27 >
28   extern double   erfc();
29 <
29 >
30   double  posindex();
31 < int     headline();
32 <
33 < double  direct(), gnuth_dgr(), gnuth_vcp();
34 <
31 >
32 > double  direct(), guth_dgr(), guth_vcp(), cie_cgi(),
33 >        indirect(), total(), dgi(), brs_gi(), ugr();
34 >
35   struct named_func {
36          char    *name;
37          double  (*func)();
38 +        char    *descrip;
39   } all_funcs[] = {
40 <        {"direct", direct},
41 <        {"gnuth_dgr", gnuth_dgr},
42 <        {"gnuth_vcp", gnuth_vcp},
40 >        {"dgi", dgi, "Daylight Glare Index"},
41 >        {"brs_gi", brs_gi, "BRS Glare Index"},
42 >        {"ugr", ugr, "Unified Glare Rating"},
43 >        {"guth_vcp", guth_vcp, "Guth Visual Comfort Probability"},
44 >        {"cie_cgi", cie_cgi, "CIE Glare Index (Einhorn)"},
45 >        {"guth_dgr", guth_dgr, "Guth Disability Glare Rating"},
46 >        {"vert_dir", direct, "Direct Vertical Illuminance"},
47 >        {"vert_ill", total, "Total Vertical Illuminance"},
48 >        {"vert_ind", indirect, "Indirect Vertical Illuminance"},
49          {NULL}
50   };
51 <
51 >
52   struct glare_src {
53          FVECT   dir;            /* source direction */
54          double  dom;            /* solid angle */
55          double  lum;            /* average luminance */
56          struct glare_src        *next;
57   } *all_srcs = NULL;
58 <
58 >
59   struct glare_dir {
60          double  ang;            /* angle (in radians) */
61          double  indirect;       /* indirect illuminance */
62          struct glare_dir        *next;
63   } *all_dirs = NULL;
64 <
64 >
65   #define newp(type)      (type *)malloc(sizeof(type))
66 <
66 >
67   char    *progname;
68   int     print_header = 1;
69 <
69 >
70   VIEW    midview = STDVIEW;
71 <
72 <
71 >
72 > int     wrongformat = 0;
73 >
74 >
75   main(argc, argv)
76   int     argc;
77   char    *argv[];
# Line 88 | Line 106 | char   *argv[];
106                          perror(argv[i]);
107                          exit(1);
108                  }
109 <                                        /* read header */
92 <        getheader(stdin, headline);
93 <        if (print_header) {             /* add to header */
94 <                printargs(i, argv, stdout);
95 <                putchar('\n');
96 <        }
97 <                                        /* set view */
98 <        if (setview(&midview) != NULL) {
99 <                fprintf(stderr, "%s: bad view information in input\n");
100 <                exit(1);
101 <        }
102 <                                        /* get findglare data */
103 <        read_input();
104 <                                        /* find calculation */
109 >                                        /* find and run calculation */
110          for (funp = all_funcs; funp->name != NULL; funp++)
111                  if (!strcmp(funp->name, progtail)) {
112 +                        init();
113 +                        read_input();
114 +                        if (print_header) {
115 +                                printargs(i, argv, stdout);
116 +                                putchar('\n');
117 +                        }
118                          print_values(funp->func);
119                          exit(0);                /* we're done */
120                  }
121                                          /* invalid function */
111 –        fprintf(stderr, "%s: unknown function!\n", progtail);
112 –        exit(1);
122   userr:
123 <        fprintf(stderr, "Usage: %s [-t type][-h] [input]\n", progname);
123 >        fprintf(stderr, "Usage: %s -t type [-h] [input]\n", progname);
124 >        fprintf(stderr, "\twhere 'type' is one of the following:\n");
125 >        for (funp = all_funcs; funp->name != NULL; funp++)
126 >                fprintf(stderr, "\t%12s\t%s\n", funp->name, funp->descrip);
127          exit(1);
128   }
129 <
130 <
129 >
130 >
131   headline(s)                     /* get line from header */
132   char    *s;
133   {
134 +        char    fmt[32];
135 +
136          if (print_header)               /* copy to output */
137                  fputs(s, stdout);
138 <        if (!strncmp(s, VIEWSTR, VIEWSTRL))
139 <                sscanview(&midview, s+VIEWSTRL);
138 >        if (isview(s))
139 >                sscanview(&midview, s);
140 >        else if (isformat(s)) {
141 >                formatval(fmt, s);
142 >                wrongformat = strcmp(fmt, "ascii");
143 >        }
144   }
145 <
146 <
145 >
146 >
147 > init()                          /* initialize calculation */
148 > {
149 >                                        /* read header */
150 >        getheader(stdin, headline, NULL);
151 >        if (wrongformat) {
152 >                fprintf(stderr, "%s: bad input format\n", progname);
153 >                exit(1);
154 >        }
155 >                                        /* set view */
156 >        if (setview(&midview) != NULL) {
157 >                fprintf(stderr, "%s: bad view information in input\n",
158 >                                progname);
159 >                exit(1);
160 >        }
161 > }
162 >
163 >
164   read_input()                    /* read glare sources from stdin */
165   {
166   #define S_SEARCH        0
# Line 135 | Line 170 | read_input()                   /* read glare sources from stdin */
170          char    buf[128];
171          register struct glare_src       *gs;
172          register struct glare_dir       *gd;
173 <
173 >
174          while (fgets(buf, sizeof(buf), stdin) != NULL)
175                  switch (state) {
176                  case S_SEARCH:
# Line 155 | Line 190 | read_input()                   /* read glare sources from stdin */
190                                          &gs->dir[0], &gs->dir[1], &gs->dir[2],
191                                          &gs->dom, &gs->lum) != 5)
192                                  goto readerr;
193 +                        normalize(gs->dir);
194                          gs->next = all_srcs;
195                          all_srcs = gs;
196                          break;
# Line 184 | Line 220 | readerr:
220   #undef S_SOURCE
221   #undef S_DIREC
222   }
223 <
224 <
223 >
224 >
225   print_values(funp)              /* print out calculations */
226   double  (*funp)();
227   {
228          register struct glare_dir       *gd;
229 <
229 >
230          for (gd = all_dirs; gd != NULL; gd = gd->next)
231                  printf("%f\t%f\n", gd->ang*(180.0/PI), (*funp)(gd));
232   }
233 <
234 <
233 >
234 >
235   double
236 < direct(gd)                      /* compute direct illuminance */
236 > direct(gd)                      /* compute direct vertical illuminance */
237   struct glare_dir        *gd;
238   {
239          FVECT   mydir;
240          double  d, dval;
241          register struct glare_src       *gs;
242 <
242 >
243          spinvector(mydir, midview.vdir, midview.vup, gd->ang);
244          dval = 0.0;
245          for (gs = all_srcs; gs != NULL; gs = gs->next) {
# Line 213 | Line 249 | struct glare_dir       *gd;
249          }
250          return(dval);
251   }
252 <
253 <
252 >
253 >
254 > double
255 > indirect(gd)                    /* return indirect vertical illuminance */
256 > struct glare_dir        *gd;
257 > {
258 >        return(gd->indirect);
259 > }
260 >
261 >
262 > double
263 > total(gd)                       /* return total vertical illuminance */
264 > struct glare_dir        *gd;
265 > {
266 >        return(direct(gd)+gd->indirect);
267 > }
268 >
269 >
270   /*
271   * posindex -   compute glare position index from:
272   *
# Line 225 | Line 277 | struct glare_dir       *gd;
277   * All vectors are assumed to be normalized.
278   * This function is an implementation of the method proposed by
279   * Robert Levin in his 1975 JIES article.
280 + * This calculation presumes the view direction and up vectors perpendicular.
281   * We return a value less than zero for improper positions.
282   */
283 <
283 >
284   double
285   posindex(sd, vd, vu)                    /* compute position index */
286   FVECT   sd, vd, vu;
287   {
288          double  sigma, tau;
289          double  d;
290 <
290 >
291          d = DOT(sd,vd);
292          if (d <= 0.0)
293                  return(-1.0);
294 +        if (d >= 1.0)
295 +                return(1.0);
296          sigma = acos(d) * (180./PI);
297 <        tau = acos(DOT(sd,vu)/sqrt(1.0-d*d)) * (180./PI);
297 >        d = fabs(DOT(sd,vu)/sqrt(1.0-d*d));
298 >        if (d >= 1.0)
299 >                tau = 0.0;
300 >        else
301 >                tau = acos(d) * (180./PI);
302          return( exp( sigma*( (35.2 - tau*.31889 - 1.22*exp(-.22222*tau))*1e-3
303                          + sigma*(21. + tau*(.26667 + tau*-.002963))*1e-5 )
304                  ) );
305   }
306 +
307 +
308 + double
309 + dgi(gd)         /* compute Daylight Glare Index */
310 + struct glare_dir        *gd;
311 + {
312 +        register struct glare_src       *gs;
313 +        FVECT   mydir,testdir[7],vhor;
314 +        double  r,omega,p[7],sum;
315 +        int     i,n;
316 +
317 +        spinvector(mydir, midview.vdir, midview.vup, gd->ang);
318 +        sum = 0.0; n = 0;
319 +        for (gs = all_srcs; gs != NULL; gs = gs->next) {
320  
321 +                /* compute 1/p^2 weighted solid angle of the source */
322 +                r = sqrt(1 - pow(1.-gs->dom/2./PI,2.));
323 +                fcross(vhor,gs->dir,midview.vup);
324 +                normalize(vhor);
325 +                VCOPY(testdir[0],gs->dir);
326 +                fvsum(testdir[1],gs->dir,vhor,r);
327 +                fvsum(testdir[2],gs->dir,vhor,0.5*r);
328 +                fvsum(testdir[5],testdir[2],midview.vup,-0.866*r);
329 +                fvsum(testdir[2],testdir[2],midview.vup,0.866*r);
330 +                fvsum(testdir[3],gs->dir,vhor,-r);
331 +                fvsum(testdir[4],gs->dir,vhor,-0.5*r);
332 +                fvsum(testdir[6],testdir[4],midview.vup,0.866*r);
333 +                fvsum(testdir[4],testdir[4],midview.vup,-0.866*r);
334 +                for (i = 0; i < 7; i++) {
335 +                        normalize(testdir[i]);
336 +                        p[i] = pow(posindex(testdir[i],mydir,midview.vup),-2.0);
337 +                        if (p[i] <= FTINY) p[i] = 0.0;
338 +                }
339 +                r = 1-gs->dom/2./PI;
340 +                omega = gs->dom*p[0];
341 +                omega += (r*PI*(1+1/r/r)-2*PI)*(-p[0]+(p[1]+p[2])*0.5);
342 +                omega += (2*PI-r*PI*(1+1/r/r))*(-p[0]-0.1667*(p[1]+p[3])
343 +                          +0.3334*(p[2]+p[4]+p[5]+p[6]));
344  
345 +                sum += pow(gs->lum,1.6) * pow(omega,0.8) /
346 +                       (gd->indirect/PI + 0.07*sqrt(gs->dom)*gs->lum);
347 +                n++;
348 +        }
349 +        if (n == 0)
350 +                return(0.0);
351 +        return( 10*log10(0.478*sum) );
352 + }
353 +
354 +
355   double
356 < gnuth_dgr(gd)           /* compute Gnuth discomfort glare rating */
356 > brs_gi(gd)              /* compute BRS Glare Index */
357   struct glare_dir        *gd;
358   {
359 +        register struct glare_src       *gs;
360 +        FVECT   mydir;
361 +        double  p;
362 +        double  sum;
363 +
364 +        spinvector(mydir, midview.vdir, midview.vup, gd->ang);
365 +        sum = 0.0;
366 +        for (gs = all_srcs; gs != NULL; gs = gs->next) {
367 +                p = posindex(gs->dir, mydir, midview.vup);
368 +                if (p <= FTINY)
369 +                        continue;
370 +                sum += pow(gs->lum/p,1.6) * pow(gs->dom,0.8);
371 +        }
372 +        if (sum <= FTINY)
373 +                return(0.0);
374 +        sum /= gd->indirect/PI;
375 +        return(10*log10(0.478*sum));
376 + }
377 +
378 +
379 + double
380 + guth_dgr(gd)            /* compute Guth discomfort glare rating */
381 + struct glare_dir        *gd;
382 + {
383   #define q(w)    (20.4*w+1.52*pow(w,.2)-.075)
384          register struct glare_src       *gs;
385 +        FVECT   mydir;
386          double  p;
387          double  sum;
388 +        double  wtot, brsum;
389          int     n;
390 <
391 <        sum = 0.0; n = 0;
390 >
391 >        spinvector(mydir, midview.vdir, midview.vup, gd->ang);
392 >        sum = wtot = brsum = 0.0; n = 0;
393          for (gs = all_srcs; gs != NULL; gs = gs->next) {
394 <                p = posindex(gs->dir, midview.vdir, midview.vup);
394 >                p = posindex(gs->dir, mydir, midview.vup);
395                  if (p <= FTINY)
396                          continue;
397                  sum += gs->lum * q(gs->dom) / p;
398 +                brsum += gs->lum * gs->dom;
399 +                wtot += gs->dom;
400                  n++;
401          }
402          if (n == 0)
403                  return(0.0);
404 <        else
270 <                return( pow(
271 <                        .5*sum/pow(direct(gd)+gd->indirect,.44),
404 >        return( pow(.5*sum/pow((brsum+(5.-wtot)*gd->indirect/PI)/5.,.44),
405                          pow((double)n, -.0914) ) );
406   #undef q
407   }
408 <
409 <
408 >
409 >
410   extern double   erf(), erfc();
411 <
411 >
412   #ifndef M_SQRT2
413   #define M_SQRT2 1.41421356237309504880
414   #endif
415 <
415 >
416   #define norm_integral(z)        (1.-.5*erfc((z)/M_SQRT2))
417 +
418 +
419 + double
420 + guth_vcp(gd)            /* compute Guth visual comfort probability */
421 + struct glare_dir        *gd;
422 + {
423 +        double  dgr;
424 +
425 +        dgr = guth_dgr(gd);
426 +        if (dgr <= FTINY)
427 +                return(100.0);
428 +        return(100.*norm_integral(6.374-1.3227*log(dgr)));
429 + }
430 +
431 +
432 + double
433 + cie_cgi(gd)             /* compute CIE Glare Index */
434 + struct glare_dir        *gd;
435 + {
436 +        register struct glare_src       *gs;
437 +        FVECT   mydir;
438 +        double  dillum;
439 +        double  p;
440 +        double  sum;
441 +
442 +        spinvector(mydir, midview.vdir, midview.vup, gd->ang);
443 +        sum = 0.0;
444 +        for (gs = all_srcs; gs != NULL; gs = gs->next) {
445 +                p = posindex(gs->dir, mydir, midview.vup);
446 +                if (p <= FTINY)
447 +                        continue;
448 +                sum += gs->lum*gs->lum * gs->dom / (p*p);
449 +        }
450 +        if (sum <= FTINY)
451 +                return(0.0);
452 +        dillum = direct(gd);
453 +        return(8.*log10(2.*sum*(1.+dillum/500.)/(dillum+gd->indirect)));
454 + }
455  
456  
457   double
458 < gnuth_vcp(gd)           /* compute Gnuth visual comfort probability */
458 > ugr(gd)         /* compute Unified Glare Rating */
459   struct glare_dir        *gd;
460   {
461 <        return(100.*norm_integral(-6.374+1.3227*log(gnuth_dgr(gd))));
461 >        register struct glare_src       *gs;
462 >        FVECT   mydir;
463 >        double  p;
464 >        double  sum;
465 >
466 >        spinvector(mydir, midview.vdir, midview.vup, gd->ang);
467 >        sum = 0.0;
468 >        for (gs = all_srcs; gs != NULL; gs = gs->next) {
469 >                p = posindex(gs->dir, mydir, midview.vup);
470 >                if (p <= FTINY)
471 >                        continue;
472 >                sum += gs->lum*gs->lum * gs->dom / (p*p);
473 >        }
474 >        if (sum <= FTINY)
475 >                return(0.0);
476 >        return(8.*log10(0.25*sum*PI/gd->indirect));
477   }

Diff Legend

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