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 2.7 by greg, Sat Feb 22 02:07:30 2003 UTC

# Line 1 | Line 1
1 – /* Copyright (c) 1991 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 < * Compute Glare Index given by program name:
5 > * Compute Glare Index given by program name or -t option:
6   *
7 < *      gnuth_dgr -     Gnuth discomfort glare rating
8 < *      gnuth_vcp -     Gnuth visual comfort probability
7 > *      dgi -           Daylight Glare Index
8 > *      brs_gi -        Building Research Station Glare Index (Petherbridge
9 > *                                                             & Hopkinson)
10 > *      ugr -           Unified Glare Rating System (Fischer)
11 > *      guth_dgr -      Guth discomfort glare rating
12 > *      guth_vcp -      Guth visual comfort probability
13 > *      cie_cgi -       CIE Glare Index (1983, due to Einhorn)
14 > *      vert_dir -      Direct vertical illuminance
15 > *      vert_ind -      Indirect vertical illuminance (from input)
16 > *      vert_ill -      Total vertical illuminance
17   *
18   *              12 April 1991   Greg Ward       EPFL
19 + *              19 April 1993   R. Compagnon    EPFL (added dgi, brs_gi, ugr)
20   */
21 <
21 >
22   #include "standard.h"
23   #include "view.h"
24 <
25 < extern double   erfc();
20 <
24 >
25 >
26   double  posindex();
27 < int     headline();
28 <
29 < double  direct(), gnuth_dgr(), gnuth_vcp();
30 <
27 >
28 > double  direct(), guth_dgr(), guth_vcp(), cie_cgi(),
29 >        indirect(), total(), dgi(), brs_gi(), ugr();
30 >
31   struct named_func {
32          char    *name;
33          double  (*func)();
34 +        char    *descrip;
35   } all_funcs[] = {
36 <        {"direct", direct},
37 <        {"gnuth_dgr", gnuth_dgr},
38 <        {"gnuth_vcp", gnuth_vcp},
36 >        {"dgi", dgi, "Daylight Glare Index"},
37 >        {"brs_gi", brs_gi, "BRS Glare Index"},
38 >        {"ugr", ugr, "Unified Glare Rating"},
39 >        {"guth_vcp", guth_vcp, "Guth Visual Comfort Probability"},
40 >        {"cie_cgi", cie_cgi, "CIE Glare Index (Einhorn)"},
41 >        {"guth_dgr", guth_dgr, "Guth Disability Glare Rating"},
42 >        {"vert_dir", direct, "Direct Vertical Illuminance"},
43 >        {"vert_ill", total, "Total Vertical Illuminance"},
44 >        {"vert_ind", indirect, "Indirect Vertical Illuminance"},
45          {NULL}
46   };
47 <
47 >
48   struct glare_src {
49          FVECT   dir;            /* source direction */
50          double  dom;            /* solid angle */
51          double  lum;            /* average luminance */
52          struct glare_src        *next;
53   } *all_srcs = NULL;
54 <
54 >
55   struct glare_dir {
56          double  ang;            /* angle (in radians) */
57          double  indirect;       /* indirect illuminance */
58          struct glare_dir        *next;
59   } *all_dirs = NULL;
60 <
60 >
61   #define newp(type)      (type *)malloc(sizeof(type))
62 <
62 >
63   char    *progname;
64   int     print_header = 1;
65 <
65 >
66   VIEW    midview = STDVIEW;
67 <
68 <
67 >
68 > int     wrongformat = 0;
69 >
70 >
71   main(argc, argv)
72   int     argc;
73   char    *argv[];
# Line 88 | Line 102 | char   *argv[];
102                          perror(argv[i]);
103                          exit(1);
104                  }
105 <                                        /* 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 */
105 >                                        /* find and run calculation */
106          for (funp = all_funcs; funp->name != NULL; funp++)
107                  if (!strcmp(funp->name, progtail)) {
108 +                        init();
109 +                        read_input();
110 +                        if (print_header) {
111 +                                printargs(i, argv, stdout);
112 +                                putchar('\n');
113 +                        }
114                          print_values(funp->func);
115                          exit(0);                /* we're done */
116                  }
117                                          /* invalid function */
111 –        fprintf(stderr, "%s: unknown function!\n", progtail);
112 –        exit(1);
118   userr:
119 <        fprintf(stderr, "Usage: %s [-t type][-h] [input]\n", progname);
119 >        fprintf(stderr, "Usage: %s -t type [-h] [input]\n", progname);
120 >        fprintf(stderr, "\twhere 'type' is one of the following:\n");
121 >        for (funp = all_funcs; funp->name != NULL; funp++)
122 >                fprintf(stderr, "\t%12s\t%s\n", funp->name, funp->descrip);
123          exit(1);
124   }
125 <
126 <
125 >
126 >
127 > int
128   headline(s)                     /* get line from header */
129   char    *s;
130   {
131 +        char    fmt[32];
132 +
133          if (print_header)               /* copy to output */
134                  fputs(s, stdout);
135 <        if (!strncmp(s, VIEWSTR, VIEWSTRL))
136 <                sscanview(&midview, s+VIEWSTRL);
135 >        if (isview(s))
136 >                sscanview(&midview, s);
137 >        else if (isformat(s)) {
138 >                formatval(fmt, s);
139 >                wrongformat = strcmp(fmt, "ascii");
140 >        }
141 >        return(0);
142   }
143 <
144 <
143 >
144 >
145 > init()                          /* initialize calculation */
146 > {
147 >                                        /* read header */
148 >        getheader(stdin, headline, NULL);
149 >        if (wrongformat) {
150 >                fprintf(stderr, "%s: bad input format\n", progname);
151 >                exit(1);
152 >        }
153 >                                        /* set view */
154 >        if (setview(&midview) != NULL) {
155 >                fprintf(stderr, "%s: bad view information in input\n",
156 >                                progname);
157 >                exit(1);
158 >        }
159 > }
160 >
161 >
162   read_input()                    /* read glare sources from stdin */
163   {
164   #define S_SEARCH        0
# Line 135 | Line 168 | read_input()                   /* read glare sources from stdin */
168          char    buf[128];
169          register struct glare_src       *gs;
170          register struct glare_dir       *gd;
171 <
171 >
172          while (fgets(buf, sizeof(buf), stdin) != NULL)
173                  switch (state) {
174                  case S_SEARCH:
# Line 155 | Line 188 | read_input()                   /* read glare sources from stdin */
188                                          &gs->dir[0], &gs->dir[1], &gs->dir[2],
189                                          &gs->dom, &gs->lum) != 5)
190                                  goto readerr;
191 +                        normalize(gs->dir);
192                          gs->next = all_srcs;
193                          all_srcs = gs;
194                          break;
# Line 184 | Line 218 | readerr:
218   #undef S_SOURCE
219   #undef S_DIREC
220   }
221 <
222 <
221 >
222 >
223   print_values(funp)              /* print out calculations */
224   double  (*funp)();
225   {
226          register struct glare_dir       *gd;
227 <
227 >
228          for (gd = all_dirs; gd != NULL; gd = gd->next)
229                  printf("%f\t%f\n", gd->ang*(180.0/PI), (*funp)(gd));
230   }
231 <
232 <
231 >
232 >
233   double
234 < direct(gd)                      /* compute direct illuminance */
234 > direct(gd)                      /* compute direct vertical illuminance */
235   struct glare_dir        *gd;
236   {
237          FVECT   mydir;
238          double  d, dval;
239          register struct glare_src       *gs;
240 <
240 >
241          spinvector(mydir, midview.vdir, midview.vup, gd->ang);
242          dval = 0.0;
243          for (gs = all_srcs; gs != NULL; gs = gs->next) {
# Line 213 | Line 247 | struct glare_dir       *gd;
247          }
248          return(dval);
249   }
250 <
251 <
250 >
251 >
252 > double
253 > indirect(gd)                    /* return indirect vertical illuminance */
254 > struct glare_dir        *gd;
255 > {
256 >        return(gd->indirect);
257 > }
258 >
259 >
260 > double
261 > total(gd)                       /* return total vertical illuminance */
262 > struct glare_dir        *gd;
263 > {
264 >        return(direct(gd)+gd->indirect);
265 > }
266 >
267 >
268   /*
269   * posindex -   compute glare position index from:
270   *
# Line 225 | Line 275 | struct glare_dir       *gd;
275   * All vectors are assumed to be normalized.
276   * This function is an implementation of the method proposed by
277   * Robert Levin in his 1975 JIES article.
278 + * This calculation presumes the view direction and up vectors perpendicular.
279   * We return a value less than zero for improper positions.
280   */
281 <
281 >
282   double
283   posindex(sd, vd, vu)                    /* compute position index */
284   FVECT   sd, vd, vu;
285   {
286          double  sigma, tau;
287          double  d;
288 <
288 >
289          d = DOT(sd,vd);
290          if (d <= 0.0)
291                  return(-1.0);
292 +        if (d >= 1.0)
293 +                return(1.0);
294          sigma = acos(d) * (180./PI);
295 <        tau = acos(DOT(sd,vu)/sqrt(1.0-d*d)) * (180./PI);
295 >        d = fabs(DOT(sd,vu)/sqrt(1.0-d*d));
296 >        if (d >= 1.0)
297 >                tau = 0.0;
298 >        else
299 >                tau = acos(d) * (180./PI);
300          return( exp( sigma*( (35.2 - tau*.31889 - 1.22*exp(-.22222*tau))*1e-3
301                          + sigma*(21. + tau*(.26667 + tau*-.002963))*1e-5 )
302                  ) );
303   }
304 +
305 +
306 + double
307 + dgi(gd)         /* compute Daylight Glare Index */
308 + struct glare_dir        *gd;
309 + {
310 +        register struct glare_src       *gs;
311 +        FVECT   mydir,testdir[7],vhor;
312 +        double  r,omega,p[7],sum;
313 +        int     i,n;
314 +
315 +        spinvector(mydir, midview.vdir, midview.vup, gd->ang);
316 +        sum = 0.0; n = 0;
317 +        for (gs = all_srcs; gs != NULL; gs = gs->next) {
318  
319 +                /* compute 1/p^2 weighted solid angle of the source */
320 +                r = sqrt(1 - pow(1.-gs->dom/2./PI,2.));
321 +                fcross(vhor,gs->dir,midview.vup);
322 +                normalize(vhor);
323 +                VCOPY(testdir[0],gs->dir);
324 +                fvsum(testdir[1],gs->dir,vhor,r);
325 +                fvsum(testdir[2],gs->dir,vhor,0.5*r);
326 +                fvsum(testdir[5],testdir[2],midview.vup,-0.866*r);
327 +                fvsum(testdir[2],testdir[2],midview.vup,0.866*r);
328 +                fvsum(testdir[3],gs->dir,vhor,-r);
329 +                fvsum(testdir[4],gs->dir,vhor,-0.5*r);
330 +                fvsum(testdir[6],testdir[4],midview.vup,0.866*r);
331 +                fvsum(testdir[4],testdir[4],midview.vup,-0.866*r);
332 +                for (i = 0; i < 7; i++) {
333 +                        normalize(testdir[i]);
334 +                        p[i] = pow(posindex(testdir[i],mydir,midview.vup),-2.0);
335 +                        if (p[i] <= FTINY) p[i] = 0.0;
336 +                }
337 +                r = 1-gs->dom/2./PI;
338 +                omega = gs->dom*p[0];
339 +                omega += (r*PI*(1+1/r/r)-2*PI)*(-p[0]+(p[1]+p[2])*0.5);
340 +                omega += (2*PI-r*PI*(1+1/r/r))*(-p[0]-0.1667*(p[1]+p[3])
341 +                          +0.3334*(p[2]+p[4]+p[5]+p[6]));
342  
343 +                sum += pow(gs->lum,1.6) * pow(omega,0.8) /
344 +                       (gd->indirect/PI + 0.07*sqrt(gs->dom)*gs->lum);
345 +                n++;
346 +        }
347 +        if (n == 0)
348 +                return(0.0);
349 +        return( 10*log10(0.478*sum) );
350 + }
351 +
352 +
353   double
354 < gnuth_dgr(gd)           /* compute Gnuth discomfort glare rating */
354 > brs_gi(gd)              /* compute BRS Glare Index */
355   struct glare_dir        *gd;
356   {
357 +        register struct glare_src       *gs;
358 +        FVECT   mydir;
359 +        double  p;
360 +        double  sum;
361 +
362 +        spinvector(mydir, midview.vdir, midview.vup, gd->ang);
363 +        sum = 0.0;
364 +        for (gs = all_srcs; gs != NULL; gs = gs->next) {
365 +                p = posindex(gs->dir, mydir, midview.vup);
366 +                if (p <= FTINY)
367 +                        continue;
368 +                sum += pow(gs->lum/p,1.6) * pow(gs->dom,0.8);
369 +        }
370 +        if (sum <= FTINY)
371 +                return(0.0);
372 +        sum /= gd->indirect/PI;
373 +        return(10*log10(0.478*sum));
374 + }
375 +
376 +
377 + double
378 + guth_dgr(gd)            /* compute Guth discomfort glare rating */
379 + struct glare_dir        *gd;
380 + {
381   #define q(w)    (20.4*w+1.52*pow(w,.2)-.075)
382          register struct glare_src       *gs;
383 +        FVECT   mydir;
384          double  p;
385          double  sum;
386 +        double  wtot, brsum;
387          int     n;
388 <
389 <        sum = 0.0; n = 0;
388 >
389 >        spinvector(mydir, midview.vdir, midview.vup, gd->ang);
390 >        sum = wtot = brsum = 0.0; n = 0;
391          for (gs = all_srcs; gs != NULL; gs = gs->next) {
392 <                p = posindex(gs->dir, midview.vdir, midview.vup);
392 >                p = posindex(gs->dir, mydir, midview.vup);
393                  if (p <= FTINY)
394                          continue;
395                  sum += gs->lum * q(gs->dom) / p;
396 +                brsum += gs->lum * gs->dom;
397 +                wtot += gs->dom;
398                  n++;
399          }
400          if (n == 0)
401                  return(0.0);
402 <        else
270 <                return( pow(
271 <                        .5*sum/pow(direct(gd)+gd->indirect,.44),
402 >        return( pow(.5*sum/pow((brsum+(5.-wtot)*gd->indirect/PI)/5.,.44),
403                          pow((double)n, -.0914) ) );
404   #undef q
405   }
406 <
407 <
277 < extern double   erf(), erfc();
278 <
406 >
407 >
408   #ifndef M_SQRT2
409   #define M_SQRT2 1.41421356237309504880
410   #endif
411 <
411 >
412   #define norm_integral(z)        (1.-.5*erfc((z)/M_SQRT2))
413 +
414 +
415 + double
416 + guth_vcp(gd)            /* compute Guth visual comfort probability */
417 + struct glare_dir        *gd;
418 + {
419 +        extern double   erfc();
420 +        double  dgr;
421 +
422 +        dgr = guth_dgr(gd);
423 +        if (dgr <= FTINY)
424 +                return(100.0);
425 +        return(100.*norm_integral(6.374-1.3227*log(dgr)));
426 + }
427 +
428 +
429 + double
430 + cie_cgi(gd)             /* compute CIE Glare Index */
431 + struct glare_dir        *gd;
432 + {
433 +        register struct glare_src       *gs;
434 +        FVECT   mydir;
435 +        double  dillum;
436 +        double  p;
437 +        double  sum;
438 +
439 +        spinvector(mydir, midview.vdir, midview.vup, gd->ang);
440 +        sum = 0.0;
441 +        for (gs = all_srcs; gs != NULL; gs = gs->next) {
442 +                p = posindex(gs->dir, mydir, midview.vup);
443 +                if (p <= FTINY)
444 +                        continue;
445 +                sum += gs->lum*gs->lum * gs->dom / (p*p);
446 +        }
447 +        if (sum <= FTINY)
448 +                return(0.0);
449 +        dillum = direct(gd);
450 +        return(8.*log10(2.*sum*(1.+dillum/500.)/(dillum+gd->indirect)));
451 + }
452  
453  
454   double
455 < gnuth_vcp(gd)           /* compute Gnuth visual comfort probability */
455 > ugr(gd)         /* compute Unified Glare Rating */
456   struct glare_dir        *gd;
457   {
458 <        return(100.*norm_integral(-6.374+1.3227*log(gnuth_dgr(gd))));
458 >        register struct glare_src       *gs;
459 >        FVECT   mydir;
460 >        double  p;
461 >        double  sum;
462 >
463 >        spinvector(mydir, midview.vdir, midview.vup, gd->ang);
464 >        sum = 0.0;
465 >        for (gs = all_srcs; gs != NULL; gs = gs->next) {
466 >                p = posindex(gs->dir, mydir, midview.vup);
467 >                if (p <= FTINY)
468 >                        continue;
469 >                sum += gs->lum*gs->lum * gs->dom / (p*p);
470 >        }
471 >        if (sum <= FTINY)
472 >                return(0.0);
473 >        return(8.*log10(0.25*sum*PI/gd->indirect));
474   }

Diff Legend

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