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

Comparing ray/src/util/rmtxop.c (file contents):
Revision 2.13 by greg, Mon Aug 12 01:20:26 2019 UTC vs.
Revision 2.25 by greg, Wed Nov 29 18:57:10 2023 UTC

# Line 5 | Line 5 | static const char RCSid[] = "$Id$";
5   * General component matrix operations.
6   */
7  
8 – #include <stdio.h>
8   #include <stdlib.h>
9   #include <errno.h>
10 + #include <ctype.h>
11   #include "rtio.h"
12   #include "resolu.h"
13   #include "rmatrix.h"
14   #include "platform.h"
15  
16 < #define MAXCOMP         16              /* #components we support */
16 > #define MAXCOMP         MAXCSAMP        /* #components we support */
17  
18 < static const char       stdin_name[] = "<stdin>";
19 <
20 < /* unary matrix operation(s) */
18 > /* Unary matrix operation(s) */
19   typedef struct {
20          double          sca[MAXCOMP];           /* scalar coefficients */
21          double          cmat[MAXCOMP*MAXCOMP];  /* component transformation */
22          short           nsf;                    /* number of scalars */
23          short           clen;                   /* number of coefficients */
24 <        short           transpose;              /* do transpose? */
24 >        char            csym[11];               /* symbolic coefficients */
25 >        char            transpose;              /* do transpose? */
26   } RUNARYOP;
27  
28 < /* matrix input source and requested operation(s) */
28 > /* Matrix input source and requested operation(s) */
29   typedef struct {
30          const char      *inspec;                /* input specification */
31 +        RMPref          rmp;                    /* matrix preference */
32          RUNARYOP        preop;                  /* unary operation(s) */
33          RMATRIX         *mtx;                   /* original matrix if loaded */
34          int             binop;                  /* binary op with next (or 0) */
# Line 40 | Line 40 | int    verbose = 0;                    /* verbose reporting? */
40   static int
41   loadmatrix(ROPMAT *rop)
42   {
43 <        if (rop->mtx != NULL)
43 >        if (rop->mtx != NULL)           /* already loaded? */
44                  return(0);
45  
46 <        rop->mtx = rmx_load(rop->inspec == stdin_name ?
47 <                                (const char *)NULL : rop->inspec);
48 <        if (rop->mtx == NULL) {
49 <                fputs(rop->inspec, stderr);
50 <                fputs(": cannot load matrix\n", stderr);
46 >        rop->mtx = rmx_load(rop->inspec, rop->rmp);
47 >
48 >        return(!rop->mtx ? -1 : 1);
49 > }
50 >
51 > /* Compute conversion row from spectrum to one channel of RGB */
52 > static void
53 > rgbrow(ROPMAT *rop, int r, int p)
54 > {
55 >        const int       nc = rop->mtx->ncomp;
56 >        const float *   wlp = rop->mtx->wlpart;
57 >        int             i;
58 >
59 >        for (i = nc; i--; ) {
60 >                int     nmEnd = wlp[0] + (wlp[3] - wlp[0])*i/nc;
61 >                int     nmStart = wlp[0] + (wlp[3] - wlp[0])*(i+1)/nc;
62 >                COLOR   crgb;
63 >                spec_rgb(crgb, nmStart, nmEnd);
64 >                rop->preop.cmat[r*nc+i] = crgb[p];
65 >        }
66 > }
67 >
68 > /* Compute conversion row from spectrum to one channel of XYZ */
69 > static void
70 > xyzrow(ROPMAT *rop, int r, int p)
71 > {
72 >        const int       nc = rop->mtx->ncomp;
73 >        const float *   wlp = rop->mtx->wlpart;
74 >        int             i;
75 >
76 >        for (i = nc; i--; ) {
77 >                int     nmEnd = wlp[0] + (wlp[3] - wlp[0])*i/nc;
78 >                int     nmStart = wlp[0] + (wlp[3] - wlp[0])*(i+1)/nc;
79 >                COLOR   cxyz;
80 >                spec_cie(cxyz, nmStart, nmEnd);
81 >                rop->preop.cmat[r*nc+i] = cxyz[p];
82 >        }
83 > }
84 >
85 > /* Use the spectral sensitivity function to compute matrix coefficients */
86 > static void
87 > sensrow(ROPMAT *rop, int r, double (*sf)(SCOLOR sc, int ncs, const float wlpt[4]))
88 > {
89 >        const int       nc = rop->mtx->ncomp;
90 >        int             i;
91 >
92 >        for (i = nc; i--; ) {
93 >                SCOLOR  sclr;
94 >                scolorblack(sclr);
95 >                sclr[i] = 1.f;
96 >                rop->preop.cmat[r*nc+i] = (*sf)(sclr, nc, rop->mtx->wlpart);
97 >        }
98 > }
99 >
100 > /* Check/set symbolic transform */
101 > static int
102 > checksymbolic(ROPMAT *rop)
103 > {
104 >        const int       nc = rop->mtx->ncomp;
105 >        const int       dt = rop->mtx->dtype;
106 >        int             i, j;
107 >
108 >        if (nc < 3) {
109 >                fprintf(stderr, "%s: -c '%s' requires at least 3 components\n",
110 >                                rop->inspec, rop->preop.csym);
111                  return(-1);
112          }
113 <        return(1);
113 >        rop->preop.clen = strlen(rop->preop.csym) * nc;
114 >        if (rop->preop.clen > MAXCOMP*MAXCOMP) {
115 >                fprintf(stderr, "%s: -c '%s' results in too many components\n",
116 >                                rop->inspec, rop->preop.csym);
117 >                return(-1);
118 >        }
119 >        for (j = 0; rop->preop.csym[j]; j++) {
120 >                int     comp = 0;
121 >                switch (rop->preop.csym[j]) {
122 >                case 'B':
123 >                        ++comp;
124 >                        /* fall through */
125 >                case 'G':
126 >                        ++comp;
127 >                        /* fall through */
128 >                case 'R':
129 >                        if (dt == DTxyze) {
130 >                                for (i = 3; i--; )
131 >                                        rop->preop.cmat[j*nc+i] = 1./WHTEFFICACY *
132 >                                                        xyz2rgbmat[comp][i];
133 >                        } else if (nc == 3)
134 >                                rop->preop.cmat[j*nc+comp] = 1.;
135 >                        else
136 >                                rgbrow(rop, j, comp);
137 >                        break;
138 >                case 'Z':
139 >                        ++comp;
140 >                        /* fall through */
141 >                case 'Y':
142 >                        ++comp;
143 >                        /* fall through */
144 >                case 'X':
145 >                        if (dt == DTxyze) {
146 >                                rop->preop.cmat[j*nc+comp] = 1.;
147 >                        } else if (nc == 3) {
148 >                                for (i = 3; i--; )
149 >                                        rop->preop.cmat[j*nc+i] =
150 >                                                        rgb2xyzmat[comp][i];
151 >                        } else if (comp == CIEY)
152 >                                sensrow(rop, j, scolor2photopic);
153 >                        else
154 >                                xyzrow(rop, j, comp);
155 >
156 >                        for (i = nc*(dt != DTxyze); i--; )
157 >                                rop->preop.cmat[j*nc+i] *= WHTEFFICACY;
158 >                        break;
159 >                case 'S':               /* scotopic (il)luminance */
160 >                        sensrow(rop, j, scolor2scotopic);
161 >                        for (i = nc; i--; )
162 >                                rop->preop.cmat[j*nc+i] *= WHTSCOTOPIC;
163 >                        break;
164 >                case 'M':               /* melanopic (il)luminance */
165 >                        sensrow(rop, j, scolor2melanopic);
166 >                        for (i = nc; i--; )
167 >                                rop->preop.cmat[j*nc+i] *= WHTMELANOPIC;
168 >                        break;
169 >                case 'A':               /* average component */
170 >                        for (i = nc; i--; )
171 >                                rop->preop.cmat[j*nc+i] = 1./(double)nc;
172 >                        break;
173 >                default:
174 >                        fprintf(stderr, "%s: -c '%c' unsupported\n",
175 >                                rop->inspec, rop->preop.csym[j]);
176 >                        return(-1);
177 >                }
178 >        }
179 >                                        /* return recommended output type */
180 >        if (!strcmp(rop->preop.csym, "XYZ")) {
181 >                if (dt <= DTspec)
182 >                        return(DTxyze);
183 >        } else if (!strcmp(rop->preop.csym, "RGB")) {
184 >                if (dt <= DTspec)
185 >                        return(DTrgbe);
186 >        }
187 >        if ((nc > 3) & (dt <= DTspec))
188 >                return(DTfloat);        /* probably not actual spectrum */
189 >        return(0);
190   }
191  
192   /* Get matrix and perform unary operations */
193   static RMATRIX *
194   loadop(ROPMAT *rop)
195   {
196 +        int     outtype = 0;
197          RMATRIX *mres;
198 <        int     i;
198 >        int     i, j;
199  
200          if (loadmatrix(rop) < 0)                /* make sure we're loaded */
201                  return(NULL);
202  
203 <        if (rop->preop.nsf > 0) {               /* apply scalar(s) */
204 <                if (rop->preop.clen > 0) {
205 <                        fputs("Options -s and -c are exclusive\n", stderr);
203 >        if (rop->preop.csym[0] &&               /* symbolic transform? */
204 >                        (outtype = checksymbolic(rop)) < 0)
205 >                goto failure;
206 >        if (rop->preop.clen > 0) {              /* apply component transform? */
207 >                if (rop->preop.clen % rop->mtx->ncomp) {
208 >                        fprintf(stderr, "%s: -c must have N x %d coefficients\n",
209 >                                        rop->inspec, rop->mtx->ncomp);
210                          goto failure;
211                  }
212 +                if (rop->preop.nsf > 0) {       /* scale transform, first */
213 +                        if (rop->preop.nsf == 1) {
214 +                                for (i = rop->preop.clen; i--; )
215 +                                        rop->preop.cmat[i] *= rop->preop.sca[0];
216 +                        } else if (rop->preop.nsf != rop->mtx->ncomp) {
217 +                                fprintf(stderr, "%s: -s must have one or %d factors\n",
218 +                                                rop->inspec, rop->mtx->ncomp);
219 +                                goto failure;
220 +                        } else {
221 +                                for (j = rop->preop.clen/rop->preop.nsf; j--; )
222 +                                        for (i = rop->preop.nsf; i--; )
223 +                                                rop->preop.cmat[j*rop->preop.nsf+i] *=
224 +                                                                rop->preop.sca[i];
225 +                        }
226 +                }
227 +                mres = rmx_transform(rop->mtx, rop->preop.clen/rop->mtx->ncomp,
228 +                                        rop->preop.cmat);
229 +                if (mres == NULL) {
230 +                        fprintf(stderr, "%s: matrix transform failed\n",
231 +                                                rop->inspec);
232 +                        goto failure;
233 +                }
234 +                if (verbose)
235 +                        fprintf(stderr, "%s: applied %d x %d transform%s\n",
236 +                                        rop->inspec, mres->ncomp,
237 +                                        rop->mtx->ncomp,
238 +                                        rop->preop.nsf ? " (* scalar)" : "");
239 +                rop->preop.nsf = 0;
240 +                if ((mres->ncomp > 3) & (mres->dtype <= DTspec))
241 +                        outtype = DTfloat;      /* probably not actual spectrum */
242 +                rmx_free(rop->mtx);
243 +                rop->mtx = mres;
244 +        }
245 +        if (rop->preop.nsf > 0) {               /* apply scalar(s)? */
246                  if (rop->preop.nsf == 1) {
247                          for (i = rop->mtx->ncomp; --i; )
248                                  rop->preop.sca[i] = rop->preop.sca[0];
# Line 89 | Line 264 | loadop(ROPMAT *rop)
264                          fputs(" )\n", stderr);
265                  }
266          }
267 <        if (rop->preop.clen > 0) {      /* apply transform */
93 <                if (rop->preop.clen % rop->mtx->ncomp) {
94 <                        fprintf(stderr, "%s: -c must have N x %d coefficients\n",
95 <                                        rop->inspec, rop->mtx->ncomp);
96 <                        goto failure;
97 <                }
98 <                mres = rmx_transform(rop->mtx, rop->preop.clen/rop->mtx->ncomp,
99 <                                        rop->preop.cmat);
100 <                if (mres == NULL) {
101 <                        fprintf(stderr, "%s: matrix transform failed\n",
102 <                                                rop->inspec);
103 <                        goto failure;
104 <                }
105 <                if (verbose)
106 <                        fprintf(stderr, "%s: applied %d x %d transform\n",
107 <                                        rop->inspec, mres->ncomp,
108 <                                        rop->mtx->ncomp);
109 <                rmx_free(rop->mtx);
110 <                rop->mtx = mres;
111 <        }
112 <        if (rop->preop.transpose) {     /* transpose matrix? */
267 >        if (rop->preop.transpose) {             /* transpose matrix? */
268                  mres = rmx_transpose(rop->mtx);
269                  if (mres == NULL) {
270                          fputs(rop->inspec, stderr);
# Line 125 | Line 280 | loadop(ROPMAT *rop)
280          }
281          mres = rop->mtx;
282          rop->mtx = NULL;
283 +        if (outtype)
284 +                mres->dtype = outtype;
285          return(mres);
286   failure:
287          rmx_free(rop->mtx);
# Line 140 | Line 297 | binaryop(const char *inspec, RMATRIX *mleft, int op, R
297  
298          if ((mleft == NULL) | (mright == NULL))
299                  return(NULL);
143 –
300          switch (op) {
301          case '.':                       /* concatenate */
302 <                mres = rmx_multiply(mleft, mright);
302 >                if (mleft->ncomp != mright->ncomp) {
303 >                        fputs(inspec, stderr);
304 >                        fputs(": # components do not match\n", stderr);
305 >                } else if (mleft->ncols != mright->nrows) {
306 >                        fputs(inspec, stderr);
307 >                        fputs(": mismatched dimensions\n",
308 >                                        stderr);
309 >                } else
310 >                        mres = rmx_multiply(mleft, mright);
311                  rmx_free(mleft);
312                  rmx_free(mright);
313                  if (mres == NULL) {
314                          fputs(inspec, stderr);
315 <                        if (mleft->ncols != mright->nrows)
152 <                                fputs(": mismatched dimensions for multiply\n",
153 <                                                stderr);
154 <                        else
155 <                                fputs(": concatenation failed\n", stderr);
315 >                        fputs(": concatenation failed\n", stderr);
316                          return(NULL);
317                  }
318                  if (verbose) {
# Line 229 | Line 389 | op_right2left(ROPMAT *mop)
389          int     rpos = 0;
390                                          /* find end of list */
391          while (mop[rpos].binop)
392 <                rpos++;
392 >                if (mop[rpos++].binop != '.') {
393 >                        fputs(
394 >                "Right-to-left evaluation only for matrix multiplication!\n",
395 >                                        stderr);
396 >                        return(NULL);
397 >                }
398          mright = loadop(mop+rpos);
399          while (rpos-- > 0) {
400                  if (mright == NULL)
401                          break;
402 <                mright = binaryop(mop[rpos].inspec,
402 >                mright = binaryop(mop[rpos+1].inspec,
403                                  loadop(mop+rpos), mop[rpos].binop, mright);
404          }
405          return(mright);
# Line 313 | Line 478 | main(int argc, char *argv[])
478          int     i;
479                                          /* get options and arguments */
480          for (i = 1; i < argc; i++) {
316 –                if (nmats >= nall)
317 –                        mop = grow_moparray(mop, nall += 2);
481                  if (argv[i][0] && !argv[i][1] &&
482                                  strchr(".+*/", argv[i][0]) != NULL) {
483 <                        if (mop[nmats].inspec == NULL || mop[nmats].binop) {
484 <                                fprintf(stderr, "%s: missing matrix argument\n",
485 <                                                argv[0]);
483 >                        if (!nmats || mop[nmats-1].binop) {
484 >                                fprintf(stderr,
485 >                        "%s: missing matrix argument before '%c' operation\n",
486 >                                                argv[0], argv[i][0]);
487                                  return(1);
488                          }
489 <                        mop[nmats++].binop = argv[i][0];
489 >                        mop[nmats-1].binop = argv[i][0];
490                  } else if (argv[i][0] != '-' || !argv[i][1]) {
491                          if (argv[i][0] == '-') {
492                                  if (stdin_used++) {
# Line 341 | Line 505 | main(int argc, char *argv[])
505                          int     n = argc-1 - i;
506                          switch (argv[i][1]) {   /* get option */
507                          case 'v':
508 <                                verbose = !verbose;
508 >                                verbose++;
509                                  break;
510                          case 'f':
511                                  switch (argv[i][2]) {
# Line 369 | Line 533 | main(int argc, char *argv[])
533                                  i += mop[nmats].preop.nsf =
534                                          get_factors(mop[nmats].preop.sca,
535                                                          n, argv+i+1);
536 +                                if (mop[nmats].preop.nsf <= 0) {
537 +                                        fprintf(stderr, "%s: -s missing arguments\n",
538 +                                                        argv[0]);
539 +                                        goto userr;
540 +                                }
541                                  break;
542                          case 'c':
543 +                                if (n && isupper(argv[i+1][0])) {
544 +                                        strlcpy(mop[nmats].preop.csym,
545 +                                                argv[++i],
546 +                                                sizeof(mop[0].preop.csym));
547 +                                        mop[nmats].preop.clen = 0;
548 +                                        break;
549 +                                }
550                                  if (n > MAXCOMP*MAXCOMP) n = MAXCOMP*MAXCOMP;
551                                  i += mop[nmats].preop.clen =
552                                          get_factors(mop[nmats].preop.cmat,
553                                                          n, argv+i+1);
554 +                                if (mop[nmats].preop.clen <= 0) {
555 +                                        fprintf(stderr, "%s: -c missing arguments\n",
556 +                                                        argv[0]);
557 +                                        goto userr;
558 +                                }
559 +                                mop[nmats].preop.csym[0] = '\0';
560                                  break;
561 +                        case 'r':
562 +                                if (argv[i][2] == 'f')
563 +                                        mop[nmats].rmp = RMPreflF;
564 +                                else if (argv[i][2] == 'b')
565 +                                        mop[nmats].rmp = RMPreflB;
566 +                                else
567 +                                        goto userr;
568 +                                break;
569                          default:
570                                  fprintf(stderr, "%s: unknown operation '%s'\n",
571                                                  argv[0], argv[i]);
572                                  goto userr;
573                          }
574                  }
575 +                if (nmats >= nall)
576 +                        mop = grow_moparray(mop, nall += 2);
577          }
578          if (mop[0].inspec == NULL)      /* nothing to do? */
579                  goto userr;
580 +        if (mop[nmats-1].binop) {
581 +                fprintf(stderr,
582 +                        "%s: missing matrix argument after '%c' operation\n",
583 +                                argv[0], mop[nmats-1].binop);
584 +                return(1);
585 +        }
586                                          /* favor quicker concatenation */
587 <        mres = prefer_right2left(mop) ? op_right2left(mop) : op_left2right(mop);
588 <        if (!mres)
587 >        mop[nmats].mtx = prefer_right2left(mop) ? op_right2left(mop)
588 >                                                : op_left2right(mop);
589 >        if (mop[nmats].mtx == NULL)
590                  return(1);
591 <                                        /* write result to stdout */
592 <        if (outfmt == DTfromHeader)
591 >                                        /* apply trailing unary operations */
592 >        mop[nmats].inspec = "trailing_ops";
593 >        mres = loadop(mop+nmats);
594 >        if (mres == NULL)
595 >                return(1);
596 >        if (outfmt == DTfromHeader)     /* check data type */
597                  outfmt = mres->dtype;
598 <        if (outfmt != DTascii)
598 >        if (outfmt == DTrgbe) {
599 >                if (mres->ncomp > 3)
600 >                        outfmt = DTspec;
601 >                else if (mres->dtype == DTxyze)
602 >                        outfmt = DTxyze;
603 >        }
604 >        if (outfmt != DTascii)          /* write result to stdout */
605                  SET_FILE_BINARY(stdout);
606          newheader("RADIANCE", stdout);
607          printargs(argc, argv, stdout);
608 <        if (!rmx_write(mres, outfmt, stdout)) {
609 <                fprintf(stderr, "%s: error writing result matrix\n", argv[0]);
401 <                return(1);
402 <        }
403 <        /* rmx_free(mres); free(mop); */
404 <        return(0);
608 >
609 >        return(rmx_write(mres, outfmt, stdout) ? 0 : 1);
610   userr:
611          fprintf(stderr,
612 <        "Usage: %s [-v][-f[adfc][-t][-s sf .. | -c ce ..] m1 [.+*/] .. > mres\n",
612 >        "Usage: %s [-v][-f[adfc][-t][-s sf .. | -c ce ..][-rf|-rb] m1 [.+*/] .. > mres\n",
613                          argv[0]);
614          return(1);
615   }

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