Debugged the spherical harmonics

Samo Penic

2012-06-27 3b39021cfdf157d35ce3475fb33b2c7a35bce676

 src/sh.c

@@ -27,9 +27,10 @@


    /* lets initialize co */
    sph->co=(ts_double **)calloc(l,sizeof(ts_double *));
    for(j=0;j<l;j++){
        sph->co[j]=(ts_double *)calloc(2*j+1,sizeof(ts_double));
//NOTE: C is has zero based indexing. Code is imported from fortran and to comply with original indexes we actually generate one index more. Also second dimension is 2*j+2 instead of 2*j+2. elements starting with 0 are useles and should be ignored!
    sph->co=(ts_double **)calloc(l+1,sizeof(ts_double *));
    for(j=0;j<=l;j++){
        sph->co[j]=(ts_double *)calloc(2*j+2,sizeof(ts_double));
    }

    sph->l=l;   
@@ -47,6 +48,7 @@
        if(sph->ulm[i]!=NULL) free(sph->ulm[i]);
        if(sph->co[i]!=NULL) free(sph->co[i]);
    }
        if(sph->co[sph->l]!=NULL) free(sph->co[sph->l]);
    if(sph->co != NULL) free(sph->co);
    if(sph->ulm !=NULL) free(sph->ulm);

@@ -67,7 +69,7 @@
}

/* Gives you legendre polynomials. Taken from NR, p. 254 */
ts_double plgndr(ts_int l, ts_int m, ts_float x){
ts_double plgndr(ts_int l, ts_int m, ts_double x){
   ts_double fact, pll, pmm, pmmp1, somx2;
   ts_int i,ll;

@@ -118,20 +120,22 @@
}


/** @brief: Precomputes coefficients that are required for spherical harmonics computations.

*/
ts_bool precomputeShCoeff(ts_spharm *sph){
    ts_int i,j,al,am;
    ts_double **co=sph->co;
    for(i=0;i<sph->l;i++){
        al=i+1;
    for(i=1;i<=sph->l;i++){
        al=i;
        sph->co[i][i+1]=sqrt((2.0*al+1.0)/2.0/M_PI);
        for(j=0;j<al;j++){
            am=j+1;
            sph->co[i][i+1+j]=co[i][i+j]*sqrt(1.0/(al-am+1)/(al+am));
        for(j=1;j<=i-1;j++){
            am=j;
            sph->co[i][i+1+j]=co[i][i+j]*sqrt(1.0/(al-am+1.0)/(al+am));
            sph->co[i][i+1-j]=co[i][i+1+j];
        }
        co[i][2*i]=co[i][2*i]*sqrt(1.0/(2.0*al));
        co[i][0]=co[i][2*i+1];
        co[i][2*i+1]=co[i][2*i]*sqrt(1.0/(2.0*al));
        co[i][1]=co[i][2*i+1];
        co[i][i+1]=sqrt((2.0*al+1.0)/4.0/M_PI);
    }
    return TS_SUCCESS;
@@ -139,7 +143,16 @@
}


/*Computes Y(l,m,theta,fi) (Miha's definition that is different from common definition for  factor srqt(1/(2*pi)) */
/** @brief: Computes Y(l,m,theta,fi) 
 *
 * Function calculates Y^l_m for vertex with given (\theta, \fi) coordinates in
 * spherical coordinate system.
 * @param l is an ts_int argument.
 * @param m is an ts_int argument.
 * @param theta is ts_double argument.
 * @param fi is a ts_double argument.
 *
 * (Miha's definition that is different from common definition for  factor srqt(1/(2*pi)) */
ts_double shY(ts_int l,ts_int m,ts_double theta,ts_double fi){
   ts_double fac1, fac2, K;
   int i;
@@ -261,7 +274,7 @@
    r=sqrtl(cvtx->x*cvtx->x+cvtx->y*cvtx->y+cvtx->z*cvtx->z);
#endif
    cvtx->relR=(r-r0)/r0;
    cvtx->solAngle=cvtx->projArea/cvtx->relR * cvtx->projArea/cvtx->relR;
    cvtx->solAngle=cvtx->projArea/r/r;
    }
    return TS_SUCCESS;
}
@@ -269,10 +282,11 @@


ts_bool calculateYlmi(ts_vesicle *vesicle){
    ts_uint i,j,k;
    ts_int i,j,k;
    ts_spharm *sph=vesicle->sphHarmonics;
    ts_coord *coord=(ts_coord *)malloc(sizeof(ts_coord));
    ts_double fi, theta;
   ts_int m;
    ts_vertex *cvtx;
    for(k=0;k<vesicle->vlist->n;k++){
        cvtx=vesicle->vlist->vtx[k];
@@ -280,13 +294,34 @@
        cart2sph(coord,cvtx->x, cvtx->y, cvtx->z);
        fi=coord->e2;
        theta=coord->e3; 
        for(i=0; i<sph->l; i++){
        for(i=1; i<sph->l; i++){
            for(j=0;j<i;j++){
                sph->Ylmi[i][j][k]=sph->co[i][j]*cos((j-i-1)*fi)*pow(-1,j-i-1)*plgndr(i,abs(j-i-1),cos(theta));
         m=j+1;
//Nastudiraj!!!!!
                sph->Ylmi[i][j][k]=sph->co[i][m]*cos((m-i-1)*fi)*pow(-1,m-i-1)*plgndr(i,abs(m-i-1),cos(theta));
      if(i==2 && j==0){
   /*   fprintf(stderr," **** vtx %d ****\n", k+1);
      fprintf(stderr,"m-i-1 =%d\n",m-i-1);
      fprintf(stderr,"fi =%e\n",fi);
      fprintf(stderr,"(m-i-1)*fi =%e\n",((ts_double)(m-i-1))*fi);
      fprintf(stderr,"-2*fi =%e\n",-2*fi);
      fprintf(stderr,"m =%d\n",m);
	
      fprintf(stderr," cos(m-i-1)=%e\n",cos((m-i-1)*fi));
      fprintf(stderr," cos(-2*fi)=%e\n",cos(-2*fi));
      fprintf(stderr," sph->co[i][m]=%e\n",sph->co[i][m]);
      fprintf(stderr," plgndr(i,abs(m-i-1),cos(theta))=%e\n",plgndr(i,abs(m-i-1),cos(theta)));
*/
      }
            }
                sph->Ylmi[i][j+1][k]=sph->co[i][j+1]*plgndr(i,0,cos(theta));
            for(j=sph->l;j<2*i;j++){
                sph->Ylmi[i][j][k]=sph->co[i][j]*sin((j-i-1)*fi)*plgndr(i,j-i-1,cos(theta));
//Nastudiraj!!!!!
      j=i;
      m=j+1;
                sph->Ylmi[i][j][k]=sph->co[i][m]*plgndr(i,0,cos(theta));
            for(j=i+1;j<2*i+1;j++){
         m=j+1;
//Nastudiraj!!!!!
                sph->Ylmi[i][j][k]=sph->co[i][m]*sin((m-i-1)*fi)*plgndr(i,m-i-1,cos(theta));
            }
        }

@@ -310,7 +345,7 @@
    for(k=0;k<vesicle->vlist->n; k++){
        cvtx=vesicle->vlist->vtx[k];
        for(i=0;i<vesicle->sphHarmonics->l;i++){
            for(j=0;j<2*i;j++){
            for(j=0;j<2*i+1;j++){
                vesicle->sphHarmonics->ulm[i][j]+= cvtx->solAngle*cvtx->relR*vesicle->sphHarmonics->Ylmi[i][j][k];
            }