stylized-rock-generator/tests/test_proportionen.py

"""Haelt die Proportionen der Baum-Presets fest.

Diese Werte sind nicht nach Geschmack gewaehlt, sondern nachgemessen bzw.
belegt - deshalb lohnt es sich, sie festzunageln:

* Palmenkrone: tree-gen `palm.py` (Weber&Penn) setzt die Wedellaenge auf
  0.3 x Stammlaenge; die TreeIt-Referenzpalme kommt auf 3.3 m Spannweite bei
  4.33 m Stamm = 0.38. Zielband also 0.25-0.45.
* Strauch: botanisch ist der Unterschied zum Baum die Architektur (mehrere
  Stiele ab Boden, kein Leittrieb) - gemessen wird er nach Hoehe UND Breite.
  Ein Strauch, der schmaler ist als hoch, ist ein Baeumchen.
* Setzling-Schlankheit: elastische Aehnlichkeit nach McMahon, Hoehe ~
  Durchmesser^(2/3). Der Setzling darf relativ zu seiner Hoehe nicht dicker
  sein als der Altbaum. Vorher war er es um den Faktor 2.4.
  AUSNAHME: wo der Mindest-Stammradius greift, ist die Abweichung gewollt -
  McMahon gilt fuer die Statik ausgewachsener Baeume, ein Saemling ist eine
  Pflanze und kein Balken.
* Palme und Kaktus sind davon ausgenommen: Palmen haben kein Dickenwachstum
  ("its diameter is fixed for life", UF/IFAS ENH1212), Kakteen sind Sukkulenten.
  Beide bauen zuerst den Durchmesser auf - deren Setzling ist absichtlich
  gedrungen.

Aufruf: blender --background --factory-startup --python tests/test_proportionen.py
"""
import os
import sys
import math
import importlib.util

import bpy

ROOT = os.path.dirname(os.path.dirname(os.path.abspath(__file__)))
spec = importlib.util.spec_from_file_location(
    "tg", os.path.join(ROOT, "stylized_tree_generator.py"))
tg = importlib.util.module_from_spec(spec)
sys.modules["tg"] = tg
spec.loader.exec_module(tg)
tg.register()
NG = tg.build_group()
IDS = tg.socket_ids(NG)

fails = []


def geom(preset, t=None, over=None):
    for o in list(bpy.data.objects):
        bpy.data.objects.remove(o, do_unlink=True)
    ob = tg.make_object(NG, preset=preset, growth=t, seed=7)
    md = ob.modifiers["GN_Tree"]
    for k, v in (over or {}).items():
        md[IDS[k]] = v
    dg = bpy.context.evaluated_depsgraph_get()
    ev = ob.evaluated_get(dg)
    me = ev.to_mesh()
    vs = [v.co.copy() for v in me.vertices]
    n = len(me.vertices)
    ev.to_mesh_clear()
    return vs, n


def hw(vs):
    z0 = min(v.z for v in vs)
    h = max(v.z for v in vs) - z0
    b = 2 * max(math.hypot(v.x, v.y) for v in vs)
    return z0, h, b


def trunk_radius(preset, t=None):
    """Reiner Stammradius im Band 30-40 % - nur moeglich, weil Branch Count 0
    die Aeste inzwischen wirklich abschaltet (siehe Test weiter unten)."""
    vs, _ = geom(preset, t, {"Branch Count": 0, "Sub Count": 0})
    z0, h, _ = hw(vs)
    band = [math.hypot(v.x, v.y) for v in vs
            if z0 + h * 0.30 <= v.z <= z0 + h * 0.40]
    return (sum(band) / len(band) if band else 0.0), h


# --- 1) Branch Count 0 schaltet die Aeste wirklich ab ----------------------
# "Curve to Points" klemmt Count auf mindestens 1. Ohne den Geometry-Switch
# lieferten 0 und 1 identische Geometrie.
_, n0 = geom("baum", over={"Branch Count": 0})
_, n1 = geom("baum", over={"Branch Count": 1})
if n0 >= n1:
    fails.append("Branch Count 0 (%d Verts) schaltet die Aeste nicht ab (1 -> %d)"
                 % (n0, n1))

# --- 2) Palmenkrone ragt aus --------------------------------------------
vs, _ = geom("palme")
z0, h, _ = hw(vs)
krone = max(math.hypot(v.x, v.y) for v in vs if v.z > z0 + h * 0.8)
if not (0.25 <= krone / h <= 0.45):
    fails.append("Palme: Kronenradius/Hoehe %.2f, erwartet 0.25-0.45 "
                 "(tree-gen 0.30, TreeIt 0.38)" % (krone / h))

# --- 3) Busch ist breiter als hoch ---------------------------------------
vs, _ = geom("busch")
_, h, b = hw(vs)
if b < h:
    fails.append("Busch: %.2f m breit bei %.2f m hoch - ein Strauch ist nicht "
                 "schmaler als hoch, sonst ist es ein Baeumchen" % (b, h))

# --- 4) Setzlinge sind nicht gedrungener als der Altbaum ------------------
# Ausnahmen: Palme (kein Dickenwachstum) und Kaktus (Sukkulent).
for p in tg.PRESETS:
    if p in ("palme", "kaktus"):
        continue
    r_alt, h_alt = trunk_radius(p, 1.0)
    r_neu, h_neu = trunk_radius(p, 0.0)
    if not (h_alt and h_neu and r_alt):
        continue
    schlank_alt = r_alt / h_alt
    schlank_neu = r_neu / h_neu
    # AUSNAHME: der Mindest-Stammradius fuer Saemlinge sticht McMahon. Die Regel
    # gilt fuer die Statik ausgewachsener Baeume; duennstaemmige Arten wurden am
    # Setzling sonst zu Draehten (Birke 0.6 cm Fussradius gegen 1.9 der Eiche,
    # dreimal duenner, waehrend der Unterschied beim Altbaum nur 1.2x betraegt).
    # Wo der Boden greift, ist die Abweichung gewollt - geprueft wird dann nur,
    # dass sie NICHT weiter geht als der Boden hergibt.
    am_boden = r_neu <= tg.SEEDLING_MIN_RADIUS * 1.05
    grenze = 2.5 if am_boden else 1.5
    if schlank_neu > schlank_alt * grenze:
        fails.append("%s: Setzling ist relativ %.1fx dicker als der Altbaum "
                     "(r/H %.4f gegen %.4f)%s"
                     % (p, schlank_neu / schlank_alt, schlank_neu, schlank_alt,
                        " - mehr als der Mindestradius hergibt" if am_boden
                        else " - McMahon verlangt schlanker"))

# --- 5) Kein Setzling haengt nennenswert unter den Wurzelansatz -----------
# Wedel und Aeste, die unter den Ursprung reichen, lassen das Asset in UE
# schweben. Grenze grosszuegig: 10 % der Hoehe.
for p in tg.PRESETS:
    vs, _ = geom(p, 0.0)
    zs = [v.z for v in vs]
    z0, h = min(zs), max(zs) - min(zs)
    # Der Stammfuss wird EXAKT bestimmt, indem der Baum ohne Aeste gebaut wird.
    # Ein "tiefster Punkt nahe der Achse" reicht nicht: beim Kaktus ist der
    # Stamm dicker als jeder sinnvolle Achsen-Schwellwert, die Suche fand dann
    # nur Vertices weiter oben und meldete 92 % Ueberhang, wo keiner war.
    tvs, _ = geom(p, 0.0, {"Branch Count": 0, "Sub Count": 0})
    fuss = min(v.z for v in tvs)
    if fuss - z0 > h * 0.10:
        fails.append("%s S1: Geometrie reicht %.2f m unter den Stammfuss (%.0f%% "
                     "der Hoehe)" % (p, fuss - z0, 100 * (fuss - z0) / h))

# --- 6) Kaktus-Setzling hat noch keine Arme ------------------------------
# NPS: "branches normally begin to appear when a saguaro reaches 50 to 70
# years of age" - da ist er rund 2 m hoch.
vals = tg.growth_values("kaktus", 0.0)
if vals.get("Branch Count", 1) != 0:
    fails.append("Kaktus-Setzling hat %d Arme, erwartet 0"
                 % vals.get("Branch Count"))

print("")
if fails:
    print("ERGEBNIS: %d FEHLER" % len(fails))
    for f in fails:
        print("  - " + f)
    sys.exit(1)
print("ERGEBNIS: ALLE CHECKS OK")