watermedia op• Datenarten: keine → table (ein Operator, der allein durch seine Argumente bestimmt ist — er nimmt kein Bild und keine Daten entgegen)
• Aufruf: import fullseye as fs; fs.ledger.ocean_spectrum(wind_speed_mps, fetch_m=None, kind='pierson_moskowitz', omega=None, gamma=3.3) -> 'dict' (die Implementierung direkt: import watermedia; watermedia.ocean_spectrum(wind_speed_mps, fetch_m=None, kind='pierson_moskowitz', omega=None, gamma=3.3) -> 'dict'; aus dem Register: opsoptics.get("ocean_spectrum"))
Eindimensionales Wellenspektrum S(ω) einer Windsee mit signifikanter Wellenhöhe und Spitzenperiode -> dict.
> Die ausführliche Beschreibung unten ist der Originaltext — Zusammenfassung und Überschriften sind übersetzt.
pierson_moskowitz (Pierson & Moskowitz 1964, a fully developed sea): S = alpha g^2 omega^-5 exp(-1.25 (omega_p / omega)^4) with alpha = 0.0081 and omega_p = (4 beta / 5)^(1/4) g / U = 0.877 g / U (U is the wind speed at 10 m). Its zeroth moment is m0 = alpha U^4 / (4 beta g^2) so Hs = 4 sqrt(m0) = 0.2092 U^2 / g (the rule of thumb is 0.21 U^2 / g); hs_closed_form_m is that value (None where there is no closed form) and hs_m the numerical integral of the returned spectrum. jonswap (Hasselmann et al. 1973) multiplies the same shape by the peak enhancement gamma ** exp(-(omega - omega_p)^2 / (2 sigma^2 omega_p^2)) (gamma = 3.3, sigma = 0.07 below the peak and 0.09 above). With fetch_m the fetch-limited alpha = 0.076 (U^2 / (F g))^0.22 and omega_p = 22 (g^2 / (U F))^(1/3) are used, without it the fully developed Pierson-Moskowitz alpha and omega_p: JONSWAP with gamma = 1 is then exactly Pierson-Moskowitz. omega is an optional increasing grid (rad/s); the default is 6000 points on a logarithmic grid from 0.15 to 25 times omega_p. The table has omega, S, hs_m, tp_s (2 pi / omega_p), omega_peak (the parameter), omega_peak_numeric (the maximum of S) and m0. A negative or zero wind or fetch is refused; fetch_m with the fully developed kind is refused too.
Jeder optics-Operator prüft seine Eingabe vor der Berechnung (nichts rutscht stillschweigend durch):
• Einheiten stecken im Argumentnamen — _mm / _um / _deg / _mrad. Eine Verwechslung von mm und µm stürzt nicht ab, sondern liefert eine plausibel aussehende falsche Antwort; der Name verhindert das. Aus der Größenordnung wird nie auf die Einheit geschlossen.
• Strings lösen ValueError aus — float('50') gelingt, sodass ein ungeparster Konfigurationswert als Länge durchrutschen würde (gemessen: thin_lens('50', '200') lieferte plausible 66,667 mm). bool wird als implizite Hochstufung True == 1 ebenfalls abgelehnt.
• complex / Masked Arrays lösen ValueError aus (nur reelle Slots; das stille Verwerfen des Imaginärteils bzw. Abstreifen der Maske wird abgelehnt). NaN/Inf löst bei jeder Eingabe ValueError aus.
• Division durch null und Verwandtes wird namentlich abgelehnt: Brennweite 0, Krümmungsradius 0, Brechzahl <= 0, undurchlässige Blende (alles 0, die Normierung wird 0/0), PSF mit Summe <= 0, Stokes-Vektor mit S0 = 0 und ein Objekt im vorderen Brennpunkt (Bild im Unendlichen).
• Nur zwei Operatoren liefern einen nicht-endlichen Wert, und beide halten das vertraglich fest: depth_of_field liefert jenseits der hyperfokalen Distanz far_mm = inf (genau das bedeutet die hyperfokale Distanz), und gaussian_beam liefert an der Taille wavefront_radius_mm = inf (der Krümmungsradius einer ebenen Wellenfront). Beide liefern zusätzlich einen endlichen Partner (far_is_infinite / curvature_per_mm). Jedes andere stille NaN/Inf wird intern erkannt und löst ValueError aus — "float64 ist übergelaufen" und "die Antwort ist unendlich" sind verschiedene Aussagen; die erste wird nie im Gewand der zweiten geliefert.
• Größenobergrenzen: erzeugte Gitter durch optics.MAX_GRID (4096), übergebene Felder/PSFs/Blenden durch optics.MAX_FIELD_ELEMENTS (2^24), ABCD-Elementketten durch optics.MAX_SYSTEM_ELEMENTS (1024), Zernike durch MAX_ZERNIKE_TERMS (512) / MAX_ZERNIKE_ORDER (40) / MAX_ZERNIKE_BASIS (2^25). Damit werden Pfade fail-closed geschlossen, in denen ein kleines Argument eine riesige interne Allokation auslöst (gemessen: n_max=40 × 4096² braucht 108 GB).
• Physikalisch unmögliche Zustände werden ebenfalls abgelehnt: Stokes-Vektor mit Polarisationsgrad > 1, negative Transmission, negative Intensität und ungültige Zernike-Indizes wie ungerades n-|m|.
• Leitfaden zur Familie optics_imaging
• Katalog der Beispieldaten (Download-URLs / Lizenzen) — 2-D nutzt skimage.data (BSD/Public Domain) plus synthetische Bilder, 3-D nennt Download-URLs echter Datenquellen (Stanford, PDS, …).
• Herkunft und Literatur der Operatoren — die Quellen der Forschung/Verfahren, auf denen diese Operatorfamilie beruht.
• Der kanonische Algorithmus (Autor, Jahr) und seine Anwendungen stehen im Familienleitfaden oben.
• poc_water_transparent_media — py -3.11 examples/poc_water_transparent_media.py
table als Eingabe)abcd_matrix · wavefront_stats · sfr_from_edge · paraxial_trace · seidel_coefficients · spot_stats · tolerance_analysis · wavefront_from_opd
watermedia)ocean_height_field · fresnel_water_air · snell_window · refracted_view · water_attenuation · underwater_image · phase_function_hg · scattering_phase_petzold
*Provenance: watermedia.py — OPTICS Operator-Registry. Diese Notiz wird von tools/opdocs.py md erzeugt (nicht von Hand bearbeiten).*
© 2026 Kazufumi Furuse — Fullseye operator documentation. Licensed under Apache-2.0.