watermedia op• 데이터 종류: 없음 → table(인자만으로 정해지는 연산자 —— 이미지나 데이터 입력을 받지 않습니다)
• 호출: import fullseye as fs; fs.ledger.ocean_height_field(size, extent_m, wind_speed_mps, wind_dir_deg, t=0.0, seed=0, kind='pierson_moskowitz', directional='cos2', choppiness=0.0, depth_m=None, spreading_s=10.0, fetch_m=None, single_mode=None) -> 'dict'(구현을 직접 호출하려면 import watermedia; watermedia.ocean_height_field(size, extent_m, wind_speed_mps, wind_dir_deg, t=0.0, seed=0, kind='pierson_moskowitz', directional='cos2', choppiness=0.0, depth_m=None, spreading_s=10.0, fetch_m=None, single_mode=None) -> 'dict', 원장에서 가져오려면 opsoptics.get("ocean_height_field"))
• GPU: 없음(CPU 참조 구현만)
시각 t의 Tessendorf(2001) FFT 해수면 -> dict(높이, 기울기, 법선 맵, 변위).
> 아래 상세 설명은 원문입니다 —— 요약과 제목은 번역되어 있습니다.
The wave-number spectrum is the omnidirectional spectrum of ocean_spectrum carried to the plane, psi(k, theta) = S(omega) D(theta) (d omega / d k) / k, with the dispersion omega^2 = g k (deep water) or omega^2 = g k tanh(k h) when depth_m is given. D is cos2 (2/pi cos^2 within 90 degrees of the wind) or cos2s (cos^(2s)((theta - theta_w) / 2), s = spreading_s), both normalised to 1 over the circle. The random amplitudes are h0(k) = (xi_r + j xi_i)/sqrt(2) sqrt(psi / 2) dk and h(k, t) = h0(k) e^(-j omega t) + conj(h0(-k)) e^(+j omega t), which is Hermitian, so the height is real (imag_residual reports the largest imaginary part left by the transform). The mean, the Nyquist row and column are zeroed. seed fixes the amplitudes:
the same seed gives the same sea at every t. choppiness moves each point horizontally by choppiness times the Tessendorf displacement (0 gives exactly zero displacement). size is the number of points per side (the grid is size x size over extent_m metres, wrap-around); wind_dir_deg is the direction the waves travel, from +x towards +y. single_mode=(mx, my, amplitude_m) replaces the random sea with one travelling cosine wave. The table has height, slope_x, slope_y (dh/dx, dh/dy), normal (H, W, 3), displacement_x / displacement_y, x_m / y_m, extent_m, variance_expected_m2 and slope_variance_expected (the sums of the spectrum over the modes in use), cox_munk_slope_variance (0.003 + 0.00512 U, Cox & Munk 1954), slope_variance_with_tail and omega_mode (single mode only). A sea of this kind has no capillary waves, so its resolved slope variance is far below the Cox & Munk value; slope_variance_with_tail adds the saturation range alpha / 2 ln(k_c / k_nyquist) of the spectrum up to the gravity-capillary wave number k_c = 370 rad/m. That agrees with Cox & Munk at 5 m/s and falls 40 % short at 10 m/s (the constant alpha of the Pierson-Moskowitz range does not grow with the wind); both are shown in the PoC.
optics 의 모든 연산자는 입력을 검증한 뒤에 계산합니다(조용히 통과시키지 않습니다):
• 단위는 인자 이름에 넣습니다 — _mm / _um / _deg / _mrad. mm 와 µm 를 혼동하면 crash 가 아니라 「그럴듯하게 틀린 답」이 나오므로 이름으로 막습니다. 크기로 단위를 추측하는 처리는 일절 하지 않습니다.
• 문자열은 ValueError —— float('50') 은 성공하므로 파싱되지 않은 설정값이 길이로 통과해 버립니다(실측: thin_lens('50', '200') 이 그럴듯한 66.667 mm 를 돌려주고 있었습니다). bool 도 True == 1 의 암묵 승격으로 보고 거부합니다.
• complex / masked array 는 ValueError(실수 슬롯만. 허수부의 무언 절삭·마스크 벗기기를 거부).NaN/Inf 는 모든 입력에서 ValueError.단, 선언된 결측은 예외: bottle_fit_from_pattern 의 u_map 은 측정하지 못한 픽셀을 NaN 으로 받습니다(∞ 는 여전히 거부).
• 0 나눗셈과 그 친척들을 이름을 들어 거부: 초점거리 0, 곡률반경 0, 굴절률 <= 0, 불투명한 조리개(전부 0 이라 정규화가 0/0), 총합 <= 0 인 PSF, S0 = 0 인 스토크스 벡터, 물체가 앞쪽 초점에 있는 경우(상이 무한대).
• 비유한 값을 돌려주는 것은 2 개 연산자뿐이며, 둘 다 계약으로 명시: depth_of_field 의 과초점거리 너머 far_mm = inf(그것이 과초점거리의 정의)와 gaussian_beam 의 허리에서의 wavefront_radius_mm = inf(평면 파면의 곡률반경). 둘 다 유한한 짝(far_is_infinite / curvature_per_mm)을 함께 돌려줍니다. 그 밖의 무언 NaN/Inf 는 내부에서 검출해 ValueError —— 「float64 가 넘쳤다」와 「답이 무한대다」는 다른 주장이므로, 후자의 얼굴로 전자를 돌려주지 않습니다.단, 선언된 결측은 예외: bottle_background_map 은 광선을 쓸 수 없는 픽셀(전반사 등)의 u_mm 을 NaN 으로 돌려주며, valid 마스크와 개수를 함께 돌려줍니다.
• 크기 상한: 생성 격자는 optics.MAX_GRID(4096), 넘겨받은 필드/PSF/조리개는 optics.MAX_FIELD_ELEMENTS(2^24), ABCD 소자열은 optics.MAX_SYSTEM_ELEMENTS(1024), Zernike 는 MAX_ZERNIKE_TERMS(512)/ MAX_ZERNIKE_ORDER(40)/ MAX_ZERNIKE_BASIS(2^25). 작은 인자에서 거대한 내부 할당이 일어나는 경로(실측: n_max=40 × 4096² 로 108 GB)를 fail-closed 로 막습니다.
• 물리적으로 불가능한 상태도 거부: 편광도 > 1 인 스토크스 벡터, 음의 투과율, 음의 강도, n-|m| 이 홀수인 잘못된 Zernike 첨자 등.
• 샘플 데이터 카탈로그(DL URL / 라이선스) —— 2-D 는 skimage.data(BSD/public)+ 합성, 3-D 는 실데이터 소스(Stanford/PDS 등)의 DL URL.
• 연산자의 내력·참고문헌 —— 이 연산자 족의 바탕이 된 연구/기법의 출처.
• 알고리즘의 정전(저자·연도)과 용도는 위의 패밀리 사용 가이드에 적혀 있습니다.
• poc_water_inspection_images — py -3.11 examples/poc_water_inspection_images.py
• poc_water_transparent_media — py -3.11 examples/poc_water_transparent_media.py
table 를 입력으로 받는 것)abcd_matrix · wavefront_stats · sfr_from_edge · paraxial_trace · seidel_coefficients · spot_stats · tolerance_analysis · wavefront_from_opd
watermedia)ocean_spectrum · fresnel_water_air · snell_window · refracted_view · water_attenuation · underwater_image · phase_function_hg · scattering_phase_petzold
*Provenance: watermedia.py — OPTICS 연산자 레지스트리. 이 op 노트는 tools/opdocs.py md 가 자동 생성합니다(직접 편집하지 마세요).*
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