illumination op• Datenarten: normalmap × table → image2d
• Aufruf: import fullseye as fs; fs.ledger.solid_angle_render(normals, light, view_na=0.1, roughness_deg=0.0, f0=0.9, diffuse_albedo=0.0, n_samples=64, seed=0) (die Implementierung direkt: import illumdesign; illumdesign.solid_angle_render(normals, light, view_na=0.1, roughness_deg=0.0, f0=0.9, diffuse_albedo=0.0, n_samples=64, seed=0); aus dem Register: opsoptics.get("solid_angle_render"))
Bild einer Normalenkarte unter einer Kegelbeleuchtung durch ein Objektiv der NA *view_na* (image2d).
> Die ausführliche Beschreibung unten ist der Originaltext — Zusammenfassung und Überschriften sind übersetzt.
*normals*: (H, W, 3) surface normals in camera coordinates (+z toward the camera; zero-length = background, rendered 0) — e.g. from a height map's gradient, metalfinish.micro_normals (hairline / turning marks) or metalfinish.blast_normals (satin). *light*: solid_angle_light. Every pixel is viewed along +z with the same object-side cone (a telecentric camera) and lit by the same cone (the far-field light), so the image is a function of the local normal only:
B = F · share_of_pupil_lit + ρ · sin²α · cos γ
The specular share uses *n_samples* rays over the narrower cone (the pupil, uniform in direction cosines, or the source cap; the same quadrature for every pixel, so there is no pixel noise), each mirrored by the normal tilted by a micro-facet slope drawn once per ray (*roughness_deg* σ, a scalar or an (H, W) map for satin patches); F = *f0* (Fresnel at near-normal incidence, a constant over the small angles involved); the diffuse body term with albedo *diffuse_albedo* uses the closed form of the projected solid angle of a uniform cap π sin²α cos γ (γ = angle between the normal and the cone axis; exact while the cap stays above the facet's horizon) divided by π. Values are relative to the source radiance (1 = mirror, full pupil, F = 1). With few samples a partial overlap is quantised to 1/*n_samples*.
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
• mv_illumination_practice — Beleuchtung in der Praxis — Wellenlänge, Polarisation, Ansteuerung, Fremdlicht, Sicherheit
• 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_illumination_cone_vs_na — py -3.11 examples/poc_illumination_cone_vs_na.py
image2d als Eingabe)fraunhofer_pattern · pupil_psf · pupil_blur · psf_to_mtf · edge_spread · veiling_glare_index · emva_pair_statistics · emva_defect_pixels
illumination)light_source · irradiance_map · illumination_uniformity · defect_contrast · lighting_sweep · illumination_design · solid_angle_light · solid_angle_boundaries
*Provenance: illumdesign.py — OPTICS Operator-Registry. Diese Notiz wird von tools/opdocs.py md erzeugt (nicht von Hand bearbeiten).*
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