scene op• データ種: table × table × table → rgbimage
• 呼び出し: import optscene; optscene.render_optscene(scene, camera, lights, ambient: 'float' = 0.0, depth: 'int' = 2, shadows: 'bool' = True, supersample: 'int' = 1, adaptive: 'bool' = False, light_samples: 'int' = None, edge_threshold: 'float' = 0.06, saturate_at: 'float' = None, wavelength_nm: 'float' = 550.0, environment=None, environment_gain: 'float' = 1.0, environment_samples: 'int' = 12) -> 'np.ndarray' (または opsoptics.get("render_optscene"))
検査用に撮る: 実在の照明器具を物理単位で置き直接光を数える(真値つき)。
見た目を作るための多重反射・環境光は入れない。きれいな絵が要るなら
:func:render_studio ―― 作り方が違う別の op で、取り違えると測光の
根拠が濁る。返り値は線形 RGB の放射輝度 (H, W, 3)、トーンマップ前。
`lights は illumdesign.light_source` の結果(1 つでも並べてもよい)。
`ambient は一様な環境光、depth` は誘電体を通す再帰の深さ、
`shadows=False` で落ち影を切る(速いが、影がある前提の検査には使えない)。
`supersample` は 1 画素あたりの標本を n×n に増やす ―― 実際の画素は面積を
積分するので、縁や加工目の階段状のギザギザはこれで消える(コストは n² 倍)。
大量生成のための 3 つのつまみ(速度は生成器の機能):
• `adaptive=True` ―― まず 1 標本で撮り、幾何の縁と輝度勾配が大きい画素だけ
を n×n に割る。平坦な面には標本を捨てないので、縁の質を保ったまま速くなる。
• `light_samples` ―― 面光源の発光点をこの数へ間引く(重みで明るさを補正)。
落ちるのは影の縁の柔らかさで、明るさの絶対値ではない。
• `saturate_at` ―― この輝度を超える画素は精細化しない(どうせ白飛びする)。
`wavelength_nm` は光源の波長。面粗さ σ の面が鏡面として返す割合
exp(-(4πσcosθ/λ)²) に入るので、同じ面でも波長で見え方が変わる。
広帯域(ハロゲン)なら数波長で撮って足す、レーザーなら単一波長で撮る。
`environment` を渡すと、見せる絵の作り方をここに混ぜられる: 金属の異方性
ローブで環境を引いた分を `environment_gain` 倍して足す。ブラシ目の金属が
金属に見えるのは環境が目に沿って引き伸ばされて映るからで、点光源だけでは硬い
縞にしかならない(2026-09-05 のユーザー着眼)。既定は off ―― 測光の根拠が要る
検査画像に、見た目のための項を黙って混ぜないため。`optscene.env_studio` を
渡すのが手軽で、自前の関数((...,3) 方向 -> (...,) 明るさ)でもよい。
表示用に丸めたい場合は自分で `**(1/2.2)` する。実レンズの歪曲・PSF・
周辺光量・センサ雑音を足すには `lensimage.render_through_lens` を後段に、
量子化と読み出し雑音だけなら `sensor_capture` を後段に掛ける。
optics の全 op は入力を検証してから計算する(黙って通さない):
• 単位は引数名に埋め込む — _mm / _um / _deg / _mrad。mm と µm の取り違えは crash ではなく「もっともらしく間違った答え」なので、名前で防ぐ。大きさから単位を推測する処理は一切しない。
• **文字列は ValueError** — float('50') は成功してしまうため、未パースの設定値が長さとして通り抜ける(実測: thin_lens('50', '200') がもっともらしい 66.667 mm を返していた)。bool も True == 1 の暗黙昇格として拒否。
• **complex / masked array は ValueError(実数枠のみ。虚部の無言切り捨て・マスク剥がしを拒否)。NaN/Inf は全入力で ValueError**。
• 0 除算とその親戚を名指しで拒否: 焦点距離 0・曲率半径 0・屈折率 <= 0・不透明な開口(全 0 なので正規化が 0/0)・総和 <= 0 の PSF・S0 = 0 の Stokes ベクトル・物体が前側焦点にある(像が無限遠)。
• 非有限を返すのは 2 op だけ、しかも契約として明記: depth_of_field の過焦点距離以遠の far_mm = inf(それが過焦点距離の定義)と gaussian_beam のウエストでの wavefront_radius_mm = inf(平面波面の曲率半径)。どちらも有限の相棒(far_is_infinite / curvature_per_mm)を併せて返す。**それ以外の無言 NaN/Inf は内部で検出して ValueError** —「float64 が溢れた」と「答えが無限大」は別の主張なので、後者の顔で前者を返さない。
• サイズ上限: 生成格子は optics.MAX_GRID(4096)、供給された場/PSF/開口は optics.MAX_FIELD_ELEMENTS(2^24)、ABCD 素子列は optics.MAX_SYSTEM_ELEMENTS(1024)、Zernike は MAX_ZERNIKE_TERMS(512)/ MAX_ZERNIKE_ORDER(40)/ MAX_ZERNIKE_BASIS(2^25)。小さな引数から巨大な内部確保が起きる経路(実測: n_max=40 × 4096² で 108 GB)を fail-closed で塞ぐ。
• 物理的に不可能な状態も拒否: 偏光度 > 1 の Stokes ベクトル、負の透過率、負の強度、n-|m| が奇数などの不正な Zernike 添字。
• dataset_conventions — 学習データセット規約の知識 — COCO / YOLO / VOC と外観検査での落とし穴
• mv_cameras — 産業用カメラメーカー（センサとの紐付け・ラインスキャン / TDI）
• mv_illumination_practice — 照明の実務知識 — 波長・偏光・点灯方式・外光・安全
• mv_image_sensors — 産業用イメージセンサ（現行品中心）
• virtual_machine_vision — 仮想マシンビジョン — パラメータの洗い出しとオブジェクト模型
• サンプルデータ カタログ(DL URL / ライセンス) — 2-D は skimage.data(BSD/public)+ 合成、3-D は実データ源(Stanford/PDS 等)の DL URL。
• 演算子の来歴・参考文献 — この op 族の元になった研究/手法の出典。
• アルゴリズムの正典(著者・年)と用途は上記ファミリ使い方ガイドに記載。
• virtual_machine_vision — py -3.11 examples/virtual_machine_vision.py
rgbimage を入力に取れる)clearcoat_shade · wetness · defocus_blur · diffraction_blur · sensor_capture
scene)scene_material · scene_plane · scene_sphere · scene_box · scene_cylinder · surface_defect · surface_finish · random_defects
*Provenance: optscene.py — OPTICS operator registry. この per-op ノートは tools/opdocs.py md が自動生成(手編集しない)。*
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