fullseye

thin_film_rgb — OPTICS `appearance` op

データ種: normalmap → rgbimage
呼び出し: import fullseye as fs; fs.ledger.thin_film_rgb(normals, view=(0.0, 0.0, 1.0), thickness_nm=350.0, n_film=1.33, n_sub=1.0, strength=1.0, light=None, nm=None, illuminant=None, polarization='unpolarized', n_out=1.0, under_layers=()) -> 'np.ndarray' (実装を直接呼ぶなら import matappear; matappear.thin_film_rgb(normals, view=(0.0, 0.0, 1.0), thickness_nm=350.0, n_film=1.33, n_sub=1.0, strength=1.0, light=None, nm=None, illuminant=None, polarization='unpolarized', n_out=1.0, under_layers=()) -> 'np.ndarray'、台帳から引くなら opsoptics.get("thin_film_rgb"))

使い方

法線マップ + 視線 → 薄膜干渉の色 (H, W, 3) の線形 sRGB。

面が視線に対して寝ているほど膜内の光路が伸び、色が短波長側へ動く ―― シャボン玉や焼けたチタンの色が縁で変わるのはこれ。

normals / view: (H,W,3) 法線マップ / 面から視点への方向。 thickness_nm: 膜厚 [nm]。スカラか (H, W) の膜厚の場(膜厚むら・くさび・塗りむら)。 n_film / n_sub / n_out / polarization / under_layers: :func:thin_film_reflectance と同じ(複素数 n + ik・材料名・材料レコード・波長ごとの配列。材料名は nm の格子を覆う表に限る —— 例基板 “TI” / “AL”)。 strength: 全体の強さ。 light: 面から光源への方向 (3,)。None(既定)は一様な天空照明: 解像された各面は視線の鏡像方向から来る光を返すので、入射角は cosθ = |n·v|(画素ごとに変わる)。ベクトルを渡すとその光源の鏡面反射の色: 視線へ光を返す微小面の法線はハーフベクトル h = (l + v)/|l + v| なので、入射角は cosθ = |h·l| (同軸照明 l = v なら垂直入射)。明るさ(ハイライトの形)はここに入れない —— ward_anisotropic などを掛ける。 nm: 波長の格子 [nm] (昇順、2 点以上)。None は 380〜720 nm の 69 点(FILM_RGB_NM)。材料表の範囲がこれと重ならない材料(例ルチルの “TIO2” は 430 nm から)は、その範囲の格子を渡す。 illuminant: nm と同じ長さの光源の分光分布。None は D65(:func:spectrum_to_srgb と同じ)。

空の入力(normals が 0 要素)は ValueError。膜厚の場の形が法線マップと合わないときも ValueError。

ファミリ共通の入力契約(fail-closed)

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-

が奇数などの不正な Zernike 添字。

詳しい使い方ガイド

optics_imaging ファミリガイド

背景知識ガイド(この op の手前にある物理・規約)

colorimetry — 測色と分光の知識 — 色は「分光 × 光源 × 観測者」でしか決まらない
mv_illumination_practice — 照明の実務知識 — 波長・偏光・点灯方式・外光・安全

参考(サンプルデータ・文献)

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。

実行できる例(この op を実際に呼ぶ検証済みサンプル)

appearance_structural_colour — py -3.11 examples/appearance_structural_colour.py

型が繋がる次の op(`rgbimage` を入力に取れる)

clearcoat_shade · wetness · defocus_blur · diffraction_blur · sensor_capture · underwater_image · cubemap_from_equirect · viewport_from_equirect

同カテゴリ(`appearance`)

cie_xyz_from_wavelength · spectrum_to_srgb · thin_film_reflectance · grating_wavelengths · grating_rgb · ward_anisotropic

Provenance: matappear.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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