シーン定義仕様 (Scene Definition Schema)

概要 (Overview)

シミュレーション 1 回分の入力を 1 つの YAML ファイルにまとめる．光源・材料・ジオメトリ・センサ・評価面・レンダ設定を含む．scene/builder がこの YAML を Mitsuba 3 の scene dict に変換する．

トップレベル構造 (Top-level Schema)

name: <string>            # 必須．設計識別名（出力ディレクトリ名に使う）
description: <string>     # 任意．自由記述

geometry: { ... }         # 必須．メッシュ一覧
materials: { ... }        # 必須．名前付き BSDF 辞書
lights: [ ... ]           # 必須．光源リスト（1 個以上）
sensor: { ... }           # 必須．カメラ 1 個（複数センサは未対応）
render: { ... }           # 必須．レンダリングパラメータ
evaluation: { ... }       # 任意．評価設定（省略時は CLI で別 YAML 指定）

各セクション

geometry

geometry:
  meshes:
    - id: housing                     # シーン内ユニーク ID
      path: configs/meshes/housing.stl
      unit: mm                        # mm | m
      material: housing_inner         # materials の key を参照
    - id: diffuser
      path: configs/meshes/diffuser.stl
      unit: mm
      material: diffuser_pmma
    - id: whiteboard
      path: configs/meshes/whiteboard.stl
      unit: mm
      material: white_lambert

path はプロジェクトルートからの相対パス
同一 STL を異なる材料で複数回参照したい場合は id を変えて別エントリにする

materials

materials:
  housing_inner:
    type: diffuse
    reflectance: [0.05, 0.05, 0.05]   # マットな筐体内壁

  white_lambert:
    type: diffuse
    reflectance: 0.95                 # スカラ可．RGB 同値の近似白

  diffuser_pmma:
    type: thindielectric              # 薄膜誘電体（半透明散乱の簡易モデル）
    int_ior: 1.49                     # PMMA 屈折率
    ext_ior: 1.0

サポート予定の type：

type	Mitsuba 対応 BSDF	用途
`diffuse`	`diffuse`	Lambertian 反射
`dielectric`	`dielectric`	誘電体（厚みあり）
`thindielectric`	`thindielectric`	薄膜誘電体（ディフューザー薄板）
`mask`	`mask`	透過率マスク
拡張余地	`roughconductor` 等	反射率調整

lights

lights:
  - id: led_top
    type: point                      # point | area | directional
    position: [0, 30, 10]            # mm 単位
    intensity: [1.0, 1.0, 1.0]       # RGB．スカラも可
    profile: lambertian              # lambertian | isotropic | ies

  - id: led_ring_segment
    type: area
    shape: rectangle
    center: [0, 0, 20]
    size: [10, 10]                   # mm
    direction: [0, 0, -1]
    radiance: [50, 50, 50]

profile: ies のときは別途 .ies ファイルパスを指定する（将来拡張）．

sensor

type は perspective（通常カメラ）または orthographic（平行投影）から選ぶ．

# パターン 1: perspective（通常カメラ）— fov_deg 必須
sensor:
  type: perspective
  position: [0, 0, 50]               # mm
  target: [0, 0, 0]
  up: [0, 1, 0]
  fov_deg: 60                        # x 方向 FOV [deg]
  film:
    width: 1920
    height: 1920
    rfilter: gaussian                # ピクセルフィルタ

# パターン 2: orthographic（平行投影）— ortho_scale 必須
sensor:
  type: orthographic
  position: [0, 0, -50]              # mm（撮影面に対する距離）
  target: [0, 0, 0]                  # 撮影面の中心
  up: [0, 1, 0]
  ortho_scale: [50, 52]              # 撮影範囲の半幅 (sx, sy) [mm]．画像 X 軸 ±sx, Y 軸 ±sy にマップ
  film:
    width: 512
    height: 512
    rfilter: gaussian

orthographic は 評価板の表面上の照度マップを 2D 画像として直接取得 する用途で使う． pixel と評価板の物理 mm 座標が 1 対 1 で対応し、パースペクティブ歪みがない．詳細は SPEC_03_基準設計の物理構成のカメラ（センサ）セクションを参照．

render

render:
  variant: llvm_ad_rgb               # 省略時は llvm_ad_rgb
  integrator: path                   # path | direct | volpath
  max_depth: 8
  spp: 256                           # サンプル数

evaluation（任意）

evaluation:
  roi:
    type: image_pixel                # image_pixel | scene_face
    x: 539
    y: 1015
    width: 1400
    height: 1409
  zones:
    enabled: true
    boundaries: [0.33, 0.66]         # 中心d<0.33 / 中間 / 周辺d≥0.66
  metrics:
    cov: true
    std: true
    max_min: true
    radial_profile: true

省略した場合は sm-evaluate の --config で別ファイルを指定する．

バリデーション

scene/schema.py で以下をチェック（Pydantic 想定）：

必須キー欠落
ID の重複
参照整合性（meshes が存在しない materials を参照していないか）
単位指定の妥当性
センサ FOV / 解像度の現実性（極端値の警告）

設計の意図

テキスト 1 ファイルで 1 設計：履歴管理（git diff）で設計変更が見える
YAML を表面に，Mitsuba XML を裏に：Mitsuba の柔軟性を保ちつつ，編集面では構造化された読みやすさを優先
mm を既定：Fusion 360 と一致させ，変換ミスを防ぐ
評価設定をシーンと同居も別出しも可：シーン固定で評価条件だけ振りたい場合に便利

将来拡張

スペクトル光源（llvm_ad_spectral 用）の RGB → スペクトル変換層
IES 配光ファイル対応
パラメータスイープ（YAML 1 つから複数バリアント生成）
マルチセンサ対応