Geometry

Geometry は AUTD3 デバイスの物理配置 (位置・姿勢) を表現する.

Rust

Geometry::new(vec![Autd3::new(
    Point3::origin(),
    UnitQuaternion::identity(),
)]);

Autd3::new(origin, rotation) は原点位置 (Point3) と姿勢 (UnitQuaternion) から 1 台のデバイスを構築する. 原点を Point3::origin(), 姿勢を UnitQuaternion::identity() とする Autd3::default() もある.

Python

Geometry(
    [
        Autd3(
            [0.0, 0.0, 0.0],
            [1.0, 0.0, 0.0, 0.0],
        )
    ]
)

Autd3([x, y, z], rotation) は原点位置と姿勢から 1 台のデバイスを構築する.

姿勢には以下の 3 形式を渡せる.

Autd3([0.0, 0.0, 0.0], [1.0, 0.0, 0.0, 0.0])
Autd3([0.0, 0.0, 0.0], EulerAngles.ZYZ(0.0 * deg, 90.0 * deg, 0.0 * deg))
Autd3([0.0, 0.0, 0.0], Rotation.from_euler("ZYZ", [0.0, 90.0, 0.0], degrees=True))

• クォータニオン: scalar-first [w, i, j, k]
• EulerAngles: intrinsic なオイラー角
• scipy の Rotation

C#

new Geometry(new[] { new Autd3(
    Vector3.Zero,
    Quaternion.Identity
) });

new Autd3(origin, rotation) は原点位置 (Vector3) と姿勢 (Quaternion) から 1 台のデバイスを構築する. 姿勢を省略した new Autd3(origin) もある (Quaternion.Identity を使う).

Geometry::new に複数台を渡すと, 先頭から順にデバイス番号 (idx) が割り振られる.

API

配置全体の情報取得と, 各 Device へのアクセスを提供する.

Rust

let num_devices = geometry.num_devices();
let total_transducers = geometry.num_transducers();
let array_center = geometry.center();

for device in &geometry {
    let _ = device;
}

let first = &geometry[0];

Python

num_devices = geometry.num_devices()
total_transducers = geometry.num_transducers()
array_center = geometry.center()

for device in geometry:
    pass

first = geometry[0]

C#

var numDevices = geometry.NumDevices;
var totalTransducers = geometry.NumTransducers;
var arrayCenter = geometry.Center;

for (var i = 0; i < geometry.NumDevices; i++)
{
    var device = geometry[i];
}

var first = geometry[0];

メソッド	返り値	説明
num_devices()	usize	デバイス台数
num_transducers()	usize	全デバイスの振動子総数
center()	Point3<f32>	アレイ全体の中心座標
pattern_buffer()	Vec<Vec<Emission>>	Pattern 計算用の出力バッファを確保
iter() / &geometry	Iterator<Item = &Device>	各 Device を走査
geometry[i]	&Device	i 番目の Device を取得

Device

1 台のデバイスを表す. geometry[i] または &geometry の走査で得る. 各振動子の位置・法線方向や, デバイスの姿勢を取得できる.

Rust

let idx = device.idx();
let num_transducers = device.num_transducers();
let center = device.center();
let rotation = device.rotation();
let x = device.x_direction();
let y = device.y_direction();
let axial = device.axial_direction();
let positions = device.positions();
let directions = device.directions();
let pos0 = device.position(0);
let dir0 = device.direction(0);

Python

idx = device.idx()
num_transducers = device.num_transducers()
center = device.center()
rotation = device.rotation()
x = device.x_direction()
y = device.y_direction()
axial = device.axial_direction()
positions = device.positions()
directions = device.directions()
pos0 = device.position(0)
dir0 = device.direction(0)

C#

var idx = dev.Idx;
var numTransducers = dev.NumTransducers;
var center = dev.Center;
var rotation = dev.Rotation;
var x = dev.XDirection;
var y = dev.YDirection;
var axial = dev.AxialDirection;
var positions = dev.Positions;
var directions = dev.Directions;
var pos0 = dev.Position(0);
var dir0 = dev.Direction(0);

メソッド	返り値	説明
idx()	usize	Geometry 内でのデバイス番号
num_transducers()	usize	振動子数
center()	Point3<f32>	デバイス中心座標
rotation()	UnitQuaternion<f32>	デバイスの姿勢 (回転)
x_direction()	UnitVector3<f32>	ローカル x 軸方向
y_direction()	UnitVector3<f32>	ローカル y 軸方向
axial_direction()	UnitVector3<f32>	軸方向 (超音波の放射方向)
positions()	&[Point3<f32>]	全振動子の位置
directions()	&[UnitVector3<f32>]	全振動子の法線方向
position(i)	Point3<f32>	i 番目の振動子の位置
direction(i)	UnitVector3<f32>	i 番目の振動子の方向

座標ヘルパ (Rustのみ)

autd3_rs::geometry には座標を組み立てるヘルパがある. 引数の型が Length になっており, 単位を指定することができる.

関数	返り値	説明
point(x, y, z)	Point3<f32>	絶対座標の点
offset(x, y, z)	Vector3<f32>	相対変位ベクトル

Python / C# には長さの単位型はなく, mm 固定である.