خصوصیات الگوی مستطیل

علاوه بر توابع برای تجزیه و تحلیل داده های اندازه گیری شده ، Gwyddion چندین ژنراتور از سطوح مصنوعی را فراهم می کند که می تواند برای آزمایش یا شبیه سازی ها نیز در خارج از Gwyddion استفاده شود [1].

تمام ژنراتورهای سطح مجموعه خاصی از پارامترها را به اشتراک می گذارند ، ابعاد و مقیاس سطح ایجاد شده و کنترل ژنراتور شماره تصادفی را تعیین می کنند. این پارامترها در زیر شرح داده شده است ، پارامترهای خاص برای هر ژنراتور در زیر بخش های مربوطه شرح داده شده است.

وضوح افقی و عمودی سطح تولید شده در پیکسل ها.

این گزینه ، در صورت فعال شدن ، وضوح افقی و عمودی را وادار می کند.

ابعاد فیزیکی افقی و عمودی سطح تولید شده در واحدهای منتخب. توجه داشته باشید پیکسل های مربع چنین فرض می شوند ، تغییر یکی باعث محاسبه دیگری می شود.

بعد ، واحدهای ارزش

واحدهای ابعاد جانبی (عرض ، ارتفاع) و مقادیر (ارتفاعات). واحدهای انتخاب شده در اینجا همچنین واحدهای پارامترهای بدون بعدی ژنراتورهای فردی را تعیین می کنند.

از تصویر فعلی ابعاد بگیرید

با کلیک بر روی این دکمه ، تمام پارامترهای فوق را با توجه به تصویر فعلی پر می کند.

توجه داشته باشید که در حالی که واحدهای مقادیر به روز می شوند ، مقیاس مقدار توسط پارامترهای خاص ژنراتور تعریف می شود که ممکن است مستقیماً از خصوصیات آماری تصویر فعلی مشتق نشوند. از این رو این پارامترها محاسبه نمی شوند.

تصویر فعلی را جایگزین کنید

این گزینه دو اثر دارد. ابتدا باعث می شود ابعاد و مقیاس ها به طور خودکار بر روی تصویر فعلی تنظیم شوند. دوم ، باعث می شود سطح تولید شده به جای ایجاد یک تصویر جدید ، تصویر فعلی را جایگزین کند.

از تصویر فعلی شروع کنید

این گزینه دو اثر دارد. ابتدا باعث می شود ابعاد و مقیاس ها به طور خودکار بر روی تصویر فعلی تنظیم شوند. دوم ، باعث می شود ژنراتور از سطح موجود در تصویر فعلی شروع شود و به جای شروع از سطح صاف ، آن را اصلاح کند. توجه داشته باشید که این امر بر اینکه نتیجه در واقع به تصویر فعلی می رود یا ایجاد یک تصویر جدید تأثیر نمی گذارد.

کنترل های ژنراتور تصادفی:

دانه ژنراتور شماره تصادفی. انتخاب پارامترها و وضوح مشابه و همان دانه تصادفی حتی در رایانه های مختلف به همان سطح منتهی می شود. دانه های مختلف منجر به سطوح مختلف با ویژگی های کلی یکسان داده شده توسط پارامترهای ژنراتور می شوند.

دانه را با شماره تصادفی جایگزین می کند.

فعال کردن این گزینه باعث می شود هر بار که ژنراتور اجرا شود ، بذر به طور تصادفی انتخاب شود. این اجازه می دهد تا به راحتی با فشار دادن CTRL-F ، ژنراتور را با یک دانه جدید دوباره اجرا کنید (به میانبرهای صفحه کلید مراجعه کنید).

در صورت فعال بودن کادر انتخاب ، هر زمان که پارامتر ورودی تغییر کند ، سطح محاسبه می شود. این گزینه در ژنراتورهایی که نسبتاً سریع هستند موجود است.

در صورت فعال بودن کادر ، پیش نمایش تکامل سطح را در طول شبیه سازی نشان می دهد. این گزینه در ژنراتورهای آهسته شامل شبیه سازی های فیزیکی تکراری در دسترس است. فعال کردن مترقی به طور کلی باعث می شود که شبیه سازی کمی کندتر باشد زیرا عکسهای فوری باید گرفته و نمایش داده شوند.

Spectral

ماژول سنتز طیفی با ساخت تبدیل فوریه سطح با توجه به پارامترهای مشخص شده و سپس انجام تبدیل فوریه معکوس برای به دست آوردن سطح واقعی ، سطوح تصادفی خشن را ایجاد می کند. سطوح تولید شده دوره ای هستند (یعنی کاملاً قابل اعتماد).

پارامترهای تصویر فوریه شکل PSDF را تعریف می کنند ، یعنی مدول ضریب فوریه ، مراحل به طور تصادفی انتخاب می شوند. در حال حاضر ، تمام سطوح تولید شده ایزوتروپیک هستند ، یعنی PSDF از نظر شعاعی متقارن است.

مقدار میانگین مربع ریشه ارتفاعات (یا تفاوت های مربوط به میانگین هواپیمای که با این حال ، همیشه هواپیمای Z = 0 است). دکمه مانند تصویر فعلی مقدار RMS را بر روی تصویر فعلی تنظیم می کند.

حداقل ، حداکثر فرکانس

حداقل و حداکثر فرکانس مکانی. افزایش حداقل فرکانس منجر به "صاف کردن" تصویر ، یعنی حذف ویژگی های بزرگ می شود. کاهش حداکثر فرکانس وضوح ویژگی ها را محدود می کند.

چند برابر گاوسی را فعال کنید

ضرب ضرایب فوریه را توسط یک عملکرد گاوسی که در فضای واقعی با یک گاوسی مطابقت دارد ، امکان پذیر می کند.

ضرب لورنتزیان را فعال کنید

ضرب ضرایب فوریه را با عملکرد متناسب با 1/(1 + k 2 t 2) 3/4 ، جایی که t طول همبستگی است ، امکان پذیر می کند. بنابراین ، این فاکتور در واقع لورنتزیان نیست ، اما با چگالی طیف قدرت یک بعدی لورنتزی مطابقت دارد که به نوبه خود مطابق با عملکرد همبستگی نمایی است (برای بحث در مورد توابع همبستگی ، به بخش تجزیه و تحلیل آماری مراجعه کنید). این عامل نسبتاً آهسته کاهش می یابد ، بنابراین وضوح محدود معمولاً نقش بیشتری نسبت به مورد گاوسی بازی می کند.

طول همبستگی عوامل گاوسی یا لورنتزی (برای بحث در مورد توابع همبستگی ، به تجزیه و تحلیل آماری بخش مراجعه کنید).

ضرب قدرت را فعال کنید

ضرب ضرایب فوریه را با توجه به فاکتور متناسب با 1/ K P امکان پذیر می کند ، جایی که K فرکانس مکانی و P قدرت است. این اجازه می دهد تا سطوح مختلف فراکتال تولید شود.

سطوح مصنوعی تولید شده توسط سنتز طیفی: دامنه باریک فرکانس های مکانی (سمت چپ) ، سطح تصادفی گاوسی (مرکز) و یک سطح فراکتال تولید شده با ضرب قدرت و P برابر با 1. 5 (سمت راست).

Objects

روش قرارگیری شی اجازه ایجاد سطوح تصادفی متشکل از ویژگی های یک شکل خاص را دارد. الگوریتم ساده است: تعداد داده شده اشیاء در موقعیت های تصادفی در سطح قرار می گیرد. برای هر شیء قرار داده شده ، ارتفاعات جدید به حداکثر تغییر می کنند (Z ، Z₀+ H) ، جایی که z ارتفاع فعلی در یک پیکسل خاص است ، H ارتفاع جسم در این پیکسل (با فرض مبنای صفر) و Z است₀حداقل ارتفاع فعلی بیش از اساس شیء در حال قرار گرفتن است. این الگوریتم هواپیمای افقی را با نسخه های یکسان از سطح پر می کند ، از این رو ، سطوح تولید شده نیز دوره ای هستند (یعنی کاملاً قابل اعتماد).

پارامترها و گزینه های موجود در برگه شکل شکل ویژگی های فردی را کنترل می کنند:

شکل (نوع) اشیاء قرار داده شده. در حال حاضر این امکانات شامل حوزه های نیمه ، جعبه ، اهرام ، چهار ضلعی و اشکال عجیب تر است.

حوزه	جعبه	مخروط
هرم	الماس	چهار ضلعی
نیمی	خفه کردن	چادر
وابسته به گاوسی	دونات	دست انداز پارابولیک
حوزه کامل	ناگت کامل	هرم شش ضلعی

اندازه جسم جانبی ، معمولاً طرف یک مربع حاوی.

نسبت بین ابعاد x و y یک شی - با توجه به برخی از نسبت های پیش فرض.

تغییر نسبت ابعاد همیشه به معنای مقیاس هندسی صرف نیست ، به عنوان مثالدر صورت تغییر نسبت ، اشیاء به نام nuggets بین نیمی از صفرهای و میله تغییر می کنند.

یک مقدار متناسب با ارتفاع جسم ، به طور معمول ارتفاع بالاترین نقطه.

فعال کردن مقیاس با اندازه باعث می شود که ارتفاعات بی نظیر به اندازه متناسب با اندازه اشیاء جداگانه مقیاس شوند. در غیر این صورت ارتفاع از نظر اندازه مستقل است. مقیاس بندی متناسب با واریانس اندازه غیر صفر مفید است تا شکل همه اشیاء را یکسان نگه دارد (بر خلاف کشیدگی و صاف کردن آنها به صورت عمودی). اگر همه اشیاء دارای اندازه یکسان باشند ، گزینه هیچ تاثیری ندارد.

دکمه مانند تصویر فعلی مقدار ارتفاع را بر اساس RMS تصویر فعلی تنظیم می کند.

اشکال را می توان در یک ارتفاع خاص کوتاه کرد و امکان ایجاد مخروط های کوتاه ، اهرام و غیره را فراهم کرد. ارتفاع کوتاه به عنوان نسبت به کل ارتفاع شیء داده می شود. وحدت بدان معنی است که شکل کوتاه نشده است ، صفر به معنای حذف کامل جسم است.

هر پارامتر را می توان برای اشیاء جداگانه تصادفی کرد ، این توسط واریانس کنترل می شود. برای مقادیر چند برابر (همه به جز جهت گیری و کوتاه شدن) ، توزیع با مقدار RMS مقدار لگاریتم شده توسط واریانس ، نرمال است.

پارامترها و گزینه ها در کنترل برگه قرار دادن در کجا و چگونه سطح با استفاده از اشکال تولید شده اصلاح می شود:

میانگین تعداد دفعاتی که یک شی یک پیکسل را روی تصویر می پوشاند. مقدار پوشش 1 به این معنی است که سطح دقیقاً یک بار توسط اشیاء پوشانده می شود و فرض می کنند که آنها آن را به طور یکنواخت پوشانده و با هم همپوشانی ندارند. مقادیر بزرگتر از 1 به معنای لایه های بیشتر اشیاء - و تولید تصویر کندتر است.

جهت تغییر سطح با اضافه کردن اشیاء. تغییرات مثبت و منفی به ترتیب با تشکیل تپه ها و گودالها به ترتیب با اضافه کردن اشیاء مطابقت دارد. مقدار صفر پارامتر به این معنی است که تپه ها و چاله ها به طور تصادفی انتخاب می شوند. مقادیر مثبت میانگین تپه ها به احتمال زیاد است ، در حالی که حداکثر مقدار 1 فقط تپه ها است. همین امر برای چاله ها و مقادیر منفی نیز وجود دارد.

برای ستونی صفر ، اصلاح سطح محلی همانطور که در مقدمه توضیح داده شده است. برای ستونی از یک (حداکثر) ، اشیاء در نظر گرفته می شوند که دارای یک قسمت پایین تر نیز هستند که یک آینه کامل از قسمت فوقانی (قابل مشاهده) است. هنگامی که قسمت قسمت پایین هر نقطه روی سطح را لمس می کند ، به آن می چسبد. این ارتفاع نهایی را تعیین می کند. دامنه ارتفاعات در این حالت بسیار رشد می کند و حجم آن بسیار متخلخل است (البته با یک میدان ارتفاع قابل نمایش نیست). مقادیر بین 0 و 1 به معنای ارتفاع شی بین دو افراط است.

هنگامی که این گزینه فعال شود ، حداکثر یک شی روی هر پیکسل سطح قرار می گیرد. از این رو ، آنها هرگز با هم همپوشانی ندارند. سپس گزینه پوشش تعیین نمی کند که در واقع چند اشیاء در واقع قرار گرفته اند ، بلکه فقط چند ژنراتور تلاش می کند. هنگامی که فضای آزاد وجود نداشته باشد که در آن می توان یک جسم اندازه داده شده را اضافه کرد ، افزایش پوشش هیچ تاثیری ندارد (در کنار کند شدن نسل).

چرخش اشیاء با توجه به برخی از جهت گیری های پایه ، اندازه گیری در جهت عقربه های ساعت. جهت گیری را می توان با استفاده از واریانس مربوطه نیز تصادفی کرد.

سطوح مصنوعی تولید شده توسط قرار دادن شیء: حوزه هایی با اندازه متنوع (سمت چپ) ، تیرهای باریک از جهت متنوع (مرکز) ، اهرام شش ضلعی غیر همپوشانی با اندازه متفاوت (سمت راست).

Particles

رسوبات ذرات شبیه سازی دینامیکی ذرات کروی متقابل را که بر روی یک سطح جامد قرار می گیرند ، انجام می دهد. ذرات همه به یکباره سقوط نمی کنند. در عوض ، آنها به طور متوالی در بین ذراتی که روی سطح دراز کشیده اند ، رها شده و برای استراحت باقی مانده اند.

شعاع ذرات کروی در واحدهای واقعی. ابعاد ارتفاع و جانبی باید همان مقدار فیزیکی باشد ، بنابراین فقط یک پارامتر یک بعدی وجود دارد.

انحراف استاندارد توزیع شعاع (گاوسی).

چه مقدار از سطح پوشانده می شود اگر به طور یکنواخت توسط ذرات رسوب شده پوشانده شود. اگر شبیه سازی قادر به قرار دادن تعداد ذرات باشد ، معمولاً به دلیل زمان خیلی کوتاه ، یک پیام خطا نمایش داده می شود.

طول شبیه سازی ، در تعداد تکرارها اندازه گیری می شود.

روش رسوب میله بر اساس همان شبیه سازی پویا ، اما برای ذرات دراز است. این ذرات در واقع توسط سه قلوهای کره تشکیل شده اند ، با این وجود این هنوز هم طیف معقول از نسبت ابعاد ذرات را امکان پذیر می کند. این شبیه سازی همچنین چندین پارامتر تعامل دیگر دارد.

Pile Up

ژنراتور سطح مصنوعی اشیاء نسبتاً سریع است اما به هزینه جلوگیری از هر نوع هندسه سه بعدی و فقط با استفاده از چند قانون ساده ، سطح را تشکیل می دهد. رسوبات ذرات و میله در نزدیکی انتهای دیگر طیف سرعت-رئالیسم قرار دارد و شبیه سازی دینامیکی واقعی ذرات متقابل را که روی سطح می افتند ، انجام می دهند. این ماژول یک سطح میانه را نشان می دهد ، زیرا سطح آن را از مواد جامد 3 بعدی واقعی تشکیل می دهد ، اما هنوز هم فقط با استفاده از قوانین ساده برای آنچه در هنگام برخورد به سطح آنها اتفاق می افتد استفاده می کند و سرعت تولید سطح خوبی را حفظ می کند.

مواد جامد شروع به سقوط در وضعیت افقی می کنند. هنگامی که آنها به سطح برخورد می کنند ، یک هواپیمای متوسط محلی در اطراف منطقه تماس پیدا می شود. سپس شکل چرخانده می شود تا در این صفحه محلی صاف دراز بکشد. ارتفاع نهایی آن به شرح مفصل در توضیحات ستونی زیر تعیین می شود و سپس فقط در این موقعیت قرار می گیرد. هیچ فرآیند کشویی ، سرنگونی یا سایر فرآیند حل و فصل پویا وجود ندارد.

چندین پارامتر ژنراتور دقیقاً همان معنی را در اشیاء دارند. این شامل پوشش ، اجتناب از انباشت و جهت گیری است. بقیه در زیر توضیح داده شده است:

شکل (نوع) اشیاء قرار داده شده. در حال حاضر این امکانات شامل اشکال مختلف دراز است.

بیضوی	بار	سیلندر
نای	میله شش ضلعی

اشکال را می توان در امتداد محور X کشید (همانطور که با نسبت ابعاد کنترل می شود). بعد آنها در جهت متعامد با عرض ارائه می شود. مقطع متقارن است. بنابراین ، عرض هم عرض افقی و هم ارتفاع را تعیین می کند.

نسبت بین ابعاد x و y ، به عبارت دیگر ، کشیدگی. همیشه حداقل وحدت است. شکل ها هرگز در امتداد محور X خرد نمی شوند. توزیع نسبت ابعاد می تواند به طور قابل توجهی نامتقارن باشد وقتی که نسبت ابعاد اسمی در اطراف وحدت است و تغییرات بزرگ است.

به طور کلی ، این پارامتر تأثیر می گذارد که شکل ها تمایل به تشکیل ساختارهای ستونی دارند (متخلخل ، اگر تصاویر توپوگرافی می توانند آن را نشان دهند). مقدار پیش فرض صفر را می توان به عنوان قسمت پایین شکل ذوب شدن در اثر ضربه و پر کردن افسردگی که در آن قرار گرفته است ، تصور کرد. توجه داشته باشید که تعادل حجم تا حدودی تقریبی است و ارتفاع آن ممکن است به گونه ای باشد که ممکن است به گونه ای باشد که سنبله های تیز روی سطح از طریق آن سوراخ می شوند.

حداکثر ستونی (1) به این معنی است که وقتی هر قسمت از شکل سطح را لمس کند ، به آن می چسبد. برای مقادیر مثبت کوچکتر ، ارتفاع نهایی بین دو ارتفاع با دو رویکرد بین دو ارتفاع درون یابی می شود.

اگر ستونی منفی باشد ، شکل در سطح قرار می گیرد. برای حداقل مقدار (1 -) در کمترین ارتفاع مستقر می شود که حداقل یک نقطه از کل مرز پایین آن زیر سطح اصلی نخواهد بود. باز هم ، برای مقادیر منفی دیگر ، ارتفاع نهایی درون یابی می شود.

سطوح مصنوعی تولید شده توسط جمع کردن اشکال هندسی: میله های شش ضلعی گرا بر روی یک خط الراس مرکزی (سمت چپ) ، Jumble of Seadles Ellipsoid (مرکز) ، انبوه مکعب هایی که روی یک ستون مرکزی (سمت راست) قرار گرفته اند.