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AUDIT.md
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@ -0,0 +1,206 @@
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# v18 数値・性能監査
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> **Archive notice:** この監査はv18時点の履歴資料です。現行renderer v23の受入値ではありません。v23のsource/配布baselineは`audit/v23-source-baseline.json`、実行時browser baselineは`audit/v23-browser-baseline.json`へ分離します。
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## 目的
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v7〜v17で積み重なった補正処理を「残っているから残す」のではなく、正しさ・速度・相互作用を測定して再判定した。
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絶対時間は実行環境に依存するため、**誤判定率・同条件での比率・処理の計算量**を主な判断材料とする。
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## 結論
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| 処理 | v18判断 | 理由 |
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|---|---|---|
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| Arbitrary precision + Reference Orbit | 維持 | deep zoomの座標精度と基準軌道に必須 |
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| Perturbation + Rebasing | 維持 | 全pixelをBigIntで直接計算するより圧倒的に有利 |
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| BLA | 維持・監視強化 | deep pixel kernelの主高速化手段。ただし適切なεは画面依存 |
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| Persistent Worker / Reference | 維持 | warm stateの価値が大きい |
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| 固定距離によるReference維持 | 改廃 | 距離だけではrecenterの損得を判定できない |
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| Pilot render | 縮小して維持 | コスト予測専用なら有用。画素の代用には不正確 |
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| 数学的iteration上限を途中で切るwork cap | **廃止** | 黒/外部分類を壊す |
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| Pilotのnearest-neighborで未解決pixelを補完 | **廃止** | 境界で誤差が大きい |
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| coarse periodic interior mask | **廃止** | 効く画面が偏り、pilotコストも増える |
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| 全strip strict verification | **廃止** | deep zoomで隠れた巨大ボトルネック |
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| 1点の誤差で全画面strict再描画 | **廃止** | 局所誤差に対して再計算範囲が過大 |
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| 複数の解像度feedback controller | **統合** | controller同士が競合して粗いまま固定されることがあった |
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| Dither | **廃止** | detail detectorの勾配を人工的に増やし、余計な高精細tileを誘発 |
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| Adaptive detail refinement/cache | 維持 | idle時へ遅延すれば費用対効果が良い |
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| Autoの黒/色境界追従 | 維持 | kernelと独立で軽く、誤航行抑制に有用 |
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| Synthetic Worker Wisdom | **廃止** | 実際のWASM+BLA負荷と相関しにくい |
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| Real BLA Wisdom | 維持 | 実kernelを使ってWorker数を選べる |
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## 1. v17のiteration work capは数学的に不正確
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v17はdeep base描画で、表示用global iterationより小さい`computeIter`を使い、そこまで発散しなければ事実上黒候補として扱っていた。
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Seahorse付近、48×30、global 3490 / cap 2870をBigInt直接計算で照合した。
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- capまで残ったpixel: **1440 / 1440**
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- その後3490までに発散したpixel: **1066**
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- cap survivor中のlate escape: **74.03%**
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つまり「2870で未発散だから黒」とみなすのは、この画面では4分の3近くを誤分類する。
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**v18:** `computeIter = colorIter`へ戻した。負荷制限は数学的iteration数ではなく、BLA operation / perturbation operationの回数に対して行う。上限到達は`UNRESOLVED`であり黒ではない。少数なら局所再計算、多ければそのstripだけ無制限BLAへ戻す。
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Raw: `audit/raw/workcap_truth_v17.json`
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## 2. Pilot画像による未解決pixel補完は不正確
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128×78のfull BLAと56×34 pilotのnearest-neighbor補完を比較。
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- 黒/外部分類の不一致: **451 / 9984 = 4.52%**
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- escape iteration差が8超: **43.71%**
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境界付近では低解像度pilotを「計算結果」として使えない。
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**v18:** pilotはコスト推定にだけ使う。画面へ表示せず、未解決pixelの色・黒判定にも使わない。
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Raw: `audit/raw/pilot_fill_audit.json`
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## 3. Interior detectionは「追加反復」ではなく早期終了で入れる
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以前の黒専用look-aheadは、黒pixelへ追加iterationを課すため重かった。v18では逆に、内部と判定できたpixelを**早く終了**する。
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実装:
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- main cardioid / period-2 bulbの解析判定
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- 軌道微分の収縮判定
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- BLA jump時はBLAの線形係数で微分も更新
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96×72、2500 iterationでInterior detection OFF/ONを比較。黒/外部分類不一致は全テスト0。
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| 場所 | OFF | ON | 分類不一致 |
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|---|---:|---:|---:|
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| period-3 wide | 766.7 ms | 6.0 ms | 0 |
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| period-3 mid | 438.7 ms | 2.3 ms | 0 |
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| period-2近傍 | 364.7 ms | 1.0 ms | 0 |
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| mixed interior/exterior | 282.8 ms | 16.2 ms | 0 |
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| cardioid cusp近傍 | 329.9 ms | 1.8 ms | 0 |
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これは「黒を正しくするために重くする処理」ではなく、黒の多い画面を軽くする処理として残す価値が高い。
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Raw: `audit/raw/interior_safety_v18.json`
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## 4. BLA εは単一固定値にできない
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Seahorse z≈14、160×98で保守的BLAを基準に比較。
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| ε | 時間 | class mismatch | iteration差>1 |
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|---|---:|---:|---:|
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| 2^-23 | 約299 ms | 1.00% | 5.23% |
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| 2^-32 | 約786 ms | 0.383% | 1.16% |
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| 2^-40 | 約1218 ms | 0.083% | 0.198% |
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一方、同じSeahorseでもz≈20では2^-23が基準と一致したテストがある。したがって「常に厳密」「常に緩い」の両方が非効率。
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**v18:** fast BLAを使い、1フレームあたり固定少数点だけsafe BLAと照合する。誤差が出たstripだけsafe BLAで再計算する。
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- 通常の検証はstrict perturbationではない
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- 1stripごとに何点もstrict計算しない
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- 1点の不一致で全画面をstrict再描画しない
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Raw: `audit/raw/audit_v18_kernel.txt`
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## 5. per-strip strict verificationは隠れたボトルネックだった
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旧設計では各stripのBLA後にstrict perturbationを複数点実行していた。非常に深い場所ではBLA本体が数msでも、strict検証が毎strip積み重なりwall timeを支配する。
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v18の設計:
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1. fast BLAでstrip計算
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2. **フレーム全体で固定個数**だけsafe BLAと比較
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3. mismatchがあれば**そのstripだけ**safe BLAで再計算
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4. status failureの少数pixelだけexact fallback
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これで検証コストが「strip数 × deep iteration」に増えにくくなった。
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## 6. Reference recenterは距離だけで決めない
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z≈14ではrecenterが有利なケースが多かった。
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- 0.8画面横移動: first-frameで約**91 ms節約**
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- 0.8横+0.5縦: 約**40 ms節約**
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しかしz≈20では、0.5画面横移動でrecenterが約**14.5 ms損**するケースもあった。
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同じ「0.5画面離れた」でも損得が逆転するため、固定距離閾値は合理的でない。
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**v18:**
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- Referenceは基本的に維持
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- 実測kernel MPPが基準より悪化したときだけ、予測損失とReference rebuild EMAを比較
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- rebuildの方が安いと予測できる場合だけrecenter
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- 極端に離れた場合だけhard safety limitを使う
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Raw: `audit/raw/reference_recenter_audit.json`, `audit/raw/reference_recenter_audit_z20.json`
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## 7. Resolution controlを一本化
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過去版では以下が同時に解像度へ作用していた。
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- pilot推定
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- renderPerf MPP
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- deepScale
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- Device WisdomのresScale
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- 品質段階ごとのmin/max width
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複数feedbackが同時に動くため、負荷変化後に過剰縮小したり、逆に最低幅に張り付いたりしやすかった。
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**v18:** deep base resolutionは一つの時間予算モデルで決定する。pilotまたは最近の実測MPPを入力にし、detail tileは別のidle品質レイヤーとして扱う。
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## 8. Ditherをdetail判定の前に入れない
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Ditherはグラデーションbandingには効くが、画像のRGB勾配を人工的に増やす。detail detectorの入力へ先に適用すると「存在しない細部」を検出して追加tileを計算する。
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**v18:** runtime ditherは削除。Canvasのhigh-quality scalingは維持。再導入するならdetail選定後の表示/export段階だけにする。
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## 9. Real BLA Wisdomは残す
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旧Synthetic Wisdomは単純なJS浮動小数点loopでWorker数を選んでいた。実際の負荷はWASM、BLA table、reference memory、postMessageを含むため別物。
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**v18:** 長時間idle時のみ実際のBLA mini renderを1〜4 Workerで測定し、実スループットからWorker数を決める。解像度feedbackとは切り離した。
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## 10. v17→v18 end-to-end確認
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同一のclean Chromium 144 headless、780×441 viewportで、UI操作に相当するdeep base passを比較した。動的解像度を含む**実際のbase-frame pipeline比較**であり、pixel-for-pixel kernel benchmarkではない。
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| Scene | v17 | v18 | 改善 |
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|---|---:|---:|---:|
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| Seahorse z≈14 | 1059 ms | 288 ms | **3.68×** |
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| Seahorse z≈20 | 1226 ms | 238 ms | **5.15×** |
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| Seahorse z≈100 | 983 ms | 474 ms | **2.07×** |
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| period-3 z≈20 | 1931 ms | 781 ms | **2.47×** |
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v18のclean runではruntime exception 0。
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Raw: `audit/raw/v17-final-browser-benchmark.json`, `audit/raw/v18-final-browser-benchmark.json`, `audit/benchmarks.json`
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## 11. 残した処理
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次はデータ上、削る理由が弱いので維持した。
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- BigInt fixed-point coordinate
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- Reference Orbit cache + precision promotion
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- Perturbation / Rebasing
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- BLA
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- Series Approximation（主にfallback側）
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- Persistent Worker
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- smooth coloring LUT
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- Auto black/colour boundary tracking + safe rollback
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- world-space HQ tile cache
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- progressive detail refinement
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- high-quality Canvas scaling
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## 12. 今後のボトルネック
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v18ではpixel hot-loopの補正処理を大幅に整理した。さらに深い地点で残る主候補はReference OrbitのBigInt生成である。
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特にReferenceが長く、かつ高bit精度になるケースでは、次の候補は:
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1. Reference Orbit専用Worker
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2. 次Referenceの先読み / double buffer
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3. Reference orbitの圧縮・周期利用
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ただしz≈20程度ではReference生成が常に主因ではないため、常時複雑化するよりtelemetryで必要なときだけ有効化する方がよい。
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