Mandelbrot Deep Zoom v24.1.3 — WebGPU

v23のCPU/WASM deep pixel rendererを撤去し、画素計算・field・彩色・再投影・高解像度ExportをWebGPUへ移した版です。

数値構成

• ViewState: BigInt固定小数点。深度に応じてbit数を自動拡張。
• Shallow: WebGPU f32 direct iteration。f32座標分解能に十分な余裕があるviewだけで使用。
• Deep reference: 専用WorkerでBigInt固定小数点orbitを1本生成。referenceはview精度より64 bit高く生成し、さらに+64 bitのguard orbitでcheckpoint照合。
• Deep pixels: WebGPU guarded rescaled f32 perturbation。spanはmantissa + exponentへ分離し、1e-400級でもpixel offsetをf32 absolute値へ潰さない。
• Error handling: roundoff上界がescape/bounded判定へ影響し得るpixelは FIELD_UNKNOWN にする。UNKNOWNを内部点へ偽装しない。
• BLA: productionでは無効・未搭載。旧f32量子化BLAで境界pixelのmembership反転を再現したため、再導入していない。

旧v23のValidated directは削除しています。v24.1.3のStrictは誤差許容閾値を厳しくする保守的GPU policyで、任意精度direct全画素証明ではありません。PNG sidecarは常に membershipCertified:false です。

描画パイプライン

通常表示ではfieldをGPUに保持します。

BigInt ViewState
  └─ deep時: BigInt reference Worker
        ↓
WebGPU direct / guarded perturbation
        ↓
fieldMeta + fieldSmooth GPU buffers
        ↓
GPU color / optional boundary smoothing
        ↓
offscreen texture
        ↓
GPU reprojection / canvas

パレット・cycle・shift・HQ変更は数値fieldを再計算せずrecolorします。pan / wheel / pinch操作中は直前frameをGPUで再投影し、settle後に新しい数値frameを計算します。

Export

高解像度PNGは最大辺16,384 pxです。

• 512×512以下のGPU tileで計算。
• Export用GPU buffers/textures/readback bufferは固定workspaceを再利用し、tileごとの大量生成を避ける。
• 2×2 AAは4 sampleをGPUで計算し、GPUでlinear-light resolveした後、tileにつき1回だけreadback。
• 全画像Canvasを確保せず、scanline bandをCompressionStream('deflate')へ送りPNGを構築。
• sidecar JSONへunresolvedSamplesを記録。

unresolvedSamples > 0は、数値policyがそのsampleを安全に分類できなかったことを意味します。

WebGPU unavailable

WebGPUが利用できない場合は浅部のみJavaScript f64 fallbackを使います。deep zoomは誤画像を出さず、「このズーム深度はWebGPUが必要です」と表示します。

WebGPU自体が存在しない場合だけ軽量な浅部JavaScript fallbackを使います。WGSL/shader/pipeline初期化エラー時はCPU全画面fallbackへ自動移行しません。エラーを表示して停止し、shader不具合を隠したままCPUを占有しない設計です。webgpu canvas contextはpipeline作成成功後に取得します。high-performance adapterが得られない場合は通常のadapter requestも再試行します。

v24.1.3 hotfix

実ブラウザで発覚したWGSL parse errorを修正しました。WGSL 16.2で予約されているmeta / smoothをstorage-buffer変数名に使っていたため、fieldMeta / fieldSmoothへ変更しています。全shaderをWGSL reserved-word一覧へ照合するNode gate tests/v24-wgsl-reserved.mjsも追加しました。

表示負荷も見直し、標準モードのscreen pixel budgetをdesktop約1.5M / 小型端末約0.75Mへ縮小しました（旧版は約4M / 2M）。省電力は約0.5M、精細は最大約3M、Strictは最大約2Mです。WebGPU非対応時のCPU fallbackは約0.25M pixelに制限します。

Standalone

index.html, gpu-kernels.js, script.jsの3ファイルで動作します。外部WGSL fetchはありません。

index.html
gpu-kernels.js
script.js

ブラウザがfile://上でWebGPUを許可しない構成ではlocalhost/HTTPSで開いてください。

Test

npm test
npm run build

npm testは以下を検査します。

• JS syntax / source contracts
• WGSL reserved-word token audit (meta, smooth, ref等を含む仕様予約語)
• 旧C/WASM deep assetがproduction treeに残っていないこと
• BigInt reference Worker + guard checkpoints
• shallow f32 CPU model vs BigInt oracle
• guarded perturbation CPU f32 model vs BigInt oracle
• swirly-seahorses-z12高密度回帰と既知3反例
• BLAがproductionから除去されていること
• tile/pixel geometry
• 1e-400 / 1e-1000 coordinate formatting
• streaming PNG structure / CRC / inflate / abort
• real-WebGPU acceptance harnessのJS syntax

実GPU acceptance

tests/webgpu-acceptance.htmlをWebGPU対応browserで開きます。これは実adapter上でshader compile / compute / readbackを行い、BigInt oracleと比較します。

必須gate:

• stable corpus scene: sampled UNKNOWN = 0
• swirly scene: 25 sample中12以上を確定
• falseEscaped = 0
• falseBounded = 0
• reference guard mismatch = 0
• 既知dense反例で誤分類しない
• 1× / 2×2 Export smokeの未確定sample = 0
• uncaptured WebGPU validation error = 0

このリポジトリを生成した実行環境ではnavigator.gpuが公開されなかったため、実adapter gateだけは未実行です。静的/CPU-model gateの代替ではありません。