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v18 数値・性能監査
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。
目的
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。
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。
結論
| 処理 | v18判断 | 理由 |
|---|---|---|
| Arbitrary precision + Reference Orbit | 維持 | deep zoomの座標精度と基準軌道に必須 |
| Perturbation + Rebasing | 維持 | 全pixelをBigIntで直接計算するより圧倒的に有利 |
| 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 |
| Persistent Worker / Reference | 維持 | warm stateの価値が大きい |
| 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 |
| 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 |
| 数学的iteration上限を途中で切るwork cap | 廃止 | 黒/外部分類を壊す |
| Pilotのnearest-neighborで未解決pixelを補完 | 廃止 | 境界で誤差が大きい |
| coarse periodic interior mask | 廃止 | 効く画面が偏り、pilotコストも増える |
| 全strip strict verification | 廃止 | deep zoomで隠れた巨大ボトルネック |
| 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 |
| 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 |
| 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 |
| Adaptive detail refinement/cache | 維持 | idle時へ遅延すれば費用対効果が良い |
| 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 |
| Synthetic Worker Wisdom | 廃止 | 実際のWASM+BLA負荷と相関しにくい |
| Real BLA Wisdom | 維持 | 実kernelを使ってWorker数を選べる |
1. v17のiteration work capは数学的に不正確
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。
Seahorse付近、48×30、global 3490 / cap 2870をBigInt直接計算で照合した。
- capまで残ったpixel: 1440 / 1440
- その後3490までに発散したpixel: 1066
- cap survivor中のlate escape: 74.03%
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。
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。
Raw: audit/raw/workcap_truth_v17.json
2. Pilot画像による未解決pixel補完は不正確
128×78のfull BLAと56×34 pilotのnearest-neighbor補完を比較。
- 黒/外部分類の不一致: 451 / 9984 = 4.52%
- escape iteration差が8超: 43.71%
境界付近では低解像度pilotを「計算結果」として使えない。
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。
Raw: audit/raw/pilot_fill_audit.json
3. Interior detectionは「追加反復」ではなく早期終了で入れる
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。
実装:
- main cardioid / period-2 bulbの解析判定
- 軌道微分の収縮判定
- BLA jump時はBLAの線形係数で微分も更新
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。
| 場所 | OFF | ON | 分類不一致 |
|---|---|---|---|
| period-3 wide | 766.7 ms | 6.0 ms | 0 |
| period-3 mid | 438.7 ms | 2.3 ms | 0 |
| period-2近傍 | 364.7 ms | 1.0 ms | 0 |
| mixed interior/exterior | 282.8 ms | 16.2 ms | 0 |
| cardioid cusp近傍 | 329.9 ms | 1.8 ms | 0 |
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。
Raw: audit/raw/interior_safety_v18.json
4. BLA εは単一固定値にできない
Seahorse z≈14、160×98で保守的BLAを基準に比較。
| ε | 時間 | class mismatch | iteration差>1 |
|---|---|---|---|
| 2^-23 | 約299 ms | 1.00% | 5.23% |
| 2^-32 | 約786 ms | 0.383% | 1.16% |
| 2^-40 | 約1218 ms | 0.083% | 0.198% |
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。
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。
- 通常の検証はstrict perturbationではない
- 1stripごとに何点もstrict計算しない
- 1点の不一致で全画面をstrict再描画しない
Raw: audit/raw/audit_v18_kernel.txt
5. per-strip strict verificationは隠れたボトルネックだった
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。
v18の設計:
- fast BLAでstrip計算
- フレーム全体で固定個数だけsafe BLAと比較
- mismatchがあればそのstripだけsafe BLAで再計算
- status failureの少数pixelだけexact fallback
これで検証コストが「strip数 × deep iteration」に増えにくくなった。
6. Reference recenterは距離だけで決めない
z≈14ではrecenterが有利なケースが多かった。
- 0.8画面横移動: first-frameで約91 ms節約
- 0.8横+0.5縦: 約40 ms節約
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。
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。
v18:
- Referenceは基本的に維持
- 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
- rebuildの方が安いと予測できる場合だけrecenter
- 極端に離れた場合だけhard safety limitを使う
Raw: audit/raw/reference_recenter_audit.json, audit/raw/reference_recenter_audit_z20.json
7. Resolution controlを一本化
過去版では以下が同時に解像度へ作用していた。
- pilot推定
- renderPerf MPP
- deepScale
- Device WisdomのresScale
- 品質段階ごとのmin/max width
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。
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。
8. Ditherをdetail判定の前に入れない
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。
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。
9. Real BLA Wisdomは残す
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。
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。
10. v17→v18 end-to-end確認
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。
| Scene | v17 | v18 | 改善 |
|---|---|---|---|
| Seahorse z≈14 | 1059 ms | 288 ms | 3.68× |
| Seahorse z≈20 | 1226 ms | 238 ms | 5.15× |
| Seahorse z≈100 | 983 ms | 474 ms | 2.07× |
| period-3 z≈20 | 1931 ms | 781 ms | 2.47× |
v18のclean runではruntime exception 0。
Raw: audit/raw/v17-final-browser-benchmark.json, audit/raw/v18-final-browser-benchmark.json, audit/benchmarks.json
11. 残した処理
次はデータ上、削る理由が弱いので維持した。
- BigInt fixed-point coordinate
- Reference Orbit cache + precision promotion
- Perturbation / Rebasing
- BLA
- Series Approximation（主にfallback側）
- Persistent Worker
- smooth coloring LUT
- Auto black/colour boundary tracking + safe rollback
- world-space HQ tile cache
- progressive detail refinement
- high-quality Canvas scaling
12. 今後のボトルネック
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。
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:
- Reference Orbit専用Worker
- 次Referenceの先読み / double buffer
- Reference orbitの圧縮・周期利用
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。