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2MASS 全天 1080p Moffat lookup 基准（2026-08-28）

目的

测量 PsfKernelCache 在真实全天 2MASS catalog、高星像数单帧中的端到端 收益，并与查表实现之前的直接 Moffat 路径比较。两个运行使用相同的相机、 catalog、输出尺寸与曝光；唯一意图中的算法差异是 PSF 计算。

可复现环境

• Git base revision: a71180706f3abfb9fe7669a2366944ea3141d78c。查表结果来自 其上的 PSF lookup 工作树，随后由本次提交固化；基线为改动前二进制。
• Host CPU: 12th Gen Intel Core i7-12700K，16 个 online logical CPUs。
• Build defaults: C11、-march=native -O2 -pipe、OpenMP、PNG output。
• Catalog loading: --catalog-load-workers 4（默认值）。
• Render workers: 1920 x 1080 的 RGB double private HDR buffer 约为 47.5 MiB；在 FRAME_SPLAT_MAX_PRIVATE_HDR_BYTES = 512 MiB 限制下， 最多使用 10 个 private-HDR render workers。
• Catalog: assets/2mass/processed/all_sky；本视场请求并加载 9,328 个 tiles，共 18,148,775 颗 catalog stars。

控制变量与命令

相机朝向南天极 (RA, Dec) = (0 deg, -90 deg)，60-degree 水平视场， 1920 x 1080，--coarse-cell-pixels 16，exposure 1e12。两次均产生 16,555,241 个星像。

time ./build/minkowski_sky \
  --all-sky-catalog assets/2mass/processed/all_sky \
  --look-ra-deg 0 --look-dec-deg -90 \
  --width 1920 --height 1080 \
  --coarse-cell-pixels 16 --fov-deg 60 \
  --exposure 1e12 \
  --output output/imgs/2mass_1080p_60deg_south_pole_1e12_psf_cache.png

用 --psf-direct 可在同一查表版本中运行 8-point 直接积分参考；历史基线 在该选项加入前使用逐像素 pow() 直接 Moffat 求值。

结果

路径	images	cache build	cached / direct fallback	prefetch	user	system	wall
历史直接 Moffat	16,555,241	—	—	3.913 s	1617.84 s	2.33 s	165.59 s
64x64 lookup	16,555,241	6.520 s	16,555,241 / 0	3.981 s	645.24 s	4.02 s	74.48 s

查表版本端到端 wall time 加速为 165.59 / 74.48 = 2.22x，节省 91.11 s （55.0%）；user CPU time 加速为 2.51x。预取差异仅 0.068 s，不能解释 该提升。扣除一次性 kernel build 后，查表运行剩余 67.96 s；该数仅用于说明 多帧或更多星像时的摊销潜力，不应与没有建表步骤的历史单帧总时间混为同一 端到端指标。

这次 lookup 运行的 cached splats 等于 image count，且 direct fallback 为 零，因此该速度结果没有把亮星回退的成本隐藏在统计之外。

输出一致性与范围

本基准确认 catalog 预取、source-triangle 查询和星像计数在优化前后不变。 PSF 的 float-HDR 像素精度验收另见单星直接积分比较：默认 FWHM=2.7, beta=4.5 的最大误差为直接参考峰值的 3.18e-5，RMS 为 8.25e-7。

本记录比较的是历史点采样直接路径与新的像素面积积分 lookup 路径的性能。 在需要逐像素数值回归时，使用新二进制的 --psf-direct（8-point pixel-area reference）而非历史路径。