GR-raytracing/benchmarks/2mass_fixed_tile_triangle_scan_2026-08-27.md

2MASS 单 tile triangle 扫描基准（2026-08-27）

目的

测量当前局部 inverse lens map 路径中，固定 2MASS tile 的 catalog candidate 扫描成本。这个实验不测全天索引；它故意令每一个 source triangle 都扫描同一份完整 tile，以确定单 tile 全扫何时成为问题。

可复现环境

• Git revision: 5d80bb1b51477680828dbb49113a5db3d3669e62 (Makefile: tune default CFLAGS)
• Host CPU: 12th Gen Intel Core i7-12700K。
• Build defaults: C11、-march=native -O2 -pipe、OpenMP，PNG output。
• Render parallelism: 6 个 catalog render worker。1920 x 1920 的一个 double RGB private HDR buffer 约为 84.4 MiB；FRAME_SPLAT_MAX_PRIVATE_HDR_BYTES 的 512 MiB 总上限因此只容纳六个 worker-private buffers。下面所有 wall time 和拟合都以此并行规模为条件。
• Catalog: assets/2mass/processed/all_sky/tile_ra252_dec048.csv。 它有 54,160 个清洗后的 2MASS PSC sources，覆盖 RA [252,253)、 Dec [-42,-41)（ICRS/J2000）。

控制变量

相机指向 tile 中心 (RA, Dec) = (252.5 deg, -41.5 deg)，水平视场为 0.6 deg。这个正方形视场完整位于 tile 内，因此改变 coarse mesh 时：

• 所有可见 source 都来自同一 tile；
• Rendered image count 固定为 26,172，故实际 PSF splat 工作不变；
• 每个 Minkowski source triangle 仍按当前实现扫描该 tile 的全部 54,160 颗星。

固定参数：1920 x 1920、Moffat FWHM 2.7 px、beta 3、exposure 1e15。 对正好整除 1920 的 c = --coarse-cell-pixels，triangle 数为 T = 2 * (1920 / c)^2。

命令

for cell in 64 48 32 24 16 12 8; do
  echo "coarse_cell_pixels=$cell"
  time ./build/minkowski_sky \
    --catalog assets/2mass/processed/all_sky/tile_ra252_dec048.csv \
    --look-ra-deg 252.5 \
    --look-dec-deg -41.5 \
    --fov-deg 0.6 \
    --exposure 1e15 \
    --width 1920 --height 1920 \
    --coarse-cell-pixels "$cell" \
    --psf-fwhm-pixels 2.7 \
    --psf-moffat-beta 3 \
    --output "output/imgs/tile_ra252_dec048_cell${cell}.png"
done

结果

c	triangles	images	user time	system time	wall time
64	1,800	26,172	68.44 s	0.69 s	11.977 s
48	3,200	26,172	69.87 s	0.77 s	12.151 s
32	7,200	26,172	73.68 s	1.04 s	12.625 s
24	12,800	26,172	79.11 s	1.05 s	13.185 s
16	28,800	26,172	95.39 s	0.87 s	14.931 s
12	51,200	26,172	118.28 s	0.87 s	17.465 s
8	115,200	26,172	179.51 s	0.94 s	23.966 s

对 wall time 作最小二乘拟合：

[ t_{\rm wall} = 11.855\ {\rm s} + (105.88\ \mu {\rm s}),T. ]

拟合 R^2 = 0.99955，RMSE 为 0.085 s。因而在此固定 catalog 上， 一次 triangle 对完整 tile 的扫描具有约 105.9 microseconds 的有效墙钟 成本；除以 54,160 得到约 1.95 ns 每 star--triangle 候选判断的有效墙钟 成本。该数包含 per-triangle 准备工作，不能误称为孤立的 spherical_barycentric 调用成本。

c=16 时，拟合给出约 3.05 s 的网格相关扫描成本和 11.88 s 固定成本； c=8 时，前者约为 12.20 s，与固定成本同量级。

结论与下一步

单个高密度 1-degree tile 的完整扫描是可接受的局部工作；本结果不支持仅为 把每个叶节点限制到数百颗星而激进细分 source sky。全天路径的首要索引应是 source triangle -> candidate 1-degree tiles -> exact per-star containment，以 避免把无关 tile 放入候选集。是否对极稠密 tile 再做浅层细分，应在实际 Schwarzschild source-triangle 覆盖和负载 profile 下决定。

若要严格隔离单次 spherical_barycentric 判断，保持 mesh 不变并只增加保证 落在视场外的 catalog entries；此时 wall time 对候选星数的斜率才不混入 vertex tracing 或 per-triangle 固定成本。