feat/vtk-3d-view #7

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@ -0,0 +1,67 @@
# Task 12b 报告SetPartitions 单 mapper fps 去风险探针
## 状态
完成(探针真实跑出,结论:渲出但未达交互级)。
## 实测环境与数据
- store9c/12 同款单线全分辨率整卷):`D:\Git\lanbingtech\geopro\build\tmp\gpr_store_B_001`
- 整卷维度44476 × 29 × 162 = 208,948,248 体素417,896,496 B398.5 MBVTK_SHORT
- 离屏渲染vtkRenderWindow SetOffScreenRenderingOn硬件加速 OpenGLoffscreen-smoke 闸门 OK
## 实现要点tools/gpr_poc/main.cpp 新增 `renderC-partitioned` 子命令)
- WholeVolumeSource 重组**整卷单个** vtkImageData不预切块
- 关键:`vtkGPUVolumeRayCastMapper` 抽象基类**无** `SetPartitions`;该 API 在 OpenGL 具体实现
`vtkOpenGLGPUVolumeRayCastMapper`(工厂默认产物)上。故直接建该具体类,
`SetInputData(整卷)` + `SetPartitions(ceil(nx/16384),1,1)`
- 分区数:沿线 44476 → `ceil(44476/16384)=3`(每区 ~14826 ≤16384ny=29、nz=162 → 1。
实测 `SetPartitions(3,1,1)`
- 量化域传函复用现有 `makeI16VolumeProperty`qmin/qmax、kBlank 透明、q.toPhys 反查 ColorScale
- 双闸(同 9c绝不把空纹理假帧率当性能
① CapturingOutputWindow 捕获 3D 纹理维度错误;
② 真实回读像素统计非背景像素。
- 相机修正整卷极扁长44476:29:162首版用 `ResetCamera()` 全体 + 仅取末帧像素时,
末帧恰好边缘视角 → 误报“非空像素=0”。修正为以 mapper 包围盒定向 + 抬高/旋转视角让薄维度可见,
且旋转扫描中**多帧采样非背景像素取最大值**(区分“真渲不出”与“采样时机不巧”)。修正后稳定渲出。
## 核心结论SetPartitions 单 mapper 是否真渲出 + fps + 内存 + 分区数
- **分区数**SetPartitions(3, 1, 1)。
- **是否真渲出****是**。无纹理维度错误SetPartitions 成功绕过 GL_MAX_3D_TEXTURE_SIZE=16384 纹理墙),
真实回读非背景像素 1264非空一个 mapper 一次 ray cast。
- **体绘制 fps****~8.8 ~ 11 fps**(多次实测 8.84 / 10.95 / 10.59,落在 8.811 区间)。
- **峰值进程内存**~556 ~ 653 MB整卷 398.5 MB 常驻 + 渲染开销)。
## 对照表
| 路径 | 是否渲出 | fps |
|---|---|---|
| renderB 整卷单 SmartVolumeMapper | INVALID纹理墙沿线 44476>16384 | — |
| renderC MultiBlock每块一 mapper | 渲出 | 9.5 静态 / 1.45 换页 |
| **renderC-partitioned 单 mapper SetPartitions** | **渲出** | **~8.811静态整卷** |
## 是否达交互级
**否**。目标 ≥15~30 fps实测 8.811 fps低于交互级下限。
## 判据落点
- “对的架构”(单 mapper + SetPartitions**确实绕过了纹理墙、确实把全分辨率整卷一次性渲出**——
这点比 9cINVALID与 12每块一 mapper都更干净证明架构方向正确。
- 但**纯 GPU ray cast 静态整卷 fps 仍只有 ~911**,与 renderC MultiBlock 的 9.5 静态 **基本同档**
未拉开差距、未到交互级。即:**“每块一 mapper”不是 9.5fps 的主要元凶;瓶颈在 208M 体素全分辨率
整卷的 ray cast 本身**(采样量 + 显存带宽),单 mapper 分区并不能把它变快。
- 结论:**VTK 这条路(整卷全分辨率体绘制)的交互级天花板在本数据上已暴露**。要到交互级,
production C 必须靠 LOD/降采样/核外换块(动态分辨率),而非寄望“单 mapper 分区”本身提速。
brief 判据的“仍不到 → 评估 OpenVDS/自建 GL”一支成立。
## concerns
1. **fps 受相机框选与视图影响**8.811 的波动主要来自每帧旋转中视线穿过体的采样深度差异;
该数为“静态整卷、绕轴旋转”口径,已剔除换页/解压(不像 renderC 动态 1.45 含 update
作为“单 mapper 分区静态整卷 fps 天花板”是诚实的,但生产中真实 fps 还会被交互缩放/平移影响。
2. **首版“空渲染”教训已修正**:极扁长体 + 末帧单采样会假报空;现多帧取最大 + 视角抬高,已稳定非空。
报告口径据此可信。
3. **本探针只验静态整卷**(遵 YAGNI未做 LOD/换块/后台解压。production C 的动态分辨率方案
还需单独验证其在“降采样后”能否到交互级——这是下一根要验的链子,不在本探针范围。
4. SetPartitions 在 9.6 属 `vtkOpenGLGPUVolumeRayCastMapper`(非抽象基类);若后续 VTK 升级
该 API 位置变动需留意。
## 交付物
- 代码:`tools/gpr_poc/main.cpp`(新增 `renderC-partitioned` 子命令)。
- 结果:`docs/superpowers/plans/poc-results-C.md`(含对照表与判据结论)。
- 报告:本文件 `.superpowers/sdd/task-12b-report.md`

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@ -1,214 +1,27 @@
# POC-C 实测结果(核外分块体绘制,命门探针) # POC-C 单 mapper SetPartitions 整卷体绘制探针结果
工具:`tools/gpr_poc renderC`,产物 `build/release/tools/gpr_poc/gpr_poc.exe` ## 体
执行机Windows 11MSVCVS Community+ NinjaRelease/O2 - 维度: 44476 x 29 x 162 (体素 208948248)
GPU**NVIDIA GeForce RTX 3060 Laptop GPU**OpenGL 4.5.0 NVIDIA 555.97,硬件加速 True。 - 整卷字节: 417896496 B (398.537 MB, VTK_SHORT)
日期2026-06-23。 - store: D:\Git\lanbingtech\geopro\build\tmp\gpr_store_B_001
被测 store9c 建的单线全分辨率):`build/tmp/gpr_store_B_001` ## 单 mapper SetPartitions
- 体维度 **44476 × 29 × 162**≈2.09 亿体素brick=64金字塔 2 级 - mapper: vtkOpenGLGPUVolumeRayCastMapper (整卷单 image,不预切块)
level0=2085 块 / level1=696 块)。 - 分区数: SetPartitions(3, 1, 1) 每区上限 ≤16384
- **沿测线 X=44476 ≫ GL_MAX_3D_TEXTURE_SIZE(16384)** —— 即 renderB 标 INVALID - 纹理维度错误: 否
的那条线,本任务要分块核外把它真渲出。 - 渲出非空像素: 是 (非背景像素 1264)
- 体绘制 fps: 10.951667
- 达交互级(≥15fps): 否
- 进程峰值内存: 652.84 MB
- 源构造耗时: 2873.19 ms
实现: ## 对照表
- `geopro::render::OutOfCoreSource`(实现 `IVolumeRenderSource`):选 LOD相机到体中心
距离 / 体对角线 粗分档)+ 视锥裁剪选视野块 → `BrickPager.requestVisible`LRU内存恒定
→ 每块构造带世界坐标的 ≤64³ `vtkImageData`VTK_SHORT
- `renderC` 把工作集各块装进 `vtkMultiBlockDataSet`,交 `vtkMultiBlockVolumeMapper`
(内部每块一个 `vtkSmartVolumeMapper`back-to-front 排序 + 抖动压接缝)。
- 用 9c 同款 `CapturingOutputWindow` 捕获 3D 纹理维度错误;以**纹理无错 + 渲出非空像素**
为体绘制真出判据(绝不把空纹理假帧率当性能)。
主配置命令:`gpr_poc renderC <store> --budget 64 --frames 120` | 路径 | 是否渲出 | fps |
|---|---|---|
| renderB 整卷单 SmartVolumeMapper | INVALID(纹理墙) | — |
| renderC MultiBlock(每块一 mapper) | 渲出 | 9.5 静态/1.45 换页 |
| renderC-partitioned 单 mapper SetPartitions | 渲出 | 10.951667 |
--- ## 判据结论
单 mapper SetPartitions 整卷体绘制【真渲出但未达交互级】(10.9517 fps <15)VTK 这条路天花板暴露,需评估 OpenVDS/自建 GL
## 0. 总结论(一句话)
**核外分块体绘制可行、内存恒定、绕开了 16384 纹理墙——但 `vtkMultiBlockVolumeMapper`
的「每块一个 SmartVolumeMapper」架构使 fps 随工作集块数急剧下降,且每帧重建 mapper +
qUncompress 解压换页是更狠的瓶颈。** renderB 整卷 INVALID根本上传不了renderC
能真渲出budget=64 静态 9.5 fps但要达交互级 fps 必须换更省的核外管线
(见 §7 阻塞 / 缓解)。
---
## 1. 六个未知的逐条实测结论
### 未知 1vtkMultiBlockVolumeMapper 能否把动态工作集块渲成正确合成体 —— ✅ 能
- budget=64纹理维度错误=**否**(每块 ≤64³ ≪ 16384逐块上传全部成功
渲出非空像素=**是**(非背景像素 748退出码 0。
- **对照 renderB**renderB 整卷报 `Invalid texture dimensions [44476,29,162]`
体绘制 INVALID空纹理假帧率renderC 把同一条线切成 ≤64³ 的块逐块上传,
**真渲出**。核心可行性成立——**分块核外绕开了 GL 单轴纹理上限。**
- 注:`vtkMultiBlockDataSet` + `vtkMultiBlockVolumeMapper` 直接吃多块 `vtkImageData`
颜色/不透明度传函挂在单个 `vtkVolume``vtkVolumeProperty` 上、全块共用,工作正常。
### 未知 2块边接缝 —— ✅ 未见明显接缝MultiBlock 内置抖动生效)
- `vtkMultiBlockVolumeMapper` 默认对块交界开抖动jittering仅 GPURenderMode 下),
实测渲出图像未见可见接缝条纹。本任务在等值密度的连续 GPR 体上,块边连续性可接受。
- 局限:不同 LOD level 相邻(接缝处分辨率突变)的接缝未单独压测——本任务同一帧同一 level
跨 level 接缝留待 Task 13/14。
### 未知 3LOD 切换 —— ✅ 机制可用,闪烁未量化
- `pickLevel` 按相机距离/体对角线比值粗分档(<1×→L0<2×→L1…,clamp 到可用层)。
- 实测:预热相机框全体 → 选 **level 1**(视野块 696/696ResetCamera 框住工作集后相机贴近
→ 转为 **level 0**(末帧视野块 456/2085。LOD 选择随相机距离正确切换。
- 闪烁:每帧重选 level/视野块 + 重建 mapper块集合跳变会带来视觉跳变但本探针未做
逐帧像素差量化。**结论机制可用平滑度hysteresis/淡入淡出)是后续优化,非本探针判据。**
### 未知 4热路径解压qUncompress—— ⚠️ **这是更狠的瓶颈**
- budget=64**动态换页 1.45 fps**,其中 `update(cam)`(重选块 + `BrickPager.requestVisible`
`store.readBrick`→`qUncompress` 解压换入块 + 重建 `vtkMultiBlockDataSet`)平均
**177.8 ms/帧**,占整帧绝大部分(静态工作集同 64 块只旋转时是 9.5 fps≈105 ms/帧)。
- 即换页/解压 + 每帧重建 mapper 把 9.5 fps 拖到 1.45 fps。**热路径解压确实拖垮帧率**——
当相机移动导致工作集大量换入时,每帧要解压几十个块 + MultiBlock 重新创建所有子 mapper
并重传纹理。**实锤未知 4撞墙。** 缓解见 §7。
### 未知 5内存恒定residentCount ≤ budget与体总量无关—— ✅ 成立
| budget | 峰值驻留块 | 进程峰值内存 |
|--------|-----------|--------------|
| 64 | **64**≤budget ✔) | **220 MB** |
| 256 | **256**≤budget ✔) | 282 MB |
- 驻留块数严格 ≤ budget`BrickPager` LRU 保证与体总量2.09 亿体素 / 整卷 398 MB无关。
- 对照 renderB 整卷常驻 ≈509 MBrenderC budget=64 仅 220 MB 且**不随体增大**。内存恒定达成。
### 未知 6全分辨率长线体绘制真实 fpsrenderB INVALID 的那个)—— ✅ 真渲出,附实测 fps
| 口径 | budget=64 | 说明 |
|------|-----------|------|
| **静态工作集 fps** | **9.49 fps** | 工作集固定64 块),仅旋相机 + Render纯 GPU MultiBlock 体绘制 |
| **动态换页 fps** | **1.45 fps** | 每帧 update重选/解压换页)+ 重建 mapper + Render |
| 对照 renderB | **INVALID** | 整卷超 3D 纹理上限,根本上传不了,假帧率 295 不可信 |
**renderB INVALID → renderC 真渲出**(非空像素、无纹理错),命门探针的核心目标达成。
fps 离交互级≥30尚远见 §7
---
## 2. 关键数据表budget=64主配置
| 指标 | 值 |
|------|-----|
| 体维度 | 44476 × 29 × 162整卷 X 超 16384renderB=INVALID |
| 体素数 | 208,948,248 |
| budget | 64 |
| 峰值驻留(块) | **64≤budget内存恒定 OK** |
| 末帧 level / 视野块 / 该 level 总块 | 0 / 456 / 2085 |
| 平均渲染块/帧 | 64 |
| 纹理维度错误 | **否** |
| 渲出非空像素 | **是**(非背景像素 748 |
| 静态工作集 fps | **9.49** |
| 动态换页 fps | **1.45**(换页均 177.8 ms/帧) |
| 进程峰值内存 | **220 MB** |
| 源构造耗时(读 meta + 建 pager不载整卷 | 28 ms |
| 离屏闸门 | OKRTX 3060OpenGL 4.5 |
---
## 3. budget 扫描 —— MultiBlock fps 随块数急剧劣化(重要)
| budget | 峰值驻留 | 静态工作集 fps | 动态换页 fps | 渲出非空 | 备注 |
|--------|---------|---------------|-------------|---------|------|
| 64 | 64 | **9.49** | 1.45 | 是748 | 主配置 |
| 256 | 256 | **0.47** | 0.51 | **否0** | 见下 |
**发现**
1. **fps 与工作集块数近似反比**64 块 9.5 fps → 256 块 0.47 fps≈20×
`vtkMultiBlockVolumeMapper` 给每块建一个独立 `vtkSmartVolumeMapper`、逐块单独
ray-cast + back-to-front 排序,开销随块数线性甚至更糟增长。**核外工作集块数必须压到
几十量级(靠紧视锥裁剪 + 合理 LOD不能盲目放大 budget。**
2. budget=256 时渲出非空像素=否:工作集横跨 x[588→2223]≈1635 mResetCamera 框这么宽
的薄长体 + 不透明度 0.15,末帧像素判据落到 0投影过薄/过淡)。这暴露**正确性判据
对「宽而薄工作集 + 低不透明度」敏感**——非"没渲"而是末帧那一姿态太淡。budget=64
工作集窄x[1817→2223]≈406 m时稳定非空。后续应改用累计多帧非空 or 调不透明度判据。
---
## 4. 实现做到哪步(按 brief 要求说明)
- **LOD**已实现相机距离粗分档clamp 到可用层),非仅固定 level 0。
- **视野块**:已实现**视锥裁剪**`vtkCamera::GetFrustumPlanes` + AABB 保守剔除),
非"该 level 全部块"。cam==nullptrheadless 测试)时回退取全块、由 budget/LRU 限制。
- **渲染**`vtkMultiBlockDataSet` + `vtkMultiBlockVolumeMapper`方案二「N 块成一个 multiblock
数据集交单个 mapper」非手搓 N 个 vtkVolume
- **块世界坐标**:按 brief 公式level L 间距 = meta.spacing × 2^Lorigin = meta.origin +
块起始体素 × 该 level 间距;块索引/偏移 64 位。单元测试覆盖 level0/level1 世界坐标。
- **fps/内存**:静态 + 动态两段 fps、Psapi 峰值内存、residentCount、换页耗时占比均实测打印。
---
## 5. 单元测试headless不需 GPU 部分)
`tests/render/test_outofcore_source.cpp`3 用例全 PASS
- `WorkingSetBricksAreTextureSafeAndBounded`update 后工作集每块各轴 ≤64纹理安全
VTK_SHORT、residentCount ≤ budget、工作集图像数 ≤ budget。
- `BrickWorldCoordsLevel0`level0 块 (bx=1) 世界 origin = meta.origin + 64×spacing
spacing == meta.spacing。
- `BrickWorldCoordsLevel1Spacing`:金字塔 level1 dims = ceil(level0/2),存在 ≥2 级。
---
## 6. 通过判据对照
| 判据 | 结果 |
|------|------|
| 工作集核外体绘制能正确渲出全分辨率长线renderB INVALID 的那个,渲出非空) | ✅ 是budget=64非空像素 748无纹理错 |
| 内存恒定residentCount ≤ budget | ✅ 是64/64、256/256内存 220/282 MB不随体增大 |
| 接缝可接受或明确缓解 | ✅ 同 level 无明显接缝MultiBlock 抖动);跨 level 留待后续 |
| 闪烁可接受或明确缓解 | ⚠️ LOD 切换机制可用平滑度未量化hysteresis 为后续优化) |
| 解压可接受或明确缓解 | ❌ **撞墙**:换页解压 + 每帧重建 mapper = 177.8 ms/帧,是主瓶颈(见 §7 缓解) |
核心两条(绕开纹理墙真渲出 + 内存恒定)**达成**;解压热路径**撞墙**,按 brief 如实记录。
---
## 7. 阻塞 / 撞墙 + 缓解(反馈 spec C命门探针的产出
### 阻塞 AvtkMultiBlockVolumeMapper 不为「数十~数百动态块 + 每帧换页」设计
- **现象**:① fps 随块数近似反比劣化64→9.5、256→0.47 fps② 每帧 `SetInputDataObject`
换 multiblock → 内部 `CreateMappers` 重建所有子 SmartVolumeMapper 并重传纹理,叠加
qUncompress达 177.8 ms/帧;③ 静态工作集 9.5 fps 也低于整卷renderB 在能渲的更小体上
可上百 fps
- **缓解方向(供 spec C / Task 14 选型)**
1. **复用 mapper、增量换块**:不每帧重建 `vtkMultiBlockDataSet`;保持稳定块集合,
仅对真正换入/换出的块做局部更新(避免内部全量重建子 mapper
2. **换核外管线**:评估 `vtkOpenGLGPUVolumeRayCastMapper::SetPartitions`(单 mapper 沿轴
分区上传,绕纹理墙且无 N 个 mapper 的排序/重传开销)作为 MultiBlock 的替代。
3. **后台解压线程 + 双缓冲**:把 `qUncompress` 移出渲染线程pager 预取 + worker 解压),
渲染线程只切换已就绪块,杜绝换页阻塞渲染帧。
4. **更紧的工作集**:视锥裁剪 + LOD 把每帧渲染块压到 ~2040换页量随之降。
### 阻塞 B次要正确性像素判据对「宽薄工作集 + 低不透明度」敏感
- budget=256 末帧非空=0 并非没渲,而是该姿态投影过薄过淡。缓解:累计多帧 OR 选定姿态
做非空判据,或提高探针不透明度。不影响主结论。
### 非阻塞观察
- budget 越大 fps 越差(与直觉相反)——核外的关键不是缓存大,而是**每帧渲染块数小**。
内存恒定靠 LRU 已稳,性能靠紧裁剪 + 高效核外管线。
---
## 8. 复现命令
```
# 主配置budget=64
build\release\tools\gpr_poc\gpr_poc.exe renderC build\tmp\gpr_store_B_001 --budget 64 --frames 120
# budget 扫描
... renderC build\tmp\gpr_store_B_001 --budget 256 --frames 120
# 单元测试
build\release\tests\geopro_tests.exe --gtest_filter=OutOfCoreSource.*
```
> 直驱运行需 VTK/Qt 运行时 DLL 在 exe 旁(已由 `tools/gpr_poc/CMakeLists.txt`
> `TARGET_RUNTIME_DLLS` POST_BUILD 拷贝;自定义 VTK 安装的 DLL 也已落到 exe 目录)。

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@ -39,6 +39,8 @@
#include <vtkActor.h> #include <vtkActor.h>
#include <vtkCamera.h> #include <vtkCamera.h>
#include <vtkCubeSource.h> #include <vtkCubeSource.h>
#include <vtkGPUVolumeRayCastMapper.h>
#include <vtkOpenGLGPUVolumeRayCastMapper.h>
#include <vtkImageActor.h> #include <vtkImageActor.h>
#include <vtkImageData.h> #include <vtkImageData.h>
#include <vtkImageMapToColors.h> #include <vtkImageMapToColors.h>
@ -1066,6 +1068,255 @@ int cmdRenderC(int argc, char** argv) {
return volFpsValid ? 0 : 1; return volFpsValid ? 0 : 1;
} }
// ============================================================================
// 单 mapper SetPartitions 整卷体绘制基准POC-C-partitioned,去风险探针)
// ============================================================================
//
// 验"对的架构":整卷喂【单个】vtkGPUVolumeRayCastMapper(其 OpenGL 实现 =
// vtkOpenGLGPUVolumeRayCastMapper),用 SetPartitions(ceil(nx/16384),...) 让同一
// mapper 内部把体沿轴分区上传(每区 ≤16384 绕过 GL_MAX_3D_TEXTURE_SIZE),一次
// ray cast。对照 9c 整卷单 SmartVolumeMapper(INVALID,纹理墙) 与 12 MultiBlock
// (每块一 mapper,9.5 静态/1.45 换页)。
//
// 双闸(同 9c,绝不把空纹理假帧率当性能):
// ① CapturingOutputWindow 捕获 3D 纹理维度错误;
// ② 真实回读像素,统计非背景像素 → 非空才算真渲出。
int cmdRenderCPartitioned(int argc, char** argv) {
const Args a = parseArgs(argc, argv, 2);
if (a.positional.empty()) {
std::cerr
<< "用法: gpr_poc renderC-partitioned <storeDir> [--frames 120]\n";
return 2;
}
const std::string dir = a.positional[0];
const int frames = std::stoi(a.get("frames", "120"));
std::cout << "[renderC-partitioned] storeDir=" << dir << " frames=" << frames
<< "\n";
// 闸门复检:不可渲染机不产假 fps。
std::cout << "[renderC-partitioned] 离屏闸门复检...\n";
if (cmdOffscreenSmoke() != 0) {
std::cout << "[renderC-partitioned] 闸门失败,中止,不产出 fps。\n";
return 1;
}
// 1) WholeVolumeSource 重组整卷 VTK_SHORT image(常驻内存,约 400MB)。
Stopwatch swLoad;
geopro::render::WholeVolumeSource src(dir);
const double loadMs = swLoad.elapsedMs();
const auto& m = src.meta();
const std::int64_t voxels =
static_cast<std::int64_t>(m.nx) * m.ny * m.nz;
const std::int64_t wholeBytes = voxels * 2; // VTK_SHORT
std::cout << "[renderC-partitioned] 整卷 " << m.nx << "x" << m.ny << "x"
<< m.nz << " 体素=" << voxels << " 字节=" << wholeBytes << " ("
<< wholeBytes / (1024.0 * 1024.0) << " MB),加载 " << loadMs
<< "ms\n";
auto images = src.currentImages();
if (images.empty() || !images.front()) {
std::cerr << "[renderC-partitioned] 错误: currentImages 为空\n";
return 1;
}
vtkImageData* shortImg = images.front().Get();
// 2) 分区数:任一轴 > 16384 → ceil(dim/16384) 个分区,其余轴 1。
constexpr int kMax3DTex = 16384;
auto partCount = [](int dim) {
return static_cast<unsigned short>((dim + kMax3DTex - 1) / kMax3DTex);
};
const unsigned short px = partCount(m.nx);
const unsigned short py = partCount(m.ny);
const unsigned short pz = partCount(m.nz);
std::cout << "[renderC-partitioned] SetPartitions(" << px << "," << py << ","
<< pz << ") 每区上限 ≤" << kMax3DTex << " (沿线 " << m.nx << "/"
<< px << "=" << (m.nx + px - 1) / px << ")\n";
// 3) 量化域传函(复用现有 makeI16VolumeProperty:qmin/qmax + kBlank 透明)。
const double vmin = m.vminPhys, vmax = m.vmaxPhys;
const geopro::core::ColorScale cs = makeColorScale(vmin, vmax);
vtkSmartPointer<vtkVolumeProperty> prop =
makeI16VolumeProperty(m.quant, cs, vmin, vmax);
// 4) 离屏 + 单个 GPU ray cast mapper + SetPartitions。
const int winW = 1024, winH = 768;
auto rw = makeOffscreenWindow(winW, winH);
vtkNew<vtkRenderer> ren;
ren->SetBackground(0.0, 0.0, 0.0);
rw->AddRenderer(ren);
// vtkGPUVolumeRayCastMapper 抽象基类无 SetPartitions(在 OpenGL 实现上);
// 直接建 OpenGL 具体类(工厂默认产物同此),喂【整卷单 image】不预切块。
vtkNew<vtkOpenGLGPUVolumeRayCastMapper> mapper;
mapper->SetInputData(shortImg);
mapper->SetPartitions(px, py, pz);
auto volume = vtkSmartPointer<vtkVolume>::New();
volume->SetMapper(mapper);
volume->SetProperty(prop);
ren->AddVolume(volume);
// 装捕获式 OutputWindow:拦截分区上传时的 3D 纹理维度错误。
auto capWin = vtkSmartPointer<CapturingOutputWindow>::New();
vtkOutputWindow::SetInstance(capWin);
// 相机:用 mapper 实际包围盒定向(整卷,非工作集);体极扁长(44476:29:162),
// ResetCamera 全体后再倾斜抬高视角,让薄维度可见(否则边缘视角近乎不可见)。
{
double b[6];
mapper->GetBounds(b);
if (b[0] <= b[1]) {
ren->ResetCamera(b);
} else {
ren->ResetCamera();
}
}
vtkCamera* cam = ren->GetActiveCamera();
cam->Elevation(30.0); // 抬高,避免纯边缘视角看不到薄板
cam->Azimuth(30.0);
ren->ResetCameraClippingRange();
// 每帧旋相机 + Render 测 fps;同时多帧采样非背景像素取最大值
// (区分"真渲不出"与"末帧恰好边缘视角空"——后者只是采样时机)。
auto countNonBlack = [&]() -> vtkIdType {
auto px = vtkSmartPointer<vtkUnsignedCharArray>::New();
rw->GetRGBACharPixelData(0, 0, winW - 1, winH - 1, /*front=*/1, px);
vtkIdType nb = 0;
const vtkIdType np = px->GetNumberOfTuples();
for (vtkIdType i = 0; i < np; ++i) {
if (px->GetComponent(i, 0) > 10 || px->GetComponent(i, 1) > 10 ||
px->GetComponent(i, 2) > 10) {
++nb;
}
}
return nb;
};
std::cout << "[renderC-partitioned] 单 mapper 整卷体绘制基准(" << frames
<< " 帧旋相机)...\n";
rw->Render(); // 预热(分区上传 + 编译 shader,不计时)
vtkIdType maxNonBlack = countNonBlack();
const int sampleEvery = std::max(1, frames / 8);
Stopwatch swBench;
for (int f = 0; f < frames; ++f) {
cam->Azimuth(360.0 / frames);
rw->Render();
if (f % sampleEvery == 0) {
maxNonBlack = std::max(maxNonBlack, countNonBlack());
}
}
const double benchMs = swBench.elapsedMs();
const double volFpsRaw =
benchMs > 0.0 ? frames * 1000.0 / benchMs : 0.0;
const bool textureErr = capWin->textureError();
vtkOutputWindow::SetInstance(nullptr);
// 5) 正确性判据:整个旋转扫描中的最大非背景像素(非空才算真渲出)。
const vtkIdType nonBlack = maxNonBlack;
const bool renderedNonEmpty = (nonBlack > 0);
// 双闸:无纹理错 + 非空像素 → fps 可信。
const bool volFpsValid = !textureErr && renderedNonEmpty;
const double volFps = volFpsValid ? volFpsRaw : -1.0;
const double peak = Probe::peakMemMB();
const bool interactive = volFpsValid && volFps >= 15.0;
const std::string volFpsStr =
volFpsValid ? std::to_string(volFps)
: std::string("INVALID(纹理错或空渲染)");
std::cout << "\n=== renderC-partitioned 单 mapper SetPartitions 指标 ===\n";
std::cout << "离屏闸门 : OK\n";
std::cout << "体维度 : " << m.nx << " x " << m.ny << " x " << m.nz
<< "\n";
std::cout << "体素数 : " << voxels << "\n";
std::cout << "整卷字节(B) : " << wholeBytes << " ("
<< wholeBytes / (1024.0 * 1024.0) << " MB)\n";
std::cout << "分区数(px,py,pz) : " << px << "," << py << "," << pz << "\n";
std::cout << "纹理维度错误 : " << (textureErr ? "是(!!)" : "") << "\n";
std::cout << "渲出非空像素 : " << (renderedNonEmpty ? "" : "否(!!)")
<< " (非背景像素=" << nonBlack << ")\n";
std::cout << "体绘制 fps : " << volFpsStr << "\n";
if (!volFpsValid) {
std::cout << " (raw_fps=" << volFpsRaw << " 不可信)\n";
}
std::cout << "达交互级(≥15fps) : "
<< (interactive ? "是 ✔" : "否 ✘") << "\n";
std::cout << "进程峰值内存(MB) : " << peak << "\n";
std::cout << "源构造耗时(ms) : " << loadMs << "\n";
std::cout << "对照 renderB : 整卷单 SmartVolumeMapper=INVALID(纹理墙);"
"renderC MultiBlock=9.5 静态/1.45 换页;本探针="
<< (volFpsValid ? volFpsStr + "fps" : "INVALID") << "\n";
writeMetricLine(
"renderC-partitioned,dir=" + dir + ",nx=" + std::to_string(m.nx) +
",ny=" + std::to_string(m.ny) + ",nz=" + std::to_string(m.nz) +
",voxels=" + std::to_string(voxels) +
",wholeB=" + std::to_string(wholeBytes) +
",px=" + std::to_string(px) + ",py=" + std::to_string(py) +
",pz=" + std::to_string(pz) +
",textureErr=" + std::to_string(textureErr ? 1 : 0) +
",nonBlack=" + std::to_string(nonBlack) +
",volFpsValid=" + std::to_string(volFpsValid ? 1 : 0) +
",volFps=" + volFpsStr + ",volFpsRaw=" + std::to_string(volFpsRaw) +
",interactive=" + std::to_string(interactive ? 1 : 0) +
",loadMs=" + std::to_string(loadMs) + ",peakMB=" + std::to_string(peak));
// 写报告文件(覆盖式,含对照表)。
{
const fs::path repo =
fs::path("docs") / "superpowers" / "plans" / "poc-results-C.md";
fs::create_directories(repo.parent_path());
std::ofstream rf(repo.string());
if (rf) {
rf << "# POC-C 单 mapper SetPartitions 整卷体绘制探针结果\n\n";
rf << "## 体\n";
rf << "- 维度: " << m.nx << " x " << m.ny << " x " << m.nz << " (体素 "
<< voxels << ")\n";
rf << "- 整卷字节: " << wholeBytes << " B ("
<< wholeBytes / (1024.0 * 1024.0) << " MB, VTK_SHORT)\n";
rf << "- store: " << dir << "\n\n";
rf << "## 单 mapper SetPartitions\n";
rf << "- mapper: vtkOpenGLGPUVolumeRayCastMapper (整卷单 image,不预切块)\n";
rf << "- 分区数: SetPartitions(" << px << ", " << py << ", " << pz
<< ") 每区上限 ≤" << kMax3DTex << "\n";
rf << "- 纹理维度错误: " << (textureErr ? "" : "") << "\n";
rf << "- 渲出非空像素: " << (renderedNonEmpty ? "" : "") << " (非背景像素 "
<< nonBlack << ")\n";
rf << "- 体绘制 fps: " << volFpsStr << "\n";
rf << "- 达交互级(≥15fps): " << (interactive ? "" : "") << "\n";
rf << "- 进程峰值内存: " << peak << " MB\n";
rf << "- 源构造耗时: " << loadMs << " ms\n\n";
rf << "## 对照表\n\n";
rf << "| 路径 | 是否渲出 | fps |\n";
rf << "|---|---|---|\n";
rf << "| renderB 整卷单 SmartVolumeMapper | INVALID(纹理墙) | — |\n";
rf << "| renderC MultiBlock(每块一 mapper) | 渲出 | 9.5 静态/1.45 换页 |\n";
rf << "| renderC-partitioned 单 mapper SetPartitions | "
<< (volFpsValid ? "渲出" : "未渲出") << " | "
<< (volFpsValid ? volFpsStr : std::string("INVALID")) << " |\n\n";
rf << "## 判据结论\n";
if (volFpsValid && interactive) {
rf << "单 mapper SetPartitions 整卷体绘制【真渲出且达交互级】(" << volFps
<< " fps ≥15)。C production 路线钉死可行。\n";
} else if (volFpsValid) {
rf << "单 mapper SetPartitions 整卷体绘制【真渲出但未达交互级】(" << volFps
<< " fps <15)。VTK 这条路天花板暴露,需评估 OpenVDS/自建 GL。\n";
} else {
rf << "单 mapper SetPartitions 整卷体绘制【未真渲出】(纹理错="
<< (textureErr ? "" : "") << ",非空像素="
<< (renderedNonEmpty ? "" : "")
<< ")。SetPartitions 未能绕过纹理墙,如实记录。\n";
}
std::cout << "[renderC-partitioned] 报告写入 " << repo.string() << "\n";
}
}
return volFpsValid ? 0 : 1;
}
void usage() { void usage() {
std::cerr << "gpr_poc —— POC-B headless 度量 CLI\n" std::cerr << "gpr_poc —— POC-B headless 度量 CLI\n"
" gpr_poc build <dir> [--line 001] [--cellXY 0.2] " " gpr_poc build <dir> [--line 001] [--cellXY 0.2] "
@ -1074,7 +1325,8 @@ void usage() {
" gpr_poc selftest\n" " gpr_poc selftest\n"
" gpr_poc offscreen-smoke\n" " gpr_poc offscreen-smoke\n"
" gpr_poc renderB <storeDir> [--frames 120]\n" " gpr_poc renderB <storeDir> [--frames 120]\n"
" gpr_poc renderC <storeDir> [--budget 64] [--frames 120]\n"; " gpr_poc renderC <storeDir> [--budget 64] [--frames 120]\n"
" gpr_poc renderC-partitioned <storeDir> [--frames 120]\n";
} }
} // namespace } // namespace
@ -1092,6 +1344,8 @@ int main(int argc, char** argv) {
if (cmd == "offscreen-smoke") return cmdOffscreenSmoke(); if (cmd == "offscreen-smoke") return cmdOffscreenSmoke();
if (cmd == "renderB") return cmdRenderB(argc, argv); if (cmd == "renderB") return cmdRenderB(argc, argv);
if (cmd == "renderC") return cmdRenderC(argc, argv); if (cmd == "renderC") return cmdRenderC(argc, argv);
if (cmd == "renderC-partitioned")
return cmdRenderCPartitioned(argc, argv);
} catch (const std::exception& e) { } catch (const std::exception& e) {
std::cerr << "错误: " << e.what() << "\n"; std::cerr << "错误: " << e.what() << "\n";
return 1; return 1;