docs: geometry-central Vergleich als optionalen Track einarbeiten
- phases.md: neue Sektion "Optional/Hypothetisch — geometry-central Cross-Comparison" mit GC-1 (Output-Vergleich, sofort möglich), GC-2 (Intrinsic Delaunay Pre-Conditioning, nach Phase 8) und GC-3 (Ptolemäischer Flip-Solver, hypothetisch Phase 10+) - validation.md: neuer Abschnitt 9 mit Vergleichstabelle, Normalisierungs- abgleich, Zeitplan und Springborn-2020-Einordnung - references.md: Gillespie–Springborn–Crane SIGGRAPH 2021 + Sharp 2019 als geometry-central-Referenzen eingetragen; Klarstellung zu Springborn 2020 - validation.md: Testzähler 170→173 / 11 skips→1 skip korrigiert Co-Authored-By: Claude Sonnet 4.6 <noreply@anthropic.com>
This commit is contained in:
@@ -26,6 +26,27 @@ Java reference implementation: [github.com/varylab/conformallab](https://github.
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## geometry-central cross-reference *(optional comparison track)*
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> Diese Referenzen beziehen sich auf eine alternative Implementierung desselben
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> mathematischen Problems. Sie sind keine Voraussetzung für conformallab++,
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> aber relevant für Kreuz-Validierung und mögliche algorithmische Adoptionen
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> (→ GC-1/2/3 im Phasen-Roadmap, → Abschnitt 9 in `validation.md`).
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| Reference | Relevanz |
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| **Gillespie, Springborn, Crane** — *Discrete Conformal Equivalence of Polyhedral Surfaces*, ACM SIGGRAPH 2021. DOI: [10.1145/3450626.3459763](https://doi.org/10.1145/3450626.3459763) | Implementiert in **geometry-central**. Erweitert Springborn 2020 um intrinsische Triangulierungen und Ptolemäische Flips. Löst dasselbe DCE-Problem wie conformallab++, aber mit anderem Algorithmus. |
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| **Sharp, Soliman, Crane** — *Navigating Intrinsic Triangulations*, ACM SIGGRAPH 2019 | Algorithmische Grundlage für `SignpostIntrinsicTriangulation` in geometry-central — relevant für GC-2 (optionales Pre-Conditioning). |
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**Hinweis zu Springborn 2020:**
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Das Papier *"Ideal Hyperbolic Polyhedra and Discrete Uniformization"*
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(Springborn, Discrete & Computational Geometry 2020) ist **in conformallab++
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bereits implementiert** — es ist die direkte Referenz für den HyperIdeal-Geometriemodus
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(`hyper_ideal_geometry.hpp`). Die geometry-central Implementierung (Gillespie 2021)
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baut auf diesem Papier auf und ergänzt es um Ptolemäische Flips.
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## Phase 10 references (future research)
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| Reference | Relevant for |
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@@ -14,7 +14,7 @@ cmake --build build --target conformallab_cgal_tests
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ctest --test-dir build -R cgal --output-on-failure
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```
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All 170 tests pass (11 skipped by design — see `doc/api/tests.md`).
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All 173 tests pass (1 skipped by design — see `doc/api/tests.md`).
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@@ -191,11 +191,76 @@ These are the **holonomy consistency** checks implemented in `test_phase7.cpp`
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## 9 — Cross-validation with geometry-central *(optional / hypothetical)*
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> **Hinweis:** Dieser Abschnitt beschreibt eine mögliche externe Kreuz-Validierung,
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> die keine Voraussetzung für die Korrektheit der Implementierung ist.
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> Sie ist interessant, weil geometry-central denselben mathematischen Kern
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> implementiert (Gillespie, Springborn, Crane — SIGGRAPH 2021, aufbauend auf
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> Springborn 2020), aber mit einer anderen algorithmischen Strategie
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> (Ptolemäische Flips + intrinsische Triangulierungen statt Newton auf der
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> Original-Triangulierung).
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### Welche Outputs sind vergleichbar?
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| Output | conformallab++ | geometry-central | Vergleichbar? |
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| u-Vektor (Skalierungsparameter) | `res.x` | `u` nach Yamabe flow | ✓ nach Normalisierung |
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| UV-Koordinaten | `layout.uv[v]` | konforme Parametrisierung | ✓ bis auf Möbius-Transformation |
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| Gauss-Bonnet Defekt | `gauss_bonnet_sum()` | implizit via Krümmungsfluss | ✓ (analytisch identisch) |
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| Anzahl Newton-Iterationen | `res.iterations` | Yamabe-Schritte | ~ (anderer Algorithmus) |
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| Period-Matrix τ | `pd.tau_reduced` | **nicht vorhanden** | ✗ |
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| Möbius-Holonomie | `hol.T_a, T_b` | **nicht vorhanden** | ✗ |
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### Normalisierungsabgleich
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Der u-Vektor in conformallab++ hat einen Freiheitsgrad (globale additive Konstante —
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Eichfreiheit nach Pin-Fixierung). geometry-central kann eine andere Konvention nutzen.
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Vor dem Vergleich normalisieren:
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```cpp
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// conformallab++: u zentrieren
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double mean_u = std::accumulate(x.begin(), x.end(), 0.0) / x.size();
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std::vector<double> x_norm(x.size());
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for (int i = 0; i < x.size(); ++i) x_norm[i] = x[i] - mean_u;
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// Dann mit geometry-central u-Vektor (ebenfalls zentriert) vergleichen:
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// max|x_norm[i] - gc_u[i]| < 1e-8 → identischer Konvergenzpunkt
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```
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### Wann ist der Vergleich sinnvoll?
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| Zeitpunkt | Was ist möglich |
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|---|---|
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| **Jetzt (Phase 7)** | Manueller Vergleich mit denselben `.off`/`.obj` Testnetzen |
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| **Nach Phase 8** | Automatisiertes Vergleichsskript (Python oder separates C++-Binary) |
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| **Phase 10 (Forschung)** | Algorithmus-Vergleich: Newton vs. Ptolemäische Flips auf schwierigen Netzen |
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### Voraussetzungen für einen fairen Vergleich
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1. Identische Eingabenetze (OFF/OBJ, gleiche Vertex-Orientierung)
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2. Gleiche Gauss-Bonnet-Zielkrümmungen (Θᵥ = 2π für alle v, geschlossene Fläche)
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3. u-Normalisierung abgeglichen (zentriert, gleiche Eichfixierung)
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4. Konvergenztoleranz synchronisiert (max. Gradientnorm < 1e-8)
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### Verbindung zur Literatur
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Das Springborn 2020-Papier ("Ideal Hyperbolic Polyhedra and Discrete Uniformization")
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ist **in conformallab++ bereits implementiert** — es ist die mathematische Grundlage
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für den HyperIdeal-Geometriemodus (Phase 2/3). Die geometry-central Implementierung
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basiert auf der Weiterentwicklung von Gillespie, Springborn & Crane (2021), die
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denselben Variationsprinzip von Bobenko–Springborn 2004 verwendet, aber zusätzlich
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Ptolemäische Flips einsetzt, um die Triangulierung während der Optimierung zu
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verbessern — eine Idee, die in conformallab++ noch nicht implementiert ist (→ GC-2
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im Phasen-Roadmap).
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## 8 — Checklist for an independent reviewer
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Run these in order to validate the implementation:
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- [ ] `ctest --test-dir build -R cgal --output-on-failure` → 170 tests pass, 11 skip
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- [ ] `ctest --test-dir build -R cgal --output-on-failure` → 173 tests pass, 1 skip
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- [ ] `cgal.GaussBonnet.*` all pass → topology is correctly read from mesh
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- [ ] `cgal.EuclideanFunctional.GradientCheck_*` pass → energy = integral of gradient
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- [ ] `cgal.PeriodMatrix.TauInFundamentalDomain_*` pass → SL(2,ℤ) reduction correct
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