chore: translate all German text to English across code, docs, and CI
Some checks failed
C++ Tests / test-fast (push) Successful in 2m15s
C++ Tests / test-cgal (push) Has been skipped
C++ Tests / test-fast (pull_request) Successful in 2m23s
C++ Tests / test-cgal (pull_request) Failing after 2m36s

Unified the codebase language to English throughout. German text appeared
in code comments, test file headers, CI step names, and several markdown
documents. All natural-language text is now English; proper nouns
(Institut für Mathematik, Technische Universität Berlin) are unchanged.

Files changed:
- .gitea/workflows/cpp-tests.yml  — CI step names and job comments
- code/include/mesh_utils.hpp     — inline comment
- code/tests/cgal/CMakeLists.txt  — section comment block
- code/tests/cgal/test_geometry_utils.cpp — full file header + all test comments
- doc/math/references.md          — geometry-central section
- doc/math/validation.md          — Section 9 (geometry-central cross-validation)
- doc/roadmap/phases.md           — Optional geometry-central track (GC-1/2/3)

Co-Authored-By: Claude Sonnet 4.6 <noreply@anthropic.com>
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Tarik Moussa
2026-05-19 00:09:09 +02:00
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commit e958afbd19
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@@ -28,22 +28,22 @@ Java reference implementation: [github.com/varylab/conformallab](https://github.
## geometry-central cross-reference *(optional comparison track)*
> Diese Referenzen beziehen sich auf eine alternative Implementierung desselben
> mathematischen Problems. Sie sind keine Voraussetzung für conformallab++,
> aber relevant für Kreuz-Validierung und mögliche algorithmische Adoptionen
> (→ GC-1/2/3 im Phasen-Roadmap, → Abschnitt 9 in `validation.md`).
> These references relate to an alternative implementation of the same
> mathematical problem. They are not prerequisites for conformallab++,
> but are relevant for cross-validation and possible algorithmic adoptions
> (→ GC-1/2/3 in the phase roadmap, → Section 9 in `validation.md`).
| Reference | Relevanz |
| Reference | Relevance |
|---|---|
| **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. |
| **Sharp, Soliman, Crane***Navigating Intrinsic Triangulations*, ACM SIGGRAPH 2019 | Algorithmische Grundlage für `SignpostIntrinsicTriangulation` in geometry-central — relevant für GC-2 (optionales Pre-Conditioning). |
| **Gillespie, Springborn, Crane***Discrete Conformal Equivalence of Polyhedral Surfaces*, ACM SIGGRAPH 2021. DOI: [10.1145/3450626.3459763](https://doi.org/10.1145/3450626.3459763) | Implemented in **geometry-central**. Extends Springborn 2020 with intrinsic triangulations and Ptolemaic flips. Solves the same DCE problem as conformallab++, but with a different algorithm. |
| **Sharp, Soliman, Crane***Navigating Intrinsic Triangulations*, ACM SIGGRAPH 2019 | Algorithmic basis for `SignpostIntrinsicTriangulation` in geometry-central — relevant for GC-2 (optional pre-conditioning). |
**Hinweis zu Springborn 2020:**
Das Papier *"Ideal Hyperbolic Polyhedra and Discrete Uniformization"*
(Springborn, Discrete & Computational Geometry 2020) ist **in conformallab++
bereits implementiert** — es ist die direkte Referenz für den HyperIdeal-Geometriemodus
(`hyper_ideal_geometry.hpp`). Die geometry-central Implementierung (Gillespie 2021)
baut auf diesem Papier auf und ergänzt es um Ptolemäische Flips.
**Note on Springborn 2020:**
The paper *"Ideal Hyperbolic Polyhedra and Discrete Uniformization"*
(Springborn, Discrete & Computational Geometry 2020) is **already implemented in
conformallab++** — it is the direct reference for the HyperIdeal geometry mode
(`hyper_ideal_geometry.hpp`). The geometry-central implementation (Gillespie 2021)
builds on this paper and augments it with Ptolemaic flips.
---

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@@ -193,66 +193,58 @@ These are the **holonomy consistency** checks implemented in `test_phase7.cpp`
## 9 — Cross-validation with geometry-central *(optional / hypothetical)*
> **Hinweis:** Dieser Abschnitt beschreibt eine mögliche externe Kreuz-Validierung,
> die keine Voraussetzung für die Korrektheit der Implementierung ist.
> Sie ist interessant, weil geometry-central denselben mathematischen Kern
> implementiert (Gillespie, Springborn, Crane — SIGGRAPH 2021, aufbauend auf
> Springborn 2020), aber mit einer anderen algorithmischen Strategie
> (Ptolemäische Flips + intrinsische Triangulierungen statt Newton auf der
> Original-Triangulierung).
> **Note:** This section describes a possible external cross-validation that is not
> a prerequisite for the correctness of the implementation.
> It is of interest because geometry-central implements the same mathematical core
> (Gillespie, Springborn, Crane — SIGGRAPH 2021, building on
> Springborn 2020), but with a different algorithmic strategy
> (Ptolemaic flips + intrinsic triangulations instead of Newton on the
> original triangulation).
### Welche Outputs sind vergleichbar?
### Which outputs are comparable?
| Output | conformallab++ | geometry-central | Vergleichbar? |
| Output | conformallab++ | geometry-central | Comparable? |
|---|---|---|---|
| u-Vektor (Skalierungsparameter) | `res.x` | `u` nach Yamabe flow | ✓ nach Normalisierung |
| UV-Koordinaten | `layout.uv[v]` | konforme Parametrisierung | ✓ bis auf Möbius-Transformation |
| Gauss-Bonnet Defekt | `gauss_bonnet_sum()` | implizit via Krümmungsfluss | ✓ (analytisch identisch) |
| Anzahl Newton-Iterationen | `res.iterations` | Yamabe-Schritte | ~ (anderer Algorithmus) |
| Period-Matrix τ | `pd.tau_reduced` | **nicht vorhanden** | ✗ |
| Möbius-Holonomie | `hol.T_a, T_b` | **nicht vorhanden** | ✗ |
| u-vector (scale parameters) | `res.x` | `u` after Yamabe flow | ✓ after normalisation |
| UV coordinates | `layout.uv[v]` | conformal parameterisation | ✓ up to Möbius transformation |
| Gauss-Bonnet deficit | `gauss_bonnet_sum()` | implicit via curvature flow | ✓ (analytically identical) |
| Number of Newton iterations | `res.iterations` | Yamabe steps | ~ (different algorithm) |
| Period matrix τ | `pd.tau_reduced` | **not available** | ✗ |
| Möbius holonomy | `hol.T_a, T_b` | **not available** | ✗ |
### Normalisierungsabgleich
### Normalisation alignment
Der u-Vektor in conformallab++ hat einen Freiheitsgrad (globale additive Konstante
Eichfreiheit nach Pin-Fixierung). geometry-central kann eine andere Konvention nutzen.
Vor dem Vergleich normalisieren:
The u-vector in conformallab++ has one degree of freedom (global additive constant —
gauge freedom after pin-fixing). geometry-central may use a different convention.
Normalise before comparing:
```cpp
// conformallab++: u zentrieren
// conformallab++: centre u
double mean_u = std::accumulate(x.begin(), x.end(), 0.0) / x.size();
std::vector<double> x_norm(x.size());
for (int i = 0; i < x.size(); ++i) x_norm[i] = x[i] - mean_u;
// Dann mit geometry-central u-Vektor (ebenfalls zentriert) vergleichen:
// max|x_norm[i] - gc_u[i]| < 1e-8 → identischer Konvergenzpunkt
// Then compare with the geometry-central u-vector (also centred):
// max|x_norm[i] - gc_u[i]| < 1e-8 → identical convergence point
```
### Wann ist der Vergleich sinnvoll?
### When is the comparison useful?
| Zeitpunkt | Was ist möglich |
| Point in time | What is possible |
|---|---|
| **Jetzt (Phase 7)** | Manueller Vergleich mit denselben `.off`/`.obj` Testnetzen |
| **Nach Phase 8** | Automatisiertes Vergleichsskript (Python oder separates C++-Binary) |
| **Phase 10 (Forschung)** | Algorithmus-Vergleich: Newton vs. Ptolemäische Flips auf schwierigen Netzen |
| **Now (Phase 7)** | Manual comparison using the same `.off`/`.obj` test meshes |
| **After Phase 8** | Automated comparison script (Python or separate C++ binary) |
| **Phase 10 (research)** | Algorithm comparison: Newton vs. Ptolemaic flips on difficult meshes |
### Voraussetzungen für einen fairen Vergleich
### Connection to the literature
1. Identische Eingabenetze (OFF/OBJ, gleiche Vertex-Orientierung)
2. Gleiche Gauss-Bonnet-Zielkrümmungen (Θᵥ = 2π für alle v, geschlossene Fläche)
3. u-Normalisierung abgeglichen (zentriert, gleiche Eichfixierung)
4. Konvergenztoleranz synchronisiert (max. Gradientnorm < 1e-8)
### Verbindung zur Literatur
Das Springborn 2020-Papier ("Ideal Hyperbolic Polyhedra and Discrete Uniformization")
ist **in conformallab++ bereits implementiert** es ist die mathematische Grundlage
für den HyperIdeal-Geometriemodus (Phase 2/3). Die geometry-central Implementierung
basiert auf der Weiterentwicklung von Gillespie, Springborn & Crane (2021), die
denselben Variationsprinzip von BobenkoSpringborn 2004 verwendet, aber zusätzlich
Ptolemäische Flips einsetzt, um die Triangulierung während der Optimierung zu
verbessern eine Idee, die in conformallab++ noch nicht implementiert ist (→ GC-2
im Phasen-Roadmap).
The Springborn 2020 paper ("Ideal Hyperbolic Polyhedra and Discrete Uniformization")
is **already implemented in conformallab++** — it is the mathematical foundation
for the HyperIdeal geometry mode (Phase 2/3). The geometry-central implementation
is based on the extension by Gillespie, Springborn & Crane (2021), which uses the
same variational principle of BobenkoSpringborn 2004 but additionally applies
Ptolemaic flips to improve the triangulation during optimisation — an idea not yet
implemented in conformallab++ (→ GC-2 in the phase roadmap).
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@@ -97,58 +97,57 @@ Java features from `de.varylab.discreteconformal` not yet in C++:
## ◼ Optional / Hypothetical — geometry-central Cross-Comparison
> **Status: keine geplante Phase — rein explorativ.**
> Diese Punkte sind keine Voraussetzung für Phase 810. Sie sind
> interessant, weil geometry-central (Keenan Crane, CMU) auf denselben
> mathematischen Grundlagen wie conformallab++ aufbaut — insbesondere auf
> **Springborn 2020** und der direkten Weiterentwicklung durch
> **Status: no planned phase — purely exploratory.**
> These items are not prerequisites for Phase 810. They are
> of interest because geometry-central (Keenan Crane, CMU) is built on the same
> mathematical foundations as conformallab++ — in particular
> **Springborn 2020** and its direct extension by
> **Gillespie, Springborn & Crane (SIGGRAPH 2021)**.
> Der entscheidende Unterschied: geometry-central löst dasselbe Problem
> (diskrete konforme Äquivalenz) mit **intrinsischen Triangulierungen +
> Ptolemäischen Flips**, während conformallab++ **Newton auf der
> Original-Triangulierung** anwendet.
> The key difference: geometry-central solves the same problem
> (discrete conformal equivalence) using **intrinsic triangulations +
> Ptolemaic flips**, while conformallab++ applies **Newton on the
> original triangulation**.
```
GC-1 [optional, jetzt möglich]
Mathematischer Output-Vergleich
gleiche Testnetze (cathead.obj, brezel.obj, torus_4x4.off) in
beide Bibliotheken laden
UV-Koordinaten, u-Vektor, Residualnorm vergleichen
Normalisierungskonventionen abgleichen (u-Mittelwert, Skalierung)
Ziel: unabhängige Kreuz-Validierung der Konvergenzpunkte.
Aufwand: kleines Python/C++ Vergleichsskript, kein Bibliotheks-Umbau.
GC-1 [optional, possible now]
Mathematical output comparison
load the same test meshes (cathead.obj, brezel.obj, torus_4x4.off) into
both libraries
compare UV coordinates, u-vector, residual norm
align normalisation conventions (u mean, scaling)
Goal: independent cross-validation of convergence points.
Effort: small Python/C++ comparison script, no library restructuring.
GC-2 [optional, sinnvoll nach Phase 8]
Intrinsic Delaunay Pre-Conditioning
Vor dem Newton-Solver: geometry-central SignpostIntrinsicTriangulation
auf die Eingabe anwenden
→ Ptolemäische Flips konditionieren die Hessian-Matrix vor
Hypothese: weniger Newton-Iterationen auf nicht-Delaunay-Eingaben
Implementierbar als optionaler cmake-Flag: -DWITH_GC_PRECOND=ON
Abhängigkeit: geometry-central als optionale externe Abhängigkeit
(header-only Teile genügen für den Flip-Algorithmus).
GC-2 [optional, useful after Phase 8]
Intrinsic Delaunay pre-conditioning
before the Newton solver: apply geometry-central SignpostIntrinsicTriangulation
to the input
→ Ptolemaic flips pre-condition the Hessian matrix
hypothesis: fewer Newton iterations on non-Delaunay inputs
implementable as an optional cmake flag: -DWITH_GC_PRECOND=ON
Dependency: geometry-central as an optional external dependency
(header-only parts suffice for the flip algorithm).
GC-3 [hypothetisch, Phase 10+ Forschung]
Ptolemäische Flip-basierter Solver als alternativer Backend
Statt Newton: Ptolemäische Flips + penultimate-step Normalisierung
(GillespieSpringbornCrane 2021 Algorithmus)
Vergleich: Konvergenzradius, Robustheit auf pathologischen Netzen,
numerische Stabilität auf hohen Genus-Flächen
r conformallab++ interessant, weil der Newton-Ansatz auf
stark nicht-Delaunay Netzen (z.B. nach Remeshing) instabil
werden kann.
Keine Implementierung geplant — Konzeptnotiz für Phase 10-Forschung.
GC-3 [hypothetical, Phase 10+ research]
Ptolemaic flip-based solver as an alternative backend
instead of Newton: Ptolemaic flips + penultimate-step normalisation
(GillespieSpringbornCrane 2021 algorithm)
comparison: convergence radius, robustness on pathological meshes,
numerical stability on high-genus surfaces
relevant for conformallab++ because the Newton approach can become
unstable on strongly non-Delaunay meshes (e.g. after remeshing).
No implementation planned — conceptual note for Phase 10 research.
```
**Verbindung zur Literatur:**
Das Springborn 2020-Papier ("Ideal Hyperbolic Polyhedra and Discrete
Uniformization") ist in conformallab++ als HyperIdeal-Geometriemodus
bereits implementiert (Phase 2/3). Die GillespieSpringbornCrane
2021-Erweiterung — die geometry-central implementiert — ergänzt dies um
intrinsische Triangulierungen und macht den Algorithmus robust gegen
schlechte Eingangs-Triangulierungen. Beide teilen denselben
mathematischen Kern (diskrete konforme Äquivalenz, GaussBonnet,
Variationsprinzip von BobenkoSpringborn 2004).
**Connection to the literature:**
The Springborn 2020 paper ("Ideal Hyperbolic Polyhedra and Discrete
Uniformization") is already implemented in conformallab++ as the HyperIdeal
geometry mode (Phase 2/3). The GillespieSpringbornCrane
2021 extension — implemented in geometry-central — augments this with
intrinsic triangulations and makes the algorithm robust against
poor input triangulations. Both share the same
mathematical core (discrete conformal equivalence, GaussBonnet,
variational principle of BobenkoSpringborn 2004).
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