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程序化岩洞：cluster 分块与动态 LOD

岩洞用于观察真实小三角形如何被划分为 meshlet，以及相机移动或像素误差预算改变时，GPU 如何选择父层级。场景由破碎岩壁、四段石拱、矿物岩柱、钟乳石和落石组成。岩石细节直接位移顶点，使用共享拓扑和连续投影 UV，不依赖下载资源。

场景规格

场景 岩石细分级别 唯一三角形 实例化逻辑三角形 资产目录
cluster-cave 7 2,883,584 24,838,144 samples/assets/benchmarks/procedural-cave
cluster-cave-small 6 917,504 6,406,144 samples/assets/benchmarks/procedural-cave-small

两种规格均为 9 个共享网格、76 个绘制实例。小规格的数量由生成算法推导，当前尚未重新生成和原生捕获。高密度资产包约 84.8 MB；生成与加载均检查 10,000,000,000 字节磁盘上限。小规格有独立目录，生成时保留高密度资产。--output 可指定工作区内的独立目录；经典场景加载器使用上表的固定目录。

闭合岩石检查双面边共享、Euler 特征和非退化三角形；地面允许开放边界。场景实例共享源网格和构建好的层级。程序化 relief 移动真实顶点，岩石上的小三角形会参与简化和光栅化。

观察方式

近远视角的已捕获 GPU 分块、父层级和提交三角形分布

同视角的 PBR、cluster 边界和真实三角形线框

彩色区域是实际 GPU 选中的 cluster；白线来自相邻像素的不同 R32 cluster ID，不是三角形线框。线框图则使用同一选中几何的原生 wireframe 光栅化。层级图的蓝色表示叶级 0，绿色表示父级 1，黄绿色表示父级 2；层级编号更高表示更粗的父组。

一个 cluster 包含多枚小三角形。近处保持较细的叶级，远处投影误差较小，可以用父组的简化几何替代子组。4 px 是几何误差投影到屏幕的阈值，不是固定四像素宽的色块，也不保证着色误差为四像素。

动画每帧是一个真实捕获视角，底部条形图统计该视角提交三角形的层级分布。它展示离散相机位置，不插值中间 GPU 切面，播放速度不代表引擎帧率。当前图片和动画均来自内存保护默认值接入前已验收的数据。

新捕获路线

生成器与当前高密度场景 manifest 都包含 11 个记录视角：

帧 视角 像素预算
0、1 入口同视角参考／LOD 0、4
2 近处岩壁 relief 4
3 第一大厅 4
4、5 入口后退、较远石拱 4
6 四段大厅总览 4
7、8 入口同视角较细／较粗切面 2、8
9、10 第二、第三大厅内部 4

帧 7—10 是本轮新增路线，尚未原生捕获。每个视角先保存同相机的 0 px 参考，再保存选中 LOD，避免把相机移动引起的变化算作 LOD 收益。物体与遮挡剔除关闭，单独观察 LOD；提交量不是最终可见三角形数量。

编辑器中按住鼠标右键转头，W/A/S/D 移动，Q/E 上下移动，Shift 加速。渲染设置中可调整 Cluster LOD error (pixels)，并开启 Cluster triangle wireframe。离屏捕获输出 cluster ID、层级图和三角形线框，全部隐藏 UI。

保持内存保护的捕获实现

默认预算保持进程 3 GiB、GPU 1.5 GiB（16 GiB 机器），小内存机器自动取更低值；捕获限制为一帧在途。没有为岩洞提高预算或关闭压力检查。

新的捕获路径做了三处改动：

  1. 0 px 参考与选中 LOD 复用一个 ForwardPbrRenderer，回读参考后再渲染选中切面，减少重复 render targets 与 cluster 输出索引缓冲。
  2. 分块诊断每批最多 65,536 个三角形，预留 24 MiB CPU／GPU／上传临时工作空间。低预算下批量自动缩小；每批 submit 后等待完成，释放该批原生几何，再提交下一批。目标颜色、ID 和深度附件持续保留并以 Load 方式接续，避免同时持有完整场景副本。生产 vertex shader、源位置／UV 和材质 alpha 测试保持一致；线框在完整深度生成后按批回放。
  3. 超过 10,000 条可见性记录时，完整选中成员写入每帧的 *-membership.jsonl。主报告保留统计和 sidecar 路径，不在内存中累计所有视角的大型 JSON 成员表。深度异常示例最多保存 128 个，完整异常数单独统计。

每个视角和每个诊断批次都检查内存压力。系统处于警告／严重压力时，拒绝新的重资源工作。生成器也使用相同的默认进程预算、物理内存保留规则及 macOS 压力检查，在大数组构建步骤前估算临时工作空间。

flow.json 的 memory 字段会记录配置预算、边界采样的进程 footprint／Metal 原生资源峰值、预留临时内存峰值和拒绝次数。它不是连续的进程生存期峰值；导入器内部瞬时峰值可能不在采样点上。分配准入是协作式保护，不是操作系统强制 RSS 上限。详见内存保护。诊断的同步小批次旨在降低峰值，不用于评估实时渲染吞吐性能。

运行与验收

系统内存压力恢复正常后，先生成独立的小规格场景进行新路径验收：

python3 tools/prepare_cluster_cave.py --level 6
./build/Scene-Renderer --memory-info
./build/Scene-Renderer --cluster-scene-flow cluster-cave-small build/cluster-cave-bounded-small --backend Metal
python3 tools/visualize_cluster_scene_compact.py build/cluster-cave-bounded-small img/diagnostics/cluster-cave-bounded-small

小规格通过后，再使用当前高密度包，不覆盖旧捕获：

./build/Scene-Renderer --cluster-scene-flow cluster-cave build/cluster-cave-bounded --backend Metal
python3 tools/visualize_cluster_scene_compact.py build/cluster-cave-bounded img/diagnostics/cluster-cave-bounded

捕获程序逐视角验证 GPU 输出索引与独立 CPU 切面一致、选中成员总数与间接绘制三角形计数一致、R32 raster ID 属于选中成员、cluster ID／层级图的深度与覆盖一致，并比较诊断深度与 PBR 深度。查看器逐行核对 JSONL 成员总数及三角形总数，也核对各 LOD 层级三角形总和。仅在这些条件通过后生成演示图。

旧版七个视角均通过 GPU／CPU 切面、ID 和逐值深度验收；固定 4 px 的三角形减少量分别为近景 25.57%、中景 33.94%、远景 46.28%、更远 54.64%，入口 HDR 相对 RMSE 为 1.17%。这些结果不能推导新版本的内存峰值或帧率。

本轮已完成 Scene-Renderer 构建、Python 语法检查、已有捕获的展示生成和四项 memory/RHI 单元测试。按用户要求，新的 GPU 捕获暂缓，新批次光栅正确性、实际内存峰值、新增视角和小规格生成结果仍待运行验收。