Masterarbeit-Obsidian-Vault/Prewrite/Plan Kapitel 5.8 Performance-Optimierungen.md

Plan: Kapitel 5.8 Performance-Optimierungen

Kontext und Abgrenzung

Kapitel 5.8 beschreibt die technische Umsetzung der Performance-Optimierungen. Strikte Trennung:

• 5.8 = Code-Änderungen, Invarianten, warum die Änderung korrekt ist
• 6.4.1 = Phasenbeschreibung (was jede Timing-Phase misst)
• 7.2 = Profiling-Analyse, Bottleneck-Identifikation, Vorher-Nachher-Vergleich

Harte Regel für 5.8: Keine konkreten Vorher-Nachher-Zahlen, keine Signifikanzaussagen, keine Bottleneck-Interpretation, keine Rangfolge der Effekte. Jeweils Verweis auf 7.2.

Umfang: ~1.5-2.5 Seiten. Nicht das Hauptthema der Arbeit.

Übergeordnete Story

Zwei der drei Optimierungen folgen demselben Prinzip: Teure, innerhalb eines Render-Durchlaufs invariante Berechnungen werden aus der Per-Frame-Schleife herausgezogen und nur einmal ausgeführt (Hautluminanz, Compositing). Die dritte betrifft lokale Umformulierungen in der CPU-seitigen Texturerzeugung (Sklera).

Gliederung

Einleitung (2-3 Sätze)

• Verweis auf Exp. 1.2 als Folgeanalyse
• Trennung: hier technische Änderungen, quantitative Bewertung in 7.2
• Übergeordnete Strategie elegant in 2 Sätzen, nicht als Klassifikationsschema

5.8.1 Caching der Hauttextur-Luminanzwerte (~0.75-1 Seite)

Detailliertester Unterabschnitt. Muster: Ausgangsproblem → Invariante → Änderung → warum Verhalten gleich bleibt.

• Ausgangsproblem: luminance_range() lud das Bildobjekt wiederholt neu, berechnete Min/Max/Avg-Luminanz (Rec. 709) über alle Pixel in einer Python-Schleife, und entfernte das temporäre Bild anschließend wieder. Das fand für jeden zu erzeugenden Frame erneut statt.
  • Hinweis: "Festplatte" vermeiden, neutral formulieren als wiederholtes Laden/Entfernen
• Invariante: Die zugrunde liegende Hauttextur ändert sich innerhalb eines Render-Durchlaufs nicht. Ihre Luminanzstatistiken sind daher über alle Frames konstant.
• Änderung:
  • Signatur: akzeptiert nun ein bereits geladenes Bildobjekt statt eines Dateipfads
  • LuminanceStats-Dataclass speichert min/max/avg
  • Klassenvariable wird beim ersten Frame berechnet und wiederverwendet
• Warum Verhalten gleich bleibt: Die gecachten Werte dienen nur als Eingangspunkte der RGB-Curve. Die pro Frame randomisierte Ausgangsluminanz wird weiterhin jedes Mal neu bestimmt.
• Verweis auf 7.2

5.8.2 Wiederverwendung des Compositing-Graphen (~3-5 Sätze)

Sehr kurz. Darf sich nicht mit 5.7.3 überschneiden. 5.7.3 = Architektur des Graphen. 5.8.2 = nur Lebenszyklus-Optimierung.

• Vorher: Instanziierung pro Frame
• Nachher: Einmalige Instanziierung, Wiederverwendung
• Invariante (defensiv): "Die Struktur des Graphen und die zugehörige Ausgabe-Konfiguration bleiben innerhalb eines Render-Durchlaufs unverändert."
• Einschränkung: Falls zukünftig Parameter pro Frame variieren, müsste der Graph modifiziert oder der Cache invalidiert werden
• Verweis auf 7.2

5.8.3 Lokale Optimierungen der Sklera-Texturgenerierung (~0.5 Seite)

Kompakter. Keine Invariante im Cache-Sinn, sondern lokal äquivalente Umformulierungen.

• Implementierte Änderungen:
  • Array-Initialisierung: np.ones + RGB-Zuweisung → np.full mit Skalar + Alpha-Kanal
  • Kreismaske: Einschränkung auf Bounding-Box statt gesamtes Bild
  • Array-Transformation: Spiegeln und Linearisierung in einer Operation
• Mikrobenchmarks: ein Satz ("Zur Auswahl der Varianten wurden Mikrobenchmarks durchgeführt.")
• Verworfene Glint-Optimierungen: ein Nebensatz
• Formulierung: "Die Änderungen formulieren bestehende Operationen effizienter um, ohne die erzeugte Textur semantisch zu verändern."
• Keine Aussage zur Signifikanz oder zum Engpass
• Verweis auf 7.2

Schreibhinweise

1. Keine Commit-Hashes oder Zeilennummern im Fließtext. Auf Module, Funktionen, Datenstrukturen referenzieren.
2. "Warum Verhalten gleich bleibt" bei Sklera weicher formulieren als bei Caching/Compositing.
3. Keine Gedankenstriche, keine Semikolons (Stilpräferenz).
4. Verweise auf Kap. 7: \fref{sec:ergebnisse_experiment1_2}