# PORT_PLAN — kernel2d nach Rust/WASM (hinter identischem TS-Interface)

Stand: 2026-07-04. **Dieser Plan ist der geforderte erste Schritt — noch kein Code.**
Ziel: `src/geometry/kernel2d.ts` (+ reine Geometrie aus room/ceiling/opening/stair) in
ein Rust-Crate portieren, zu WASM bauen, hinter einer TS-Fassade mit *exakt gleichen*
Signaturen einhängen. TS-Kernel bleibt als Referenz (`kernel2d.legacy.ts`).
Differential-Test: Rust-WASM == TS-Legacy auf identischen Eingaben (epsilon je Funktion).

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## 1. Scope-Inventar (was wirklich portiert wird)

**Externe JS-Geometrie-Libs: KEINE.** Der Kernel ist handgeschriebene f64-Mathematik,
einzige Abhängigkeit sind die Vektor-Helfer aus `src/model/geometry.ts`
(`add/sub/scale/len/normalize/leftNormal/cross/dot/lineIntersect`) — trivial mit zu
portieren. `polygon-clipping`/`delaunator` werden im Kernel **nicht** genutzt.

### Voll im Scope (reine Geometrie)
- **`kernel2d.ts`** — komplett: Primitive, Schnitt, Offset, Trim/Split/Join, Kreis, Fläche/Orientierung, Fillet.
- **`roomBoundary.ts`** — komplett: `detectRooms`, `roomFromPointInside(Faces)`, `pointInPolygon`, `WallSegment`/`WallFace`/`DetectRoomsOptions` (generische Geometrie-Typen, `thickness: number`).
- **`ceiling.ts`** — komplett: `normalizeOutline`, `isValidOutline`, `ceilingArea`, `outlineBBox`, `outlineCentroid`, `pointInOutline` (generische Polygon-Utilities; Name irreführend, keine Decken-Semantik).

### Teilweise im Scope
- **`roomArea.ts`** — NUR `signedArea`, `polygonArea`, `perimeter`, `centroid`. Alles ab `SiaCategory` (`siaLabel`, `evaluateRoom`, `balance`, `roomsToCsv`) ist SIA-416-Domänenlogik/CSV → **bleibt TS**.
- **`stair.ts`** — portierbar, aber `stairGeometry` nimmt `Stair`. „Scheinkopplung": es werden nur geometrische Felder gelesen (`shape/start/dir/runLength/width/stepCount/…`), `totalRise` kommt bereits aufgelöst vom Aufrufer. Port via Rust-Struct `StairParams` (strukturgleich, null Model-Semantik).

### ⚠️ Scope-Spannung: `opening.ts` (im Auftrag genannt, aber stark model-gekoppelt)
7 von 9 Exporten binden `Wall`/`Opening` direkt ein; `getWallType`/`wallTypeThickness`/`wallReferenceOffset`/`wallVerticalExtent` lösen gegen `Project` auf.
- **Portierbar mit abgeflachter Signatur** (Vec2/number statt Wall/Opening): `wallAxisLength`, `openingInterval`, `wallAxisFrame`, `openingJambs`, `openingCenter`, `doorSymbol`, `openingGapQuad`/`windowSymbol` (letztere brauchen `thickness`/`refOff` als `number`-Parameter).
- **Bleibt TS** (braucht `Project`/Geschoss-Auflösung): `openingVerticalExtent` (via `wallVerticalExtent` → `Project.drawingLevels`).
- **→ Entscheidung nötig** (siehe §7): Der Auftrag verbietet Änderungen an Aufrufstellen außer dem Import-Pfad. Ein Port von `opening` würde die *Signaturen* ändern (Wall→Vec2/number) und damit die Aufrufstellen brechen — das widerspricht „keine Änderung an Aufrufstellen". Empfehlung: **opening in Phase 1 ausklammern**, nur den echt reinen Kern (kernel2d/roomBoundary/ceiling/roomArea-Flächen/stair) portieren.

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## 2. Crate-vs-Portieren — pro Operation

Akzeptanzkriterium ist **Differential-Parität gegen die naive TS-Routine**, nicht „geometrisch besser". Jedes Fremd-Crate mit anderem Algorithmus bricht die Parität per Konstruktion → Default = **PORTIEREN** (TS-Routinen sind 5–40 Zeilen f64, 1:1 übersetzbar).

| Operation | geprüftes Crate | Entscheidung | Grund |
|---|---|---|---|
| `offsetPolyline`/`offsetSegment` | cavalier_contours 0.6 | **PORTIEREN** | Crate liefert **Arcs (bulge)** statt `Vec2[]`, **heilt Selbstschnitte**, gibt mehrere Polylinien — TS heilt bewusst NICHT. Semantik nicht angleichbar. |
| Segment/Line-Schnitt | geo / robust | **PORTIEREN** | Cramer-Formel; jede andere denom-/Epsilon-Politik driftet in Parallel-Grenzfällen. |
| Trim/Split/`segmentPolylineHits` | geo `Relate` | **PORTIEREN** | Projektspezifisch (t-Dedup `1e-6`, Pick-nächster-Bogen, Wrap-Logik). |
| Kreis-Schnitte | — | **PORTIEREN** | Quadratik mit projekt-EPS-Disc-Klemmung. |
| `signedArea`/`isCCW` | geo `Area` | **PORTIEREN** | Shoelace-Summierung in **identischer Vertex-Reihenfolge** (f64 nicht assoziativ). |
| `filletCorner` | — | **PORTIEREN** | `acos/atan2/tan(θ/2)`-Kette + projekt-Cutoffs; liefert projekt-spezifische `Fillet`-Struktur. |
| `detectRooms` / `joinChains` | geo / i_overlay | **PORTIEREN** | Topologie-/reihenfolgeabhängig; andere Kantendurchlauf-Reihenfolge → andere (gleich gültige) Ringe → Parität bricht. |
| point-in-polygon | robust | **PORTIEREN** (robust nur intern, optional) | Siehe §3. |

Fremd-Crates (cavalier_contours/geo/i_overlay) wären für einen späteren *Tier-2-Rewrite* (echter Arc-Offset, Boolean-Ops) wertvoll — das ist ein **anderes Produkt**, nicht dieser paritätserhaltende Port.

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## 3. `robust`-Prädikate vs. Differential-Parität (Spannung auflösen)

TS testet Orientierung überall via naives `cross()` gegen `EPS`. `robust::orient2d` liefert das **exakte** Vorzeichen — weicht von naiv **nur in der nahe-degenerierten Zone** ab (fast-parallele Segmente, Null-Fläche-Polygone, Punkt-auf-Kante). Genau dort schlägt der Diff-Test am ehesten an. Man kann nicht gleichzeitig „bit-Parität gegen naiv" und „robuste Prädikate" im *selben* Vergleich haben.

**Entscheidung:**
1. **v1 portiert die naiven `cross`-Vergleiche 1:1** (KEIN `robust`) → Zufalls-Diff-Test wird bit-nah grün. Robustheit kommt aus denselben f64-Formeln + demselben `EPS` wie TS.
2. **Additiv, getrennt:** `robust` nur *intern* in `detectRooms`/point-in-polygon hinter optionalem Feature `robust-predicates`, flankiert von **Golden-Cases, die die KORREKTE (robuste) Antwort asserten** (nicht TS-Parität). Diese Fälle sind aus dem Zufalls-Diff-Test ausgenommen.
3. Zwei Testklassen, nie gemischt: **Zufalls-Parität = naiv**, **Golden-Korrektheit = robust**.

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## 4. Crate-Setup & Vite (exakter Klon von `src-tauri/geometry`)

Ort: **`src-tauri/kernel2d`** (analog render2d/render3d/geometry; das gesamte Tooling ist auf `src-tauri/<crate>` + `../../src/engine/pkg<X>` verdrahtet). *Namens-Hinweis:* Auftrag sagt `crates/kernel2d` — siehe §7.

- `Cargo.toml`: `crate-type = ["cdylib","rlib"]`; Features `default=[]`, `web=[wasm-bindgen, serde_json, console_error_panic_hook]`, `robust-predicates=[robust]` (additiv, nicht in web-Default).
- `src-tauri/Cargo.toml`: `exclude = [..., "kernel2d"]` erweitern (sonst „multiple workspace roots").
- `src/lib.rs`: reiner f64-Rechenkern feature-frei (`cargo test`-bar, headless) + `#[cfg(feature="web")]` JSON-**Batch**-Fassade pro Operation (`offset_polylines_json`, `intersect_batch_json`, `fillet_batch_json`, `circle_intersect_batch_json`, `detect_rooms_json`), Muster `compute_joins_json`.
- `examples/parity.rs`: Klon von `geometry/examples/parity.rs` (Batch-JSON stdin→stdout) — nativer Diff-Kanal.
- `package.json`: `"build:kernel2d": "wasm-pack build src-tauri/kernel2d --release --target web --out-dir ../../src/engine/pkgKernel2d --out-name kernel2d --no-default-features --features web"`.
- **Vite: kein Config-Eintrag nötig** — `--target web`-Pakete werden als normales ES-Modul importiert, Vite bündelt `kernel2d_bg.wasm` automatisch (`new URL(..., import.meta.url)`). `pkgKernel2d/` ist git-ignoriert (self-`.gitignore = *`) → vor `vitest`/`build` muss `build:kernel2d` laufen (CI-Schritt).
- **TS-Fassade** `src/geometry/kernel2d.ts` wird dünner Wrapper (init-WASM, JSON-Marshalling, gleiche Exports); Alt-Impl → `src/geometry/kernel2d.legacy.ts` (nicht löschen, ist die Diff-Referenz).

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## 5. Differential-Test-Harness

- **Grobkörnige WASM-Grenze:** eine Batch-Funktion je Operation (N Polylinien rein, N Ergebnisse raus). Keine Per-Punkt-Calls (jeder Call marshallt einen String = O(n)-Kopie).
- **Diff-Kanal:** Der Auftrag verlangt **Rust-WASM** vs. TS-Legacy → primär WASM (via `initSync`). Zusätzlich `cargo run --example parity` (nativ) als schneller Sekundär-Kanal (bit-identisch zu WASM für `+ - * / sqrt`; **Ausnahme** `atan2/acos/tan` in Fillet: libm nativ ≠ wasm um letzte ULP → Winkel-Epsilon).
- **vitest-Init synchron:** `initSync({ module: readFileSync(pkgKernel2d/kernel2d_bg.wasm) })` (kein `fetch`), einmal in `beforeAll`.
- **Zufallsgeneratoren:** seed-basiert (Seed im Testnamen), Polylinien 3–20 Vertices, Koordinaten `[-100,100] m`, `closed`/`d` zufällig; zusätzlich Cluster nahe `0` und `1e-6..1e-3`, um Toleranzschwellen zu treffen.
- **Vergleichsreihenfolge:** zuerst **Struktur exakt** (Array-Längen, closed-Flags, Punktzahl, null/nicht-null), dann Werte mit op-Epsilon. Struktur ist der schärfste Paritäts-Wächter.

### Epsilon pro Funktion
| Größe | Toleranz | Grund |
|---|---|---|
| Punktkoordinaten (Offset/Trim/Split/Kreis) | `abs 1e-9` | Bestehender Paritätstest nutzt `1e-9` und besteht bit-nah. |
| Fläche (`signedArea`) | `rel 1e-9·max(1,\|A\|)` | Shoelace ∝ coord² → absolute ULP wächst mit Flächengröße; relativ skaliert korrekt. |
| Winkel (`filletCorner`) | `abs 1e-7 rad` | `atan2/acos` libm-abhängig (nativ↔wasm ULP-Drift); 1e-7 rad ≈ 5.7e-6°, weit unter Zeichenrelevanz. |
| Parameter t/s | `abs 1e-9` | TS dedupliziert erst ab `1e-6` → kleinere Diffs ändern nie die Struktur. |
| Struktur | **exakt** | Kein Epsilon. Hier bricht ein Fremd-Crate. |

### Golden-Cases (explizit, aus Zufallstest teils ausgenommen)
kollineare Tripel · Null-Länge-Segmente (Dublett-Vertex) · Offset-Selbstschnitt (enges U, großes d — hier bräche cavalier_contours) · spitze Fillet-Winkel (θ→0) · fast-paralleler Schnitt (denom knapp <>EPS → **Korrektheits-Golden/robust**) · konzentrische/tangentiale Kreise · Punkt exakt auf Polygonkante (**Korrektheits-Golden**).

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## 6. Kritische Paritäts-Details (MÜSSEN exakt repliziert werden)
- `len` = `Math.hypot` → **`f64::hypot`** (nicht `(x²+y²).sqrt()`).
- `normalize` Null-Guard: `len || 1` → `if l==0.0 {1.0} else {l}` (Ergebnis `{0,0}`, kein NaN).
- **Zwei Epsilons:** `EPS=1e-7` (kernel2d) UND hartkodiert **`1e-9`** in `lineIntersect` (Offset-Miter-Fallback hängt daran — geometrischer Sprung, nicht epsilon).
- Dedup-Schwelle `1e-6`, Fillet-Kollinearität `1e-4` (nicht EPS).
- **Stabile Sortierung** (JS `Array.sort` ist stabil): Rust `sort_by`, nicht `sort_unstable_by`.
- Term-Reihenfolge in `cross`, `signedArea`-Summierung, Kreis-Diskriminante `B*B−4*A*C` exakt beibehalten (f64 nicht assoziativ; kein Kahan/Reorder).
- Modulo-Indizierung `(i+len-1)%len` (usize-Unterlauf vermeiden).
- `joinChains`: greedy `i<j`-erster-Treffer-dann-Neustart exakt nachbilden (reihenfolgeabhängiges Ergebnis).

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## 7. Offene Entscheidungen (vor Coding klären)
1. **`opening` im Scope?** Portieren würde Signaturen (Wall→Vec2/number) und damit Aufrufstellen ändern — widerspricht „keine Änderung an Aufrufstellen außer Import-Pfad". **Empfehlung: opening in Phase 1 ausklammern.**
2. **Crate-Ort:** Auftrag `crates/kernel2d` vs. Repo-Konvention `src-tauri/kernel2d` (analog render2d/render3d). **Empfehlung: `src-tauri/kernel2d`** (Tooling passt out-of-the-box).
3. **Diff-Kanal:** Auftrag verlangt Rust-**WASM**; nativer `parity`-Kanal ist schneller (kein wasm-pack in CI) und bit-identisch außer Fillet-Transzendente. **Empfehlung: WASM primär (Auftragskonform) + nativ sekundär.**

## 8. Phasen (Reihenfolge)
1. Crate-Skelett `src-tauri/kernel2d` + Build-Script + Workspace-exclude + leere WASM-Fassade → `build:kernel2d` grün.
2. Primitive + Schnitt + Fläche + Kreis portieren (trivial–mittel) + Batch-Fassade + Diff-Test-Harness (Zufall+Golden) → grün.
3. Offset (Miter+1e-9-Fallback) + Fillet portieren → Golden für Selbstschnitt/spitze Winkel grün.
4. Trim/Split/Join (`trimPolyline`, `splitAtIntersections`, `joinChains` — der Löwenanteil) → Struktur-Golden grün.
5. `roomBoundary` (`detectRooms`) + `ceiling` + `roomArea`-Flächen + `stair` (StairParams).
6. TS-Fassade umstellen (Alt → `.legacy.ts`), Import-Pfade der Aufrufstellen unverändert lassen, bestehende Suite grün, `npm run build` + WASM-Build sauber.
