render3d: Schnitt-Modul — Cut-Polygone + sichtbare/verdeckte Kanten aus Prismen
Analytische Eigen-Engine-Alternative zum OCCT-HLR-Spike: Schnittebene (Punkt+Normale) gegen extrudierte Fussabdruck-Prismen; Cut-Polygone in (u,v)-Schnittkoordinaten mit Komponenten-Referenz (spaetere Schraffur), Projektion der dahinterliegenden Kanten mit Verdeckungstest, getrennt visible/hidden. SectionOutput serde-serialisierbar (Meter). 26 Tests, Example section_svg schreibt docs/welle-c-hlr-spike/section-engine-proof.svg (L-Wand+Bodenplatte: Poché, durchgezogene sichtbare, gestrichelte verdeckte Kanten). Offene Punkte in docs/design/engine-section-pipeline.md.
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# Schnitt/Ansicht-Pipeline: analytische Prismen-Projektion (`render3d::section`)
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> Gegenstueck zum OCCT-WASM-HLR-Spike (`docs/welle-c-hlr-spike/FEASIBILITY.md`):
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> statt eines generischen CAD-Kernels nutzt dieser Ansatz eine Invariante des
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> Modells, um Schnitt/Ansicht rein analytisch (kein Hidden-Line-Removal-Solver)
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> zu berechnen. Implementiert in `src-tauri/render3d/src/section.rs`.
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## Ansatz
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Jedes Bauteil in diesem Modell ist ein **Prisma**: ein 2D-Grundriss-Fussabdruck-
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Polygon (Wand-Band bzw. Decken-Umriss, siehe `mesh.rs`), konstant extrudiert
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ueber ein Hoehenintervall `[z0, z1]`. Diese Einschraenkung — konstanter
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Querschnitt ueber die gesamte Hoehe — macht die Schnittgeometrie trivial im
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Vergleich zu generischem HLR:
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- **Schnitt einer vertikalen Ebene mit einem Prisma** = 2D-Geraden/Polygon-
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Clipping IM GRUNDRISS (die Schnittebene projiziert im Grundriss auf eine
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Linie) → ein oder mehrere u-Intervalle, in denen die Linie das Fussabdruck-
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Polygon durchquert. Jedes Intervall × `[z0, z1]` ist das Cut-Rechteck. Da die
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Hoehe unabhaengig von der Grundriss-Position ist, ist das Ergebnis **immer
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ein Rechteck**, nie ein Trapez — auch bei diagonalen Wandachsen.
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- **Projektion/Ansicht** (Kanten hinter der Ebene, in Blickrichtung) reduziert
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sich auf ein **2D-Sichtbarkeitsproblem im Grundriss** kombiniert mit einem
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Hoehen-Ueberlappungstest: da alle Seitenflaechen der Prismen vertikal sind,
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genuegt ein Sichtstrahl-Test im Grundriss (verdeckt ein naeheres Prisma-
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Fussabdruckpolygon die Sichtlinie?) plus Ueberlappung der Hoehenintervalle.
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Das ersetzt einen 66-MB-WASM-CAD-Kernel durch closed-form Arithmetik in reinem
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Rust, ohne zusaetzliches Laufzeitgewicht ueber `render3d` hinaus.
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## `SectionOutput`-Format
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Modul: `render3d::section`. Alle Groessen in **Metern**.
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```rust
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pub struct SectionPlane { pub point: [f32; 3], pub normal: [f32; 3] }
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pub struct SectionOutput {
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pub cut_polygons: Vec<CutPolygon>, // JSON: "cutPolygons"
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pub visible_edges: Vec<SectionEdge>, // JSON: "visibleEdges"
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pub hidden_edges: Vec<SectionEdge>, // JSON: "hiddenEdges"
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}
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pub struct CutPolygon { pub component: ComponentRef, pub color: Rgb, pub pts: Vec<[f32; 2]> }
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pub struct SectionEdge { pub component: ComponentRef, pub a: [f32; 2], pub b: [f32; 2] }
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pub struct ComponentRef { pub kind: ComponentKind /* Wall | Slab */, pub index: usize }
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```
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**Koordinatensystem der Ausgabe (u, v):**
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- Ursprung: `SectionPlane::point`, projiziert.
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- `u` (horizontal): Strecke entlang der Schnittebene, senkrecht zur
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Blickrichtung, berechnet als `normalize(cross(normal, world_up))` — dieselbe
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rechtshaendige Konvention wie `math::look_at`s `right`-Vektor. Bei den vier
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Standard-Konstruktoren (`looking_plus_x/minus_x/plus_y/minus_y`) ist `u`
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direkt die jeweils andere Grundriss-Achse.
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- `v` (vertikal, "Hoehe"): `v = world.y`, ABSOLUT. Diese Codebasis ist
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durchgaengig Y-up (`types.rs`/`mesh.rs`/`math.rs`: „world.y = Hoehe"); `v`
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folgt bewusst dieser etablierten Konvention statt einer wortwoertlichen
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„world.z"-Lesart, um modulübergreifend konsistent zu bleiben.
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- Nur **vertikale** Schnittebenen (Normale ohne Hoehen-Komponente) sind
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unterstuetzt — Grundriss-/Horizontalschnitte bleiben Sache der bestehenden
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2D-Plan-Pipeline.
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`cut_polygons` sind bei diesem Modell immer Rechtecke (siehe oben), aber als
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generischer Punktering abgelegt — kompatibel zu `render2d::types::FillPolygon`
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(`pts: Vec<Point>`), dem vorgesehenen Zielformat fuer die spaetere 1:1-
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Uebersetzung in die Plan-/Schnitt-Ansicht.
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## Bekannte Luecken
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- **Keine Wandknoten-Verschneidung (T-/X-Stoesse).** Wie in `mesh.rs`
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(M1-Stand) werden Waende als eigenstaendige, stumpf abgeschlossene Quader
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behandelt, die sich an Ecken UEBERLAPPEN statt sich zu vereinen (kein
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Miter-Join). Der Schnitt-Extraktor erbt das: an einem L-/T-Knoten kann eine
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Wand als „in die andere eingebettet" verdeckt erscheinen (im Testmodul
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`section::tests` bewusst als reales, erwartetes Verhalten dokumentiert und
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geprueft — kein Bug dieses Moduls, sondern ein Artefakt der fehlenden
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Verschneidungslogik weiter oben in der Pipeline).
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- **Keine Oeffnungs-Aussparungen.** `WallInput`/`SlabInput` kennen (noch) keine
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Tueren/Fenster; der Schnitt schneidet daher immer die volle Wandflaeche.
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Sobald Oeffnungen im Modell ankommen, muss `wall_prism`/die Cut-Polygon-
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Bildung sie als Aussparungen (Lochpolygone bzw. mehrere Teil-Rechtecke pro
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Hoehenband) beruecksichtigen.
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- **Keine echte Component-/Material-Id.** `WallInput`/`SlabInput` haben aktuell
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keine eigene Id; `ComponentRef` referenziert daher nur `(Art, Index im
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Eingabe-Array)` + die rohe Albedo-Farbe als Material-Platzhalter. Sobald ein
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echtes Ressourcen-/Material-System existiert, sollte `ComponentRef` auf eine
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stabile Id umgestellt werden (Indizes sind nicht stabil ueber Modell-Edits).
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- **Verdeckungstest nutzt Bounding-Boxen, nicht die exakte Fussabdruckform.**
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Fuer Wand-Baender und (i. d. R. konvexe) Deckenumrisse ist das exakt; bei
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stark konkaven oder diagonalen Grundrissen kann es zu Ueberverdeckung
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fuehren (ein Prisma blockiert dann auch Bereiche seiner eigenen „Nischen").
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- **Kein generisches HLR.** Der Ansatz funktioniert NUR, weil alle Bauteile
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Prismen mit konstantem Querschnitt sind. Fuer echte gekrümmte oder nicht-
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prismatische Geometrie (Bogenwaende, Freiformdaecher, …) waere er nicht
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anwendbar — dafuer bliebe der OCCT-Weg (oder eine eigene, generischere
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HLR-Implementierung) die Referenz.
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- **Keine robuste Sonderfallbehandlung fuer Vertices exakt auf der
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Schnittlinie** (Toleranz-basiert, kein Tie-Breaking/Pertubation) — die
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Testszenarien vermeiden diesen Fall bewusst.
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## Vergleich zum OCCT-WASM-Spike
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| | OCCT-WASM (`docs/welle-c-hlr-spike`) | Dieser Ansatz (`render3d::section`) |
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| Verfahren | Generisches HLR (`HLRAppli_ReflectLines`) | Analytische Prismen-Projektion |
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| Anwendbarkeit | Beliebige BREP-Geometrie | Nur Prismen (konstanter Querschnitt über Höhe) |
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| Zusaetzliches Gewicht | ~62,8 MB WASM (~19,6 MB gzip), separater Lazy-Chunk | Keins — reines Rust in `render3d`, kein weiteres WASM-Asset |
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| Modul-Init | ~450 ms (Browser) / ~680 ms (Node) | Kein Initialisierungsschritt (kein Fremd-Modul zu laden) |
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| Rechenzeit (L-Wand + Platte) | ~21 ms (reiner HLR-Lauf, gemessen im Browser) | Nicht separat gemessen (kein Millisekunden-Timer im Test); die Operationen sind reine Vektor-/Intervall-Arithmetik über wenige Kanten (O(Anzahl-Prismen × Kanten-pro-Prisma) mit kleinen Konstanten) und liegen der Groessenordnung nach klar unter 1 ms fuer Szenen dieser Groesse — eine belastbare Messung steht noch aus |
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| Sichtbarkeit (verdeckte Kanten) | Exakt (echter HLR-Solver) | Naeherung über Bounding-Boxen im Grundriss + Hoehenintervall-Ueberlappung; exakt fuer achsparallele/konvexe Fussabdruecke |
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| Reifegrad | Isolierter Spike, nicht verdrahtet | Isolierter Spike (dieses Modul), nicht in `render2d`/die Plan-Ansicht verdrahtet |
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**Fazit:** Fuer den ueberwiegenden Regelfall dieses Projekts (Waende, Decken —
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alles Prismen) ist die analytische Loesung der pragmatischere Weg: kein
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zusaetzliches WASM-Gewicht, keine Fremd-Bibliothek, headless testbar wie der
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Rest von `render3d`. Der OCCT-Weg bleibt die Referenz, falls/sobald echte
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generische Volumenkoerper (Booleans, gekrümmte Flaechen) ins Modell kommen.
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Reference in New Issue
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