soothe2-re/BITEXACT_PLAN.md

# BIT-EXACT PLAN — путь от dB-приближения к побайтовой парности

Статус: **НЕ bit-exact**. Мы на уровне честной dB-параллели (полный корпус mean 1.594 dB,
comb 10 dB). Bit-exact ДОСТИЖИМ (F0 gate: плагин байт-детерминирован), но модель ещё не
воспроизводит реальный DSP-путь. Этот документ — план, как туда дойти, и точка отсчёта
для любой будущей сессии. **Читать вместе с `AGENTS.md` и `handoff/NOTES_LEVEL.md`.**

Цель фазы C (bit-exact): воспроизвести `FramedDetector` (= fn `FUN_180529fe0` mono-path)
настолько точно, что `verify_bit_exact.py` даёт побайтовое совпадение на рендерах
(`t1kq_*`, `dual_*`, `comb_*`). Ниже — конкретный порядок, что и зачем.

---

## 0. Текущее состояние (честная метрика, 24-bit, trimmed, 62 случая)

| Группа | bridge mean|err| | bridge max | struct 48k mean|err| | struct max |
|--------|----------|-----|----------|---------|
| t1kq (fc-scan) | 0.226 | 0.500 | 0.768 | 1.013 |
| t1k (loud 0 dBFS) | 1.801 | 2.227 | 2.114 | 2.753 |
| al (level sweep) | 0.638 | 1.596 | 0.986 | 1.822 |
| res | 0.628 | 1.535 | **0.437** ✓ | 1.252 |
| dual (q-sweep) | 0.726 | 2.252 | 3.264 ✗ | 6.455 |
| comb (4-band) | **10.149** ✗ | 14.752 | **6.116** ✓ | 9.148 |
| **TOTAL** | **1.594** | 14.752 | 2.286 | 9.148 |

(struct = структурная цепь на внутренней сетке 48000/4096 через `dsp/build/render48k`,
прогон `scripts/corpus_structural.py`, NOTES_LEVEL:21c. Bridge = `framed_test` 44.1k.)

> **21d**: найден закон редукции — эффективное ослабление АФФИННО в dB(lvl):
> `x_exp2 = −0.6646 − 0.05877·dB` (маска ≈ 0.8·lvl^−0.354, γ≈decomp 0.344).
> На тонах al-свеепа линейность ±0.13 dB (42 dB диапазона!). Прекалибровка
> pre-IIR (X0=1.8/S=0.11) даёт TOTAL 2.633: t1kq/t1k/al/comb лучше, res/dual
> хуже. Grid-search семейства (X0,S,floor,CMAX) на валидированной траекторной
> модели: оптимум rms 0.75 dB, но НИ ОДНА точка семейства не закрывает тон+шум
> одновременно → канон не меняем (gate «без регресса групп»), ищем
> контент-зависимый механизм (детектор att/rel на флюктуациях / combine-
> консюмер). Инструментарий RT_DUMP_BIN/RT_DUMP_ALL оставлен opt-in.

**Корень проблемы**: активный канон — ЭМПИРИЧЕСКАЯ bridge-модель
`C = G·LUT(xv) + W·warp(f)^A; gain = (1−C)·res^rp` (xv=log10(am/res)). Это ПОГОНА, не
транскрипция. Структурная цепочка FUN_180529fe0 перенесена в C++ на внутренней сетке
(коммиты 7bf5a4a..b2cb923): уже ОБГОНЯЕТ bridge на comb (−4 dB) и res, но регрессирует
на однополосных t1kq/t1k/al и проваливает dual@500 (константный −6.7 dB при всех q —
отсутствие НАСЫЩЕНИЯ редукции: реальная кривая упирается в C_max≈0.70, exp2(−lvl) не
ограничен). Свип γ×MULT подтвердил: текущий оптимум (0.344/4.2) лучший, слепая
подкрутка исчерпана — проблема в ФОРМЕ кривой, см. Шаг 7 / bigkernel-вход.

---

## 1. Порядок работ (обязательный порядок; каждый шаг валидируется отдельно)

> **ВАЛИДАЦИЯ (обязательно, НЕ пропускать).** Чтобы не повторить регресс Phase B,
> есть защитный харнесс `scripts/corpus.py` + зафиксированный bridge-базлайн
> `scripts/baseline_bridge.json` (62 случая, правильная 24-bit метрика):
> ```bash
> cmake --build dsp/build --target framed_test
> python3 scripts/corpus.py                       # полный корпус, текущая сборка
> python3 scripts/corpus.py --compare scripts/baseline_bridge.json --tol 0.25
> ```
> `--compare` фейлит (exit≠0), если любая группа регрессирует по mean|err| больше tol.
> Правило: структурная цепь (Шаг 1-2) должна НЕ регрессировать ниже bridge на
> однополосных (t1kq/t1k/al/res/dual) и ЖЕЛАТЕЛЬНО улучшать comb. Каждый под-шаг
> (IIR1 → blend → combine → warp → IIR3) коммитить отдельно и прогонять `--compare` —
> если конкретный под-шаг регрессирует, откатить именно его, а не всё сразу.
> Существующие `dsp/*_check.cpp` (twin/tables/leveltrack/levelpath/exp2/fftconv) —
> модульные чёрные проверки на бит-парность под-функций; тоже гонять: `cmake --build
> dsp/build` после правок.


### Шаг 1 — Реализовать полную структурную mono-цепочку FUN_180529fe0 (КОРЕНЬ)
Заменить bridge (эмпирическую погону) на точную транскрипцию. Реализовать в
`dsp/framed_model.cpp` (или отдельном `dsp/fn529fe0.cpp`) по NOTES_LEVEL:820-840:
```
1. scale:   band_mask *= (fVar30/0x1a0)·0x540870·0x54088c    (fVar30=1 из PRNG, locked)
2. IIR1:    y[i]=A1[i]·acc+B1[i]·x[i]  (kIIR_A1/B1, fast attack) -> f6f8
3. copy     f6f8 <- band
4. IIR2:    inline, kIIR_A2/B2 (slow release)
5. mirror   upper half = reversed lower (Hermitian)
6. blend:   f6f8 = 0x540698·(1−mix)+mix·0.8;  mask = exp2(−level)·f6f8
7. combine: acc[band] = 0x540678 − 0x5406f8; mirror;
            += 0x5406c8·upper; += 0x5406e8·lower; += 0x540678
8. warp:    mask *= kBand768[band];  mask *= kWarp        (TWO warps)
9. IIR3:    inline TWICE, kIIR_A3/B3
10. dry/wet: mask = mask·(fVar30·0x540888)+(1−fVar30)     (=identity сейчас)
11. FFT-conv (Шаг 4)
```
Критерий: на однополосных t1kq/t1k/al/res структурная цепочка должна НЕ регрессировать
ниже bridge (т.е. mean ≤ 0.6-0.8). ВАЖНО: прошлый регресс (F2) был из-за неверного
домена (пробовали combine в bridge-финале). Здесь combine/exp2 — в ЕГО собственном
домене (reduction/exp2), как в декомпе.

### Шаг 2 — combine/аккумулятор 0x5407c8 (ПЕРЕ-СКОУП 2026-08-21)
Семантика декодирована на уровне thunk'ов (NOTES_LEVEL:21b, consumers_out.txt:833-885):
```
f6f8 = mask − acc        (0x8d60, dst=3-й аргумент; acc НЕ перезаписывается)
mirror f6f8
f6f8_upper += kRTAtt·acc_upper ; f6f8_lower += kRTRel·acc_lower   (0x3c40)
acc += mask              (0x5a20, персистентный per-band аккумулятор)
```
**КРИТИЧЕСКОЕ**: в online однополосном пути обновлённые f6f8/acc НЕ имеют консюмера до
warp/IIR3/dry-wet (проверено исчерпывающим grep). Combine НЕ может влиять на single-band
вывод сам по себе. Ожидалось, что combine закроет comb — частично закрыл уже сам
структурный каркас (comb 6.1 vs bridge 10.1 без wiring). ДАЛЬНЕЙШИЙ ШАГ: найти точку
потребления acc/f6f8 (межполосный уровень или FFT-conv каскад) и только потом wire.
НЕ изобретать track→mask feedback (эмпирика, запрещено золотым правилом).
ВНИМАНИЕ: `FUN_1805316e0` — это WRITER КОЭФФИЦИЕНТОВ полос (17 case), НЕ масковый
комбинер (ошибка в старой редакции этого плана и в Шаге 8).

### Шаг 3 — Bit-exact exp2 (F5b)
Заменить `std::exp2`/`exp2d::exp2_dsp` на точную табличную реализацию `0x26b820`:
таблицы уже извлечены (`dsp/exp2_tables.{hpp,cpp}`, 8×16 irr + серия kExp2_big). Нужно
транскрибировать body 1:1 (Cody-Waite hi/lo, vfmadd213sd-полином, спец-ветви subnormal/
overflow). Пока не bit-exact — оставить `exp2d::exp2_dsp` (численно = std::exp2).
Критерий: `exp2_check` сравнивает протв захваченных пар точка-в-точку.

### Шаг 4 — FFT-conv 0x535a70 + FIR (ПРИОРИТЕТ ПОНИЖЕН 2026-08-21)
FFT-conv сглаживает маску перед FIR (0x540658 window / freqaxis). Это последний этап
mono-цепи. `dsp/fftconv.cpp` есть, но нужна точная блоковая обработка (overlap-save как
в декомпе 0x52b550-0x52b8b5), не текущий stand-in. Критерий: маска-гейн после conv
совпадает по форме с реальным ref (сглаживание нотча, двусторонний хвост).
**ПОНИЖЕНО до P3**: NOTES_LEVEL:18c — окно 0x540658 near-flat (0.8→1.0 plateau при
N/2≥2048), эффект построения FIR на форму маски минимален при N=4096. Последовательность
уже размечена (fwd → kill mirror → fill xmm13/xmm9 → inv → complex op → fwd → window
copy → inv → FIR[0]=1.0); остались неизвестные скаляры xmm13/xmm9 и complex-op шага 4.

### Шаг 5 — Bit-exact DSP-FFT 0x140a70 (multi-week, P3)
Заменить `dsp/fft.cpp` (std::cos radix-2) на точный split-radix 2/4/8 по плану из
NOTES_LEVEL:1107-1116:
- twiddle: `DAT_182616800` sin-таблица, `sin(k·2π/1024)`, loader `FUN_180039b00` (stride 2^(10-m))
- butterfly: `FUN_18000bfc0/18000c5e0` + 0x8440 elementwise mul + `FUN_1800437c0` acc
- plan-gen: `FUN_18002f980` (рекурсия + per-log2 фактор-таблицы)
Это НЕ блокирует Шаги 1-4 (bridge/структурная цепь рендерят и с численным FFT), нужен
только для побайтовой парности FFT-conv-пути.

### Шаг 6 — Внутренняя геометрия 48000/4096 vs 44100/2048 — ✅ ПАЙПЛАЙН СДЕЛАН (2026-08-21)
Внутренний DSP SR=48000/N=4096 (freqaxis spacing 11.713 Hz). Хост рендера 44100/2048.
F4-тест показал, что простая resample_poly НЕ закрывает (даже хуже). Нужно: детектор
гнать на 48000/4096 (IIR-таблицы индексированы 0..2048 = N/2+1 при N=4096), затем
свести к 44100. Ожидается закрытие хвостов t1k_b1f/al (+2.2/−1.6) — именно уровневой
зависимости. Критерий: корректное выравнивание бина и окна между двумя сетками.
**Статус**: пайплайн `dsp/render48k.cpp` (resample 44.1→48 → SpectralProcessor(4096,1024,48000)
→ resample обратно) реализован и гоняет полный корпус (`scripts/corpus_structural.py`,
коммиты 7659eb0/6924e53). Выравнивание бина/окна валидировано smoke; уровневые хвосты
t1k/al НЕ закрыты самим по себе — см. §0 и Шаг 7. Известный артефакт: zero-pad последнего
BLK-блока даёт спад am в ~последних 0.06s (косметика, на метрику почти не влияет).

### Шаг 7 — BandConfig A/B/γ (level-path ctx+0x188) live-захват под конкретные конфиги
Структурная LUT-кривая `FUN_180563a60` (A/B/γ). Снято для render_long (A=−24/B=28/γ=1)
и t1kq (то же), но для остальных тестов не захвачено. Метод автоматизирован
(NOTES_CAPTURE.md). Захватить для t1k_b1f / al / dual-конфигов → реальные A/B/γ → это
закрывает уровневую зависимость, которую bridge-LUT не может (F1 closure). Критерий:
mean кап-нагрузки al/t1k ≤ 0.3 dB.

### Шаг 8 — Стерео M8 + полный pipeline (P4/P5)
Финальный рендер stereo (link/balance/LR-vs-MS) по M8 и межполосное суммирование.
Все текущие рендеры mono. Для bit-exact графа нужны стерео-рендеры как мишени.
ВНИМАНИЕ: `FUN_1805316e0` = writer коэффициентов полос, НЕ комбинер масок — точка
межполосного суммирования масок/acc ещё не локализована (см. пере-скоуп Шага 2).
Критерий: `verify_bit_exact.py` — побайтовое совпадение данных-чанка WAV.

---

## 2. Что НЕ делать (подводные камни из дока)

- **НЕ вводить эмпирию там, где есть декомп.** Каждый параметр — из декомп-адреса или
  live-таблицы, иначе пометить EMPIRICAL и в «осталось» (золотое правило AGENTS).
- **НЕ делать combine в bridge-final-gain домене** — F2 показал регресс 4.68/5.22.
  Combine/exp2 живут в reduction/exp2-домене реальной цепочки.
- **НЕ менять Pchip-LUT в bridge** — регрессирует весь корпус (F1, параметрич. хуже).
  Bridge — только запасной вариант, пока структурная цепочка не пройдёт Шаг 1-2.
- **НЕ использовать битые 24-bit загрузчики** — метрика `render_parity.py:43` правильная
  (x>=0x800000 => x−0x1000000). В тестовых скриптах использовать тот же код.

## 3. Риски и время

- **Доминирующий риск**: дорогой структурный перенос (Шаг 1-2) может снова регрессировать
  ниже bridge, как Phase B. Митигация: валидировать каждый под-шаг (IIR1 отдельно, blend
  отдельно) на t1kq, не коммитить пока не ≥ bridge.
- **DSP-FFT (Шаг 5)** — multi-week само по себе. Но НЕ блокирует Шаги 1-4.
- **Стерео (Шаг 8)** — новая мишень-корпус, больше рендеров.
- **Оценка**: Шаги 1-4 (монопуть) — 1-2 недели. Шаг 5 — до 3 недель. Шаги 6-8 — 1-2 недели.
  До полной байтовой парности — ориентировочно 1-2 месяца с аккуратным монофокусом.

## 4. Точка входа для следующей сессии

1. Прочитать `AGENTS.md`, этот `BITEXACT_PLAN.md`, `handoff/NOTES_LEVEL.md:820-840`
   (точная цепочка) + апдейты 20j/21a/21b/21c (IIR3 bidi, combine-семантика,
   структурный корпус) и `dsp/rt_mask_tables.hpp` / `dsp/rt_weights.hpp` (live-таблицы).
2. Собрать: `cmake --build dsp/build --target render48k framed_test`.
3. Бейзлайны: `python3 scripts/corpus.py` (bridge, 62 случая, §0) и
   `python3 scripts/corpus_structural.py --vs-bridge scripts/baseline_bridge.json`
   (структурная цепь на внутренней сетке).
4. ПРИОРИТЕТ (закрытие разрыва формы кривой редукции):
   a. СТАТИКА: hunt clamp/насыщения в level-пути — `vminpd/vmaxpd/minsd/maxsd` в
      FUN_18052d650 (IIR1), инлайн IIR2, scale-шаг; семантика FUN_180323f20 и
      depth-скаляра 0x540888. Если clamp найден — транскрибировать, smoke + корпус.
   b. Если статика исчерпана — Шаг 7: live-захват BandConfig ctx+0x188 по
      NOTES_CAPTURE.md; сначала разрешить противоречие A/B/γ между сессиями
      (render_long/t1kq: −24/28/1 vs fit по точкам рефов: −13.78/68.29/0.344).