ThorVG 1.0

На 31 януари, след една година и половина непрекъснато разработване, беше обявено излизането на версия 1.0 на лека и преносима кросплатформена библиотека за векторна графика. ThorVG, предназначена за визуализация на векторни сцени и анимации. Поддържа зареждане на файлове във формати Lottie и SVG Tiny 1.2 (списък с реализирани възможности на SVG Tiny в Wiki проекта.).

Библиотеката предлага удобни API за импортиране, създаване и визуализиране на векторна графика, както и за нейния експорт в различни графични формати, което я прави универсална за употреба в различни софтуерни платформи и приложения за визуализация на графично съдържание. Също така се предлагат конзолни утилити lottie2gif и svg2png.

ThorVG се използва за рендериране на векторна графика в проекти като Tizen OS, Godot Engine, LVGL и плеери dotLottie..

Проектът е написан на C++ (стандарт C++14) и се разпространява под MIT лиценз.

Това не е просто актуализация - това е реконструираната основа за високо производителна, мащабируема и преносима двумерна векторна графика на всички платформи и устройства. През времето на разработката ThorVG се превърна в зрял, готов за производство графичен двигател, демонстриращ проверено качество и производителност в реални приложения.

ThorVG бързо спечели популярност и предизвика нарастващ интерес от страна на общността, което отразява неговата еволюция от проект в ранна фаза до широко признат и практически използван векторен графичен двигател, готов за реално кросплатформено използване.

Списък с промени:

• Разширени възможности за рендериране на текст, богати визуални ефекти и поддръжка на прецизно наслояване за подобрено графично изразяване.
  • Поддръжка на хоризонтално и вертикално подравняване, позволяваща точно контролиране на позиционирането на текста в различни контексти на потребителския интерфейс.
  • Автоматично разделяне на редове с избор на режим: по символи, по думи, интелигентно разделяне и съкращаване с многоточие за обработка на преливане.
  • Поддръжка на ръчно прекъсване на редове, позволяваща на разработчиците да контролират ясно прекъсванията на редовете с помощта на символи за нов ред, като \n. Това позволява точно форматиране на многостранни текстови блокове, особено в динамични оформления или текстови анимации.
  • Поддръжка за персонализирано разстояние между символите, което позволява прецизна настройка за подобряване на четливостта или постигане на определени типографски стилове.
  • Поддръжка на обводка на текста, позволяваща създаването на стилови ефекти и подобряване на контрастността на различни фонове (екранна снимка 1).
  • Представена е по-комплексна и последователна система за режимите на налепване, значително подобряваща поведението на режимите на налепване и подравняваща формулите и логиката на композицията с индустриалните стандарти, като Lottie, SVG и спецификацията на W3C "Композиция и смесване". Тези подобрения осигуряват по-висока визуална последователност и кросплатформена съвместимост, особено в уеб и анимационни работни процеси.
  • Реализирани и поддържани са следните режими на налепване: "Оттенък", "Насищане", "Цвят" и "Яркост" с използване на композиция на цветово пространство HSL. Тези режими подобряват съвместимостта с ефектите на слоевете Lottie и бъдещата поддръжка на смесване на SVG (екранна снимка 2).
  • Значителни подобрения и разширения в визуалните ефекти на ниво сцена, правещи векторната графика по-изразителна и визуално наситена:
    • Ефект на сянка с филтър на Гаусовото размазване (видео демонстрация).
    • Методи за замяна на цветове, които променят външния вид на графиката, като преопределят начина на приложение, смесване или съпоставяне на цветове на базата на оттенък (видео демонстрация).
  • Добавени са нови помощни функции за разширяване на интерактивните възможности. Те включват поддръжка на запитвания за пространствена информация (демонстрация) и откритие на попадения по показващите се обекти (видео демонстрация).
• Разширени възможности за анимация Lottie за кросплатформено възпроизвеждане, включително модулни предпоставки за Web Player, оптимизирани по размер, производителност и режим на рендериране (CPU/GPU)
  • Значителни подобрения в поддръжката на анимации Lottie, с повишена съвместимост, гъвкавост и интерактивност на всички платформи. Разширен е не само обхватът на поддържаните функции и изрази на Lottie, но и предоставени инструменти за разработчици, които позволяват динамично управление на поведението на анимацията по време на изпълнение, което прави ThorVG една от най-мощните библиотеки за възпроизвеждане на Lottie на пазара. Списък на реализираните възможности в Wiki проекта.
  • Към днешна дата разширението на файла .lot е новият официален стандарт на IANA за файлове Lottie. ThorVG вече официално поддържа .lot като стандартен формат за файлове Lottie в допълнение към традиционното разширение .json.
  • Твининг
    • Добавена е поддръжка за интерполация между нелинейно свързани ключови кадри, което осигурява по-гладки преходи и по-точно управление на времето. Това подобрение е особено ефективно при използване с възпроизвеждане на анимации на базата на състояния (също наричано възпроизвеждане на базата на маркери) в Lottie. В много случаи анимациите са предназначени да преминават между състояния по сложни, нелинейни начини. Традиционната Lottie с нейната строго последователна времева структура трудно се справя с такива сценарии, което често води до резки нулирания или неуместни скокове при преминаване между несъответстващи ключови кадри: видео демонстрация 1, видео демонстрация 2.
    • С помощта на твининга разработчиците сега могат да извършват интерполация директно между два отделни ключови кадъра, дори ако те не са линейно свързани на времевата линия. Това позволява постигането на по-естествени и плавни визуални ефекти при преходи между състояния, което значително увеличава гъвкавостта и реализъм на интерактивните анимации: видео демонстрация 1, видео демонстрация 2.
  • Сега (като експериментална функция) е добавена поддръжка за презаписване на стойности на променливи изрази по време на изпълнение, което позволява динамично изпълнение на логика на скрипта на базата на входа от потребителя. Това го прави особено мощен инструмент за създаване на интерактивни анимации с ресурси Lottie, позволявайки създаването на индивидуални вариации, които излизат извън оригиналния дизайн.видео демонстрация).
  • Добавен е настраиваем механизъм Asset Resolver, който осигурява по-голяма гъвкавост при зареждането на външни ресурси (например изображения), на които се позовават анимациите Lottie.
  • Разширена поддръжка на функцията Lottie LayerEffect, позволяваща извършването на богати визуални подобрения директно върху слоевете на анимацията с ефектите, описани по-горе.
  • Тъй като някои от ефективите могат да бъдат ресурсоемки, е предложена опция за настройка на качеството и производителността при рендериране на ефектите, което е идеално за оптимизация на платформи с ограничени ресурси на CPU. Това позволява на разработчиците да контролират точността на рендерирането и да оптимизират производителността в зависимост от целевата платформа.
  • Поддържането на изрази е разширено чрез добавяне на следните ключови функции и свойства:
    • wiggle, temporalWiggle: прилагане на случайно движение, зависещо от времето.
    • pointOnPath: изчисляване на положението по пътя.
    • propertyIndex, groupIndex: справка към индекса на свойството или групата.
    • value, property, effect: достъп до стойностите на свойствата и външните ефекти.
  • По-точно съответствие на спецификациите:
    • TextFollowPath – нова спецификация, позволяваща на текста да следва произволни векторни пътища (видео демонстрация).
    • Параметри на подравняването на текста – по-точно показване на текстовите слоеве на базата на настройките за тяхното хоризонтално и вертикално подравняване (видео демонстрация).
    • Разширение на маската – нова функция, позволяваща по-точен контрол върху влиянието на формата на маската върху визуалната композиция (видео демонстрация).
• SVG
  • ThorVG вече позволява достъп до отделни елементи на SVG и тяхната промяна с уникални атрибути id, определени в изходния файл SVG. Тази функция позволява на разработчиците да избират и манипулират конкретни векторни фигури в импортираната сцена SVG, което е идеално за интерактивни или динамични сценарии на използване (например тематично оформяне, подчертаване).
  • Поддръжка ефект на размазване по Гаус.
• Интелигентно рендериране
  • Програмният двигател ThorVG вече поддържа интелигентно частично рендериране, което осигурява по-ефективни работни процеси при рендериране, като актуализира само онези части на векторната сцена, които са се променили. Благодарение на вътрешното проследяване на променените области, то минимизира ненужните повторни рендерирания и оптимизира общата производителност. Тази функция предлага значителни предимства в сценарии като рендериране на потребителски интерфейси, инструменти за проектиране или приложения, в които голяма част от сцената остава статична, а между кадрите се обновяват само малки елементи. В такива случаи избягването на пълно рендериране на сцената може значително да намали изчислителната натовареност и да увеличи енергийната ефективност, което е особено ценно за мобилни и вградени системи.
  • За постигане на тази цел ThorVG 1.0 прилага комбинация от алгоритмични методи, специално проектирани за частично рендериране. По-долу са основните стратегии, които стоят в основата на тази система:
    • Алгоритъм на линейно преминаване: фигурите се сортират по координатите x и се прилага стратегия за линейно преминаване, за да се намалят ненужните проверки на "замърсените" области. Това намалява сложността от O(N × M) до O(N + M + K + N log N), където N е броят на фигурите, M е броят на "замърсените" области, а K е броят на действителните припокривания.
    • Разделяне и условно сливане: фино разделяне на подобласти се балансира с интелигентно сливане, за да се избегне фрагментация. При това приоритет се дава на хоризонталното сливане за по-ефективно използване на кеша на паметта.
    • Пространствено разделяне (по подразбиране мрежа 4×4): повърхността за рендериране е разделена на 16 области, което позволява проверка само на съответстващите "замърсени" области на фигурите, значително намалявайки разходите при сложни обновления на потребителския интерфейс.
  • Работейки заедно, тези техники осигуряват по-гладко и по-бързо рендериране, особено в вградените системи или системи в реално време, където често се случват частични обновления. По-подробна информация ще бъде публикувана в отделен пост. блог.
  • Обърнете внимание, че в случай на високо динамично съдържание, като динамични игри или анимации на цял екран, където почти всички обекти се променят във всяка рамка, частичното рендериране предлага малко или никакви предимства в производителността и може дори да доведе до незначителни разходи. В такива случаи обикновено е по-добре да изберете пълно рендериране на сцената. Поради тази причина ThorVG поддържа както частична, така и пълна конфигурация за рендериране, което ви дава възможност да изберете оптималния подход за вашия случай на употреба. Можете да анализирате производителността на продукта си и да вземете обосновано решение, използвайки опцията Meson -Dpartial=[true/false] и опцията EngineOption::Smart на класа SwCanvas:

  auto canvas = SwCanvas::gen(EngineOption::Smart);

• Нова ера на интеграция на уеб технологии с WebGL, WebGPU и облекчен WebCanvas за безшевно рендериране в браузъра.
  • Бекендите WebGL и WebGPU сега официално са готови за производствена употреба. Тези рендери на базата на GPU сега предлагат пълна функционална съвместимост с традиционния бекенд на CPU, поддържайки всички възможности на ThorVG Canvas с такова същото качество и стабилност на изображението. В сравнение с версия 0.15, производителността на рендериране на GPU е нараснала с повече от 150%, което осигурява значително подобрение в рендерирането на уеб векторна графика в реално време.
• Значително увеличение на производителността в среда с ограничения по мощността на CPU/GPU и вградени среди.
  • ThorVG 1.0 предлага подобрена производителност спрямо версия 0.15, с забележим подобрение как в CPU, така и в GPU.
  • Ключови оптимизации:
    • Подобренa ефективност на конвейера за рендериране.
    • Намалени разходи за разпределение на буфера на кадрите.
    • Оптимизиран анализ на композициите Lottie.
    • Подобрен пакетен рендеринг и кеширане на GPU.
  • ThorVG е оптимизиран за растеризиране на база CPU, с акцент върху векторната визуализация в среди, където ресурсите на GPU са ограничени, недостъпни или нарочно не се използват. В типични тестове на CPU ThorVG показва средно 1.8 пъти по-висока производителност в сравнение с широко използвания векторен графичен двигател Skia при изпълнение на типични задачи за векторна визуализация. Предимството е особено очевидно в сценарии с интензивно използване на геометрия, като визуализация на правоъгълници, линии, завъртания и окръжности (скриншот 3).
• ThorVG Janitor
  • Реалната демонстрация на производителността на рендериране на ThorVG може да се види в проекта ThorVG Janitor – интерактивна игра, разработена за демонстрация на производителността на процесора при висока графична натовареност. Сцената включва стотици врагове, създадени с графика на база частици, многослойни фонове на звездно небе с пълноразмерни растрови изображения, визуални ефекти в реално време, като DropShadow и Blur, а също така до 25000 обекта, рендерирани едновременно. Дори при пикова натовареност с резолюция 2K (2048×1152), проектът демонстрира стабилна производителност над 120 FPS, което подчертава ефективността и пригодността на ThorVG за сложни среди с много ефекти (видео демонстрация, скриншот).
• Други значителни промени
  • Пример за интеграция на ThorVG в Godot. В в това видео демонстрация ThorVG е интегриран с Godot в уеб среда за рендериране на стотици анимационни обекти Lottie със скорост над 120 кадъра в секунда. Тази демонстрация показва потенциала на ThorVG в уеб среда за плавна и висококачествена анимация по време на изпълнение.
  • Добавен е обучителен пример за използване на ThorVG WebCanvas.
  • Добавено интерактивно ThorVG Playground.
  • Добавен е wraper на ThorVG за езика Swift: https://github.com/thorvg/thorvg.swift.
  • Примерите за използване на ThorVG са преместени в отделен репозиторий https://github.com/thorvg/thorvg.example.
  • Публикувано е разширение thorvg.vscode за VSCode за създаване, редактиране и предварителен преглед на ресурси на ThorVG директно в средата на Visual Studio Code.
  • В версия 1.0 е извършена съществена реструктуризация на API, насочена към увеличаване на производителността, удобството при използване, последователността и съвместимостта с C.
  • Поддръжката на формата TVG Picture (TVG) е премахната. Това решение беше взето, за да се подготви новият формат ThorVG Picture, разработен с фокус върху анимацията като основна концепция.
  • Множество корекции на грешки и подобрения в стабилността за производствена употреба.

Източник: linux.org.ru