ThorVG 1.0

31 януари, след една година и половина неразривна разработка, беше пусната версия 1.0 на лекия и преносим кросплатформен библиотека за векторна графика ThorVG, предназначена за визуализация на векторни сцени и анимации. Поддържа зареждане на файлове в формати Lottie и SVG Tiny 1.2 (списък с реализирани възможности на SVG Tiny в Wiki проекта).

Библиотеката предлага удобни API за внос, създаване и показване на векторна графика, както и за нейния експорт в различни графични формати, което я прави универсална за използване в различни софтуерни платформи и приложения за визуализация на графично съдържание. Осигурени са и конзолни утилити lottie2gif и svg2png.

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

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

Това не е просто актуализация — това е реконструирана основа за висока производителност, мащабируема и преносима двумерна векторна графика за всички платформи и устройства. През времето на разработката ThorVG се превърна в зрял, готов за производство графичен двигател, демонстрирал доказано качество и производителност в реални приложения.

ThorVG бързо спечели популярност и предизвика нарастващ интерес от страна на общността, отразявайки неговата еволюция от раннофаза проект до широко признат и практически използван векторен графичен двигател, готов за реална кросплатформена употреба.

Списък с промени:

• Разширени възможности за рендериране на текст, богати визуални ефекти и поддръжка на точно наслагване за подобрено графично изразяване
  • Поддръжка на хоризонтално и вертикално подравняване, позволявайки точно контролиране на позиционирането на текста в различни контексти на потребителския интерфейс.
  • Автоматично разделяне на редове с възможност за избор на режим: по символи, по думи, интелигентно разделяне и съкращаване с многоточие за обработка на преливане.
  • Поддръжка на ръчно разкъсване на редове, позволяваща на разработчиците да контролират явно разкъсванията с помощта на символи за нови редове, като \n. Това позволява точно форматиране на много редови текстови блокове, особено в динамични макети или текстови анимации.
  • Поддръжка на настраиваемо разстояние между символите, което позволява прецизно регулиране за подобряване на четивността или постигане на определени типографски стилове.
  • Поддръжка на обводка на текста, позволяваща създаване на стилови ефекти и подобряване на контраста на различни фонове (скрийншот 1).
  • Представена е по-комплексна и последователна система от режими за наслагване, която значително подобрява поведението на режимите за наслагване и привежда формулите и логиката на композицията в съответствие с индустриалните стандарти, като Lottie, SVG и спецификацията на W3C за «Композиция и Смесване». Тези подобрения осигуряват по-голяма визуална последователност и кросплатформена съвместимост, особено в уеб и анимационни работни процеси.
  • Реализират се и се поддържат следните режими на наслагване: «Оттенък», «Наситеност», «Цвят» и «Яркост» с използване на композицията на цветното пространство HSL. Тези режими подобряват съвместимостта с ефектите на слоевете Lottie и бъдещата поддръжка на смесване на SVG (скрийншот 2).
  • Значителни подобрения и разширения в визуалните ефекти на ниво сцена, правещи векторната графика по-изразителна и визуално наситена:
    • Ефект на сянка с гаусов филтър (видео демонстрация).
    • Методи за замяна на цветове, които променят външния вид на графиката, като пренастройват начина на прилагане, смесване или сопоставяне на цветове на базата на оттенък (видео демонстрация).
  • Добавени са нови спомагателни функции за разширяване на интерактивните възможности. Към тях се включват поддръжка на запитвания за пространствена информация (демонстрация) и откриване на удари по показваните обекти (видео демонстрация).
• Разширени възможности за анимация на Lottie за кросплатформено възпроизвеждане, включително модулни предварителни настройки на Web Player, оптимизирани по размер, производителност и режим на рендериране (CPU/GPU)
  • Значителни подобрения в поддръжката на анимация Lottie с подобрена съвместимост, гъвкавост и интерактивност на всички платформи. Разширен е не само обхватът на поддържаните функции и изрази на Lottie, но и предлагането на инструменти за разработчици, които да контролират динамично 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 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 известно като възпроизвеждане на базата на маркери) в Lottie. В много случаи анимациите са предназначени за преходи между състояния по сложни, нелинейни начини. Традиционната Lottie с нейната строго последователна времева структура трудно се справя с такива сценарии, което често води до остри преходи или неудобни скокове при преминаване между непоследователни ключови кадри: видео-демонстрация 1, видео-демонстрация 2.
    • С помощта на твининга разработчиците вече могат да извършват интерполация директно между два отделни ключови кадри, дори и да не са линейно свързани на времевата линия. Това позволява постигането на по-естествени и плавни визуални ефекти при преходите между състояния, което значително увеличава гъвкавостта и реализъм на интерактивните анимации: видео-демонстрация 1, видео-демонстрация 2.
  • Сега (като експериментална функция) се поддържа презапис на стойностите на променливите изрази по време на изпълнение, което позволява динамично изпълнение на логиката на скрипта въз основа на входа от потребителя. Това го прави особено мощен инструмент за създаване на интерактивни анимации с използването на ресурси Lottie, позволявайки създаването на индивидуални вариации, които излизат извън оригиналния дизайн (видео демонстрация).
  • Добавен е настраиваем механизъм Asset Resolver, осигуряващ по-голяма гъвкавост при зареждането на външни ресурси (например, изображения), на които се позовават анимациите Lottie.
  • Разширена поддръжка на функцията Lottie LayerEffect, която позволява извършването на богати визуални подобрения директно върху слоевете на анимацията с описаните по-горе ефекти.
  • Тъй като някои ефекти могат да бъдат изискващи ресурси, е предложена възможност за настройка на качеството и производителността при рендериране на ефекти, което е идеално за оптимизация на платформи с ограничени CPU ресурси. Това позволява на разработчиците да контролират точността на рендерирането и да оптимизират производителността в зависимост от целевата платформа.
  • Поддръжката на изрази беше разширена чрез добавяне на следните ключови функции и свойства:
    • wiggle, temporalWiggle: приложение на случайно движение, зависимо от времето.
    • pointOnPath: изчисляване на местоположението по пътя.
    • propertyIndex, groupIndex: препратка към индекса на свойството или групата.
    • value, property, effect: достъп до стойности на свойства и външни ефекти.
  • По-точно съответствие на спецификациите:
    • TextFollowPath – нова спецификация, позволяваща на текста да следва произволни векторни пътища (видео демонстрация).
    • Параметрите за подравняване на текста – по-точно отразяване на текстовите слоеве на базата на настройките за тяхното хоризонтално и вертикално подравняване (видео демонстрация).
    • Разширение на маски – нова функция, позволяваща по-прецизен контрол върху влиянието на формата на маската върху визуалната композиция (видео демонстрация).
• SVG
  • ThorVG вече позволява достъп до отделни елементи на SVG и тяхното изменение с уникални атрибути id, определени в изходния SVG файл. Тази функция позволява на разработчиците директно да избират и манипулират конкретни векторни фигури в импортираната сцена на SVG, което е идеално за интерактивни или динамични сценарии на приложение (например, тематично оформление, подсветка).
  • Поддръжка ефекта на Гаусово размазване.
• Интелигентно рендериране
  • Програмният двигател ThorVG вече поддържа интелигентно частично рендериране, което осигурява по-ефективни работни процеси на рендериране, като обновява само онези части от векторната сцена, които са се променили. Благодарение на вътрешното проследяване на променените области, той минимизира ненужните презареждания 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 отказът от пълно рендериране на сцената може значително да намали изчислителната натовареност и да повиши енергийната ефективност, което е особено ценно за мобилни и интегрирани системи.
  • За постигане на тази цел ThorVG 1.0 прилага комбинация от алгоритмични методи, специално проектирани за частично рендериране. По-долу са посочени основните стратегии, лежащи в основата на тази система:
    • Алгоритъм на линейно преминаване: фигурите се сортират по x координати и се прилага стратегия на линейно преминаване, за да се намалят ненужните проверки на "замърсени" области. Това намалява сложността от O(N × M) на O(N + M + K + N log N), където N е броят на фигурите, M е броят на "замърсените" области, а K е броят на реалните припокривания.
    • Разделяне и условно сливане: фино разделяне на подобласти се балансира с интелигентно сливане, за да се избегне фрагментация. При това се отдава приоритет на хоризонталното сливане за по-ефективна употреба на кеша в паметта.
    • Пространствено разделение (по подразбиране мрежа 4×4): повърхността за рендериране е разделена на 16 области, което позволява да се проверяват само 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 интегрирани системи или системи в реално време, където често се случват частични обновления. По-подробна информация ще бъде публикувана в отделен пост. блога.
  • Обърнете внимание, че в случай на високо динамично съдържание, като динамични игри или анимации на целия екран, където почти всичките обекти се променят във всяка кадър, частичното рендериране дава малко или изобщо няма предимства в производителността и дори може да доведе до малки разходи. В такива случаи обикновено е по-добре да изберете пълно рендериране на сцената. Поради тази причина ThorVG поддържа както частично, така и пълно конфигуриране на рендерирането, което ви дава възможност да изберете оптималния подход за вашия случай на употреба. Можете да анализирате производителността на продукта си и да вземете информирано 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 опростен WebCanvas за безшевно рендериране в браузъра
  • Бекендите WebGL и WebGPU вече официално са готови за производствени нужди. Тези рендерери на база GPU вече предлагат пълна функционална съвместимост с традиционния бекенд на CPU, поддържайки всички възможности на ThorVG Canvas с еднакво качество и стабилност на изображението. В сравнение с версия 0.15, производителността на рендерирането в GPU се е увеличила с над 150%, което осигурява значително подобрение на рендерирането на уеб векторната графика в реално време.
• Значително повишаване на производителността в среди с ограничения на мощността на CPU\/GPU и вградени среди
  • ThorVG 1.0 предлага подобрена производителност в сравнение с версия 0.15, с забележим напредък както по CPU, така и по GPU.
  • Ключови оптимизации:
    • Подобрената ефективност на рендериращия конвейер.
    • Намалени разходи за разпределение на кадърен буфер.
    • Оптимизиран анализ на Lottie композиции.
    • Подобрен пакетен рендеринг и кеширане на GPU.
  • ThorVG е оптимизиран за растеризация на базата на CPU, с акцент върху векторната визуализация в среди, където ресурсите на GPU са ограничени, недостъпни или се използват умишлено. 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 по векторна визуализация. Предимството е особено очевидно в сценарии с интензивно използване на геометрия, като визуализация на правоъгълници, щрихи, въртения и окръжности (скрийншот 3).
• ThorVG Janitor
  • Истинската демонстрация на производителността на рендериране на ThorVG може да се види в проекта ThorVG Janitor – интерактивна игра, проектирана да демонстрира производителността на процесора при висока графична натовареност. Сцената включва стотици врагове, създадени с помощта на графика на базата на частици, многослойни фонове на звездно небе с пълноразмерни растерни изображения, визуални ефекти в реално време, като DropShadow и Blur, както и 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 множество ефекти (видео демонстрация, екранна снимка).
• Други значителни промени
  • Пример за интеграция на ThorVG в Godot. В това видео-демонстрация ThorVG е интегриран с Godot в уеб среда за рендериране на стотици Lottie анимации със скорост над 120 кадъра в секунда. Тази демонстрация показва потенциала на ThorVG в уеб среда за гладка и висококачествена анимация по време на изпълнение.
  • Добавен обучителен пример за използване на ThorVG WebCanvas.
  • Добавен е интерактивен ThorVG Playground.
  • Добавен е обвивен 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 преглед на ресурси на ThorVG директно в средата на Visual Studio Code.
  • В версия 1.0 е осъществена съществена реструктуризация на API, насочена към повишаване на производителността, удобството, съгласуваността и съвместимостта с C.
  • Премахната е поддръжката на формата TVG Picture (TVG). Това решение беше взето в подготовка на новия формат ThorVG Picture, разработен с акцент върху анимацията като основна концепция.
  • Многобройни корекции на грешки и подобряване на стабилността за производствена употреба.

Източник: linux.org.ru