Воспроизведение трехмерного видео на различных программно-аппаратных платформах

Размещено на http://www.allbest.ru/

Воспроизведение трехмерного видео на различных программно-аппаратных платформах

А.А. ЦыгановЦыганов Александр Анатольевич - ассистент кафедры "Вычислительная техника", аспирант.

Аннотация

При записи и воспроизведении трехмерного видео основной проблемой является преобразование записанной информации к универсальному формату, совместимому со всем спектром целевых платформ. В статье рассматриваются способы решения проблемы, применяемые в существующих программных продуктах, и предлагается метод, основанный на определении техник и графических эффектов, используемых в записываемом приложении.

Ключевые слова: трехмерное видео, совместимость, видеоадаптер, преобразование, высокоуровневый формат

Создание видеозаписей работы с различными приложениями является достаточно распространенной задачей. Примером служит запись обучающего видео работы с трехмерными редакторами и проектировочными программами, создание роликов из компьютерных игр, а также удаленный терминальный доступ к приложениям, при котором на удаленном компьютере воспроизводится изображение, захватываемое на управляемой машине. программный графический информация

В зависимости от записываемого приложения может отличаться техническая реализация захвата изображения, но ее продуктом в большинстве случаев является двухмерная видеозапись. Разработка технологии записи и воспроизведения трехмерного видео из программ, использующих трехмерную графику, позволяет расширить возможности обычного видео. Такая форма записи имеет ряд преимуществ, обусловленных векторным форматом хранимой информации. Это проявляется в лучшем качестве изображения, произвольном масштабировании без значительной потери качества, а также возможности обработки и трансформации видеопотока. Например, становится возможным выборочно убирать различные объекты, изменять способ освещения трехмерной сцены, менять графические параметры визуализируемых поверхностей или накладывать дополнительные эффекты.

Архитектура системы записи и воспроизведения трехмерного видео включает в себя компоненты операционной системы, записываемое приложение, программное обеспечение захвата трехмерного видеопотока и аппаратные средства, как представлено на рисунке. Приложение, оперируя объектной моделью трехмерной сцены, формирует набор управляющих воздействий в виде ресурсов и команд к графическому программному интерфейсу (API). Этот поток команд перехватывается специальной библиотекой - компонентом системы записи. Он перенаправляется в файл, а также передается программному интерфейсу, который отправляет их видеоадаптеру.

У конечных пользователей могут отличаться многие части описанной системы, начиная от настроек перехватываемого приложения и заканчивая различным аппаратным обеспечением. Это может привести к невозможности проиграть ролик, записанный на другом компьютере, или к появлению отклонений от исходного изображения. Также ввиду различий в вычислительной мощности разных видеокарт видеоролик может быть замедленным или, наоборот, слишком быстрым. Различия в реализации эффектов и графических техник на разных видеокартах также приводят к визуальным отклонениям от оригинального изображения.

Архитектура системы

В современных трехмерных играх и симуляторах используется множество сложных визуальных эффектов, которые реализуются как с помощью фиксированных функций графических адаптеров, так и с использованием программ для графического процессора, называемых шейдерами [1]. Обычно настройки приложения позволяют снизить качество графики и, соответственно, требования к видеокарте. Но в случае, если видео записано с приложения при высоких настройках, оно может не воспроизводиться на других компьютерах, где исходное приложение может работать только на низких настройках.

Исследование описанных проблем осуществляется путем сбора информации через обратную связь с пользователями во время тестирования программного продукта. При невозможности воспроизведения из-за несовместимости система составляет отчет с технической информацией о компьютере, проигрываемом ролике, приложении, наборе команд и состоянии виртуальной машины графического конвейера. Кроме отчетов об ошибках система осуществляет сбор информации об оборудовании и применяемом программном обеспечении. На основе статистики по этим данным формируется круг используемых пользователями приложений и оборудования. Это необходимо для определения путей решения проблемы совместимости.

Существует ряд технологий записи видео из трехмерных приложений и ряд решений проблемы совместимости. Программы захвата видео из игр, например D3DGear и Fraps, получают финальное двухмерного изображение, формируемое видеокартой, то есть записывают обычный двумерный видеопоток. В утилитах анализа производительности трехмерных приложений, таких как PIX for Windows и NVIDIA PerfHUD [2], сессия работы, записанная на одном компьютере, воспроизводится на другом без каких-либо изменений. Если часть записанных команд несовместима с используемой платформой, то воспроизведение не может быть осуществлено. Это решение обусловливается тем, что подобные программы предназначены для разработчиков и не используются для распространения сделанных записей. В приложениях терминального доступа основная задача заключается в удаленном воспроизведении информации, записываемой на другой машине. Для обеспечения совместимости на обеих сторонах используется заранее обговоренный набор команд, с гарантией поддерживаемый каждой стороной.

Подобная методика может быть применена и к трехмерному видео. Суть заключается в том, чтобы привести получаемый от приложения набор графических данных и команд к стандартизированному виду. Во-первых, это касается различий в API [3]. Формат файла записи должен содержать набор команд, представляющих собой надмножество всех используемых программных интерфейсов. Но кроме этого при воспроизведении такого файла нужно преобразовать записанные данные к виду, совместимому с используемой видеокартой и графическим API.

Большинство приложений оперирует высокоуровневыми понятиями, такими как трехмерный объект, материал, графический эффект и тому подобными [4]. При перехвате команд графического API получаемые данные являются результатом преобразования этих высокоуровневых сущностей и параметров в набор конкретных низкоуровневых управляющих воздействий. Обратное преобразование низкоуровневой информации в высокоуровневую позволяет записывать в файл данные в универсальном формате, совместимом с любым целевым оборудованием. Таким образом, решение проблемы совместимости заключается в распознавании этих высокоуровневых сущностей.

Большинство применяемых в трехмерной графике техник и эффектов можно определить по набору используемых ими команд графического API. Для их уверенного определения необходимо опираться на присутствие характерных команд и ресурсов, их параметры и последовательность использования. Однако технологии трехмерной графики реального времени постоянно развиваются, и необходимо обеспечивать поддержку современных приложений и используемых ими приемов трехмерной графики реального времени.

Для сопоставления различных наборов команд одной высокоуровневой сущности наиболее удобным способом может стать обучение системы на тестовых запусках приложения с различными настройками. Обучение должно производиться с использованием характерных целевых приложений, таких как распространенные трехмерные редакторы, игры и системы проектирования. Кроме того, важны гибкость и простота создания новых правил преобразования информации в высокоуровневый формат. Это позволит добиться совместимости с большинством распространенных платформ и приложений.

Заключение

Решение проблем совместимости трехмерного видео позволит сделать его таким же доступным, как и видео двумерное. Областью его применения является создание обучающих записей работы с трехмерными проектировочными и дизайнерскими программами, обмен роликами между пользователями трехмерных игр, удаленный терминальный доступ к приложениям. Дальнейшее исследование работы системы с различными программными продуктами позволит добиться лучшего соответствия оригинального изображения и воспроизводимого видео.

Библиографический список

1. David Kirk, Randima Fernando. GPU Gems: Programming Techniques, Tips and Tricks for Real-Time Graphics. - Pearson, 2004. - 816 p.

2. NVIDIA Developer Zone / NVIDIA company developer web site. URL: http://developer.nvidia.com

3. А. Евченко. OpenGL и DirectX: программирование графики. - СПб.: Питер, 2006. - 352 с.

4. Эндрю Роллингз, Дэйв Моррис. Проектирование и архитектура компьютерных игр. - М.: Вильямс. - 2005. - 1040 с.

Размещено на Allbest.ru