[翻译]图像技术新闻: Xamarin Kimono, Google Guetzli和Draco

by admin on 2020年4月22日

澳门新葡亰网址下载,谷歌旗下的Chrome
Media团队近日宣布了一个为3D图形设计的新的开源项目,名为“Draco”。
可能有些人还不熟悉情况,要知道谷歌一直可是开源社区的一个重要的贡献者。

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原文链接:https://www.infoq.com/news/2017/03/kimono-guetzli-draco?utm_source=infoq&utm_campaign=user_page&utm_medium=link

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笨重的显卡、更强大的 CPU、高分辨率显示屏,所有这些都对高品质3D
视觉体验十分重要无论是对于游戏还是 VR。但如果用户需要等 n
年才能下载好高清内容,数据太大又无法直播,那么所有这一切都变得不重要。这就是为什么互联网巨头们比如谷歌,会投入巨大时间精力来研究压缩数据的新方法。

InfoQ中文翻译:http://www.infoq.com/cn/news/2017/03/kimono-guetzli-draco

Draco是一种库,用于压缩和解压缩3D几何网格(geometric mesh)和点云(point
cloud)。换句话说,它显著缩小了3D图形文件的大小,同时对3D图形的观看者来说又根本不严重影响视觉效果。它还旨在改善3D图形的压缩和传输。 

上周,谷歌发布了一个开源 3D
模型压缩库Draco,它功能简单但是潜力不可限量。

Xamarin将编辑SkiaSharp对象的工具开源,谷歌推出新技术用于压缩jpeg图片和3D图形的文件大小。

来自谷歌Chrome Media团队的贾米森·布雷特勒(Jamieson
Brettle)和法兰克·加利根(Frank
Galligan)在解释Draco时说:“Draco是为了提升压缩效率和速度而设计和研制的。代码支持压缩点、连接信息、纹理坐标、颜色信息、正常量以及与几何形状有关的任何其他一般属性。有了Draco,使用3D图形的应用程序可以小巧得多,又不影响视觉逼真度。对于用户来说,这意味着现在应用程序下载起来更快了,浏览器中的3D图形加载起来更快了,现在只需要少量的带宽就可以传输虚拟现实和增强现实了,而且可以迅速呈现、画面极其逼真。”

Draco 的意义

微软旗下的Xamarin将Kimono
Designer开源。Kimono
Designer是一个通过图形界面编辑SkiaSharp对象,进而生成不同平台对应代码的工具。
SkiaSharp则是一个基于Skia的.NET平台上的2D图形库。而Skia是一个由Google发起的工程,是一个跨平台的图形引擎,可以运行在Chrome,Firefox和Android等等平台上。Skia

SkiaSharp的问题是,开发者们需要通过调用类似于Java的抽象API来绘制2D的图像。例如在Skia
Fiddle的这个页面上展示了如何绘制一段贝塞尔曲线。Kimono
Designer
则可以让开发者通过带有操作界面的工具来生成2D图像,让类似的任务变得更加轻松。

Draco是作为C++源代码发布的,可以用来压缩3D图形,另外还发布了处理编码数据的C++和Javascript解码器。

谷歌在官方博客中解释道,3D
数据正变得越来越常见,远远不局限于娱乐方面。点云和其他类似的存储信息的架构到处都是,但还没有专门对它们进行压缩的。目前,所有人仍依赖于通用压缩算法,比如用于
ZIP 的 Deflate 和针对 7z 的 LZMA。这就是 Draco 的价值所在。

Kimono包含许多功能,例如调色板,渐变编辑器,命名样式,以及脚本语言Linked
Properties等等。这个工具可以生成各个平台上对应的代码,包括 Windows
(WinForms, UWP, WPF), Android, iOS, MacOS,
tvOS,或者生成可以跨平台运行的代码。目前,Kimono只能在MacOS上运行,但是Xamarin有推出UWP,Android和iOS版本的计划。

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谷歌表示:

On a different note, Google has open sourced Guetzli [guɛtsli], a new
JPEG compression algorithm and encoder that is meant to provide better
compression rates while maintaining the quality of images. Guetzli
images are 20-30% smaller compared to their JPEG equivalents generated
with libjpeg, according to Google. The size can be reduced by 35%
according to this post. This is done without changing the existing
browsers or applications using JPEG. Guetzli achieves smaller file sizes
by eliminating elements of the image without affecting its quality. The
team developing Guetzli explains:

想观看Draco的实际使用效果,请访问

3D
图像是许多应用的基础,包括游戏、设计和数据可视化。如今,图像处理硬件和设计工具在不断提高,更大、更复杂的
3D 模型变得越来越常见,并为 VR、AR
领域的新应用提供了支持。但因为提高的模型复杂度,存储和带宽被迫追赶数据大爆炸后指数级增长的
3D 数据。

另一方面,Google开源了Guetzli
[guɛtsli],一个可以在相同图片质量下带来更好的压缩率的JPEG压缩算法和编码器。Guetzli压缩后的图片比libjpeg同样指标压缩后的JPEG图片小20-30%。在这篇帖子中,图片大小被压缩了35%。同时,在这种新的压缩方式之后,浏览器和应用程序并不需要对JPEG的使用作出任何调整,完全兼容。Guetzli在不影响图像质量的情况下通过消除图片中的部分元素来减小文件大小。Guetzli的开发团队解释道:

(文/开源中国)    

Draco 由谷歌 Chrome 媒体团队设计,旨在大幅加速 3D
数据的编码、传输和解码。因为研发团队的 Chrome
背景,这个开源算法的首要应用对象是浏览器。但既然谷歌把它开源,现在全世界的开发者可以去探索
Draco 在其他场景的应用,比如说非网页端。目前,谷歌提供了它的两个版本:
JavaScript 和 C++。

JPEG
图片的视觉效果和它们的各个压缩过程息息相关:颜色转换,离散傅立叶变换和量化。在量化图片的过程中图片的视觉效果损失较为严重,Guetzli
在这个阶段深入研究从而使得最终的图片文件变得更小。我们通过一个搜索算法来找到JPEG
和 Guetzli
视觉模型上的不同,比如色彩感知以及视觉遮罩等,然后再用简单的色彩转换和离散傅立叶变换来实现它们。Guetzli
就是通过这样一个方法,来找到视觉效果和文件大小的平衡点。然而,通过Guetzli
来生成一张更小的图片,对应付出的代价就是搜索算法需要明显运行更长的时间来压缩图片。

它到底有多强?

今年早些时候,Google
在减少网络传输数据方面取得了一些进展,并且现在应用到了3D图形方面。Draco是一个用于压缩3D几何网格和顶点集合的算法库。这个算法库可以压缩“顶点,链接信息,纹理坐标,颜色信息,法线等其他通用的几何属性”。最终压缩后的3D
图像文件可以比源文件小数十倍。Draco 包括了一个 C++ 编码器和 C++
、JavaScript共同写成的解码器,后者主要在web应用程序上使用。

Draco 可以被用来压缩 mesh
和点云数据。它还支持压缩点,连接信息,纹理协调,颜色信息,法线以及其他与几何相关的通用属性。下面是谷歌官方发布的
Draco Mesh 文件压缩率,可以看出,它大幅优于 ZIP。

图一:Draco 压缩率与 ZIP 之间的比较

注:第一行为未压缩数据

图二:Draco 编码/解码性能

谷歌宣称,若使用 Draco,含 3D
图像的应用,其文件大小能大幅缩小,并不在视觉保真度上做妥协。对于用户来说,这意味着
app 下载会更快,浏览器的 3D 图像载入得更快,VR 和 AR
画面的传输只需要占用原先一小部分的带宽、渲染得更快并且看起来画质清晰。

另外,在 Draco JavaScript 解码器支持下,传输 3D
图像的网页应用会变得非常地快;而该解码器可以和 3D
网页浏览器绑定起来。这意味着 Draco
普及之后,天朝网速拖后腿的广大群众都可以享受到在线看高清影视带来的满满幸福感。让所有连接网络的用户都能享受到高清视觉体验,正是
Draco 的使命之一。

不止于娱乐

Draco
的算法既支持有损模式,也支持无损。这给普通消费者带来的好处还不太明显毕竟大多数人对分辨率并没有强迫症,有损压缩带来的轻微画质改变完全在承受范围之内。但对专业应用和科研应用的意义就很大了。这就好比
JPEG 之于 PNG。后者用于游戏和 VR
应用完全没有问题,降低的画质很难用肉眼察觉。但在科研点云数据中,任何信息都不能丢失。

小结

乍看之下,Draco 并不像三星 AMOLED 屏或者新 GPU
架构那样吸引眼球。但作为能给 3D
数据压缩带来革命性改变的新算法,将来它给消费者体验带来的提升可能不亚于这两者Draco
很可能会成为基于云端 3D 内容的支柱。

显然,谷歌开源 Draco
有助于它的快速普及。至于何时在线影音、网络游戏运营商会采用
Draco,减少用户们的视频缓冲、卡顿时间,开发者又能探索出那些新用途,我们拭目以待。

感兴趣的技术宅可以去 GitHub,一睹 Draco 真面目。

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