Android 4.3 में OpenGL ES 3.0 - ETC2 बनावट संपीड़न

हाल ही में, एंड्रॉइड का एक नया संस्करण - 4.3। अपनी रिलीज़ से बहुत पहले, गैलेक्सी एस 4 के लिए पहले लीक हुए थे, और फिर नेक्सस 4 के लिए। इन फ़र्मवारों में, मुझे तुरंत ओपनजीएस ईएस 3.0 के साथ काम करने के लिए लाइब्रेरी मिली, जो अविश्वसनीय रूप से मनभावन थी - अफवाहें थीं कि ओपनग्ल ईएस 3.0 के डेमो ने मार्च में वापस प्रदर्शन किया। एचटीसी वन पर वे देशी एंड्रॉइड पुस्तकालयों पर काम करते हैं, उन्हें पुष्टि की गई (साथ ही ब्लूटूथ कम ऊर्जा समर्थन के बारे में अफवाहें)।

और शुक्रवार की रात, ओटीए अपडेट हमारे दो उपकरणों - नेक्सस 4 और नेक्सस 10 पर आया। नेक्सस 7 ने 4.3 पर अभी तक अपडेट प्राप्त नहीं किया है, लेकिन यह हमें बिल्कुल परेशान नहीं करता है (क्यों - मैं बाद में समझाऊंगा)। बेशक, हाथों ने कोशिश करने के लिए इस कंघी की।

परिचय - OpenGL ES 3.0 में नया क्या है

OpenGL ES 3.0 के नए संस्करण में कई नई विशेषताएं हैं, जिन्हें मैंने सूचीबद्ध नहीं किया है, आप उनके बारे में यहां प्रलेखन से सीख सकते हैं: www.khronos.org/opengles/3_X
और यहां एक संक्षिप्त प्रेस विज्ञप्ति में: www.khronos.org/news/press/khronos-releases-opengl-es-3.0-specification
इस लेख में, हम OpenGL ES 3.0 के सरलतम और सबसे तेज़ उपयोग फीचर को स्पर्श करेंगे - बनावट ETC2 को संपीड़ित करने का नया मानक प्रारूप।

ETC2

ETC2 संपीड़न प्रारूप ETC1 के आधार पर विकसित किया गया था और इसका संचालन सिद्धांत ETC1 में उपयोग नहीं किए गए बिट अनुक्रमों पर आधारित है। ईटीसी 1 को ईटीसी 2 तक विस्तारित करने में आप कैसे कामयाब हुए, इसकी प्रतिभा को समझने के लिए, आपको इन दस्तावेजों को पढ़ना चाहिए:
संपीड़न एल्गोरिदम विवरण: www.jacobstrom.com/publications/StromPetterssonGH07.pdf
और ETC2 प्रारूप का विवरण: www.graphicshardware.org/prepret/www_2007/pretations/strom-etc2-gh07.pdf

ETC2, ETC1 की तरह, 4x4 पिक्सेल ब्लॉक के साथ काम करता है, लेकिन प्रत्येक ब्लॉक के लिए एक विशिष्ट संपीड़न एल्गोरिदम चुना जाता है - नियमित ETC1 या तीन अतिरिक्त एल्गोरिदम में से एक।

नतीजतन, ईटीसी 2 एक बहुत ही संतुलित संपीड़न एल्गोरिदम निकला, जो दोनों को कुछ ब्लॉकों में सीमाओं के तेज को संरक्षित करने की अनुमति देता है, और दूसरों में चिकनी ग्रेडिएंट्स को विकृत नहीं करता है।

यहां दस्तावेजों से विभिन्न छवियों को संपीड़ित करने का एक उदाहरण दिया गया है:

OpenGL ES 3.0 की शुरुआत

एंड्रॉइड 4.3 में ओपनजीएल ईएस 3.0 का प्रारंभ किसी भी अतिरिक्त जोड़तोड़ की आवश्यकता नहीं है। आपको एक सामान्य OpenGL ES 2.0 संदर्भ बनाना चाहिए। यदि GPU OpenGL ES 3.0 का समर्थन करता है, तो Android स्वचालित रूप से एक OpenGL ES 3.0 संदर्भ बनाएगा जो OpenGL ES 2.0 के साथ पूरी तरह से पीछे की ओर संगत है। यही है, एंड्रॉइड 4.3 पर, OpenGL ES 2.0 का उपयोग करने वाले सभी एप्लिकेशन वास्तव में OpenGL ES 3.0 के साथ काम करते हैं। यह सुनिश्चित करने के लिए कि परिणामी संदर्भ 3.0 है, आपको GL_VERSION लाइन की जांच करनी चाहिए। Android 4.3 स्रोत से नमूना कोड: android.googlesource.com/platform/frameworks/base/+/android-4.3_r0.9/libs/hwui/Extensions.cpp
इसके लिए रोमेन गाइ का धन्यवाद और रिलीज के दिन 4.3 पर ओपनजीएस ईएस 3.0 का उपयोग करने के बारे में अन्य स्पष्टीकरण: plus.google.com/u/0/+RomainGuy/posts/iJmTjpUfR5E

नमूना जावा कोड:

protected int mOpenGLVersionMajor; protected int mOpenGLVersionMinor; String strGLVersion = GLES20.glGetString(GLES20.GL_VERSION); if (strGLVersion != null) { Scanner scanner = new Scanner(strGLVersion); scanner.useDelimiter("[^\\w']+"); int i = 0; while (scanner.hasNext()) { if (scanner.hasNextInt()) { if (i == 0) { mOpenGLVersionMajor = scanner.nextInt(); i++; } if (i == 1) { mOpenGLVersionMinor = scanner.nextInt(); i++; } } if (scanner.hasNext()) { scanner.next(); } } } protected Boolean isES2() { return mOpenGLVersionMajor == 2; } protected Boolean isES3() { return mOpenGLVersionMajor == 3; } 

nVidia

यहाँ, शायद, यह समझाने के लिए समझ में आता है कि हम Nexus 7 को एंड्रॉइड 4.3 में अपडेट करने में देरी की परवाह क्यों नहीं करते हैं। तथ्य यह है कि एनवीडिया टेग्रा 2/3 चिप्स ओपनजीएल ईएस 3.0 का समर्थन नहीं करते हैं। दुर्भाग्य से, टेग्रा 4 भी इसका समर्थन नहीं करता है। एनवीआईडीआईए बस अपने डेस्कटॉप समाधानों को मोबाइल चिप्स में धकेलना जारी रखता है, और उनका विपणन विभाग इस सुस्त समाधान को सफलतापूर्वक धक्का देता है। Tegra 4 Whitepaper, पृष्ठ 11: www.nvidia.com/docs/IO/116757/Tegra_4_GPU_Whitepaper_FINALP2.pdf में इसके लिए कोई हास्यास्पद बहाना नहीं है कि वे स्वीकार करते हैं कि चिप ES 3.0 के पूर्ण विनिर्देश का समर्थन नहीं करती है, और खुले तौर पर कहते हैं कि " हम जल्द ही कभी भी ES 3.0 का उपयोग करने के लिए ऐप्स / गेम्स की उम्मीद नहीं करते हैं। ” आश्चर्य - एंड्रॉइड 4.3 में खुद ओपनजीएल ईएस 3.0 का उपयोग किया जाता है।

हालांकि nVidia ES 3.0 का समर्थन करने के लिए वर्तमान चिप्स का विस्तार नहीं करने जा रहा है, Tegra 5 पहले से ही इसका समर्थन करेगा: www.ubergizmo.com/2013/07/nvidia-tegra-5-release-date-specs-news

कम्प्रेस्ड टेक्सचर बनाएं

ETC2 बनावट बनाने के लिए, माली बनावट संपीड़न उपकरण का उपयोग किया गया था: malideveloper.arm.com/develop-for-mali/mali-gpu-texture-compression-tool । बनावट की सर्वोत्तम गुणवत्ता प्राप्त करने के लिए, संपीड़न विधि "धीमी" और त्रुटि मीट्रिक "अवधारणात्मक" का उपयोग किया गया था।

नीचे ईटीसी 1 और ईटीसी 2 के संपीड़न गुणवत्ता की तुलना करने के लिए छवियां हैं, साथ ही मूल और संकुचित छवि के बीच का अंतर, स्पष्टता के लिए 4 गुना बढ़ाया गया है।

जब ईटीसी 1 में बनावट संकुचित होती है, तो कलाकृतियां क्षैतिज (विशेष रूप से स्पष्ट रूप से दिखाई देने वाली) और ऊर्ध्वाधर धारियों के रूप में दिखाई देती हैं। जब ईटीसी 2 संपीड़ित होता है, तो ये कलाकृतियां व्यावहारिक रूप से अनुपस्थित होती हैं।
हमारे लाइव वॉलपेपर में, जिन दृश्यों की बनावट की गुणवत्ता महत्वपूर्ण है, वे गैर-संकुचित बनावट का उपयोग करते हैं। जैसा कि तुलनात्मक छवि में देखा जा सकता है, ETC1 चिकनी ग्रेडिएंट्स के साथ बनावट में सबसे अधिक ध्यान देने योग्य विकृतियों का परिचय देता है - 4x4 पिक्सेल वर्गों की संपीड़न सुविधा के कारण संपीड़न कलाकृतियां स्पष्ट रूप से दिखाई देती हैं। इसलिए, आकाश के लिए हम संपीड़न के बिना बनावट लागू करते हैं, और वे बहुत अधिक स्थान लेते हैं - क्योंकि उनका आकार 2048x512 है। PVRTC प्रारूप में संपीड़न भी एक अच्छी बनावट की गुणवत्ता देता है, लेकिन यह केवल PowerVR चिप्स पर उपलब्ध है। ES 3.0 के लिए मानक ETC2 प्रारूप के उपयोग ने बनावट बनावट के लिए आवंटित वीडियो मेमोरी की मात्रा को कम करते हुए स्वीकार्य बनावट की गुणवत्ता को प्राप्त करना संभव बना दिया है:
बनावट के लिए 2048x512:
असम्पीडित (16-बिट रंग 565 - 2 बाइट्स प्रति पिक्सेल): 2 * 2048 * 512 = 2097152 // 3 एमबी डेटा
संपीड़ित (16 बाइट्स - पीकेएम हेडर): 524304-16 = 524288 // 512 केबी डेटा।

लोड हो रहा है ETC2 बनावट

बनावट .pkm फ़ाइल से भरी हुई है। ETC1 बनावट को संग्रहीत करने के लिए समान प्रारूप का उपयोग किया जाता है। शीर्षक प्रारूप यहाँ वर्णित किया गया है: forum.arm.com/index.php?/topic/15835-pkm-heax-bat

मैंने ETC1Util का उपयोग करके ETC2 बनावट को लोड करने की कोशिश नहीं करने का फैसला किया, क्योंकि इसमें हेडर सत्यापन है।
बनावट लोड करने के लिए कोड:

 protected int loadETC2Texture(String filename, int compression, Boolean bClamp, Boolean bHighQuality) { int[] textures = new int[1]; GLES20.glGenTextures(1, textures, 0); int textureID = textures[0]; GLES20.glBindTexture(GLES20.GL_TEXTURE_2D, textureID); if (bHighQuality) { GLES20.glTexParameterf(GLES20.GL_TEXTURE_2D, GLES20.GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GLES20.GL_LINEAR); GLES20.glTexParameterf(GLES20.GL_TEXTURE_2D, GLES20.GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GLES20.GL_LINEAR); } else { GLES20.glTexParameterf(GLES20.GL_TEXTURE_2D, GLES20.GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GLES20.GL_NEAREST); GLES20.glTexParameterf(GLES20.GL_TEXTURE_2D, GLES20.GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GLES20.GL_LINEAR); } if (bClamp) { GLES20.glTexParameteri(GLES20.GL_TEXTURE_2D, GLES20.GL_TEXTURE_WRAP_S, GLES20.GL_CLAMP_TO_EDGE); GLES20.glTexParameteri(GLES20.GL_TEXTURE_2D, GLES20.GL_TEXTURE_WRAP_T, GLES20.GL_CLAMP_TO_EDGE); } else { GLES20.glTexParameteri(GLES20.GL_TEXTURE_2D, GLES20.GL_TEXTURE_WRAP_S, GLES20.GL_REPEAT); GLES20.glTexParameteri(GLES20.GL_TEXTURE_2D, GLES20.GL_TEXTURE_WRAP_T, GLES20.GL_REPEAT); } InputStream is = null; try { is = mWallpaper.getContext().getAssets().open(filename); } catch (IOException e1) { e1.printStackTrace(); } try { byte[] data = readFile(is); ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocateDirect(data.length).order(ByteOrder.LITTLE_ENDIAN); buffer.put(data).position(PKM_HEADER_SIZE); ByteBuffer header = ByteBuffer.allocateDirect(PKM_HEADER_SIZE).order(ByteOrder.BIG_ENDIAN); header.put(data, 0, PKM_HEADER_SIZE).position(0); int width = header.getShort(PKM_HEADER_WIDTH_OFFSET); int height = header.getShort(PKM_HEADER_HEIGHT_OFFSET); GLES20.glCompressedTexImage2D(GLES20.GL_TEXTURE_2D, 0, compression, width, height, 0, data.length - PKM_HEADER_SIZE, buffer); checkGlError("Loading of ETC2 texture; call to glCompressedTexImage2D()"); } catch (Exception e) { Log.w(TAG, "Could not load ETC2 texture: " + e); } finally { try { is.close(); } catch (IOException e) { // ignore exception thrown from close. } } return textureID; } ... if (isES3()) { textureID = loadETC2Texture("textures/etc2/sky1.pkm", GLES30.GL_COMPRESSED_RGB8_ETC2, false, false); } else { textureID = loadTexture("textures/sky1.png"); } ... 

इस प्रकार, ईएस 3.0 संदर्भ की उपस्थिति में, ईटीसी 2 बनावट को लोड किया जाएगा, और ईएस 2.0 मोड में, सामान्य असम्पीडित बनावट को लोड किया जाएगा।

बेशक, GLES30 वर्ग का उपयोग करने के लिए, आपको एप्लिकेशन सेट अप और लक्ष्य = android-18 को project.properties में android: targetSdkVersion = "18" सेट करने की आवश्यकता है।

परिणाम

आवेदन में, असम्पीडित बनावट (विरूपण के बिना) और ETC2 के बीच अंतर ध्यान देने योग्य नहीं है:


एप्लिकेशन यहां उपलब्ध है: play.google.com/store/apps/details?id=org.androidworks.livewallpaperfree

निष्कर्ष

हम हमेशा प्रदर्शन का अनुकूलन करने और क्षमताओं का विस्तार करने के लिए एंड्रॉइड के प्रत्येक नए संस्करण की नई सुविधाओं का उपयोग करने का प्रयास करते हैं। विशेष रूप से, वॉलपेपर स्क्रीन सेवर मोड में काम का समर्थन भी करता है - दिवास्वप्न। यद्यपि लेख काफी बड़ा नहीं निकला, लेकिन मुझे उम्मीद है कि ईटीसी 2 का उपयोग करने में हमारा सबसे अच्छा अनुभव किसी के लिए अपने अनुप्रयोगों को अनुकूलित करने के लिए उपयोगी हो सकता है।

पुनश्च

अगर किसी ने सैमसंग गैलेक्सी एस 4 के लिए एक लीक फर्मवेयर 4.3 स्थापित किया है, तो कृपया इस डिवाइस पर इस एप्लिकेशन के संचालन की जांच करें।