- Вышли подряд нескольно новых версий dlib (0.3 и 0.4). Появилась поддержка абстрактных потоков ввода/вывода, а также платформонезависимый интерфейс файловой системы и его реализации для Windows и POSIX. Пакет обработки изображений теперь поддерживает JPEG, TGA и BMP, распараллеливание, HDRI. В пакете линейной алгебры состоялся серьезный рефакторинг матриц, появилась поддержка инверсии через LU-разложение.
- Было выпущено 6 номеров электронно-познавательного журнала «FPS» (№№ 28, 29, 30, 31, 32, 33). Появился новый сайт проекта (http://fps-magazine.cf). Также «FPS» теперь доступен в качестве мобильного приложения для Android и iOS. Кстати, в феврале 2015 года журналу исполняется уже 7 лет!
- Вышла игра 2048х2 — клон 2048 для двух игроков.
- Улучшен физический движок dmech: реализован новый кэш контактов, добавлена поддержка составных тел, улучшена поддержка ограничений, добавлены статические тримеши, поддержка raycast и игровой кинематики.
- Графический движок Atrium теперь развивается как самостоятельный проект — DGL. Это объектно-ориентированная надстройка над OpenGL, SDL и Freetype с собственной системой событий, виртуальной файловой системой с поддержкой ZIP-архивов, своим форматом хранения сцен, поддержкой шейдеров, мультитекстурирования, скелетной анимации, выводом текста в UTF-8, а также встроенными средствами интернационализации.
- Разработан скриптовый язык GScript — минималистичный императивный язык с динамической типизацией, идейно близкий к D, JavaScript и Python. GScript можно будет использовать в качестве скриптовой системы в игровых движках.
- Вышла новая версия системы сборки проектов Cook 2.0.1 — с новой системой аргументов командной строки, обновленным парсером импортов, поддержкой внешних зависимостей (в том числе из Git-репозиториев), улучшенной системой конфигурации.
- Обновилась страница проекта Atrium.
dlib
Поддержка JPEG в dlib
Поддержка сохранения в JPEG в ближайшем будущем не планируется.
Chroma Key с использованием dlib
Эффект Chroma Key (“цветовой ключ”) заключается в сегментации изображения с тем, чтобы отделить объект переднего плана от фона. При этом цвет фона должен быть сплошным и равномерным – как правило, выбирают либо зеленый, либо синий, в зависимости от того, какой цвет отсутствует на объекте. Отделенное изображение затем накладывается на другой фон – например, на фотографию или рендер виртуальной сцены.
Существуют различные алгоритмы подобной сегментации, мы рассмотрим один из самых простых. Несмотря на простоту, он достаточно эффективен. Метод основан на нахождении евклидового расстояния в пространстве RGB – между цветом исходного пикселя и цветом фона. Если рассматривать цвета как точки в трехмерном пространстве, то пиксели, например, зеленого фона будут представлять собой облако точек, сосредоточенное вокруг “абсолютно зеленой” точки – (0, 1, 0). Чтобы получить значение альфа-канала (0 – пиксель принадлежит фону, 1 – не принадлежит), мы просто нормируем расстояние в заранее выбранном диапазоне.
import dlib.math.vector;
import dlib.math.utils;
import dlib.image.image;
import dlib.image.color;
SuperImage chromaKey(
SuperImage img,
Color4f keyColor,
float minDist,
float maxDist)
{
auto res = new ImageRGBA8(img.width, img.height);
foreach(y; img.col)
foreach(x; img.row)
{
Color4f col = img[x, y];
Color4f delta = col - keyColor;
float distSqr = dot(delta, delta);
col.a = clamp(
(distSqr - minDist) / (maxDist - minDist),
0.0f, 1.0f);
res[x, y] = col;
}
return res;
}
Вот пример использования этой функции:
import dlib.image.io.io;
auto img = load("input.png");
auto res = img.chromaKey(Color4f(0, 1, 0), 0.3f, 0.7f);
res.save("output.png");
Как нетрудно заметить, результат не идеален – если наложить изображение на фон, вокруг актера наблюдается зеленоватый контур. От него можно избавиться путем эрозии альфа-канала: изображение пропускается через дискретный оконный фильтр 3х3, который присваивает пикселю наименьшее значение в окне. В результате, непрозрачная область “теряет” несколько пикселей контура, и зеленый ореол практически исчезает.
SuperImage erodeAlpha(SuperImage img)
{
uint kw = 3, kh = 3;
auto res = img.dup;
foreach(y; img.col)
foreach(x; img.row)
{
auto c = img[x, y];
foreach(ky; 0..kh)
foreach(kx; 0..kw)
{
int iy = y + (ky - kh/2);
int ix = x + (kx - kw/2);
if (ix < 0) ix = 0;
if (ix >= img.width) ix = img.width - 1;
if (iy < 0) iy = 0;
if (iy >= img.height) iy = img.height - 1;
float a = img[ix, iy].a;
if (a < c.a)
c.a = a;
}
res[x, y] = c;
}
return res;
}
dlib 0.3
- Добавлены абстрактные потоки ввода/вывода (dlib.core.stream), независимые от Phobos, а также интерфейс файловой системы (dlib.filesystem) с готовыми реализациями для POSIX и Windows — этот интерфейс можно использовать, например, для построения виртуальных ФС.
- Добавлена начальная поддержка HDRI в dlib.image (реализация формата изображений с плавающей запятой в dlib.image.hdri). Кроме того, обеспечена поддержка распараллеливания обработки изображений (dlib.image.parallel), добавлена поддержка чтения форматов TGA и BMP. Чтение/запись графических форматов теперь основаны на потоках, поэтому имеется возможность загружать изображения, например, напрямую из архивов.
- Элементы матриц (dlib.math.matrix) теперь располагаются по столбцам, а не по строкам. Это серьезно нарушило обратную совместимость, но если вы не используете внутренние данные матриц и пользуетесь только внешним API, то это изменение не должно повлечь никаких проблем.

Более полный чейнджлог, а также исходники релиза вы можете найти на GitHub:
https://github.com/gecko0307/dlib/releases/tag/v0.3.0
Распараллеливание обработки изображений
API dlib.image позволяет создавать фильтры, которые легко распараллеливать на несколько процессоров. Изображение условно разбивается на несколько блоков заданного размера, которые затем обрабатываются фильтром через std.parallelism.
import std.parallelism;
import dlib.functional.range;
import dlib.image.image;
struct Block
{
uint x1, y1;
uint x2, y2;
}
alias Range!uint PixRange;
void parallelFilter(
SuperImage img,
void delegate(PixRange blockRow, PixRange blockCol) ffunc,
uint bw = 100,
uint bh = 100)
{
if (bw > img.width)
bw = img.width;
if (bh > img.height)
bh = img.height;
uint numBlocksX = img.width / bw + ((img.width % bw) > 0);
uint numBlocksY = img.height / bh + ((img.height % bh) > 0);
Block[] blocks = new Block[numBlocksX * numBlocksY];
foreach(x; 0..numBlocksX)
foreach(y; 0..numBlocksY)
{
uint bx = x * bw;
uint by = y * bh;
uint bw1 = bw;
uint bh1 = bh;
if ((img.width - bx) < bw)
bw1 = img.width - bx;
if ((img.height - by) < bh)
bh1 = img.height - by;
blocks[y * numBlocksX + x] = Block(bx, by, bx + bw1, by + bh1);
}
foreach(i, ref b; taskPool.parallel(blocks))
{
ffunc(range!uint(b.x1, b.x2),
range!uint(b.y1, b.y2));
}
}
Пример (закрашивание сплошным цветом):
SuperImage filterTestMultithreaded(SuperImage img)
{
auto res = img.dup;
img.parallelFilter((PixRange row, PixRange col)
{
foreach(x; row)
foreach(y; col)
{
res[x, y] = hsv(180.0f, 1.0f, 0.5f);
}
});
return res;
}
Для сравнения — однопоточный вариант:
SuperImage filterTestSinglethreaded(SuperImage img)
{
auto res = img.dup;
foreach(x; img.row)
foreach(y; img.col)
{
res[x, y] = hsv(180.0f, 1.0f, 0.5f);
}
return res;
}
На двухъядерном Intel Dual Core T2390 (1.86 ГГц) многопоточный вариант показывает прирост производительности на 70%.
Итоги 2013 года
- Сециально для Atrium был разработан игровой физический движок dmech с поддержкой нескольких видов геометрических тел и сочленений. Он еще далек от совершенства, но уже пригоден для использования в простых задачах игровой динамики;
- Было выпущено 6 номеров электронно-познавательного журнала «FPS» (№№ 22, 23, 24, 25, 26, 27). Кстати, в феврале 2014 года журналу исполняется 6 лет!
- Состоялось серьезное обновление dlib: в частности, пакетов dlib.math и dlib.image. Библиотека обогатилась новой функциональностью, переехала на GitHub и обзавелась поддержкой DUB;
- Вышла Cook2, экспериментальная ветка программы сборки проектов Cook со значительными изменениями и улучшениями;
- Вышла альфа-версия Arrow — тетрисоподобной игры-головоломки с оригинальной механикой.
Огромное спасибо всем, кто так или иначе помогал мне в течение года:
- Андрею Пенечко (MrSmith33) — за багрепорты и багфиксы в dlib;
- Наталии Чумаковой (d_o_r_i_a_n_a) — за помощь по матчасти и тестирование всех программ на Windows 7, а также за сотрудничество по журналу;
- Александру Санникову (Suslik) — за советы и помощь по физике.
Журнал «FPS» №27
Вышел 27 номер электронного PDF-журнала «FPS», посвященного разработке игр, программированию, компьютерной графике и звуку.
Читайте в этом номере:
> Подборка новостей по Blender
> Тон Розендаль о будущем интерфейса Blender
> GIMP: цветокоррекция на Python
> От мольберта — к дисплею. Заметки о цифровой живописи
> Физический движок своими руками. Часть IV
> Математика в dlib
> Ranges: диапазоны в D
> Игровые новости из мира Linux
> Право на творчество
Номер доступен для онлайн-чтения и загрузки на сервисе Issuu.com, Документах Google и Dropbox.
Последние новости по проекту вы можете узнать в публичной странице журнала в социальной сети Google+: http://gplus.to/fpsmag. Добавляйте нас в круги, оставляйте свои комментарии и отписывайтесь в нашем сообществе.
Архив номеров журнала здесь.
Обновление dlib.image
В dlib.image появилась возможность отслеживать прогресс во время работы фильтров. Для этого используется многопоточность – необходимо создать класс-враппер, наследующий от FilteringThread. Прогресс (от 0 до 1) считывается из свойства progress для SuperImage. В данном примере показано, как использовать эту функциональность для вывода прогресса свертки в консоль:
import std.stdio;
import dlib.image.image;
import dlib.image.io.png;
import dlib.image.filters.convolution;
import dlib.image.fthread;
class ConvolutionThread: FilteringThread
{
float[] kernel;
this(SuperImage img, float[] k)
{
super(img);
kernel = k;
}
override void run()
{
output = image.convolve(kernel);
}
override void onRunning()
{
writef("Convolving %s%%", cast(uint)(image.progress * 100));
write("r");
stdout.flush();
}
override void onFinished()
{
writeln();
}
}
void main()
{
auto img = loadPNG("test.png");
img = (new ConvolutionThread(img, Kernel.Emboss)).filtered;
img.savePNG("output.png");
}
Рефакторинг матриц в dlib
На днях состоялось грандиозное обновление пакета линейной алгебры dlib.math. Изменения коснулись, главным образом, реализации матриц. Если раньше матрицы 2×2, 3×3 и 4×4 имели каждая отдельную независимую реализацию, то теперь все они являются частными случаями обобщенной квадратной матрицы Matrix!(T,N) (где T – тип элементов, N – размерность). Она содержит все необходимые общие методы для матриц любого размера (нахождение определителя, нахождение обратной матрицы, нахождение матрицы миноров и алгебраических дополнений и т.д.), оптимизированные, где это возможно, для размерностей 2, 3 и 4. Таким образом, нынешние специализации Matrix2x2f, Matrix3x3f и Matrix4x4f практически идентичны их прежним аналогам.
Новая реализация создана с учетом обратной совместимости, но все-таки есть несколько критичных изменений:
1. Больше нет шаблонов Matrix2x2!(T), Matrix3x3!(T), Matrix4x4!(T). Используйте вместо них Matrix!(T,2), Matrix!(T,3) и Matrix!(T,4). При этом псевдонимы на специализации типа Matrix2x2f и Matrix4x4d сохранены;
2. Нет доступа к элементам матриц 4×4 через поля m*, t* и h*. Возможен только доступ через поля a*. Это справедливо для матриц любого размера:
a11 a12 a13 a14 .. a1N
a21 a22 a23 a24 .. a2N
a31 a32 a33 a34 .. a3N
a41 a42 a43 a44 .. a4N
: : : : .
aN1 aN2 aN3 aN4 ' aNN
2. Все аффинные преобразования (функции rotationMatrix, translationMatrix и др.) и утилитарные функции для матриц вынесены в отдельный модуль dlib.math.affine. Там же находятся функции right, up, forward, translation, scaling, которые раньше были опрелены как методы в Matrix4x4!(T). Благодаря UFCS, их и теперь можно использовать как методы – однако все они теперь представляют собой свойства только для чтения. Пока они определены только для Matrix!(T,4), но в будущем функции базиса (right, up, forwartd) будут доступны и для Matrix!(T,3).
3. В целях обратной совместимости сохраняются модули dlib.math.matrix2x2, dlib.math.matrix3x3, dlib.math.matrix4x4, но они помечены как deprecated. Вместо них импортируйте dlib.math.matrix (и dlib.math.affine, если вам нужны аффинные преобразования)
2. Не рекомендуется использовать identityMatrix3x3!(T) и identityMatrix4x4!(T). Единичные матрицы создаются при помощи статического метода identity: например, Matrix3x3f.identity.
3. Не рекомендуется трансформировать векторы методом transform. Вместо этого лучше использовать умножение вектора на матрицу: Vector3f(1, 2, 3) * myMatrix.
4. Любые матрицы можно создавать при помощи функции-фабрики matrixf, которая автоматически определяет размерность на основе входных данных:
auto m1 = matrixf(
8, 3, 2, 0,
4, 0, 2, 0,
1, 3, 3, 0,
0, 0, 3, 1
);
Это выражение создаст матрицу типа Matrix!(float,4) и присвоит ее переменной m1.
Убедительная просьба всем пользователям dlib сообщить мне (в Issues в репозитории на GitHub, либо на почту – gecko0307@gmail.com), если будут обнаружены какие-то несостыковки и баги, связанные с данным рефакторингом матриц.
Как я стал D-шником



Так совпало, что именно в это время я познакомился с движением СПО (свободного программного обеспечения), и это навсегда изменило мое отношение к компьютерам. В какой-то момент моими привычными инструментами стали исключительно свободные программы – GIMP, Blender, OpenOffice.org и т.д. Я понял, что свобода изучения, изменения и распространения программ важнее их качества – хотя это, на первый взгляд, кажется абсурдным. Так утверждает Ричард Столлман – великий человек, основатель проекта GNU, автор лицензии GPL и создатель таких программ, как компилятор GCC и текстовый редактор Emacs. Над его словами часто иронизируют – но в итоге он всегда оказывается прав.
Дело шло неплохо – пока я в один прекрасный день не установил Linux. Это прямого отношения к моему программерскому хобби не имело, но в силу обстоятельств оказало на него сильное влияние. Несколько лет я большую часть времени проводил в Linux – и, естественно, писал под него программки, изучал линуксовые инструменты для разработчиков. К Game Maker уже практически не прикасался. В какой-то момент я понял, что нет больше смысла привязывать себя к Windows – и с тех пор мой движок существует как отдельный самодостаточный проект. Правда, он до сих пор не принял устоявшейся формы. Нет ни релизов, ни версий, ни постоянного репозитория, ни даже конкретного названия – это просто движок. Периодически я выпускаю какие-то демки и мини-игры, основанные на нем. Но окончательной версии, готовой к использованию сторонними лицами, пока нет.
Мое представление о D изначально было весьма смутным: мне казалось, что это какое-то расширение С++ – наподобие того, как сам C++ является расширением C. Ознакомившись со статьей на Википедии, я почувствовал, что это именно то, что мне нужно: компиляция в машинный код, как у C++, и автоматическое управление памятью, как в Java (но надо сказать, что с Java мне на тот момент еще не приходилось работать, поэтому сравнивал я, естественно, с C++). И это не считая многочисленных полезных мелочей, которые D унаследовал от своих многочисленных предшественников – C#, Python, Haskell и др. Обрадовало то, что компилятор D компактен и легок в установке: распаковал архив в любой каталог и работай. В одном архиве – версии для Windows, Linux и FreeBSD, плюс подробная документация по языку и стандартной библиотеке.
Я пишу на D уже несколько лет и очень доволен языком. С каждым релизом он становится все лучше. Не берусь рекомендовать его тем, кто вынужден тянуть вагон legacy-кода на C++ (все-таки, полной бинарной совместимости с C++ у D нет), а также тем, кто такого багажа не имеет, но планирует на полном серьезе трудоустраиваться куда-нибудь в качестве программиста (там тоже будет legacy). Но тот, кто свободен от этого балласта – хакер, любитель, инди-разработчик – обязательно оценит язык по достоинству. Даже если у вас есть некоторое количество кода на «плюсах», без которого вы не можете жить, ничто не мешает потратить пару вечеров и портировать его на D. Сам я так и сделал – некоторые компоненты моей библиотеки dlib были портированы с C++.