JEux sur Mobiles
Technologies et Usages

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Action Innovante de l'Institut TELECOM

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Représentation des Contenus 3D

Contacts

Contexte

La rapide évolution des terminaux mobiles ainsi que leur forte fragmentation en ce qui concerne les performances du calcul et les capacités graphiques 3D limitent sérieusement le déploiement des jeux 3D sur mobile. En effet, la création d'un jeu, surtout un jeu 3D multijoueur, peut prendre plusieurs années de développement. Comme le terminal doit être choisi dans les phases initiales de la conception du jeu parmi les terminaux existants sur le marché, il est fort probable que, à la sortie du jeu, le terminal choisi est en fin de vie. De plus, la différence de systèmes d’exploitation entre les terminaux, fait qu’un jeu doit être presque entièrement refait si on change de terminal. Cela conduit à une faible récupération de l'investissement, d’où la non-pertinence d'un tel modèle économique. La même situation existait il y a quelques années dans le monde des jeux sur PC et elle a été plus ou moins résolue par l'existence d'un système d’exploitation monopoliste (Windows) et surtout par l'apparition des consoles qui fixent pour une période suffisamment longue (e.g. 24 Novembre 2000 – printemps 2006 pour le renouvellement de la PlayStation de Sony) la configuration matérielle. Dans le monde des terminaux mobile, nous sommes actuellement les témoins de démarches similaires : l'initiative JSR 184 pour la standardisation d'un framework JAVA 3D sur mobile, l'apparition du Nokia N-Gage avec la volonté de s'imposer comme la plateforme matérielle de référence pour les jeux sur téléphone mobile. Notre approche est de compléter ce modèle qui s'oriente vers les standards (ouverts où imposés) par l'utilisation des outils de représentation scalable 3D développés dans le cadre du standard ISO MPEG-4. En effet, MPEG-4 offre des méthodes de compression scalable spécifiques pour la géométrie des objets 3D, pour le graphe de scène dans le cas des objets plus compliqués tels que les personnages de synthèse (les avatars) ainsi que pour l'animation. Dans le cadre de ce projet nous nous proposons de sélectionner les outils qui correspondent le mieux aux contraintes des terminaux mobiles, de les analyser et de proposer des améliorations. Notre expérience déjà acquise dans le processus de standardisation MPEG sera utilisée et confrontée avec les demandes des créateurs des jeux dans le sous-projet SP1.

Objectifs

* Implanter des plug-ins pour les outils auteur les plus utilisés dans la création des jeux (3DSmax et Maya). Ces plug-ins seront utilisés pour simplifier les modèles 3D (géométrie, texture et animation) et obtenir la représentation de base et les couches d'amélioration de la représentation scalable.

* Investiguer les approches de représentation scalable (utilisation des ondelettes pour la géométrie et les textures). Le point de départ dans l'analyse sera l'outil WSS (Wavelet Subdivision Surface) de MPEG-4 pour la géométrie, JPEG-2000 pour la texture et l'outil BBA (Bone-based Animation) de MPEG-4 pour les avatars. Ensuite une série de logiciels codeur/décodeur sera implantée sur un terminal mobile pour chaque type de media.

* Certains composants graphiques présents dans les jeux, même construits en tant qu’objets 3D, peuvent être transformés en objets 2D afin de libérer les ressources du terminal. Toutefois, certaines contraintes doivent être prise en compte comme la silhouette de l'objet qui doit être préservée. Cette opération sera réalisée directement au niveau du terminal et impliquera les objets du décor, non animés.

Résultats acquis / travail en cours

Les travaux effectués en 2007 ont portés sur l'optimisation du codeur d'animation BBA, l'analyse de la complexité de l'encodeur 3DMC et le profiling des terminaux mobiles pour le décodage et le rendu 3D.

Optimisation de l'animation BBA pour téléphone portable

MPEG-4 spécifie dans la partie 16 une technologie d'animation des objets 3D qui s'appuie sur une modélisation à l'aide de skeleton de déformation du maillage. Cette modélisation permet de transmettre à chaque cadre d'animation que les transformées géométriques au niveau des articulations. Selon une approche traditionnelle de compression de l'information le standard spécifie également deux manières pour compresser les données. Dans la première, une prédiction d'ordre 1 suivi par une étape de quantification et un codage entropique permet de réduire la taille de bitstream d'environ 10 fois. La deuxième, plus complexe, est basée sur une transformée DCT sur des enchantions temporaires, la quantification et un codage de type Huffman et permet une compression d'environ 40 fois. Les travaux réalisés dans le cadre de JEMTU ont eu comme objectif

  • d'optimiser l'implantation du décodeur BBA pour téléphone portable, de créer un encodeur capable de fournir des contenus compressés adaptés pour le portable (taille de mémoire contrôlé pour la prediction et pour le contexte du codeur entropique) et
  • l'implantation d'un outil de réduction de nombre des trames d'animation.

Les algorithmes mises en place ont fait l'objet d'une publication ACM.

Analyse de l'encodeur 3DMC

3DMC est un outil publié par MPEG-4 pour encoder la géométrie, d'une manière plus performante que BIFS (l'encodeur MPEG-4 générique pour graphe de scène). Le gain en performance (environ 10 fois mieux que BIFS) est obtenu par un accroissement de la complexité d'environ 5 fois au niveau du décodeur. Cette analyse a conduit à proposer au consortium MPEG à initier des expérimentations technique afin de fournir un schéma à faible complexité.

Mesure des performances pour les téléphones portables

En utilisant le player MPEG-4 sur téléphone portable, nous avons réalisé des tests pour mesurer le temps de décodage ainsi que les performances graphiques des téléphones. La figure suivante illustre le profiling de décodage et du rendu pour Nokia 6630.

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Rapports de recherche

Bibliographie

  • M. Preda, B. Jovanova, I. Arsov, F. Prêteux, Optimized MPEG-4 animation encoder for motion capture data, Proceedings 12th International Conference on 3D Web Technology (Web3D'2007), Perugia, Italy, April 2007, p. 181-190.
  • Marius Preda, Ivica Arsov, Blagica Jovanova, Françoise Preteux, Compression performances of MPEG-4 3D Graphics for large databases. Report ISO/IEC JTC1/SC29/WG11, MPEG07/14710, Lausanne, July 2007.

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Dernière page mise à jour : 28 Feb 2008 - 11:57