РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ ОБРАБОТКИ ТРЁХМЕРНЫХ ОБЪЕКТОВ ДЛЯ МОБИЛЬНЫХ ПЛАТФОРМ

     В современном мире всё большее распространение получают устройства на базе мобильных платформ. Это обусловлено потребностью современного человека быть всегда на связи. Но если десять лет назад мобильный телефон был всего лишь средством связи – передвижной версией стационарного аппарата, то пять лет назад он уже мог выполнять функции записной книжки, помогал обмениваться небольшими объемами информации и мог использоваться как средство развлечения. Сейчас в понятие мобильный телефон вкладывается необычайно широкий набор функций. При помощи современного мобильного телефона, который принадлежит к средней ценовой категории, можно делать высококачественные фотографии и видео, получать, сохранять, воспроизводить и передавать значительные объемы данных, пользоваться интернетом и играть в игры, о качестве и детализации которых еще десять лет назад не могли мечтать и владельцы настольных компьютеров.      Данная работа будет выполняться для высокопроизводительных мобильных телефонов, которые также называют смартфонами. Они являются более транспортабельными, чем ноутбуки, а многие из них обладают сравнимым функционалом.
     Смартфон обладает следующими аппаратными особенностями:
     - больший по размеру экран, упрощающий работу;
     - процессор, частота которого обеспечивает большее быстродействие;
     - графическая карта, позволяющая обработку значительных объемов мультимедийной
       информации без загрузки основного процессоры;
     - оперативная память, которая позволяет оперировать большими объемами данных;
     - значительный объем встроенной памяти, а также возможность подключения дополнительных
       модулей;
     - дополнительные модули, такие как Wi-Fi, GPRS и проч.


     Необходимо признать, что основным двигателем в развитии настольных и мобильных устройств высокой производительности являются компьютерные игры и приложения, которые используют трехмерную графику. Все большее количество подобных приложений проходят адаптацию для использования в мобильных устройствах, что влечет за собой удовлетворение специфическим требованиям, одним из которых является сокращение объемов памяти для представления трехмерных моделей, используемых в приложениях. Таким образом, тема работы, направленная на адаптацию трехмерных моделей для использования в смартфонах, является актуальной.


     Целью данной научной работы студента является разработка алгоритма адаптации трёхмерных моделей для использования на мобильных платформах.
     Для достижения цели планируется решить следующие задачи:
     - выполнить комплексный сравнительный анализ существующих алгоритмов оптимизации
       трехмерных моделей;
     - разработать алгоритм адаптации трёхмерных моделей к условиям мобильных платформ;
     - разработать приложение, которое будет автоматически определять аппаратные возможности
       устройства,
       принимать условия оптимизации от пользователя, а затем приводить модель к требуемым
       параметрам;
     - выполнить тестирование и апробацию предложенных решений.
  Предполагаемая научная новизна заключается в комплексном сравнительном анализе существующих алгоритмов оптимизации трехмерных моделей и их адаптации к условиям мобильных платформ.
  Практическая ценность данной работы состоит в разработке приложения, способного адаптировать трёхмерную модель непосредственно в устройстве, т.е. используя ресурсы и опираясь на характеристики данной мобильной платформы.



     На сегодняшний день существует ряд мобильных платформ, основные из которых приведены ниже:
     - Windows Phone (Windows Mobile) - операционная система для мобильных устройств с основным
        набором приложений, таких как Windows Marketplace for Mobile, My Phone, Windows Live,
        основанных на Microsoft Win32 API [1];
     - Android — операционная система для мобильных телефонов и смартбуков, основанная на ядре
        Linux. Изначально разрабатывалась компанией Android Inc., которую затем купила Google [2];
     - Simbian, разрабатываемая консорциумом Symbian, основанным в июне 1998 года компаниями:
       Psion, Nokia, Ericsson и Motorola. Позже к консорциуму присоединились компании: Sony Ericsson,
       Siemens, Panasonic, Fujitsu, Samsung, Sony и Sanyo [3];
     - iPhoneOS (iOS) - разрабатывается Apple и является совершенно особенным продуктом. Её
       основные решения были заложены первом iPhone: это плавный скроллинг, ёмкостные экраны
       с multi-touch [4].

Windows Phone (Windows Mobile)

     Приведём основные особенности ОС семейства Windows Mobile:
     - гибкая настройка практически любых параметров;
     - поддержка тем оформления интерфейса;
     - установка программ сторонних разработчиков.
     Дизайн ОС похож на Windows, но не имеет с ней ничего общего. Эта операционная система содержит в себе множество возможностей, среди которых следует указать: работу с сообщениями (SMS, электронная почта), медиаплеер, Internet Explorer, календарь, заметки и адресная книга. Характерной чертой данной платформы является открытая архитектура, что позволяет устанавливать дополнительные программы и выполнять надстройки для стандартных программ



Cмартфон на базе Windows Mobile

     Эта же особенность делает систему менее стабильной, т.к. чем больше программ установлено, тем больше вероятность конфликта. Данная платформа обладает многозадачностью – возможностью запустить одновременно несколько программ и работать с ними.
   Для данной платформы представлено огромное количество стороннего софта: бизнес-приложения, альтернативные браузеры, программы для ICQ, чтения книг, калькуляторы, многофункциональные медиаплееры и многое другое, однако список качественных игр не столь обширен [1].

Simbian

     На стороне Symbian дружественность к неподготовленному технически пользователю. Операционные системы Symbian можно разделить на две основные подгруппы: Series 60 (как и дополнительные варианты – S80 и S90), UIQ с поддержкой сенсорного экрана и применяется компанией SonyEricsson.



Смартфон на базе Simbian

     Семейство Series 60 – это платформа на основе Symbian OS и предназначена для мобильных телефонов. Особенностью платформы Series 60 является её мультимедийная направленность и максимальная телефонная функциональность. Уже в стандартной поставке имеются отличные редакторы для фотографий и видео, предусмотрен не только Real Player, но и Flash Player для проигрывания Flash-роликов (в WM реализовывается сторонней программой). Дополнительное ПО пишется с использованием SDK (Software Development Kit) – набора средств для разработки программ (библиотеки, документация, эмулятор ОС для ПК), благодаря чему обладает очень большой стабильностью и совместимостью с платформой. Series 80 и другие Symbian этой ветви мало отличается от S60 и используется лишь на ограниченном числе устройств. Series 90 является основной платформой для устройств с сенсорным экраном от Nokia. Отличием является немного переработанный интерфейс ОС и поддержка сенсорного экрана (как правило, с разрешением 640х200 точек).
     Семейство Symbian UIQ. Поколение операционных систем UIQ (User Interface Quartz) предназначается для коммуникаторов с сенсорным экраном и отличается от S60 по большей части именно графической оболочкой. Данная платформа используется на смартфонах Sony Ericsson, версия, используемая сейчас – UIQ 3.0, которая основана на Symbian 9.1. [4]

Android

     По широте возможностей платформа Android не уступает операционным системам настольных ПК. Она представляет собой многоуровневую среду на основе ядра Linux и обладает богатыми функциональными возможностями. Основу пользовательского интерфейса составляют:
     -  окна;
     -  представления;
     -  виджеты для отображения общих элементов, таких как редактируемые поля, списки
         и развертывающиеся списки.



Смартфон на базе Android

     Android обладает широким спектром возможностей подключения таким, как Wi-Fi, Bluetooth и протоколы передачи данных через сотовую сеть. В стек программного обеспечения Android входит и поддержка сервисов, основанных на определении местоположения (например, GPS), и акселерометров, однако следует заметить, что не все устройства на этой платформе оснащены необходимым оборудованием.
     Android решает проблему графики благодаря встроенной поддержке 2-D и 3-D графики, включая библиотеку OpenGL. Задача хранения данных упрощается благодаря наличию в платформе Android популярной базы данных с открытым исходным кодом SQLite. [9]

iPhoneOS (iOS)

     iPhone OS основана на специальной версии Mac OS X, при этом интерфейс адаптирован для работы с пальцами. Особенностью аппарата является большой сенсорный экран, занимающий почти всю фронтальную панель и всего одна клавиша, все управление осуществляется прикосновениями и перемещением пальцев по экрану, все это делает смартфон как бы живым.



Смартфон на базе iPhone OS

     Сейчас количество приложений для данной платформы чрезвычайно велико и представлено как на Apple Store, так и на сторонних ресурсах. Сама операционная система представляется достаточно закрытой, взаимодействие iPhone с программным обеспечением происходит в chroot-окружении. Ни один пользователь и ни одно прикладное приложение не имеет доступа к ОС, что известно под названием chroot-тюрьмы (chroot jail). Для разработки приложений предусмотрены инструменты iPhone SDK, но также существует способ написания приложений с открытым кодом, которые используются на извлечённых из chroot-тюрьмы устройств. [10]
     Смартфон основан на процессоре ARM 620 MHz, разрешение экрана 480x320, поддерживается GSM850/900/1800/1900, Wi-Fi, Bluetooth 2.0+EDR, EDGE, камера 2Мп, литий-ионная батарея 8 часов разговора/250 ч ожидания, размеры 115х61х11,5 мм, масса – 135 г.
     Стандартный функционал включает в себя основные телефонные возможности:
     - звонки, конференц-связь, отсутствует управление голосом, основная особенность - визуальная
        голосовая почта, работающая у операторов связи США, можно управлять сообщениями
        голосовой почты прямо в интерфейсе телефона;
     - SMS реализован в виде диалога;
     - мелодии вызова продаются в iTunes Store, установка обычных мелодий не предусмотрена,
        но возможна при использовании стороннего ПО;
     - мультимедиа плеер напоминает таковой в iPod, но умеет гораздо больше, а большой экран
        дает возможность просматривать фильмы с высоким качеством;
     - интернет возможен, благодаря EDGE и Wi-Fi, а также встроенному браузеру Safari. Отсутствует
        технология Flash, однако, это самый быстрый браузер среди всех мобильных устройств;
     - операционная система Mac OS предоставляет в будущем возможности легкого портирования
        на iPhone программ, предназначенных для Macintosh. [4]




     Объектом исследования являются алгоритмы и методы оптимизации трехмерных моделей. Для выполнения исследований в качестве аппаратной базы выбраны мобильные устройства фирмы Apple. Модель будет разрабатываться в среде 3DS Mах, а затем экспортироваться в мобильное устройство. Затем экспортированная модель будет адаптироваться к условиям использования и характеристикам устройства.





     1. Выполненный обзор показал, что мобильные платформы являются значительной частью
         современного многообразия компьютерной техники. При этом существенно развитие получили
         приложения, использующие трёхмерные модели.

     2. Важным аспектом адаптации приложений для использования в мобильных платформах
         является оптимизация трёхмерных моделей.

    3. Оптимизацию модели можно проводить непосредственно на устройстве, учитывая доступные
         аппаратные ресурсы.