第九卷WSaiOS應(yīng)用工程實(shí)踐WSaiOS Application Engineering Practice第五章WSaiOS Visual Engine視覺生成系統(tǒng)工程WSaiOS Visual Engine Engineering5.1 項(xiàng)目概述WSaiOS Visual Engine 是 WSaiOS 面向視覺內(nèi)容生產(chǎn)領(lǐng)域開發(fā)的應(yīng)用工程系統(tǒng)。系統(tǒng)目標(biāo)將視覺創(chuàng)作過程轉(zhuǎn)換為視覺對(duì)象管理視覺關(guān)系組合參數(shù)函數(shù)控制時(shí)間狀態(tài)管理渲染輸出。實(shí)現(xiàn)圖片生成動(dòng)畫生成視頻生成。WSaiOS Visual Engine 不作為單純圖像處理工具而是建立一個(gè)基于視覺對(duì)象工程的內(nèi)容生產(chǎn)系統(tǒng)。5.2 項(xiàng)目應(yīng)用目標(biāo)1. 建立視覺對(duì)象體系傳統(tǒng)視覺制作通常以圖片文件為核心。WSaiOS Visual Engine將視覺內(nèi)容拆分為對(duì)象。例如一個(gè)產(chǎn)品宣傳畫面人物對(duì)象產(chǎn)品對(duì)象場景對(duì)象文字對(duì)象燈光對(duì)象鏡頭對(duì)象每個(gè)元素具有ID類型屬性狀態(tài)關(guān)系。2. 建立視覺組合能力視覺作品不是單個(gè)元素而是對(duì)象組合。例如產(chǎn)品宣傳視頻Product001Person001Factory001Camera001Motion001通過組合生成完整作品。3. 建立視覺動(dòng)態(tài)控制能力圖片屬于固定時(shí)間狀態(tài)。視頻屬于連續(xù)時(shí)間狀態(tài)。統(tǒng)一模型Visual ObjectParameterFunction(Time)↓Visual Output5.3 系統(tǒng)總體架構(gòu)WSaiOS Visual Engine采用視覺對(duì)象工程架構(gòu)。Visual Application Layer|Render Output Layer|Timeline Engine|Parameter Function Engine|Visual Object Engine|Visual Knowledge System|Visual Asset Storage5.4 核心對(duì)象設(shè)計(jì)5.4.1 人物對(duì)象Character Object用于管理人物元素。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu){id:person001,type:character,attributes:{body:default,clothes:business,expression:smile}}包含外觀屬性動(dòng)作屬性狀態(tài)屬性。5.4.2 產(chǎn)品對(duì)象Product Object例如{id:product001,type:object,name:electric_toothbrush,attributes:{color:white,material:ABS,rotation:0}}包含產(chǎn)品模型圖片資源材質(zhì)參數(shù)。5.4.3 場景對(duì)象Scene Object例如{id:factory001,type:scene,attributes:{background:factory,light:day}}包含背景環(huán)境光照。5.4.4 鏡頭對(duì)象Camera Object負(fù)責(zé)控制視覺觀察方式。屬性{id:camera001,type:camera,position:{x:0,y:0,z:10}}5.4.5 動(dòng)作對(duì)象Motion Object描述對(duì)象變化。例如{id:motion001,type:move,speed:1,duration:5}5.5 視覺關(guān)系模型WSaiOS Visual Engine通過關(guān)系組織視覺內(nèi)容。整體結(jié)構(gòu)Scene|contains|Character|interact|Product|controlled_by|Camera|render|Output關(guān)系類型1. 包含關(guān)系例如ScenecontainsProduct2. 動(dòng)作關(guān)系例如CharacterapplyMotion3. 鏡頭關(guān)系例如CamerafocusProduct4. 時(shí)間關(guān)系例如Objectchange_atTime5.6 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)5.6.1 視覺資產(chǎn)管理模塊負(fù)責(zé)管理人物資源產(chǎn)品資源場景資源動(dòng)作資源特效資源。目錄結(jié)構(gòu)VisualAssets├── Character├── Product├── Scene├── Motion├── Camera└── Effect5.6.2 視覺對(duì)象管理模塊功能創(chuàng)建對(duì)象修改屬性刪除對(duì)象對(duì)象組合。核心統(tǒng)一管理視覺元素。5.6.3 參數(shù)函數(shù)控制模塊這是系統(tǒng)核心模塊。統(tǒng)一模型Parameter Function(Time)位置變化Position(t)例如x:100 → 500縮放變化Scale(t)旋轉(zhuǎn)變化Rotation(t)光照變化Light(t)5.6.4 時(shí)間軸管理模塊Timeline Engine負(fù)責(zé)管理動(dòng)作開始時(shí)間動(dòng)作結(jié)束時(shí)間參數(shù)變化過程。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu){object:product001,function:rotation,start:0,end:10}5.6.5 渲染輸出模塊Render Engine核心函數(shù)Render(World,Time)圖片輸出Render(World,0)輸出Image。視頻輸出Render(World,0-30)輸出Frame Sequence。再合成為Video。5.7 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)采用SQLite。主要數(shù)據(jù)表object表保存視覺對(duì)象。字段idtypeattributestateasset表保存資源。字段idpathtypemetadatatimeline表保存時(shí)間控制。字段idobject_idfunctionstartendscene表保存場景。字段idbackgroundlightcamera5.8 系統(tǒng)運(yùn)行流程完整流程用戶需求↓Intent Parser↓視覺任務(wù)對(duì)象↓選擇視覺資產(chǎn)↓創(chuàng)建視覺對(duì)象↓對(duì)象關(guān)系組合↓參數(shù)設(shè)置↓時(shí)間軸控制↓渲染輸出↓圖片/動(dòng)畫/視頻5.9 工程技術(shù)實(shí)現(xiàn)后端采用PythonFastAPI負(fù)責(zé)對(duì)象管理參數(shù)計(jì)算任務(wù)處理。圖像處理采用OpenCVPillow實(shí)現(xiàn)圖像處理圖層合成。視頻處理采用FFmpeg實(shí)現(xiàn)幀合成視頻輸出。前端采用HTML5 CanvasJavaScript實(shí)現(xiàn)場景編輯參數(shù)調(diào)整實(shí)時(shí)預(yù)覽。5.10 應(yīng)用案例企業(yè)產(chǎn)品宣傳視頻生成輸入制作一個(gè)智能牙刷企業(yè)宣傳視頻系統(tǒng)解析任務(wù)對(duì)象Type:Product VideoSubject:Electric ToothbrushScene:FactoryStyle:Business創(chuàng)建對(duì)象產(chǎn)品Product001人物Person001場景Factory001鏡頭Camera001組合PersonProductFactoryCamera設(shè)置動(dòng)作ShowProduct()MoveCamera()RotateProduct()輸出30秒產(chǎn)品宣傳視頻5.11 后續(xù)版本規(guī)劃V1.0 圖片系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)素材管理對(duì)象組合圖片輸出。V2.0 動(dòng)畫系統(tǒng)增加移動(dòng)縮放旋轉(zhuǎn)鏡頭變化。V3.0 視頻系統(tǒng)增加多鏡頭字幕聲音視頻編輯。V4.0 智能視覺系統(tǒng)增加視覺知識(shí)庫規(guī)則組合創(chuàng)意方案生成反饋優(yōu)化。5.12 本章總結(jié)WSaiOS Visual Engine工程是WSaiOS在視覺內(nèi)容領(lǐng)域的具體應(yīng)用。系統(tǒng)核心模型視覺對(duì)象屬性參數(shù)關(guān)系結(jié)構(gòu)變化函數(shù)時(shí)間狀態(tài)渲染輸出通過工程化實(shí)現(xiàn)視覺元素↓視覺對(duì)象↓視覺組合↓視覺變化↓視覺作品建立WSaiOS視覺認(rèn)知與生成應(yīng)用系統(tǒng)。