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Android高級模糊技術

wean / 3492人閱讀

摘要:但是可惡的是,模糊處理操作竟然花費了這還不是最慢的模糊算法,我都不敢用高斯模糊了繼續深入現在我們要想想該怎么做。因為這個在模糊處理時會先被縮小然后再放大,所以在我的模糊算法中就不用這個參數了,所以把它設成。

今天我們來更深入了解一下Android開發上的模糊技術。我讀過幾篇有關的文章,也在StackOverFlow上看過一些相關教程的帖子,所以我想在這里總結一下學到的東西。

為什么學習這個模糊技術?

現在越來越多的開發者喜歡在自定義控件的時候加上各種模糊背景,看看RomanNurik開發的Muzei或者Yahoo的Weather應用app都非常不錯。我非常喜歡他們的設計。

我從Mark Allison的帖子(帖子地址)得到啟發,然后寫了這篇文章。

這是我們需要完成下圖展示的效果:

預備知識

首先描述一下我們需要的文件。我們需要一個主Activity,里面有一個含有多個FragmentViewPager,每個Fragment展示一種模糊技術。

這是主Activity的布局文件內容:


這是Fragment的布局文件內容:





    

    
    

我們只是在布局上放了一個ImageView,然后在中間加一個TextView,還有一些作為效果顯示和測試的控件(如 @+id/controls)。

最普遍的模糊技術是這樣做的:

TextView的后一層背景中截取一部分;

進行模糊處理;

把模糊處理后的部分設置為TextView的背景。

Renderscript

那怎么在Android中實現模糊處理呢?最好的答案就是Renderscript。這是一個功能強大的圖形處理“引擎”。RenderScript的底層原理就不做介紹了(因為我也不知道),而且這超過了我們這篇文章的范圍。

先看下面的代碼:

    public class RSBlurFragment extends Fragment {
        private ImageView image;
        private TextView text;
        private TextView statusText;

        @Override
        public View onCreateView(LayoutInflater inflater, ViewGroup container, Bundle savedInstanceState) {
            View view = inflater.inflate(R.layout.fragment_layout, container, false);
            image = (ImageView) view.findViewById(R.id.picture);
            text = (TextView) view.findViewById(R.id.text);
            statusText = addStatusText((ViewGroup) view.findViewById(R.id.controls));
            applyBlur();
            return view;
        }

        private void applyBlur() {
            image.getViewTreeObserver().addOnPreDrawListener(new ViewTreeObserver.OnPreDrawListener() {
                @Override
                public boolean onPreDraw() {
                    image.getViewTreeObserver().removeOnPreDrawListener(this);
                    image.buildDrawingCache();

                    Bitmap bmp = image.getDrawingCache();
                    blur(bmp, text);
                    return true;
                }
            });
        }

        @TargetApi(Build.VERSION_CODES.JELLY_BEAN_MR1)
        private void blur(Bitmap bkg, View view) {
            long startMs = System.currentTimeMillis();

            float radius = 20;

            Bitmap overlay = Bitmap.createBitmap((int) (view.getMeasuredWidth()),
                    (int) (view.getMeasuredHeight()), Bitmap.Config.ARGB_8888);

            Canvas canvas = new Canvas(overlay);

            canvas.translate(-view.getLeft(), -view.getTop());
            canvas.drawBitmap(bkg, 0, 0, null);

            RenderScript rs = RenderScript.create(getActivity());

            Allocation overlayAlloc = Allocation.createFromBitmap(
                    rs, overlay);

            ScriptIntrinsicBlur blur = ScriptIntrinsicBlur.create(
                    rs, overlayAlloc.getElement());

            blur.setInput(overlayAlloc);

            blur.setRadius(radius);

            blur.forEach(overlayAlloc);

            overlayAlloc.copyTo(overlay);

            view.setBackground(new BitmapDrawable(
                    getResources(), overlay));

            rs.destroy();
            statusText.setText(System.currentTimeMillis() - startMs + "ms");
        }

        @Override
        public String toString() {
            return "RenderScript";
        }

        private TextView addStatusText(ViewGroup container) {
            TextView result = new TextView(getActivity());
            result.setLayoutParams(new ViewGroup.LayoutParams(ViewGroup.LayoutParams.WRAP_CONTENT, ViewGroup.LayoutParams.WRAP_CONTENT));
            result.setTextColor(0xFFFFFFFF);
            container.addView(result);
            return result;
        }
    }

Fragment創建的時候,我先載入了布局文件,然后把TextView添加到我在布局文件中定義的LinearLayout中(用來顯示模糊效果,進行效果測試),最后對圖片做模糊處理。

applyBlur()函數中我注冊了onPreDrawListener()。因為在applyBlur()方法調用的時候界面還沒有開始布局,所以我需要實現這個監聽器否則不能進行模糊處理。需要等到布局文件全都經過measuredlaid outdisplayed的時候,才能進行操作。

onPreDraw()回調函數中,我首先把返回值false改成true。這個很重要,如果返回false的話,剛開始出現的那一幀畫面會被跳過,但是我們需要顯示這第一幀,所以要返回true

接著我去掉了里面的回調方法,因為我們不需要監聽它的preDraw事件。

然后我們需要從ImageView中獲取Bitmap,然后用getDrawingCache()函數創建drawing cache并保存。

最后就是進行模糊處理了,我們接下來會詳細討論這個環節。

需要說明的是,我的代碼中在兩種情況下考慮不是很周全:

在布局文件改變時不會再自動重新模糊處理。這個問題可以通過注冊onGlobalLayoutListener監聽器解決,在布局文件改變時重新進行模糊處理就可以了。

這個模糊處理操作是在主線程中進行的。我們知道在實際開發中不會這么做,但是為了方便暫時先這么做了。

現在回到blur()方法:

首先我創建了一個空的bitmap,把背景的一部分復制進去,之后我會對這個bitmap進行模糊處理并設置為TextView的背景。

通過這個bitmap保存Canvas的狀態;

在父布局文件中把Canvas移動到TextView的位置;

ImageView的內容繪到bitmap中;

此時,我們就有了一個和TextView一樣大小的bitmap,它包含了ImageView的一部分內容,也就是TextView背后一層布局的內容;

創建一個Renderscript的實例;

把bitmap復制一份到Renderscript需要的數據片中;

創建Renderscript模糊處理的實例;

設置輸入,半徑范圍然后進行模糊處理;

把處理后的結果復制回之前的bitmap中;

好了,我們已經把bitmap驚醒模糊處理了,可以將它設置為TextView背景了;

這是我們處理后的效果:

可以看到效果還不錯,但是它用了57ms的時間。我們知道在Android中渲染一幀的時間應該不超過16ms(60fps),但如果在UI線程中做模糊處理就會讓幀率降到了17fps。顯然這是不可接受的,我們需要把這個操作移到AsyncTask上或者使用別的機制實現。

而且有必要說明的是,ScriptIntrinsicBlur只支持API17以上,當然也可以用Renderscript的support lib降低一些API版本的要求。

可是我們還是需要支持一些老一些的API版本,它們不支持Renderscript,現在我們看看該怎么辦吧。

FastBlur

因為我們知道,這種模糊處理的過程也就是像素處理而已,所以我們可以嘗試著手動進行模糊操作。幸運的是,Java上已經有了很多實現模糊處理方案的例子。我們唯一要做的就是找到一個相對快速的實現方案。

感謝在StackOverFlow上的一篇帖子,我找到了一個能快速實現模糊處理的方案。先看看它是怎么樣的。

因為很多代碼都是一樣的,所以這里只討論關于模糊處理的函數:

    private void blur(Bitmap bkg, View view) {
        long startMs = System.currentTimeMillis();
        float radius = 20;

        Bitmap overlay = Bitmap.createBitmap((int) (view.getMeasuredWidth()),
                (int) (view.getMeasuredHeight()), Bitmap.Config.ARGB_8888);
        Canvas canvas = new Canvas(overlay);
        canvas.translate(-view.getLeft(), -view.getTop());
        canvas.drawBitmap(bkg, 0, 0, null);
        overlay = FastBlur.doBlur(overlay, (int)radius, true);
        view.setBackground(new BitmapDrawable(getResources(), overlay));
        statusText.setText(System.currentTimeMillis() - startMs + "ms");
    }

實現的效果如下:

可以看到,模糊處理的效果也相當不錯。使用FastBlur的好處是,我們可以去掉對Renderscript的依賴(還有最低API版本的限制)。但是可惡的是,模糊處理操作竟然花費了147ms!這還不是最慢的SW模糊算法,我都不敢用高斯模糊了…

繼續深入

現在我們要想想該怎么做。模糊處理的過程都會有精度損失,你知道什么是精度損失嗎?對,要降低尺寸。

既然這樣,為什么不把bitmap的尺寸先降低然后進行模糊處理,然后再放大尺寸呢?我試著實現了一下這個想法,這是處理后得到的效果:

看到了嗎!Renderscript只用了13ms,FastBlur只用了2ms!還不錯。

再看看代碼。這里只討論FastBlur版本,因為Renderscript也是一樣的,全部代碼都可以從GitHub倉庫中檢出。

    private void blur(Bitmap bkg, View view) {
        long startMs = System.currentTimeMillis();
        float scaleFactor = 1;
        float radius = 20;
        if (downScale.isChecked()) {
            scaleFactor = 8;
            radius = 2;
        }

        Bitmap overlay = Bitmap.createBitmap((int) (view.getMeasuredWidth()/scaleFactor),
                (int) (view.getMeasuredHeight()/scaleFactor), Bitmap.Config.ARGB_8888);
        Canvas canvas = new Canvas(overlay);
        canvas.translate(-view.getLeft()/scaleFactor, -view.getTop()/scaleFactor);
        canvas.scale(1 / scaleFactor, 1 / scaleFactor);
        Paint paint = new Paint();
        paint.setFlags(Paint.FILTER_BITMAP_FLAG);
        canvas.drawBitmap(bkg, 0, 0, paint);

        overlay = FastBlur.doBlur(overlay, (int)radius, true);
        view.setBackground(new BitmapDrawable(getResources(), overlay));
        statusText.setText(System.currentTimeMillis() - startMs + "ms");
    }

我們過一遍這個代碼:

scaleFactor提供了需要縮小的等級,在代碼中我把bitmap的尺寸縮小到原圖的1/8。因為這個bitmap在模糊處理時會先被縮小然后再放大,所以在我的模糊算法中就不用radius這個參數了,所以把它設成2。

接著需要創建bitmap,這個bitmap比最后需要的小八倍。

請注意我給Paint提供了FILTER_BITMAP_FLAG標示,這樣的話在處理bitmap縮放的時候,就可以達到雙緩沖的效果,模糊處理的過程就更加順暢了。

接下來和之前一樣進行模糊處理操作,這次的圖片小了很多,幅度也降低了很多,所以模糊過程非常快。

把模糊處理后的圖片作為背景,它會自動進行放大操作的。

之前說到FastBlur進行模糊操作比Renderscript還要快,這是因為FastBlur在進行bitmap復制操作時還會同時進行其他操作,節省了時間。經過了這些處理后,我們應該已經掌握了相對快速的模糊處理方案和原理,并去掉了對Renderscript的依賴。

本文的示例代碼:GitHub – blurring。

原文 Advanced blurring techniques
翻譯 伯樂在線 - chris

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