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性能優化 (四) ubuntu 完美編譯 libjpeg 圖像壓縮庫,媲美微信圖片壓縮算法

2json / 3329人閱讀

摘要:但是為了能夠適配低端的手機這里的低端是指以前的硬件配置不高的手機,和內存在手機上都非常吃緊,性能差,由于哈夫曼算法比較吃并且編解碼慢,被迫用了其他的算法。

使用方式

    在 project/build.gradle 上添加以下代碼

    allprojects {
    		repositories {
    			...
    			maven { url "https://jitpack.io" }
    		}
    	}
    

    在 app/build.gradle 添加依賴

    dependencies {
            implementation "com.github.yangkun19921001:LIBJPEG_SAMPLE:v1.0.1"
    }
    

    壓縮使用

    //bitmap        : 需要壓縮的 bitmap
    //q             : 壓縮質量 建議 30 - 50
    //outputFilePath: 壓縮之后存儲的圖片地址
    JpegUtils.native_Compress(Bitmap bitmap,int q,String outputFilePath);
    

JEPG 是什么");

相信有一部分使用 iPhone 手機用微信發送圖片的時候,明明圖片大小只有 1M ,但清晰度比 Android 手機 5 M 圖片大小的還要清晰,那么這是為什么呢 ?。

當時谷歌開發 Android 的時候,考慮了大部分手機的配置并沒有那么高,所以對圖片處理使用的是 Skia。當然這個庫的底層還是用的 jpeg 圖片壓縮處理。但是為了能夠適配低端的手機(這里的低端是指以前的硬件配置不高的手機,CPU 和內存在手機上都非常吃緊,性能差),由于哈夫曼算法比較吃 CPU 并且編解碼慢,被迫用了其他的算法。所以 Skia 在進行圖片處理在低版本中并沒有開啟哈弗曼算法。

那么,JEPG 到底是什么?JEPG (全稱是 Joint Photographic Experts Group) 是一種常見的一種圖像格式,為什么我在這里會提到 JEPG 呢?是因為開源了一個 C/C++ 庫底層是基于哈夫曼算法對圖片的壓縮 (libjpeg),下面我們就來著重了解下 libjpeg 這個庫

libjpeg 簡介

libjpeg-turbo 是一個 JPEG 圖像編解碼器,它使用 SIMD 指令(MMX,SSE2,AVX2,NEON,AltiVec)來加速 x86,x86-64,ARM 和 PowerPC 系統上的基線 JPEG 壓縮和解壓縮,以及漸進式JPEG 壓縮 x86 和 x86-64 系統。在這樣的系統上,libjpeg-turbo 的速度通常是 libjpeg 的 2 - 6 倍,其他條件相同。在其他類型的系統上,憑借其高度優化的霍夫曼編碼例程,libjpeg-turbo 仍然可以大大超過 libjpeg。在許多情況下,libjpeg-turbo 的性能可與專有的高速 JPEG 編解碼器相媲美。 libjpeg-turbo 實現了傳統的 libjpeg API 以及功能較弱但更直接的 TurboJPEG API 。 libjpeg-turbo 還具有色彩空間擴展,允許它從/解壓縮到32位和大端像素緩沖區(RGBX,XBGR等),以及功能齊全的 Java 接口。 libjpeg-turbo 最初基于 libjpeg / SIMD,這是由 Miyasaka Masaru 開發的 libjpeg v6b 的 MMX 加速衍生物。 TigerVNC 和 VirtualGL 項目在 2009 年對編解碼器進行了大量增強,并且在2010年初,libjpeg-turbo 分拆成一個獨立項目,目標是為更廣泛的用戶提供高速 JPEG壓縮/解壓縮技術。開發人員。

現在我們大概了解到了 libjpeg 是一個對圖像編解碼庫,現在我們需要準備環境去編譯 libjpeg。

編譯準備工作

系統: Ubuntu 18.04 也可以使用我下載好的 提取碼:biyt

libjpeg: libjepg 2.0.2

cmake: cmake-3.14.4-Linux-x86_64.tar.gz

ndk: android-ndk-r17c

開始發車準備編譯

    ubuntu 中下載 libjpeg

      wget github.com/libjpeg-tur…

      解壓 tar xvf 2.0.2.tar.gz

      編譯參考

    ubuntu 中安裝 cmake

      刪除原來的 apt-get autoremove cmake

      wget github.com/Kitware/CMa…

      解壓 tar zxvf cmake-3.14.3.tar.gz

      創建軟連接

        mv cmake-3.14.3-Linux-x86_64 /opt/cmake-3.14.3

        ln -sf /opt/cmake-3.14.3/bin/* /usr/bin/

      輸入 cmake -- version 如果有這樣的顯示代表安裝成功

    進入到 libjpeg 目錄,生成 shell 腳本

      vim build.sh 新建一個文件

      # lib-name
      MY_LIBS_NAME=libjpeg-turbo_2.0.2
      # 源碼目錄
      MY_SOURCE_DIR=/home/yangkun/libjpeg-turbo-2.0.2
      MY_BUILD_DIR=yangkun
      
      # android-cmake
      CMAKE_PATH=/opt/cmake-3.14.4/bin
      
      export PATH=${CMAKE_PATH}/bin:$PATH
      
      NDK_PATH=/home/yangkun//android-ndk-r17c
      BUILD_PLATFORM=linux-x86_64
      TOOLCHAIN_VERSION=4.9
      ANDROID_VERSION=24
      
      ANDROID_ARMV5_CFLAGS="-march=armv5te"
      ANDROID_ARMV7_CFLAGS="-march=armv7-a -mfloat-abi=softfp -mfpu=neon"  # -mfpu=vfpv3-d16  -fexceptions -frtti
      ANDROID_ARMV8_CFLAGS="-march=armv8-a"  	# -mfloat-abi=softfp -mfpu=neon -fexceptions -frtti
      ANDROID_X86_CFLAGS="-march=i386 -mtune=intel -mssse3 -mfpmath=sse -m32"
      ANDROID_X86_64_CFLAGS="-march=x86-64 -msse4.2 -mpopcnt -m64 -mtune=intel"
      
      # params($1:arch,$2:arch_abi,$3:host,$4:compiler,$5:cflags,$6:processor)
      build_bin() {
      
          echo "-------------------star build $2-------------------------"
      
          ARCH=$1                # arm arm64 x86 x86_64
          ANDROID_ARCH_ABI=$2    # armeabi armeabi-v7a x86 mips
          # 最終編譯的安裝目錄
          PREFIX=$(pwd)/dist/${MY_LIBS_NAME}/${ANDROID_ARCH_ABI}/
          HOST=$3
          COMPILER=$4
          PROCESSOR=$6
          SYSROOT=${NDK_PATH}/platforms/android-${ANDROID_VERSION}/arch-${ARCH}
          CFALGS="$5"
          TOOLCHAIN=${NDK_PATH}/toolchains/${HOST}-${TOOLCHAIN_VERSION}/prebuilt/${BUILD_PLATFORM}
          
          # build 中間件
          BUILD_DIR=./${MY_BUILD_DIR}/${ANDROID_ARCH_ABI}
      
          export CFLAGS="$5 -Os -D__ANDROID_API__=${ANDROID_VERSION} --sysroot=${SYSROOT} 
                         -isystem ${NDK_PATH}/sysroot/usr/include 
                         -isystem ${NDK_PATH}/sysroot/usr/include/${HOST} "
          export LDFLAGS=-pie
      
          echo "path==>$PATH"
          echo "build_dir==>$BUILD_DIR"
          echo "ARCH==>$ARCH"
          echo "ANDROID_ARCH_ABI==>$ANDROID_ARCH_ABI"
          echo "HOST==>$HOST"
          echo "CFALGS==>$CFALGS"
          echo "COMPILER==>$COMPILER-gcc"
          echo "PROCESSOR==>$PROCESSOR"
      
          mkdir -p ${BUILD_DIR}   #創建當前arch_abi的編譯目錄,比如:binary/armeabi-v7a
          cd ${BUILD_DIR}         #此處 進了當前arch_abi的2級編譯目錄
      
      #運行時創建臨時編譯鏈文件toolchain.cmake
      cat >toolchain.cmake << EOF 
      set(CMAKE_SYSTEM_NAME Linux)
      set(CMAKE_SYSTEM_PROCESSOR $6)
      set(CMAKE_C_COMPILER ${TOOLCHAIN}/bin/${COMPILER}-gcc)
      set(CMAKE_FIND_ROOT_PATH ${TOOLCHAIN}/${COMPILER})
      EOF
      
          cmake -G"Unix Makefiles" 
                -DCMAKE_TOOLCHAIN_FILE=toolchain.cmake 
                -DCMAKE_POSITION_INDEPENDENT_CODE=1 
                -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=${PREFIX} 
                -DWITH_JPEG8=1 
                ${MY_SOURCE_DIR}
      
          make clean
          make
          make install
      
          #從當前arch_abi編譯目錄跳出,對應上面的cd ${BUILD_DIR},以便function多次執行
          cd ../../
      
          echo "-------------------$2 build end-------------------------"
      }
      
      # build armeabi
      build_bin arm armeabi arm-linux-androideabi arm-linux-androideabi "$ANDROID_ARMV5_CFLAGS" arm
      
      #build armeabi-v7a
      build_bin arm armeabi-v7a arm-linux-androideabi arm-linux-androideabi "$ANDROID_ARMV7_CFLAGS" arm
      
      #build arm64-v8a
      build_bin arm64 arm64-v8a aarch64-linux-android aarch64-linux-android "$ANDROID_ARMV8_CFLAGS" aarch64
      
      #build x86
      build_bin x86 x86 x86 i686-linux-android "$ANDROID_X86_CFLAGS" i386
      
      #build x86_64
      build_bin x86_64 x86_64 x86_64 x86_64-linux-android "$ANDROID_X86_64_CFLAGS" x86_64
      

      如果編譯遇見 權限問題

      給它一個 可執行文件的權限 chmod +x build.sh

      繼續執行

      編譯完成

      這里我們發現 已經有我們需要的 靜態庫 .a 和 動態庫 .so

      在 AndroidStudio 中創建一個簡單的項目 用于測試是否壓縮成功

        結構目錄

      標紅的都是重要的文件,include 頭文件和 libs/armeabi-v7a 是我們剛剛編譯出來的文件

      下面我們就來運行一下看看壓縮效果

        壓縮主要代碼

        jni 代碼

        #include 
        #include 
        #include "../include/jpeglib.h"
        #include 
        #include 
        
        
        void write_JPEG_file(uint8_t *data, int w, int h, jint q, const char *path) {
        //    3.1、創建jpeg壓縮對象
            jpeg_compress_struct jcs;
            //錯誤回調
            jpeg_error_mgr error;
            jcs.err = jpeg_std_error(&error);
            //創建壓縮對象
            jpeg_create_compress(&jcs);
        //    3.2、指定存儲文件  write binary
            FILE *f = fopen(path, "wb");
            jpeg_stdio_dest(&jcs, f);
        //    3.3、設置壓縮參數
            jcs.image_width = w;
            jcs.image_height = h;
            //bgr
            jcs.input_components = 3;
            jcs.in_color_space = JCS_RGB;
            jpeg_set_defaults(&jcs);
            //開啟哈夫曼功能
            jcs.optimize_coding = true;
            jpeg_set_quality(&jcs, q, 1);
        //    3.4、開始壓縮
            jpeg_start_compress(&jcs, 1);
        //    3.5、循環寫入每一行數據
            int row_stride = w * 3;//一行的字節數
            JSAMPROW row[1];
            while (jcs.next_scanline < jcs.image_height) {
                //取一行數據
                uint8_t *pixels = data + jcs.next_scanline * row_stride;
                row[0] = pixels;
                jpeg_write_scanlines(&jcs, row, 1);
            }
        //    3.6、壓縮完成
            jpeg_finish_compress(&jcs);
        //    3.7、釋放jpeg對象
            fclose(f);
            jpeg_destroy_compress(&jcs);
        }
        
        
        extern "C"
        JNIEXPORT void JNICALL
        Java_com_yk_libjpeg_1sample_libjpeg_JpegUtils_native_1Compress__Landroid_graphics_Bitmap_2ILjava_lang_String_2(
                JNIEnv *env, jclass type, jobject bitmap, jint q, jstring path_) {
            const char *path = env->GetStringUTFChars(path_, 0);
            //從bitmap獲取argb數據
            AndroidBitmapInfo info;//info=new 對象();
            //獲取里面的信息
            AndroidBitmap_getInfo(env, bitmap, &info);//  void method(list)
            //得到圖片中的像素信息
            uint8_t *pixels;//uint8_t char    java   byte     *pixels可以當byte[]
            AndroidBitmap_lockPixels(env, bitmap, (void **) &pixels);
            //jpeg argb中去掉他的a ===>rgb
            int w = info.width;
            int h = info.height;
            int color;
            //開一塊內存用來存入rgb信息
            uint8_t *data = (uint8_t *) malloc(w * h * 3);//data中可以存放圖片的所有內容
            uint8_t *temp = data;
            uint8_t r, g, b;//byte
            //循環取圖片的每一個像素
            for (int i = 0; i < h; i++) {
                for (int j = 0; j < w; j++) {
                    color = *(int *) pixels;//0-3字節  color4 個字節  一個點
                    //取出rgb
                    r = (color >> 16) & 0xFF;//    #00rrggbb  16  0000rr   8  00rrgg
                    g = (color >> 8) & 0xFF;
                    b = color & 0xFF;
                    //存放,以前的主流格式jpeg    bgr
                    *data = b;
                    *(data + 1) = g;
                    *(data + 2) = r;
                    data += 3;
                    //指針跳過4個字節
                    pixels += 4;
                }
            }
            //把得到的新的圖片的信息存入一個新文件 中
            write_JPEG_file(temp, w, h, q, path);
        
            //釋放內存
            free(temp);
            AndroidBitmap_unlockPixels(env, bitmap);
            env->ReleaseStringUTFChars(path_, path);
        }
        

        調用代碼

        public class JpegUtils {
            static {
                System.loadLibrary("jpeg-yk");
            }
        
            /**
             * A native method that is implemented by the "native-lib" native library,
             * which is packaged with this application.
             */
            public native  static void native_Compress(Bitmap bitmap, int q, String path);
        
        }
        

效果

    開始壓縮

        public void click(View view) {
            File input = new File(Environment.getExternalStorageDirectory(), "/girl.jpg");
            ImageView preImg = findViewById(R.id.pre);
            mNextImg = findViewById(R.id.next);
            inputBitmap = BitmapFactory.decodeFile(input.getAbsolutePath());
            preImg.setImageBitmap(inputBitmap);
           JpegUtils .native_Compress(inputBitmap, 10, Environment.getExternalStorageDirectory() + "/girl4.jpg");
            Toast.makeText(this, "執行完成", Toast.LENGTH_SHORT).show();
            String filePath = Environment.getExternalStorageDirectory() + "/girl4.jpg";
            mNextImg.setImageBitmap(BitmapFactory.decodeFile(filePath));
        }
    

    動畫效果

    壓縮效果: 壓縮質量在 10 的時候用壓縮出來的質量也還是挺好了,只有周圍有點點模糊,但是建議壓縮質量在 30 -50 之間。

    壓縮率: 大約壓縮后的圖片大小是原圖的縮小 6 倍的樣子。

資料 更多代碼信息請移步 GitHub 提供 libjpeg 編譯腳本 libjpeg 編譯的源碼和動態/靜態庫 在 dist 目錄 提取碼:b0cs 計劃

圖片優化計劃出三篇文章

    libjpeg 編譯及使用

    長圖巨圖優化

    bitmap 內存管理 三級緩存

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