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[实战带源码]Android 图片高斯模糊解决方案

李相公 • 2月前发布

近年来,图片高斯模糊备受设计师的青睐,在各大知名APP中,如微信、手机QQ、网易云音乐等等都有对背景高斯图模糊的设计,在Adnroid 中,现在常用的图片高斯模糊技术有三种:RenderScript 、fastBlur对RenderScript和fastBlur的优化,接下来分别分析各自的优缺点和在项目中该使用哪个解决方案。先上一张效果图:

高斯模糊效果图.png

1,RenderScript

RenderScript是在Android上的高性能运行密集型运算的框架,RenderScript主要用于数据并行计算,尤其对图像处理、摄影分析和计算机视觉特别有用。RenderScript是在Android3.0(API 11)引入的。而Android图片高斯模糊处理,通常也是用这个库来完成。它提供了我们Java层调用的API,实际上是在c/c++ 层来处理的,所以它的效率和性能通常是最高的。要使用RenderScript完成图片高斯模糊只需要以下几步:(1) 初始化一个RenderScript Context:RenderScript 上下文环境通过create(Context)方法来创建,它保证RenderScript的使用并且提供一个控制后续所有RenderScript对象(如:ScriptIntrinsicBlur、Allocation等)生命周期的对象。

(2)通过Script至少创建一个Allocation:一个Allocation是提供存储大量可变数据的RenderScript 对象。在内核中,Allocation作为输入和输出,在内核中通过rsGetElementAt_type ()rsSetElementAt_type()方法来访问Allocation当script全局绑定的时候。使用createFromBitmap 和createTyped来创建Allocation。

(3)创建ScriptIntrinsic:它内置了RenderScript 的一些通用操作,如高斯模糊、扭曲变换、图像混合等等,更多的操作请看ScriptIntrinsic的子类,本文要用的高斯模糊处理就是用的它的子类ScriptIntrinsicBlur。(4)填充数据到Allocations:除了使用方法createFromBitmap创建的Allocation外,其它的第一次创建时都是填充的空数据。

(5) 设置模糊半径:设置一个模糊的半径,其值为 0-25。

(6) 启动内核,调用方法处理:调用forEach 方法模糊处理。

(7) 从Allocation 中拷贝数据:为了能在Java层访问Allocation的数据,用Allocation其中一个copy方法来拷贝数据。(8) 销毁RenderScript对象:可以用destroy方法来销毁RenderScript对象或者让它可以被垃圾回收,destroy 之后,就能在用它控制的RenderScript对象了(比如在销毁了之后,再调用ScriptIntrinsic或者Allocation的方法是要抛异常的)。

以上几个步骤就可以完成的图片的高斯模糊,看一下对应的代码:

上面对应的步骤已经用序号标出,代码就十行左右,很简单。这就十Android提供给我们的可以处理图片高斯模糊的库。性能比较好,因为是在c/c++层做的处理。但是它只能在API 17或者更高的版本使用, 看一下文档的说明:

RC——API.png

如上图,红框中标记的ScriptIntrinsicBlur 是在API 17加入的,因此低版本的手机是用不了,为了能兼容低版本的手机,我们还得探索其他方案。

RenderScript 兼容包:所幸的是,Google 为了兼容低版本也可以用RenderScript,加了一个兼容包,android.support.v8.renderscript ,使用support.v8.renderscript就能兼容到Android 2.3版本(API 9),现在市面上估计没有比2.3版本还低的手机了(4.x 的手机都不多了)。使用兼容包和使用原生的RenderScript完全一样,代码还是上面的代码。只是需要在app 的build.gradle添加如下的代码

只要添加上面的2行代码就行了。但是有2点需要注意:

注意:1,Android SDK Tools revision 22.2 or higher(Tools 需要22.2或者更高的版本)2,Android SDK Build-tools revision 18.1.0 or higher( Build-tools 需要18.1.0或者更高的版本)如果没有达到的话,通过Anroid SDK Manager 更新安装。

有了兼容包,那么RenderScript就是一个完美的解决方案了吗?答案是NO,还有2个缺点:

  • 虽然RenderScript效率不错,但是处理尺寸大一点的图片还是达不到16ms每一帧,需要优化

  • 虽然兼容包能解决API17以下不能使用的问题,但是引入兼容包又带来了新的问题,APK 的包大小增大了,support.v8.renderscript有160k,现在各家的APP都在要求APK瘦身,对于那种本来就很大的APK来说还是不能接受的。

因此我们还要找一下其他方案,接下来看一下fastBlur算法

2,fastBlur

fastBlur 是除了RenderScript 之外的另一种方法,它直接在Java层做图片的模糊处理。对每个像素点应用高斯模糊计算、最后在合成Bitmap。请看源码:

如上所示,就一个方法,使用这种方式不会有兼容性问题,也不会引入jar包导致APK变大。但是这种方法的效率是非常低的,想想也知道,因为是在Java 层处理,速度当然慢。测试了一张800 x 450 的图片,RenderScript平均25 ms 左右,fastBlur平均310ms 左右,相当于差了10倍。还有就是使用这种方式是把图片全部加载到内存,如果图片较大,容易导致OOM。

3,对RenderScript 和fastBlur 的优化

上面对RenderScript 和fastBlur做了分析,虽然RenderScript的效率要比fastBlur 好很多,但是还是有可能达不到16ms每一帧的要求而导致卡顿。所以需要进行优化。

思路: 在stackOverFlow上有提供优化思路(地址:http://stackoverflow.com/questions/2067955/fast-bitmap-blur-for-android-sdk),原理是这样的:通过缩小图片,使其丢失一些像素点,接着进行模糊化处理,然后再放大到原来尺寸。由于图片缩小后再进行模糊处理,需要处理的像素点和半径都变小,从而使得模糊处理速度加快。

因此我们只需要将原来的图片缩小,然后在用RenderScript 或者fastBlur 处理,就可以加快速度了,添加如下代码:

renderScript 高斯模糊的完整方法如下:

先对Bitmap 缩小,然后再模糊处理。

Note:缩小的系数应该为2的整数次幂 ,即上面代码中的scale应该为1/2、1/4、1/8 ... 参考BitmapFactory.Options 对图片缩放 的inSample系数。据前辈们经验,一般scale = 1/8 为佳。

看一下使用RenderScript和fastBlur 以及优化后,高斯模糊一张图片所花时间的对比表,测试机型为魅族metal,系统为Android 5.1,如下:

模糊时间对比表.png

如上图:以1080 x 1349 的图片为例(每一个半径取5次的均值),使用原尺寸用两种方法进行高斯模糊,RenderScript的效率比fastBlur高,大约快10倍,但是都超过了16ms,而使用优化方法后,使其先缩小8倍,再模糊,2种方法效率都有质的提高,RenderScript模糊时间不足5ms,fastBlur 也接近16ms,半径为15以下小与16ms。

因此不管使用哪种方法模糊图片,都应该先优化,再模糊。

4,优缺点比较及图片高斯模糊方案

RenderScript 优点:

  • 使用简单,原生的API,十行左右的代码就能完成高斯模糊

  • 效率较高,是在c/c++层做处理

RenderScript 缺点:

  • API 17以上才能使用

  • 用兼容包的话,会导致APK 体积增大,support包约160k

fastBlur的优点:

  • 没有兼容版本问题

  • 不用引入三方包,不会增加APK大小

fastBlur的缺点:

  • 效率很低,在Java层做处理

  • 将Bitmap全部加载到内存,较大图片容易OOM

以上对比了2种方法的优缺点,各有优劣,那么我们到底选择哪一种呢?这个需要看情况而定,给出下面2种方案:高斯模糊方案一: 如果APK本身较小,可以接受增大的160k体积,那么直接使用兼容包的RenderScript (注意需要先优化,用上面的先缩小再模糊)。高斯模糊方案二:如果不想APK体积增大,那么在模糊的时候做判断, API版本大于17 ,直接使用原生的RenderScript模糊,API版本小于17,则用fastBlur方法。(同样需要先优化,后模糊)

5,轮子

由于高斯模糊在项目中用得比较多,而每一个项目都去拷贝代码,这样很麻烦,并且不优雅,因此,对这两种方法优化后,封装成了一个Lib,要使用时直接添加依赖就行。

添加依赖:1, 最外层build.gradle 添加一下代码:

2,app 的build.gradle添加:

3,app 的build.gradle添加:

使用方法:1,简单使用,指定Bitmap和半径

2,可以指定缩小的倍数,默认缩小倍数为8

3, 指定使用哪一种方法,默认是使用兼容的RenderScript 高斯模糊

代码已经上传Github:EasyBlur

参考资料

RenderScript API 指南android图片处理之图像模糊高斯模糊实现方案探究Fast Bitmap Blur For Android SDK

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标签:
Android
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