Android高級模糊技術[轉]


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:

1

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:

1 <android.support.v4.view.ViewPager
2 xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
3     xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"
4     android:id="@+id/pager"
5     android:layout_width="match_parent"
6     android:layout_height="match_parent"
7     tools:context="com.paveldudka.MainActivity" />

這是Fragment的布局文件內容:

 1 <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
 2  
 3 <FrameLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
 4     android:layout_width="match_parent"
 5     android:layout_height="match_parent">
 6  
 7     <ImageView
 8         android:id="@+id/picture"
 9         android:layout_width="match_parent"
10         android:layout_height="match_parent"
11         android:src="@drawable/picture"
12         android:scaleType="centerCrop" />
13  
14     <TextView
15         android:id="@+id/text"
16         android:gravity="center_horizontal"
17         android:layout_width="match_parent"
18         android:layout_height="wrap_content"
19         android:text="My super text"
20         android:textColor="<a href="http://www.jobbole.com/members/android/" rel="nofollow">@android</a>:color/white"
21         android:layout_gravity="center_vertical"
22         android:textStyle="bold"
23         android:textSize="48sp" />
24     <LinearLayout
25         android:id="@+id/controls"
26         android:layout_width="match_parent"
27         android:layout_height="wrap_content"
28         android:background="#7f000000"
29         android:orientation="vertical"
30         android:layout_gravity="bottom"/>
31 </FrameLayout>

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:

 1 public class RSBlurFragment extends Fragment {
 2     private ImageView image;
 3     private TextView text;
 4     private TextView statusText;
 5  
 6     @Override
 7     public View onCreateView(LayoutInflater inflater, ViewGroup container, Bundle savedInstanceState) {
 8         View view = inflater.inflate(R.layout.fragment_layout, container, false);
 9         image = (ImageView) view.findViewById(R.id.picture);
10         text = (TextView) view.findViewById(R.id.text);
11         statusText = addStatusText((ViewGroup) view.findViewById(R.id.controls));
12         applyBlur();
13         return view;
14     }
15  
16     private void applyBlur() {
17         image.getViewTreeObserver().addOnPreDrawListener(new ViewTreeObserver.OnPreDrawListener() {
18             @Override
19             public boolean onPreDraw() {
20                 image.getViewTreeObserver().removeOnPreDrawListener(this);
21                 image.buildDrawingCache();
22  
23                 Bitmap bmp = image.getDrawingCache();
24                 blur(bmp, text);
25                 return true;
26             }
27         });
28     }
29  
30     @TargetApi(Build.VERSION_CODES.JELLY_BEAN_MR1)
31     private void blur(Bitmap bkg, View view) {
32         long startMs = System.currentTimeMillis();
33  
34         float radius = 20;
35  
36         Bitmap overlay = Bitmap.createBitmap((int) (view.getMeasuredWidth()),
37                 (int) (view.getMeasuredHeight()), Bitmap.Config.ARGB_8888);
38  
39         Canvas canvas = new Canvas(overlay);
40  
41         canvas.translate(-view.getLeft(), -view.getTop());
42         canvas.drawBitmap(bkg, 0, 0, null);
43  
44         RenderScript rs = RenderScript.create(getActivity());
45  
46         Allocation overlayAlloc = Allocation.createFromBitmap(
47                 rs, overlay);
48  
49         ScriptIntrinsicBlur blur = ScriptIntrinsicBlur.create(
50                 rs, overlayAlloc.getElement());
51  
52         blur.setInput(overlayAlloc);
53  
54         blur.setRadius(radius);
55  
56         blur.forEach(overlayAlloc);
57  
58         overlayAlloc.copyTo(overlay);
59  
60         view.setBackground(new BitmapDrawable(
61                 getResources(), overlay));
62  
63         rs.destroy();
64         statusText.setText(System.currentTimeMillis() - startMs + "ms");
65     }
66  
67     @Override
68     public String toString() {
69         return "RenderScript";
70     }
71  
72     private TextView addStatusText(ViewGroup container) {
73         TextView result = new TextView(getActivity());
74         result.setLayoutParams(new ViewGroup.LayoutParams(ViewGroup.LayoutParams.WRAP_CONTENT, ViewGroup.LayoutParams.WRAP_CONTENT));
75         result.setTextColor(0xFFFFFFFF);
76         container.addView(result);
77         return result;
78     }
79 }
  • 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
  • 接着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並保存。
  • 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進行模糊處理並設置為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:

2

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,所以我們可以嘗試着手動進行模糊操作。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,所以這里只討論關於模糊處理的函數:

 1 private void blur(Bitmap bkg, View view) {
 2     long startMs = System.currentTimeMillis();
 3     float radius = 20;
 4  
 5     Bitmap overlay = Bitmap.createBitmap((int) (view.getMeasuredWidth()),
 6             (int) (view.getMeasuredHeight()), Bitmap.Config.ARGB_8888);
 7     Canvas canvas = new Canvas(overlay);
 8     canvas.translate(-view.getLeft(), -view.getTop());
 9     canvas.drawBitmap(bkg, 0, 0, null);
10     overlay = FastBlur.doBlur(overlay, (int)radius, true);
11     view.setBackground(new BitmapDrawable(getResources(), overlay));
12     statusText.setText(System.currentTimeMillis() - startMs + "ms");
13 }

實現的效果如下:

3

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,理模糊操作竟然花費了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?我試着實現了一下這個想法,這是處理后得到的效果:

4

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。

 1 private void blur(Bitmap bkg, View view) {
 2     long startMs = System.currentTimeMillis();
 3     float scaleFactor = 1;
 4     float radius = 20;
 5     if (downScale.isChecked()) {
 6         scaleFactor = 8;
 7         radius = 2;
 8     }
 9  
10     Bitmap overlay = Bitmap.createBitmap((int) (view.getMeasuredWidth()/scaleFactor),
11             (int) (view.getMeasuredHeight()/scaleFactor), Bitmap.Config.ARGB_8888);
12     Canvas canvas = new Canvas(overlay);
13     canvas.translate(-view.getLeft()/scaleFactor, -view.getTop()/scaleFactor);
14     canvas.scale(1 / scaleFactor, 1 / scaleFactor);
15     Paint paint = new Paint();
16     paint.setFlags(Paint.FILTER_BITMAP_FLAG);
17     canvas.drawBitmap(bkg, 0, 0, paint);
18  
19     overlay = FastBlur.doBlur(overlay, (int)radius, true);
20     view.setBackground(new BitmapDrawable(getResources(), overlay));
21     statusText.setText(System.currentTimeMillis() - startMs + "ms");
22 }

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。
  • 接着需要創建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,並去掉了對Renderscript的依賴。

本文的示例代碼:GitHub – blurring

 

原文鏈接: trickyandroid   翻譯: 伯樂在線 chris
譯文鏈接: http://blog.jobbole.com/63894/

 

 

 

 

 

 


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