@cxm-2016
2016-11-21T12:11:32.000000Z
字数 8776
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OpenGL-ES
版本:1
作者:陈小默
声明:禁止商业,禁止转载
上一篇:OpenGL-ES 3.0学习指南(二)——Hello Java
本章内容的安排为三个部分,第一部分主要介绍
bitmap.h
头文件中声明的含义。第二部分对基本操作进行面向对象的封装。第三部分通过一个将图像变为灰度的例子来比较Java与JNI在数据处理上的差别。
bitmap.h
头文件中的内容并不多,主要有这些部分组成:
#define ANDROID_BITMAP_RESULT_SUCCESS 0
#define ANDROID_BITMAP_RESULT_BAD_PARAMETER -1
#define ANDROID_BITMAP_RESULT_JNI_EXCEPTION -2
#define ANDROID_BITMAP_RESULT_ALLOCATION_FAILED -3
/* Backward compatibility: this macro used to be misspelled. */
#define ANDROID_BITMAP_RESUT_SUCCESS ANDROID_BITMAP_RESULT_SUCCESS
这里定义了对Bitmap进行操作时的结果,分别对应成功,错误的参数,JNI异常,内存分配错误,至于最后一个,这是个梗。Google工程师在定义NDK的时候写错一个单词,居然没有检查就发布了,然后就233333333了。看来IDE的拼写检查对自己人也有好处。
enum AndroidBitmapFormat {
ANDROID_BITMAP_FORMAT_NONE = 0,
ANDROID_BITMAP_FORMAT_RGBA_8888 = 1,
ANDROID_BITMAP_FORMAT_RGB_565 = 4,
ANDROID_BITMAP_FORMAT_RGBA_4444 = 7,
ANDROID_BITMAP_FORMAT_A_8 = 8,
};
一般而言,常见的位图格式有RGB_565 、RGBA_8888、 ARGB_8888、 RGBA_4444、 ARGB_4444、 ALPHA_8 ,格式与每一位像素所占的长度和每一种颜色所占的位数相关,具体如下表所示
位图格式 | 像素长度(bit) | 颜色分量(黑色代表透明度) |
---|---|---|
ALPHA_8 | 8 | 0000 0000 |
RGB_565 | 16 | 0000 0000 0000 0000 |
RGBA_4444 | 16 | 0000 0000 0000 0000 |
ARGB_4444 | 16 | 0000 0000 0000 0000 |
RGBA_8888 | 32 | 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 |
ARGB_8888 | 32 | 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 |
通过上表我们可以知道一个图片的鲜艳程度与其格式有关,选用ARGB_8888所能够表示的颜色要比RGB_565更多,但是却需要占用更多的内存空间。
typedef struct {
uint32_t width;
uint32_t height;
uint32_t stride;
int32_t format;
uint32_t flags; // 0 for now
} AndroidBitmapInfo;
width表示图片的宽度(列数),height表示图片的高度(行数),stride为行跨度,具体含义后面会进行介绍。最后一个参数已经被弃用,其值始终为0。
int AndroidBitmap_getInfo(JNIEnv* env, jobject jbitmap,
AndroidBitmapInfo* info);
int AndroidBitmap_lockPixels(JNIEnv* env, jobject jbitmap, void** addrPtr);
int AndroidBitmap_unlockPixels(JNIEnv* env, jobject jbitmap);
通过上面的说明,我们已经基本了解了JNI中Bitmap的操作过程,现在我们需要将上述过程封装成类。在此之前,我们需要一个工具类其中包含输出LOG等基本功能,所以我们创建一个名为JniUtil.h
的头文件:
#ifndef NDK_JNIUTIL_H
#define NDK_JNIUTIL_H
#include <jni.h>
#include <android/log.h>
#include <cstdlib>
using namespace std;
#ifndef LOG_TAG
#define LOG_TAG "NDK-LIB"
#endif
#define ALOGE(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR, LOG_TAG, __VA_ARGS__)
#define ALOGD(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_DEBUG, LOG_TAG, __VA_ARGS__)
#define ALOGI(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_INFO, LOG_TAG, __VA_ARGS__)
#define ALOGW(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_WARN, LOG_TAG, __VA_ARGS__)
#endif //NDK_JNIUTIL_H
现在我们来创建一个头文件Bitmap.h
,并且在头文件中对这个类进行简单实现:
#ifndef NDK_BITMAP_H
#define NDK_BITMAP_H
#include <android/bitmap.h>
#include "JniUtil.h"
typedef uint32_t ABsize;//Android Bitmap size
typedef int32_t ABformat;//Android Bitmap format
#ifdef ARGB_8888
typedef uint32_t APixel;
ABformat checkFormat = ANDROID_BITMAP_FORMAT_RGBA_8888;
#elif defined(ARGB_4444)
typedef uint16_t APixel;
ABformat checkFormat = ANDROID_BITMAP_FORMAT_RGBA_4444;
#elif defined(RGB_565)
typedef uint16_t APixel;
ABformat checkFormat = ANDROID_BITMAP_FORMAT_RGB_565;
#elif defined(ALPHA_8)
typedef uint8_t APixel;
ABformat checkFormat = ANDROID_BITMAP_FORMAT_A_8;
#else
typedef uint32_t APixel;
ABformat checkFormat = ANDROID_BITMAP_FORMAT_RGBA_8888;
#endif
class Bitmap {
private:
APixel *pixels;
JNIEnv *jenv;
_jobject *jbitmap;
AndroidBitmapInfo info;
int result;
ABsize width;
ABsize height;
public:
Bitmap(int width, int height) : jenv(NULL), jbitmap(NULL) {
pixels = (APixel *) malloc(sizeof(APixel) * width * height);
memset(pixels, 0, width * height);
}
Bitmap(JNIEnv *env, jobject bitmap) : pixels(NULL), jenv(env), jbitmap(bitmap) {
if ((result = AndroidBitmap_getInfo(env, bitmap, &info)) < 0) {
ALOGE("bitmap init failed ! error=%d", result);
return;
}
if (info.format != checkFormat) {
ALOGE("Bitmap format is not your selection !");
return;
}
if ((result = AndroidBitmap_lockPixels(env, bitmap, (void **) &pixels)) < 0) {
ALOGE("bitmap get pixels failed ! error=%d", result);
}
}
~Bitmap() {
if (jenv)
AndroidBitmap_unlockPixels(jenv, jbitmap);
else
free(pixels);
}
ABsize getHeight() {
return jenv ? info.height : height;
}
ABsize getWidth() {
return jenv ? info.width : width;
}
ABformat getType() {
return checkFormat;
}
int getErrorCode() {
return result;
}
operator APixel *() {
return pixels;
}
APixel *operator[](int y) {
if (y >= getHeight()) return NULL;
return pixels + y * getWidth();
}
};
#endif //NDK_BITMAP_H
文件开始的一系列宏用来在编译时确定当前像素的类型。
#ifdef ARGB_8888
...
#endif
该类提供了两种构造器:
Bitmap(int width, int height);
Bitmap(JNIEnv *env, jobject bitmap);
第一种直接通过宽和高创建一个表示位图的数组,可以在本地使用,不能与JNI交互。第二种构造器使用JNIEnv和一个Java Bitmap位图对象来创建。
APixel *operator[](int y) ;
这里重载了[]
操作符,作用是可以将位图以二维方式操作。
将一张图片处理为灰度图片一般有三种形式,第一种是取RGB分量的最小值并分配给每一个颜色分量,但是这样会导致最终的效果图色调偏暗。第二种是第一种的反例,取RGB分量的最大值并分配给每一个颜色分量,这样又会导致最终效果图偏亮。综合以上两种方法,我们采取第三种方式,取RGB分量的平均值分配给各个分量。
创建一个NBitmapLib
的Java文件,在其中书写两个灰度变换的方法,第一个是native方法,我们使用JNI实现,第二个直接使用Java完成。
public class NBitmapLib {
public static native void renderGray(Bitmap bitmap);
public static void javaRenderGray(Bitmap bitmap) {
int MODEL = 0xFF;
int height = bitmap.getHeight();
int width = bitmap.getWidth();
int pixelArray[] = new int[width * height];
bitmap.getPixels(pixelArray, 0, width, 0, 0, width, height);
int color;
int av;
for (int i = 0; i < pixelArray.length; i++) {
color = pixelArray[i];
av = 0;
av += color & MODEL;
av += (color >> 8) & MODEL;
av += (color >> 16) & MODEL;
av /= 3;
color = 0xFF00 + av;
color = (color << 8) + av;
color = (color << 8) + av;
pixelArray[i] = color;
}
bitmap.setPixels(pixelArray, 0, width, 0, 0, width, height);
}
}
在Java中一个像素采用Integer类型表示,类型为ARGB_8888。所以灰度变换的过程为取RGB分量的和,平均后分配到每一个分量上,这里采用位运算的方式实现。
public void getPixels(int[] pixels, int offset, int stride,int x, int y, int width, int height);
- pixels:保存位图像素数据的数组。
- offset:数组偏移量,也是行偏移量。
- stride:幅度,实际每行保存数据数(不一定是显示数据)。
- x:x轴起始位置。
- y:y轴起始位置。
- width:截取原图的宽度。
- height:截取原图的高度。
举个例子:对于高为100,宽为100的一个位图bm,如果有一个数组其长度为[120列*30行]
bm.getPixels(pixelArray, 0, 120, 0, 0, 30, 30);
这个例子表示,从原图中(0,0)位置,取30行,每行30列,存放到pixelArray的起始为0的位置,在pixelArray中每行的宽度为120(多出位图可显示的部分是保留段,用于存放一些数据)。
bm.getPixels(pixelArray, 30, 120, 0, 0, 30, 30);
这个例子表示,从原图中(0,0)位置,取30行,每行数据保存到pixelArray中对应行偏移offset的位置(每行都有偏移),向后存放30个列数据。也就是pixelArray表示的二维矩阵的每一行的30-60之间。
bm.getPixels(pixelArray, 120+30, 120, 0, 0, 30, 29);
这个例子跟上面的例子相比,区别就是offset是120+30,那么它与上面例子的差别就是会跳过第一行,然后从第二行开始,每行偏移30个位置来保存数据。
public void setPixels(int[] pixels, int offset, int stride,int x, int y, int width, int height);
参数含义与getPixels相同。
创建一个bitmap.cpp
的文件,在其中完成如下:
#define LOG_TAG "bitmap"
#define ARGB_4444
#include <android/bitmap.h>
#include "Bitmap.h"
extern "C"
JNIEXPORT void JNICALL
Java_com_github_cccxm_ndk_lib_NBitmapLib_renderGray(JNIEnv *env,
jobject obj,
jobject bitmap) {
Bitmap bm(env, bitmap);
ABsize height = bm.getHeight();
ABsize width = bm.getWidth();
const APixel MODEL = 0xF;
APixel color;
APixel av;
APixel *pixelArray = bm;
ABsize length = height * width;
for (ABsize i = 0; i < length; i++) {
av = 0;
color = pixelArray[i];
av += (color >>= 4) & MODEL;
av += (color >>= 4) & MODEL;
av += (color >> 4) & MODEL;
av /= 3;
color = av;
color = (color << 4) + av;
color = (color << 4) + av;
pixelArray[i] = color << 4;
}
}
#undef ARGB_4444
在运行项目之前,我们要先创建一个NBitmapActivity
,这个Activity的包含三个ImageView
<ImageView
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="0dp"
android:layout_weight="1"
android:scaleType="centerCrop"
android:src="@drawable/hy" />
<ImageView
android:id="@+id/native_to_gray"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="0dp"
android:layout_weight="1"
android:scaleType="centerCrop" />
<ImageView
android:id="@+id/java_to_gray"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="0dp"
android:layout_weight="1"
android:scaleType="centerCrop" />
第一个ImageView显示原图,后两个分别用来显示经JNI和Java处理过的灰度图,代码如下:
class NBitmapActivity : AppCompatActivity() {
override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
super.onCreate(savedInstanceState)
setContentView(R.layout.activity_nbitmap)
val bitmap = BitmapFactory.decodeResource(resources, R.drawable.hy)
val jni_bitmap = bitmap.copy(Bitmap.Config.ARGB_4444, true)
var startTime = System.currentTimeMillis()
NBitmapLib.renderGray(jni_bitmap)
Log.e("---time----", "JNI Time:${System.currentTimeMillis() - startTime}")
native_to_gray.setImageBitmap(jni_bitmap)
val java_bitmap = bitmap.copy(Bitmap.Config.ARGB_4444, true)
startTime = System.currentTimeMillis()
NBitmapLib.javaRenderGray(java_bitmap)
//kotlinRenderGray(java_bitmap)
Log.e("---time----", "Java Time:${System.currentTimeMillis() - startTime}")
java_to_gray.setImageBitmap(java_bitmap)
}
fun kotlinRenderGray(bitmap: Bitmap) {
val MODEL = 0xFF
val height = bitmap.height
val width = bitmap.width
val pixelArray = IntArray(width * height)
bitmap.getPixels(pixelArray, 0, width, 0, 0, width, height)
var color: Int
var av: Int
for (i in pixelArray.indices) {
color = pixelArray[i]
av = 0
av += color and MODEL
av += color shr 8 and MODEL
av += color shr 16 and MODEL
av /= 3
color = 0xFF00 + av
color = (color shl 8) + av
color = (color shl 8) + av
pixelArray[i] = color
}
bitmap.setPixels(pixelArray, 0, width, 0, 0, width, height)
}
}
在代码中我们对两种处理过程进行了计时,在红米2A上运行五次取平均值,使用JNI渲染的平均用时是 37.6 毫秒,使用Java渲染的平均用时是 101 毫秒,差距在2~3倍之间。在Activity中,使用了Kotlin语言实现了一遍,耗时与Java一致。
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