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Android高级模糊技术学习

今天我们来更深入了解一下Android开发上的模糊技术。我读过几篇有关的文章,也在StackOverFlow上看过一些相关教程的帖子,所以我想在这里总结一下学到的东西。

作者:佚名来源:blog.jobbole|2014-04-01 13:29

今天我们来更深入了解一下Android开发上的模糊技术。我读过几篇有关的文章,也在StackOverFlow上看过一些相关教程的帖子,所以我想在这里总结一下学到的东西。

为什么学习这个模糊技术?

现在越来越多的开发者喜欢在自定义控件的时候加上各种模糊背景,看看RomanNurik开发的Muzei或者Yahoo的Weather应用app都非常不错。我非常喜欢他们的设计。

我从Mark Allison的帖子(帖子地址)得到启发,然后写了这篇文章。

这是我们需要完成下图展示的效果:

1

预备知识

首先描述一下我们需要的文件。我们需要一个主Activity,里面有一个含有多个Fragment的ViewPager,每个Fragment展示一种模糊技术。

这是主Activity的布局文件内容:

  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" /> 

这是Fragment的布局文件内容:

  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> 

我们只是在布局上放了一个ImageView,然后在中间加一个TextView,还有一些作为效果显示和测试的控件(如 @+id/controls)。

最普遍的模糊技术是这样做的:

  • 从TextView的后一层背景中截取一部分;
  • 进行模糊处理;
  • 把模糊处理后的部分设置为TextView的背景。

Renderscript

那怎么在Android中实现模糊处理呢?最好的答案就是Renderscript。这是一个功能强大的图形处理“引擎”。RenderScript的底层原理就不做介绍了(因为我也不知道),而且这超过了我们这篇文章的范围。

先看下面的代码:

  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, 00null); 
  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.     } 
  • Fragment创建的时候,我先载入了布局文件,然后把TextView添加到我在布局文件中定义的LinearLayout中(用来显示模糊效果,进行效果测试),最后对图片做模糊处理。
  • applyBlur()函数中我注册了onPreDrawListener()。因为在applyBlur()方法调用的时候界面还没有开始布局,所以我需要实现这个监听器否则不能进行模糊处理。需要等到布局文件全都经过measuredlaid outdisplayed的时候,才能进行操作。
  • onPreDraw()回调函数中,我首先把返回值false改成true。这个很重要,如果返回false的话,刚开始出现的那一帧画面会被跳过,但是我们需要显示这第一帧,所以要返回true
  • 接着我去掉了里面的回调方法,因为我们不需要监听它的preDraw事件。
  • 然后我们需要从ImageView中获取Bitmap,然后用getDrawingCache()函数创建drawing cache并保存。
  • 最后就是进行模糊处理了,我们接下来会详细讨论这个环节。

需要说明的是,我的代码中在两种情况下考虑不是很周全:

  • 在布局文件改变时不会再自动重新模糊处理。这个问题可以通过注册onGlobalLayoutListener监听器解决,在布局文件改变时重新进行模糊处理就可以了。
  • 这个模糊处理操作是在主线程中进行的。我们知道在实际开发中不会这么做,但是为了方便暂时先这么做了。

现在回到blur()方法:

  • 首先我创建了一个空的bitmap,把背景的一部分复制进去,之后我会对这个bitmap进行模糊处理并设置为TextView的背景。
  • 通过这个bitmap保存Canvas的状态;
  • 在父布局文件中把Canvas移动到TextView的位置;
  • ImageView的内容绘到bitmap中;
  • 此时,我们就有了一个和TextView一样大小的bitmap,它包含了ImageView的一部分内容,也就是TextView背后一层布局的内容;
  • 创建一个Renderscript的实例;
  • 把bitmap复制一份到Renderscript需要的数据片中;
  • 创建Renderscript模糊处理的实例;
  • 设置输入,半径范围然后进行模糊处理;
  • 把处理后的结果复制回之前的bitmap中;
  • 好了,我们已经把bitmap惊醒模糊处理了,可以将它设置为TextView背景了;

这是我们处理后的效果:

2

可以看到效果还不错,但是它用了57ms的时间。我们知道在Android中渲染一帧的时间应该不超过16ms(60fps),但如果在UI线程中做模糊处理就会让帧率降到了17fps。显然这是不可接受的,我们需要把这个操作移到AsyncTask上或者使用别的机制实现。

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

可是我们还是需要支持一些老一些的API版本,它们不支持Renderscript,现在我们看看该怎么办吧。

FastBlur

因为我们知道,这种模糊处理的过程也就是像素处理而已,所以我们可以尝试着手动进行模糊操作。幸运的是,Java上已经有了很多实现模糊处理方案的例子。我们唯一要做的就是找到一个相对快速的实现方案。

感谢在StackOverFlow上的一篇帖子,我找到了一个能快速实现模糊处理的方案。先看看它是怎么样的。

因为很多代码都是一样的,所以这里只讨论关于模糊处理的函数:

  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, 00null); 
  10.     overlay = FastBlur.doBlur(overlay, (int)radius, true); 
  11.     view.setBackground(new BitmapDrawable(getResources(), overlay)); 
  12.     statusText.setText(System.currentTimeMillis() - startMs + "ms"); 

实现的效果如下:

3

可以看到,模糊处理的效果也相当不错。使用FastBlur的好处是,我们可以去掉对Renderscript的依赖(还有最低API版本的限制)。但是可恶的是,理模糊操作竟然花费了147ms!这还不是最慢的SW模糊算法,我都不敢用高斯模糊了…

继续深入

现在我们要想想该怎么做。模糊处理的过程都会有精度损失,你知道什么是精度损失吗?对,要降低尺寸。

既然这样,为什么不把bitmap的尺寸先降低然后进行模糊处理,然后再放大尺寸呢?我试着实现了一下这个想法,这是处理后得到的效果:

4

看到了吗!Renderscript只用了13ms,FastBlur只用了2ms!还不错。

再看看代码。这里只讨论FastBlur版本,因为Renderscript也是一样的,全部代码都可以从GitHub仓库中检出。

  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, 00, paint); 
  18.   
  19.     overlay = FastBlur.doBlur(overlay, (int)radius, true); 
  20.     view.setBackground(new BitmapDrawable(getResources(), overlay)); 
  21.     statusText.setText(System.currentTimeMillis() - startMs + "ms"); 

我们过一遍这个代码:

  • scaleFactor提供了需要缩小的等级,在代码中我把bitmap的尺寸缩小到原图的1/8。因为这个bitmap在模糊处理时会先被缩小然后再放大,所以在我的模糊算法中就不用radius这个参数了,所以把它设成2。
  • 接着需要创建bitmap,这个bitmap比最后需要的小八倍。
  • 请注意我给Paint提供了FILTER_BITMAP_FLAG标示,这样的话在处理bitmap缩放的时候,就可以达到双缓冲的效果,模糊处理的过程就更加顺畅了。
  • 接下来和之前一样进行模糊处理操作,这次的图片小了很多,幅度也降低了很多,所以模糊过程非常快。
  • 把模糊处理后的图片作为背景,它会自动进行放大操作的。

之前说到FastBlur进行模糊操作比Renderscript还要快,这是因为FastBlur在进行bitmap复制操作时还会同时进行其他 操作,节省了时间。经过了这些处理后,我们应该已经掌握了相对快速的模糊处理方案和原理,并去掉了对Renderscript的依赖。

本文的示例代码:GitHub – blurring

原文链接: trickyandroid   翻译: chris

译文链接: http://blog.jobbole.com/63894/

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