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Android高级模糊技术

转自https://www.eoeandroid.com/forum.php?mod=viewthread&tid=330350



模糊五帖
Android模糊图像教程（1）
https://www.eoeandroid.com/thread-330348-1-1.html
Android模糊图像教程（2）
https://www.eoeandroid.com/thread-330349-1-1.html
Android模糊图像教程（3）
https://www.eoeandroid.com/thread-332510-1-1.html
Android模糊图像教程（4）
https://www.eoeandroid.com/thread-332511-1-1.html
Android高级模糊技术
https://www.eoeandroid.com/thread-330350-1-1.html

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：

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:andro
  3.     xmlns:tools="https://schemas.android.com/tools"
  4.     android:
  5.     android:layout_width="match_parent"
  6.     android:layout_height="match_parent"
  7.     tools:context="com.paveldudka.MainActivity" />
复制代码

这是Fragment的布局文件内容：
  1. <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>

  3. <FrameLayout xmlns:andro
  4.     android:layout_width="match_parent"
  5.     android:layout_height="match_parent">

  7.     <ImageView
  8.         android:
  9.         android:layout_width="match_parent"
  10.         android:layout_height="match_parent"
  11.         android:src="@drawable/picture"
  12.         android:scaleType="centerCrop" />

  14.     <TextView
  15.         android:
  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="https://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:
  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>
复制代码

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;

  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.     }

  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();

  23.                 Bitmap bmp = image.getDrawingCache();
  24.                 blur(bmp, text);
  25.                 return true;
  26.             }
  27.         });
  28.     }

  30.     @TargetApi(Build.VERSION_CODES.JELLY_BEAN_MR1)
  31.     private void blur(Bitmap bkg, View view) {
  32.         long startMs = System.currentTimeMillis();

  34.         float radius = 20;

  36.         Bitmap overlay = Bitmap.createBitmap((int) (view.getMeasuredWidth()),
  37.                 (int) (view.getMeasuredHeight()), Bitmap.Config.ARGB_8888);

  39.         Canvas canvas = new Canvas(overlay);

  41.         canvas.translate(-view.getLeft(), -view.getTop());
  42.         canvas.drawBitmap(bkg, 0, 0, null);

  44.         RenderScript rs = RenderScript.create(getActivity());

  46.         Allocation overlayAlloc = Allocation.createFromBitmap(
  47.                 rs, overlay);

  49.         ScriptIntrinsicBlur blur = ScriptIntrinsicBlur.create(
  50.                 rs, overlayAlloc.getElement());

  52.         blur.setInput(overlayAlloc);

  54.         blur.setRadius(radius);

  56.         blur.forEach(overlayAlloc);

  58.         overlayAlloc.copyTo(overlay);

  60.         view.setBackground(new BitmapDrawable(
  61.                 getResources(), overlay));

  63.         rs.destroy();
  64.         statusText.setText(System.currentTimeMillis() - startMs + "ms");
  65.     }

  67.     @Override
  68.     public String toString() {
  69.         return "RenderScript";
  70.     }

  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. }
复制代码

  • 在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。
  • 在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measured、laid out、displayed的时候，才能进行操作。
  • 在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；
  • 把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：

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;

  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. }
复制代码

实现的效果如下：

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：

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.     }

  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);

  19.     overlay = FastBlur.doBlur(overlay, (int)radius, true);
  20.     view.setBackground(new BitmapDrawable(getResources(), overlay));
  21.     statusText.setText(System.currentTimeMillis() - startMs + "ms");
  22. }
复制代码

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。
https://github.com/paveldudka/blurring
via：
原文链接： trickyandroid   翻译： 伯乐在线- chris
译文链接： https://blog.jobbole.com/63894/

最后更新：2017-04-03 07:57:00

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