Android Bitmap 使用Vukan、RenderEffect、GLSL实现模糊
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通过 Android Bitmap 使用 ScriptIntrinsicBlur、Toolkit 实现模糊，我们已经知道两种实现模糊方法。
本文主要讲解另外几种高效实现Bitmap模糊的方法。
使用 RenderEffect 模糊
RenderEffect 是 Android 中一种用于实现图像特效的类，最低 API 要求 31 。
它允许开发者在不修改原始图像数据的情况下，对图像进行各种处理，例如模糊、光晕、阴影等
对 Bitmap 模糊及注释代码如下
fun blur(bitmap:Bitmap, radius: Float, outputIndex: Int): Bitmap {
// 配置跟 bitmap 同样大小的 ImageReader
val imageReader = ImageReader.newInstance(
bitmap.width, bitmap.height,
PixelFormat.RGBA_8888, numberOfOutputImages,
HardwareBuffer.USAGE_GPU_SAMPLED_IMAGE or HardwareBuffer.USAGE_GPU_COLOR_OUTPUT
)
val renderNode = RenderNode("RenderEffect")
val hardwareRenderer = HardwareRenderer()
// 将 ImageReader 的surface 设置到 HardwareRenderer 中
hardwareRenderer.setSurface(imageReader.surface)
hardwareRenderer.setContentRoot(renderNode)
renderNode.setPosition(0, 0, imageReader.width, imageReader.height)
// 使用 RenderEffect 配置模糊效果，并设置到 RenderNode 中。
val blurRenderEffect = RenderEffect.createBlurEffect(
radius, radius,
Shader.TileMode.MIRROR
)
renderNode.setRenderEffect(renderEffect)
// 通过 RenderNode 的 RenderCanvas 绘制 Bitmap。
val renderCanvas = renderNode.beginRecording()
renderCanvas.drawBitmap(bitmap, 0f, 0f, null)
renderNode.endRecording()
// 通过 HardwareRenderer 创建 Render 异步请求。
hardwareRenderer.createRenderRequest()
.setWaitForPresent(true)
.syncAndDraw()
// 通过 ImageReader 获取模糊后的 Image 。
val image = imageReader.acquireNextImage() ?: throw RuntimeException("No Image")
// 将 Image 的 HardwareBuffer 包装为 Bitmap , 也就是模糊后的。
val hardwareBuffer = image.hardwareBuffer ?: throw RuntimeException("No HardwareBuffer")
val bitmap = Bitmap.wrapHardwareBuffer(hardwareBuffer, null)
?: throw RuntimeException("Create Bitmap Failed")
hardwareBuffer.close()
image.close()
return bitmap
}
完整实例参考 RenderEffectImageProcessor.kt
还可以通过设置 RenderEffect 的其他属性，如 setColorFilter( )方法，为模糊后的 Bitmap 添加颜色滤镜。
使用 Vukan 模糊
Vulkan 是一种低开销、跨平台的 API，用于高性能 3D 图形。
Android平台包含 Khronos Group 的 Vulkan API规范的特定实现。
使用 Vukan 模糊的核心代码如下，可参考 ImageProcessor.cpp
bool ImageProcessor::blur(float radius, int outputIndex) {
RET_CHECK(1.0f <= radius && radius <= 25.0f);
//高斯模糊配置，在后文 GLSL 同样 适用
constexpr float e = 2.718281828459045f;
constexpr float pi = 3.1415926535897932f;
float sigma = 0.4f * radius + 0.6f;
float coeff1 = 1.0f / (std::sqrtf(2.0f * pi) * sigma);
float coeff2 = -1.0f / (2.0f * sigma * sigma);
int32_t iRadius = static_cast<int>(std::ceilf(radius));
float normalizeFactor = 0.0f;
for (int r = -iRadius; r <= iRadius; r++) {
const float value = coeff1 * std::powf(e, coeff2 * static_cast<float>(r * r));
mBlurData.kernel[r + iRadius] = value;
normalizeFactor += value;
}
normalizeFactor = 1.0f / normalizeFactor;
for (int r = -iRadius; r <= iRadius; r++) {
mBlurData.kernel[r + iRadius] *= normalizeFactor;
}
RET_CHECK(mBlurUniformBuffer->copyFrom(&mBlurData));
// 应用两阶段模糊算法:一个水平模糊核，然后是一个垂直模糊核。
// 比单遍应用一个2D模糊滤镜更高效。
// 两遍模糊算法有两个核，每个核的时间复杂度为O(半径)，
// 而单遍模糊算法只有一个核，但时间复杂度为O(半径^2)。
auto cmd = mCommandBuffer->handle();
RET_CHECK(beginOneTimeCommandBuffer(cmd));
// 临时映像在第一遍中用作输出存储映像
mTempImage->recordLayoutTransitionBarrier(cmd, VK_IMAGE_LAYOUT_GENERAL, /*preserveData=*/false);
// 水平方向高斯模糊
mBlurHorizontalPipeline->recordComputeCommands(cmd, &iRadius, *mInputImage, *mTempImage,
mBlurUniformBuffer.get());
// 临时图像在第二遍中用作输入采样图像，
// 过渡图像用作输出存储映像。
mTempImage->recordLayoutTransitionBarrier(cmd, VK_IMAGE_LAYOUT_SHADER_READ_ONLY_OPTIMAL);
mStagingOutputImage->recordLayoutTransitionBarrier(cmd, VK_IMAGE_LAYOUT_GENERAL,
/*preserveData=*/false);
// 数值方向高斯模糊
mBlurVerticalPipeline->recordComputeCommands(cmd, &iRadius, *mTempImage, *mStagingOutputImage,
mBlurUniformBuffer.get());
// 准备将图像从过渡图像复制到输出图像。
mStagingOutputImage->recordLayoutTransitionBarrier(cmd, VK_IMAGE_LAYOUT_TRANSFER_SRC_OPTIMAL);
// 复制暂存图像到输出图像。
recordImageCopyingCommand(cmd, *mStagingOutputImage, *mOutputImages[outputIndex]);
// 提交到队列。
RET_CHECK(endAndSubmitCommandBuffer(cmd, mContext->queue()));
return true;
}VulkanContext.cpp 主要是一些初始化
VulkanResources.cpp 主要是 Buffer 和 Image 的一些封装方法
上层接口参见 VulkanImageProcessor.kt
使用 GLSL 模糊
主要流程：
- 将输入 Bitmap 转为纹理
GLES31.glTexStorage2D(GLES31.GL_TEXTURE_2D, 1, GLES31.GL_RGBA8, mInputImage.width, mInputImage.height )
GLUtils.texImage2D(GLES31.GL_TEXTURE_2D, 0, mInputImage, 0) - 通过 OpenGL 处理纹理，同样有水平、竖直模糊，即 mBlurHorizontalProgram 和 mBlurVerticalProgram
- 将纹理转换为 Bitmap ，即 copyPixelsToHardwareBuffer ，这里也是耗时最多的
完整实例参考 GLSLImageProcessor.kt
libVkLayer_khronos_validation.so 主要是调试用，
ImageProcessor::create(/*enableDebug=*/false, assetManager) 传入 false 可以不需要
可以在以下地址下载新版本
https://github.com/KhronosGroup/Vulkan-ValidationLayers
RS、Vukan、RenderEffect、GLSL 效率对比
上文完整源码及对比示例地址
https://gitee.com/chenjim/android-blur/blob/blur/RenderScriptMigrationSample
他们之间效率对比结果如下
虽然 GLSL 看起来会差一些，主要是因为 openGL 纹理转 Bitmap 耗时较大。
如果纯GL场景使用，跟 Vukan 和 RenderEffect 相差无几。
以上就是Android 使用Vukan、RenderEffect、GLSL实现模糊的介绍，希望对你有所帮助。
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