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记录三种实现图片模糊的方法

前言

最近给自己挖了几个坑,准备填一下。现在来填一下第一个坑:图片模糊。关于图片模糊的方法有很多,比如:Open CV 的各种图片处理、Android 支持的高性能密集型任务执行框架 RenderScript、Java 或者 C/C++ 的算法实现图片模糊处理。本篇文章将包含以下内容:

  • RenderScript 简介与图片模糊的实现
  • Java / C++ 算法实现图片模糊处理
  • 一个简单的动态模糊实现
  • 总结

至于 Open CV 我以前的一些文有些简单的介绍,如果只是想模糊图片就引入整个的 Open CV 个人感觉还是有点“杀鸡用牛刀”的感觉。对了,关于算法实现什么的……我只是个代码收集者,并非我自己实现的。

开始之前先放个图,做成什么样心里有点x数

动态模糊.gif

如果你看过我同学的那篇Android:简单靠谱的动态高斯模糊效果 你一定会发现我这个布局跟他的有那么一些相似,哇哈哈哈哈哈,你猜对了,我去他项目里复制的。当然了,实现方式不一样,他是用的 RecyclerView 实现的,我这里就自己复写了 Activity 的 onTouch 实现的动态模糊。

RenderScript

首先简单的介绍一下 RenderScript 这里是我读文档的翻译……又到了展现真正的辣鸡英语水平的时候了……

RenderScript 是 Android 上的高性能计算密集型任务的框架。虽然串行工作也能受益,但是RenderScript 主要面向并行数据计算。RenderScript 运行时可以跨越设备上可用的处理器如多核CPU和GPU进行并行工作。这让你可以专注于算法,而不是调度工作。RenderScript 对于应用进行图像处理,计算摄影或者计算机视觉等方面特别有用。
要开始使用RenderScript,有两个主要概念应该要理解:

  • 语言本身是为了编写高性能计算代码产生的 C99 衍生语言。这篇文章描述了如何使用它去编写一个计算内核。

  • 控制 API 是用来管理 RenderScript 资源的生命周期和控制内核运行的。这套API有三套语言实现:Java,Android NDK 的 C++ 和 C99 派生的内核语言本身。

恩,BB这么多,我们只需要有个大致概念就行了,因为也不是专门去学习这套框架,我们只是需要使用这套框架的一丁点图片处理相关的东西而已。千言万语,最后就一句话:

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RenderScript 是 Android 上的高性能计算密集型任务的框架

行,对 RenderScript 有了大致的了解后,可以开始了,官方文档里其实有比较详细的流程,先创建什么 context 啦,然后分配内存巴拉巴拉的拉,不过我这又不是在学RenderScript,而是想实现一个功能,用完就可以把这框架扔一边了,如果你也是这样,不妨直接 copy 下面的代码:

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/**
* 图片缩放比例
*/
private static final float BITMAP_SCALE = 0.4f;
/**
* 最大模糊度(在0.0到25.0之间)
*/
private static final float BLUR_RADIUS = 25f;

public static Bitmap blur(Context context, Bitmap image) {
// 计算图片缩小后的长宽
int width = Math.round(image.getWidth() * BITMAP_SCALE);
int height = Math.round(image.getHeight() * BITMAP_SCALE);

// 将缩小后的图片作为预渲染的图片
Bitmap inputBitmap = Bitmap.createScaledBitmap(image, width, height, false);
// 创建一张渲染后的输出图片
Bitmap outputBitmap = Bitmap.createBitmap(inputBitmap);

// 初始化 RenderScript 上下文
RenderScript rs = RenderScript.create(context);
// 创建一个模糊效果的 RenderScript 的工具对象
ScriptIntrinsicBlur blur = ScriptIntrinsicBlur.create(rs, Element.U8_4(rs));

// 由于RenderScript并没有使用VM来分配内存,所以需要使用Allocation类来创建和分配内存空间。
// 创建Allocation对象的时候其实内存是空的,需要使用copyTo()将数据填充进去。
Allocation tmpIn = Allocation.createFromBitmap(rs, inputBitmap);
Allocation tmpOut = Allocation.createFromBitmap(rs, outputBitmap);
// 设置渲染的模糊程度, 25f是最大模糊度
blur.setRadius(BLUR_RADIUS);
// 设置blurScript对象的输入内存
blur.setInput(tmpIn);
// 将输出数据保存到输出内存中
blur.forEach(tmpOut);
// 将数据填充到Allocation中
tmpOut.copyTo(outputBitmap);
return outputBitmap;
}

运行效果:

renderscript.png

Java & C++

这两种都是采用同一种算法实现的,本质上都是对像素数组进行处理运算。本来我以为C++的方式会快一些,没想到在我的mix2上运行反而是Java实现的算法会快一些。唉,真是辣鸡C++还不如Java。 当然了……讲道理,代码我看了,就是一样的,可能是jni的开销吧。这里为什么要介绍Javah和C++的算法实现呢,因为RenderScript虽然文档上说可以运行在2.3及以上的平台,但是这个图片处理的api最低版本是17。所以说,如果你有需要兼容低版本,还是得采用下别的实现。

这里只放一下Java的实现代码,因为反而比较快的关系……至于JNI,我这里偷了个懒,因为以前用CMake项目编译生成了so,所以这里直接引用了so。当然了cpp源码也放在了项目里,感兴趣的可以自己去编译一下:

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    /**
* StackBlur By Java Bitmap
*
* @param bmp bmp Image
* @param radius Blur radius
* @return Image Bitmap
*/
public static Bitmap blurInJava(Bitmap bmp, int radius) {
// Stack Blur v1.0 from
// http://www.quasimondo.com/StackBlurForCanvas/StackBlurDemo.html
//
// Java Author: Mario Klingemann <mario at quasimondo.com>
// http://incubator.quasimondo.com
// created Feburary 29, 2004
// Android port : Yahel Bouaziz <yahel at kayenko.com>
// http://www.kayenko.com
// ported april 5th, 2012

// This is a compromise between Gaussian Blur and Box blur
// It creates much better looking blurs than Box Blur, but is
// 7x faster than my Gaussian Blur implementation.
//
// I called it Stack Blur because this describes best how this
// filter works internally: it creates a kind of moving stack
// of colors whilst scanning through the image. Thereby it
// just has to add one new block of color to the right side
// of the stack and remove the leftmost color. The remaining
// colors on the topmost layer of the stack are either added on
// or reduced by one, depending on if they are on the right or
// on the left side of the stack.
//
// If you are using this algorithm in your code please add
// the following line:
//
// Stack Blur Algorithm by Mario Klingemann <mario@quasimondo.com>
if (radius < 1) {
return (null);
}

Bitmap bitmap = ratio(bmp, bmp.getWidth() * BITMAP_SCALE, bmp.getHeight() * BITMAP_SCALE);
// Bitmap bitmap = bmp.copy(Bitmap.Config.ARGB_8888, true);
// Return this none blur
if (radius == 1) {
return bitmap;
}
bmp.recycle();

int w = bitmap.getWidth();
int h = bitmap.getHeight();

int[] pix = new int[w * h];
// get array
bitmap.getPixels(pix, 0, w, 0, 0, w, h);

// run Blur
int wm = w - 1;
int hm = h - 1;
int wh = w * h;
int div = radius + radius + 1;

short r[] = new short[wh];
short g[] = new short[wh];
short b[] = new short[wh];
int rSum, gSum, bSum, x, y, i, p, yp, yi, yw;
int vMin[] = new int[Math.max(w, h)];

int divSum = (div + 1) >> 1;
divSum *= divSum;

short dv[] = new short[256 * divSum];
for (i = 0; i < 256 * divSum; i++) {
dv[i] = (short) (i / divSum);
}

yw = yi = 0;

int[][] stack = new int[div][3];
int stackPointer;
int stackStart;
int[] sir;
int rbs;
int r1 = radius + 1;
int routSum, goutSum, boutSum;
int rinSum, ginSum, binSum;

for (y = 0; y < h; y++) {
rinSum = ginSum = binSum = routSum = goutSum = boutSum = rSum = gSum = bSum = 0;
for (i = -radius; i <= radius; i++) {
p = pix[yi + Math.min(wm, Math.max(i, 0))];
sir = stack[i + radius];
sir[0] = (p & 0xff0000) >> 16;
sir[1] = (p & 0x00ff00) >> 8;
sir[2] = (p & 0x0000ff);

rbs = r1 - Math.abs(i);
rSum += sir[0] * rbs;
gSum += sir[1] * rbs;
bSum += sir[2] * rbs;
if (i > 0) {
rinSum += sir[0];
ginSum += sir[1];
binSum += sir[2];
} else {
routSum += sir[0];
goutSum += sir[1];
boutSum += sir[2];
}
}
stackPointer = radius;

for (x = 0; x < w; x++) {

r[yi] = dv[rSum];
g[yi] = dv[gSum];
b[yi] = dv[bSum];

rSum -= routSum;
gSum -= goutSum;
bSum -= boutSum;

stackStart = stackPointer - radius + div;
sir = stack[stackStart % div];

routSum -= sir[0];
goutSum -= sir[1];
boutSum -= sir[2];

if (y == 0) {
vMin[x] = Math.min(x + radius + 1, wm);
}
p = pix[yw + vMin[x]];

sir[0] = (p & 0xff0000) >> 16;
sir[1] = (p & 0x00ff00) >> 8;
sir[2] = (p & 0x0000ff);

rinSum += sir[0];
ginSum += sir[1];
binSum += sir[2];

rSum += rinSum;
gSum += ginSum;
bSum += binSum;

stackPointer = (stackPointer + 1) % div;
sir = stack[(stackPointer) % div];

routSum += sir[0];
goutSum += sir[1];
boutSum += sir[2];

rinSum -= sir[0];
ginSum -= sir[1];
binSum -= sir[2];

yi++;
}
yw += w;
}
for (x = 0; x < w; x++) {
rinSum = ginSum = binSum = routSum = goutSum = boutSum = rSum = gSum = bSum = 0;
yp = -radius * w;
for (i = -radius; i <= radius; i++) {
yi = Math.max(0, yp) + x;

sir = stack[i + radius];

sir[0] = r[yi];
sir[1] = g[yi];
sir[2] = b[yi];

rbs = r1 - Math.abs(i);

rSum += r[yi] * rbs;
gSum += g[yi] * rbs;
bSum += b[yi] * rbs;

if (i > 0) {
rinSum += sir[0];
ginSum += sir[1];
binSum += sir[2];
} else {
routSum += sir[0];
goutSum += sir[1];
boutSum += sir[2];
}

if (i < hm) {
yp += w;
}
}
yi = x;
stackPointer = radius;
for (y = 0; y < h; y++) {
// Preserve alpha channel: ( 0xff000000 & pix[yi] )
pix[yi] = (0xff000000 & pix[yi]) | (dv[rSum] << 16) | (dv[gSum] << 8) | dv[bSum];

rSum -= routSum;
gSum -= goutSum;
bSum -= boutSum;

stackStart = stackPointer - radius + div;
sir = stack[stackStart % div];

routSum -= sir[0];
goutSum -= sir[1];
boutSum -= sir[2];

if (x == 0) {
vMin[y] = Math.min(y + r1, hm) * w;
}
p = x + vMin[y];

sir[0] = r[p];
sir[1] = g[p];
sir[2] = b[p];

rinSum += sir[0];
ginSum += sir[1];
binSum += sir[2];

rSum += rinSum;
gSum += ginSum;
bSum += binSum;

stackPointer = (stackPointer + 1) % div;
sir = stack[stackPointer];

routSum += sir[0];
goutSum += sir[1];
boutSum += sir[2];

rinSum -= sir[0];
ginSum -= sir[1];
binSum -= sir[2];

yi += w;
}
}

// set Bitmap
bitmap.setPixels(pix, 0, w, 0, 0, w, h);

return (bitmap);
}

image.png

动态模糊

这里实现的效果图就是开头的那张gif了,首先要明白一点,动态模糊,不可能每一帧都去调用方法生成一张模糊图,那样效率太低了。这里看了别人的思路,先生成一张模糊图片,之后在原来的布局上放上两个ImageView,一张原图,上面的一张是模糊图,动态改变上面模糊图的透明值就能实现动态透明效果。这想法阔以,只生成了一次模糊图片。

这里底部布局我本来是想放一个布局在屏幕外,后来发现这样无论怎么滑动都不能把布局滑入。可能是代码有问题,也可能是父容器的问题。于是之后就写了个全屏的布局,但是在界面启动后将之移动到屏幕外。设置了上下两块可点击将布局滑出的区域,在滑动的时候动态设置模糊图片控件的alpha值,这样就实现了动态模糊,话不多说,上关键代码:
布局代码:

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<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<RelativeLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="match_parent">

<ImageView
android:id="@+id/iv_img"
android:src="@drawable/test"
android:scaleType="fitXY"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="match_parent" />

<ImageView
android:id="@+id/iv_blur_img"
android:scaleType="fitXY"
android:alpha="0"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="match_parent" />

<LinearLayout
android:id="@+id/rl_container"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="match_parent"
android:orientation="vertical">

<TextView
android:id="@+id/tv_tem"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="wrap_content"
android:layout_margin="10dp"
android:fontFamily="sans-serif-thin"
android:gravity="bottom"
android:text="37°"
android:textColor="@android:color/white"
android:textSize="90sp" />

<LinearLayout
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="120dp"
android:layout_marginTop="36dp"
android:background="#44000000"
android:orientation="vertical"
android:paddingLeft="20dp">

<TextView
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="wrap_content"
android:layout_marginTop="10dp"
android:text="WeatherInfo"
android:textColor="@android:color/white"
android:textSize="24sp" />

<TextView
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="wrap_content"
android:layout_marginBottom="10dp"
android:layout_marginTop="10dp"
android:text="Show more info"
android:textColor="@android:color/white" />
</LinearLayout>

<LinearLayout
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="120dp"
android:layout_marginTop="36dp"
android:background="#44000000"
android:orientation="vertical"
android:paddingLeft="20dp">

<TextView
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="wrap_content"
android:layout_marginTop="10dp"
android:text="WeatherInfo"
android:textColor="@android:color/white"
android:textSize="24sp" />

<TextView
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="wrap_content"
android:layout_marginBottom="10dp"
android:layout_marginTop="10dp"
android:text="Show more info"
android:textColor="@android:color/white" />
</LinearLayout>

<LinearLayout
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="120dp"
android:layout_marginTop="36dp"
android:background="#44000000"
android:orientation="vertical"
android:paddingLeft="20dp">

<TextView
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="wrap_content"
android:layout_marginTop="10dp"
android:text="WeatherInfo"
android:textColor="@android:color/white"
android:textSize="24sp" />

<TextView
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="wrap_content"
android:layout_marginBottom="10dp"
android:layout_marginTop="10dp"
android:text="Show more info"
android:textColor="@android:color/white" />
</LinearLayout>

</LinearLayout>

</RelativeLayout>

Activity代码:

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package com.xiasuhuei321.blur;

import android.content.Context;
import android.graphics.BitmapFactory;
import android.os.Bundle;
import android.os.Handler;
import android.support.annotation.Nullable;
import android.support.v7.app.AppCompatActivity;
import android.util.Log;
import android.view.MotionEvent;
import android.view.View;
import android.view.Window;
import android.view.WindowManager;
import android.widget.ImageView;

import com.xiasuhuei321.gank_kotlin.ImageProcess;

/**
* Created by xiasuhuei321 on 2017/10/15.
* author:luo
* e-mail:xiasuhuei321@163.com
*/

public class DynamicBlurActivity extends AppCompatActivity {

private ImageView blurImg;
private int height;
private View container;

@Override
protected void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
supportRequestWindowFeature(Window.FEATURE_NO_TITLE);
int flag = WindowManager.LayoutParams.FLAG_FULLSCREEN;
//获得当前窗体对象
Window window = this.getWindow();
//设置当前窗体为全屏显示
window.setFlags(flag, flag);
setContentView(R.layout.activity_dynamic_blur);
initView();
WindowManager wm = (WindowManager) getSystemService(Context.WINDOW_SERVICE);
height = wm.getDefaultDisplay().getHeight();
}

private void initView() {
blurImg = (ImageView) findViewById(R.id.iv_blur_img);
blurImg.setImageBitmap(ImageProcess.blur(this,
BitmapFactory.decodeResource(getResources(), R.drawable.test)));
container = findViewById(R.id.rl_container);
new Handler().postDelayed(new Runnable() {
@Override
public void run() {
container.setTranslationY(height + 100);
}
}, 100);
}

float y;
boolean scrollFlag = false;
float sumY = 0;
boolean isShow = false;

@Override
public boolean onTouchEvent(MotionEvent event) {
switch (event.getAction()) {
case MotionEvent.ACTION_DOWN:
y = event.getY();
if (y > height * 0.9) {
scrollFlag = true;
} else if (y < height * 0.1) {
if (!isShow) return false;
scrollFlag = true;
}
break;

case MotionEvent.ACTION_MOVE:
sumY = event.getY() - y;
if (scrollFlag) {
container.setTranslationY(event.getY());
if (!isShow) blur(sumY);
else reverseBlur(sumY);
}
Log.e("DynamicBlurActivity", "滚动sumY值:" + sumY + " scrollFlag:" + scrollFlag);

break;

case MotionEvent.ACTION_UP:
if(scrollFlag) {
if (Math.abs(sumY) > height * 0.5) {
if (isShow) hide();
else show();
} else {
if (isShow) show();
else hide();
}
sumY = 0;
}
scrollFlag = false;
break;
}

return true;
}

private void hide() {
container.setTranslationY(height + 100);
blur(0);
isShow = false;
}

private void show() {
container.setTranslationY(0);
blur(1000);
isShow = true;
}

private void blur(float sumY) {
float absSum = Math.abs(sumY);
float alpha = absSum / 1000;
if (alpha > 1) alpha = 1;
blurImg.setAlpha(alpha);
}

private void reverseBlur(float sumY) {
float absSum = Math.abs(sumY);
float alpha = absSum / 1000;
if (alpha > 1) alpha = 1;
blurImg.setAlpha(1 - alpha);
}
}

总结

在刚开始的时候我非常的作死,选用的图片是1080 1920 的,在处理的时候一看内存,我 飙到了200多M,而且处理这张图片花费了6.6秒左右的时间。我打印了一下这图片转化成Bitmap的width和height 分别是

长宽

这如果是 ARGB_8888 那么一张图就是61M,加上处理需要一个像素数组,得,另一个61M。剩下在处理像素的时候各种申请的内存飙到200M也不是不可以理解。本来我想是不是可以使用同一张 Bitmap,在最后setPixels的时候就不用再申请一次内存了,但是发现这样不行,直接报错了。因为从资源文件拿到的 Bitmap 的 isMutable属性是false,不可以直接在原来的 Bitmap 上 setPixels 。所以原来还需要拷贝一份Bitmap,不过拷贝之后可以将调用 bitmap.recycle() 方法,将之赶紧回收了。

当然,像我这样头铁硬怼并不好,飙到200M市面上很多手机都会OOM……更好的方式是对缩略图进行模糊处理。Android里有个缩略图工具,就几个方法,还挺好用的,我这里就用的缩略图工具获取缩略图:

1
2
3
public static Bitmap ratio(Bitmap bmp, float pixelW, float pixelH) {
return ThumbnailUtils.extractThumbnail(bmp, (int) pixelW, (int) pixelH);
}

在进行处理前先获取缩略图,然后再去处理效率无疑会高非常多。

最后,放上项目地址:https://github.com/ForgetAll/Blur