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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 ImageReaderval 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。

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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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