Bitmap详解

AndroidBitmap处理详解:内存管理与压缩
文章详细阐述了Android中Bitmap对象的内存表示、RGB色彩模式、位深与色深的概念,以及Bitmap在内存中的存储和压缩方法。讨论了如何通过质量压缩和采样率压缩来减少Bitmap的内存占用,并介绍了显示大图时的区域解码技术。最后提到了Bitmap的内存和磁盘缓存策略,以优化应用性能。

一,概念理解:

一张图片在手机上显示都经历那些事情呢。首先我们在电脑上看到的 png 格式或者 jpg 格式的图片,png(jpg) 只是这张图片的容器,它们是经过相对应的压缩算法将原图每个像素点信息转换用另一种数据格式表示,以此达到压缩目的,减少图片文件大小。

在android中当我们通过代码,将这张图片加载进内存时,会先解析图片文件本身的数据格式,然后还原为位图,也就是 Bitmap 对象,Bitmap 的大小取决于像素点的数据格式以及分辨率两者了。

二,RGB介绍

RGB色彩模式是工业界的一种颜色标准,是通过对红、绿、蓝三个颜色通道的变化以及它们相互之间的叠加来得到各式各样的颜色的,RGB即是代表红、绿、蓝三个通道的颜色,这个标准几乎包括了人类视力所能感知的所有颜色,是目前运用最广的颜色系统之一。

对一种颜色进行编码的方法统称为“颜色空间”或“色域”。用最简单的话说,世界上任何一种颜色的“颜色空间”都可定义成一个固定的数字或变量。RGB(红、绿、蓝)只是众多颜色空间的一种。采用这种编码方法,每种颜色都可用三个变量来表示-红色绿色以及蓝色的强度。记录及显示彩色图像时,RGB是最常见的一种方案。但是,它缺乏与早期黑白显示系统的良好兼容性。因此,许多电子电器厂商普遍采用的做法是,将RGB转换成YUV颜色空间,以维持兼容,再根据需要换回RGB格式,以便在电脑显示器上显示彩色图形。

ARGB也就是RGB色彩模式附加上Alpha(透明度)通道,常见于32位位图的存储结构。

三,Bitmap

Bitmap对象本质是一张图片在手机内存中的表达形式。它将图片的内容看做是由存储数据的有限个像素点组成;每个像素点存储该像素点位置的ARGB值。每个像素点的ARGB值确定下来,这张图片的内容就相应地确定下来了。

private static Config sConfigs[] = {
   
   
     null, ALPHA_8, null, RGB_565, ARGB_4444, ARGB_8888, RGBA_F16, HARDWARE
};

Bitmap.Config是Bitmap的一个枚举内部类,它表示的就是每个像素点对ARGB通道值的存储方案

  • ALPHA_8:每个像素占8位(1个字节),存储透明度信息,没有颜色信息。
  • 没有透明度,R=5,G=6,B=5,那么一个像素点占5+6+5=16位(2字节),能表示2^16种颜色。
  • ARGB_4444:由4个4位组成,即A=4,R=4,G=4,B=4,那么一个像素点占4+4+4+4=16位 (2字节),能表示2^12种颜色。
  • ARGB_8888:由4个8位组成,即A=8,R=8,G=8,B=8,那么一个像素点占8+8+8+8=32位(4字节),能表示2^24种颜色。

位深与色深

① 色深:顾名思义,就是"色彩的深度",指是每一个像素点用多少bit来存储ARGB值,属于图片自身的一种属性。色深可以用来衡量一张图片的色彩处理能力(即色彩丰富程度)。典型的色深是8-bit、16-bit、24-bit和32-bit等。上述的Bitmap.Config参数的值指的就是色深。比如ARGB_8888方式的色深为32位,RGB_565方式的色深是16位。色深是数字图像参数。

② 位深度是指在记录数字图像的颜色时,计算机实际上是用每个像素需要的二进制数值位数来表示的。当这些数据按照一定的编排方式被记录在计算机中,就构成了一个数字图像的计算机文件。每一个像素在计算机中所使用的这种位数就是“位深度”,位深是物理硬件参数,主要用来存储。

举个例子:某张图片100像素*100像素 色深32位(ARGB_8888),保存时位深度为24位,那么:
该图片在内存中所占大小为:100 * 100 * (32 / 8) Byte
在文件中所占大小为 100 * 100 * ( 24/ 8 ) * 压缩率 Byte

内存中Bitmap的大小

理论上一张图片占用的内存大小公式:分辨率 * 每个像素点的大小,但手机屏幕有着一定的分辨率(如:1920×1080),图像也有自己的像素(如拍摄图像的分辨率为4032×3024)。

如果将一张1920×1080的图片加载铺满1920×1080的屏幕上这就是最合适的了,此时显示效果最好。

如果将一张4032×3024的图像放到1920×1080的屏幕并不会得到更好的显示效果(和1920×1080的图像显示效果是一致的),反而会浪费更多的内存,如果按ARGB_8888来显示的话,需要48MB的内存空间(4048*3036 *4 bytes),这么大的内存消耗极易引发OOM。

在 Android 原生的 Bitmap 操作中,图片来源是res内的不同资源目录时,图片被加载进内存时的分辨率会经过一层转换,所以,虽然最终图片大小的计算公式仍旧是分辨率*像素点大小,但此时的分辨率已不是图片本身的分辨率了。规则如下:新分辨率 = 原图横向分辨率 * (设备的 dpi / 目录对应的 dpi ) * 原图纵向分辨率 * (设备的 dpi / 目录对应的 dpi )。

四,Bitmap的压缩

Bitmap是图片内容在内存中的表示形式,那么如果想要将Bitmap对象进行持久化存储为一张本地图片,需要对Bitmap对象表示的内容进行压缩存储。根据不同的压缩算法可以得到不同的图片压缩格式(简称为图片格式),比如GIF、JPEG、BMP、PNG和WebP等。而从存储中读取Bitmap对象,则是解压缩过程。

图片各种格式区别

1,质量压缩

质量压缩不会减少图片的像素,它是在保持像素的前提下改变图片的位深及透明度等,来达到压缩图片的目的。

        ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
        int quality = 50;//取值:0-100
        bit.compress(Bitmap.CompressFormat.JPEG, quality, baos);
        byte[] bytes = baos.toByteArray()
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