Android高级模糊技术

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：

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< android.support.v4.view.ViewPager xmlns:android = "http://schemas.android.com/apk/res/android"      xmlns:tools = "http://schemas.android.com/tools"      android:id = "@+id/pager"      android:layout_width = "match_parent"      android:layout_height = "match_parent"      tools:context = "com.paveldudka.MainActivity" />

这是Fragment的布局文件内容：

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<? xml version = "1.0" encoding = "utf-8" ?>   < FrameLayout xmlns:android = "http://schemas.android.com/apk/res/android"      android:layout_width = "match_parent"      android:layout_height = "match_parent" >        < ImageView          android:id = "@+id/picture"          android:layout_width = "match_parent"          android:layout_height = "match_parent"          android:src = "@drawable/picture"          android:scaleType = "centerCrop" />        < TextView          android:id = "@+id/text"          android:gravity = "center_horizontal"          android:layout_width = "match_parent"          android:layout_height = "wrap_content"          android:text = "My super text"          android:textColor = "@android:color/white"          android:layout_gravity = "center_vertical"          android:textStyle = "bold"          android:textSize = "48sp" />      < LinearLayout          android:id = "@+id/controls"          android:layout_width = "match_parent"          android:layout_height = "wrap_content"          android:background = "#7f000000"          android:orientation = "vertical"          android:layout_gravity = "bottom" /> </ FrameLayout >

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：

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public class RSBlurFragment extends Fragment {      private ImageView image;      private TextView text;      private TextView statusText;        @Override      public View onCreateView(LayoutInflater inflater, ViewGroup container, Bundle savedInstanceState) {          View view = inflater.inflate(R.layout.fragment_layout, container, false );          image = (ImageView) view.findViewById(R.id.picture);          text = (TextView) view.findViewById(R.id.text);          statusText = addStatusText((ViewGroup) view.findViewById(R.id.controls));          applyBlur();          return view;      }        private void applyBlur() {          image.getViewTreeObserver().addOnPreDrawListener( new ViewTreeObserver.OnPreDrawListener() {              @Override              public boolean onPreDraw() {                  image.getViewTreeObserver().removeOnPreDrawListener( this );                  image.buildDrawingCache();                    Bitmap bmp = image.getDrawingCache();                  blur(bmp, text);                  return true ;              }          });      }        @TargetApi (Build.VERSION_CODES.JELLY_BEAN_MR1)      private void blur(Bitmap bkg, View view) {          long startMs = System.currentTimeMillis();            float radius = 20 ;            Bitmap overlay = Bitmap.createBitmap(( int ) (view.getMeasuredWidth()),                  ( int ) (view.getMeasuredHeight()), Bitmap.Config.ARGB_8888);            Canvas canvas = new Canvas(overlay);            canvas.translate(-view.getLeft(), -view.getTop());          canvas.drawBitmap(bkg, 0 , 0 , null );            RenderScript rs = RenderScript.create(getActivity());            Allocation overlayAlloc = Allocation.createFromBitmap(                  rs, overlay);            ScriptIntrinsicBlur blur = ScriptIntrinsicBlur.create(                  rs, overlayAlloc.getElement());            blur.setInput(overlayAlloc);            blur.setRadius(radius);            blur.forEach(overlayAlloc);            overlayAlloc.copyTo(overlay);            view.setBackground( new BitmapDrawable(                  getResources(), overlay));            rs.destroy();          statusText.setText(System.currentTimeMillis() - startMs + "ms" );      }        @Override      public String toString() {          return "RenderScript" ;      }        private TextView addStatusText(ViewGroup container) {          TextView result = new TextView(getActivity());          result.setLayoutParams( new ViewGroup.LayoutParams(ViewGroup.LayoutParams.WRAP_CONTENT, ViewGroup.LayoutParams.WRAP_CONTENT));          result.setTextColor( 0xFFFFFFFF );          container.addView(result);          return result;      } }

• 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：

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private void blur(Bitmap bkg, View view) {      long startMs = System.currentTimeMillis();      float radius = 20 ;        Bitmap overlay = Bitmap.createBitmap(( int ) (view.getMeasuredWidth()),              ( int ) (view.getMeasuredHeight()), Bitmap.Config.ARGB_8888);      Canvas canvas = new Canvas(overlay);      canvas.translate(-view.getLeft(), -view.getTop());      canvas.drawBitmap(bkg, 0 , 0 , null );      overlay = FastBlur.doBlur(overlay, ( int )radius, true );      view.setBackground( new BitmapDrawable(getResources(), overlay));      statusText.setText(System.currentTimeMillis() - startMs + "ms" ); }

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。

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private void blur(Bitmap bkg, View view) {      long startMs = System.currentTimeMillis();      float scaleFactor = 1 ;      float radius = 20 ;      if (downScale.isChecked()) {          scaleFactor = 8 ;          radius = 2 ;      }        Bitmap overlay = Bitmap.createBitmap(( int ) (view.getMeasuredWidth()/scaleFactor),              ( int ) (view.getMeasuredHeight()/scaleFactor), Bitmap.Config.ARGB_8888);      Canvas canvas = new Canvas(overlay);      canvas.translate(-view.getLeft()/scaleFactor, -view.getTop()/scaleFactor);      canvas.scale( 1 / scaleFactor, 1 / scaleFactor);      Paint paint = new Paint();      paint.setFlags(Paint.FILTER_BITMAP_FLAG);      canvas.drawBitmap(bkg, 0 , 0 , paint);        overlay = FastBlur.doBlur(overlay, ( int )radius, true );      view.setBackground( new BitmapDrawable(getResources(), overlay));      statusText.setText(System.currentTimeMillis() - startMs + "ms" ); }

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。