当背景为黑色时，位图 setPixels 将丢失 alpha 通道
Bitmap setPixels will lose alpha channel when background is black
我正在尝试使用 canvas.drawBitmap() 方法在 Android 中绘制自定义视图。但是，我发现如果我在本机 JNI 代码中执行此操作并且背景为黑色，alpha 通道将会丢失。总结一下，案例是：
- 当背景为白色时调用java
bitmap.setPixels()并在NDK中设置位图像素颜色，两个位图都正确显示
- 当背景为黑色时调用java
bitmap.setPixels()并在NDK中设置位图像素颜色，只有java绘制的位图API显示正确，用NDK绘制的丢失alpha通道
问题是为什么白底可以，黑底不行？我是不是遗漏了什么或做错了什么？
布局XML文件:
<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="match_parent"
android:orientation="vertical"
android:padding="16dp" >
<LinearLayout
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="wrap_content"
android:background="@android:color/black"
android:orientation="horizontal"
android:padding="16dp" >
<com.example.android.TestView
android:id="@+id/testview1"
android:layout_width="320px"
android:layout_height="320px"
android:layout_margin="16dp" />
<com.example.android.TestView
android:id="@+id/testview2"
android:layout_width="320px"
android:layout_height="320px"
android:layout_margin="16dp" />
</LinearLayout>
<LinearLayout
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="wrap_content"
android:background="@android:color/white"
android:orientation="horizontal"
android:padding="16dp" >
<com.example.android.TestView
android:id="@+id/testview3"
android:layout_width="320px"
android:layout_height="320px"
android:layout_margin="16dp" />
<com.example.android.TestView
android:id="@+id/testview4"
android:layout_width="320px"
android:layout_height="320px"
android:layout_margin="16dp" />
</LinearLayout>
</LinearLayout>
MainActivity.java :
package com.example.android;
import com.example.android.R;
import android.app.Activity;
import android.os.Bundle;
public class MainActivity extends Activity {
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.main);
TestView tv2 = (TestView) findViewById(R.id.testview2);
TestView tv4 = (TestView) findViewById(R.id.testview4);
tv2.setDrawFromNative();
tv4.setDrawFromNative();
}
}
TestView.java :
package com.example.android;
import android.content.Context;
import android.graphics.Bitmap;
import android.graphics.Canvas;
import android.util.AttributeSet;
import android.view.View;
public class TestView extends View {
private Bitmap mBitmap;
private boolean mDrawFromNative;
private static final int WIDTH = 320;
private static final int HEIGHT = 320;
static {
System.loadLibrary("bitmaptest");
}
private native void nativeDrawBitmap(Object bitmap);
private static void javaDrawBitmap(Bitmap bitmap) {
int pixels[] = new int[WIDTH * HEIGHT];
for (int i = 0; i < pixels.length; i++) {
pixels[i] = 0x88FF0000;
}
bitmap.setPixels(pixels, 0, WIDTH, 0, 0, WIDTH, HEIGHT);
}
public TestView(Context context, AttributeSet attrs) {
super(context, attrs);
mBitmap = Bitmap.createBitmap(WIDTH, HEIGHT, Bitmap.Config.ARGB_8888);
}
public void setDrawFromNative() {
mDrawFromNative = true;
}
@Override
protected void onDraw(Canvas canvas) {
if(mDrawFromNative) {
nativeDrawBitmap(mBitmap);
} else {
javaDrawBitmap(mBitmap);
}
canvas.drawBitmap(mBitmap, 0, 0, null);
}
}
TestNative.cpp:
#include <jni.h>
#include <android/bitmap.h>
#include <android/Log.h>
#define LOGD(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_DEBUG,LOG_TAG,__VA_ARGS__)
#define LOGW(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_WARN,LOG_TAG,__VA_ARGS__)
#define LOGE(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR,LOG_TAG,__VA_ARGS__)
#define LOG_TAG "BMPTEST"
extern "C" {
void Java_com_example_android_TestView_nativeDrawBitmap(JNIEnv* env, jobject thiz, jobject bitmap) {
AndroidBitmapInfo info;
void* dst_pixels;
int ret;
if((ret = AndroidBitmap_getInfo(env, bitmap, &info)) < 0) {
LOGE("AndroidBitmap_getInfo() failed ! error=%d", ret);
return;
}
if ((ret = AndroidBitmap_lockPixels(env, bitmap, &dst_pixels)) < 0) {
LOGE("AndroidBitmap_lockPixels() failed ! error=%d", ret);
return;
}
unsigned int *dst = (unsigned int *)dst_pixels;
for(int i=0; i< info.width * info.height; i++) {
*(dst+i) = (0x88<<24 | 0xff | 0x00<<8 | 0x00<<16); //(ARGB->ABGR)
}
AndroidBitmap_unlockPixels(env, bitmap);
}
}
Android.mk 本机代码：
LOCAL_PATH := $(call my-dir)
include $(CLEAR_VARS)
LOCAL_MODULE := libbitmaptest
LOCAL_SRC_FILES := \
TestNative.cpp
LOCAL_LDLIBS += -llog -ljnigraphics
include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)
结果截图：
Android 存储带有预乘 alpha 的位图。当您从 Java 调用 setPixels() 时，RGB 颜色值会自动乘以 alpha 值并存储在位图中。但是，当您从本机代码调用 Android_lockPixels() 然后直接写入内存时，您需要自己进行预乘，否则结果会出错。如果您将代码更改为：
int premultipliedR = (0xff * 0x88) >> 8;
for(int i=0; i< info.width * info.height; i++) {
*(dst+i) = (0x88<<24 | premultipliedR | 0x00<<8 | 0x00<<16);
那么两个 Bitmap 应该渲染相同。
那么为什么 看起来 位图在背景为黑色时似乎失去了 alpha 通道，而在白色背景下却没有？好吧，根据您选择的数字，事实证明这只是巧合。
基本的 alpha 混合公式为：
dest.r = ((dest.r * (256 - source.a)) + (source.r * source.a)) >> 8;
dest.g = ((dest.g * (256 - source.a)) + (source.g * source.a)) >> 8;
dest.b = ((dest.b * (256 - source.a)) + (source.b * source.a)) >> 8;
其中 dest 是背景像素，源是位图中的像素。预乘 alpha 将其更改为：
dest.r = ((dest.r * (256 - source.a)) >> 8) + source.premultiplied_r;
dest.g = ((dest.g * (256 - source.a)) >> 8) + source.premultiplied_g;
dest.b = ((dest.b * (256 - source.a)) >> 8) + source.premultiplied_b;
这节省了一堆乘法。结果都固定为 255。我并不是说这是使用的确切公式，但它非常接近它。
插入数字，对于您的 Java 位图，预乘的 r、g、b 将是 0x87（或 0x88，具体取决于它们如何进行舍入等）、0x00 和 0x00。对于您的本机位图，它们将是 0xff、0x00 和 0x00，因为您没有预乘。将其与黑色背景进行 Alpha 混合与仅添加零相同，因为 dest. r、g、b 值均为零。所以 结果看起来不同。
在白色背景的情况下，dest.g 和 dest.b 在两种情况下的结果相同，因为预乘 g 和 b 值在 Java 和本机位图中均为零。在dest.r的情况下，结果应该是255。在本机位图的情况下，由于预乘r的错误值导致值溢出，但它被限制为255，所以结果看起来一样。
简而言之，预乘 r 值对于您的本机位图来说太高了，因此在结果本应为 < 255. 在结果应该是 255 的情况下，它是否太高并不重要，因为它无论如何都会被限制在 255。
我正在尝试使用 canvas.drawBitmap() 方法在 Android 中绘制自定义视图。但是，我发现如果我在本机 JNI 代码中执行此操作并且背景为黑色，alpha 通道将会丢失。总结一下，案例是：
- 当背景为白色时调用java
bitmap.setPixels()并在NDK中设置位图像素颜色，两个位图都正确显示 - 当背景为黑色时调用java
bitmap.setPixels()并在NDK中设置位图像素颜色，只有java绘制的位图API显示正确，用NDK绘制的丢失alpha通道
问题是为什么白底可以，黑底不行？我是不是遗漏了什么或做错了什么？
布局XML文件:
<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="match_parent"
android:orientation="vertical"
android:padding="16dp" >
<LinearLayout
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="wrap_content"
android:background="@android:color/black"
android:orientation="horizontal"
android:padding="16dp" >
<com.example.android.TestView
android:id="@+id/testview1"
android:layout_width="320px"
android:layout_height="320px"
android:layout_margin="16dp" />
<com.example.android.TestView
android:id="@+id/testview2"
android:layout_width="320px"
android:layout_height="320px"
android:layout_margin="16dp" />
</LinearLayout>
<LinearLayout
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="wrap_content"
android:background="@android:color/white"
android:orientation="horizontal"
android:padding="16dp" >
<com.example.android.TestView
android:id="@+id/testview3"
android:layout_width="320px"
android:layout_height="320px"
android:layout_margin="16dp" />
<com.example.android.TestView
android:id="@+id/testview4"
android:layout_width="320px"
android:layout_height="320px"
android:layout_margin="16dp" />
</LinearLayout>
</LinearLayout>
MainActivity.java :
package com.example.android;
import com.example.android.R;
import android.app.Activity;
import android.os.Bundle;
public class MainActivity extends Activity {
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.main);
TestView tv2 = (TestView) findViewById(R.id.testview2);
TestView tv4 = (TestView) findViewById(R.id.testview4);
tv2.setDrawFromNative();
tv4.setDrawFromNative();
}
}
TestView.java :
package com.example.android;
import android.content.Context;
import android.graphics.Bitmap;
import android.graphics.Canvas;
import android.util.AttributeSet;
import android.view.View;
public class TestView extends View {
private Bitmap mBitmap;
private boolean mDrawFromNative;
private static final int WIDTH = 320;
private static final int HEIGHT = 320;
static {
System.loadLibrary("bitmaptest");
}
private native void nativeDrawBitmap(Object bitmap);
private static void javaDrawBitmap(Bitmap bitmap) {
int pixels[] = new int[WIDTH * HEIGHT];
for (int i = 0; i < pixels.length; i++) {
pixels[i] = 0x88FF0000;
}
bitmap.setPixels(pixels, 0, WIDTH, 0, 0, WIDTH, HEIGHT);
}
public TestView(Context context, AttributeSet attrs) {
super(context, attrs);
mBitmap = Bitmap.createBitmap(WIDTH, HEIGHT, Bitmap.Config.ARGB_8888);
}
public void setDrawFromNative() {
mDrawFromNative = true;
}
@Override
protected void onDraw(Canvas canvas) {
if(mDrawFromNative) {
nativeDrawBitmap(mBitmap);
} else {
javaDrawBitmap(mBitmap);
}
canvas.drawBitmap(mBitmap, 0, 0, null);
}
}
TestNative.cpp:
#include <jni.h>
#include <android/bitmap.h>
#include <android/Log.h>
#define LOGD(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_DEBUG,LOG_TAG,__VA_ARGS__)
#define LOGW(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_WARN,LOG_TAG,__VA_ARGS__)
#define LOGE(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR,LOG_TAG,__VA_ARGS__)
#define LOG_TAG "BMPTEST"
extern "C" {
void Java_com_example_android_TestView_nativeDrawBitmap(JNIEnv* env, jobject thiz, jobject bitmap) {
AndroidBitmapInfo info;
void* dst_pixels;
int ret;
if((ret = AndroidBitmap_getInfo(env, bitmap, &info)) < 0) {
LOGE("AndroidBitmap_getInfo() failed ! error=%d", ret);
return;
}
if ((ret = AndroidBitmap_lockPixels(env, bitmap, &dst_pixels)) < 0) {
LOGE("AndroidBitmap_lockPixels() failed ! error=%d", ret);
return;
}
unsigned int *dst = (unsigned int *)dst_pixels;
for(int i=0; i< info.width * info.height; i++) {
*(dst+i) = (0x88<<24 | 0xff | 0x00<<8 | 0x00<<16); //(ARGB->ABGR)
}
AndroidBitmap_unlockPixels(env, bitmap);
}
}
Android.mk 本机代码：
LOCAL_PATH := $(call my-dir)
include $(CLEAR_VARS)
LOCAL_MODULE := libbitmaptest
LOCAL_SRC_FILES := \
TestNative.cpp
LOCAL_LDLIBS += -llog -ljnigraphics
include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)
结果截图：
Android 存储带有预乘 alpha 的位图。当您从 Java 调用 setPixels() 时，RGB 颜色值会自动乘以 alpha 值并存储在位图中。但是，当您从本机代码调用 Android_lockPixels() 然后直接写入内存时，您需要自己进行预乘，否则结果会出错。如果您将代码更改为：
int premultipliedR = (0xff * 0x88) >> 8;
for(int i=0; i< info.width * info.height; i++) {
*(dst+i) = (0x88<<24 | premultipliedR | 0x00<<8 | 0x00<<16);
那么两个 Bitmap 应该渲染相同。
那么为什么 看起来 位图在背景为黑色时似乎失去了 alpha 通道，而在白色背景下却没有？好吧，根据您选择的数字，事实证明这只是巧合。
基本的 alpha 混合公式为：
dest.r = ((dest.r * (256 - source.a)) + (source.r * source.a)) >> 8;
dest.g = ((dest.g * (256 - source.a)) + (source.g * source.a)) >> 8;
dest.b = ((dest.b * (256 - source.a)) + (source.b * source.a)) >> 8;
其中 dest 是背景像素，源是位图中的像素。预乘 alpha 将其更改为：
dest.r = ((dest.r * (256 - source.a)) >> 8) + source.premultiplied_r;
dest.g = ((dest.g * (256 - source.a)) >> 8) + source.premultiplied_g;
dest.b = ((dest.b * (256 - source.a)) >> 8) + source.premultiplied_b;
这节省了一堆乘法。结果都固定为 255。我并不是说这是使用的确切公式，但它非常接近它。
插入数字，对于您的 Java 位图，预乘的 r、g、b 将是 0x87（或 0x88，具体取决于它们如何进行舍入等）、0x00 和 0x00。对于您的本机位图，它们将是 0xff、0x00 和 0x00，因为您没有预乘。将其与黑色背景进行 Alpha 混合与仅添加零相同，因为 dest. r、g、b 值均为零。所以 结果看起来不同。
在白色背景的情况下，dest.g 和 dest.b 在两种情况下的结果相同，因为预乘 g 和 b 值在 Java 和本机位图中均为零。在dest.r的情况下，结果应该是255。在本机位图的情况下，由于预乘r的错误值导致值溢出，但它被限制为255，所以结果看起来一样。
简而言之，预乘 r 值对于您的本机位图来说太高了，因此在结果本应为 < 255. 在结果应该是 255 的情况下，它是否太高并不重要，因为它无论如何都会被限制在 255。