我的CSDN博客同步發(fā)布：RenderScript 讓你的Android計(jì)算速度快的飛上天榜配！
在上一篇文章Android自動(dòng)手繪，圓你兒時(shí)畫(huà)家夢(mèng)吕晌！ 中結(jié)尾提到蛋褥，我將介紹提升輪廓提取速度相關(guān)內(nèi)容，今天一起學(xué)習(xí)Android中的RenderScript睛驳±有模看完本文，你將學(xué)會(huì)如何使用并行計(jì)算技術(shù)乏沸，提高你的app中計(jì)算模塊速度淫茵，尤其是提升圖像處理中的復(fù)雜計(jì)算。
RenderScript介紹
根據(jù)Android官方網(wǎng)站的介紹：RenderScript是Android平臺(tái)上用于運(yùn)行計(jì)算密集任務(wù)的框架蹬跃。RenderScript主要是面向數(shù)據(jù)并行計(jì)算匙瘪，當(dāng)然了，RenderScript中使用串行計(jì)算效率也很好蝶缀。RenderScript是充分利用GPU丹喻，CPU的計(jì)算能力，由于不同的硬件對(duì)應(yīng)的并行執(zhí)行不同翁都，RenderScript會(huì)編譯2次碍论，首先是我們的PC編譯器編譯到apk中，然后在apk安裝的時(shí)候柄慰，再編譯一次鳍悠。這樣的好處是，可以充分利用不同的硬件坐搔，我們編寫(xiě)的代碼無(wú)需關(guān)心具體的硬件的不同藏研，都能寫(xiě)出高性能的代碼。
RenderScript相關(guān)文檔并不多概行，導(dǎo)致很難去學(xué)好RenderScript蠢挡。但是其實(shí)用起來(lái)并不復(fù)雜，結(jié)合SDK中的兩個(gè)例子和官方文檔占锯，基本可以入門(mén)了袒哥。
在使用RenderScript之前，請(qǐng)?jiān)趀clipse的project.properties加上：
renderscript.target=18
renderscript.support.mode=true
Hello RenderScript
概念說(shuō)太多沒(méi)啥用消略，先來(lái)一段簡(jiǎn)單代碼堡称。需求很簡(jiǎn)單，我們需要將一張圖片中的每個(gè)像素的顏色取反色艺演，即分別將255減去當(dāng)前像素點(diǎn)的R却紧、G桐臊、B，得到的新的RGB作為當(dāng)前像素點(diǎn)的新顏色晓殊。如果不用RenderScript断凶，實(shí)現(xiàn)起來(lái)也非常簡(jiǎn)單，通過(guò)兩個(gè)for循環(huán)巫俺，遍歷每個(gè)像素點(diǎn)认烁，然后替換像素就好，如下：
int width = mInBitmap.getWidth();
int height = mInBitmap.getHeight();
for (int x = 0; x < width; x++) {
for (int y = 0; y < height; y++) {
int color = mInBitmap.getPixel(x, y);
int r= 255-(Color.red(color) ;
int g= 255-(Color.green(color) ;
int b= 255-(Color.blue(color) ;
int c = Color.rgb(gray, gray, gray);
mOutBitmap.setPixel(x, y, c);
}
}
這是使用普通java代碼實(shí)現(xiàn)介汹，如果對(duì)一張較大的圖執(zhí)行這段代碼却嗡，其耗時(shí)可想而知！再去看看RenderScript是如何實(shí)現(xiàn)相同的功能的：
首先嘹承，在代碼目錄下（即包目錄下）創(chuàng)建rs文件窗价，取名可以任意，我們新建一個(gè)hello.rs文件：
#pragma version(1)
#pragma rs java_package_name(com.hc.renderscript)
uchar4 __attribute__((kernel)) invert(uchar4 in)
{
uchar4 out = in;
out.r =255- in.r;
out.g = 255-in.g;
out.b = 255-in.b;
return out;
}
看不懂叹卷？不要急撼港！我們一行一行解釋。仔細(xì)看會(huì)發(fā)現(xiàn)其實(shí)大部分跟C語(yǔ)言很像骤竹，首先#pragma是給編譯器看的,#pragma version(1)是指版本號(hào)帝牡，目前只能選擇1，沒(méi)有更高的版本了瘤载。#pragma rs java_package_name(com.hc.renderscript)是告訴編譯器否灾，包的名稱(chēng)卖擅。因?yàn)槊總€(gè)rs文件都會(huì)自動(dòng)生成對(duì)應(yīng)的Java代碼鸣奔，比如，我們新建的hello.rs文件惩阶，會(huì)自動(dòng)生成ScriptC_hello類(lèi)挎狸，因此，我們需要在rs聲明包的名稱(chēng)断楷。接下來(lái)比較重要的關(guān)鍵字__attribute__((kernel))锨匆，它跟函數(shù)放在一起，用于聲明這個(gè)函數(shù)是個(gè)RenderScript核心函數(shù)冬筒，而不是一個(gè)可調(diào)用的函數(shù)恐锣。什么意思呢？其實(shí)可以這樣理解舞痰，就是這個(gè)函數(shù)不是個(gè)普通函數(shù)土榴，是用于并行計(jì)算的函數(shù)。我們不能顯式調(diào)用响牛，它是RenderScript內(nèi)部調(diào)用的函數(shù)玷禽。這時(shí)你可能會(huì)想赫段，既然我們不能顯式調(diào)用，那該怎么調(diào)用呢矢赁？別急糯笙，接下來(lái)為你揭曉。
我們繼續(xù)看到invert函數(shù)撩银，這個(gè)函數(shù)有個(gè)uchar4類(lèi)型给涕，不用想，肯定表示占用4個(gè)字節(jié)额获，每個(gè)字節(jié)表示的取值范圍0~255稠炬。但是接下來(lái)的事情就很奇怪了，uchar4 in中直接可以用in.r咪啡、in.g首启、in.b分別取出rgb顏色。我猜想uchar4是個(gè)結(jié)構(gòu)體類(lèi)型撤摸，本來(lái)想去官網(wǎng)查看一下毅桃，找了很久沒(méi)找到。找到的童鞋麻煩告訴我一下准夷，我可以重新編輯這篇文章钥飞。但是就算沒(méi)找到，我們也可以理解的通衫嵌，其實(shí)读宙，如果從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，它并不復(fù)雜楔绞，r表示第一個(gè)字節(jié)结闸，g表示第二個(gè)字節(jié)，b表示第三個(gè)字節(jié)酒朵。甚至我們可以可以猜得到桦锄，還有in.a表示透明度，然后我測(cè)試了一下蔫耽，發(fā)現(xiàn)真的編譯通過(guò)结耀。另外，從RenderScript Basics Tutorial這篇文章可以知道匙铡，還可以通過(guò)x图甜、y、z鳖眼、w分別取出對(duì)應(yīng)的第1黑毅、2、3具帮、4個(gè)字節(jié)博肋。也就是說(shuō)低斋，in.x與in.r都是一個(gè)意思.好了這里不再繼續(xù)糾結(jié)uchar4.
RenderScript的核心我們編寫(xiě)完成了，從上面rs文件的invert函數(shù)我們知道匪凡，這個(gè)函數(shù)只對(duì)具體一個(gè)像素點(diǎn)操作膊畴，可是我們的圖片有width*height個(gè)像素點(diǎn)，我們需要這些像素點(diǎn)并行執(zhí)行inver函數(shù)才能得到我們想要的結(jié)果病游。
我們?cè)倏纯碕ava代碼如何調(diào)用唇跨，使之并行計(jì)算。
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);
mSrcImageView = (ImageView) findViewById(R.id.src);
mDstImageView = (ImageView) findViewById(R.id.dst);
mInBitmap = BitmapFactory.decodeResource(getResources(), R.drawable.test);
mOutBitmap = Bitmap.createBitmap(mInBitmap.getWidth(),mInBitmap.getHeight(), mInBitmap.getConfig());
mSrcImageView.setImageBitmap(mInBitmap);
RenderScript rs = RenderScript.create(this);
mScript = new ScriptC_hello(rs);
aIn = Allocation.createFromBitmap(rs, mInBitmap);
aOut = Allocation.createFromBitmap(rs, mInBitmap);
mScript.forEach_invert(aIn, aOut);
aOut.copyTo(mOutBitmap);
mDstImageView.setImageBitmap(mOutBitmap);
rs.destroy();
}
運(yùn)行出來(lái)的結(jié)果：
我們繼續(xù)解釋Java代碼：先看到第13行衬衬，創(chuàng)建的是一個(gè)RenderScript對(duì)象买猖。接下來(lái)是將我們編寫(xiě)的rs文件對(duì)應(yīng)的自動(dòng)生成的Java類(lèi)（即ScriptC_hello類(lèi)）初始化。到目前為止滋尉，這些都很好理解玉控。緊接著是創(chuàng)建了兩個(gè)Allocation對(duì)象，這個(gè)對(duì)象是干嘛用的呢狮惜？從名稱(chēng)可以看出高诺，它是用于分配內(nèi)存的，createFromBitmap根據(jù)Bitmap分配內(nèi)存碾篡。為什么需要?jiǎng)?chuàng)建2個(gè)Allocation對(duì)象呢虱而？這主要是在執(zhí)行rs文件里面的并行函數(shù)時(shí)一個(gè)Allocation類(lèi)型 aIn用于參數(shù)傳入，一個(gè)Allocation類(lèi)型 aOut用于計(jì)算結(jié)果輸出开泽。這兩個(gè)Allocation的Element類(lèi)型必須相同牡拇，在函數(shù)調(diào)用時(shí)RenderScript會(huì)檢查，如果不想同會(huì)拋異常穆律。這里提到了Element惠呼，Elemtent是指Allocation里的一項(xiàng)。比如我們要處理的是Bitmap众旗，則Element表示的類(lèi)型是像素罢杉。做并行計(jì)算時(shí)趟畏，aIn對(duì)應(yīng)的一個(gè)元素（Element）的計(jì)算結(jié)果會(huì)放入aOut對(duì)應(yīng)的位置上贡歧。定位到代碼：mScript.forEach_invert(aIn, aOut);我們的rs文件里面并沒(méi)有寫(xiě)forEach_invert函數(shù)，但是卻在ScriptC_hello 類(lèi)里面生成了這個(gè)函數(shù)赋秀。請(qǐng)注意利朵，我們編寫(xiě)了invert函數(shù)，正因?yàn)槲覀兊膇nvert函數(shù)加了__attribute__((kernel))關(guān)鍵字猎莲，所以绍弟，會(huì)生成forEach_invert函數(shù)，這個(gè)函數(shù)傳入的參數(shù)aIn和aOut我們都清楚了著洼，RenderScript會(huì)自動(dòng)將aIn里的每個(gè)元素（Element）并行的去執(zhí)行invert函數(shù).得到的結(jié)果放入aOut里樟遣。最后調(diào)用Allocation的copyTo函數(shù)把計(jì)算的結(jié)果轉(zhuǎn)入到Bitmap中而叼。
另外，值得注意的是豹悬，__attribute__((kernel))修飾的函數(shù)葵陵，其形參該怎么寫(xiě)，為啥我們這里是uchar4而不是uchar3或者是uint32之類(lèi)的呢瞻佛？我們?cè)撛趺创_定好這個(gè)參數(shù)呢脱篙？其實(shí)，這主要是跟我們的需求有關(guān)伤柄，你可以根據(jù)需求改動(dòng)绊困。比如我們的aIn里的元素是像素，而一個(gè)像素有RGBA占4個(gè)字節(jié)适刀，因此我們寫(xiě)成uchar4作為形參秤朗。還有就是，后面還可以加形參uint32 x,uint32 y,uint32 z笔喉。這些是可選項(xiàng)川梅，可以加也可以不加，不影響函數(shù)的調(diào)用,但是必須是uint32類(lèi)型然遏。
還有個(gè)可選函數(shù)init()贫途，在rs文件里的這個(gè)函數(shù)會(huì)指初始化時(shí)調(diào)用，并且只會(huì)調(diào)用一次待侵。
有時(shí)候我們希望返回的結(jié)果不止一個(gè)對(duì)象該怎么辦丢早？我們可以選擇使用全局變量，在rs文件中聲明全局變量秧倾，在rs文件的函數(shù)中把數(shù)據(jù)寫(xiě)入到rs文件的全局變量中怨酝。再?gòu)腏ava代碼中讀取rs的全局變量即可！那么在Java代碼中該怎么讀取和設(shè)置rs中的全局變量呢那先？答案是农猬，rs文件對(duì)應(yīng)生成的Java類(lèi)會(huì)自動(dòng)生成全局變量的get和set方法。比如售淡，在hello.rs文件中定義了全局變量int myVar.自動(dòng)生成的ScriptC_hello類(lèi)中會(huì)自動(dòng)生成函數(shù)：set_myVar(int v)和get_myVar().這樣就可以訪問(wèn)rs文件中的全局變量了斤葱。
最后
回到最開(kāi)始說(shuō)的，提升上一篇文章的輪廓提取速度揖闸。如果沒(méi)有看過(guò)上一篇文章的請(qǐng)?zhí)^(guò)揍堕，或者是前去： Android自動(dòng)手繪，圓你兒時(shí)畫(huà)家夢(mèng)汤纸！ 查看衩茸。我們?nèi)タ纯碨obel算法，主要分為2步贮泞，首先將彩色圖轉(zhuǎn)為灰度圖楞慈，在CommenUtils類(lèi)的toGrayscale函數(shù)中幔烛。然后再是調(diào)用Sobelsuanf ,在SobelUtils類(lèi)的Sobel函數(shù)。先看看toGrayscale函數(shù)：這個(gè)函數(shù)是直接調(diào)用系統(tǒng)的函數(shù)囊蓝，我們不去管说贝。在Sobel函數(shù)中，有兩個(gè)地方使用了兩個(gè)for循環(huán)慎颗，顯然可以通過(guò)RenderScript進(jìn)行并行計(jì)算乡恕，提升速度。篇幅原因俯萎，具體的實(shí)現(xiàn)這里就不提了傲宜。
源碼地址：RenderScript
