容易引起問題的隱式精度轉(zhuǎn)換

最近項(xiàng)目中有需求對存有 ARGB8888 數(shù)據(jù)的 Bitmap 進(jìn)行基于原值的透明度(alpha 值)調(diào)整幸斥,要對每個(gè)像素的 alpha byte 處理轻抱。

問題

下表描述了 byte 類型在圖像處理和 Java 中分別的表達(dá)范圍

領(lǐng)域 符號 表達(dá)范圍
圖像處理 unsigned [0..255]
Java signed [-128..127]

假設(shè) Bitmap 中某像素的 alpha byte 二進(jìn)制表示為 1000 0000菇用。
解析為 unsigned 時(shí)數(shù)值為 128杰刽,而 signed 時(shí)則為 -128蔫缸。

此時(shí)如果想將它減半腿准,期望為 128 / 2 = 64 (0100 0000)。
因此在所有數(shù)值都被作為 signed 解析的 Java 中拾碌,進(jìn)行以上計(jì)算會出現(xiàn)問題吐葱。

1: byte a = (byte) 128; // int 128 的高 24 位被截?cái)嘈O瑁蔀?1000 0000
2: System.out.println(a); // 輸出 -128弟跑,證明被作為 signed 解析了
3: byte b = (byte) (a / 2); // alpha 值減半防症,-128 / 2 = -64
4: System.out.println(b); // 輸出 -64 (1100 0000)

很明顯這與期望的 64 (0100 0000) 不同孟辑,如果把在 Java 中計(jì)算后的結(jié)果保存起來哎甲,在圖像處理中該 alpha 會被解釋為 192 (1100 0000)

精度轉(zhuǎn)換

當(dāng) 2 個(gè)不同類型的數(shù)值進(jìn)行計(jì)算時(shí)扑浸,精度較低的其中 1 個(gè)必須先轉(zhuǎn)換為精度較高的類型烧给,然后再繼續(xù)進(jìn)行計(jì)算。

隱式轉(zhuǎn)換

以上第 3 行代碼中類型為 bytea 精度比類型為 inta 低喝噪,所以需要被隱式轉(zhuǎn)換為 int,那么將這行代碼分為 3 步酝惧。

  1. 隱式轉(zhuǎn)換 aint: int t = a
  2. 開始計(jì)算: int t1 = t / 2
  3. int 截?cái)噢D(zhuǎn)為 byte: byte b = (byte) t1

引起問題的隱式精度轉(zhuǎn)換

其實(shí)引起問題的是以上的步驟 1,當(dāng) byte 轉(zhuǎn)換為 int 時(shí)晚唇,最高位的值會被用作填充轉(zhuǎn)換后 int 的高 24 位。

a (1000 0000)
隱式轉(zhuǎn)換為
t (1111 1111 1111 1111 1111 1111 1000 0000)

這時(shí) t 在 Java 中被解析為 -128哩陕,因此步驟 2 的計(jì)算會有問題。

解決方法

在步驟 1 后插入一個(gè)與操作 t = t & 0xff悍及,將高 24 位的值置為 0

t (1111 1111 1111 1111 1111 1111 1000 0000)
&
0xff (0000 0000 0000 0000 0000 0000 1111 1111)
=
t (0000 0000 0000 0000 0000 0000 1000 0000)

這時(shí) t 在 Java 中被解析為 128,這時(shí)拿去計(jì)算就可以得到預(yù)期結(jié)果了心赶。

那么將源代碼改一下如下

3: byte b = (byte) ((a & 0xff) / 2); // alpha 值減半,128 / 2 = 64

內(nèi)置方法

其實(shí)也可以用 int Byte:toUnsignedInt(byte) 去達(dá)到相同的效果缨叫,原理是一樣的。

public static int toUnsignedInt(byte x) {
    return ((int) x) & 0xff;
}
3: byte b = (byte) (Byte.toUnsignedInt(a) / 2); // alpha 值減半耻姥,128 / 2 = 64
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