当背景为黑色时,位图setPixels将丢失alpha通道

Question

我试图在Android中使用canvas.drawBitmap()方法绘制自定义视图.但是,如果我在本机JNI代码中执行此操作并且背景为黑色,我发现alpha通道将丢失.总结一下,案例是:

1. bitmap.setPixels()当背景为白色时,调用java 并在NDK中设置位图像素颜色,两个位图都正确显示
2. bitmap.setPixels()当背景为黑色时,调用java 并在NDK中设置位图像素颜色,只有java API绘制的位图正确显示,用NDK绘制的位图丢失alpha通道

问题是为什么白色背景上的结果可以,但在黑色背景上不行？我错过了什么或做错了吗？

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用于本机代码:

LOCAL_PATH := $(call my-dir)
include $(CLEAR_VARS)
LOCAL_MODULE := libbitmaptest
LOCAL_SRC_FILES := \
    TestNative.cpp
LOCAL_LDLIBS += -llog -ljnigraphics
include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

ScreenShot的结果:

Answer 1

Android使用预乘的alpha存储位图.setPixels()从Java 调用时,RGB颜色值会自动乘以alpha值并存储在位图中.但是,当您Android_lockPixels()从本机代码调用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);

然后两个Bitmaps应该呈现相同.

那么,为什么它看起来好像失去了位图的alpha通道时,背景是黑色的,但不是一个白色的背景？事实证明,根据您选择的数字,这只是一个巧合.

基本的alpha混合公式是:

 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;

dest背景像素在哪里,源是位图中的像素.预先乘以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;

这节省了许多倍数.结果都被限制在255.我没有声称这是使用的确切公式,但它是非常接近它的东西.

插入数字,对于Java位图,预乘的r,g,b将是0x87(或0x88,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.黑色背景alpha混合,这是一样的只是增加为零,因为dest. r,g,b值均为零.所以结果看起来不一样.

在白色背景的情况下,dest.g并且dest.b在两种情况下最终都会相同,因为在Java和本机位图中预乘g和b值都为零.在这种情况下dest.r,结果应该是255.在本机位图的情况下,值会因为预乘的值错误而溢出r,但它会被限制为255,因此结果看起来相同.

简而言之,r对于本机位图,预乘的值太高,因此r在结果应该小于255的情况下,最终会得到一个太高的值.如果结果应该是255,那么它就不会无论如何它都太高了,因为无论如何它被钳制在255.