【Androidメモリ最適化】Androidエンジニアリングでlibjpeg-turbo圧縮画像を使用(JNIよりBitmapを転送｜ビットマップ情報取得｜画像データ取得｜画像データフィルタリング｜リソース解放)

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Android パフォーマンス最適化同前メモリ最適化

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一、Bitmap画像データ処理

二、Java層BitmapオブジェクトからJNI層bitmapオブジェクトへの変換

三、bitmap中の画像データ

を取得する

四、bitmap中の画像データ(RGBデータを取得するAチャネルデータを除く)

をフィルタリングする.

五、解放資源

六、Bitmap画像データ処理

前回ブログ【Androidメモリ最適化】libjpeg-turbo関数ライブラリクロスコンパイルと使用(クロスコンパイルスクリプト作成|関数ライブラリヘッダファイルコピー|構築スクリプト構成|Android Studioテスト関数ライブラリ)のlibjpeg-turbo関数ライブラリをクロスコンパイルし、対応するヘッダファイルと静的ライブラリをAndroid Studioプロジェクトにコピーし、CMakeListを構成した.txt構築スクリプト、build.gradle構築スクリプトは、このブログでコードの作成を開始します.
一、Bitmap画像データ処理
Bitmap画像データ処理:
①Bitmap画像オブジェクトを取得する:JavaがJNI層に渡すのはjobjectオブジェクトであり、これをJNI中のbitmapオブジェクトに変換する必要がある;
②データ抽出:bitmap画像からRGB画素値、すなわちALPHAチャネル(透明度)を除いたデータを抽出する.
③libjpeg-turboを用いてピクチャを圧縮する:libjpeg-turbo関数ライブラリを呼び出し、上記抽出したピクチャRGB画素データを圧縮する;
④リリースリソース:画像圧縮完了後、関連リソースをリリースする;
二、Java層BitmapオブジェクトからJNI層bitmapオブジェクトへ
1.Bitmap情報:AndroidBitmapInfo構造体には、画像幅、画像高さ、画素フォーマットなどの情報が封入されている.

/** Bitmap info, see AndroidBitmap_getInfo(). */
typedef struct {
    /**       . */
    uint32_t    width;
    /**       . */
    uint32_t    height;
    /**      . */
    uint32_t    stride;
    /**     . See {@link AndroidBitmapFormat} */
    int32_t     format;
    /**    . */
    uint32_t    flags;      // 0 for now
} AndroidBitmapInfo;

2.Bitmap情報を取得:bitmapを呼び出す.hのAndroid Bitmap_getInfoメソッドは、jbitmapから対応する情報を取得することができる.

int AndroidBitmap_getInfo(JNIEnv* env, jobject jbitmap,
                          AndroidBitmapInfo* info);

3.コード例:

    //        ,           
    //     bitmap.h
    AndroidBitmapInfo info;
    //   bitmap           AndroidBitmapInfo
    AndroidBitmap_getInfo(env, jbitmap, &info);

三、bitmapの画像データを取得する
Android Bitmapを呼び出すlockPixelsメソッドは、JavaのBitmapオブジェクトからデータのヘッダアドレスを取得できます.この関数に2 Dポインタが入力され、この2 Dポインタパラメータは戻り値として使用され、この2 Dポインタが最終的に指すメモリは画像データメモリである.
1. AndroidBitmap_lockPixels関数の役割:指定されたJava Bitmapオブジェクトから、対応するピクセルデータアドレスを取得します.ロックは画素データメモリがロック解除方法を呼び出し、関連データを消去するまで固定されていることを保証することができる.この方法はAndroid Bitmap_とunlockPixelsメソッドはペアで使用され、その後addrPtrアドレスは使用されるべきではありません.実行に成功すると、*addrPtrは画像画素データの先頭アドレスを指し、方法が失敗した場合、この2次元ポインタは無効なポインタである.
2. AndroidBitmap_lockPixels関数のプロトタイプ:
①JNIEnv*envパラメータ:注意ここではJNIEnv*envパラメータを使用しています.メインスレッド呼び出しは直接使用できます.サブスレッド呼び出しの場合、JavaVM呼び出しAttachCurrentThreadメソッドを使用してJNIEnvポインタを入力する必要があります.その後、このJNIEnvはスレッド対応のJNI環境で、使用が終わったらバインドを解除します.
参考【Android NDK開発】JNIスレッド(JNIスレッド作成|スレッド実行関数|非JNIメソッド取得JNIEnvとJavaオブジェクト|スレッド取得JNIEnv|グローバル変数設定)ブログ;
②jobject jbitmapパラメータ:JavaのBitmapオブジェクト;
③void**addrPtrパラメータ:二次元ポインタ、実行成功後に画像の画素データの先頭アドレスを指し、同時に戻り値として使用し、ユーザーが画素データを呼び出すことができるようにする.

int AndroidBitmap_lockPixels(JNIEnv* env, jobject jbitmap, void** addrPtr);

3.コード例:

    //          unsigned char,     Java    byte
    //     byte   ,       
    //          
    uint8_t *addrPtr;
    //                 ,       ARGB
    AndroidBitmap_lockPixels(env, jbitmap, (void **) &addrPtr);

四、bitmap中の画像データをフィルタリングする(RGBデータを取得してAチャネルデータを取り除く)
1.データフィルタ需要:以前に画像データを取得し、addrPtrポインタに保存した.
2.2つのメモリ:uint 8_t*addrPtrポインタが指すメモリはソースデータ、uint 8_t*dataポインタが指すデータはターゲットデータであり、最終的に圧縮するデータはdataターゲットデータである.
3.画素フォーマット:ソースデータに格納されているBGRA画素フォーマットのデータであり、ターゲットデータに格納されているのはBGR画素フォーマットのデータである.
4.画素データの循環:循環を開き、各画素点を直接循環し、画素点の保存形式がBGRAであることに注意し、その後、データを別のメモリに保存し、保存順序はBGRである.注意ループのたびに、対応するポインタを移動する必要があります.

    // JPEG      ,        ,       RGB
    //            
    //          
    int width = info.width;
    //          
    int height = info.height;

    //    RGB   
    uint8_t* data = (uint8_t *) malloc(width * height * 3);

    // data           ,           ,           
    uint8_t* temp = data;

    // JPEG      RGB    ,    
    uint8_t red, green, blue;

    //     Bitmap    addrPtr     BGRA   ,     data      BGR    
    for(int i = 0; i < height; i++){
        for (int j = 0; j < width; ++j) {
        	//    i   j        
            //   Bitmap          BGRA
            blue = *( addrPtr );
            green = *( addrPtr + 1 );
            red = *( addrPtr + 2 );

            // libturbojpeg   JPEG           BGR
            *data = blue;
            *( data + 1 ) = green;
            *( data + 2 ) = red;

            //    data   
            data += 3;
            //   addrPtr   ,            
            addrPtr +=4;
        }
    }//      ,       JPEG        ,   data

五、資源の解放
前にjpegフォーマットの画像を圧縮するステップがありました.このプロセスは複雑で、ブログの説明を開きます.この章は圧縮が終わった後のメモリの解放操作を説明します.
1.ピクセルデータのロック/ロック解除:Android Bitmap_UnlockPixelsメソッドとAndroid Bitmap_lockPixelsメソッドはペアで使用され、Bitmapオブジェクトのデータが不要になったことを示します.
2.圧縮データの解放:圧縮するJPEGピクチャRGBデータを格納しているメモリを解放し、この時点で既に圧縮済みで、前に申請したメモリをすべて解放することができる.注意前に申請したdataポインタは、データをコピーする過程で、このポインタを移動して、dataポインタを解放することができなくて、前のdataメモリ申請後のバックアップポインタしか解放できなくて、さもなくばエラーを報告します;
3.文字列の解放:env->GetStringUTFcharsが作成した文字列はローカル参照で、ここでは解放する必要があります.メモリをタイムリーに回収するのは良い習慣です.

    //   
    AndroidBitmap_unlockPixels(env,jbitmap);
    //       temp    ,       data   ,      
    free(temp);
    //       ,    , GC     ,      
    env->ReleaseStringUTFChars(path, filePath);

六、Bitmap画像データ処理
GitHubプロジェクトアドレス:han 1202012/PictureCompression
libjpeg-turbo圧縮JPEGコード例:

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

//     
void compressJpegFile(uint8_t *data, int imageWidth, int imageHeight,
                      jint compressQuality, const char *filename);

extern "C" JNIEXPORT jstring JNICALL
Java_kim_hsl_pc_MainActivity_stringFromJNI(
        JNIEnv* env,
        jobject /* this */) {
    std::string hello = "Hello from C++";

    //    libturbojpeg.a    
    jpeg_compress_struct jcs;
    __android_log_print(ANDROID_LOG_INFO, "JPEG", "jpeg_compress_struct jcs = %d", jcs.image_width);
    hello = hello + " , jpeg_compress_struct jcs = " + std::to_string(jcs.image_width);

    return env->NewStringUTF(hello.c_str());
}

/**
 *       
 */
extern "C"
JNIEXPORT void JNICALL
Java_kim_hsl_pc_MainActivity_native_1pictureCompress(JNIEnv *env, jobject thiz,
                                                     jobject jbitmap,
                                                     jint quality, jstring path) {

    //   Java       C    ,         
    const char *filePath = env->GetStringUTFChars(path, 0);

    //        ,           
    //     bitmap.h
    AndroidBitmapInfo info;
    //   bitmap           AndroidBitmapInfo
    AndroidBitmap_getInfo(env, jbitmap, &info);

    //          unsigned char,     Java    byte
    //     byte   ,       
    //          
    uint8_t *addrPtr;
    //                 ,       ARGB
    AndroidBitmap_lockPixels(env, jbitmap, (void **) &addrPtr);

    // JPEG      ,        ,       RGB
    //            
    //          
    int width = info.width;
    //          
    int height = info.height;

    //rgb
    uint8_t* data = (uint8_t *) malloc(width * height * 3);

    // data           ,           ,           
    uint8_t* temp = data;

    // JPEG      RGB    ,    
    uint8_t red, green, blue;

    //     Bitmap    addrPtr     BGRA   ,     data      BGR    
    for(int i = 0; i < height; i++){
        for (int j = 0; j < width; ++j) {
            //   Bitmap          BGRA
            blue = *( addrPtr );
            green = *( addrPtr + 1 );
            red = *( addrPtr + 2 );

            // libturbojpeg   JPEG           BGR
            *data = blue;
            *( data + 1 ) = green;
            *( data + 2 ) = red;

            //    data   
            data += 3;
            //   addrPtr   ,            
            addrPtr +=4;
        }
    }//      ,       JPEG        ,   data    

    //   data           JPEG      
    compressJpegFile(temp, width, height, quality, filePath);

    //   
    AndroidBitmap_unlockPixels(env,jbitmap);
    //       temp    ,       data   ,      
    free(temp);
    //       ,    , GC     ,      
    env->ReleaseStringUTFChars(path, filePath);
}

MVCモデルにおけるモデルとコントローラーの境界とその扱いを考える

【MVC】について、誰でも分かるように駆け出しエンジニアが調べてみた。