tw.study.rs_screenout

最近把玩 Renderscript(RS),這東西在 2011 年初被提了出來,但最近才仔細看文件,也隨著 Android 4 可以看到完整的系統實現原始碼等,目前 RS 可用在 Android 3.x 和 Android 4.x 系統上。RS 的本意著重在三個層面,依序是 "Portability" 、"Performance" 和 "Usability"。我把他想成建立一個框架,讓你寫程式可以不用擔心硬體狀況、又不用擔心 Java VM 拖速度並且開發上可以簡單快速,當然,連帶的缺點就是必須學習這個框架的用法等。除此之外,RS 用的語法是 C 語言(C99 standard),流程看似與 JNI/NDK 很接近,但最特別的是整個架構的設計,並透過 llvm 技術,讓你的程式不只跑在 CPU 上頭,還可以跑在 GPU 或 DSP 上,目標就是提供跨硬體設備的機制,包含不同架構的 CPU 等,這就不見得單純用 JNI/NDK 可以作到的事。最後,關於 RS 的使用時機?可以用在大量運算(平行運算?)上,大部分的是用2D/3D影像處理當作例子,對於遊戲開發應該有不少幫助。

此練習仿造 Android 4.0 之 HelloCompute 範例,此範例是將一張 JPEG 圖片進行灰階影像特效。由於程式碼精簡,所以就拿來當作第一個 RS 的練習,可熟悉 RS 流程。

主要流程:

建立 Android Project -> 建立 RenderScript -> 設定使用 RenderScript 的時機。

建立 Android Project:

Project Name: StudyRSCompute
Build Target: Android 4.0
Package Name: tw.study.rs 

tw.study.rs

建立 RenderScript (MyRSCompute.rs):

src/tw.sutdy.rs -> New -> File -> MyRSCompute.rs

#pragma version(1)
#pragma rs java_package_name(tw.study.rs)

const static float3 gMonoMult = {0.299f, 0.587f, 0.114f};

void root(const uchar4 *v_in, uchar4 *v_out) {
    float4 f4 = rsUnpackColor8888(*v_in);
    float3 mono = dot(f4.rgb, gMonoMult);
    *v_out = rsPackColorTo8888(mono);
}

按下 build 後,可以在 res->raw 看到 myrscompute.bc,另外,在 gen->tw.study.rs 也能看到 ScriptC_MyRSCompute.java 和 MyRSCompute.d 的產生,並且在 R.java 中可以看到 raw 裡頭有 myrscompute 的定義。

建立測試圖檔:

接著找一張圖,此例用 http://zh.wikipedia.org/wiki/Android 裡的圖片 http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/ad/Galaxy_Nexus_smartphone.jpg/371px-Galaxy_Nexus_smartphone.jpg,更名為 android.jpg

在 res 中,建立 drawable 目錄,並將 android.png 擺入且 build 後,在 gen->tw.study.rs->R.java 中可以看到圖檔的定義

建立圖檔 layout (res->layout->main.xml):

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    android:layout_width="fill_parent"
    android:layout_height="fill_parent"
    android:orientation="horizontal" >

    <TextView
        android:layout_width="wrap_content"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:text="@string/hello" />

    <ImageView
        android:id="@+id/displayin"
        android:layout_width="wrap_content"
        android:layout_height="wrap_content" />

    <ImageView
        android:id="@+id/displayout"
        android:layout_width="wrap_content"
        android:layout_height="wrap_content" />

</LinearLayout>

撰寫呼叫 RS 的時機 (StudyRSComputeActivity.java):

package tw.study.rs;

import android.app.Activity;
import android.os.Bundle;
import android.graphics.Bitmap;
import android.graphics.BitmapFactory;
import android.renderscript.Allocation;
import android.renderscript.RenderScript;
import android.widget.ImageView;

public class StudyRSComputeActivity extends Activity {
    private Bitmap mBitmapIn;
    private Bitmap mBitmapOut;

    private RenderScript mRS;
    private Allocation mInAllocation;
    private Allocation mOutAllocation;
    private ScriptC_MyRSCompute mScript;

    /** Called when the activity is first created. */
    @Override
    public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.main);

        mBitmapIn = loadBitmap(R.drawable.android);
        mBitmapOut = Bitmap.createBitmap(mBitmapIn.getWidth(), mBitmapIn.getHeight(), mBitmapIn.getConfig());

        ImageView in = (ImageView) findViewById(R.id.displayin);
        in.setImageBitmap(mBitmapIn);

        ImageView out = (ImageView) findViewById(R.id.displayout);
        out.setImageBitmap(mBitmapOut);

        createScript();
    }

    private void createScript() {
        mRS = RenderScript.create(this);

        mInAllocation = Allocation.createFromBitmap(mRS, mBitmapIn,
        Allocation.MipmapControl.MIPMAP_NONE,
        Allocation.USAGE_SCRIPT);
        mOutAllocation = Allocation.createTyped(mRS, mInAllocation.getType());

        mScript = new ScriptC_MyRSCompute(mRS, getResources(), R.raw.myrscompute);

        mScript.forEach_root(mInAllocation, mOutAllocation);
        mOutAllocation.copyTo(mBitmapOut);
    }

    private Bitmap loadBitmap(int resource) {
        final BitmapFactory.Options options = new BitmapFactory.Options();
        options.inPreferredConfig = Bitmap.Config.ARGB_8888;
        return BitmapFactory.decodeResource(getResources(), resource, options);
    }
}

 整個 Package PackageExplore:

PackageExplore_tw_study_rs

猜想的架構:

在 MyRSCompute.rs 中,只有一個 root 函數,該函數接收單位是一個像素資訊(4個浮點數),並且把收到的像素 v_in 作灰階,經向量 dot 處理後,將結果存在 v_out;在 StudyRSComputeActivity 中,在 onCreate 時,把預備好的圖檔讀進來,並轉成 Bitmap 結構,隨即透過 createScript 呼叫 RS,在 createScript 中,先建立 Renderscript 執行環境,包括用 Allocation 進行 Java 層變數的初始化,這些變數之後才可以傳給 RS 用,接著在 Java 層用 forEach_root 的方式呼叫 RS 進行處理(平行處理?),最後再把處理完的資料在存回 Bitmap 變數,在 ImageView 顯示出來。

其他心得:

學會處理圖片灰階特效,也才發現圖片特效有平行處理的可行性架構。RS 有提供很多數學函數,請參考 RS Runtime API Reference


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