Освой программирование играючи

Сайт Александра Климова

Шкодим

/* Моя кошка замечательно разбирается в программировании. Стоит мне объяснить проблему ей - и все становится ясно. */
John Robbins, Debugging Applications, Microsoft Press, 2000

Класс Bitmap

Bitmap.Config
Получить Bitmap из ImageView
Изменение размеров - метод createScaledBitmap()
Кадрирование - метод createBitmap()
Меняем цвета каждого пикселя
Конвертируем Bitmap в байтовый массив и обратно
Как раскодировать Bitmap из Base64
Вычисляем средние значения цветов
Генерируем разноцветные квадраты с буквами программно

Вам часто придётся иметь дело с изображениями котов, которые хранятся в файлах JPG, PNG, GIF. По сути, любое изображение, которое мы загружаем из графического файла, является набором цветных точек (пикселей). А информацию о каждой точке можно сохранить в битах. Отсюда и название - карта битов или по-буржуйски - bitmap. У нас иногда используется термин растр или растровое изображение. В Android есть специальный класс android.graphics.Bitmap для работы с подобными картинками.

Существуют готовые растровые изображения в файлах, о которых поговорим ниже. А чтобы создать с нуля объект Bitmap программным способом, нужно вызвать метод createBitmap():


Bitmap bitmap = Bitmap.createBitmap(100, 100,
        Bitmap.Config.ARGB_8888);

В результате получится прямоугольник с заданными размерами в пикселях (первые два параметра). Третий параметр отвечает за информацию о прозрачности и качестве цвета (в конце статьи есть примеры).

Очень часто нужно знать размеры изображения. Чтобы узнать его ширину и высоту в пикселах, используйте соответствующие методы:


int width = bitmap.getWidth();
int height = bitmap.getHeight();

Bitmap.Config

Кроме размеров, желательно знать цветовую схему. У класса Bitmap есть метод getConfig(), который возвращает перечисление Bitmap.Config.

Всего существует несколько элементов перечисления.

  • Bitmap.Config ALPHA_8 - каждый пиксель содержит в себе информацию только о прозрачности, о цвете здесь ничего нет. Каждый пиксель требует 8 бит (1 байт) памяти.
  • Bitmap.Config ARGB_4444 - устаревшая конфигурация, начиная с API 13. Аналог ARGB_8888, только каждому ARGB-компоненту отведено не по 8, а по 4 бита. Соответственно пиксель весит 16 бит (2 байта). Рекомендуется использовать ARGB_8888
  • Bitmap.Config ARGB_8888 - на каждый из 4-х ARGB-компонентов пикселя (альфа, красный, зеленый, голубой) выделяется по 8 бит (1 байт). Каждый пиксель занимает 4 байта. Обладает наивысшим качеством для картинки.
  • Bitmap.Config RGB_565 - красному и и синему компоненту выделено по 5 бит (32 различных значений), а зелёному - шесть бит (64 возможных значений). Картинка с такой конфигурацией может иметь артефакты. Каждый пиксель будет занимать 16 бит или 2 байта. Конфигурация не хранит информацию о прозрачности. Можно использовать в тех случаях, когда рисунки не требуют прозрачности и высокого качества.

Конфигурация RGB_565 была очень популярна на старых устройствах. С увеличением памяти и мощности процессоров данная конфигурация теряет актуальность.

Разница между качеством картинки показана в статье Bitmap quality, banding and dithering.

В большинстве случаев вы можете использовать ARGB_8888.

Получив объект в своё распоряжение, вы можете управлять каждой его точкой. Например, закрасить его синим цветом.


public void onClick(View view) {
    ImageView imageView = (ImageView) findViewById(R.id.imageView);

    Bitmap bitmap = Bitmap.createBitmap(100, 100,
            Bitmap.Config.ARGB_8888);
    // Закрашиваем синим цветом
    bitmap.eraseColor(Color.BLUE);
    // Выведем результат в ImageView для просмотра
    imageView.setImageBitmap(bitmap);
}

Чтобы закрасить отдельную точку, используйте метод setPixel() (парный ему метод getPixel позволит узнать информацию о точке). Закрасим красной точкой центр синего прямоугольника из предыдущего примера - имитация следа от лазерной указки. Котам понравится.


bitmap.eraseColor(Color.BLUE);
bitmap.setPixel(50, 50, Color.RED);

В нашем случае мы создали растровое изображение самостоятельно и можем на него воздействовать. Но если вы загрузите готовое изображение из файла и попытаетесь добавить к нему красную точку, то можете получить крах программы. Изображение может быть неизменяемым, что-то типа "Только для чтения", помните об этом.

Созданный нами цветной прямоугольник и управление отдельными точками не позволят вам нарисовать фигуру, не говоря уже о полноценном рисунке. Класс Bitmap не имеет своих методов для рисования, для этого есть метод Canvas (Холст), на котором вы можете размещать объекты Bitmap.

Когда вы размещали в разметке активности компонент ImageView и присваивали атрибуту android:src ресурс из папок drawable-xxx, то система автоматически выводила изображение на экран.

Если нужно программно получить доступ к битовой карте (изображению) из ресурса, то используется такой код:


// Конвертируем Drawable в Bitmap
Bitmap bitmap = BitmapFactory.decodeResource(getResources(), R.drawable.catpic);
int mPhotoWidth = bitmap.getWidth();
int mPhotoHeight = bitmap.getHeight();
// присваиваем ImageView
imageView.setImageBitmap(bitmap);

Обратный процес конвертации из Bitmap в Drawable:

Drawable drawable = new BitmapDrawable(bitmap); // устаревший конструктор
Drawable drawable = new BitmapDrawable(getResources(), bitmap); // новый конструктор

Изображение можно сохранить, например, на SD-карту в виде файла (кусок кода):


try {
    FileOutputStream fos = new FileOutputStream(dirname + "cat.jpg");
    bitmap.compress(CompressFormat.JPEG, 75, fos);

    fos.flush();
    fos.close();
} catch (Exception e) {
    Log.e("MyLog", e.toString());
}

Каждая точка изображения представлена в виде 4-байтного целого числа. Сначала идёт байт прозрачности - значение 0 соответствует полной прозрачности, а 255 говорит о полной непрозрачности. Промежуточные значения позволяют делать полупрозрачные изображения. Этим искусством в совершенстве владел чеширский кот, который умело управлял всеми точками своего тела и растворялся в пространстве, только улыбка кота долго ещё висела в воздухе (что-то я отвлёкся).

Следующие три байта отвечают за красный, зелёный и синий цвет, которые работают по такому же принципу. Т.е. значение 255 соответствует насыщенному красному цвету и т.д.

Так как любое изображение кота - это набор точек, то с помощью метода getPixels() мы можем получить массив этих точек, сделать с этой точкой что-нибудь нехорошее (поменять прозрачность или цвет), а потом с помощью родственного метода setPixels() записать новые данные обратно в изображение. Так можно перекрасить чёрного кота в белого и наоборот. Если вам нужна конкретная точка на изображении, то используйте методы getPixel()/setPixel(). Подобный подход используется во многих графических фильтрах. Учтите, что операция по замене каждой точки в большом изображении занимает много времени. Желательно проводить подобные операции в отдельном потоке.

На этом базовая часть знакомства с битовой картой закончена. Теперь подробнее.

Учитывая ограниченные возможности памяти у мобильных устройств, следует быть осторожным при использовании объекта Bitmap во избежание утечки памяти. Не забывайте освобождать ресурсы при помощи метода recycle(), если вы в них не нуждаетесь. Например:


Bitmap image = ..... (ваш код)
...

if(image != null) {
    image.recycle();
    image = null;
}

Почему это важно? Если не задумываться о ресурсах памяти, то можете получить ошибку OutOfMemoryError. На каждое приложение выделяется ограниченное количество памяти (heap size), разное в зависимости от устройства. Например, 16мб, 24мб и выше. Современные устройства как правило имеют 24мб и выше, однако это не так много, если ваше приложение злоупотребляет графическими файлами.

Bitmap на каждый пиксель тратит в общем случае 2 или 4 байта (зависит от битности изображения – 16 бит RGB_555 или 32 бита ARGB_888). Можно посчитать, сколько тратится ресурсов на Bitmap, содержащий изображение, снятое на 5-мегапиксельную камеру.

При соотношении сторон 4:3 получится изображение со сторонами 2583 х 1936. В конфигурации RGB_555 объект Bitmap займёт 2592 * 1936 * 2 = около 10Мб, а в ARGB_888 (режим по умолчанию) в 2 раза больше – чуть более 19Мб.

Во избежание проблем с памятью прибегают к помощи методов decodeXXX() класса BitmapFactory.

Если установить атрибут largeHeap в манифесте, то приложению будет выделен дополнительный блок памяти.

Ещё одна потенциальная проблема. У вас есть Bitmap и присвоили данный объект кому-то. Затем объект был удалён из памяти, а ссылка на него осталась. Получите крах приложения с ошибкой типа "Exception on Bitmap, throwIfRecycled".

Возможно, лучше сделать копию.


Bitmap src = // Ваш источник
Bitmap newBitmap = src.copy(src.getConfig(), src.isMutable() ? true : false);

Получить Bitmap из ImageView

Если в ImageView имеется изображение, то получить Bitmap можно следующим образом:


Bitmap bitmap = ((BitmapDrawable)image.getDrawable()).getBitmap();

Но с этим способом нужно быть осторожным. Например, если в ImageView используются элементы LayerDrawable, то возникнет ошибка. Можно попробовать такой вариант.


Bitmap bitmap = ((BitmapDrawable)((LayerDrawable)image.getDrawable()).getDrawable(0)).getBitmap(‌​);

Более сложный вариант, но и более надёжный.


imageView.setDrawingCacheEnabled(true);
imageView.measure(MeasureSpec.makeMeasureSpec(0, MeasureSpec.UNSPECIFIED), 
        MeasureSpec.makeMeasureSpec(0, MeasureSpec.UNSPECIFIED));
imageView.layout(0, 0, 
        imageView.getMeasuredWidth(), imageView.getMeasuredHeight()); 
imageView.buildDrawingCache(true);
Bitmap bitmap = Bitmap.createBitmap(imageView.getDrawingCache());
imageView.setDrawingCacheEnabled(false);

Изменение размеров - метод createScaledBitmap()

С помощью метода createScaledBitmap() можно изменить размер изображения.

Будем тренироваться на кошках. Добавим картинку в ресурсы (res/drawable). В разметку добавим два элемента ImageView


ImageView firstImageView = (ImageView) findViewById(R.id.imageView1);
ImageView secondImageView = (ImageView) findViewById(R.id.imageView2);

// Конвертируем Drawable в Bitmap и выводим в ImageView
Bitmap bmOriginal = BitmapFactory.decodeResource(getResources(),
		R.drawable.catlove);
firstImageView.setImageBitmap(bmOriginal);

// Вычисляем ширину и высоту изображения
int width = bmOriginal.getWidth();
int height = bmOriginal.getHeight();

// Половинки
int halfWidth = width / 2;
int halfHeight = height / 2;

// Выводим уменьшенную в два раза картинку во втором ImageView
Bitmap bmHalf = Bitmap.createScaledBitmap(bmOriginal, halfWidth,
		halfHeight, false);
secondImageView.setImageBitmap(bmHalf);

createScaledBitmap()

В последнем параметре у метода идёт булева переменная, отвечающая за сглаживание пикселей. Обычно его применяют, когда маленькое изображение увеличивают в размерах, чтобы улучшить качество картинки. При уменьшении, как правило, в этом нет такой необходимости.

Кадрирование - метод createBitmap()

Существует несколько перегруженных версий метода Bitmap.createBitmap(), с помощью которых можно скопировать участок изображения.

  • сreateBitmap(Bitmap source, int x, int y, int width, int height, Matrix m, boolean filter) - Returns an immutable bitmap from subset of the source bitmap, transformed by the optional matrix.
  • createBitmap(int width, int height, Bitmap.Config config) - Returns a mutable bitmap with the specified width and height.
  • createBitmap(Bitmap source, int x, int y, int width, int height) - Returns an immutable bitmap from the specified subset of the source bitmap.
  • createBitmap(int[] colors, int offset, int stride, int width, int height, Bitmap.Config config) - Returns a immutable bitmap with the specified width and height, with each pixel value set to the corresponding value in the colors array.
  • createBitmap(Bitmap src) - Returns an immutable bitmap from the source bitmap.
  • createBitmap(int[] colors, int width, int height, Bitmap.Config config) - Returns a immutable bitmap with the specified width and height, with each pixel value set to the corresponding value in the colors array.

Описываемый ниже код не является оптимальным и очень ресурсоёмкий. На больших изображениях код будет сильно тормозить. Приводится для ознакомления. Чтобы вывести часть картинки, можно сначала создать нужный Bitmap с заданными размерами, занести в массив каждый пиксель исходного изображения, а затем этот же массив вернуть обратно. Но, так как мы уже задали другие размеры, то часть пикселей не выведутся.


ImageView image1 = (ImageView) findViewById(R.id.imageView1);
ImageView image2 = (ImageView) findViewById(R.id.imageView2);

// Конвертируем Drawable в Bitmap и выводим в ImageView
Bitmap bmOriginal = BitmapFactory.decodeResource(getResources(),
		R.drawable.catlove);
image1.setImageBitmap(bmOriginal);

// Вычисляем ширину и высоту изображения
int width = bmOriginal.getWidth();
int height = bmOriginal.getHeight();

// Половинки
int halfWidth = width / 2;
int halfHeight = height / 2;

// Выводим верхнюю левую четвертинку картинки
Bitmap bmUpRightPartial = Bitmap.createBitmap(halfWidth, halfHeight,
		Bitmap.Config.ARGB_8888);
int[] pixels = new int[halfWidth * halfHeight];
bmOriginal
		.getPixels(pixels, 0, halfWidth, 0, 0, halfWidth, halfHeight);
bmUpRightPartial
		.setPixels(pixels, 0, halfWidth, 0, 0, halfWidth, halfHeight);
image2.setImageBitmap(bmUpRightPartial);

По аналогии мы можем вывести и нижнюю правую часть изображения:


// Выводим нижнюю правую четвертинку
Bitmap bmDownRightPartial = Bitmap.createBitmap(halfWidth, halfHeight,
		Bitmap.Config.ARGB_8888);
int[] pixels5 = new int[halfWidth * halfHeight];
bmOriginal.getPixels(pixels5, 0, halfWidth, halfWidth, halfHeight,
		halfWidth, halfHeight);
bmDownRightPartial
		.setPixels(pixels5, 0, halfWidth, 0, 0, halfWidth, halfHeight);
image2.setImageBitmap(bmDownRightPartial);

createBitmap() createBitmap()

Немного модифицировав код, мы можем кадрировать центр исходного изображения. Предварительно придётся проделать несколько несложных вычислений.


// Центр 1/4
Bitmap bmCenterPartial = Bitmap.createBitmap(halfWidth, halfHeight,
		Bitmap.Config.ARGB_8888);
int[] pixels = new int[halfWidth * halfHeight];
bmOriginal.getPixels(pixels, 0, halfWidth, halfWidth / 2,
		halfHeight / 2, halfWidth, halfHeight);
bmCenterPartial
		.setPixels(pixels, 0, halfWidth, 0, 0, halfWidth, halfHeight);
image2.setImageBitmap(bmCenterPartial);

Скриншот приводить не буду, проверьте самостоятельно.

Меняем цвета каждого пикселя

Через метод getPixels() мы можем получить массив всех пикселей растра, а затем в цикле заменить определённым образом цвета в пикселе и получить перекрашенную картинку. Для примера возьмем стандартный значок приложения, поместим его в ImageView, извлечём информацию из значка при помощи метода decodeResource(), применим собственные методы замены цвета и полученный результат поместим в другие ImageView:


<?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="vertical" >

    <ImageView
        android:id="@+id/image1"
        android:layout_width="wrap_content"
        android:layout_height="wrap_content" />

    <ImageView
        android:id="@+id/image2"
        android:layout_width="wrap_content"
        android:layout_height="wrap_content" />

    <ImageView
        android:id="@+id/image3"
        android:layout_width="wrap_content"
        android:layout_height="wrap_content" />

    <ImageView
        android:id="@+id/image4"
        android:layout_width="wrap_content"
        android:layout_height="wrap_content" />

</LinearLayout>

Код для класса активности:


@Override
public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
	super.onCreate(savedInstanceState);
	setContentView(R.layout.activity_test);
	
    ImageView image1 = (ImageView)findViewById(R.id.image1);
    ImageView image2 = (ImageView)findViewById(R.id.image2);
    ImageView image3 = (ImageView)findViewById(R.id.image3);
    ImageView image4 = (ImageView)findViewById(R.id.image4);
    
    Bitmap bmOriginal = BitmapFactory.decodeResource(getResources(), R.drawable.ic_launcher);
    image1.setImageBitmap(bmOriginal);
    
    int width = bmOriginal.getWidth();
    int height = bmOriginal.getHeight();
    
    Bitmap bmDublicated2 = Bitmap.createBitmap(width, height, Bitmap.Config.ARGB_8888);
    Bitmap bmDublicated3 = Bitmap.createBitmap(width, height, Bitmap.Config.ARGB_8888);
    Bitmap bmDublicated4 = Bitmap.createBitmap(width, height, Bitmap.Config.ARGB_8888);
    
    int[] srcPixels = new int[width * height];
    bmOriginal.getPixels(srcPixels, 0, width, 0, 0, width, height);
    int[] destPixels = new int[width * height];
    
    swapGB(srcPixels, destPixels);
    bmDublicated2.setPixels(destPixels, 0, width, 0, 0, width, height);
    image2.setImageBitmap(bmDublicated2);
    
    swapRB(srcPixels, destPixels);
    bmDublicated3.setPixels(destPixels, 0, width, 0, 0, width, height);
    image3.setImageBitmap(bmDublicated3);
    
    swapRG(srcPixels, destPixels);
    bmDublicated4.setPixels(destPixels, 0, width, 0, 0, width, height);
    image4.setImageBitmap(bmDublicated4);
}

void swapGB(int[] src, int[] dest) {
	for (int i = 0; i < src.length; i++) {
		dest[i] = (src[i] & 0xffff0000) | ((src[i] & 0x000000ff) << 8)
				| ((src[i] & 0x0000ff00) >> 8);
	}
}

void swapRB(int[] src, int[] dest) {
	for (int i = 0; i < src.length; i++) {
		dest[i] = (src[i] & 0xff00ff00) | ((src[i] & 0x000000ff) << 16)
				| ((src[i] & 0x00ff0000) >> 16);
	}
}

void swapRG(int[] src, int[] dest) {
	for (int i = 0; i < src.length; i++) {
		dest[i] = (src[i] & 0xff0000ff) | ((src[i] & 0x0000ff00) << 8)
				| ((src[i] & 0x00ff0000) >> 8);
	}
}

На скриншоте представлен оригинальный значок и три варианта замены цветов.

Swap color

Ещё один пример, где также в цикле меняем цвет каждого пикселя Green->Blue, Red->Green, Blue->Red (добавьте на экран два ImageView):


public class BitmapProcessingActivity extends Activity {
  
    ImageView imageView_Source, imageView_Dest;
    Bitmap bitmap_Source, bitmap_Dest;
  
    /** Called when the activity is first created. */
    @Override
    public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.main);
        imageView_Source = (ImageView)findViewById(R.id.source);
        imageView_Dest = (ImageView)findViewById(R.id.dest);
         
        bitmap_Source = BitmapFactory.decodeResource(getResources(), R.drawable.ic_launcher);
        imageView_Dest.setImageBitmap(processingBitmap(bitmap_Source));
    }
     
    private Bitmap processingBitmap(Bitmap src){
        Bitmap dest = Bitmap.createBitmap(
                src.getWidth(), src.getHeight(), src.getConfig());
      
        for(int x = 0; x < src.getWidth(); x++){
            for(int y = 0; y < src.getHeight(); y++){
			    // получим каждый пиксель
                int pixelColor = src.getPixel(x, y);
				// получим информацию о прозрачности
                int pixelAlpha = Color.alpha(pixelColor);
				// получим цвет каждого пикселя
                int pixelRed = Color.red(pixelColor);
                int pixelGreen = Color.green(pixelColor);
                int pixelBlue = Color.blue(pixelColor);
				// перемешаем цвета
                int newPixel= Color.argb(
                        pixelAlpha, pixelBlue, pixelRed, pixelGreen);
				// полученный результат вернём в Bitmap		
                dest.setPixel(x, y, newPixel);
            }
        }
        return dest;
    }
}

Конвертируем Bitmap в байтовый массив и обратно


public byte[] getByteArrayfromBitmap(Bitmap bitmap) {
	ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
	bitmap.compress(CompressFormat.PNG, 0, bos);
	return bos.toByteArray();
}

public Bitmap getBitmapfromByteArray(byte[] bitmap) {
	return BitmapFactory.decodeByteArray(bitmap , 0, bitmap.length);
}

Как раскодировать Bitmap из Base64

Если изображение передаётся в текстовом виде через Base64-строку, то воспользуйтесь методом, позволяющим получить картинку из этой строки:


public static  Bitmap convertBase64StringToBitmap(String source) {
	byte[] rawBitmap = Base64.decode(source.getBytes(), Base64.DEFAULT);
	Bitmap bitmap = BitmapFactory.decodeByteArray(rawBitmap, 0, rawBitmap.length);
	return bitmap;
}

Вычисляем средние значения цветов


int[] averageARGB(Bitmap pic) {
        int A, R, G, B;
        A = R = G = B = 0;
        int pixelColor;
        int width = pic.getWidth();
        int height = pic.getHeight();
        int size = width * height;
                
        for (int x = 0; x < width; ++x) {
                for (int y = 0; y < height; ++y) {
                        pixelColor = pic.getPixel(x, y);
                        A += Color.alpha(pixelColor);
                        R += Color.red(pixelColor);
                        G += Color.green(pixelColor);
                        B += Color.blue(pixelColor);
                }
        }
                
        A /= size;
        R /= size;
        G /= size;
        B /= size;
                
        int[] average = {A, R, G, B};
        return average;
}

Дополнительное чтение

Displaying Bitmaps Efficiently

На StackOverFlow есть интересный пример программной генерации цветных квадратов с первой буквой слова. В пример квадрат используется как значок к приложению. Также популярен этот приём в списках. Квадраты также заменять кружочками.

Реклама