iOS开发日记44-图片及处理

王朝学院·作者佚名  2016-08-27
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今天博主有一个图片及处理的需求,遇到了一些困难点,在此和大家分享,希望能够共同进步.

图片通常是移动端流量耗费最多的部分,并且占据着重要的视觉空间。合理的图片格式选用和优化可以为你节省带宽、提升视觉效果.

几种图片格式简介:

1.静态图片的编码与解码

JPEG

PNG

WebP

BPG

2.动态图片的编码与解码

GIF

APNG

WebP

BPG

首先谈一下大家耳熟能详的几种老牌的图片格式吧:

JPEG

是目前最常见的图片格式,它诞生于 1992 年,是一个很古老的格式。它只支持有损压缩,其压缩算法可以精确控制压缩比,以图像质量换得存储空间。由于它太过常见,以至于许多移动设备的 CPU 都支持针对它的硬编码与硬解码。

PNG

诞生在 1995 年,比 JPEG 晚几年。它本身的设计目的是替代 GIF 格式,所以它与 GIF 有更多相似的地方。PNG 只支持无损压缩,所以它的压缩比是有上限的。相对于 JPEG 和 GIF 来说,它最大的优势在于支持完整的透明通道。

GIF

诞生于 1987 年,随着初代互联网流行开来。它有很多缺点,比如通常情况下只支持 256 种颜色、透明通道只有 1 bit、文件压缩比不高。它唯一的优势就是支持多帧动画,凭借这个特性,它得以从 Windows 1.0 时代流行至今,而且仍然大受欢迎。

在上面这些图片格式诞生后,也有不少公司或团体尝试对他们进行改进,或者创造其他更加优秀的图片格式,比如 JPEG 小组的 JPEG 2000 、微软的 JPEG-XR、Google 的 WebP、个人开发者发布的 BPG、FLIF 等。

它们相对于老牌的那几个图片格式来说有了很大的进步,但出于各种各样的原因,只有少数几个格式能够流行开来。下面三种就是目前实力比较强的新兴格式了:

APNG

是 Mozilla 在 2008 年发布的一种图片格式,旨在替换掉画质低劣的 GIF 动画。它实际上只是相当于 PNG 格式的一个扩展,所以 Mozilla 一直想把它合并到 PNG 标准里面去。

然而 PNG 开发组并没有接受 APNG 这个扩展,而是一直在推进它自己的 MNG 动图格式。MNG 格式过于复杂以至于并没有什么系统或浏览器支持,而 APNG 格式由于简单容易实现,目前已经渐渐流行开来。

Mozilla 自己的Firefox首先支持了 APNG,随后苹果的 Safari 也开始有了支持,Chrome目前也开始支持 ,可以说未来前景很好。

WebP

是 Google 在 2010 年发布的图片格式,希望以更高的压缩比替代 JPEG。它用 VP8 视频帧内编码作为其算法基础,取得了不错的压缩效果。

它支持有损和无损压缩、支持完整的透明通道、也支持多帧动画,并且没有版权问题,是一种非常理想的图片格式。借由 Google 在网络世界的影响力,WebP 在几年的时间内已经得到了广泛的应用。

看看你手机里的 App:微博、微信、QQ、淘宝、网易新闻等等,每个 App 里都有 WebP 的身影。Facebook 则更进一步,用 WebP 来显示聊天界面的贴纸动画。

BPG

是著名程序员 Fabrice Bellard 在去年 ( 2014 年) 发布的一款超高压缩比的图片格式。这个程序员大家可能有些面生,但说起他的作品 FFmpeg、QEMU 大家想必是都知道的。BPG 使用 HEVC (即 H .265 ) 帧内编码作为其算法基础,就这点而言,它毋庸置疑是当下最为先进的图片压缩格式。

相对于 JP2、JPEG-XR、WebP 来说,同等体积下 BPG 能提供更高的图像质量。另外,得益于它本身基于视频编码算法的特性,它能以非常小的文件体积保存多帧动画。 Fabrice Bellard 聪明的地方在于,他知道自己一个人无法得到各大浏览器厂商的支持,所以他还特地开发了javascript 版的解码器,任何浏览器只要加载了这个 76 KB 大小的 JS 文件,就可以直接显示 BPG 格式的图片了。

目前阻碍它流行的原因就是 HEVC 的版权问题和它较长的编码解码时间。尽管这个图片格式才刚刚发布一年,但已经有不少厂子开始试用了.

小Tips

iOS 底层是用 ImageIO.framework 实现的图片编解码。目前 iOS 原生支持的格式有:JPEG、JPEG2000、PNG、GIF、BMP、ICO、TIFF、PICT,自 iOS 8.0 起,ImageIO 又加入了 APNG、SVG、RAW 格式的支持。

在上层,开发者可以直接调用 ImageIO 对上面这些图片格式进行编码和解码。对于动图来说,开发者可以解码动画 GIF 和 APNG、可以编码动画 GIF.

APNG 在文件体积上比 GIF 略有优势,解码时间相差不多。WebP 在体积和解码时间上都具有较大的优势。BPG 在体积上优势最大,但解码时间也最长。这么看来,APNG 和 WebP 都是不错的选择,而 BPG 还有待性能优化.

如何把 GIF 动图保存到相册?

iOS 的相册是支持保存 GIF 和 APNG 动图的,只是不能直接播放。用 [ALAssetsLibrary writeImageDataToSavedPhotosAlbum:metadata:completionBlock] 可以直接把 APNG、GIF 的数据写入相册。如果图省事直接用 UIImageWriteToSavedPhotosAlbum() 写相册,那么图像会被强制转码为 PNG。

将 UIImage 保存到磁盘,用什么方式最好?

目前来说,保存 UIImage 有三种方式:1.直接用 NSKeyedArchiver 把 UIImage 序列化保存,2.用 UIImagePNGRePResentation() 先把图片转为 PNG 保存,3.用 UIImageJPEGRepresentation() 把图片压缩成 JPEG 保存。

实际上,NSKeyedArchiver 是调用了 UIImagePNGRepresentation 进行序列化的,用它来保存图片是消耗最大的。苹果对 JPEG 有硬编码和硬解码,保存成 JPEG 会大大缩减编码解码时间,也能减小文件体积。所以如果图片不包含透明像素时,UIImageJPEGRepresentation(0.9) 是最佳的图片保存方式,其次是 UIImagePNGRepresentation()。

UIImage 缓存是怎么回事?

通过 imageNamed 创建 UIImage 时,系统实际上只是在 Bundle 内查找到文件名,然后把这个文件名放到 UIImage 里返回,并没有进行实际的文件读取和解码。当 UIImage 第一次显示到屏幕上时,其内部的解码方法才会被调用,同时解码结果会保存到一个全局缓存去。据我观察,在图片解码后,App 第一次退到后台和收到内存警告时,该图片的缓存才会被清空,其他情况下缓存会一直存在。

我要是用 imageWithData 能不能避免缓存呢?

不能。通过数据创建 UIImage 时,UIImage 底层是调用 ImageIO 的 CGImageSourceCreateWithData() 方法。该方法有个参数叫 ShouldCache,在 64 位的设备上,这个参数是默认开启的。这个图片也是同样在第一次显示到屏幕时才会被解码,随后解码数据被缓存到 CGImage 内部。与 imageNamed 创建的图片不同,如果这个图片被释放掉,其内部的解码数据也会被立刻释放。

怎么能避免缓存呢?

1. 手动调用 CGImageSourceCreateWithData() 来创建图片,并把 ShouldCache 和 ShouldCacheImmediately 关掉。这么做会导致每次图片显示到屏幕时,解码方法都会被调用,造成很大的 CPU 占用。2. 把图片用 CGContextDrawImage() 绘制到画布上,然后把画布的数据取出来当作图片。这也是常见的网络图片库的做法。

我能直接取到图片解码后的数据,而不是通过画布取到吗?

1.CGImageSourceCreateWithData(data) 创建 ImageSource。

2.CGImageSourceCreateImageAtIndex(source) 创建一个未解码的 CGImage。

3.CGImageGetDataProvider(image) 获取这个图片的数据源。

4.CGDataProviderCopyData(provider) 从数据源获取直接解码的数据。

ImageIO 解码发生在最后一步,这样获得的数据是没有经过颜色类型转换的原生数据(比如灰度图像)。

怎样像浏览器那样边下载边显示图片?

首先,图片本身有 3 种常见的编码方式:

第一种是 baseline,即逐行扫描。默认情况下,JPEG、PNG、GIF 都是这种保存方式。

第二种是 interlaced,即隔行扫描。PNG 和 GIF 在保存时可以选择这种格式。

第三种是 progressive,即渐进式。JPEG 在保存时可以选择这种方式。

在下载图片时,首先用 CGImageSourceCreateIncremental(NULL) 创建一个空的图片源,随后在获得新数据时调用

CGImageSourceUpdateData(data, false) 来更新图片源,最后在用 CGImageSourceCreateImageAtIndex() 创建图片来显示.

 
 
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