1. OpenGL中,GPU屏幕渲染有以下两种方式
On-Screen Rendering 当前屏幕渲染: 是GPU的渲染操作是在当前用于显示的屏幕缓冲区中进行。
Off-Screen Rendering 离屏渲染:
GPU在当前屏幕缓冲区以外新开辟一个缓冲区进行渲染操作
2.什么是离屏渲染
image如上图,要在屏幕上显示图3的ImageView,通常GPU的Render Server会遵循 “画家算法” 按秩序先渲染图1的那一层,然后渲染图2的那一层,最后渲染图3,渲染好后的每一层都会存入帧缓存区,然后按照次序绘制到屏幕,当绘制完一层,就会将该层从帧缓存区中移除(以节省空间)
当对图3显示需要进行圆角和裁剪:imageView.clipsToBounds = YES,imageView.layer.cornerRadius=4.0时,渲染完图1,图2,图3,绘制到屏幕上后,还要进行裁减,无法在某一层渲染完成之后,再回过头来擦除/改变其中的某个部分,所以不能按照正常的流程,因此苹果会先渲染好每一层,存入一个缓冲区中,即离屏缓冲区,然后经过层叠加和处理后,再存储到帧缓存去中,然后绘制到屏幕上,这种处理方式叫做离屏渲染
3.如何检测项⽬目中那些图层触发了了离屏渲染问题
imageInstruments的Core Animation 工具中有几个和离屏渲染相关的检查选项:
- Color Offscreen-Rendered Yellow
开启后会把那些需要离屏渲染的图层高亮成黄色,这就意味着黄色图层可能存在性能问题。
- Color Hits Green and Misses Red
如果shouldRasterize被设置成YES,对应的渲染结果会被缓存,如果图层是绿色,就表示这些缓存被复用;如果是红色就表示缓存会被重复创建,这就表示该处存在性能问题了。
image上述代码,可以看到1和3产生了离屏渲染
image4. 离屏渲染有哪些问题
- 内存开支:开辟离屏缓冲区(大小不超过2.5倍屏幕像素大小)
- 时间和性能开支:从离屏缓冲区拷贝数据到帧缓冲区,上下文切换耗性能
5. 为什么要要使用离屏渲染
- 用户需要特殊的渲染效果:使用额外的离屏缓冲区(offscreen butter)保存中间状态,最后叠加、处理后绘制在屏幕上,这样就不得不使用离屏渲染
- 效率优势:需要多次使用的效果,提前渲染存入离屏缓冲区,然后复用来提高效率
6. 常见离屏渲染的几种情况
1) 使用了 mask 的 layer (layer.mask)
mask是应用在layer和其所有子layer的组合之上的,而且可能带有透明度,只有到整个layer树画完之后,再统一加上mask,最后和底下其他layer的像素进行组合
2) 需要进行裁剪的 layer (layer.masksToBounds / view.clipsToBounds)
layer包含有三层:border,content,background
如果只是设置clipsToBounds或者不会触发离屏渲染,clipsToBounds之后作用在backgroundColor和border上,content上不会有圆角,只有同时设置了clipsToBounds和masksToBounds,并且contents有内容或者内容的背景不是透明的才会触发离屏渲染,并实现content圆角裁减
注:view.clipsToBounds对应layer.cornerRadius
3) 设置了组透明度为 YES,并且透明度不为 1 的 layer (layer.allowsGroupOpacity/ layer.opacity)
CALayer的allowsGroupOpacity属性,UIView 的alpha属性等同于 CALayer opacity属性。GroupOpacity=YES,子layer 在视觉上的透明度的上限是其父 layer 的opacity。
当父视图的layer.opacity != 1.0时,会开启离屏渲染,opacity并不是分别应用在每一层之上,而是只有到整个layer树画完之后,再统一加上opacity,最后和底下其他layer的像素进行组合
当父视图的layer.opacity == 1.0时,父视图不用管子视图,只需显示当前视图即可。
为了让子视图与父视图保持同样的透明度,从 iOS 7 以后默认全局开启了这个功能。我们可以设置layer的opacity值为YES,减少复杂图层合成
4) 添加了投影的 layer (layer.shadow)
layer本身是一块矩形区域,阴影会作用在所有子layer所组成的形状上,只能等全部子layer画完才能得到阴影,当阴影的图形本身(layer和其子layer)都还没有被组合到一起是不能确定阴影的形状和渲染,我们只能另外申请一块内存,把图形本身先画好,再根据渲染结果的形状,添加阴影到frame buffer,最后把内容画上去。
如果我们能够预先告诉CoreAnimation(通过shadowPath属性)阴影的几何形状,那么阴影可以先被独立渲染出来,不需要依赖layer图形本身,就不需要离屏渲染了,因此可以通过设置shadowPath来优化性能
5) 采用了光栅化的 layer (layer.shouldRasterize)
如果layer的shouldRasterize被设置成YES,在触发离屏绘制的同时,会将光栅化后的内容缓存起来,如果对应的layer及其sublayers没有发生改变,在下一帧的时候可以直接复用。这将在很大程度上提升渲染性能
使用光栅化时,可以开启“Color Hits Green and Misses Red”来检查该场景下光栅化操作是否是一个好的选择。绿色表示缓存被复用,红色表示缓存在被重复创建。
使用注意:
- 如果layer不能被复用,则不必打开光栅化
- 如果layer不是静态的,需要被频繁修改,如处于动画中,那开启离屏渲染反而会影响效率
- 离屏渲染缓存内容有时间限制,缓存内容100ms内没有被使用,那么它就会丢弃,无法进行复用了
- 离屏渲染缓存空间有限,不能超过2.5倍屏幕像素大小
6) 绘制了文字的 layer (UILabel, CATextLayer, Core Text 等)
7) 使用高斯模糊(毛玻璃)效果
iOS的控制屏幕显示推送通知页面或者UIVisualEffectView
8) edge antialiasing(抗锯齿)
设置 allowsEdgeAntialiasing 属性为YES(默认为NO)
7. iOS中实现圆角的几种方式
View的layer层参数
/* 设置圆角半径 */
view.layer.cornerRadius = 5;
/* 将边界以外的区域遮盖住 */
view.layer.masksToBounds = YES;
当需要圆角效果时,可以使用一张中间透明图片蒙上去
为UIImage类扩展一个实例函数,仿YYImage做法
- (UIImage *)imageWithCornerRadius:(CGFloat)radius ofSize:(CGSize)size{
/* 当前UIImage的可见绘制区域 */
CGRect rect = (CGRect){0.f,0.f,size};
/* 创建基于位图的上下文 */
UIGraphicsBeginImageContextWithOptions(size, NO, UIScreen.mainScreen.scale);
/* 在当前位图上下文添加圆角绘制路径 */
CGContextAddPath(UIGraphicsGetCurrentContext(), [UIBezierPath bezierPathWithRoundedRect:rect cornerRadius:radius].CGPath);
/* 当前绘制路径和原绘制路径相交得到最终裁剪绘制路径 */
CGContextClip(UIGraphicsGetCurrentContext());
/* 绘制 */
[self drawInRect:rect];
/* 取得裁剪后的image */
UIImage *image = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();
/* 关闭当前位图上下文 */
UIGraphicsEndImageContext();
return image;
}
使用时,对图片进行圆角处理
UIImageView *imageView = [[UIImageView alloc] initWithFrame:CGRectMake(10, 10, 100, 100)];
/* 创建并初始化UIImage */
UIImage *image = [UIImage imageNamed:@"icon"];
/* 添加圆角矩形 */
image = [image imageWithCornerRadius:50 ofSize:imageView.frame.size];
[imageView setImage:image];
YYImage的处理如下:
- (UIImage *)yy_imageByRoundCornerRadius:(CGFloat)radius
corners:(UIRectCorner)corners
borderWidth:(CGFloat)borderWidth
borderColor:(UIColor *)borderColor
borderLineJoin:(CGLineJoin)borderLineJoin {
if (corners != UIRectCornerAllCorners) {
UIRectCorner tmp = 0;
if (corners & UIRectCornerTopLeft) tmp |= UIRectCornerBottomLeft;
if (corners & UIRectCornerTopRight) tmp |= UIRectCornerBottomRight;
if (corners & UIRectCornerBottomLeft) tmp |= UIRectCornerTopLeft;
if (corners & UIRectCornerBottomRight) tmp |= UIRectCornerTopRight;
corners = tmp;
}
UIGraphicsBeginImageContextWithOptions(self.size, NO, self.scale);
CGContextRef context = UIGraphicsGetCurrentContext();
CGRect rect = CGRectMake(0, 0, self.size.width, self.size.height);
CGContextScaleCTM(context, 1, -1);
CGContextTranslateCTM(context, 0, -rect.size.height);
CGFloat minSize = MIN(self.size.width, self.size.height);
if (borderWidth < minSize / 2) {
UIBezierPath *path = [UIBezierPath bezierPathWithRoundedRect:CGRectInset(rect, borderWidth, borderWidth) byRoundingCorners:corners
cornerRadii:CGSizeMake(radius, borderWidth)];
[path closePath];
CGContextSaveGState(context);
[path addClip];
CGContextDrawImage(context, rect, self.CGImage);
CGContextRestoreGState(context);
}
if (borderColor && borderWidth < minSize / 2 && borderWidth > 0) {
CGFloat strokeInset = (floor(borderWidth * self.scale) + 0.5) / self.scale;
CGRect strokeRect = CGRectInset(rect, strokeInset, strokeInset);
CGFloat strokeRadius = radius > self.scale / 2 ? radius - self.scale / 2 : 0;
UIBezierPath *path = [UIBezierPath bezierPathWithRoundedRect:strokeRect byRoundingCorners:corners cornerRadii:CGSizeMake(strokeRadius,
borderWidth)];
[path closePath];
path.lineWidth = borderWidth;
path.lineJoinStyle = borderLineJoin;
[borderColor setStroke];
}
Core Graphics方式
用贝塞尔曲线UIBezierPath和Core Graphics框架画出一个圆角
UIImageView *imageView = [[UIImageView alloc]initWithFrame:CGRectMake(100,100,100,100)];
imageView.image = [UIImage imageNamed:@"xx"];
//开始对imageView进行画图
UIGraphicsBeginImageContextWithOptions(imageView.bounds.size,NO,1.0);
//使用贝塞尔曲线画出一个圆形图
[[UIBezierPath bezierPathWithRoundedRect:imageView.bounds cornerRadius:imageView.frame.size.width] addClip];
[imageView drawRect:imageView.bounds];
imageView.image = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();
//结束画图
UIGraphicsEndImageContext();
[self.view addSubview:imageView];
CAShapeLayer 方式
使用CAShapeLayer(属于CoreAnimation)与贝塞尔曲线可以实现不在view的drawRect方法中画出一些想要的图形,CAShapeLayer动画渲染直接提交GPU当中,相较于view的drawRect方法使用CPU渲染而言,其效率高,能大大优化内存使用
UIImageView *imageView = [[UIImageView alloc]initWithFrame:CGRectMake(100, 100, 100, 100)];
imageView.image = [UIImage imageNamed:@"myImg"];
UIBezierPath *maskPath = [UIBezierPath bezierPathWithRoundedRect:imageView.bounds byRoundingCorners:UIRectCornerAllCorners cornerRadii:imageView.bounds.size];
CAShapeLayer *maskLayer = [[CAShapeLayer alloc]init];
//设置大小
maskLayer.frame = imageView.bounds;
//设置图形样子
maskLayer.path = maskPath.CGPath;
imageView.layer.mask = maskLayer;
[self.view addSubview:imageView];
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