美文网首页OpenGL
离屏渲染探索

离屏渲染探索

作者: 只写Bug程序猿 | 来源:发表于2020-07-08 11:41 被阅读0次

    图像是怎么显示到屏幕上的

    图像的显示是有CPU和GPU共同一起完成的,
    CPU: 负责图片的解码(视频解码是由GPU来完成的)
    GPU: 负责纹理混合,顶点绘制计算,像素的计算填色,渲染到帧缓冲区
    图像的显示的两种情况:

    正常情况下的显示方式

    正常情况下流程

    1. CPU计算解码
    2. GPU渲染
    3. 存入帧缓冲区
    4. 视频控制器读取帧缓存区中的数据,经过数模转换然后逐行显示到屏幕上

    如下图所示:


    图像显示到屏幕的原理 简化流程图

    GPU渲染过程中,会遵循油画算法按照从远到近一层层的渲染,然后将每一层的结果放到帧缓冲区,当帧缓冲区的数据渲染到屏幕上的时候,帧缓冲区的数据就会丢弃.如图:

    油画算法
    离屏渲染(Offscreen rendering)

    按照上述方式来渲染能满足我们所有需求么?
    这个时候问题来了,
    如果我们对图像进行裁剪的时候,这个时候帧缓冲区的数据已经丢弃,就不能对图层进行操作,这个时候就需要另开辟一些内存空间来存放这些帧数据,这个新开辟的内存空间就叫做离屏缓冲区.
    这个时候每个图层的结果就不是直接放在帧缓冲区了,而是存入离屏缓冲区,然后等到裁剪等操作完成之后,然后将数据从离屏缓冲区存到帧缓冲区,然后由视频控制器读取到显示上.这个时候流程就变成下图所示:


    离屏渲染流程

    离屏渲染探索

    我们ios项目里怎么检查是否触发离屏渲染呢,Simulator自带了一个检测离屏渲染的功能(Color Off_screen Render) 打开此功能,如果有离屏渲染会变黄色


    862F42F0D4D12CE6B5042316DE7DE93B.jpg
    //1.按钮存在背景图片
        UIButton *btn1 = [UIButton buttonWithType:UIButtonTypeCustom];
        btn1.frame = CGRectMake(100, 30, 100, 100);
        btn1.layer.cornerRadius = 50;
        [self.view addSubview:btn1];
    
        [btn1 setImage:[UIImage imageNamed:@"btn.png"] forState:UIControlStateNormal];
        btn1.clipsToBounds = YES;
    
        //2.按钮不存在背景图片
        UIButton *btn2 = [UIButton buttonWithType:UIButtonTypeCustom];
        btn2.frame = CGRectMake(100, 180, 100, 100);
        btn2.layer.cornerRadius = 50;
        btn2.backgroundColor = [UIColor blueColor];
        [self.view addSubview:btn2];
        btn2.clipsToBounds = YES;
        
        //3.UIImageView 设置了图片+背景色;
        UIImageView *img1 = [[UIImageView alloc]init];
        img1.frame = CGRectMake(100, 320, 100, 100);
        img1.backgroundColor = [UIColor blueColor];
        [self.view addSubview:img1];
        img1.layer.cornerRadius = 50;
        img1.layer.masksToBounds = YES;
        img1.image = [UIImage imageNamed:@"btn.png"];
    
        //4.UIImageView 只设置了图片,无背景色;
        UIImageView *img2 = [[UIImageView alloc]init];
        img2.frame = CGRectMake(100, 480, 100, 100);
        [self.view addSubview:img2];
        img2.layer.cornerRadius = 50;
        img2.layer.masksToBounds = YES;
        img2.image = [UIImage imageNamed:@"btn.png"];
    
    运行结果

    第一个button设置了图片并且进行了裁剪,而第二个没有设置图片,触发离屏渲染的条件,有多个不同的图层需要渲染时而且要对其进行操作(比如裁剪)时自动触发.
    那么第一个UIImageView设置了图片也设置了背景,第二个UIImageView没有设置背景,所以第一个会触发离屏渲染,第二个不会.
    那么 为什么第一个button没有设置背景颜色,也会触发离屏渲染呢.来看下button的属性

    @property(nullable, nonatomic,readonly,strong) UILabel     *titleLabel API_AVAILABLE(ios(3.0));
    @property(nullable, nonatomic,readonly,strong) UIImageView *imageView  API_AVAILABLE(ios(3.0));
    

    button上是有一个imageView的图层的,当我们给button设置圆角时并且设置了layer.masksToBounds = YES时会触发离屏渲染,
    这里有一点是要注意的:
    cornerRadius只会设置backgroundColorborder的圆角,不会设置content的圆角,只有设置了layer.masksToBounds = YES时才会对content进行圆角处理

    离屏缓冲区可以无限大么?离屏缓冲区数据什么时候释放

    离屏缓冲区是有大小限制的,苹果官方文档给出,离屏缓冲区最大为屏幕像素的2.5倍,
    离屏缓冲区数据在100ms内如果没有被试用,就会被丢弃

    触发离屏渲染的几种情况
    1. 使用了mask蒙版
    2. 进行了裁剪 layer.maskToBounds/view.clipsToBounds
    3. 设置了组透明度为YES,并且透明度不为1的layer(layer.allowsGroupOpacity/ layer.opacity)
    4. 设置了阴影shadow
    5. 光栅化layer.shouldRasterize
    6. 绘制了文字的layer(UILabel, CATextLayer, Core Text 等)
    光栅化(shouldRasterize)
    /* When true, the layer is rendered as a bitmap in its local coordinate
     * space ("rasterized"), then the bitmap is composited into the
     * destination (with the minificationFilter and magnificationFilter
     * properties of the layer applied if the bitmap needs scaling).
     * Rasterization occurs after the layer's filters and shadow effects
     * are applied, but before the opacity modulation. As an implementation
     * detail the rendering engine may attempt to cache and reuse the
     * bitmap from one frame to the next. (Whether it does or not will have
     * no affect on the rendered output.)
     *
     * When false the layer is composited directly into the destination
     * whenever possible (however, certain features of the compositing
     * model may force rasterization, e.g. adding filters).
     *
     * Defaults to NO. Animatable. */
    
    @property BOOL shouldRasterize;
    

    大致意思是,在阴影和裁剪过滤后才会光栅化,然后将layer渲染为位图,然后存储在离屏缓冲区,渲染引擎会缓存或者复用从这一帧到下一帧的数据
    所以,
    如果layer是能被复用的会被频繁改变的.比如cell被复用,这个时候打开光栅化反而会有一个更高的性能

    YYKit对圆角的处理

    - (UIImage *)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];
            [path stroke];
        }
        
        UIImage *image = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();
        UIGraphicsEndImageContext();
        return image;
    }
    

    相关文章

      网友评论

        本文标题:离屏渲染探索

        本文链接:https://www.haomeiwen.com/subject/tneqcktx.html