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Skia 编译及踩坑实践

本文要点

•了解并入门 Skia、OpenGL 和 Vulkan

•了解 Skia 在后端渲染上的坑点

前言

Skia 是什么

Skia 是一个开源 2D 图形库,提供可跨各种硬件和软件平台工作的通用 API。 它充当 Google Chrome 和 ChromeOS、Android、Flutter 和许多其他产品的图形引擎。也是国内大厂自渲染首选图形库。

OpenGL 是什么

OpenGL 是一种跨平台的图形 API,用于为 3D 图形处理硬件指定标准的软件接口。OpenGL ES 是 OpenGL 规范的一种形式,适用于嵌入式设备。

Android 支持多版 OpenGL ES 情况:

| Android 版本 | Vulkan 版本 |
| Android 7.0 | OpenGL ES 3.2 |
| Android 5.0 | OpenGL ES 3.1 |
| Android 4.3 | OpenGL ES 3.0 |
| Android 2.2 | OpenGL ES 2.0 |
| Android 1.0 | OpenGL ES 1.0 和 OpenGL ES 1.1 |

Vulkan 是什么

Vulkan 是一个跨平台的 2D 和 3D 图形 API ,用于高性能 3D 图形的低开销、跨平台 API。

Android 支持 Vulkan 情况:

| Android 版本 | Vulkan 版本 |
| Android 13 | Vulkan 1.3 |
| Android 9 | Vulkan 1.1 |
| Android 7 | Vulkan 1.0 |

三者关系

在 Skia 图形库中,分为前端和后端,前端通常指的是图形库提供的接口和功能,用于创建和操作图形对象、设定图形属性、以及定义图形场景;后端指的是图形库的渲染引擎,负责将前端定义的图形场景渲染到屏幕上,后端通常涉及图形硬件的交互。Skia 的常用后端包括:

1.Skia 自身: Skia 提供了一套最基本的后端,用于在屏幕上呈现图形。它主要通过像素操作实现图形渲染。这个后端在桌面应用程序和一些移动应用程序中被广泛使用。

2.OpenGL: Skia 支持使用 OpenGL 作为渲染后端。这对于需要更高性能和复杂图形效果的应用程序是很有用的,特别是在游戏和图形密集型应用中。

3.Vulkan: Skia 也可以使用 Vulkan 作为后端。Vulkan 提供更直接的硬件访问,使得在支持 Vulkan 的设备上实现更高效的图形渲染。

4.Metal: 在 macOS 和 iOS 平台上,Skia 可以使用 Metal 作为图形后端。Metal 是苹果公司推出的图形和计算API,用于替代 OpenGL。

5.PDF: Skia 还支持将图形渲染为 PDF 文档。这对于需要生成可打印文档或在应用程序中导出图形的场景很有用。

实践

第一步:获取源码

不废话,直接上终端,这里默认大家了解 GN 和 Ninja 编译,不熟悉可以先看看:http://xingyun.jd.com/shendeng/article/detail/3477

git clone https://skia.googlesource.com/skia.git
// 拉取 skia 所需依赖
cd skia
python3 tools/git-sync-deps
bin/fetch-ninja

坑 1:如拉取 Skia 依赖库失败,可自行设置翻墙或将公司网络 DNS 设为 8.8.8.8

第二步:编译集成

使用 Skia 的方式有两种。

动态库方式

编译出动态库(libskia.so),命令如下:

# 生成配置
bin/gn gen out/arm64 --args='ndk="/Users/hexianting/Library/Android/sdk/ndk/23.1.7779620" target_cpu="arm64" target_os = "android" ndk_api=24'
# 开始编译
ninja -C out/arm64

将动态库(out/arm64目录下)和 Skia 的 include 目录(对外头文件)复制到宿主工程,并在宿主的 CMakeLists 配置中补上:

# 宿主需要依赖 skia 的头文件
target_include_directories(${CMAKE_PROJECT_NAME} PUBLIC ./skia/include)
# 申请 skia 动态库
add_library( skiaSHAREDIMPORTED )
set_target_properties( skiaPROPERTIES IMPORTED_LOCATION${PROJECT_SOURCE_DIR}/../jniLibs/${ANDROID_ABI}/libskia.so )
# 依赖 skia
target_link_libraries(${CMAKE_PROJECT_NAME}skia)

源码方式

源码集成会严重拖慢编译速度,但对于定制 skia 和断点调试比较方便。

由于官方源码采用 GN 配置来构建,一般宿主都是用 cmake,所以需要将 GN 转 cmake,命令如下:

bin/gn gen cmake --args='ndk="/Users/hexianting/Library/Android/sdk/ndk/23.1.7779620" target_cpu = "arm64" target_os = "android" ndk_api = 24' --ide=json --json-ide-script=../../gn/gn_to_cmake.py

会在 cmake 目录下,生成关键两个文件,CMakeLists.txt 和 CMakeLists.ext,前者只是壳,后者是 skia 各个模块真实配置。

同样,也需要在宿主CMakeLists 配置中补上依赖关系,跟动态库方式一样。

第三步:用 CPU 画出一个三角形

先看效果图:

在 Android 宿主工程搭建一个普通工程,创建一个 SurfaceView ,用于 skia 画图:

public class SkiaSurfaceView extends SurfaceView {private static final String TAG = "SkiaSurfaceView";private Surface renderSurface;private final SurfaceHolder.Callback surfaceCallback =new SurfaceHolder.Callback() {@Overridepublic void surfaceCreated(@NonNull SurfaceHolder holder) {renderSurface = holder.getSurface();// 获取 Surface 后,传给 C++ 的 skia 使用nativeSurfaceCreated(renderSurface);}@Overridepublic void surfaceChanged(@NonNull SurfaceHolder holder, int format, int width, int height) {nativeSurfaceChanged();}@Overridepublic void surfaceDestroyed(@NonNull SurfaceHolder holder) {nativeSurfaceDestroyed();}};public SkiaSurfaceView(@NonNull Context context) {super(context);init();}public SkiaSurfaceView(Context context, AttributeSet attrs) {super(context, attrs);init();}private void init() {// 系统 SurfaceView 闪现黑屏 buggetHolder().setFormat(PixelFormat.TRANSPARENT);setZOrderOnTop(true);getHolder().addCallback(surfaceCallback);}private native void nativeSurfaceCreated(Surface surface);private native void nativeSurfaceChanged();private native void nativeSurfaceDestroyed();
}

C++ 获取到 Surface 后:

    // 将 Surface 对象转换为 ANativeWindow 对象auto nativeWindow = ANativeWindow_fromSurface(env, surface);// 设置 ANativeWindow 宽度、高度和像素格式ANativeWindow_setBuffersGeometry(nativeWindow, 400, 400, WINDOW_FORMAT_RGBA_8888);ANativeWindow_Buffer *buffer = new ANativeWindow_Buffer();// 锁定 ANativeWindow 的缓冲区,准备开始修改缓冲区的像素数据ANativeWindow_lock(nativeWindow, buffer, 0);int bpr = buffer->stride * 4;// 实际像素对象SkBitmap bitmap;// 生成一份位图描述属性SkImageInfo image_info = SkImageInfo::MakeS32(buffer->width, buffer->height, SkAlphaType::kPremul_SkAlphaType);bitmap.setInfo(image_info, bpr);bitmap.setPixels(buffer->bits);// 构造一个 canvas 对象,将 canvas 画布和 bitmap 关联上SkCanvas surfaceCanvas{bitmap};// 创建一个红色的画刷SkPaint paint;paint.setColor(SK_ColorRED);paint.setStyle(SkPaint::kFill_Style);// 创建一个绘制路径SkPath path;path.moveTo(100.0f, 0.0f);path.lineTo(0.0f, 100);path.lineTo(200, 100);path.close();// 使用画刷绘制路径surfaceCanvas.drawPath(path, paint);// 解锁并提交缓冲ANativeWindow_unlockAndPost(nativeWindow);

以上就可以将一个三角形画出在自己的 Surface 上。完成上述操作后,一切都很美好,直到使用到了更多 skia 特性,出现了本不应该出现的问题。

坑 2:在宿主链接 libskia.so 阶段,出现各种 ld: error: undefined symbol: SkCanvas::drawXXX,在宿主运行阶段,使用 SkData、SkImage、 SkFont 等,出现各种指针异常导致的闪退,不要怀疑自己,果断换分支,Main 是开发分支,不是稳定分支,就算是稳定分支,也不代表真的稳定!!!经过无数次的验证,最终我们选取 flutter-3.2-candidate.4 分支作为我们的基础版本。吐槽下 Skia 团队,同样是谷歌,Chromium 和 Flutter 的 main 分支就很稳定。

第四步: 改用 GPU 画(Vulkan)

Android 早期只有软件绘制,从 Android 3.0 开始系统支持硬件加速, Android 系统一直在追求高性能的硬件加速。从最终实测效果上看,GPU 绘制对绘制提升不小,具体数据跟业务有关,较敏感,暂不贴出。

下面将借助 Skia 来开启 Vulkan 后端绘制,编译配置调整:

skia_use_vulkan = true
# 一定要大于 24,Android 7.0 才支持 vulkan
ndk_api = 24

坑 3:build.gradle 中 externalNativeBuild 配置参数 -DANDROID_PLATFORM,会影响 CMake 中 C++ 库查找,不同 Android 系统内置的 so 存在增删,比如 Vulkan 库位置在 toolchains/llvm/prebuilt/darwin-x86_64/sysroot/usr/lib/aarch64-linux-android/24 目录下,低于 24 会找不到 Vulkan ,因为 Vulkan 是 Android 7.0 开始支持。

宿主配置 CMakeLists.txt 中,需补充:

set_target_properties(silkjni PROPERTIES COMPILE_DEFINITIONS "NDEBUG;SKIA_DLL;SK_ENABLE_SKSL;SK_ENABLE_PRECOMPILE;SK_ASSUME_GL_ES=1;SK_USE_PERFETTO;SK_GAMMA_APPLY_TO_A8;SK_GAMMA_EXPONENT=1.4;SK_GAMMA_CONTRAST=0.0;SK_USE_VMA;SKIA_IMPLEMENTATION=1;SK_GL;SK_VULKAN;SK_ENABLE_DUMP_GPU;SK_SUPPORT_GPU=1;VK_USE_PLATFORM_ANDROID_KHR;")

将上述第三步中 CPU 绘制改为如下:

 if (!vulkanInited) {// 初始化 Vulkan 上下文if (!initVulkanContext()) {return;}}// 使用 Skia SkSurface 中的 SkCanvasSkCanvas *canvas = skSurface->getCanvas();// 创建一个红色的画刷SkPaint paint;paint.setColor(SK_ColorRED);paint.setStyle(SkPaint::kFill_Style);// 创建一个绘制路径SkPath path;path.moveTo(100.0f, 0.0f);path.lineTo(0.0f, 100);path.lineTo(200, 100);path.close();// 使用画刷绘制路径canvas.drawPath(path, paint);// 转换指令及提交到 GPUskSurface->flushAndSubmit();// 保存 Vulkan 流水线数据if (!cacheInited) {grDirectContext->storeVkPipelineCacheData();cacheInited = true;}

当然少不了对 Vulkan 的初始,代码量多的令人发指,在 Skia 上没有做到开箱即用,其中任何配置出错,都可能绘制失败,这其实跟 Vulkan 设计理念有关,为了高性能,Vulkan 更贴近驱动编程,事无巨细的将决策交给开发者,带来的就是繁重的配置及调教。

提供关键初始配置如下:

 // 初始 Skia 封装的后端渲染 vulkan 上下文if (!grVkBackendContext) {grVkBackendContext = new GrVkBackendContext();}// 创建 vulkan 应用信息VkApplicationInfo appCreateInfo = {.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_APPLICATION_INFO,.pNext = nullptr,.pApplicationName = "silk_vulkan",.applicationVersion = VK_MAKE_VERSION(1, 0, 0),.pEngineName = "silk_vulkan_en",.engineVersion = VK_MAKE_VERSION(1, 0, 0),.apiVersion = VK_MAKE_VERSION(1, 0, 0),};// 创建 Vulkan 实例uint32_t instanceExtCount = 2;uint32_t deviceExtCount = 1;const char *instanceExt[instanceExtCount];const char *deviceExt[deviceExtCount];// 扩展实例支持 android surface,以下都为必选参数instanceExt[0] = "VK_KHR_surface";instanceExt[1] = "VK_KHR_android_surface";// 逻辑设备要支持交换链deviceExt[0] = "VK_KHR_swapchain";// 调用 Vulkan 函数创建VkInstanceCreateInfo instanceCreateInfo{.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_INSTANCE_CREATE_INFO,.pNext = nullptr,.pApplicationInfo = &appCreateInfo,.enabledLayerCount = 0,.ppEnabledLayerNames = nullptr,.enabledExtensionCount = instanceExtCount,.ppEnabledExtensionNames = instanceExt,};VkResult result = vkCreateInstance(&instanceCreateInfo, nullptr, &grVkBackendContext->fInstance);if (result != VK_SUCCESS) {return false;}// 获取支持的物理设备列表,同一函数调两次,vulkan 用法套路,先取数量再取实际值uint32_t gpuCount = 0;result = vkEnumeratePhysicalDevices(grVkBackendContext->fInstance, &gpuCount, nullptr);if (result != VK_SUCCESS) {return false;}VkPhysicalDevice vkGpus[gpuCount];result = vkEnumeratePhysicalDevices(grVkBackendContext->fInstance, &gpuCount, vkGpus);if (result != VK_SUCCESS) {return false;}// 取本机第一个 GPU 物理设备grVkBackendContext->fPhysicalDevice = vkGpus[0];VkPhysicalDeviceProperties gpuProperties;vkGetPhysicalDeviceProperties(grVkBackendContext->fPhysicalDevice, &gpuProperties);// 获取物理设备支持的队列族类型,比如用于图形的,用于计算的uint32_t queueFamilyCount;vkGetPhysicalDeviceQueueFamilyProperties(grVkBackendContext->fPhysicalDevice, &queueFamilyCount, nullptr);if (queueFamilyCount <= 0) {return false;}VkQueueFamilyProperties queueFamilyProperties[queueFamilyCount];vkGetPhysicalDeviceQueueFamilyProperties(grVkBackendContext->fPhysicalDevice,&queueFamilyCount,queueFamilyProperties);// 我们只关心图形队列族,只需找到图形队列族用于绘制uint32_t queueFamilyIndex;for (queueFamilyIndex = 0; queueFamilyIndex < queueFamilyCount;queueFamilyIndex++) {if (queueFamilyProperties[queueFamilyIndex].queueFlags &VK_QUEUE_GRAPHICS_BIT) {break;}}if (queueFamilyIndex >= queueFamilyCount) {return false;}grVkBackendContext->fGraphicsQueueIndex = queueFamilyIndex;// 队列优先级 0-1 ,高优先级float priorities[] = {1.0f,};VkDeviceQueueCreateInfo queueCreateInfo{.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_DEVICE_QUEUE_CREATE_INFO,.pNext = nullptr,.flags = 0,.queueFamilyIndex = queueFamilyIndex,.queueCount = 1,.pQueuePriorities = priorities,};VkDeviceCreateInfo deviceCreateInfo{.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_DEVICE_CREATE_INFO,.pNext = nullptr,.queueCreateInfoCount = 1,.pQueueCreateInfos = &queueCreateInfo,.enabledLayerCount = 0,.ppEnabledLayerNames = nullptr,.enabledExtensionCount = deviceExtCount,.ppEnabledExtensionNames = deviceExt,.pEnabledFeatures = nullptr,};// 创建与物理设备对应的逻辑设备result = vkCreateDevice(grVkBackendContext->fPhysicalDevice,&deviceCreateInfo,nullptr,&grVkBackendContext->fDevice);if (result != VK_SUCCESS) {return false;}// 初始逻辑设备的队列vkGetDeviceQueue(grVkBackendContext->fDevice,queueFamilyIndex,0,&grVkBackendContext->fQueue);// 加载 Vulkan 函数指针(skia 必备,会通过这个来回调各种 vulkan api)// function<void (*(const char *, VkInstance_T *, VkDevice_T *))()>// void (*)()GrVkGetProc getProc =[](const char *name, VkInstance_T *instance, VkDevice_T *device) {if (device != VK_NULL_HANDLE) {return vkGetDeviceProcAddr(device, name);}return vkGetInstanceProcAddr(instance, name);};grVkBackendContext->fGetProc = getProc;GrVkExtensions *grVkExtensions = new GrVkExtensions();grVkExtensions->init(grVkBackendContext->fGetProc,grVkBackendContext->fInstance,grVkBackendContext->fPhysicalDevice,instanceExtCount,instanceExt,deviceExtCount,deviceExt);grVkBackendContext->fVkExtensions = grVkExtensions;// 启用任务拆分,尽可能的利用多线程优化渲染性能GrContextOptions options;persistentCacheVulkan = new PersistentCacheVulkan();options.fReduceOpsTaskSplitting = GrContextOptions::Enable::kYes;options.fDisableCoverageCountingPaths = true;options.fDisableDistanceFieldPaths = true;options.fMaxCachedVulkanSecondaryCommandBuffers = 100;options.fReducedShaderVariations = true;options.fPersistentCache = persistentCacheVulkan;// 生成 Skia 所需的 gpu 上下文grDirectContext = GrDirectContext::MakeVulkan(*grVkBackendContext, options);if (!grDirectContext) {return false;}// 创建 vulkan surface 和 android 关联VkAndroidSurfaceCreateInfoKHR androidSurfaceCreateInfo{.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_ANDROID_SURFACE_CREATE_INFO_KHR,.pNext = nullptr,.flags = 0,.window = nativeWindow};result = vkCreateAndroidSurfaceKHR(grVkBackendContext->fInstance,&androidSurfaceCreateInfo,nullptr,&vkSurfaceKHR);if (result != VK_SUCCESS) {return false;}// 获取 vulkan 所能支持的 surface 能力及属性VkSurfaceCapabilitiesKHR surfaceCapabilities;result = vkGetPhysicalDeviceSurfaceCapabilitiesKHR(grVkBackendContext->fPhysicalDevice, vkSurfaceKHR, &surfaceCapabilities);if (result != VK_SUCCESS) {return false;}// 获取 vulkan 所能支持的 format 列表uint32_t formatCount = 0;vkGetPhysicalDeviceSurfaceFormatsKHR(grVkBackendContext->fPhysicalDevice, vkSurfaceKHR, &formatCount, nullptr);VkSurfaceFormatKHR formats[formatCount];vkGetPhysicalDeviceSurfaceFormatsKHR(grVkBackendContext->fPhysicalDevice, vkSurfaceKHR, &formatCount, formats);// 找到支持 RGBA 的格式uint32_t chosenFormat;for (chosenFormat = 0; chosenFormat < formatCount; chosenFormat++) {if (formats[chosenFormat].format == VK_FORMAT_R8G8B8A8_UNORM)break;}if (chosenFormat >= formatCount) {return false;}// 需要支持透明从窗口系统继承,而不是自己设置,交换链需要用到该属性if (surfaceCapabilities.supportedCompositeAlpha !=VK_COMPOSITE_ALPHA_INHERIT_BIT_KHR) {return false;}// 创建交换链(类似Android中为了解决jank问题,引入的三缓冲机制)VkSwapchainCreateInfoKHR swapchainCreateInfo{.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_SWAPCHAIN_CREATE_INFO_KHR,.pNext = nullptr,.surface = vkSurfaceKHR,.minImageCount = surfaceCapabilities.minImageCount,.imageFormat = formats[chosenFormat].format,.imageColorSpace = formats[chosenFormat].colorSpace,.imageExtent = surfaceCapabilities.currentExtent,.imageArrayLayers = 1,.imageUsage = VK_IMAGE_USAGE_COLOR_ATTACHMENT_BIT,.imageSharingMode = VK_SHARING_MODE_EXCLUSIVE,.queueFamilyIndexCount = 1,.pQueueFamilyIndices = &queueFamilyIndex,.preTransform = VK_SURFACE_TRANSFORM_IDENTITY_BIT_KHR,.compositeAlpha = VK_COMPOSITE_ALPHA_INHERIT_BIT_KHR,.presentMode = VK_PRESENT_MODE_MAILBOX_KHR,.clipped = VK_TRUE,.oldSwapchain = VK_NULL_HANDLE,};result = vkCreateSwapchainKHR(grVkBackendContext->fDevice,&swapchainCreateInfo,nullptr,&vkSwapchainKHR);if (result != VK_SUCCESS) {return false;}// 获取交换链所有的图像列表uint32_t swapchainLength;result = vkGetSwapchainImagesKHR(grVkBackendContext->fDevice, vkSwapchainKHR, &swapchainLength, nullptr);if (result != VK_SUCCESS) {return false;}VkImage displayImages[swapchainLength];result = vkGetSwapchainImagesKHR(grVkBackendContext->fDevice,vkSwapchainKHR,&swapchainLength,displayImages);if (result != VK_SUCCESS) {return false;}// 组装 Skia 的 image 数据(参考了flutter配置)GrVkImageInfo grVkImageInfo;grVkImageInfo.fImage = displayImages[0];grVkImageInfo.fImageTiling = VK_IMAGE_TILING_OPTIMAL;grVkImageInfo.fImageLayout = VK_IMAGE_LAYOUT_UNDEFINED;grVkImageInfo.fFormat = VK_FORMAT_R8G8B8A8_UNORM;grVkImageInfo.fImageUsageFlags = VK_IMAGE_USAGE_COLOR_ATTACHMENT_BIT |VK_IMAGE_USAGE_TRANSFER_DST_BIT | VK_IMAGE_USAGE_TRANSFER_SRC_BIT |VK_IMAGE_USAGE_SAMPLED_BIT;grVkImageInfo.fSampleCount = 1;grVkImageInfo.fLevelCount = 1;// 组装 Skia 的后端渲染 targetGrBackendRenderTarget grBackendRenderTarget(mWidth, mHeight, grVkImageInfo);SkSurfaceProps skSurfaceProps(0, kUnknown_SkPixelGeometry);// 生成 Skia 所需的 sksurfaceskSurface = SkSurface::MakeFromBackendRenderTarget(grDirectContext.get(),grBackendRenderTarget,kTopLeft_GrSurfaceOrigin,kRGBA_8888_SkColorType,SkColorSpace::MakeSRGB(),&skSurfaceProps);if (!skSurface) {return false;}// 获取交换链中下一次可展示的image索引uint32_t nextIndex;result = vkAcquireNextImageKHR(grVkBackendContext->fDevice,vkSwapchainKHR,UINT64_MAX,VK_NULL_HANDLE,VK_NULL_HANDLE,&nextIndex);if (result != VK_SUCCESS) {return false;}VkPipelineStageFlags waitStageMask = VK_PIPELINE_STAGE_TOP_OF_PIPE_BIT;VkSubmitInfo submit_info = {.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_SUBMIT_INFO,.pNext = nullptr,.waitSemaphoreCount = 0,.pWaitSemaphores = nullptr,.pWaitDstStageMask = &waitStageMask,.commandBufferCount = 0,.pCommandBuffers = nullptr,.signalSemaphoreCount = 0,.pSignalSemaphores = nullptr};result = vkQueueSubmit(grVkBackendContext->fQueue, 0, &submit_info, nullptr);if (result != VK_SUCCESS) {return false;}// 将 image 提交并显示VkPresentInfoKHR presentInfo{.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_PRESENT_INFO_KHR,.pNext = nullptr,.waitSemaphoreCount = 0,.pWaitSemaphores = nullptr,.swapchainCount = 1,.pSwapchains = &vkSwapchainKHR,.pImageIndices = &nextIndex,.pResults = &result,};vkQueuePresentKHR(grVkBackendContext->fQueue, &presentInfo);

初始过程,核心流程可以总结为:

•创建 Vulkan 实例

•获取 Vulkan 物理设备(图形,非计算)

•创建与 Vulkan 物理设备对应的逻辑设备

•初始逻辑设备的队列族及队列

•设置 Vulkan 回调函数指针(供 Skia 使用)

•生成 Vulkan 上下文(供 Skia 使用)

•创建并关联 Vulkan Surface 和 Android Surface

•创建 Vulkan 交换链(类似 Android 中为了解决 jank 问题,引入的三缓冲机制)

•创建后端渲染 target 及 SkSurface(供 Skia 使用)

一顿操作跑起来,内心暗呼自己牛逼,好景不长,实测下来,又踩坑了。

坑 4:Vulkan 性能不及预期,一直怀疑是代码写的有问题,不断啃 Vulkan 官方文档,结果还是一样。既然无法证明我的代码是否有问题,那就去证明 Vulkan 有问题。

以同一台手机测试 Vulkan 和 OpenGL ES 在各个方面的性能数据,如下:

在多台手机验证后,OpenGL 在电量、温度和帧率都略优于 Vulkan,此刻的我释然了。

第五步:转战 OpenGL ES

OpenGL 比较人性化,开箱即用,就像一辆跑车,已经将骨架都搭好,我们只需往里面换个轮子,换个色漆,换个尾灯,随便配置,都可以是法拉利。Vulkan 更像是连骨架都没给你搭,只是给你张图纸,你若牛逼,造辆兰博基尼,反之,可能造了一台野马。

Skia 来开启 OpenGL 后端绘制,编译配置调整:

skia_use_vulkan = false
skia_gl_standard = "gles"

宿主配置 CMakeLists.txt 中,需补充:

set_target_properties(silkjni PROPERTIES COMPILE_DEFINITIONS "SKIA_DLL;SK_ENABLE_SKSL;SK_ENABLE_PRECOMPILE;SK_ASSUME_GL_ES=1;SK_GAMMA_APPLY_TO_A8;SK_GAMMA_EXPONENT=1.4;SK_GAMMA_CONTRAST=0.0;SKIA_IMPLEMENTATION=1;SK_GL;SK_SUPPORT_GPU=1;")

将上述第三步中 CPU 绘制改为如下:

  if (!glInited) {if (!initGLContext()) {return;}glInited = true;}// 使用 Skia SkSurface 中的 SkCanvasSkCanvas *canvas = skSurface->getCanvas();// 创建一个红色的画刷SkPaint paint;paint.setColor(SK_ColorRED);paint.setStyle(SkPaint::kFill_Style);// 创建一个绘制路径SkPath path;path.moveTo(100.0f, 0.0f);path.lineTo(0.0f, 100);path.lineTo(200, 100);path.close();// 使用画刷绘制路径canvas.drawPath(path, paint);// 刷新并提交绘制结果skSurface->flushAndSubmit();// 将绘制结果呈现到屏幕eglSwapBuffers(eglDisplay, eglSurface);

同样的,OpenGL 也需要一些初始配置,相比 Vulkan,简单太多,配置如下:

  // 建立与 OpenGL 图形库连接eglDisplay = eglGetDisplay(EGL_DEFAULT_DISPLAY);// 初始 OpenGL 环境,没有版本号需求,置为空EGLBoolean result = eglInitialize(eglDisplay, nullptr, nullptr);if (!result) {// 环境失败return false;}// 判断 OpenGL 是否支持 EGL_WINDOW_BIT 模式bool supportWin = false;EGLint configsCount = 0;eglGetConfigs(eglDisplay, nullptr, 0, &configsCount);EGLConfig configsInfo[configsCount];eglGetConfigs(eglDisplay, configsInfo, configsCount, &configsCount);for (int i = 0; i < configsCount; i++) {EGLint value;result = eglGetConfigAttrib(eglDisplay, configsInfo[i], EGL_SURFACE_TYPE, &value);if (result) {if (value & EGL_WINDOW_BIT) {supportWin = true;break;}}}if (!supportWin) {return false;}// 描述所需 EGL 属性,要以 EGL_NONE 作为结束标记,顺序是键值对方式EGLint configAttribs[] = {EGL_RENDERABLE_TYPE,// Android 4.3 版本支持 OpenGL3.0EGL_OPENGL_ES3_BIT,EGL_SURFACE_TYPE,// 支持窗口绘制模式EGL_WINDOW_BIT,EGL_NONE};// 存储 EGL 配置EGLConfig eglConfig;// 实际硬件返回配置大小EGLint numConfigs;// 获取硬件所能支持的配置信息result =eglChooseConfig(eglDisplay, configAttribs, &eglConfig, 1, &numConfigs);if (!result) {// 配置匹配失败return false;}// 创建 EGLContext,调试信息可在以下配置开启,具体调试可问 ChatGPTEGLint contextAttribs[] = {EGL_CONTEXT_CLIENT_VERSION, 3, EGL_NONE};eglContext =eglCreateContext(eglDisplay, eglConfig, EGL_NO_CONTEXT, contextAttribs);// 创建 EGLSurfaceeglSurface =eglCreateWindowSurface(eglDisplay, eglConfig, nativeWindow, nullptr);// 绑定 OpenGL Surface 和 Android Surfaceresult = eglMakeCurrent(eglDisplay, eglSurface, eglSurface, eglContext);if (!result) {// 绑定失败return false;}// 以下开始构建 Skia 环境GrGLFramebufferInfo framebufferInfo;framebufferInfo.fFBOID = 0;framebufferInfo.fFormat = 0x8058; // 指向 GR_GL_RGBA8sk_sp<GrDirectContext> context = GrDirectContext::MakeGL();// 构建 Skia 的后端渲染GrBackendRenderTarget backendRenderTarget(mWidth, mHeight, 1, 8, framebufferInfo);sk_sp<SkColorSpace> skColorSpace;//  创建 SkSurfaceskSurface = SkSurface::MakeFromBackendRenderTarget(context.get(),backendRenderTarget,kBottomLeft_GrSurfaceOrigin,kRGBA_8888_SkColorType,skColorSpace,nullptr);// 设置视口和清除颜色glViewport(0, 0, mWidth, mHeight);// 白色glClearColor(1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f);

初始的核心流程,总结如下:

•初始默认显示

•配置所需的版本及窗口绘制模式

•初始 OpenGL 上下文

•创建并关联 OpenGL Surface 和 Android Surface

•创建后端渲染 target 及 SkSurface(供 Skia 使用)

编写完后,很轻松跑起来,再不用关心 Vulkan 里的各种概念。

结语

实际项目比这个复杂,但思路差不多,大家感兴趣,可以上手试试。最后记录下过程的心得:

•构建的 Skia 运行有问题,不要一直怀疑自己,可能真是 Skia 的问题

•Vulkan 不是开箱即用,没有点图形基础慎用,都是跑车,搞不好你造的是野马,不是兰博基尼

参考资料

https://geek-docs.com/vulkan/vulkan-tutorial/vulkan-tutorial-index.html

https://skia.org/docs/user/build/#android

作者:京东零售 何贤挺

来源:京东云开发者社区 转载请注明来源

http://www.xdnf.cn/news/11453.html

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