【移動應(yīng)用開發(fā)技術(shù)】JNI方法實現(xiàn)圖片壓縮（壓縮率極高）

【移動應(yīng)用開發(fā)技術(shù)】JNI方法實現(xiàn)圖片壓縮（壓縮率極高）

前言

直接使用項目或直接復(fù)制libs中的so庫到項目中即可（當前只構(gòu)建了armeabi），需要其他ABI可檢下項目另外使用CMake構(gòu)建即可。結(jié)果預(yù)覽：

效果圖.png

jni_278KB.png

quality_484KB.png

sample_199KB.png

size_238KB.png

原圖大小5.99M~~我們把所有經(jīng)過壓縮的圖片放到同等大小的情況后，很明顯，采樣壓縮跟尺寸壓縮都不是我們想要的結(jié)果，而質(zhì)量壓縮跟JNI壓縮我設(shè)置的質(zhì)量壓縮值都是30，JNI壓縮出來只有278KB，直接質(zhì)量壓縮出來的有484KB，綜合之后，JNI才是綜合最優(yōu)的方式，當然，如果只是頭像，我們設(shè)置可以把配置值設(shè)置得更小，圖片就更小。為什么iPhone手機圖片的質(zhì)量比Android的好？

首先了解兩個圖像處理庫：libjpeg、Skia。Skia：圖像處理引擎，Google在Android系統(tǒng)上就是采用Skia，它是基于libjpeg的二次封裝，Google在很多其它產(chǎn)品也使用了這個庫，比如Chorme，F(xiàn)irefox等等。libjpeg：早期的圖像處理引擎，用于PC端。官方文檔可以看到libjpeg.doc這樣一段話：

booleanoptimize_coding

TRUEcausesthecompressortocomputeoptimalHuffmancodingtables

fortheimage.Thisrequiresanextrapassoverthedataand

thereforecostsagooddealofspaceandtime.Thedefaultis

FALSE,whichtellsthecompressortousethesuppliedordefault

Huffmantables.Inmostcasesoptimaltablessaveonlyafewpercent

offilesizecomparedtothedefaulttables.Notethatwhenthisis

TRUE,youneednotsupplyHuffmantablesatall,andanyyoudo

supplywillbeoverwritten.

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TRUEcausesthecompressortocomputeoptimalHuffmancodingtables

fortheimage.Thisrequiresanextrapassoverthedataand

thereforecostsagooddealofspaceandtime.Thedefaultis

FALSE,whichtellsthecompressortousethesuppliedordefault

Huffmantables.Inmostcasesoptimaltablessaveonlyafewpercent

offilesizecomparedtothedefaulttables.Notethatwhenthisis

TRUE,youneednotsupplyHuffmantablesatall,andanyyoudo

supplywillbeoverwritten.

booleanoptimize_coding：

為什么使用最優(yōu)哈夫曼編碼表可以節(jié)省圖像文件很大的比例大小呢？

哈夫曼樹和哈夫曼編碼當樹中的節(jié)點被賦予一個表示某種意義的數(shù)值，我們稱之為該節(jié)點的權(quán)。從樹的根節(jié)點到任意節(jié)點的路徑長度(經(jīng)過的邊數(shù))與該節(jié)點上權(quán)值的乘積稱為該節(jié)點的帶權(quán)路徑長度。樹中所有葉節(jié)點的帶權(quán)路徑長度之和稱為該樹的帶權(quán)路徑長度(WPL)。當帶權(quán)路徑長度最小的二叉樹被稱為哈夫曼樹，也成為最優(yōu)二叉樹。如下圖所示，有三課二叉樹，每個樹都有四個葉子節(jié)點a，b，c，d，分別取帶權(quán)7，5，2，4。他們的帶權(quán)路徑長度分別為(a)WPL=7x2+5x2+2x2+4x2=36(b)WPL=2X1+4X2+7X3+5X3=46(c)WPL=7x1+5x2+2x3+4x3=35節(jié)點如果像c中的方式分布的話，WPL能取最小值(可證明)，我們稱為哈夫曼樹。哈夫曼樹構(gòu)造

哈夫曼樹在構(gòu)造時每次從備選節(jié)點中挑出兩個權(quán)值最小的節(jié)點進行構(gòu)造，每次構(gòu)造完成后會生成新的節(jié)點，將構(gòu)造的節(jié)點從備選節(jié)點中刪除并將新產(chǎn)生的節(jié)點加入到備選節(jié)點中。新產(chǎn)生的節(jié)點權(quán)值為參與構(gòu)造的兩個節(jié)點權(quán)值之和。舉例如下：哈夫曼樹應(yīng)用

在處理字符串序列時，如果對每個字符串采用相同的二進制位來表示，則稱這種編碼方式為定長編碼。若允許對不同的字符采用不等長的二進制位進行表示，那么這種方式稱為可變長編碼。可變長編碼其特點是對使用頻率高的字符采用短編碼，而對使用頻率低的字符則采用長編碼的方式。這樣我們就可以減少數(shù)據(jù)的存儲空間，從而起到壓縮數(shù)據(jù)的效果。而通過哈夫曼樹形成的哈夫曼編碼是一種的有效的數(shù)據(jù)壓縮編碼。如果沒有一個編碼是另一個編碼的前綴，則稱這樣的編碼為前綴編碼。如0,101和100是前綴編碼。由前綴碼形成的序列可以被唯一的組成一個字符串序列。如00101100可以被唯一的分析為0，0，101和100。示例:我們對一個字符串進行統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)a-f出現(xiàn)的頻率分別為a:45，b:13，c:12，d:16，e:9，f:5，我們對該字符串進行采用哈夫曼編碼進行存儲。WPL=1x45+3x(13+12+16)+4x(5+9)=224這樣算下來使用224二進制位就可以將該字符串存儲起來，因為哈夫曼碼是前綴碼，所以可以唯一的還原出原來的字符序列。如果我們每個字符使用3位進行存儲(至少3位),那么需要300bit才能將該字符串存儲下。其次了解下libjpeg使用哈夫曼編碼是對圖片上的每個像素（ARGB）進行編碼，比如

ARGB（每個顏色通道取值范圍0-255）的編碼分別是：

A：001

R：010

G：011

B：100

A：001

R：010

G：011

B：100

如果采用定長，那一個圖片下來一個人像素就是001010011100...

如果我們使用可變長編碼方式，遍歷、再嵌套遍歷，再嵌套遍歷每一個像素來獲取前綴編碼（沒錯，這個運算過程很大，而且臨時變量內(nèi)存也需要很大，但相對于今天的手機CPU來說，soeasy），我們大致可以得到這樣的編碼：

A：01

R：10

G：11

B：100

A：01

R：10

G：11

B：100

那一個圖片下來一個人像素就是011011100...編碼長度的優(yōu)化后，接下來干的事就是計算權(quán)重以及每個顏色通道對應(yīng)的編碼的出現(xiàn)頻次構(gòu)建哈夫曼樹了，這里就參考上面的圖片了。通過上面的介紹，可以知道最優(yōu)哈夫曼編碼其實是使用了可變長編碼方式，而默認的哈夫曼編碼使用了定長編碼方式，因此需要更多的存儲空間，呈現(xiàn)出來的手機圖片自然會大很大。libjpeg把optimize_coding參數(shù)默認設(shè)置為FALSE是因為10多年前的Android手機CPU跟內(nèi)存都非常吃緊，所以當年沒有設(shè)置為TRUE。如今的手機CPU跟內(nèi)存都“起飛了”，Goolge的Skia圖像處理引擎卻還是使用optimize_coding的默認值FALSE。我們無法修改系統(tǒng)Skia的這個參數(shù)值，所以只能默默忍受size很大的圖像文件。經(jīng)過大量圖像壓縮測試結(jié)果，得到兩個結(jié)論：

1.圖片壓縮到相同的質(zhì)量，F(xiàn)ALSE所產(chǎn)出的圖像文件大小是TRUE的5-10倍。

2.圖片壓縮到相同的質(zhì)量，Android所產(chǎn)出的圖像文件大小比iOS也是大5-10倍。所以，通過使用libjpeg編譯自己的nativelibrary修改optimize_coding參數(shù)的值，達圖像質(zhì)量相同，所產(chǎn)出的圖像卻能節(jié)省5-10倍空間大小的效果。實現(xiàn)的步驟：

1.構(gòu)建libjpeg的so庫

到官方下載對應(yīng)自己電腦系統(tǒng)類型的壓縮包，創(chuàng)建Android項目導(dǎo)入壓縮包里頭的xx.h、xx.c文件構(gòu)建so庫。bither/bither-android-lib已經(jīng)做了這個工作，因此我們只需直接拿他的libjpegbither.so即可。2.導(dǎo)入libjpeg的聲明頭文件，因為步驟1的libjpegbither.so是對這些頭文件的