Android粒子篇之Bitmap畫素級操作

張風捷特烈發表於2018-11-18

零、前言

1.粒子效果的核心有三個點:收集粒子、更改粒子、顯示粒子
2.Bitmap的可以獲取畫素,從而得到每個畫素的顏色值
3.可以通過粒子拼合一張圖片,並對粒子操作完成很多意想不到的效果
4.本專案原始碼見文尾捷文規範第一條,檔案為BitmapSplitView.java


一、初識

1.什麼是Bitmap畫素級的操作:

相信大家都知道一張jpg或png放大後會是一個個小格子,稱為一個畫素(px),而且一個小格子是一種顏色
也就是一張jpg或png圖片就是很多顏色的合集,而這些合集資訊都被封裝到了Bitmap類中
你可以使用Bitmap獲取任意畫素點,並修改它,對與某畫素點而言,顏色資訊是其主要的部分

畫素.png


2.獲取第一個畫素
Bitmap bitmap = BitmapFactory.decodeResource(getResources(), R.mipmap.iv_200x200);
int color_0_0 = bitmap.getPixel(0, 0);//獲取第1行,第1個畫素顏色
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使用該顏色畫一個圓測試一下:

第一點.png


3.獲取所有點畫素顏色值

這裡i代表列數,j代表行數,mColArr[i][j]代表是一個圖片第i列,第j行的畫素顏色值

 Bitmap bitmap = BitmapFactory.decodeResource(getResources(), R.mipmap.iv_200x200);
 mColArr = new int[bitmap.getWidth()][bitmap.getHeight()];
 for (int i = 0; i < bitmap.getWidth(); i++) {
     for (int j = 0; j < bitmap.getHeight(); j++) {
         mColArr[i][j] = bitmap.getPixel(i, j);
     }
 }
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二、分析:

1.首先看一下如何建立一個Bitmap物件

新建一個2*2的ARGB_8888圖片:顏色分別是黑(0,0)、紅(1,0)、白(0,1)、藍(1,1)

Bitmap bitmap = Bitmap.createBitmap(2, 2, Bitmap.Config.ARGB_8888);
bitmap.setPixel(0, 0, Color.BLACK);
bitmap.setPixel(1, 0, Color.RED);
bitmap.setPixel(0, 1, Color.WHITE);
bitmap.setPixel(1, 1, Color.BLUE);
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2.儲存bitmap成為圖片到本地

儲存bitmap就是壓縮到一個輸出流裡,寫成檔案

輸出結果.png

    /**
     * 儲存bitmap到本地
     *
     * @param path    路徑
     * @param mBitmap 圖片
     * @return 路徑
     */
    public static String saveBitmap(String path, Bitmap mBitmap) {

        File filePic = FileHelper.get().createFile(path + ".png");
        try {
            FileOutputStream fos = new FileOutputStream(filePic);
            mBitmap.compress(Bitmap.CompressFormat.PNG, 100, fos);
            fos.flush();
            fos.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            return null;
        }
        return filePic.getAbsolutePath();
    }
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3.bitmap.getPixel到底說了什麼?
int pixel_0_0 = bitmap.getPixel(0, 0);
int pixel_1_0 = bitmap.getPixel(1, 0);
int pixel_0_1 = bitmap.getPixel(0, 1);
int pixel_1_1 = bitmap.getPixel(1, 1);

黑:pixel_0_0:-16777216   
紅:pixel_1_0:-65536   
白:pixel_0_1:-1   
藍:pixel_1_1:-16776961   
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都是負數,感覺不怎麼好懂:其實那就是顏色值
Color類中有幾個方法可以方便獲取argb分別對應的值,下面測試一下你就明白了
其實就是將int進行了位運算,分離出argb四個通道的值

printColor("pixel_0_0", pixel_0_0);//黑:a:255, r:0, g:0, b:0
printColor("pixel_1_0", pixel_1_0);//紅:a:255, r:255, g:0, b:0
printColor("pixel_0_1", pixel_0_1);//白:a:255, r:255, g:255, b:255
printColor("pixel_1_1", pixel_1_1);//藍:a:255, r:0, g:0, b:255


/**
 * 將顏色從int 拆分成argb,並列印出來
 * @param msg
 * @param color
 */
private void printColor(String msg, int color) {
    int a = Color.alpha(color);
    int r = Color.red(color);
    int g = Color.green(color);
    int b = Color.blue(color);
    L.d(msg + "----a:" + a + ", r:" + r + ", g:" + g + ", b:" + b + L.l());
}
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二、bitmap的花樣復刻:

既然畫素顏色資訊拿到手了,不就等於天下我有了嗎?

1.bitmap復刻的粒子載體
public class Ball implements Cloneable {
    public float aX;//加速度
    public float aY;//加速度Y
    public float vX;//速度X
    public float vY;//速度Y
    public float x;//點位X
    public float y;//點位Y
    public int color;//顏色
    public float r;//半徑
    public long born;//誕生時間

    public Ball clone() {
        Ball clone = null;
        try {
            clone = (Ball) super.clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return clone;
    }
}
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2.初始化粒子:

座標分析.png

private int d = 50;//復刻的畫素邊長
private List<Ball> mBalls = new ArrayList<>();//粒子集合
複製程式碼
/**
 * 根畫素初始化粒子
 * @param bitmap
 * @return
 */
private List<Ball> initBall(Bitmap bitmap) {
    for (int i = 0; i < bitmap.getHeight(); i++) {
        for (int j = 0; j < bitmap.getWidth(); j++) {
            Ball ball = new Ball();
            ball.x = i * d + d / 2;
            ball.y = j * d + d / 2;
            ball.color = bitmap.getPixel(i, j);
            mBalls.add(ball);
        }
    }
    return mBalls;
}
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3.正方形粒子的繪製(原圖復刻):

原圖復刻.png

@Override
protected void onDraw(Canvas canvas) {
    super.onDraw(canvas);
    canvas.save();
    canvas.translate(mCoo.x, mCoo.y);
    for (Ball ball : mBalls) {
        mPaint.setColor(ball.color);
        canvas.drawRect(
                ball.x - d / 2, ball.y - d / 2, ball.x + d / 2, ball.y + d / 2, mPaint);
    }
    canvas.restore();
    HelpDraw.draw(canvas, mGridPicture, mCooPicture);
}
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4.復刻其他圖片資原始檔

只要是bitmap就行了,我們可以decode圖片變成Bitmap
注意:此處只是演示,畫一張bitmap還是用原生的好,畫素級的粒子化由它的優勢,比如運動

//載入圖片陣列
mBitmap = BitmapFactory.decodeResource(getResources(), R.mipmap.iv_200x200);
initBall(mBitmap);
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原圖復刻圖片資源.png


5.圓形復刻

這裡的4中的圖片已經不是bitmap了,而是由一個個小正方形堆積成的東西,這些小正方形擁有自己的顏色
然而我們可以利用它實現一些好玩的東西,比如不畫正方形,畫個圓怎麼樣?
現在你明白畫素級操作什麼了吧。也許你會感嘆,還能怎麼玩,先把下巴收回去,後面還有更驚歎的呢。

圓形復刻圖片資源.png

 for (Ball ball : mBalls) {
     mPaint.setColor(ball.color);
     canvas.drawCircle(ball.x, ball.y, d/2, mPaint);
 }
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6.其他形狀復刻

你可以用任意的圖形更換粒子單元,或者各種形狀的粒子混合適用,全憑你的操作
畫素單元都在你的手上了,還有什麼不能做。

五角星復刻圖片資源.png

for (int i = 0; i < mBalls.size(); i++) {
    canvas.save();
    int line = i % mBitmap.getHeight();
    int row = i / mBitmap.getWidth();
    canvas.translate(row * 2 * d, line * 2 * d);
    mPaint.setColor(mBalls.get(i).color);
    canvas.drawPath(CommonPath.nStarPath(5, d, d / 2), mPaint);
    canvas.restore();
}
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三、關於顏色操作:

Color篇中詳細介紹了使用ColorFilterColorMatrix改變圖片顏色
這裡既然拿到了小球顏色,那麼統一改變一下小球的顏色則何如?
注:以下屬於改變顏色的旁門左道,主要為了演示。正規還是用ColorFilterColorMatrix

顏色處理.png

1.下面是圖片黑白化的演算法

以前在JavaScript用過,在Python用過,現在終於用到java上了,不免感慨,語言無界限,真理永恆
所以大家最好收集一下相關的真理,不管何時都不會過時,也不會錯誤,就像1+1=2

/**
 * 根畫素初始化粒子
 *
 * @param bitmap
 * @return
 */
private List<Ball> initBall(Bitmap bitmap) {
    for (int i = 0; i < bitmap.getHeight(); i++) {
        for (int j = 0; j < bitmap.getWidth(); j++) {
            Ball ball = new Ball();
            ball.x = i * d + d / 2;
            ball.y = j * d + d / 2;
            //獲取畫素點的a、r、g、b
            int color_i_j = bitmap.getPixel(i, j);
            int a = Color.alpha(color_i_j);
            int r = Color.red(color_i_j);
            int g = Color.green(color_i_j);
            int b = Color.blue(color_i_j);
        
            ball.color = blackAndWhite(a, r, g, b);
            mBalls.add(ball);
        }
    }
    return mBalls;
}

/**
 * 配湊黑白顏色
 */
private int blackAndWhite(int a, int r, int g, int b) {
    //拼湊出新的顏色
    int grey = (int) (r * 0.3 + g * 0.59 + b * 0.11);
    if (grey > 255 / 2) {
        grey = 255;
    } else {
        grey = 0;
    }
    return Color.argb(a, grey, grey, grey);
}
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2.灰色處理函式
/**
 * 配湊灰顏色
 */
private int grey(int a, int r, int g, int b) {
    //拼湊出新的顏色
    int grey = (int) (r * 0.3 + g * 0.59 + b * 0.11);
    return Color.argb(a, grey, grey, grey);
}
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3.顏色反轉
//顏色反轉
private int reverse(int a, int r, int g, int b) {
    //拼湊出新的顏色
    return Color.argb(a, 255-r, 255-g, 255-b);
}
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四、粒子運動

到了最重要的地方了,讓小球動起來的核心分析見Android原生繪圖之讓你瞭解View的運動:

重力擴散.gif

1.將一個圖片粒子化的方法

這裡速度x方向是正負等概率隨機數值,所以粒子會呈現左右運動趨勢
有一定的y方向速度,但加速度aY向下,導致粒子向下運動,綜合效果就是兩邊四散加墜落
要改變粒子的運動方式,只要改變粒子的這些引數就行了。

/**
 * 根畫素初始化粒子
 *
 * @param bitmap
 * @return
 */
private void initBall(Bitmap bitmap) {
    for (int i = 0; i < bitmap.getHeight(); i++) {
        for (int j = 0; j < bitmap.getWidth(); j++) {
            Ball ball = new Ball();//產生粒子---每個粒子擁有隨機的一些屬性資訊
            ball.x = i * d + d / 2;
            ball.y = j * d + d / 2;
            ball.vX = (float) (Math.pow(-1, Math.ceil(Math.random() * 1000)) * 20 * Math.random());
            ball.vY = rangeInt(-15, 35);
            ball.aY = 0.98f;
            ball.color = bitmap.getPixel(i, j);
            ball.born = System.currentTimeMillis();
            mBalls.add(ball);
        }
    }
}
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2.更新小球
/**
 * 更新小球
 */
private void updateBall() {
    for (int i = 0; i < mBalls.size(); i++) {
        Ball ball = mBalls.get(i);
        if (System.currentTimeMillis() - mRunTime > 2000) {
            mBalls.remove(i);
        }
        ball.x += ball.vX;
        ball.y += ball.vY;
        ball.vY += ball.aY;
        ball.vX += ball.aX;
    }
}
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3.初始化時間流:ValueAnimator
//初始化時間流ValueAnimator
mAnimator = ValueAnimator.ofFloat(0, 1);
mAnimator.setRepeatCount(-1);
mAnimator.setDuration(2000);
mAnimator.setInterpolator(new LinearInterpolator());
mAnimator.addUpdateListener(animation -> {
    updateBall();//更新小球位置
    invalidate();
});
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4.點選開啟ValueAnimator
@Override
public boolean onTouchEvent(MotionEvent event) {
    switch (event.getAction()) {
        case MotionEvent.ACTION_DOWN:
            mRunTime = System.currentTimeMillis();//記錄點選時間
            mAnimator.start();
            break;
    }
    return true;
}
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好了,本篇就到這裡,你是不是更清楚Bitmap是什麼了?
希望本文可以給你一點靈感,你能做出更酷炫的東西。


後記:捷文規範

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