影像操縱大師Xfermode講解與實戰——Android高階UI

猛猛的小盆友發表於2019-02-19
AndroidUI

正值猿宵佳節，小盆友在此祝大家新年無BUG。?

目錄

一、前言

二、PorterDuffXfermode

三、實戰

四、寫在最後

一、前言

自定義UI中，少不了對多種影像的疊加覆蓋，而需要達到預期的目的，我們便需要今天的主角Xfermode。Xfermode 有三個孩子，分別是：

  1. AvoidXfermode
  2. PixelXorXfermode
  3. PorterDuffXfermode

而 AvoidXfermode 和 PixelXorXfermode 已經在 API 16之後被標記為removed，所以就只剩下小兒子 PorterDuffXfermode 為我們合成影像，理所當然我們今天的重點也就在他身上。老規矩，先上幾張實戰圖，然後開始我們今天的分享。

Xfermode小工具

影像操縱大師Xfermode講解與實戰——Android高階UI

刮刮卡

影像操縱大師Xfermode講解與實戰——Android高階UI

心跳

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二、PorterDuffXfermode

我們看以下兩段原始碼，可知 PorterDuffXfermode 作用時通過 Paint的setXfermode 設定，而 PorterDuffXfermode 的例項化其實還需要一個引數，型別為 PorterDuff.Mode。

// Paint 類
public Xfermode setXfermode(Xfermode xfermode) {
    int newMode = xfermode != null ? xfermode.porterDuffMode : Xfermode.DEFAULT;
    int curMode = mXfermode != null ? mXfermode.porterDuffMode : Xfermode.DEFAULT;
    if (newMode != curMode) {
        nSetXfermode(mNativePaint, newMode);
    }
    mXfermode = xfermode;
    return xfermode;
}
複製程式碼
// PorterDuffXfermode 類
public class PorterDuffXfermode extends Xfermode {
    public PorterDuffXfermode(PorterDuff.Mode mode) {
        porterDuffMode = mode.nativeInt;
    }
}
複製程式碼

所以經過上面得知，最終起作用的是 PorterDuff.Mode。進入原始碼，會看到以下可用的模式，這段程式碼是API 22 的片段，如果你在比較高的版本看的話會有些許不同，但相同模式的計算公式一樣。

public enum Mode {
    /** [0, 0] */
    CLEAR       (0),
    /** [Sa, Sc] */
    SRC         (1),
    /** [Da, Dc] */
    DST         (2),
    /** [Sa + (1 - Sa)*Da, Rc = Sc + (1 - Sa)*Dc] */
    SRC_OVER    (3),
    /** [Sa + (1 - Sa)*Da, Rc = Dc + (1 - Da)*Sc] */
    DST_OVER    (4),
    /** [Sa * Da, Sc * Da] */
    SRC_IN      (5),
    /** [Sa * Da, Sa * Dc] */
    DST_IN      (6),
    /** [Sa * (1 - Da), Sc * (1 - Da)] */
    SRC_OUT     (7),
    /** [Da * (1 - Sa), Dc * (1 - Sa)] */
    DST_OUT     (8),
    /** [Da, Sc * Da + (1 - Sa) * Dc] */
    SRC_ATOP    (9),
    /** [Sa, Sa * Dc + Sc * (1 - Da)] */
    DST_ATOP    (10),
    /** [Sa + Da - 2 * Sa * Da, Sc * (1 - Da) + (1 - Sa) * Dc] */
    XOR         (11),
    /** [Sa + Da - Sa*Da,
         Sc*(1 - Da) + Dc*(1 - Sa) + min(Sc, Dc)] */
    DARKEN      (12),
    /** [Sa + Da - Sa*Da,
         Sc*(1 - Da) + Dc*(1 - Sa) + max(Sc, Dc)] */
    LIGHTEN     (13),
    /** [Sa * Da, Sc * Dc] */
    MULTIPLY    (14),
    /** [Sa + Da - Sa * Da, Sc + Dc - Sc * Dc] */
    SCREEN      (15),
    /** Saturate(S + D) */
    ADD         (16),
    OVERLAY     (17);

    Mode(int nativeInt) {
        this.nativeInt = nativeInt;
    }

    /**
     * @hide
     */
    public final int nativeInt;
}
複製程式碼

每個模式的效果是怎樣的呢？ 我們先看看官方給出的 Demo 圖。小盆友也跟著手寫了一遍，需要看原始碼的童鞋進傳送門

影像操縱大師Xfermode講解與實戰——Android高階UI
但是，這個 demo 少了一樣東西，那就是透明度，不能全面的體現出Xfermode的威力。所以我們需要先說明下引數的意思，然後給出我們較為全面的demo。

PorterDuff.Mode 原始碼中每個模式的組成都是 [xx, yy] 形式，我們拿 SRC_OUT 來舉例。

/** [Sa * (1 - Da), Sc * (1 - Da)] */
SRC_OUT     (7),
複製程式碼

"xx" 指的就是 Sa * (1 - Da)，其值決定了這張合成圖的透明度。而透明度的取值範圍為 [0, 1]。0代表著完全透明，而1代表完全可見。

“yy” 指的就是 Sc * (1 - Da)，其值決定了這張合成圖的顏色值。

聰明的童鞋還會注意到 Sa、Da、Sc、Dc這幾個值。他們各自代表（結合著英文記，更容易）：

  • Sa(Source Alpha)：源影像的透明值；
  • Da(Destination Alpha)：目標影像的透明值；
  • Sc(Source Color)：源影像的色值；
  • Dc(Destination Color)：目標影像的色值；

而 源影像 和 目標影像 又是什麼呢？記住一句話就可以，先設定的為目標圖(Dst)，後設定的為源圖(Src)。

所有的疑惑我們已經先點破，接下里就給出我們比較全面的Demo，這是小盆友以官方所示的十六種模式提供的Xfermode小工具，如果有時候拿捏不準具體使用什麼模式時，可以進行加入這個工具來進行琢磨。對該小工具感興趣的請進傳送門。

影像操縱大師Xfermode講解與實戰——Android高階UI

接下來我們便逐個講解模式，所使用的圖片均來自 Xfermode工具 的zinc例子。

1、CLEAR

註釋給出的是 [0, 0] ， 透明度 為0，即完全看不見；顏色 為0，即無色； 最終呈現如下圖，什麼都沒有。

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2、SRC

註釋給出的是[Sa, Sc]， 透明度 為Sa，即取決於源圖的透明值；顏色 為Sc，即取源圖的色值； 最終呈現如下圖，因為都是取源圖的值，所以最終就是顯示 源圖。

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3、DST

註釋給出的是[Da, Dc]，透明度 為Da，即取目標圖的透明度；顏色 為Dc，即取目標圖的色值； 最終呈現如下圖，因為都取目標圖的值，所以最終呈現的就是 目標圖。

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4、SRC_OVER

註釋給出的是 [Sa + (1 - Sa)*Da, Rc = Sc + (1 - Sa)*Dc] ，其實就是源圖蓋於目標圖上，若有透明度，則會看到下一層，從名字也可以很好的記憶。

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5、DST_OVER

註釋給出的是 [Sa + (1 - Sa)*Da, Rc = Dc + (1 - Da)*Sc]，和 SRC_OVER相反 ，目標圖蓋於源圖上，有透明度的地方可以看到下一層。

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6、SRC_IN

註釋給出的是 [Sa * Da, Sc * Da]

透明度為 Sa * Da，說明 透明度取決源圖和目標圖的各自透明度，只有兩者的透明均為1時（完全可見），最終成像區域的透明才為完全可見，否則會被相應弱化。

色值為 Sc * Da，說明呈現影像 色值以源圖渲染。

最終呈現效果如下，成像的結果是 目標圖和源圖的交集 。

影像操縱大師Xfermode講解與實戰——Android高階UI

7、DST_IN

註釋給出的是 [Sa * Da, Sa * Dc]

透明度為 Sa * Da，說明 透明度取決源圖和目標圖的各自透明度，只有兩者的透明均為1時（完全可見），最終成像區域的透明才為完全可見，否則會被相應弱化。

色值為 Sa * Dc，說明呈現影像 色值以目標圖渲染。

最終呈現效果如下，成像的結果是 目標圖和源圖的交集 。

影像操縱大師Xfermode講解與實戰——Android高階UI

8、SRC_OUT

註釋給出的是 [Sa * (1 - Da), Sc * (1 - Da)]

透明度為 Sa * (1 - Da)，說明 透明度取決源圖和目標圖的透明度，值得注意的是，目標圖的透明值越大，反而最終結果越弱，即目標圖透明度為1的地方，則最終影像不顯示該地方。目標圖透明度不為1的區域，則會對最終圖進行削弱透明度。目標圖透明度為0的區域，則不會影響到最終影像。

色值為 Sc * (1 - Da)，說明呈現影像 色值以源圖渲染。

最終呈現效果如下，成像的結果是 以源圖為主，剔除與目標圖交集的地方 （因為還受透明度影響）。

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9、DST_OUT

註釋給出的是 [Da * (1 - Sa), Dc * (1 - Sa)]

透明度為 Da * (1 - Sa)，說明 透明度取決源圖和目標圖的透明度，值得注意的是，源圖的透明值越大，反而最終結果越弱，即源圖透明度為1的地方，則最終影像不顯示該地方。源圖透明度不為1的區域，則會對最終圖進行削弱透明度。源圖透明度為0的區域，則不會影響到最終影像。

色值為 Dc * (1 - Sa)，說明呈現影像 色值以目標圖渲染。

最終呈現效果如下，成像的結果是 以目標圖圖為主，剔除與源圖交集的地方 （因為還受透明度影響）。

影像操縱大師Xfermode講解與實戰——Android高階UI

10、SRC_ATOP

註釋給出的是 [Da, Sc * Da + (1 - Sa) * Dc]

透明度為 Da，說明 最終影像的可見區域只取決於目標影像。

色值 Sc * Da + (1 - Sa) * Dc，說明由 目標圖和源圖共同決定。

最終呈現的效果如下，成像的結果是在 目標圖的區域內，源圖覆蓋在它上面。

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11、DST_ATOP

註釋給出的是 [Sa, Sa * Dc + Sc * (1 - Da)]

透明度為 Sa，說明 最終影像的可見區域只取決於源影像。

色值 Sa * Dc + Sc * (1 - Da)，說明由 目標圖和源圖共同決定。

最終呈現的效果如下，成像的結果是在 源圖的區域內，目標圖覆蓋在它上面。

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12、XOR

註釋給出的是 [Sa + Da - 2 * Sa * Da, Sc * (1 - Da) + (1 - Sa) * Dc]

透明度 Sa + Da - 2 * Sa * Da，說明 透明受源圖和目標圖的共同影響，當兩者透明度為1時，最終此區域的透明度反而會為0。

色值 Sa * Dc + Sc * (1 - Da)，說明由 目標圖和源圖共同決定。

最終呈現的效果如下，成像的結果為 不相交的地方，以各自的影像呈現。相交的地方受兩者的透明度影響。

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13、DARKEN

註釋給出的是 [Sa + Da - Sa*Da, Sc*(1 - Da) + Dc*(1 - Sa) + min(Sc, Dc)]

透明度為 Sa + Da - Sa*Da，從公式可以知道 透明度受源圖和目標圖的共同影響，並且最終的透明度數值會大些或是保持原值。

色值 Sc*(1 - Da) + Dc*(1 - Sa) + min(Sc, Dc)，說明由 目標圖和源圖共同決定。

最終呈現的效果如下，成像的結果為 影像的顏色會稍微偏重些。

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14、LIGHTEN

註釋給出的是 [Sa + Da - Sa*Da, Sc*(1 - Da) + Dc*(1 - Sa) + max(Sc, Dc)]

透明度為 Sa + Da - Sa*Da，從公式可以知道 透明度受源圖和目標圖的共同影響，並且最終的透明度數值會大些或是保持原值。

色值 Sc*(1 - Da) + Dc*(1 - Sa) + max(Sc, Dc)，說明由 目標圖和源圖共同決定。

最終呈現的效果如下，成像的結果為 相交部分影像的顏色會偏亮些。

在這裡插入圖片描述

15、MULTIPLY

註釋給出的是 [Sa * Da, Sc * Dc]，最終成像如下，與 DST_IN 和 SRC_IN 有些類似，只是以灰度顯示。

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16、SCREEN

註釋給出的是 [Sa + Da - Sa * Da, Sc + Dc - Sc * Dc]，最終成像如下，會削弱相交部分的顏色，呈現出更為亮的色澤。

在這裡插入圖片描述

17、ADD

註釋給出的是 Saturate(S + D)，效果圖如下

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18、OVERLAY

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三、實戰

1、刮刮卡

（1）效果圖

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（2）效果分析

想必大家能看出，這裡需要兩層圖，一層為“黑蜘蛛”的圖，一層為灰色遮罩。根據我們手指的滑動軌跡“擦拭掉”該地方的灰色遮罩。最後在手指抬起時，判斷被“擦拭掉”的區域是否已經超出20%，如果超出，則不再繪製遮罩，達到底層圖顯現的效果。

（3）具體實現

第一步，我們通過 onTouchEvent 實現記錄手指滑動的軌跡。 但值得注意的是，這裡做了一個小優化，使用了貝塞爾曲線，使滑動軌跡會更加的順滑，具體程式碼如下

對 “貝塞爾曲線” 感興趣的童鞋，可以檢視小盆友的另一片文章 自帶美感的貝塞爾曲線原理與實戰。

public boolean onTouchEvent(MotionEvent event) {
    switch (event.getAction()) {
        case MotionEvent.ACTION_DOWN:
            mPreX = event.getX();
            mPreY = event.getY();
            mPath.moveTo(mPreX, mPreY);
            break;
        case MotionEvent.ACTION_MOVE:
            float endX = (mPreX + event.getX()) / 2;
            float endY = (mPreY + event.getY()) / 2;
            // 此處使用貝塞爾曲線
            mPath.quadTo(mPreX, mPreY, endX, endY);
            mPreX = endX;
            mPreY = endY;
            break;
        case MotionEvent.ACTION_UP:
            post(calculatePixelsRunnable);
            break;
    }
    postInvalidate();
    return true;
}
複製程式碼

第二步，我們需要將獲取到的軌跡作用於 灰色塗層 上，達到“刮卡”效果。這裡其實可以使用的模式不止一個，主要看設定的 灰色塗層 和 手指路徑 的先後順序。我們使用的為 DST_OUT。

這裡值得注意的是，需要開闢一個新的圖層， 以免模式效果作用到其他的影像上。具體程式碼如下

// 開闢新的一個圖層
int layer = canvas.saveLayer(0, 0, getWidth(), getHeight(), mPaint, Canvas.ALL_SAVE_FLAG);

canvas.drawBitmap(mCoatingLayerBitmap, 0, 0, mPaint);
mPaint.setXfermode(mXfermode);
canvas.drawPath(mPath, mPaint);

mCanvas.drawPath(mPath, mPaint);

mPaint.setXfermode(null);

canvas.restoreToCount(layer);
複製程式碼

經過這兩步，效果就已經達到，因為我們繼承的是 ImageView ，所以 “黑蜘蛛” 圖層的放入便已經實現。

第三步，自動去除 “灰色圖層” 的操作，在每次手指抬起時，就會開啟一個執行緒來計算 “灰色圖層” 的畫素色值，如果超過20%被擦拭，則說明可以去除該 “灰色圖層”。具體程式碼如下：

private Runnable calculatePixelsRunnable = new Runnable() {
    @Override
    public void run() {

        int width = getWidth();
        int height = getHeight();

        float totalPixel = width * height;

        int[] pixel = new int[width * height];

        mCoatingLayerBitmap.getPixels(pixel, 0, width, 0, 0, width, height);

        int cleanPixel = 0;
        for (int col = 0; col < height; ++col) {
            for (int row = 0; row < width; ++row) {
                if (pixel[col * width + row] == 0) {
                    cleanPixel++;
                }
            }
        }

        float result = cleanPixel / totalPixel;

        if (result >= PERCENT) {
            isShowAll = true;
            postInvalidate();
        }

    }
};
複製程式碼

核心三步便已經在以上實現，剩餘的便是組裝起來，這裡不再過多贅述，完整程式碼請進傳送門。

2、心跳

（1）效果圖

影像操縱大師Xfermode講解與實戰——Android高階UI

（2）動畫分析

影像操縱大師Xfermode講解與實戰——Android高階UI
我們藉助以上小盆友手繪的一張圖來講解，綠色的心跳作為目標圖，藍色的作為源圖，通過不斷的增大dx的距離，從而讓藍色的源圖寬度不斷縮小，最終使用 DST_IN 模式合成就可以達到一點點出現的效果。

至於如何讓dx一點點增大，我們使用了屬性動畫。這個例子比較簡單，我們就不再貼上程式碼。有興趣的童鞋請進傳送門。

關於 屬性動畫 小盆友在另一篇部落格中有詳細講述其原理和應用，感興趣的話，可以進傳送門。

四、寫在最後

通過Xfermode的多種模式組合可以繪製出一些酷炫的影像和效果，限制我們的永遠還是我們的想象力和那懶惰的雙手?。最後如果你從這篇文章有所收穫，請給我個贊❤️，並關注我吧。文章中如有理解錯誤或是晦澀難懂的語句，請評論區留言，我們進行討論共同進步。你的鼓勵是我前進的最大動力。

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