Android-Apng動畫的播放

作者：湘北南

連結：https://www.jianshu.com/p/8114ed31c535

1、概述

在深入瞭解Apng動畫播放之前，我們需要對Apng的結構有所瞭解，具體參見Apng動畫介紹https://www.jianshu.com/p/5333bcc20ba7，對Apng的整體結構有所瞭解後，下麵我們來講講Apng動畫的播放，主要包括Apng解析和Apng渲染兩個過程。

2、Apng動畫播放流程

Apng動畫播放流程包括Apng解析和Apng渲染兩個過程，Apng解析主要有兩種方法，下麵我們將會介紹，而Apng渲染主要包括三個步驟：消除（dispose）、合成（blend）、繪製（draw），由此得到Apng動畫播放流程圖如下：

3、Apng的解析

Apng的解析主要是將Apng檔案轉化成Apng序列幀Frame-n，從上面的流程圖可知，Apng檔案的解析列出了兩種方案，下麵來分別說說：

1）Apng檔案首先經過一個解壓（ApngExact）的過程，生成png序列幀儲存在本地，然後經過載入（LoadPng）處理生成序列幀Frame-n。
假設Apng動畫檔案總共有90幀，那麼經過ApngExact處理後，會生成90張png序列幀儲存在本地，每幀透過LoadPng處理生成Bitmap並供後面的Apng渲染使用。

2）Apng是一個獨立的檔案，我們自己編寫讀取Apng檔案的程式碼類：ApngReader，當渲染第i幀時，透過ApngReader直接獲取第i幀的Bitmap。

比較：

1）方案一是將Apng檔案全部解壓成png序列圖片儲存在本地，方案二是把Apng檔案當做一個整體去處理，需要第幾幀直接讀取第幾幀，並將該幀以Bitmap的形似儲存到記憶體。
2）方案一解壓得到的png圖片在後面的渲染中需要轉化成Bitamp，而方案二直接就獲取了第幾幀的Bitmap，相比於方案一，方案二減少了一個從SD卡讀取png檔案的操作。

4、Apng的渲染

方案一的具體實現大家可以參考github上面的一個專案apng-view，下麵我們來講講方案二的具體實現，即ApngReader的具體實現。

1) 解析Apng的每一幀

我們是將整個檔案放到一個buffer裡面，並且透過RandomAccessFile、MappedByteBuffer來讀取Apng的每一幀，ApngReader的建構式如下：

public ApngReader(String apngFile) throws IOException, FormatNotSupportException {
        RandomAccessFile f = new RandomAccessFile(apngFile, "r");
        mBuffer = f.getChannel().map(FileChannel.MapMode.READ_ONLY, 0, f.length());
        f.close();
        if (mBuffer.getInt() != PNG_SIG
                && mBuffer.getInt(4) != PNG_SIG_VER
                && mBuffer.getInt(8) != CODE_IHDR) {
            throw new FormatNotSupportException("Not a png/apng file");
        }
        mChunk = new ApngMmapParserChunk(mBuffer);
        reset();
    }

下麵來看看讀取每一幀的方法：

/**
     * get next frame control info & bitmap
     *
     * @return next frame control info, or null if no next FCTL chunk || no next IDAT/FDAT
     * @throws IOException
     */
    public ApngFrame nextFrame() throws IOException {
        // reset read pointers from previous frame's lock
        mPngStream.clearDataChunks();
        mPngStream.resetPos();
        mChunk.unlockRead();

        // locate next FCTL chunk
        boolean ihdrCopied = false;
        while (mChunk.typeCode != CODE_fcTL) {
            switch (mChunk.typeCode) {
                case CODE_IEND:
                    return null;
                case CODE_IHDR:
                    mPngStream.setIHDR(mChunk.duplicateData());
                    break;
                case CODE_acTL:
                    handleACTL(mChunk);
                    ihdrCopied = true;
                    break;
                default:
                    handleOtherChunk(mChunk);
            }
            mChunk.parseNext();
        }

        // located at FCTL chunk
        ApngFrame frame = new ApngFrame();
        mChunk.assignTo(frame);

        // locate next IDAT or fdAt chunk
        mChunk.parseNext();// first move next from current FCTL
        while (mChunk.typeCode != CODE_IDAT && mChunk.typeCode != CODE_fdAT) {
            switch (mChunk.typeCode) {
                case CODE_IEND:
                    return null;
                case CODE_IHDR:
                    mPngStream.setIHDR(mChunk.duplicateData());
                    ihdrCopied = true;
                    break;
                case CODE_acTL:
                    handleACTL(mChunk);
                    break;
                default:
                    handleOtherChunk(mChunk);
            }
            mChunk.parseNext();
        }

        // located at first IDAT or fdAT chunk
        // collect all consecutive dat chunks
        boolean needUpdateIHDR = true;
        int dataOffset = mChunk.getOffset();
        while (mChunk.typeCode == CODE_fdAT || mChunk.typeCode == CODE_IDAT) {
            if (needUpdateIHDR && (!ihdrCopied || mChunk.typeCode == CODE_fdAT)) {
                mPngStream.updateIHDR(frame.getWidth(), frame.getHeight());
                needUpdateIHDR = false;
            }

            if (mChunk.typeCode == CODE_fdAT) {
                mPngStream.addDataChunk(new Fdat2IdatChunk(mChunk));
            } else {
                mPngStream.addDataChunk(new ApngMmapParserChunk(mChunk));
            }
            mChunk.parseNext();
        }

        // lock position for this frame's image as OutputStream
        mChunk.lockRead(dataOffset);
        frame.imageStream = mPngStream;
        return frame;
    }

2) Apng的消除操作

Apng的消除操作是在ApngFrameRender的render方法做的，方法如下：

    /**
     * 渲染當前幀畫面
     *
     * @param frame apng中當前幀
     * @return 渲染合成後的當前幀影象
     */
    public Bitmap render(ApngFrame frame, Bitmap frameBmp) {
        // 執行消除操作
        dispose(frame);
        // 合成當前幀
        blend(frame, frameBmp);
        return mRenderFrame;
    }

dispose(ApngFrame frame)方法如下：

/**
     * 幀影象析構消除 - 提交結果
     */
    private void dispose(ApngFrame frame) {
        // last frame dispose op
        switch (mLastDisposeOp) {
            case APNG_DISPOSE_OP_NONE:
                // no op
                break;

            case APNG_DISPOSE_OP_BACKGROUND:
                // clear rect
                mRenderCanvas.clipRect(mDisposeRect);
                mRenderCanvas.drawColor(Color.TRANSPARENT, PorterDuff.Mode.CLEAR);
                mRenderCanvas.clipRect(mFullRect, Region.Op.REPLACE);
                break;

            case APNG_DISPOSE_OP_PREVIOUS:
                // swap work and cache bitmap
                Bitmap bmp = mRenderFrame;
                mRenderFrame = mDisposedFrame;
                mDisposedFrame = bmp;
                mRenderCanvas.setBitmap(mRenderFrame);
                mDisposeCanvas.setBitmap(mDisposedFrame);
                break;
        }

        // current frame dispose op
        mLastDisposeOp = frame.getDisposeOp();
        switch (mLastDisposeOp) {
            case APNG_DISPOSE_OP_NONE:
                // no op
                break;

            case APNG_DISPOSE_OP_BACKGROUND:
                // cache rect for next clear dispose
                int x = frame.getxOff();
                int y = frame.getyOff();
                mDisposeRect.set(x, y, x + frame.getWidth(), y + frame.getHeight());
                break;

            case APNG_DISPOSE_OP_PREVIOUS:
                // cache bmp for next restore dispose
                mDisposeCanvas.clipRect(mFullRect, Region.Op.REPLACE);
                mDisposeCanvas.drawColor(Color.TRANSPARENT, PorterDuff.Mode.CLEAR);
                mDisposeCanvas.drawBitmap(mRenderFrame, 0, 0, null);
                break;
        }
    }

3) Apng的合成操作

Apng的合成操作是在每一幀經過dispose之後做的，具體方法是blend(ApngFrame frame, Bitmap frameBmp)，程式碼如下：

 /**
     * 幀影象合成
     */
    private void blend(ApngFrame frame, Bitmap frameBmp) {
        int xOff = frame.getxOff();
        int yOff = frame.getyOff();

        mRenderCanvas.clipRect(xOff, yOff, xOff + frame.getWidth(), yOff + frame.getHeight());
        if (frame.getBlendOp() == APNG_BLEND_OP_SOURCE) {
            mRenderCanvas.drawColor(Color.TRANSPARENT, PorterDuff.Mode.CLEAR);
        }
        mRenderCanvas.drawBitmap(frameBmp, xOff, yOff, null);
        mRenderCanvas.clipRect(mFullRect, Region.Op.REPLACE);
    }

4) Apng的繪製

Apng的每一幀經過消除、合成操作之後，就可以在View上面draw，具體程式碼如下：

 /**
         * draw the appointed frame
         */
        private void drawFrame(AnimParams animItem, ApngFrame frame, Bitmap frameBmp) {
            if (surfaceEnabled && !isInterrupted()) {
                //start to draw the frame
                try {
                    Matrix matrix = new Matrix();
                    matrix.setScale(mScale, mScale);
                    Bitmap bmp = mFrameRender.render(frame, frameBmp);

                    //saveBitmap(bmp, index);
                    index ++;

                    Canvas canvas = getHolder().lockCanvas();
                    //anti-aliasing
                    canvas.drawColor(Color.TRANSPARENT, PorterDuff.Mode.CLEAR);
                    float[] tranLeftAndTop = ApngUtils.getTranLeftAndTop(canvas, bmp, animItem.align, mScale, animItem.percent);
                    canvas.setDrawFilter(new PaintFlagsDrawFilter(0, Paint.ANTI_ALIAS_FLAG | Paint.FILTER_BITMAP_FLAG));
                    matrix.postTranslate(tranLeftAndTop[0], tranLeftAndTop[1]);
                    canvas.drawBitmap(bmp, matrix, null);
                    getHolder().unlockCanvasAndPost(canvas); //  unlock the canvas
                } catch (Exception e) {
                    Log.e(TAG, "draw error msg:" + Log.getStackTraceString(e));
                }
            }
        }

4、實體

我們是在SurfaceView上面來繪製Apng的每一幀，例子如下：

Activity程式碼：

public class MainActivity extends Activity{
    private ApngSurfaceView mApngSurfaceView;
    private static final  String COLOR_BALL_IMAGE_PATH = "assets://color_ball.png";
    //private static final  String CAR_IMAGE_PATH = "assets://car.png";


    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        mApngSurfaceView = (ApngSurfaceView)findViewById(R.id.apng_surface_view);
        Button startPlay = (Button) findViewById(R.id.start_play);
        startPlay.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View v) {
                playAnim();
            }
        });
    }


    private void playAnim(){
        File file = FileUtils.processApngFile(COLOR_BALL_IMAGE_PATH, this);
        if(file == null) return;
        AnimParams animItem = new AnimParams();
        animItem.align = 2;
        animItem.imagePath = file.getAbsolutePath();
        animItem.isHasBackground = true;
        animItem.percent = 0.5f;
        mApngSurfaceView.addApngForPlay(animItem);
    }
}

Layout程式碼：

<RelativeLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    xmlns:app="http://schemas.android.com/apk/res-auto"
    xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="match_parent"
    android:background="@android:color/white"
    tools:context=".MainActivity">

    <com.apng.ApngSurfaceView
        android:id="@+id/apng_surface_view"
        android:layout_width="match_parent"
        android:layout_height="match_parent"
        android:layout_gravity="center" />
    <Button
        android:id="@+id/start_play"
        android:text="@string/play"
        android:layout_width="wrap_content"
        android:layout_height="wrap_content" />

RelativeLayout>