Sdílet prostřednictvím

Úvod do renderscriptu

  • Článek

Tato příručka představuje renderscript a vysvětluje, jak používat vnitřní rozhraní API renderscriptu v aplikaci Xamarin.Android, která cílí na úroveň rozhraní API 17 nebo vyšší.

Přehled

Renderscript je programovací architektura vytvořená Společností Google pro účely zlepšení výkonu aplikací pro Android, které vyžadují rozsáhlé výpočetní prostředky. Jedná se o nízkoúrovňové a vysoce výkonné rozhraní API založené na C99. Vzhledem k tomu, že se jedná o rozhraní API nízké úrovně, které se bude spouštět na procesorech, GPU nebo DSPs, je renderscript vhodný pro aplikace pro Android, které můžou potřebovat provést některou z těchto věcí:

  • Grafika
  • Zpracování obrázku
  • Šifrování
  • Zpracování signálu
  • Matematické rutiny

Renderscript použije clang a zkompiluje skripty do bajtového kódu LLVM, který je součástí APK. Při prvním spuštění aplikace se kód bajtů LLVM zkompiluje do kódu počítače pro procesory v zařízení. Tato architektura umožňuje aplikaci pro Android využívat výhody strojového kódu, aniž by ji vývojáři museli psát pro každý procesor na vlastním zařízení.

Rutina Renderscriptu má dvě komponenty:

  1. Modul runtime RenderScript – Jedná se o nativní rozhraní API, která jsou zodpovědná za provádění renderscriptu. To zahrnuje všechny renderscripty napsané pro aplikaci.

  2. Spravované obálky z rozhraní Android Framework – spravované třídy, které aplikaci pro Android umožňují řídit a pracovat s modulem runtime a skripty RenderScriptu. Kromě tříd poskytovaných architekturou pro řízení modulu runtime RenderScript zkontroluje sada nástrojů Android zdrojový kód Renderscriptu a vygeneruje třídy spravovaných obálky pro použití aplikací pro Android.

Následující diagram znázorňuje, jak tyto komponenty souvisejí:

Diagram illustrating how the Android Framework interacts with the Renderscript Runtime

Pro použití renderscriptů v aplikaci pro Android existují tři důležité koncepty:

  1. Kontext – spravované rozhraní API poskytované sadou Android SDK, které přiděluje prostředky renderscriptu a umožňuje aplikaci pro Android předávat a přijímat data z renderscriptu.

  2. Výpočetní jádro – označuje se také jako kořenové jádro nebo jádro, což je rutina, která funguje. Jádro je velmi podobné funkci jazyka C; je to paralelizovatelná rutina, která bude spuštěna přes všechna data v přidělené paměti .

  3. Přidělená paměť – Data se předávají do a z jádra prostřednictvím přidělení. Jádro může mít jeden vstup nebo jeden výstupní přidělení.

Obor názvů Android.Renderscripts obsahuje třídy pro interakci s modulem runtime Renderscript. Konkrétně Renderscript třída bude spravovat životní cyklus a prostředky modulu Renderscript. Aplikace pro Android musí inicializovat jednu nebo více Android.Renderscripts.Allocation Objekty. Přidělení je spravované rozhraní API, které zodpovídá za přidělení a přístup k paměti sdílené mezi aplikací pro Android a modulem runtime RenderScript. Obvykle se pro vstup vytvoří jedna alokace a volitelně se vytvoří další přidělení pro uložení výstupu jádra. Modul modulu runtime Renderscript a přidružené spravované třídy obálky budou spravovat přístup k paměti uchovávané přidělením, není nutné, aby vývojář aplikace pro Android udělal další práci.

Přidělení bude obsahovat jeden nebo více android.Renderscripts.Elements. Prvky jsou specializovaný typ, který popisuje data v jednotlivých přiděleních. Typy elementů výstupního přidělení musí odpovídat typům vstupního elementu. Při provádění bude renderscript iterovat každý prvek ve vstupní přidělení paralelně a zapsat výsledky do výstupní přidělení. Existují dva typy elementů:

  • jednoduchý typ – koncepčně je to stejné jako datový typfloat jazyka C nebo .char

  • komplexní typ - Tento typ je podobný C struct.

Modul RenderScript provede kontrolu za běhu, aby bylo zajištěno, že prvky v každém přidělení jsou kompatibilní s tím, co jádro vyžaduje. Pokud datový typ elementů v přidělení neodpovídá datovému typu, který jádro očekává, vyvolá se výjimka.

Všechna jádra Renderscriptu budou zabalena typem, který je potomkem Android.Renderscripts.Script Třída. Třída Script se používá k nastavení parametrů pro Renderscript, nastavte odpovídající Allocationsa spusťte Renderscript. V sadě Android SDK existují dvě Script podtřídy:

  • Android.Renderscripts.ScriptIntrinsic – Některé z nejběžnějších úloh renderscriptu jsou součástí sady Android SDK a jsou přístupné podtřídou Třídy ScriptIntrinsic . Vývojář nemusí provádět žádné další kroky pro použití těchto skriptů ve své aplikaci, protože už jsou k dispozici.

  • ScriptC_XXXXX – Označuje se také jako uživatelské skripty, jedná se o skripty napsané vývojáři a zabalené v APK. V době kompilace vygeneruje sada nástrojů pro Android spravované třídy obálky, které umožní použití skriptů v aplikaci pro Android. Název těchto vygenerovaných tříd je název renderscriptového souboru s předponou ScriptC_. Xamarin.Android oficiálně nepodporuje psaní a začlenění uživatelských skriptů ani nad rámec tohoto průvodce.

Z těchto dvou typů je podporováno pouze StringIntrinsic Xamarin.Android. Tato příručka popisuje, jak používat vnitřní skripty v aplikaci Xamarin.Android.

Požadavky

Tato příručka je určená pro aplikace Xamarin.Android, které cílí na úroveň rozhraní API 17 nebo vyšší. Použití uživatelských skriptů se v této příručce nezabývá.

Knihovna podpory Xamarin.Android V8 backportuje rozhraní API pro instrinsic Renderscript pro aplikace, které cílí na starší verze sady Android SDK. Přidání tohoto balíčku do projektu Xamarin.Android by mělo umožnit aplikacím, které cílí na starší verze sady Android SDK, využívat vnitřní skripty.

Použití vnitřních renderscriptů v Xamarin.Androidu

Vnitřní skripty představují skvělý způsob, jak provádět náročné výpočetní úlohy s minimálním množstvím dalšího kódu. Byly ručně vyladěny tak, aby nabízely optimální výkon u velkého průřezu zařízení. Není neobvyklé, že vnitřní skript spustí 10x rychleji než spravovaný kód a 2-3x po více než vlastní implementaci jazyka C. Mnoho typických scénářů zpracování se zabývá vnitřními skripty. Tento seznam vnitřních skriptů popisuje aktuální skripty v Xamarin.Android:

Podrobnosti o jednotlivých vnitřních skriptech najdete v dokumentaci k rozhraní API.

Dále jsou popsány základní kroky pro použití renderscriptu v aplikaci pro Android.

Vytvoření kontextu renderscriptu – Renderscript třída je spravovaný obálka kolem kontextu Renderscript a bude řídit inicializaci, správu prostředků a vyčištění. Renderscript objekt je vytvořen pomocí RenderScript.Create objektu továrny metoda, která přebírá Kontext Androidu (například Aktivita) jako parametr. Následující řádek kódu ukazuje, jak inicializovat kontext Renderscriptu:

Android.Renderscripts.RenderScript renderScript = RenderScript.Create(this);

Vytvořit přidělení – V závislosti na vnitřním skriptu může být nutné vytvořit jeden nebo dva Allocations. Android.Renderscripts.Allocation třída má několik metod výroby, které pomáhají vytvořit instanci přidělení pro vnitřní. Například následující fragment kódu ukazuje, jak vytvořit přidělení pro bitmapy.

Android.Graphics.Bitmap originalBitmap;
Android.Renderscripts.Allocation inputAllocation = Allocation.CreateFromBitmap(renderScript,
                                                     originalBitmap,
                                                     Allocation.MipmapControl.MipmapFull,
                                                     AllocationUsage.Script);

Často bude nutné vytvořit Allocation pro uložení výstupních dat skriptu. Následující fragment kódu ukazuje, jak pomocí pomocné rutiny Allocation.CreateTyped vytvořit instanci sekundy Allocation stejného typu jako původní:

Android.Renderscripts.Allocation outputAllocation = Allocation.CreateTyped(renderScript, inputAllocation.Type);

Vytvoření instance obálky skriptu – Každá z vnitřních tříd obálky skriptu by měla mít pomocné metody (obvykle označované Create)pro vytvoření instance objektu obálky pro tento skript. Následující fragment kódu je příkladem vytvoření instance rozostření objektu ScriptIntrinsicBlur . Pomocná Element.U8_4 metoda vytvoří element, který popisuje datový typ, který je 4 pole 8bitové, bez znaménka celočíselné hodnoty, vhodné pro uchovávání dat objektu Bitmap :

Android.Renderscripts.ScriptIntrinsicBlur blurScript = ScriptIntrinsicBlur.Create(renderScript, Element.U8_4(renderScript));

Assign Allocation(s), Set Parameters, &Run Script – Třída Script poskytuje metodu ForEach pro skutečné spuštění Renderscriptu. Tato metoda bude iterovat nad jednotlivými Element vstupními Allocation daty. V některýchpřípadechch Allocation ForEach přepíše obsah výstupního přidělení. Pokud chcete pokračovat s fragmenty kódu z předchozích kroků, tento příklad ukazuje, jak přiřadit vstupní přidělení, nastavit parametr a nakonec spustit skript (zkopírování výsledků do výstupního přidělení):

blurScript.SetInput(inputAllocation);
blurScript.SetRadius(25);  // Set a pamaeter
blurScript.ForEach(outputAllocation);

Možná si budete chtít prohlédnout rozostření obrázku s receptem renderscriptu , je to úplný příklad použití vnitřního skriptu v Xamarin.Androidu.

Shrnutí

Tato příručka představila renderscript a způsob jeho použití v aplikaci Xamarin.Android. Stručně probrala, co je Renderscript a jak funguje v aplikaci pro Android. Popsal některé klíčové komponenty v Renderscriptu a rozdíl mezi uživatelskými skripty a instrinsickými skripty. Nakonec tento průvodce probíral kroky použití vnitřního skriptu v aplikaci Xamarin.Android.