写点什么

Skia 编译及踩坑实践

  • 2023-12-27
    北京
  • 本文字数:12465 字

    阅读完需:约 41 分钟

本文要点

•了解并入门 Skia、OpenGL 和 Vulkan


•了解 Skia 在后端渲染上的坑点

前言

Skia 是什么

Skia 是一个开源 2D 图形库,提供可跨各种硬件和软件平台工作的通用 API。 它充当 Google Chrome 和 ChromeOS、Android、Flutter 和许多其他产品的图形引擎。也是国内大厂自渲染首选图形库。

OpenGL 是什么

OpenGL 是一种跨平台的图形 API,用于为 3D 图形处理硬件指定标准的软件接口。OpenGL ES 是 OpenGL 规范的一种形式,适用于嵌入式设备。


Android 支持多版 OpenGL ES 情况:


| Android 版本 | Vulkan 版本 || Android 7.0 | OpenGL ES 3.2 || Android 5.0 | OpenGL ES 3.1 || Android 4.3 | OpenGL ES 3.0 || Android 2.2 | OpenGL ES 2.0 || Android 1.0 | OpenGL ES 1.0 和 OpenGL ES 1.1 |

Vulkan 是什么

Vulkan 是一个跨平台的 2D 和 3D 图形 API ,用于高性能 3D 图形的低开销、跨平台 API。


Android 支持 Vulkan 情况:


| Android 版本 | Vulkan 版本 || Android 13 | Vulkan 1.3 || Android 9 | Vulkan 1.1 || Android 7 | Vulkan 1.0 |

三者关系

在 Skia 图形库中,分为前端和后端,前端通常指的是图形库提供的接口和功能,用于创建和操作图形对象、设定图形属性、以及定义图形场景;后端指的是图形库的渲染引擎,负责将前端定义的图形场景渲染到屏幕上,后端通常涉及图形硬件的交互。Skia 的常用后端包括:


1.Skia 自身: Skia 提供了一套最基本的后端,用于在屏幕上呈现图形。它主要通过像素操作实现图形渲染。这个后端在桌面应用程序和一些移动应用程序中被广泛使用。


2.OpenGL: Skia 支持使用 OpenGL 作为渲染后端。这对于需要更高性能和复杂图形效果的应用程序是很有用的,特别是在游戏和图形密集型应用中。


3.Vulkan: Skia 也可以使用 Vulkan 作为后端。Vulkan 提供更直接的硬件访问,使得在支持 Vulkan 的设备上实现更高效的图形渲染。


4.Metal: 在 macOS 和 iOS 平台上,Skia 可以使用 Metal 作为图形后端。Metal 是苹果公司推出的图形和计算 API,用于替代 OpenGL。


5.PDF: Skia 还支持将图形渲染为 PDF 文档。这对于需要生成可打印文档或在应用程序中导出图形的场景很有用。

实践

第一步:获取源码

不废话,直接上终端,这里默认大家了解 GN 和 Ninja 编译,不熟悉可以先看看:http://xingyun.jd.com/shendeng/article/detail/3477


git clone https://skia.googlesource.com/skia.git// 拉取 skia 所需依赖cd skiapython3 tools/git-sync-depsbin/fetch-ninja
复制代码


坑 1:如拉取 Skia 依赖库失败,可自行设置翻墙或将公司网络 DNS 设为 8.8.8.8

第二步:编译集成

使用 Skia 的方式有两种。

动态库方式

编译出动态库(libskia.so),命令如下:


# 生成配置bin/gn gen out/arm64 --args='ndk="/Users/hexianting/Library/Android/sdk/ndk/23.1.7779620" target_cpu="arm64" target_os = "android" ndk_api=24'# 开始编译ninja -C out/arm64
复制代码


将动态库(out/arm64 目录下)和 Skia 的 include 目录(对外头文件)复制到宿主工程,并在宿主的 CMakeLists 配置中补上:


# 宿主需要依赖 skia 的头文件target_include_directories(${CMAKE_PROJECT_NAME} PUBLIC ./skia/include)# 申请 skia 动态库add_library( skia        SHARED        IMPORTED )set_target_properties( skia        PROPERTIES IMPORTED_LOCATION        ${PROJECT_SOURCE_DIR}/../jniLibs/${ANDROID_ABI}/libskia.so )# 依赖 skiatarget_link_libraries(${CMAKE_PROJECT_NAME}        skia)
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源码方式

源码集成会严重拖慢编译速度,但对于定制 skia 和断点调试比较方便。


由于官方源码采用 GN 配置来构建,一般宿主都是用 cmake,所以需要将 GN 转 cmake,命令如下:


bin/gn gen cmake --args='ndk="/Users/hexianting/Library/Android/sdk/ndk/23.1.7779620" target_cpu = "arm64" target_os = "android" ndk_api = 24' --ide=json --json-ide-script=../../gn/gn_to_cmake.py
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会在 cmake 目录下,生成关键两个文件,CMakeLists.txt 和 CMakeLists.ext,前者只是壳,后者是 skia 各个模块真实配置。


同样,也需要在宿主 CMakeLists 配置中补上依赖关系,跟动态库方式一样。

第三步:用 CPU 画出一个三角形

先看效果图:



在 Android 宿主工程搭建一个普通工程,创建一个 SurfaceView ,用于 skia 画图:


public class SkiaSurfaceView extends SurfaceView {    private static final String TAG = "SkiaSurfaceView";    private Surface renderSurface;
private final SurfaceHolder.Callback surfaceCallback = new SurfaceHolder.Callback() { @Override public void surfaceCreated(@NonNull SurfaceHolder holder) { renderSurface = holder.getSurface(); // 获取 Surface 后,传给 C++ 的 skia 使用 nativeSurfaceCreated(renderSurface); }
@Override public void surfaceChanged( @NonNull SurfaceHolder holder, int format, int width, int height) { nativeSurfaceChanged(); }
@Override public void surfaceDestroyed(@NonNull SurfaceHolder holder) { nativeSurfaceDestroyed(); } }; public SkiaSurfaceView(@NonNull Context context) { super(context); init(); } public SkiaSurfaceView(Context context, AttributeSet attrs) { super(context, attrs); init(); } private void init() { // 系统 SurfaceView 闪现黑屏 bug getHolder().setFormat(PixelFormat.TRANSPARENT); setZOrderOnTop(true); getHolder().addCallback(surfaceCallback); } private native void nativeSurfaceCreated(Surface surface); private native void nativeSurfaceChanged(); private native void nativeSurfaceDestroyed();}
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C++ 获取到 Surface 后:


    // 将 Surface 对象转换为 ANativeWindow 对象    auto nativeWindow = ANativeWindow_fromSurface(env, surface);    // 设置 ANativeWindow 宽度、高度和像素格式    ANativeWindow_setBuffersGeometry(            nativeWindow, 400, 400, WINDOW_FORMAT_RGBA_8888);    ANativeWindow_Buffer *buffer = new ANativeWindow_Buffer();    // 锁定 ANativeWindow 的缓冲区,准备开始修改缓冲区的像素数据    ANativeWindow_lock(nativeWindow, buffer, 0);    int bpr = buffer->stride * 4;    // 实际像素对象    SkBitmap bitmap;    // 生成一份位图描述属性    SkImageInfo image_info = SkImageInfo::MakeS32(            buffer->width, buffer->height, SkAlphaType::kPremul_SkAlphaType);    bitmap.setInfo(image_info, bpr);    bitmap.setPixels(buffer->bits);    // 构造一个 canvas 对象,将 canvas 画布和 bitmap 关联上    SkCanvas surfaceCanvas{bitmap};    // 创建一个红色的画刷    SkPaint paint;    paint.setColor(SK_ColorRED);    paint.setStyle(SkPaint::kFill_Style);    // 创建一个绘制路径    SkPath path;    path.moveTo(100.0f, 0.0f);    path.lineTo(0.0f, 100);    path.lineTo(200, 100);    path.close();    // 使用画刷绘制路径    surfaceCanvas.drawPath(path, paint);    // 解锁并提交缓冲    ANativeWindow_unlockAndPost(nativeWindow);
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以上就可以将一个三角形画出在自己的 Surface 上。完成上述操作后,一切都很美好,直到使用到了更多 skia 特性,出现了本不应该出现的问题。


坑 2:在宿主链接 libskia.so 阶段,出现各种 ld: error: undefined symbol: SkCanvas::drawXXX,在宿主运行阶段,使用 SkData、SkImage、 SkFont 等,出现各种指针异常导致的闪退,不要怀疑自己,果断换分支,Main 是开发分支,不是稳定分支,就算是稳定分支,也不代表真的稳定!!!经过无数次的验证,最终我们选取 flutter-3.2-candidate.4 分支作为我们的基础版本。吐槽下 Skia 团队,同样是谷歌,Chromium 和 Flutter 的 main 分支就很稳定。

第四步: 改用 GPU 画(Vulkan)

Android 早期只有软件绘制,从 Android 3.0 开始系统支持硬件加速, Android 系统一直在追求高性能的硬件加速。从最终实测效果上看,GPU 绘制对绘制提升不小,具体数据跟业务有关,较敏感,暂不贴出。


下面将借助 Skia 来开启 Vulkan 后端绘制,编译配置调整:


skia_use_vulkan = true# 一定要大于 24,Android 7.0 才支持 vulkanndk_api = 24
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坑 3:build.gradle 中 externalNativeBuild 配置参数 -DANDROID_PLATFORM,会影响 CMake 中 C++ 库查找,不同 Android 系统内置的 so 存在增删,比如 Vulkan 库位置在 toolchains/llvm/prebuilt/darwin-x86_64/sysroot/usr/lib/aarch64-linux-android/24 目录下,低于 24 会找不到 Vulkan ,因为 Vulkan 是 Android 7.0 开始支持。


宿主配置 CMakeLists.txt 中,需补充:


set_target_properties(silkjni PROPERTIES COMPILE_DEFINITIONS "NDEBUG;SKIA_DLL;SK_ENABLE_SKSL;SK_ENABLE_PRECOMPILE;SK_ASSUME_GL_ES=1;SK_USE_PERFETTO;SK_GAMMA_APPLY_TO_A8;SK_GAMMA_EXPONENT=1.4;SK_GAMMA_CONTRAST=0.0;SK_USE_VMA;SKIA_IMPLEMENTATION=1;SK_GL;SK_VULKAN;SK_ENABLE_DUMP_GPU;SK_SUPPORT_GPU=1;VK_USE_PLATFORM_ANDROID_KHR;")
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将上述第三步中 CPU 绘制改为如下:


 if (!vulkanInited) {    // 初始化 Vulkan 上下文    if (!initVulkanContext()) {      return;    }  }  // 使用 Skia SkSurface 中的 SkCanvas  SkCanvas *canvas = skSurface->getCanvas();  // 创建一个红色的画刷  SkPaint paint;  paint.setColor(SK_ColorRED);  paint.setStyle(SkPaint::kFill_Style);  // 创建一个绘制路径  SkPath path;  path.moveTo(100.0f, 0.0f);  path.lineTo(0.0f, 100);  path.lineTo(200, 100);  path.close();  // 使用画刷绘制路径  canvas.drawPath(path, paint);  // 转换指令及提交到 GPU  skSurface->flushAndSubmit();  // 保存 Vulkan 流水线数据  if (!cacheInited) {    grDirectContext->storeVkPipelineCacheData();    cacheInited = true;  }
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当然少不了对 Vulkan 的初始,代码量多的令人发指,在 Skia 上没有做到开箱即用,其中任何配置出错,都可能绘制失败,这其实跟 Vulkan 设计理念有关,为了高性能,Vulkan 更贴近驱动编程,事无巨细的将决策交给开发者,带来的就是繁重的配置及调教。


提供关键初始配置如下:


 // 初始 Skia 封装的后端渲染 vulkan 上下文  if (!grVkBackendContext) {    grVkBackendContext = new GrVkBackendContext();  }  // 创建 vulkan 应用信息  VkApplicationInfo appCreateInfo = {      .sType = VK_STRUCTURE_TYPE_APPLICATION_INFO,      .pNext = nullptr,      .pApplicationName = "silk_vulkan",      .applicationVersion = VK_MAKE_VERSION(1, 0, 0),      .pEngineName = "silk_vulkan_en",      .engineVersion = VK_MAKE_VERSION(1, 0, 0),      .apiVersion = VK_MAKE_VERSION(1, 0, 0),  };  // 创建 Vulkan 实例  uint32_t instanceExtCount = 2;  uint32_t deviceExtCount = 1;  const char *instanceExt[instanceExtCount];  const char *deviceExt[deviceExtCount];  // 扩展实例支持 android surface,以下都为必选参数  instanceExt[0] = "VK_KHR_surface";  instanceExt[1] = "VK_KHR_android_surface";  // 逻辑设备要支持交换链  deviceExt[0] = "VK_KHR_swapchain";  // 调用 Vulkan 函数创建  VkInstanceCreateInfo instanceCreateInfo{      .sType = VK_STRUCTURE_TYPE_INSTANCE_CREATE_INFO,      .pNext = nullptr,      .pApplicationInfo = &appCreateInfo,      .enabledLayerCount = 0,      .ppEnabledLayerNames = nullptr,      .enabledExtensionCount = instanceExtCount,      .ppEnabledExtensionNames = instanceExt,  };  VkResult result = vkCreateInstance(      &instanceCreateInfo, nullptr, &grVkBackendContext->fInstance);  if (result != VK_SUCCESS) {    return false;  }  // 获取支持的物理设备列表,同一函数调两次,vulkan 用法套路,先取数量再取实际值  uint32_t gpuCount = 0;  result = vkEnumeratePhysicalDevices(      grVkBackendContext->fInstance, &gpuCount, nullptr);  if (result != VK_SUCCESS) {    return false;  }  VkPhysicalDevice vkGpus[gpuCount];  result = vkEnumeratePhysicalDevices(      grVkBackendContext->fInstance, &gpuCount, vkGpus);  if (result != VK_SUCCESS) {    return false;  }  // 取本机第一个 GPU 物理设备  grVkBackendContext->fPhysicalDevice = vkGpus[0];  VkPhysicalDeviceProperties gpuProperties;  vkGetPhysicalDeviceProperties(      grVkBackendContext->fPhysicalDevice, &gpuProperties);  // 获取物理设备支持的队列族类型,比如用于图形的,用于计算的  uint32_t queueFamilyCount;  vkGetPhysicalDeviceQueueFamilyProperties(      grVkBackendContext->fPhysicalDevice, &queueFamilyCount, nullptr);  if (queueFamilyCount <= 0) {    return false;  }  VkQueueFamilyProperties queueFamilyProperties[queueFamilyCount];  vkGetPhysicalDeviceQueueFamilyProperties(      grVkBackendContext->fPhysicalDevice,      &queueFamilyCount,      queueFamilyProperties);  // 我们只关心图形队列族,只需找到图形队列族用于绘制  uint32_t queueFamilyIndex;  for (queueFamilyIndex = 0; queueFamilyIndex < queueFamilyCount;       queueFamilyIndex++) {    if (queueFamilyProperties[queueFamilyIndex].queueFlags &        VK_QUEUE_GRAPHICS_BIT) {      break;    }  }  if (queueFamilyIndex >= queueFamilyCount) {    return false;  }  grVkBackendContext->fGraphicsQueueIndex = queueFamilyIndex;  // 队列优先级 0-1 ,高优先级  float priorities[] = {      1.0f,  };  VkDeviceQueueCreateInfo queueCreateInfo{      .sType = VK_STRUCTURE_TYPE_DEVICE_QUEUE_CREATE_INFO,      .pNext = nullptr,      .flags = 0,      .queueFamilyIndex = queueFamilyIndex,      .queueCount = 1,      .pQueuePriorities = priorities,  };  VkDeviceCreateInfo deviceCreateInfo{      .sType = VK_STRUCTURE_TYPE_DEVICE_CREATE_INFO,      .pNext = nullptr,      .queueCreateInfoCount = 1,      .pQueueCreateInfos = &queueCreateInfo,      .enabledLayerCount = 0,      .ppEnabledLayerNames = nullptr,      .enabledExtensionCount = deviceExtCount,      .ppEnabledExtensionNames = deviceExt,      .pEnabledFeatures = nullptr,  };  // 创建与物理设备对应的逻辑设备  result = vkCreateDevice(      grVkBackendContext->fPhysicalDevice,      &deviceCreateInfo,      nullptr,      &grVkBackendContext->fDevice);  if (result != VK_SUCCESS) {    return false;  }  // 初始逻辑设备的队列  vkGetDeviceQueue(      grVkBackendContext->fDevice,      queueFamilyIndex,      0,      &grVkBackendContext->fQueue);  // 加载 Vulkan 函数指针(skia 必备,会通过这个来回调各种 vulkan api)  // function<void (*(const char *, VkInstance_T *, VkDevice_T *))()>  // void (*)()  GrVkGetProc getProc =      [](const char *name, VkInstance_T *instance, VkDevice_T *device) {        if (device != VK_NULL_HANDLE) {          return vkGetDeviceProcAddr(device, name);        }        return vkGetInstanceProcAddr(instance, name);      };  grVkBackendContext->fGetProc = getProc;
GrVkExtensions *grVkExtensions = new GrVkExtensions(); grVkExtensions->init( grVkBackendContext->fGetProc, grVkBackendContext->fInstance, grVkBackendContext->fPhysicalDevice, instanceExtCount, instanceExt, deviceExtCount, deviceExt); grVkBackendContext->fVkExtensions = grVkExtensions; // 启用任务拆分,尽可能的利用多线程优化渲染性能 GrContextOptions options; persistentCacheVulkan = new PersistentCacheVulkan(); options.fReduceOpsTaskSplitting = GrContextOptions::Enable::kYes; options.fDisableCoverageCountingPaths = true; options.fDisableDistanceFieldPaths = true; options.fMaxCachedVulkanSecondaryCommandBuffers = 100; options.fReducedShaderVariations = true; options.fPersistentCache = persistentCacheVulkan; // 生成 Skia 所需的 gpu 上下文 grDirectContext = GrDirectContext::MakeVulkan(*grVkBackendContext, options); if (!grDirectContext) { return false; } // 创建 vulkan surface 和 android 关联 VkAndroidSurfaceCreateInfoKHR androidSurfaceCreateInfo{ .sType = VK_STRUCTURE_TYPE_ANDROID_SURFACE_CREATE_INFO_KHR, .pNext = nullptr, .flags = 0, .window = nativeWindow}; result = vkCreateAndroidSurfaceKHR( grVkBackendContext->fInstance, &androidSurfaceCreateInfo, nullptr, &vkSurfaceKHR); if (result != VK_SUCCESS) { return false; } // 获取 vulkan 所能支持的 surface 能力及属性 VkSurfaceCapabilitiesKHR surfaceCapabilities; result = vkGetPhysicalDeviceSurfaceCapabilitiesKHR( grVkBackendContext->fPhysicalDevice, vkSurfaceKHR, &surfaceCapabilities); if (result != VK_SUCCESS) { return false; } // 获取 vulkan 所能支持的 format 列表 uint32_t formatCount = 0; vkGetPhysicalDeviceSurfaceFormatsKHR( grVkBackendContext->fPhysicalDevice, vkSurfaceKHR, &formatCount, nullptr); VkSurfaceFormatKHR formats[formatCount]; vkGetPhysicalDeviceSurfaceFormatsKHR( grVkBackendContext->fPhysicalDevice, vkSurfaceKHR, &formatCount, formats); // 找到支持 RGBA 的格式 uint32_t chosenFormat; for (chosenFormat = 0; chosenFormat < formatCount; chosenFormat++) { if (formats[chosenFormat].format == VK_FORMAT_R8G8B8A8_UNORM) break; } if (chosenFormat >= formatCount) { return false; } // 需要支持透明从窗口系统继承,而不是自己设置,交换链需要用到该属性 if (surfaceCapabilities.supportedCompositeAlpha != VK_COMPOSITE_ALPHA_INHERIT_BIT_KHR) { return false; } // 创建交换链(类似Android中为了解决jank问题,引入的三缓冲机制) VkSwapchainCreateInfoKHR swapchainCreateInfo{ .sType = VK_STRUCTURE_TYPE_SWAPCHAIN_CREATE_INFO_KHR, .pNext = nullptr, .surface = vkSurfaceKHR, .minImageCount = surfaceCapabilities.minImageCount, .imageFormat = formats[chosenFormat].format, .imageColorSpace = formats[chosenFormat].colorSpace, .imageExtent = surfaceCapabilities.currentExtent, .imageArrayLayers = 1, .imageUsage = VK_IMAGE_USAGE_COLOR_ATTACHMENT_BIT, .imageSharingMode = VK_SHARING_MODE_EXCLUSIVE, .queueFamilyIndexCount = 1, .pQueueFamilyIndices = &queueFamilyIndex, .preTransform = VK_SURFACE_TRANSFORM_IDENTITY_BIT_KHR, .compositeAlpha = VK_COMPOSITE_ALPHA_INHERIT_BIT_KHR, .presentMode = VK_PRESENT_MODE_MAILBOX_KHR, .clipped = VK_TRUE, .oldSwapchain = VK_NULL_HANDLE, }; result = vkCreateSwapchainKHR( grVkBackendContext->fDevice, &swapchainCreateInfo, nullptr, &vkSwapchainKHR); if (result != VK_SUCCESS) { return false; } // 获取交换链所有的图像列表 uint32_t swapchainLength; result = vkGetSwapchainImagesKHR( grVkBackendContext->fDevice, vkSwapchainKHR, &swapchainLength, nullptr); if (result != VK_SUCCESS) { return false; } VkImage displayImages[swapchainLength]; result = vkGetSwapchainImagesKHR( grVkBackendContext->fDevice, vkSwapchainKHR, &swapchainLength, displayImages); if (result != VK_SUCCESS) { return false; } // 组装 Skia 的 image 数据(参考了flutter配置) GrVkImageInfo grVkImageInfo; grVkImageInfo.fImage = displayImages[0]; grVkImageInfo.fImageTiling = VK_IMAGE_TILING_OPTIMAL; grVkImageInfo.fImageLayout = VK_IMAGE_LAYOUT_UNDEFINED; grVkImageInfo.fFormat = VK_FORMAT_R8G8B8A8_UNORM; grVkImageInfo.fImageUsageFlags = VK_IMAGE_USAGE_COLOR_ATTACHMENT_BIT | VK_IMAGE_USAGE_TRANSFER_DST_BIT | VK_IMAGE_USAGE_TRANSFER_SRC_BIT | VK_IMAGE_USAGE_SAMPLED_BIT; grVkImageInfo.fSampleCount = 1; grVkImageInfo.fLevelCount = 1; // 组装 Skia 的后端渲染 target GrBackendRenderTarget grBackendRenderTarget(mWidth, mHeight, grVkImageInfo); SkSurfaceProps skSurfaceProps(0, kUnknown_SkPixelGeometry); // 生成 Skia 所需的 sksurface skSurface = SkSurface::MakeFromBackendRenderTarget( grDirectContext.get(), grBackendRenderTarget, kTopLeft_GrSurfaceOrigin, kRGBA_8888_SkColorType, SkColorSpace::MakeSRGB(), &skSurfaceProps); if (!skSurface) { return false; } // 获取交换链中下一次可展示的image索引 uint32_t nextIndex; result = vkAcquireNextImageKHR( grVkBackendContext->fDevice, vkSwapchainKHR, UINT64_MAX, VK_NULL_HANDLE, VK_NULL_HANDLE, &nextIndex); if (result != VK_SUCCESS) { return false; } VkPipelineStageFlags waitStageMask = VK_PIPELINE_STAGE_TOP_OF_PIPE_BIT; VkSubmitInfo submit_info = { .sType = VK_STRUCTURE_TYPE_SUBMIT_INFO, .pNext = nullptr, .waitSemaphoreCount = 0, .pWaitSemaphores = nullptr, .pWaitDstStageMask = &waitStageMask, .commandBufferCount = 0, .pCommandBuffers = nullptr, .signalSemaphoreCount = 0, .pSignalSemaphores = nullptr}; result = vkQueueSubmit(grVkBackendContext->fQueue, 0, &submit_info, nullptr); if (result != VK_SUCCESS) { return false; } // 将 image 提交并显示 VkPresentInfoKHR presentInfo{ .sType = VK_STRUCTURE_TYPE_PRESENT_INFO_KHR, .pNext = nullptr, .waitSemaphoreCount = 0, .pWaitSemaphores = nullptr, .swapchainCount = 1, .pSwapchains = &vkSwapchainKHR, .pImageIndices = &nextIndex, .pResults = &result, }; vkQueuePresentKHR(grVkBackendContext->fQueue, &presentInfo);
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初始过程,核心流程可以总结为:


•创建 Vulkan 实例


•获取 Vulkan 物理设备(图形,非计算)


•创建与 Vulkan 物理设备对应的逻辑设备


•初始逻辑设备的队列族及队列


•设置 Vulkan 回调函数指针(供 Skia 使用)


•生成 Vulkan 上下文(供 Skia 使用)


•创建并关联 Vulkan Surface 和 Android Surface


•创建 Vulkan 交换链(类似 Android 中为了解决 jank 问题,引入的三缓冲机制)


•创建后端渲染 target 及 SkSurface(供 Skia 使用)


一顿操作跑起来,内心暗呼自己牛逼,好景不长,实测下来,又踩坑了。


坑 4:Vulkan 性能不及预期,一直怀疑是代码写的有问题,不断啃 Vulkan 官方文档,结果还是一样。既然无法证明我的代码是否有问题,那就去证明 Vulkan 有问题。


以同一台手机测试 Vulkan 和 OpenGL ES 在各个方面的性能数据,如下:




在多台手机验证后,OpenGL 在电量、温度和帧率都略优于 Vulkan,此刻的我释然了。

第五步:转战 OpenGL ES

OpenGL 比较人性化,开箱即用,就像一辆跑车,已经将骨架都搭好,我们只需往里面换个轮子,换个色漆,换个尾灯,随便配置,都可以是法拉利。Vulkan 更像是连骨架都没给你搭,只是给你张图纸,你若牛逼,造辆兰博基尼,反之,可能造了一台野马。


Skia 来开启 OpenGL 后端绘制,编译配置调整:


skia_use_vulkan = falseskia_gl_standard = "gles"
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宿主配置 CMakeLists.txt 中,需补充:


set_target_properties(silkjni PROPERTIES COMPILE_DEFINITIONS "SKIA_DLL;SK_ENABLE_SKSL;SK_ENABLE_PRECOMPILE;SK_ASSUME_GL_ES=1;SK_GAMMA_APPLY_TO_A8;SK_GAMMA_EXPONENT=1.4;SK_GAMMA_CONTRAST=0.0;SKIA_IMPLEMENTATION=1;SK_GL;SK_SUPPORT_GPU=1;")
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将上述第三步中 CPU 绘制改为如下:


  if (!glInited) {    if (!initGLContext()) {      return;    }    glInited = true;  }  // 使用 Skia SkSurface 中的 SkCanvas  SkCanvas *canvas = skSurface->getCanvas();  // 创建一个红色的画刷  SkPaint paint;  paint.setColor(SK_ColorRED);  paint.setStyle(SkPaint::kFill_Style);  // 创建一个绘制路径  SkPath path;  path.moveTo(100.0f, 0.0f);  path.lineTo(0.0f, 100);  path.lineTo(200, 100);  path.close();  // 使用画刷绘制路径  canvas.drawPath(path, paint);  // 刷新并提交绘制结果  skSurface->flushAndSubmit();  // 将绘制结果呈现到屏幕  eglSwapBuffers(eglDisplay, eglSurface);
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同样的,OpenGL 也需要一些初始配置,相比 Vulkan,简单太多,配置如下:


  // 建立与 OpenGL 图形库连接  eglDisplay = eglGetDisplay(EGL_DEFAULT_DISPLAY);  // 初始 OpenGL 环境,没有版本号需求,置为空  EGLBoolean result = eglInitialize(eglDisplay, nullptr, nullptr);  if (!result) {    // 环境失败    return false;  }  // 判断 OpenGL 是否支持 EGL_WINDOW_BIT 模式  bool supportWin = false;  EGLint configsCount = 0;  eglGetConfigs(eglDisplay, nullptr, 0, &configsCount);  EGLConfig configsInfo[configsCount];  eglGetConfigs(eglDisplay, configsInfo, configsCount, &configsCount);  for (int i = 0; i < configsCount; i++) {    EGLint value;    result = eglGetConfigAttrib(        eglDisplay, configsInfo[i], EGL_SURFACE_TYPE, &value);    if (result) {      if (value & EGL_WINDOW_BIT) {        supportWin = true;        break;      }    }  }  if (!supportWin) {    return false;  }  // 描述所需 EGL 属性,要以 EGL_NONE 作为结束标记,顺序是键值对方式  EGLint configAttribs[] = {      EGL_RENDERABLE_TYPE,      // Android 4.3 版本支持 OpenGL3.0      EGL_OPENGL_ES3_BIT,      EGL_SURFACE_TYPE,      // 支持窗口绘制模式      EGL_WINDOW_BIT,      EGL_NONE};  // 存储 EGL 配置  EGLConfig eglConfig;  // 实际硬件返回配置大小  EGLint numConfigs;  // 获取硬件所能支持的配置信息  result =      eglChooseConfig(eglDisplay, configAttribs, &eglConfig, 1, &numConfigs);  if (!result) {    // 配置匹配失败    return false;  }  // 创建 EGLContext,调试信息可在以下配置开启,具体调试可问 ChatGPT  EGLint contextAttribs[] = {EGL_CONTEXT_CLIENT_VERSION, 3, EGL_NONE};  eglContext =      eglCreateContext(eglDisplay, eglConfig, EGL_NO_CONTEXT, contextAttribs);  // 创建 EGLSurface  eglSurface =      eglCreateWindowSurface(eglDisplay, eglConfig, nativeWindow, nullptr);  // 绑定 OpenGL Surface 和 Android Surface  result = eglMakeCurrent(eglDisplay, eglSurface, eglSurface, eglContext);  if (!result) {    // 绑定失败    return false;  }  // 以下开始构建 Skia 环境  GrGLFramebufferInfo framebufferInfo;  framebufferInfo.fFBOID = 0;  framebufferInfo.fFormat = 0x8058; // 指向 GR_GL_RGBA8  sk_sp<GrDirectContext> context = GrDirectContext::MakeGL();  // 构建 Skia 的后端渲染  GrBackendRenderTarget backendRenderTarget(      mWidth, mHeight, 1, 8, framebufferInfo);  sk_sp<SkColorSpace> skColorSpace;  //  创建 SkSurface  skSurface = SkSurface::MakeFromBackendRenderTarget(      context.get(),      backendRenderTarget,      kBottomLeft_GrSurfaceOrigin,      kRGBA_8888_SkColorType,      skColorSpace,      nullptr);  // 设置视口和清除颜色  glViewport(0, 0, mWidth, mHeight);  // 白色  glClearColor(1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f);
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初始的核心流程,总结如下:


•初始默认显示


•配置所需的版本及窗口绘制模式


•初始 OpenGL 上下文


•创建并关联 OpenGL Surface 和 Android Surface


•创建后端渲染 target 及 SkSurface(供 Skia 使用)


编写完后,很轻松跑起来,再不用关心 Vulkan 里的各种概念。

结语

实际项目比这个复杂,但思路差不多,大家感兴趣,可以上手试试。最后记录下过程的心得:


•构建的 Skia 运行有问题,不要一直怀疑自己,可能真是 Skia 的问题


•Vulkan 不是开箱即用,没有点图形基础慎用,都是跑车,搞不好你造的是野马,不是兰博基尼

参考资料

https://geek-docs.com/vulkan/vulkan-tutorial/vulkan-tutorial-index.html


https://skia.org/docs/user/build/#android


作者:京东零售 何贤挺


来源:京东云开发者社区 转载请注明来源

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