Android图片压缩库——libjpeg-turbo

为何Android图片压缩效率比IOS低质量差

为什么Android的图片压缩质量要比iPhone的压缩质量差很多，这是因为Android底层犯的一个小错误：libjpeg。并且这个错误一直持续到了今天。

libjpeg是广泛使用的开源JPEG图像库（参考 http://en.wikipedia.org/wiki/Libjpeg ），安卓也依赖libjpeg来压缩图片。通过查看源码，我们会发现安卓并不是直接封装的libjpeg，而是基于了另一个叫Skia的开源项目 （http://en.wikipedia.org/wiki/Skia_Graphics_Engine）来作为的图像处理引擎。Skia是谷歌自己维 护着的一个大而全的引擎，各种图像处理功能均在其中予以实现，并且广泛的应用于谷歌自己和其它公司的产品中（如：Chrome、Firefox、 Android等）。Skia对libjpeg进行了良好的封装，基于这个引擎可以很方便为操作系统、浏览器等开发图像处理功能。

libjpeg在压缩图像时，有一个参数叫optimize_coding，关于这个参数，libjpeg.doc有如下解释：

boolean optimize_coding

TRUE causes the compressor to compute optimal Huffman coding tables

for the image. This requires an extra pass over the data and

therefore costs a good deal of space and time. The default is

FALSE, which tells the compressor to use the supplied or default

Huffman tables. In most cases optimal tables save only a few percent

of file size compared to the default tables. Note that when this is

TRUE, you need not supply Huffman tables at all, and any you do

supply will be overwritten.

这段话大概的意思就是如果设置optimize_coding为TRUE，将会使得压缩图像过程中基于图像数据计算哈弗曼表（关于图片压缩中的哈弗曼表，请自行查阅相关资料），由于这个计算会显著消耗空间和时间，默认值被设置为FALSE。

这段解释乍看起来没有任何问题，libjpeg的代码也经受了十多年的考验，健壮而高效。但很多人忽略了这一点，那就是，这段解释是十多年前写的，对于当 时的计算设备来说，空间和时间的消耗可能是显著的，但到今天，这似乎不应再是问题，相反，我们应该更多的考虑图片的品质（越来越好的显示技术）和图片的大 小（越来越依赖于云服务）。

谷歌的Skia项目工程师们最终没有设置这个参数，optimize_coding在Skia中默认的等于了FALSE，这就意味着更差的图片质量和更大的图片文件，而压缩图片过程中所耗费的时间和空间其实反而是可以忽略不计的。那么，这个参数的影响究竟会有多大呢？

经我们实测，使用相同的原始图片，分别设置optimize_coding=TRUE和FALSE进行压缩，想达到接近的图片质量（用Photoshop 放大到像素级逐块对比），FALSE时的图片大小大约是TRUE时的5-10倍。换句话说，如果我们想在FALSE和TRUE时压缩成相同大小的JPEG 图片，FALSE的品质将大大逊色于TRUE的（虽然品质很难量化，但我们不妨说成是差5-10倍）。

我们又对Android和iOS进行了对比（均使用标准的JPEG压缩方法），两个系统都没有提供设置optimize_coding的接口（通过阅读源 码，我们已经知道Android是FALSE，iOS不详），当压缩相同的原始图片时，结果也是一样，iOS完胜。想要品质接近，文件大小就会差出 5-10倍，而如果要压缩出相同大小的文件，Android的压缩品质简直就是惨不忍睹。

结果说明，苹果很清楚optimize_coding参数和哈弗曼表的意义，这里需要特别指出，苹果使用的哈弗曼表算法与libjpeg（及我们后来自行 采用的libjpeg-turbo）不同，像素级可以看出区别，苹果似乎基于libjpeg又进行了进一步的优化，压缩出来的图片细节上更柔和、更平滑。

在Android项目中如何使用libjpeg-trubo

因为需要编译成Android的版本，所以在clone之前需要确认是否安装了NDK，安装NDK的方法参照：

http://developer.android.com/tools/sdk/ndk/index.html#Installing

1、clone最新版libjpeg-trubo的Android版分支

git clone git://git.linaro.org/people/tomgall/libjpeg-turbo/libjpeg-turbo.git -b linaro-android

2、编译

克隆下来的文件夹名为libjpeg-turbo，所以我们在使用NDK编译前需要将文件夹命名为JNI：

mv libjpeg-turbo jni

也可以新建一个Android项目，将libjpeg-turbo文件夹下所有的文件复制到Android项目下的jni文件夹内

使用NDK编译时，这里需要注意的是APP_ABI这个参数，若需要在不同的平台下运行，则需要设置平台参数，如例所示，将编译出两个cpu平台的so库，不同的平台用逗号分隔：

ndk-build APP_ABI=armeabi-v7a,armeabi

这时就可以看到在jni同目录下会生成libs与objs两个文件夹，生成的

.so

类库就在libs文件夹内。

3、在Android项目中使用

首先把so库加载到libs中，然后将libjpeg-turbo的Android文件夹内的头文件拷贝到项目的jni文件夹下，就可以使用Android的具体函数了，具体使用分为如下几步：

1、将Android的bitmap解码并转换为RGB数据

2、为JPEG对象分配空间并初始化

3、指定压缩数据源

4、获取文件信息

5、为压缩设定参数，包括图像大小，颜色空间

6、开始压缩

7、压缩完毕

8、释放资源

#include <string.h>
#include <android/bitmap.h>
#include <android/log.h>
#include <jni.h>
#include <stdio.h>
#include <setjmp.h>
#include <math.h>
#include <stdint.h>
#include <time.h>
#include "jpeglib.h"
#include "cdjpeg.h"     /* Common decls for cjpeg/djpeg applications */
#include "jversion.h"       /* for version message */
#include "config.h"

#define LOG_TAG "jni"
#define LOGW(...)  __android_log_write(ANDROID_LOG_WARN,LOG_TAG,__VA_ARGS__)
#define LOGI(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_INFO,LOG_TAG,__VA_ARGS__)
#define LOGE(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR,LOG_TAG,__VA_ARGS__)

#define true 1
#define false 0

typedef uint8_t BYTE;

char *error;
struct my_error_mgr {
struct jpeg_error_mgr pub;
jmp_buf setjmp_buffer;
};

typedef struct my_error_mgr * my_error_ptr;

METHODDEF(void)
my_error_exit (j_common_ptr cinfo)
{
my_error_ptr myerr = (my_error_ptr) cinfo->err;
(*cinfo->err->output_message) (cinfo);
error=myerr->pub.jpeg_message_table[myerr->pub.msg_code];
LOGE("jpeg_message_table[%d]:%s", myerr->pub.msg_code,myerr->pub.jpeg_message_table[myerr->pub.msg_code]);
// LOGE("addon_message_table:%s", myerr->pub.addon_message_table);
//  LOGE("SIZEOF:%d",myerr->pub.msg_parm.i[0]);
//  LOGE("sizeof:%d",myerr->pub.msg_parm.i[1]);
longjmp(myerr->setjmp_buffer, 1);
}
//图片压缩方法
int generateJPEG(BYTE* data, int w, int h, int quality,
const char* outfilename, jboolean optimize) {
int nComponent = 3;

struct jpeg_compress_struct jcs;

struct my_error_mgr jem;

jcs.err = jpeg_std_error(&jem.pub);
jem.pub.error_exit = my_error_exit;
if (setjmp(jem.setjmp_buffer)) {
return 0;
}
//为JPEG对象分配空间并初始化
jpeg_create_compress(&jcs);
//获取文件信息
FILE* f = fopen(outfilename, "wb");
if (f == NULL) {
return 0;
}
//指定压缩数据源
jpeg_stdio_dest(&jcs, f);
jcs.image_width = w;
jcs.image_height = h;
if (optimize) {
LOGI("optimize==ture");
} else {
LOGI("optimize==false");
}

jcs.arith_code = false;
jcs.input_components = nComponent;
if (nComponent == 1)
jcs.in_color_space = JCS_GRAYSCALE;
else
jcs.in_color_space = JCS_RGB;

jpeg_set_defaults(&jcs);
jcs.optimize_coding = optimize;
//为压缩设定参数，包括图像大小，颜色空间
jpeg_set_quality(&jcs, quality, true);
//开始压缩
jpeg_start_compress(&jcs, TRUE);

JSAMPROW row_pointer[1];
int row_stride;
row_stride = jcs.image_width * nComponent;
while (jcs.next_scanline < jcs.image_height) {
row_pointer[0] = &data[jcs.next_scanline * row_stride];
//写入数据
jpeg_write_scanlines(&jcs, row_pointer, 1);
}

if (jcs.optimize_coding) {
LOGI("optimize==ture");
} else {
LOGI("optimize==false");
}
//压缩完毕
jpeg_finish_compress(&jcs);
//释放资源
jpeg_destroy_compress(&jcs);
fclose(f);

return 1;
}

typedef struct {
uint8_t r;
uint8_t g;
uint8_t b;
} rgb;

//将java string转换为char*
char* jstrinTostring(JNIEnv* env, jbyteArray barr) {
char* rtn = NULL;
jsize alen = (*env)->GetArrayLength(env, barr);
jbyte* ba = (*env)->GetByteArrayElements(env, barr, 0);
if (alen > 0) {
rtn = (char*) malloc(alen + 1);
memcpy(rtn, ba, alen);
rtn[alen] = 0;
}
(*env)->ReleaseByteArrayElements(env, barr, ba, 0);
return rtn;
}
//jni方法入口
jstring Java_net_bither_util_NativeUtil_compressBitmap(JNIEnv* env,
jobject thiz, jobject bitmapcolor, int w, int h, int quality,
jbyteArray fileNameStr, jboolean optimize) {

AndroidBitmapInfo infocolor;
BYTE* pixelscolor;
int ret;
BYTE * data;
BYTE *tmpdata;
char * fileName = jstrinTostring(env, fileNameStr);
//解码Android bitmap信息，并存储值infocolor中
if ((ret = AndroidBitmap_getInfo(env, bitmapcolor, &infocolor)) < 0) {
LOGE("AndroidBitmap_getInfo() failed ! error=%d", ret);
return (*env)->NewStringUTF(env, "0");;
}
if ((ret = AndroidBitmap_lockPixels(env, bitmapcolor, &pixelscolor)) < 0) {
LOGE("AndroidBitmap_lockPixels() failed ! error=%d", ret);
}

BYTE r, g, b;
data = NULL;
data = malloc(w * h * 3);
tmpdata = data;
int j = 0, i = 0;
int color;
//将bitmap转换为rgb数据
for (i = 0; i < h; i++) {
for (j = 0; j < w; j++) {
color = *((int *) pixelscolor);
r = ((color & 0x00FF0000) >> 16);
g = ((color & 0x0000FF00) >> 8);
b = color & 0x000000FF;
*data = b;
*(data + 1) = g;
*(data + 2) = r;
data = data + 3;
pixelscolor += 4;

}

}
AndroidBitmap_unlockPixels(env, bitmapcolor);
//进行压缩
int resultCode= generateJPEG(tmpdata, w, h, quality, fileName, optimize);
free(tmpdata);
if(resultCode==0){
jstring result=(*env)->NewStringUTF(env, error);
error=NULL;
return result;
}
return (*env)->NewStringUTF(env, "1"); //success
}