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图像压缩

TouchGFX从4.22版开始支持图像压缩。 4.22版仅支持L8图像压缩。

图像压缩是降低图像存储需求的过程。 如果使用较小的闪存，缩减项目中的图像存储空间可以降低成本。 缩减还意味着可以在项目中使用更多的图像，从而获得更丰富的UI。

图像压缩通常有两种风格：无损或有损。 有损图像压缩通过去除图像的微小细节来实现。 这样通常会得到最大的缩减，但原始图像无法准确再现。 无损压缩总是无任何差异地再现原始图像。 无损压缩的尺寸缩减通常较小。

对于图形，通常要求UI元素完全按照其设计来绘制。 因此，TouchGFX只支持无损压缩。

图像压缩的优点是存储空间减少，但也有缺点，因为图像在绘制到帧缓存时必须解压缩。 与绘制未压缩的图像相比，这种解压缩在许多情况下需要CPU做更多的工作。 结果可能是性能下降。

这意味着必须将闪存减少带来的优势与CPU使用率增加带来的劣势进行比较。

Be aware that the graphics accelerators DMA2D and GPU2D (ChromART and NeoChrom GPU) present in many STM32 micro controllers cannot draw a compressed image directly. Compressed images are always drawn using software rendering.

许多应用中，不建议压缩所有图像，而是只压缩那些性能不受影响且与减少闪存相关的图像。

L8压缩​

如上所述，TouchGFX 4.22支持L8图像压缩。 回想一下，L8位图格式仅适用于高达256色的图像。 每个像素只是一个8位数字，表示与图像一起存储的颜色表中的一种颜色。 L8压缩仅压缩像素数。 颜色表保持不变。

以下图为例。 其在计量应用中用作背景。

L8-ARGB8888

图像为184 x 184像素。 因此，像素数据的大小为184×184＝33,856字节。

如果我们压缩图像，像素数据将减少到5,735字节。 包括颜色表在内的图像数据总尺寸小于原始图像的20%。 因此，压缩可以让我们在同一大小的闪存空间中拥有5个不同的背景，或者将闪存需求减少28,121字节。

压缩的L8图像像普通的未压缩位图一样使用。 例如，您可以使用图像控件显示图像，而无需在TouchGFX Designer或代码中对项目进行任何修改。 从而轻松地使用压缩图像。

也有一些限制。 压缩图像不能与缩放或旋转图像的控件或画布控件一起使用。 参见以下列表。

Caution
压缩图像不能与所有控件一起使用。 设计器会为您提供一个警告图标。

将压缩图像用于不兼容的控件。

三种算法​

TouchGFX采用三种不同的压缩算法。 图像转换器选择提供最佳压缩的算法，除非用户在配置中强制使用特定算法。 算法包括：

  • L4，对每个像素进行4比特编码。 仅适用于最多16种颜色的图像。
  • RLE，像素的游程编码。 仅适用于最多64种颜色的图像。
  • LZW9，基于词典的编码。 适用于所有L8图像。

RLE算法的解压缩速度比LZW9快得多，因此如果LZW9仅压缩图像，转换器将选择RLE稍微好一点。

使用压缩图像​

压缩图像和普通图像用法相同。 您可以在TouchGFX 设计器中将控件配置为使用位图，也可以在代码中分配位图。

配置L8-ARGB888图像压缩

唯一需要的配置是将“压缩”值设置为“自动”。 然后，图像转换器将自动选择最合适的压缩，或者如果图像不可压缩则不选择。

选择控件的压缩图像

现在，我们可以正常选择控件的图像。 与未压缩的图像相比，没有什么区别。

使用代码中的图像也没有区别。 通常用压缩位图的BitmapID来进行引用:

    image1.setXY(148, 148);
    image1.setBitmap(touchgfx::Bitmap(BITMAP_GAUGE_BACKGROUND_ID));

在此阅读有关压缩L8图像的更多信息

压缩等级​

图像转换器选择的压缩算法会写入生成的文件中。 在这里我们还可以找到压缩等级。

我们在上文使用的图像生成到文件generated/images/src/image_gauge_background.cpp中。 此文件的标题为：

image_gauge_background.cpp (extract)
// 4.22 D0 AN R0 FL8_ARGB8888 U888 N0 SExtFlashSection EExtFlashSection CL8_LZW9

LOCATION_PRAGMA("ExtFlashSection")
KEEP extern const unsigned char image_gauge_background[] LOCATION_ATTRIBUTE("ExtFlashSection") = {
  // 184x184 L8_ARGB8888 pixels. 压缩[输出/输入x 100]：5735/33856 x 100 = 16.9% 0x00, 0x26, 0x50, 0xa8, 0x60, 0xe1, 0x02, 0x86, 0x0c, 0x1a, 0x36, 0x70, ....

The end of the comment in the first line shows the compression level. Here we see that the Image Converter has selected the LZW9 algorithm. 第5行的末尾显示，我们现有5735字节的像素数据，而原来是33856字节。 Resulting in a compression to 16.9% (the smaller compression level the better). Note! The compression doesn't count the color table.

将图像解压缩到位图缓存​

大多数情况下，绘制压缩图像的性能比绘制未压缩图像差。 此外，如引言中所述，STM32微控制器（DMA2D和GPU2D）中的图形加速器无法绘制压缩图像。 因此，压缩图像始终由软件绘制，从而导致性能降低和cpu负载增加。

出于这些原因，TouchGFX还包含在运行时将压缩图像解压缩到RAM中位图缓存的功能。

当图像被解压缩到RAM时，绘制性能类似于使用未压缩的图像，加速器可以绘制图像。

要解压缩，我们首先需要设置位图缓存。 在此阅读有关使用位图缓存的更多信息。

设置位图缓存后，我们可以使用函数Bitmap::decompress来解压缩图像。 完整代码如下所示：

// Define an array for the bitmap cache
uint16_t cache[20*1024]; //40 KB cache
// Define an array for the decompression temporary buffer
uint16_t lzwBuffer[1024];

void TemplateView::setupScreen()
{
    ...
    Bitmap::setCache(cache, sizeof(cache));
    bool r = Bitmap::decompress(BITMAP_GAUGE_BACKGROUND_ID, lzwBuffer);
    image1.setXY(148, 148);
    image1.setBitmap(touchgfx::Bitmap(BITMAP_GAUGE_BACKGROUND_ID));
}

位图缓存必须足够大才能容纳未压缩的图像。 我们的图像是184 x 184像素加包含207 ARGB888颜色的颜色表。 因此，总大小为34.688字节。

在LZW9压缩图像的解压缩期，解压缩器使用2048字节的缓冲区(用于构建字典)。 解压缩后不再需要缓冲区，可以重新用于其他目的。 RLE和L4压缩图像的解压缩不需要缓冲区。

当不再使用解压缩图像时，可以使用Bitmap::cacheRemoveBitmap将其从位图缓存中移除。

限制​

压缩图像不能与缩放或旋转图像的控件或填充区域的控件一起使用。 此类限制出于性能原因而制定。 TouchGFX 设计器不允许您选择压缩图像。

如果你想在这些控件中使用一个特定的L8图像，我们建议不要对图像进行压缩。 或者，您可以在运行时解压缩图像。

不支持压缩图像的控件有：

  • TextureMapper
  • 可缩放图像
  • 指针和弧形仪表
  • 用于填充图形下方区域的静态和动态图表
  • 指针模拟时钟
  • 圆、线和形状
  • 圆形和线形进度条