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使用L8圖像格式減少存儲空間消耗

L8格式的圖像佔用的快閃記憶體空間較少，比諸如ARGB8888等格式的繪製速度更快。

L8格式的圖像包含調色板和像素陣列：調色板列出了指定的至多256種顏色，為16位格式RGB565、24位格式RGB888或32位格式ARGB8888。 像素陣列包含每個像素的一個位元組。 該位元組是調色板（顏色清單）索引，指向像素的顏色。 為了繪製L8圖像，TouchGFX框架逐一讀取像素，在調色板中查找顏色，並將這些寫入影像緩衝。 這些操作是自動完成的，通過STM32 Chrom-ART硬體加速器（如果硬體上有）進行加速。

8位元每像素代表一幅L8圖像可使用256種不同顏色。 另一幅L8圖像可使用256種其他顏色，這是因為兩幅圖像有各自的調色板。

一幅有4 x 4個像素的L8圖像和一個包含4種顏色的調色板

每個像素一個位元組（8位元）。 因此，像素大小等於（寬度 x 高度）個位元組。 調色板顏色可以是16位、24位或32位顏色。 因此，每種顏色定義將佔用2、3或4個位元組。

立體圖像應存儲在L8_RGB888中。 如果圖像是透明的，則必須使用32位格式（ARGB8888）：

格式影像緩衝格式支援透明像素 由DMA2D支援
L8_RGB56516位RGB565無無
L8_RGB88824位RGB888無有
L8_ARGB8888二者兼有有有

DMA2D不支援帶RGB565調色板的L8格式。 這意味著不會對這種格式的繪製圖像執行硬體加速。 因此，除非您使用的平臺沒有DMA2D(例如：STM32G0或STM32F410)，否則不應使用這種格式。

如果您使用了一個串列快閃記憶體（非存儲映射）來存儲圖像，並使用了一個16位影像緩衝區（格式為RGB565），那麼您應該使用L8_RGB565格式，因為色彩格式與影像緩衝區格式匹配，且複製到影像緩衝區會更快。

下表顯示了首選的L8格式:

影像緩衝格式有DMA2D的平臺 無DMA2D的平臺
RGB565L8_RGB888L8_RGB565
RGB888L8_RGB888L8_RGB888
ARGB8888L8_RGB888L8_RGB888

透明圖像應始終在L8_ARGB8888中。

Further reading
  • 點選連結閱讀關於調色板圖像格式的更多內容：https://en.wikipedia.org/wiki/Indexed_color

    • L8圖像​

    這是一幅典型的標誌圖像。 這幅圖像只使用了16種不同顏色：

    200 x 200像素L8圖像，有16種24位顏色。

    此圖像佔用的快閃記憶體空間明顯小於標準24位格式（RGB888）的原始圖像。 下表列出了此實心圖像的三種不同調色板格式和非L8格式的快閃記憶體占用量。

    格式像素大小（位元組）調色板大小（位元組）總大小（位元組）縮減率(%)
    RGB888120,0000120,000-
    L8_RGB56540,0003240,03266.6
    L8_RGB88840,0004840,04866.6
    L8_ARGB888840,0006440,06466.6

    我們看到大小縮減率很大，調色板的大小在中等尺寸圖像上顯得微不足道。

    在TouchGFX Designer中使用L8圖像​

    TouchGFX中L8圖像格式的使用十分簡單。 只需設定圖像轉換器，即可將圖像從PNG轉換為L8格式。 下面我們將介紹整個過程：

    在TouchGFX Designer中啟動新專案。 將圖像複製到新專案中的assets/images資料夾：

    TouchGFX專案的Images資料夾

    現在轉至TouchGFX Designer，點擊頂部巡覽列中的“圖像”選項卡並選中圖像：

    進入TouchGFX Designer的圖像視圖

    在視窗右側，選擇圖像格式L8_RGB888（本例運行24位顏色）。

    現在，可以在畫布上插入圖像小工具（這裡我們在背景上插入一個方框）：

    TouchGFX Designer中畫布上的圖像小工具

    無需在UI程式碼中做任何更改。 根據我們在“圖像”選項卡上所做配置，圖像轉換器轉換PNG檔並生成L8格式的圖像。

    透明圖像​

    如上文所述，還可以對有透明像素的圖像使用L8圖像。

    32位元格式ARGB8888的170 x 60像素按鈕圖像

    以上圖像使用108種顏色（許多色度的藍色）。 此圖像可使用格式L8_ARGB8888。 大小將顯著縮減：

    格式像素大小（位元組）調色板大小（位元組）總大小（位元組）縮減率%
    ARGB888840,800040,800-
    L8_ARGB888810,20043210,63273.9%

    將調色板移至內部快閃記憶體​

    在使用圖像非記憶體映射之快閃記憶體的平台上(如STM32G0、STM32U0或STM32C0)，需將L8調色板資料移動至內部快閃記憶體， 否則將不會繪製L8圖像。

    設定圖像額外資料在內部快閃記憶體中的位置。

    在TouchGFX Designer中將「Extra Section」變更為「IntFlashSection」(開啟「圖像」分頁，找到圖像，然後前往最右欄)後，可將圖像的調色板移至內部快閃記憶體。

    L8圖像壓縮​

    選擇L8圖像的L8壓縮可進一步減少記憶體使用容量。 圖像轉換器支援3種壓縮演算法(L4、RLE、LZW9)。 您可在TouchGFX Designer將Compression(壓縮)值設定為「Auto」(自動)，讓圖像轉換器選擇適合圖像的演算法，或是您也可以強制使用特定演算法。 為了減少使用記憶體，有時需要付出CPU負載增加的代價，因為需要在繪製圖像時直接解壓縮至影像緩衝區。

    選擇L8圖像壓縮

    Note
    L8壓縮圖像會預設停用抖動演算法及Alpha抖動。 如有需要請在各個L8圖像選擇特定抖動演算法及Alpha抖動。

    L8圖像壓縮的預設設定，可於TouchGFX Designer的Default Image Configuration(預設圖像設定)索引標籤中設定，如以下螢幕擷取畫面所示。 您可在其中選擇整個應用程式的預設設定。

    預設L8圖像壓縮設定

    Caution
    壓縮圖像無法搭配使用所有小工具。 請參閱清單。
    Further reading
    圖像壓縮

    以下我們將使用先前的L8圖像示範各個演算法的壓縮功能，以及解壓縮的效能。

    我們使用STM32F429-DISCO搭配包含4個螢幕的應用程式，並利用以下各種不同壓縮：

    • 無壓縮
    • L4壓縮
    • RLE壓縮
    • LZW9壓縮

    範例螢幕(240x320)包含在STM32F429-DISCO執行的L8圖像

    Note
    停用DMA2D以便僅比較軟體渲染。
    格式壓縮像素大小
    (位元組)    		調色板+標頭大小
    (位元組)    		總大小
    (位元組)    		縮減率
    (%)    		效能
    (渲染時間以ms為單位)
    RGB565無80,000080,0000-
    L8_RGB565無40,00032 + 440,03650.02.12
    L8_RGB565L420,00032 + 420,03675.02.34
    L8_RGB565RLE3,19732 + 1643,39395.71.66
    L8_RGB565LZW94,47532 + 1684,67596.17.45

    上表顯示壓縮後的記憶體縮減率，以及繪製圖像時的解壓縮效能。 壓縮(縮減率)和解壓縮(效能)高度取決於圖像複雜度及色彩數量。 每個演算法都有自己的應用限制，例如L4限制為16種色彩，RLE限制為64種色彩，而LZW9適用於所有L8圖像，也就是沒有限制。 此外，雖然L4及RLE在繪製圖像時效能高於LZW9，但如前所述，這兩種演算法無法涵蓋所有L8圖像。 如果是修剪過的圖像，所有演算法的效能都會降低。 一般來說，這表示您在使用L8圖像壓縮時必須考量色彩數(品質要求)、可用的快閃記憶體(縮減要求)，以及應用程式的複雜度(動畫)。 舉例來說， 如果您的圖像超過64種色彩，且您使用LZW9，但這樣需要付出高昂的效能代價，因此如果品質要求允許的話，您可以嘗試將圖像中的色彩數減少至64種以下，然後選擇使用RLE。 如果以上作法不可能，您最好使用未壓縮的L8圖像。 請參閱ImageMagick以瞭解如何減少圖像中的色彩。

    如果您並沒有要在應用程式使用L8圖像壓縮，就應該停用此項功能；下方的TouchGFX Designer螢幕擷取畫面顯示如何停用。

    停用L8圖像壓縮

    小工具中的已壓縮及未壓縮L8圖像範例​

    雖然L8圖像壓縮無法用於所有小工具，但仍可能在由多個圖像組成的小工具中(例如Gauge及Analog Clock)，使用部分壓縮圖像及其他未壓縮圖像。 以下範例顯示如何在Gauge小工具使用壓縮背景及未壓縮的指標。

    用於Gauge小工具的圖像

    Gauge小工具

    將圖像轉換為256色以下​

    許多圖像使用的顏色多於256種。 這對照片級真實感的圖像或有漸變的圖像而言很常見。 由於這些圖像包含多種顏色，因此不能在TouchGFX Designer中直接轉換為L8圖像格式。

    但是，在許多情況下，可以減少特定圖像中使用的顏色數量。 在理想情況下，平面設計師將以256色轉換/提供圖像，但圖像操作工具也可以執行轉換，同時不會過度損失圖像品質。

    Paint.NET​

    最簡單的方式是使用Paint.NET。 打開原始圖像，使用“Save As”功能將圖像保存為另一個檔。 在“Save Configuration”對話方塊中，選擇8位元作為像素深度：

    Paint.NET將圖像保存為8位元格式

    現在，在專案中使用新的PNG。 記得在TouchGFX Designer中的“Images”選項卡上選擇L8_ARGB8888格式。 在許多情況下，陰影處理不夠好，但有透明邊緣的圖示看起來不錯。 可以調整“透明度閾值”，某些情況下能夠改善結果。

    ImageMagick​

    另一種合適的工具是ImageMagick（從www.imagemagick.org下載），有時也能獲得更好的L8圖像。 此工具可以從指令行轉換圖像。 因此，它適合用在腳本中。 使用以下指令，可將clock_bg.png轉換為使用至多256種顏色的圖像：

    magick convert clock_bg.png -colors 256 clock_bg_l8_256.png

    您也可以在啟用RLE或L4壓縮演算法的情況下，將色彩減少為256色以下。

    magick convert clock_bg.png -colors 64 clock_bg_l8_64.png

    ImageMagick還可以告訴您圖像中使用了多少種顏色。 使用該指令：

    magick identify -format %k Blue_Buttons_Round_Edge_small.png

    比較​

    下面提供了三幅圖像（原圖、使用Paint.NET的L8圖像和使用ImageMagick的L8圖像）用於比較：

    時鐘圖像比較，從左到右：原圖、Paint.NET和ImageMagick

    中間的時鐘喪失了邊界陰影中的細節。 兩種情況下，時鐘背景的中央部分看起來還可以。

    手動配置​

    也可以在未使用TouchGFX Designer的情況下，選擇圖像格式及壓縮演算法。 在專案根目錄的檔案application.config中指定設定：

    application.config
    {
      "image_configuration": {
        images": {
          "Blue_Buttons_Round_Edge_small.png": {
            "format": "L8_ARGB8888",
            "l8_compression": "LZW9"
          }
        },
        "dither_algorithm": "2",
        "alpha_dither": "yes",
        "layout_rotation": "0",
        "opaque_image_format": "RGB888",
        "nonopaque_image_format": "ARGB8888",
        "section": "ExtFlashSection",
        "extra_section": "ExtFlashSection",
        "l8_compression": "yes"
      }
    }

    “Image_configuration”下的“images”部分指定了每幅圖像的格式。 這裡沒有提及的圖像將以預設格式（opaque_image_format或nonopaque_image_format）生成。

    我們建議使用TouchGFX Designer進行圖像配置（如可能）。