使用广色域内容增强图形效果

除了标准 RGB (sRGB) 外,Android 8.0(API 级别 26)引入了对其他颜色空间的颜色管理支持,用于在具有兼容显示屏的设备上呈现图形。借助此支持,您的应用可以通过 Java 或原生代码,使用从 PNG、JPEG 和 WebP 文件加载的嵌入式广色域配置文件渲染位图。使用 OpenGL 或 Vulkan 的应用可以直接输出广色域内容(使用 Display P3scRGB)。此功能对于创建涉及高保真度颜色再现的应用(如图片和视频编辑应用)非常有用。

了解广色域模式

广色域配置文件是 ICC 配置文件(例如 Adobe RGB Pro Photo RGBDCI-P3),能够表示比 sRGB 更丰富的颜色。支持广色域配置文件的屏幕可以显示具有较深的基本色(红色、绿色和蓝色)以及更丰富的辅色(如品红色、青色和黄色)的图片。

在搭载 Android 8.0(API 级别 26)或更高版本的 Android 设备上,您的应用可以为 activity 启用广色域颜色模式,以便系统识别并正确处理具有嵌入式广色域配置文件的位图图片。ColorSpace.Named 类枚举了 Android 支持的常用颜色空间的部分列表。

注意:启用广色域模式后,activity 的窗口会为屏幕合成使用更多内存和 GPU 处理。在启用广色域模式之前,您应仔细考虑该 activity 是否确实能够从中受益。例如,以全屏模式显示照片的 activity 非常适合广色域模式,但显示小缩略图的 activity 则不适合。

启用广色域模式

您可以使用 colorMode 属性请求在兼容设备上以广色域模式显示 activity。在广色域模式下,窗口可以在 sRGB 色域之外进行渲染,从而显示更鲜艳的色彩。如果设备不支持广色域渲染,则此属性无效。如果您的应用需要确定给定屏幕是否支持广色域,请调用 isWideColorGamut() 方法。您的应用还可以调用 isScreenWideColorGamut(),该方法只有在显示屏支持广色域且设备支持广色域色彩渲染时,才会返回 true

显示屏可能支持广色域,但无法管理颜色,在这种情况下,系统不会向应用授予广色域模式。如果屏幕不支持颜色管理(就像 8.0 之前的所有 Android 版本一样),系统会将应用绘制的颜色重新映射到屏幕的色域。

如需在 activity 中启用广色域,请在 AndroidManifest.xml 文件中将 colorMode 属性设置为 wideColorGamut。您需要为要为其启用广色域模式的每个 activity 执行此操作。

android:colorMode="wideColorGamut"

您还可以通过调用 setColorMode(int) 方法并传入 COLOR_MODE_WIDE_COLOR_GAMUT,在 activity 中以编程方式设置颜色模式。

呈现广色域内容

图 1. Display P3(橙色)与 sRGB(白色)颜色空间的比较

如需渲染广色域内容,您的应用必须加载广色域位图,该位图的颜色配置文件包含比 sRGB 更宽的颜色空间。常见的广色域配置文件包括 Adobe RGB、DCI-P3 和 Display P3。

应用可通过调用 getColorSpace() 查询位图的颜色空间。如需确定系统是否将特定颜色空间识别为广色域,您可以调用 isWideGamut() 方法。

Color 类允许您表示将四个成分打包到一个 64 位 Long 值中的颜色,而不是使用整数值的最常用表示形式。使用 long 值,您可以定义比整数值更精确的颜色。如果您需要将颜色创建或编码为 long 值,请使用 Color 类中的 pack() 方法之一。

您可以通过检查 getColorMode() 方法是否返回 COLOR_MODE_WIDE_COLOR_GAMUT(但此方法不指示实际是否已授予广色域模式)来验证应用是否正确请求了广色域模式。

在原生代码中使用广色域支持

本部分介绍了如何使用 OpenGLVulkan API 启用广色域模式(如果您的应用使用原生代码)。

OpenGL

如需在 OpenGL 中使用广色域模式,您的应用必须包含具有以下扩展程序之一的 EGL 1.4 库:

如需启用此功能,您必须先通过 eglChooseConfig 使用属性中的三种支持广色域的颜色缓冲区格式之一创建 GL 上下文。广色域的颜色缓冲区格式必须是以下一组 RGBA 值:

  • 8, 8, 8, 8
  • 10, 10, 10, 2
  • FP16, FP16, FP16, FP16

然后,在创建渲染目标时请求 P3 颜色空间扩展,如以下代码段所示:

std::vector<EGLint> attributes;
attributes.push_back(EGL_GL_COLORSPACE_KHR);
attributes.push_back(EGL_GL_COLORSPACE_DISPLAY_P3_EXT);
attributes.push_back(EGL_NONE);
engine->surface_ = eglCreateWindowSurface(
    engine->display_, config, engine->app->window, attributes.data());

Vulkan

Vulkan 对广色域的支持通过 VK_EXT_swapchain_colorspace 扩展提供。

在 Vulkan 代码中启用广色域支持之前,请先通过 vkEnumerateInstanceExtensionProperties 检查扩展是否受支持。如果该扩展可用,您必须先在 vkCreateInstance 期间启用它,然后才能创建任何使用由该扩展定义的额外颜色空间的交换链图片。

在创建交换链之前,您需要选择所需的颜色空间,然后循环遍历可用的实体设备 surface,并为该颜色空间选择有效的颜色格式。

在 Android 设备上,Vulkan 支持具有以下颜色空间和 VkSurfaceFormatKHR 颜色格式的广色域:

  • Vulkan 广色域颜色空间
    • VK_COLOR_SPACE_EXTENDED_SRGB_LINEAR_EXT
    • VK_COLOR_SPACE_DISPLAY_P3_NONLINEAR_EXT
  • 支持广色域的 Vulkan 颜色格式
    • VK_FORMAT_R16G16B16A16_SFLOAT
    • VK_FORMAT_A2R10G10B10_UNORM_PACK32
    • VK_FORMAT_R8G8B8A8_UNORM

以下代码段展示了如何检查设备是否支持 Display P3 颜色空间:

uint32_t formatCount = 0;
vkGetPhysicalDeviceSurfaceFormatsKHR(
       vkPhysicalDev,
       vkSurface,
       &formatCount,
       nullptr);
VkSurfaceFormatKHR *formats = new VkSurfaceFormatKHR[formatCount];
vkGetPhysicalDeviceSurfaceFormatsKHR(
       vkPhysicalDev,
       vkSurface,
       &formatCount,
       formats);

uint32_t displayP3Index = formatCount;
for (uint32_t idx = 0; idx < formatCount; idx++) {
 if (formats[idx].format == requiredSwapChainFmt &&
     formats[idx].colorSpace==VK_COLOR_SPACE_DISPLAY_P3_NONLINEAR_EXT)
 {
   displayP3Index = idx;
   break;
 }
}
if (displayP3Index == formatCount) {
    // Display P3 is not supported on the platform
    // choose other format
}

以下代码段展示了如何使用 VK_COLOR_SPACE_DISPLAY_P3_NONLINEAR_EXT 请求 Vulkan 交换链:

uint32_t queueFamily = 0;
VkSwapchainCreateInfoKHR swapchainCreate {
   .sType = VK_STRUCTURE_TYPE_SWAPCHAIN_CREATE_INFO_KHR,
   .pNext = nullptr,
   .surface = AndroidVkSurface_,
   .minImageCount = surfaceCapabilities.minImageCount,
   .imageFormat = requiredSwapChainFmt,
   .imageColorSpace = VK_COLOR_SPACE_DISPLAY_P3_NONLINEAR_EXT,
   .imageExtent = surfaceCapabilities.currentExtent,
   .imageUsage = VK_IMAGE_USAGE_COLOR_ATTACHMENT_BIT,
   .preTransform = VK_SURFACE_TRANSFORM_IDENTITY_BIT_KHR,
   .imageArrayLayers = 1,
   .imageSharingMode = VK_SHARING_MODE_EXCLUSIVE,
   .queueFamilyIndexCount = 1,
   .pQueueFamilyIndices = &queueFamily,
   .presentMode = VK_PRESENT_MODE_FIFO_KHR,
   .oldSwapchain = VK_NULL_HANDLE,
   .clipped = VK_FALSE,
};
VkRresult status = vkCreateSwapchainKHR(
                       vkDevice,
                       &swapchainCreate,
                       nullptr,
                       &vkSwapchain);
if (status != VK_SUCCESS) {
    // Display P3 is not supported
    return false;
}