libjpeg-turbo编译

编译的库 libjpeg-turbo
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  1. 一、简介
  2. 二、编译
    1. 1.clone
    2. 2.整体结构
    3. 3.环境
      1. 1.NDK
      2. 2.m4,autoconf,automake,libtool,nasm
  3. 4.编写build.sh
  4. 5.编写build_all.sh
  5. 6.使用
  • 三、使用
  • 初始化与释放
    1. 初始化
    2. 释放
  • 压缩器-Compress
    1. I420 转 JPEG
    2. 当然，还有很多其他的Compress压缩器的函数
    3. 实例
  • 解压器-Decompress & 转换器 Transform
    1. JPEG 转 I420
    2. 当然，还有很多其他的Compress压缩器的函数
    3. 实例

    • 一、简介

    相关博客:
    [YUV图片原理]https://yangandmore.github.io/2019/03/14/%E5%9B%BE%E7%89%87YUV%E6%95%B0%E6%8D%AE%E6%A0%BC%E5%BC%8F/
    [RGB图片原理]https://yangandmore.github.io/2019/03/27/%E5%9B%BE%E7%89%87RGB%E6%95%B0%E6%8D%AE%E6%A0%BC%E5%BC%8F/
    [libyuv for android库编译和简单使用]https://yangandmore.github.io/2019/03/07/libYUV%E7%BC%96%E8%AF%91/
    [libturbojpeg for android库编译和简单使用]https://yangandmore.github.io/2019/03/08/libjpeg-turbo%E7%BC%96%E8%AF%91/
    [yuv-tool for android库的项目]https://yangandmore.github.io/2020/07/13/yuv-tool%E5%B7%A5%E5%85%B7%E7%B1%BB/
    [turbo-jpeg-tool for android库的项目]https://yangandmore.github.io/2019/03/08/libjpeg-turbo%E7%BC%96%E8%AF%91

    libjpeg - turbo是一个JPEG图像编解码器，它使用SIMD指令(MMX，SSE2，AVX2，NEON，AltiVec)来加速x86，x86-64，ARM和PowerPC系统上的基线JPEG压缩和解压缩，以及渐进式JPEG压缩x86和x86-64系统。在这样的系统上， libjpeg - turbo的速度通常是libjpeg的2-6倍，在其他类型的系统上，凭借其高度优化的霍夫曼编码例程， libjpeg - turbo仍然可以大大超过libjpeg。
    地址：
    https://github.com/libjpeg-turbo/libjpeg-turbo.git
    文档:
    https://github.com/libjpeg-turbo/libjpeg-turbo/blob/master/BUILDING.md
    接口文档：
    https://cdn.rawgit.com/libjpeg-turbo/libjpeg-turbo/master/doc/html/group___turbo_j_p_e_g.html#ga04d1e839ff9a0860dd1475cff78d3364

    我的环境:
    centenOS7+ndkr16b+cmake
    mac10.14+ndkr16b+cmake
    这里两款系统都编译成功，windows则没有试过。

    二、编译

    1.clone

    这个就不说了
    网站在上面

    2.整体结构

    这里需要使用脚本进行编译，结构如下：

    xxx
    	|
    	|-build.sh
    	|-build_all.sh
    	\libjpeg-turbo

    • build.sh：编译指定架构的脚本
    • build_all.sh：在编写build.sh后运行此脚本编译所有结构
    • libjpeg-turbo：clone下来的源库

    3.环境

    1.NDK

    需要注意NDK的环境:为Android平台构建libjpeg-turbo需要v13b或更高版本的 Android NDK。

    2.m4,autoconf,automake,libtool,nasm

    这里特别提示对于MAC系统nasm版本比较老，然而很多的第三方C开源库的编译要求的nasm版本会比较高。(官方文档说构建x86或x86_64时需要2.10版本)
    首先查看nasm版本nasm -v
    如果没有的话就需要安装nasm(在我的macOS下确实没有，因此爬坑爬了很久)

    ruby -e "$(curl -fsSL https://raw.githubusercontent.com/Homebrew/install/master/install)" < /dev/null 2> /dev/null

    上述命令执行后输入如下命令：

    brew install nasm

    一段时间后就可以检查nasm的版本了。

    对于整个环境的安装，都是从左到右顺序逐个安装的(存在依赖关系)

    4.编写build.sh

    所有的注释都在下面已经写好了，需要注意的是在拼接路径的时候要确认路径是否正确，这个很重要。

    #!/bin/bash

    # 获取指定架构名称
    if [ "$#" -lt 1 ]; then
    	THE_ARCH=armv7
    else
    	THE_ARCH=$(tr [A-Z] [a-z] <<< "$1")
    fi

    # 查找指定架构参数信息
    case "$THE_ARCH" in
    	arm|armv5|armv6|armv7|armeabi)
    		# 配置参数
    		# toolchain下的文件夹名称前缀
    		TOOLCHAIN_LEFT=arm-linux-androideabi
    		# android版本下的编译器
    		ANDROID_PLATFORMS=arm
    		# CMAKE_SYSTEM_PROCESSOR下的配置名称
    		PROCESSOR_PLATFORMS=arm
    		# prebuilt文件夹下的编译器名称
    		TOOLCHAIN_PLEBUILT=arm-linux-androideabi
    		# include下全名
    		INCLUDE_PLATFORMS=arm-linux-androideabi
    		# CFLAGS是否有配置项
    		CFLAGS_MARCH="-march=armv7-a -mfloat-abi=softfp -fprefetch-loop-arrays"
    		# 文件夹名称
    		BUILD_NAME=armeabi
    		;;
    	armv7a|armeabi-v7a)
    		# 配置参数
    		# toolchain下的文件夹名称前缀
    		TOOLCHAIN_LEFT=arm-linux-androideabi
    		# android版本下的编译器
    		ANDROID_PLATFORMS=arm
    		# CMAKE_SYSTEM_PROCESSOR下的配置名称
    		PROCESSOR_PLATFORMS=arm
    		# prebuilt文件夹下的编译器名称
    		TOOLCHAIN_PLEBUILT=arm-linux-androideabi
    		# include下全名
    		INCLUDE_PLATFORMS=arm-linux-androideabi
    		# CFLAGS是否有配置项
    		CFLAGS_MARCH="-march=armv7-a -mfloat-abi=softfp -fprefetch-loop-arrays"
    		BUILD_NAME=armeabi-v7a
    		;;
    	armv8|armv8a|aarch64|arm64|arm64-v8a)
    		# 配置参数
    		# toolchain下的文件夹名称前缀
    		TOOLCHAIN_LEFT=aarch64-linux-android
    		# android版本下的编译器
    		ANDROID_PLATFORMS=arm64
    		# CMAKE_SYSTEM_PROCESSOR下的配置名称
    		PROCESSOR_PLATFORMS=aarch64
    		# prebuilt文件夹下的编译器名称
    		TOOLCHAIN_PLEBUILT=aarch64-linux-android
    		# include下全名
    		INCLUDE_PLATFORMS=aarch64-linux-android
    		# CFLAGS是否有配置项
    		CFLAGS_MARCH=""
    		BUILD_NAME=arm64-v8a
    		;;
    	x86)
    		# 配置参数
    		# toolchain下的文件夹名称前缀
    		TOOLCHAIN_LEFT=x86
    		# android版本下的编译器
    		ANDROID_PLATFORMS=x86
    		# CMAKE_SYSTEM_PROCESSOR下的配置名称
    		PROCESSOR_PLATFORMS=x86
    		# prebuilt文件夹下的编译器名称
    		TOOLCHAIN_PLEBUILT=i686-linux-android
    		# include下全名
    		INCLUDE_PLATFORMS=i686-linux-android
    		# CFLAGS是否有配置项
    		CFLAGS_MARCH=""
    		BUILD_NAME=x86
    		;;
    	x86_64|x64)
    		# 配置参数
    		# toolchain下的文件夹名称前缀
    		TOOLCHAIN_LEFT=x86_64
    		# android版本下的编译器
    		ANDROID_PLATFORMS=x86_64
    		# CMAKE_SYSTEM_PROCESSOR下的配置名称
    		PROCESSOR_PLATFORMS=x86_64
    		# prebuilt文件夹下的编译器名称
    		TOOLCHAIN_PLEBUILT=x86_64-linux-android
    		# include下全名
    		INCLUDE_PLATFORMS=x86_64-linux-android
    		# CFLAGS是否有配置项
    		CFLAGS_MARCH=""
    		BUILD_NAME=x86_64
    		;;
    esac
    # 基本配置
    #ndk所在目录
    NDK_PATH=/Users/.../android-ndk-r16b
    #编译环境这里是 macOS
    BUILD_PLATFORM=darwin-x86_64
    #编译工具链版本
    TOOLCHAIN_VERSION=4.9
    #最低兼容
    ANDROID_VERSION=21

    # 编译配置
    SYSROOT=${NDK_PATH}/platforms/android-${ANDROID_VERSION}/arch-${ANDROID_PLATFORMS}
    export CFLAGS="${CFLAGS_MARCH} -D__ANDROID_API__=${ANDROID_VERSION} --sysroot=${SYSROOT} \
      -isystem ${NDK_PATH}/sysroot/usr/include \
      -isystem ${NDK_PATH}/sysroot/usr/include/${INCLUDE_PLATFORMS}"
    export LDFLAGS=-pie
    TOOLCHAIN=${NDK_PATH}/toolchains/${TOOLCHAIN_LEFT}-${TOOLCHAIN_VERSION}/prebuilt/${BUILD_PLATFORM}

    # 创建该架构下的对应文件夹
    mkdir -p ${BUILD_NAME}

    cd ${BUILD_NAME}
    cat <<EOF >toolchain.cmake
    set(CMAKE_SYSTEM_NAME Linux)
    set(CMAKE_SYSTEM_PROCESSOR ${ANDROID_PLATFORMS})
    set(CMAKE_C_COMPILER ${TOOLCHAIN}/bin/${TOOLCHAIN_PLEBUILT}-gcc)
    set(CMAKE_FIND_ROOT_PATH ${TOOLCHAIN}/${TOOLCHAIN_PLEBUILT})
    EOF

    cmake -G"Unix Makefiles" -DCMAKE_TOOLCHAIN_FILE=toolchain.cmake \
    	-DCMAKE_POSITION_INDEPENDENT_CODE=1 \
    	../libjpeg-turbo # 这里是源库的地址

    make clean
    make
    make install

    完成上述后就可以打出我们想要的包，只需键入sudo ./build.sh 架构名称后等待即可。

    5.编写build_all.sh

    上面只能打印指定包，而在这里编写后可以打出完整的所有依赖包:

    for arch in armeabi armeabi-v7a arm64-v8a x86 x86_64
    do
    	bash build.sh $arch
    done

    这里使用循环分别编译出：armeabi、armeabi-v7a、arm64-v8a、x86和x86_64的包。

    6.使用

    在编译成功后，选择自己需要的架构下的libjpegturbo.a文件，放置在项目下的libs或jniLibs文件夹下，前者需要在gradle中添加引导。
    然后在cpp/include文件夹下添加turbojpeg.h头文件(libjpeg-turbo源库下)。就可以自己随意使用了。

    三、使用

    初始化与释放

    初始化

    • tjInitCompress：创建TurboJPEG压缩器实例
    • tjInitDecompress：创建TurboJPEG解压器
    • tjInitTransform：创建TurboJPEG转换器实例

    以上三个参数均会返回一个tjhandle的实例，用于添加至对应的函数中使用。

    释放

    • tjDestory(tjhandle)：销毁TurboJPEG压缩器、解压器或转换器实例

    压缩器-Compress

    I420 转 JPEG

    函数如下：

    DLLEXPORT int DLLCALL tjCompressFromYUV(tjhandle handle, unsigned char *srcBuf,
      int width, int pad, int height, int subsamp, unsigned char **jpegBuf,
      unsigned long *jpegSize, int jpegQual, int flags);

    • tjhandle：就是上述初始化的tjInitCompress压缩器
    • strBuf：也就是我们的I420原数据。需要注意该yuv图片大小必须与tjBufSizeYUV2()函数的返回值匹配。
      ** tjBufSizeYUV2(int width, int pad, int height, int subsamp)：用于读取相应的大小，后续会用到这个参数pad和subsamp。

      width & height：为图片的宽高
      pad：值必须为2的幂，图像每个平面中每条线的宽度填充到这个字节数的最接近的倍数
      subsamp：图像的采样类型
      github

    • width & pad & height & subsamp：4个参数都是在上述tjBufSizeYUV2()函数中使用到的参数，这里继续使用即可
    • jpegBuf：可以看到参数为指针的指针，TurboJPEG能够重新分配JPEG缓冲区以适应JPEG图像的大小。

    1.使用tjAlloc()函数来预先分配任意大小的JPEG缓冲区，并让TurboJPEG根据需要增加缓冲区 2.设置*jpegBuf为NULL以告诉TurboJPEG为您分配缓冲区
    * 3.将缓冲区预分配到通过调用tjBufSize()确定的最大值。他会确保永远不必重新分配缓冲区，但是会需要去除后余空间

    /**
     * 使用给定参数保存JPEG图像所需的缓冲区的最大大小（以字节为单位）。
     * width & height 为图片的宽高
     * jpegSubsamp为原数据的采样类型
     */
    unsigned long tjBufSize(int width, int height, jpegSubsamp)

    需要注意在使用以上任何一个方式时，除非该函数的最后一个参数flag设置TJFLAG_NOREALLOC，否则都应检查\    jpegBuf的值，因为他可能已更改

    • jpegSize：指向保存JPEG缓冲区大小的无符号长变量指针。
    • jpegQual：生成的JPEG图像质量(差=1；好=100)
    • flags：一个或多个标识位，如下图：
      github
    • 函数返回0表示成功；-1表示错误。

    注意：TurboJPEG能够重新分配JPEG缓冲区以适应JPEG图像的大小。因此在使用时需要注意与GetPrimitiveArrayCritical&ReleasePrimitiveArrayCritical的组合使用，因为在释放数据时不允许指针发生改变。

    当然，还有很多其他的Compress压缩器的函数

    • 用于将RGB，灰度或CMYK图像压缩为JPEG图像

      DLLEXPORT int DLLCALL tjCompress2(tjhandle handle, unsigned char *srcBuf,
        int width, int pitch, int height, int pixelFormat, unsigned char **jpegBuf,
        unsigned long *jpegSize, int jpegSubsamp, int jpegQual, int flags);

    • 用于将一组Y，U（Cb）和V（Cr）图像平面压缩为JPEG图像。

      DLLEXPORT int DLLCALL tjCompressFromYUVPlanes(tjhandle handle,
        unsigned char **srcPlanes, int width, int *strides, int height, int subsamp,
        unsigned char **jpegBuf, unsigned long *jpegSize, int jpegQual, int flags);

    • 将RGB或灰度图像编码为YUV平面图像。
      此函数使用底层编解码器中的加速颜色转换例程，但不执行JPEG压缩过程中的任何其他步骤。

      DLLEXPORT int DLLCALL tjEncodeYUV3(tjhandle handle,
        unsigned char *srcBuf, int width, int pitch, int height, int pixelFormat,
        unsigned char *dstBuf, int pad, int subsamp, int flags);

    实例

    用于I420转JPEG的工具类

    TurboUtils::TurboUtils() {
        handlerCompress = tjInitCompress();
        handlerDecompress = tjInitDecompress();
    }

    TurboUtils::~TurboUtils() {
        if (handlerCompress != NULL) tjDestroy(handlerCompress);
        if (handlerDecompress != NULL) tjDestroy(handlerDecompress);
        handlerCompress = NULL;
        handlerDecompress = NULL;
    }

    uint8** TurboUtils::tI420ToJPEG(uint8 *i420, long size, int width, int height, int quality) {

        int tap = 1;
        // 找到对应pad
        while (1) {
            if (size == tjBufSizeYUV2(width, tap, height, TJSAMP_420)) {
                break;
            } else {
                tap <= 1;
            }
        }

        // 自定义jpeg指针
        uint8** alloc = static_cast<uint8 **>(malloc(0));

        // jpegsize
        u_long* jpegsize = static_cast<u_long *>(malloc(sizeof(u_long)));

        int ret = tjCompressFromYUV(handlerCompress, i420, width, 1, height, TJSAMP_420, alloc, jpegsize, quality, TJFLAG_ACCURATEDCT);

        jpegSize = *jpegsize;

        free(jpegsize);
        if (ret == 0) {

            return alloc;
        } else {
            free(alloc);

            return NULL;
        }
    }

    解压器-Decompress & 转换器 Transform

    JPEG 转 I420

    函数如下：

    DLLEXPORT int DLLCALL tjDecompressToYUV2(tjhandle handle,
      unsigned char *jpegBuf, unsigned long jpegSize, unsigned char *dstBuf,
      int width, int pad, int height, int flags);

    • tjhandle：这里是上述初始化的tjInitDecompress解码器或者tjInitTransform转换器
    • jpegBuf & jpegSize：原数据jpeg的指针和长度
    • dstBuf：转码后的数据指针。需要注意该指针的长度需要用tjBufSizeYUV2函数来获取Yuv图片的长度。(函数已在压缩器中提起)
    • width & height：图片宽高
    • pad：值必须为2的幂，图像每个平面中每条线的宽度填充到这个字节数的最接近的倍数，该值在tjBufSizeYUV2函数中也需要
    • flag：一个或多个标识(标识集合在压缩器中提起)
    • 函数返回0表示成功；-1表示错误。

    这里只需要注意传入的tjhandler为tjDecompress的解码器。

    当然，还有很多其他的Compress压缩器的函数

    • 将YUV平面图像解码为RGB或灰度图像。
      此函数使用底层编解码器中的加速颜色转换例程，但不执行JPEG解压缩过程中的任何其他步骤。

      DLLEXPORT int DLLCALL tjDecodeYUV(tjhandle handle, unsigned char *srcBuf,
        int pad, int subsamp, unsigned char *dstBuf, int width, int pitch,
        int height, int pixelFormat, int flags);

    • 将一组Y，U（Cb）和V（Cr）图像平面解码为RGB或灰度图像。

    此函数使用底层编解码器中的加速颜色转换例程，但不执行JPEG解压缩过程中的任何其他步骤。

    DLLEXPORT int DLLCALL tjDecompressToYUVPlanes(tjhandle handle,
      unsigned char *jpegBuf, unsigned long jpegSize, unsigned char **dstPlanes,
      int width, int *strides, int height, int flags);

    • 将JPEG图像解压缩为RGB，灰度或CMYK图像。
      DLLEXPORT int DLLCALL tjDecompress2(tjhandle handle,
        unsigned char *jpegBuf, unsigned long jpegSize, unsigned char *dstBuf,
        int width, int pitch, int height, int pixelFormat, int flags);

    实例

    这是一个将Jpeg转I420的功能

    uint8 * TurboUtils::tJPEGToI420(uint8* jpeg, long size, int width, int height) {

        long I420_size = tjBufSizeYUV2(width, 2, height, TJSAMP_420);

        uint8 * I420 = static_cast<uint8 *>(malloc(I420_size));

        int ret = tjDecompressToYUV2(handlerDecompress, jpeg, size, I420, width, 2, height, TJFLAG_ACCURATEDCT);

        yuvSize = I420_size;
        if (ret == 0) {
            return I420;
        } else {
            free(I420);
            return NULL;
        }
    }

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