使用广色域内容增强图形

Android 8.0（API 级别 26）引入了颜色管理支持，可在兼容显示设备上渲染标准 RGB (sRGB) 之外的更多颜色空间图形。有了这项支持，您的应用就可以通过 Java 或原生代码加载 PNG、JPEG 和 WebP 文件中嵌入了广色域配置文件的位图并进行渲染。使用 OpenGL 或 Vulkan 的应用可以直接输出广色域内容（使用Display P3和scRGB）。此功能对于创建涉及高保真色彩还原的应用（例如图像和视频编辑应用）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 RGB和DCI-P3，它们能够表示比 sRGB 更宽的颜色范围。支持广色域配置文件的屏幕可以显示具有更深原色（红色、绿色和蓝色）以及更丰富次色（例如洋红色、青色和黄色）的图像。

在支持此功能的 Android 8.0（API 级别 26）或更高版本设备上，您的应用可以为 Activity 启用广色域模式，系统会识别并正确处理嵌入了广色域配置文件的位图图像。ColorSpace.Named 类列出了 Android 支持的部分常用颜色空间。

注意：启用广色域模式后，Activity 的窗口会使用更多内存和 GPU 处理来进行屏幕合成。在启用广色域模式之前，您应仔细考虑 Activity 是否确实能从中受益。例如，全屏显示照片的 Activity 是广色域模式的良好候选者，而显示小缩略图的 Activity 则不是。

启用广色域模式

使用 colorMode 属性来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 色域之外渲染以显示更鲜艳的颜色。如果设备不支持广色域渲染，此属性无效。如果您的应用需要确定给定显示设备是否支持广色域，请调用 isWideColorGamut() 方法。您的应用也可以调用 isScreenWideColorGamut()，该方法仅在显示设备支持广色域且设备支持广色域颜色渲染时返回 true。

显示设备可能支持广色域但不进行色彩管理，在这种情况下，系统不会向应用授予广色域模式。当显示设备未进行色彩管理时（例如 Android 8.0 之前的所有版本），系统会将应用绘制的颜色重新映射到显示设备的色域。

要在您的 Activity 中启用广色域，请在 AndroidManifest.xml 文件中将 colorMode 属性设置为 wideColorGamut。您需要为每个要启用广色域模式的 Activity 执行此操作。

android:colorMode="wideColorGamut"

您也可以通过调用 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。

渲染广色域内容

图 1. Display P3（橙色）与 sRGB（白色）颜色空间

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

您的应用可以通过调用 getColorSpace() 查询位图的颜色空间。要确定系统是否识别特定颜色空间为广色域，您可以调用 isWideGamut() 方法。

Color 类允许您使用四个组件打包到一个 64 位长整型值来表示颜色，而不是使用最常见的整数值表示。使用长整型值可以比整数值更精确地定义颜色。如果您需要将颜色创建或编码为长整型值，请使用 Color 类中的其中一个 pack() 方法。

您可以通过检查 getColorMode() 方法是否返回 COLOR_MODE_WIDE_COLOR_GAMUT 来验证您的应用是否正确请求了广色域模式（但是，此方法并不表示广色域模式是否实际已授予）。

在原生代码中使用广色域支持

如果您的应用使用原生代码，本节将介绍如何通过 OpenGL 和 Vulkan API 启用广色域模式。

OpenGL

要在 OpenGL 中使用广色域模式，您的应用必须包含 EGL 1.4 库以及以下扩展之一

要启用此功能，您必须首先通过 eglChooseConfig 创建 GL 上下文，并在属性中指定三种受支持的广色域颜色缓冲区格式之一。广色域的颜色缓冲区格式必须是以下 RGBA 值集之一

  • 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，如下面的代码片段所示

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，首先通过 vkEnumerateInstanceExtensionProperties 检查是否支持该扩展。如果该扩展可用，则必须在 vkCreateInstance 期间启用它，然后才能创建任何使用该扩展定义的额外颜色空间的交换链图像。

在创建交换链之前，您需要选择所需的颜色空间，然后遍历可用的物理设备 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

以下代码片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
}

以下代码片段展示了如何请求具有 VK_COLOR_SPACE_DISPLAY_P3_NONLINEAR_EXT 的 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;
}