Программирование мобильных устройств на платформе .NET Compact Framework - Иво Салмре

■ Объем памяти, необходимый для храпения изображения на устройстве. Если ваше мобильное приложение загружает крупное изображение, то его необходимо где-то хранить. В типичных случаях для этого используется либо виртуальная файловая система в ОЗУ, либо флэш-память. В любом случае для чтения и записи изображений, размеры которых превышают необходимые, требуется дополнительное время, и они зря занимают память, которую иначе можно было бы использовать для хранения большего количества изображений или других данных. Что бы вы выбрали: иметь на своем устройстве только одно 4-мегапиксельное изображение или десяток изображений по размерам экрана? 

■ Внутреннее представление изображения в памяти. Пожалуй, это наиболее значимый из рассматриваемых нами аспектов. Если ваше мобильное приложение загружает в память 4-мегапиксельное изображение, то оно создает в памяти битовый образ, состоящий из 4 миллионов пикселей. Скажите, часто ли вам приходилось объявлять и использовать в своих приложениях целочисленные массивы, содержащие по 4 миллиона элементов? Объем памяти, необходимый для хранения такого массива, настолько огромен, что почти во всех случаях оказывается значительно больше объема загруженного кода и всей остальной памяти, относящейся к приложению. Независимо от эффективности используемого метода сжатия файлов, хранящийся в памяти битовый образ остается битовым образом и представляет собой отображение битов изображения в памяти устройства. Кроме того, если используемый вами файловый формат изображения предполагает привлечение сложных математических алгоритмов, обеспечивающих высокую степень сжатия данных, то эти же алгоритмы должны будут применяться и для распаковки изображений, что довольно-таки ощутимо скажется на производительности вашего приложения. Загрузка крупных растровых изображений в память — это прямая дорога к исчерпанию всей свободной памяти, доступной на устройстве, результатом чего будет либо полное падение производительности вашего приложения, либо его аварийное завершение вследствие нехватки памяти.

Мораль сей басни такова: не имеет никакого смысла использовать изображения с числом пикселей, превышающим размер экрана. Эти изображения будут медленно переноситься на устройство, потребуют использования больших объемов памяти для их загрузки и сохранения, и в любом случае должны будут урезáться до размеров, соответствующих размерам экрана мобильного устройства. Лучше всего согласовываться с размерами экранов доступных устройств и выбирать такие размеры изображений, которые соответствуют размерам рабочего пространства. Если в приложении предусмотрен элемент управления PictureBox, размеры которого должны составлять 120×120 пикселей, то использовать следует изображения с такими же размерами.

Размеры большинства реальных изображений значительно превышают те, при которых еще возможна эффективная работа с мобильными устройствами. Каким же образом можно устранить такую нестыковку? Здесь мы имеем дело с ситуацией, которая предоставляет великолепные условия для выполнения части работы вне устройства, чтобы тем самым улучшить производительность самого устройства. Если изображения, которые представляют интерес, являются статическими и известны уже на стадии проектирования, то их необходимо уменьшить до размеров, соответствующих фактическим значениям разрешения экранов устройств, на которых вы собираетесь их отображать. Если же приложение работает с динамическими изображениями, то они должны масштабироваться на сервере. При необходимости сервер может осуществлять загрузку крупных изображений и их масштабирование до размеров, соответствующих размерам экрана устройства, в динамическом режиме, однако с многих точек зрения гораздо эффективнее выполнить эту работу только один раз и кэшировать результаты на сервере для их последующего многократного использования. Поскольку изображения, приведенные в соответствие с устройствами, имеют небольшие размеры, то для хранения их на сервере вместе с исходными полномасштабными изображениями потребуется выделить лишь незначительное по объему дополнительное место в хранилище. Проще всего это сделать на том этапе, когда изображения загружаются на сервер.

Любые попытки загрузки крупных изображений в мобильное приложение приводят к созданию жесткого дефицита памяти. Избегайте подобных действий, поскольку от загрузки изображений, размер которых превышает разрешение экрана устройства, конечные пользователи ничего не выигрывают. Вместо этого следует убедиться в том, что разрешение цифровых изображений, поступающих на устройства, согласуются с размерами области экрана, на которой они будут отображаться. Такой подход будет гораздо более результативным.

Для уменьшения размеров файлов цифровых изображений используют три способа:

1. Снижение разрешения. Суть этого способа заключается в уменьшении фактического количества пикселей, составляющих изображение. Если в Windows XP войти в программу Paint, выбрать в меню Рисунок пункт Растянуть/наклонить и уменьшить изображение до 50% его первоначальной ширины, то количество пикселей в изображении уменьшится наполовину. Уменьшив далее изображение до 50% его первоначальной высоты, вы еще раз уменьшите его разрешение в два раза. Теперь количество пикселей в полученном изображении будет составлять 25% от первоначального (0,5×0,5 = 0,25). Уменьшение количества пиксельных данных, подлежащих сохранению, означает уменьшение общего размера изображения.

2. Выбор наиболее подходящего формата файлов. Различные разновидности распространенных файловых форматов отличаются друг от друга своей способностью сжимать различные изображения. Одни форматы хорошо подходят для фотографий (множество цветовых оттенков, мало резких границ), другие больше всего пригодны для сохранения компьютерной графики (резкие границы изображений, небольшое количество цветовых оттенков). В некоторых форматах сжатие изображений вообще не применяется. Выбор наиболее подходящего формата позволит обеспечить наилучшее качество изображения при минимальном размере.

Некоторые файловые форматы обеспечивают дополнительную возможность выбора глубины цвета сохраняемого изображения. Глубина цвета представляет собой количество битов, используемых для описания изображения. Если можно обойтись меньшим количеством цветов, то выбор меньшей глубины цвета позволит уменьшить размер файла.

3. Увеличение степени сжатия. Во многих случаях алгоритмы сжатия с потерей качества предоставляют возможность выбора приемлемой степени сжатия, обеспечивающей получение изображений желаемого качества.

Чтобы добиться снижения размера файла изображения, начните с разрешения. Уменьшите размер изображения, приведя его в соответствие с размерами экрана вашего устройства; благодаря этому вы сможете избавиться от ненужных данных. Далее, выберите подходящий формат файла, который обеспечивает наилучшее качество изображения при минимально возможном размере файла и минимальной глубине цвета. Наконец, если применяется метод сжатия с потерями, поэкспериментируйте с параметрами сжатия.

Так много файловых форматов и так мало времени…

Существует множество файловых форматов, которые можно использовать для работы с цифровыми изображениями. Каждый из них характеризуется своими преимуществами и недостатками. Ниже приводятся описания наиболее распространенных форматов, которые часто поддерживаются на мобильных устройствах.

В полном соответствии со своим названием файлы JРЕG (Joint Photographic Expert Group — Объединенная группа экспертов в области фотографии) являются непревзойденными при хранении фотографических и реальных изображений. JPEG — это формат сжатия, допускающий регулирование потери качества изображений, что в общем случае позволяет обеспечивать отличное сжатие файлов за счет лишь незначительного ухудшения качества изображения. Во всех JPEG-фотографиях, полученных обычными цифровыми камерами, используется сжатие с потерями. Именно благодаря этому удается сжимать потрясающие 3-мегапиксельные изображения до размера 600 Кбайт. В более сложных программах рисования можно регулировать степень сжатия JPEG-файлов, что позволяет добиваться наилучшего баланса между качеством и размером изображения. При использовании формата JPEG фотографии, адаптированные к разрешению экрана Pocket PC, могут быть сжаты до размера менее 20 Кбайт, но, несмотря на это, будут отлично выглядеть.

Поскольку формат JPEG предполагает работу с реальными изображениями, его использование обычно не позволяет получить наилучшие результаты в случае таких сгенерированных компьютером растровых изображений, как текст на экранных снимках, резкие линии и резкие границы перехода между областями различного цвета. При работе с изображениями такого рода целесообразнее, как правило, использовать форматы без потерь.