关于javascript:聊聊APNG

背景

apng逐步成为大部分业务实现简单动效、动画的计划。这种计划有上面几个长处:

  1. 相比于gif,画质更好,尤其对于带透明度的图片。具体比拟请自行google
  2. 自身其实是一个png文件,在不反对apng的设施上时,能降级显示一个png静图(前面会讲到)
  3. 能够间接作为img标签插入到网页中去,无需逻辑管制动画,开发成本低
  4. 间接由设计师产出,设计还原度100%

咱们的智能辅播业务也有这样的应用场景。如下图

图片可能会被降级点击查看:https://gw.alicdn.com/imgextr…

下面这张图在设计师通过软件制作进去时,是一个有限循环的apng文件。所以不加解决间接展现在设施上时将会循环播放。而上面这幅图在设计进去就是一个播放1次的动画(如果没看到动作能够间接复制图片链接在浏览器关上。

图片可能会被降级,点击查看:https://gw.alicdn.com/imgextr…

一个良好的网页应该遵循根本的标准,比方W3C无障碍标准中明确的:

不要设计会导致癫痫发生或身材反馈的内容。

网页不蕴含任何闪光超过3次/秒的内容,或闪光低于个别闪光和红色闪光阈值。.

除非动画对于性能或传播的信息至关重要,否则能够禁用由交互触发的交互式动画。

所以页面上的动画不应该始终反复播放(一方面会夺了用户的焦点,另一方面令人焦躁)。在智能辅播的业务中,咱们规定了动画只在获取到小助理新的对话内容的时候才播放一次。

在weex环境下,咱们的设计师间接产出一个不循环播放的apng文件,前端只须要加载即可。在h5环境下,其实咱们能间接管制apng的播放。

apng-canvas

apng-canvas 是一个用于在浏览器环境下管制apng文件播放行为的库。它承受一个apng的buffer数据,并从中提取出每一帧的数据,再逐帧拼装成png格局数据以绘制在canvas上。同时也裸露了一些办法来管制动画的播放次数、暂停等行为。具体应用不在本文论述,有趣味可戳链接试用。

(A)PNG 标准

我具体学习了下apng-canvas的解码思路,又看了下PNG和APNG的标准文档,大略有了个概念。(A)PNG文件数据流其实是一个个数据块(chunks)和文件签名形成。这类文件的签名用8位字节数组示意是(占了8个字节)

export const PNG_SIGNATURE_BYTES = new Uint8Array([0x89, 0x50, 0x4e, 0x47, 0x0d, 0x0a, 0x1a, 0x0a]);
// 对应十进制是:
export const _PNG_SIGNATURE_BYTES = new Uint8Array([137, 80, 78, 71, 13, 10, 26, 10]);

apng的标准

  • apng标准文档戳此处
  • PNG标准戳此处

相比于PNG,APNG多了上面这些类型块

块类型 必须 含意 地位与要求
acTL 动画管制块 紧随IHDR块之后
fcTL 帧管制块 1. 第一个fcTL紧随acTL后
2. 之后所有的fcTL都位于每一帧的结尾
fdAT 帧数据块 紧随fcTL之后,且至多有一个

形成一个apng的外围块如下图(援用源:https://segmentfault.com/a/11…

这些块在apng文件流中的程序如下:

过后尝试合成apng时,踩坑了很长时间的几个点:

  1. 必须要有IDAT块,这个块通常取自第一帧png的IDAT块,这个块的作用就是在一些不反对apng的环境中作为降级的png应用
  2. fcTL和fdAT块共享顺序号(sequence),这个号从0开始,即第一个IDAT前的fcTL的sequence为0
  3. IDAT可能存在多个,须要顺次序放入数据流中
  4. 必须要留神图片的尺寸是否设置正确,图片尺寸设置不正确时解析进去的序列帧有问题,同时apng会主动降级为第一个IDAT示意的动态图,如下:(第一个是apng在浏览器中的实际效果,前面三个是解析该apng失去的png的渲染成果)

由png合成apng

Apng-canvas 提供了解析、并在canvas中播放apng的能力,咱们能够循着作者的思路反向生成一个apng。外围代码如下,残缺代码请戳:apng-handler

interface Params {
  /* png buffers */
  buffers: ArrayBuffer[];
  /* 播放次数:0示意有限循环 */
  playNum?: number;
  /* 咱们在此先假如所有帧的尺寸都雷同 */
  width: number;
  height: number;
}

/**
 * assemble png buffers to apng buffer
 * 依据png序列生产apng数据
 */
export function apngAssembler(params: Params) {
  const { buffers = [], playNum = 0, width, height } = params;
  const bb: BlobPart[] = [];

  /* 1.头8个字节放入PNG签名 */
  bb.push(PNG_SIGNATURE_BYTES);

  // 应用第一帧的 IHDR, IEND, IDAT数据块. 留神 IDAT块可能有多个
  let IDATParts: Uint8Array[] = [];
  let IHDR: Uint8Array;
  let IEND: Uint8Array;
  parseChunks(new Uint8Array(buffers[0]), ({ type, bytes, off, length }) => {
    if (type === "IHDR") {
      /* 8: 4字节的长度信息 + 4字节的type字符串信息 */
      IHDR = bytes.subarray(off + 8, off + 8 + length);
    }
    if (type === "IDAT") {
      IDATParts.push(bytes.subarray(off + 8, off + 8 + length));
    }
    if (type === "IEND") {
      IEND = bytes.subarray(off + 8, off + 8 + length);
    }
    return true;
  });

  /* 2. PNG签名后放入头部信息IHDR块 */
  bb.push(makeChunkBytes("IHDR", IHDR));

  /* 3. 头部信息之后放入acTL块 */
  bb.push(createAcTL(buffers.length, playNum));

  /* 4. 放入第一个fcTL管制块 第一个seq是0 */
  bb.push(createFcTL({ seq: 0, width, height }));

  /* 5. 放入 IDAT 块 */
  for (let IDAT of IDATParts) {
    bb.push(makeChunkBytes("IDAT", IDAT));
  }

  /* 6. 从第二帧开始循环存入帧数据fcTL和fdAT */
  // 留神当初seq曾经是1了
  let seq = 1;
  for (let i = 1; i < buffers.length; i++) {
    /* 6.1 放入fcTL */
    bb.push(createFcTL({ seq, width, height }));
    // 留神fcTL和fdAT共享seq
    seq += 1;

    // 拿到以后帧buffer的IDAT块列表
    let iDatParts: Uint8Array[] = [];
    parseChunks(new Uint8Array(buffers[i]), ({ type, bytes, off, length }) => {
      if (type === "IDAT") {
        iDatParts.push(bytes.subarray(off + 8, off + 8 + length));
      }
      return true;
    });

    /* 6.2 应用这个IDAT块,生成fdAT */
    for (let j = 0; j < iDatParts.length; j++) {
      bb.push(createFdAT(seq, iDatParts[j]));
      seq++;
    }
  }

  /* 7. 放入最初一部分IEND块 */
  bb.push(makeChunkBytes("IEND", IEND));

  // 返回一个Blob对象
  return new Blob(bb, { type: "image/apng" });
}

这里最要害的就是fcTLacTL,它们在管制着整个apng的播放行为,比方fcTL用到的管制帧渲染的两个参数:

/**
 * @see https://wiki.mozilla.org/APNG_Specification#.60fcTL.60:_The_Frame_Control_Chunk
 * 渲染下一帧前如何解决以后帧
 */
export enum DisposeOP {
  /* 在渲染下一帧之前不会对此帧进行任何解决;输入缓冲区的内容放弃不变。 */
  NONE,
  /* 在渲染下一帧之前,将输入缓冲区的帧区域革除为齐全通明的彩色。 */
  TRANSPARENT,
  /* 在渲染下一帧之前,将输入缓冲区的帧区域复原为先前的内容。 */
  PREVIOUS,
}

/**
 * @see https://wiki.mozilla.org/APNG_Specification#.60fcTL.60:_The_Frame_Control_Chunk
 * 以后帧渲染时的混合模式
 */
export enum BlendOP {
  /* 该帧的所有色彩重量(包含alpha)都将笼罩该帧的输入缓冲区的以后内容 */
  SOURCE,
  /* 间接笼罩 */
  OVER,
}

结尾

Apng-canvas是一个很棒的库,然而平时都在写业务逻辑代码,很少波及到字节数组、位运算相干的内容,再加上这个库作者简直没有什么正文,所以了解这个库里的一些办法还是要花些工夫的。

举个例子:8位字节数组转十进制的位运算版本如下

export const bytes2Decimal = function (bytes: Uint8Array, off: number, bLen = 4) {
  let x = 0;
  // Force the most-significant byte to unsigned.
  x += (bytes[0 + off] << 24) >>> 0;
  for (let i = 1; i < bLen; i++) x += bytes[i + off] << ((3 - i) * 8);
  return x;
};

写成咱们罕用的更易了解的办法:

export const _bytes2Decimal = (bytes: Uint8Array, off: number, bLen = 4) => {
  let x = "";
  for (let i = off; i < off + bLen; i++) {
    // 每一位都转换为2进制并补至8位
    x += ("00000000" + bytes[i].toString(2)).slice(-8);
  }
  // 再把字符串转为10进制数字返回
  return parseInt(x, 2);
};

我把这个库外加png合成apng的外围办法放在了一个新的仓库里。应用ts重写了一下,改了一些办法名称、也扭转了局部代码构造,更不便浏览了解。仓库地址:apng-handler。心愿能播种一些浏览器环境下压缩apng的pr。

附一张应用代码合成apng的效果图(delay0.1s,dispose采纳TRANSPARENT(1)模式:下一帧渲染前革除画布):

附录

  1. APNG 标准

    最重要的材料,具体解释了每个apng相比于png减少的一些标准。

  2. W3C PNG 标准

    W3C的文档,想要深刻理解必须浏览学习的。然而过于业余,我也没有都看完,次要还是看一些概念性的货色。我想如果当前须要去理解压缩的实现的话肯定还要再看看的。

  3. APNG 维基百科

    次要就是那张解释图,很多文章都会援用的,我加在README里了

  4. Web 端 APNG 播放实现原理

    国内网易云前端团队对于apng-canvas的解释,外面的一张图十分不错

  5. ezgif.com

    生成apng的在线工具

  6. APNG Assembler

    生成、解析apng的一款软件

  7. Join up PNG images to an APNG animated image

    答复了一个Node环境下的encode办法

  8. UPNG.js

    我试用了一次然而失败了,可能是用法有问题,另外这个代码也不是很好懂,没有细看了。

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