Android Bitmap 质量压缩原理与压缩机制详解

一、质量压缩原理

核心机制：通过降低图片的色彩精度和细节保留度来减小文件体积，本质是有损压缩。
实现方法：调用 Bitmap.compress(CompressFormat format, int quality, OutputStream stream)

• format：压缩格式（JPEG/PNG/WEBP）

• quality：压缩质量（0-100，0最差/体积最小，100最佳/体积最大）

• stream：输出流（保存压缩结果）

技术本质：

1. JPEG：采用离散余弦变换（DCT），通过量化表减少高频分量（图像细节），再对数据块进行哈夫曼编码

2. PNG：无损压缩，quality 参数无效（但可减少颜色位数）

3. WEBP：结合预测编码和变换编码，比JPEG节省约30%体积

关键特性：

// 示例：质量压缩代码
ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
sourceBitmap.compress(Bitmap.CompressFormat.JPEG, 60, baos); // 压缩到60%质量
byte[] compressedData = baos.toByteArray();

• ✅ 文件体积减小：适合网络传输或本地存储

• ❌ 内存占用不变：解码后内存大小仍由原始宽高决定

• ❌ 像素数据未减少：图片尺寸（width×height）不变

• ❌ 图像质量变差：压缩之后会丢失高频信息,而该信息不可恢复

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二、Bitmap 完整压缩机制

除质量压缩外，Android 还有两类核心压缩方式：

1. 尺寸压缩（采样率压缩）

原理：减少像素数量（物理尺寸）
实现：通过 BitmapFactory.Options.inSampleSize 控制采样率

BitmapFactory.Options options = new BitmapFactory.Options();
options.inSampleSize = 2; // 宽高缩小为1/2，像素数降为1/4
Bitmap sampledBitmap = BitmapFactory.decodeFile(path, options);

效果：

• ✅ 内存占用显著降低（与像素数正相关）

• ✅ 文件体积减小（解码后数据变少）

• ❌ 可能造成图像模糊（取决于采样率）

2. 色彩空间压缩

原理：改变像素存储格式

options.inPreferredConfig = Bitmap.Config.RGB_565; // 每个像素占2字节

格式	字节/像素	特性
ARGB_8888 (默认)	4字节	支持透明度和1600万色
RGB_565	2字节	无透明度，6.5万色
ARGB_4444 (废弃)	2字节	质量差，API 30+ 已弃用

效果：

• ✅ 内存直接减少50%（RGB_565 vs ARGB_8888）

• ❌ 色彩细节损失（尤其渐变场景）

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总结

问题： Bitmap 的质量压缩原理
回答：
Android 的质量压缩是通过 Bitmap.compress() 方法实现的有损压缩。它调整图片的编码质量参数（0-100），主要作用于 JPEG/WEBP 格式。其核心原理是：

1. 对色彩数据进行离散余弦变换（DCT），分离高频/低频分量

2. 通过量化表降低高频细节（人眼不敏感部分）的精度

3. 使用哈夫曼编码压缩数据块
   这种压缩会减小文件体积，但不改变图片尺寸，解码后内存占用不变，适合网络传输场景。

问题：Bitmap 有哪些压缩方式？
回答：
完整的 Bitmap 压缩需结合三种手段：
第一是尺寸压缩：通过 inSampleSize 控制解码采样率，例如设为2时宽高减半，内存降为1/4，这是解决OOM的关键手段。
第二是色彩压缩：使用 RGB_565 替代默认 ARGB_8888，内存直接减半，但会损失透明度。
第三是质量压缩：作为辅助手段，用于进一步减小存储体积。实际开发中通常组合使用：先尺寸压缩控制内存，再质量压缩优化存储。

问题：为什么质量压缩后内存没变少？
回答：
因为质量压缩仅改变编码后字节流的密度（文件体积），而Bitmap内存占用由像素矩阵决定。例如一张 1920x1080 的图片：

• 解码后内存恒为 1920×1080×4 ≈ 7.9MB（ARGB_8888）

• 质量压缩到50%可能使文件从2MB变为200KB，但加载到内存仍需7.9MB
  要减少内存必须通过尺寸压缩或更改色彩格式。

问题：WEBP 和 JPEG 压缩有何区别？
回答：
JPEG：

• 基于DCT变换，擅长压缩照片类图像

• 不支持透明度，高压缩率时易产生块状伪影
  WEBP：

• 使用预测编码（VP8技术），同等质量体积比JPEG小30%

• 支持有损/无损压缩和透明度

• Android 4.0+ 原生支持，是当前推荐的图片格式

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关键总结表

压缩类型	API/参数	内存影响	文件体积	使用场景
质量压缩	compress(quality=0-100)	无变化	显著减小	图片上传、本地存储
尺寸压缩	inSampleSize	平方级减少	减小	加载大图防OOM
色彩空间压缩	inPreferredConfig	减少50%	无直接影响	不透明图片内存优化