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tiny-skia

Rust 生态系统中的轻量级 2D 渲染库

作为 Skia 的一个子集,tiny-skia 项目旨在为 Rust 生态系统提供最小化的 CPU 2D 渲染库。它支持填充、描边、渐变、图案、裁剪和图像混合等常见 2D 操作,同时保持较小的二进制大小。虽然不包括文本渲染等高级功能,但 tiny-skia 在渲染质量和速度方面表现出色。

tiny-skia

构建状态 Crates.io 文档

tiny-skia是一个用Rust移植的微型Skia子集。

其目标是为Rust生态系统提供一个绝对最小的、仅限CPU的2D渲染库,重点关注渲染质量、速度和二进制大小。

虽然tiny-skia确实很小,但它支持所有常见的2D操作,如:用纯色、渐变或图案填充和描边形状;描边虚线;裁剪;图像混合;PNG加载/保存。主要缺失的功能是文本渲染(参见#1)。

**注意:**这不是Skia的替代品,也永远不会是。它更像是一个研究项目。

MSRV:稳定版

动机

这个库背后的主要动机是拥有一个小型的、高质量的2D渲染库,可以被resvg使用。而选择相当有限。基本上你必须在cairo、Qt和Skia之间选择。它们都相对臃肿,难以编译和分发。更不用说它们都不是用Rust编写的。

但如果我们忽略这些问题,只关注质量和速度,Skia无疑是最好的。 然而,Skia的主要问题是它太大了。真的很大。 它支持CPU和GPU渲染,多种输入和输出格式(包括SVG和PDF),各种滤镜、色彩空间、色彩类型和文本渲染。 它由370 KLOC组成,不包括依赖项(包括依赖项约7 MLOC),需要大约4-8 GiB的磁盘空间才能从源代码构建。 最终的二进制文件大小为3-8 MiB,取决于启用的功能。 更不用说它需要clang而不支持其他编译器,并使用一个晦涩的构建系统(gn),直到最近还在使用Python2。

tiny-skia试图做到小巧、简单和易于构建。 目前,它有大约14 KLOC,在现代CPU上编译时间不到5秒,并且只会为你的二进制文件增加约200KiB。

性能

目前,tiny-skia在x86-64上比Skia慢20-100%,在ARM上慢约100-300%。 在许多情况下,这仍然比cairoraqote快。 查看这里的基准测试结果。

Skia CPU渲染的核心是SkRasterPipeline。 这是一段极其优化的代码。 但要稍微挑剔一下,它并不是真正的C++代码。它依赖于clang的非标准向量扩展,这意味着它只能用clang工作。 你实际上可以用gcc/msvc构建它,但它会简单地忽略所有优化,变得慢15-30!这使得它几乎毫无用处。

还要注意,Skia和tiny-skia都不支持动态CPU检测,所以通过启用更新的指令,你会使结果二进制文件不可移植。

本质上,你默认会在x86目标上获得不错的性能。 但如果你想要更好的性能,你应该使用RUSTFLAGS="-Ctarget-cpu=haswell"环境变量编译你的应用程序,以启用AVX指令。

我们也支持ARM AArch64 NEON,无需传递任何额外的标志。

你可以在benches/README.md中找到更多信息。

渲染质量

除非有bug,否则tiny-skia必须产生与Skia完全相同的结果。

安全性

虽然快速搜索会显示大量的unsafe,但该库实际上是完全安全的。 所有像素访问都经过边界检查。所有与内存相关的操作都是安全的。

我们必须使用unsafe来调用SIMD内部函数,这是完全安全的, 但Rust的std仍将它们标记为unsafe,因为它们可能在目标CPU上缺失。 我们确实会检查这一点。

我们还必须将一些类型(用于将[u32; 1]转换为[u8; 4],反之亦然)标记为 bytemuck::Pod, 这是一个unsafe特性,但仍然是完全安全的。

超出范围

Skia是一个庞大的库,我们只支持其中的一小部分。 更重要的是,我们根本不打算支持许多功能。

  • GPU渲染。
  • 文本渲染(也许有朝一日)。
  • PDF生成。
  • 非RGBA8888图像。
  • 非PNG图像格式。
  • 高级贝塞尔路径操作。
  • 圆锥路径段。
  • 路径效果(除了虚线)。
  • 任何类型的资源缓存。
  • ICC配置文件。

显著变化

尽管是一个移植,我们在支持的子集中仍然有很多变化。

  • 没有全局alpha。
    与Skia不同,只有Pattern允许有不透明度。 在所有其他情况下,你应该手动调整颜色的不透明度。
  • 不支持双线性 + mipmap缩小。
  • tiny-skia只使用简单的alpha遮罩进行裁剪,而Skia有一个非常复杂但更快的算法。

关于移植的说明

tiny-skia应该被视为一个内部使用Skia算法的Rust 2D渲染库。 我们有完全不同的公共API。内部结构也极度简化。 但所有核心逻辑和数学都借鉴自Skia。因此得名。

至于移植过程本身,Skia大量使用goto、继承、虚方法、链表、常量泛型和模板特化,而这些特性在Rust中都不可用。 还有很多指针魔法、隐式变异和缓存。 因此,我们不得不妥协,甚至从头重写一些部分。

替代方案

目前,唯一的纯Rust替代方案是raqote

  • 它不支持高质量抗锯齿(特别是细线描边)。
  • 它非常慢(参见基准测试)。
  • 存在一些渲染问题(如渐变透明度)。
  • Raqote有非常基础的文本渲染支持,而tiny-skia则完全没有。

许可证

Skia使用的相同:新BSD许可证

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