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0.11.3 2023年12月3日
0.11.2 2023年10月1日
0.11.1 2023年6月16日
0.1.0 2020年7月4日

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tiny-skia

Build Status Crates.io Documentation

tiny-skia 是一个移植到Rust的Skia子集。

目标是提供一个绝对最小、仅CPU的2D渲染库,重点在于渲染质量、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(见 #1)。

注意: 这不是一个Skia的替代品,将来也不会是。它更像是一个研究项目。

MSRV: stable

动机

这个库背后的主要动机是拥有一个小巧、高质量的2D渲染库,可以被 resvg 使用。选择相当有限。你基本上必须在 cairo、Qt和Skia之间做出选择。而且它们都相对庞大,难以编译和分发。更不用说它们都没有用Rust编写。

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的主要问题是它非常大。真的非常大。它支持CPU和GPU渲染,多种输入和输出格式(包括SVG和PDF),各种过滤器、色彩空间、色彩类型和文本渲染。不包含依赖项时,它由370 KLOC组成(包含依赖项时约为7 MLOC),并且需要大约4-8 GiB的磁盘空间从源代码构建。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 和没有其他编译器,并且使用了一个神秘的构建系统(gn),直到最近还在使用Python2。

tiny-skia 试图小巧、简单且易于构建。目前,它大约有14 KLOC,在现代CPU上编译不到5秒,并使你的二进制文件增加大约200KiB。

性能

目前,在x86-64架构上,tiny-skia的速度比Skia慢20-100%,在ARM架构上慢约100-300%。但它在很多情况下仍然比cairoraqote快。请参阅基准测试结果这里

Skia CPU渲染的核心是SkRasterPipeline。这是一段高度优化的代码。但为了严谨起见,它实际上并不是C++代码。它依赖于clang的非标准向量扩展,这意味着它只能在clang上运行。您实际上可以用gcc/msvc构建它,但它将简单地忽略所有优化,速度慢15-30倍!这使其变得几乎无用。

此外,请注意,Skia和tiny-skia都不支持动态CPU检测,因此通过启用新的指令,您会使生成的二进制文件不可移植。

基本上,您将在x86目标上获得默认的良好性能。但如果您正在寻找更好的性能,您应该使用RUSTFLAGS="-Ctarget-cpu=haswell"环境变量来编译您的应用程序以启用AVX指令。

我们还支持ARM AArch64 NEON,无需传递任何附加标志。

您可以在benches/README.md中找到更多信息。

渲染质量

除非有错误,否则tiny-skia必须与Skia产生完全相同的结果。

安全性

尽管快速搜索会显示大量unsafe,但该库实际上是完全安全的。所有像素访问都进行了边界检查。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内联函数,这是完全安全的,但Rust的std仍然将它们标记为unsafe,因为它们可能在目标CPU上缺失。我们确实检查了这一点。

我们还必须将一些类型(将[u32; 1]转换为[u8; 4]和相反)标记为bytemuck::Pod,这是一个unsafe特质,但仍然完全安全。

范围之外

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(也许有一天)。
  • 生成PDF。
  • 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(除虚线外)。
  • 任何类型的资源缓存。
  • ICC配置文件。

显著变化

尽管是移植,但在支持的部分中,我们仍然有很多变化。

  • 没有全局alpha。
    与Skia不同,只有Pattern允许有不透明度。在其他所有情况下,您应手动调整颜色的不透明度。
  • 不支持双线性+米泊尔缩小。
  • tiny-skia仅使用简单的alpha掩码进行裁剪,而Skia有一个非常复杂但速度更快的算法。

关于移植的说明

tiny-skia应被视为一个使用Skia算法内部实现的Rust 2D渲染库。我们有一个完全不同的公共API。内部结构也非常简化。但所有核心逻辑和数学都是借鉴自Skia。因此得名。

关于移植过程本身,Skia大量使用了goto语句、继承、虚函数、链表、const泛型和模板特化等功能,而Rust中这些功能都不可用。此外,还有很多指针魔法、隐式突变和缓存。因此,我们不得不妥协,甚至需要从头开始重写一些部分。

替代方案

目前,唯一的纯Rust替代方案是raqote

  • 它不支持高质量的抗锯齿(特别是细线描边)。
  • 它非常慢(见基准测试)。
  • 存在一些渲染问题(如渐变透明度)。
  • Raqote对文本渲染的支持非常原始,而tiny-skia则没有支持。

许可证

Skia使用的相同:新BSD许可证

依赖关系

~290–610KB
~11K SLoC