1、摘要

在iOS系统上，用户设置系统壁纸图片，会发现有时壁纸图片主体的一小部分出目前锁屏时钟前面，打造出了一种有层次感的视觉风格。这种锁屏成效从iOS 16系统开始提供，用户可以选择一张普通图片设置为背景，图片中的部分内容可以在适合的地方遮拦住部分桌面组件。iOS将这种锁屏成效称为Depth Effect，即景深成效。

2、什么是景深成效

景深成效是摄影中的一个要紧定义，它指的是当相机镜头对准某一点聚焦明确时，在焦点前后肯定范围内的景物都可以形成明确图像的成效。景深成效决定了照片中什么部分是明确的，什么部分是模糊的，对于提高照片的视觉冲击力和艺术表现力具备要紧用途。

景深成效在摄影中有着广泛的应用。比如，在人像摄影中，摄影师常常借助大光圈和长焦镜头来创造浅景深成效，使背景模糊化，从而突出被摄者的面部表情和细节。而在风景摄影中，则更倾向于用小光圈和广角镜头来拍摄深景深的成效，使整个场景都明确可见。

图1 景深成效图

3、达成景深成效方法

达成景深成效的处置方法有多种，主要可以分为以下三类：相机模拟、渲染技术和后期处置，如下图所示。

图2 景深成效达成方法

3.1 相机模拟

在摄影中，相机模拟是达成景深成效最直接的方法。通过调整相机的各项参数，可以模拟出不同景深成效的照片。

①光圈控制：光圈是影响景深的重点原因。光圈越大（光圈数值越小，如f/2.8），景深越浅，背景虚化成效越明显。光圈越小（光圈数值越大，如f/16），景深越深，画面中的元素都相对明确。

②焦距调整：用长焦镜头拍摄时，景深相对较浅，背景虚化成效显著。而短焦镜头则会使景深变深，画面更明确。

③拍摄距离：拍摄距离越近，景深越浅，背景虚化越明显。相反，拍摄距离越远，景深越深。

3.2 渲染技术

在计算机图形学和游戏引擎中，渲染技术是达成景深成效的要紧方法。通过算法模拟和计算，可以实时或离线地生成具备景深成效的图像。

①深度信息计算：在渲染过程中，计算场景中每一个像素点相对于焦点的距离（即深度信息）。这一般通过计算像素点在视锥体中的Z坐标来完成。

②模糊算法应用：用模糊算法（如高斯模糊、径向模糊等）对离得远远的焦点的像素点进行模糊处置。模糊的程度可以参考像素点的深度信息来确定，离焦点越远，模糊程度越高。

③景深映射（Depth Map）：景深映射是一种常见的技术，用于模拟相机的景深成效。它通过在渲染过程中生成一个深度图（Depth Map），该图记录了场景中每一个像素点到相机的距离信息。然后，依据这个深度图对图像进行模糊处置。

3.3 后期处置

后期处置是达成景深成效的另一种要紧方法。通过专业的图像处置软件对照片或图像进行编辑和调整，可以进一步优化景深成效。

①模糊滤镜：在后期处置软件中，可以用模糊滤镜对图像进行模糊处置。通过调整滤镜的参数（如模糊半径、模糊强度等），可以控制模糊的程度和范围。

②色彩和对比度调整：通过调整图像的色彩和对比度，可以进一步增强景深成效。比如，增加前景的饱和度和对比度可以使前景愈加突出；而减少背景的饱和度和对比度则可以使背景愈加模糊和柔和。

③图层和蒙版：在一些复杂的后期处置中，可能需要用图层和蒙版来精准控制景深成效。通过创建不一样的图层并应用不一样的模糊滤镜和调整成效，然后用蒙版来合成这类图层，可以达成愈加精细的景深成效。

4、手机上景深成效是如何达成的

前面介绍了多种达成景深成效的方法，那样在手机上是怎么样达成照片的景深成效的呢？由于是对已经存在的照片进行处置，所以显而易见是用后期处置的方法。要在手机端达成照片的景深成效处置，主要分两个步骤：

①用人工智能来处置图像，并将它主体前景与背景区别开来。

②获得到图片的前景部分，与锁屏组件与原图进行分层布局，达成3D视觉的分层成效。

图3 手机端达成景深成效步骤框图

4.1 用人工智能处置图像

要想达成分层成效，需要先将原图进行分割，提取出前景和背景地区（其实简单点，仅需提取出前景也是可以的，后面重组达成的时候介绍）。要达成对图片前景和背景提取，这时就需要借用图像分割技术。图像分割的目的是将图像中的每一个像素或像素集合分配给特定的类别或对象，使得同一类别或对象内的像素在某种属性上相似，而不相同种类别或对象之间的像素则在该属性上有显著差异。一个图像分割的简单示意图，如下所示。

图4 图像分割示意图

4.2 重组达成景深成效

图5 分层设置

当大家获得到图像的前景图和背景图之后，可以将它们和锁屏展示控件进行重新布局，具体布局规则如下：

①第一层（最底层）放置图像背景或者原图

②第二层（中间层）放置信息展示的有关控件

③第三层（最上层）放置图像主体，即通过图像分割得到的图像前景部分

基于上述这种分层布局的方法，就能达成类3D的景深成效了。

5、在Android上实践景深成效

为了验证上述策略，本文在Android端实践并达成一个将普通图片达成景深成效的。具体策略如下：

①基于华为端侧智能深度学习框架，达成图像分割成效，获得图像前景图。

②使用相对布局针对原图、内容控件和前景图进行分层布局，达成景深成效。

下图所示，为在Android端达成Depth Effect的步骤。

图6 Android达成Depth Effect步骤图

第一步，读取原图，进行图像分割。可以从现在市面上已有些图像分割库选择一个进行用，本文使用华为机器学习套件ML Kit。具体接入方法，本文不再赘述，有兴趣可以去官方网站下载Demo查询。当地运行模型，通过对输入的图片进行剖析处置，获得原图和前景图的bitmap数据。

第二步，获得原图前景部分，进行分层布局。事先在XML布局文件中，通过相对布局，设置前景图、内容控件和原图的地方。当图像分割成功后，将获得到的前景图bitmap数据，设置给对应的ImageView，以此达成景深成效。如下所示是达成景深成效的布局样式：

经过渲染绘制后，最后达成的成效，如下图所示。其中上面部分为原图，下面部分为处置之后达成的3D分层成效。

图7 Android端达成景深成效

6、总结

景深成效在移动系统和应用中的用法，让手机界面视觉愈加美观和富有层次感，提高了用户的用法体验。伴随人工智能技术的不断成熟和端侧计算能力的持续提高，端侧人工智能的应用将会愈加自动化、个性化和多元化。同时也期待看到更多革新性的应用场景和解决方法不断涌现，为用户带来愈加丰富、精彩的用法体验。

单位：中国移动智慧家庭运营中心

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