GPUImage是一个开元的基于GPU的图片或视频的处理框架,其本身内置了多达120多种常见的滤镜效果,并且支持照相机和摄像机的实时滤镜,并且能够自定义图像滤镜。

美颜的基本概念

OpenGL ES:开源嵌入式系统图形的处理框架,一套图形与硬件接口,创造了软件与图形加速间灵活强大的底层交互接口。用于把处理好的图片显示到屏幕上。

GPU:(图形处理单元)手机或者电脑用于图像处理和渲染的硬件。

GPU工作原理:CPU指定显示器工作,显示控制器根据CPU的控制到指定的地方去取数据和指令,目前的数据一般是从显存里取,如果显存里存不下,则从内存里取,内存也放不下,则从硬盘里取。

滤镜处理的原理:就是把静态图片或者视频的每一帧进行图形变化后在显示到屏幕上,其本质就是像素点的坐标和颜色的变化。

OpenGL ES程序处理图片的步骤:

1.初始化OpenGL ES 环境,编译、链接顶点着色器和片元着色器。

2.缓存顶点、纹理坐标数据,传送图像数据到GPU

3.绘制图元到特定的帧缓存;

4.在帧缓存去除绘制的图像。

GPUImage基本概念

GPUImage是采用链式方法来处理画面,通过addTarget方法添加对象到链中,处理完一个target,就会吧上一个环节处理好的图像数据传递到下一个target处理,成为GPUImage处理链。

GPUImage的四大输入基础类,都可以作为响应链的起点,这些基础类会把图像作为纹理传给OpenGL ES处理,然后把纹理传递给响应链的下一个target对象。

GPUImage的处理环节

source(视频,图片源)->filter(滤镜)->final target(处理后的视频、图片)

source:

GPUImageVideoCamera 摄像头-用于实时拍摄视频

GPUImageStillCamera 摄像头-用于实时拍摄照片

GPUImagePicture 用于处理已经拍摄好的图片

GPUImageMovie 用于处理已经拍摄好的视频

filter

GPUImageFilter:就是用来接收源图像,通过自定义的顶点,片元着色器来渲染新的图像,并在绘制完成后通知响应链的下一个对象。

GPUImageFramebuffer:就是用来管理纹理缓存的格式与读写帧缓存的buffer。

GPUImage的filter:GPUImageFilter类或者子类,这个类继承自GPUImageOutput,遵循GPUImageInput协议,既可以流进数据,又可以流出GPUImage的final target: GPUImageView,GPUImageMovieWriter最终输入目标,显示图片或者视频。

解析

GPUImageVideoCamera

GPUImageVideoCamera是GPUImageOutput的子类,提供来自摄像头的图像数据作为源数据,一般是响应链的源头。

1.视频图像采集:AVCaptureSession

GPUImage使用AVFoundation框架来获取视频。AVCaptureSession类从AV输入设备的采集数据到指定的输出。

具体使用看上一篇。

2.颜色空间:YUV

YUV是被欧洲电视系统索采用的一种颜色编码方法。采用YUV色彩空间的重要性是它的亮度信号Y和色度信号U、V是分离的。如果只有Y信号分量而没有U、V分量,那么这样表示的图像就是黑白灰度图像,彩色电视采用YUV空间正式为了用亮度信号Y解决彩色电视机与黑白电视机的兼容问题,使黑白电视机也能接收彩色电视信号。

YUV主要用于优化彩色视频信号的传输,使其向后相容老式黑白电视。与RGB视频信号传输相比,它最大的优点在于只需占用极少的频宽。

GPUImage中的YUV

GLProgram *yuvConversionProgram:将YUV颜色空间转换成RGB颜色空间的GLSL。
CVPixelBufferGetPlaneCount:返回缓冲区的平面数。

CVOpenGLESTextureCacheCreateTextureFromImage():
创建两个纹理luminanceTextureRef(亮度纹理)和chrominanceTextureRef(色度纹理)。
convertYUVToRGBOutput():把YUV颜色空间的纹理转换成RGB颜色空间的纹理。

顶点着色器-通用kGPUImageVertexShaderString

片元着色器:

1.kGPUImageYUVFullRangeConversionForLAFragmentShaderString

2.kGPUImageYUVVideoRangeConversionForLAFragmentShaderString

  纹理绘制

glActiveTexture(GL_TEXTURE1);
glGenTextures(1, &_texture);
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, _texture);

  GPUImageView是响应链的终点,用于显示GPUImage图像

1.填充模式

GPUImageFillModeType fillMode图像的填充模式。

sizeInPixels 像素区域的大小

recalculateViewGeometry 重新计算图像顶点位置数据

AVMakeRectWithAspectRatioInsideRece 在保证宽高比不变的前提下,得到一个尽可能大的矩形。

---未完

28 #import "GPUImageBrightnessFilter.h"                //亮度
29 #import "GPUImageExposureFilter.h" //曝光
30 #import "GPUImageContrastFilter.h" //对比度
31 #import "GPUImageSaturationFilter.h" //饱和度
32 #import "GPUImageGammaFilter.h" //伽马线
33 #import "GPUImageColorInvertFilter.h" //反色
34 #import "GPUImageSepiaFilter.h" //褐色(怀旧)
35 #import "GPUImageLevelsFilter.h" //色阶
36 #import "GPUImageGrayscaleFilter.h" //灰度
37 #import "GPUImageHistogramFilter.h" //色彩直方图,显示在图片上
38 #import "GPUImageHistogramGenerator.h" //色彩直方图
39 #import "GPUImageRGBFilter.h" //RGB
40 #import "GPUImageToneCurveFilter.h" //色调曲线
41 #import "GPUImageMonochromeFilter.h" //单色
42 #import "GPUImageOpacityFilter.h" //不透明度
43 #import "GPUImageHighlightShadowFilter.h" //提亮阴影
44 #import "GPUImageFalseColorFilter.h" //色彩替换(替换亮部和暗部色彩)
45 #import "GPUImageHueFilter.h" //色度
46 #import "GPUImageChromaKeyFilter.h" //色度键
47 #import "GPUImageWhiteBalanceFilter.h" //白平横
48 #import "GPUImageAverageColor.h" //像素平均色值
49 #import "GPUImageSolidColorGenerator.h" //纯色
50 #import "GPUImageLuminosity.h" //亮度平均
51 #import "GPUImageAverageLuminanceThresholdFilter.h" //像素色值亮度平均,图像黑白(有类似漫画效果)
52
53 #import "GPUImageLookupFilter.h" //lookup 色彩调整
54 #import "GPUImageAmatorkaFilter.h" //Amatorka lookup
55 #import "GPUImageMissEtikateFilter.h" //MissEtikate lookup
56 #import "GPUImageSoftEleganceFilter.h" //SoftElegance lookup 61 #pragma mark - 图像处理 Handle Image
62
63 #import "GPUImageCrosshairGenerator.h" //十字
64 #import "GPUImageLineGenerator.h" //线条
65
66 #import "GPUImageTransformFilter.h" //形状变化
67 #import "GPUImageCropFilter.h" //剪裁
68 #import "GPUImageSharpenFilter.h" //锐化
69 #import "GPUImageUnsharpMaskFilter.h" //反遮罩锐化
70
71 #import "GPUImageFastBlurFilter.h" //模糊
72 #import "GPUImageGaussianBlurFilter.h" //高斯模糊
73 #import "GPUImageGaussianSelectiveBlurFilter.h" //高斯模糊,选择部分清晰
74 #import "GPUImageBoxBlurFilter.h" //盒状模糊
75 #import "GPUImageTiltShiftFilter.h" //条纹模糊,中间清晰,上下两端模糊
76 #import "GPUImageMedianFilter.h" //中间值,有种稍微模糊边缘的效果
77 #import "GPUImageBilateralFilter.h" //双边模糊
78 #import "GPUImageErosionFilter.h" //侵蚀边缘模糊,变黑白
79 #import "GPUImageRGBErosionFilter.h" //RGB侵蚀边缘模糊,有色彩
80 #import "GPUImageDilationFilter.h" //扩展边缘模糊,变黑白
81 #import "GPUImageRGBDilationFilter.h" //RGB扩展边缘模糊,有色彩
82 #import "GPUImageOpeningFilter.h" //黑白色调模糊
83 #import "GPUImageRGBOpeningFilter.h" //彩色模糊
84 #import "GPUImageClosingFilter.h" //黑白色调模糊,暗色会被提亮
85 #import "GPUImageRGBClosingFilter.h" //彩色模糊,暗色会被提亮
86 #import "GPUImageLanczosResamplingFilter.h" //Lanczos重取样,模糊效果
87 #import "GPUImageNonMaximumSuppressionFilter.h" //非最大抑制,只显示亮度最高的像素,其他为黑
88 #import "GPUImageThresholdedNonMaximumSuppressionFilter.h" //与上相比,像素丢失更多
89
90 #import "GPUImageSobelEdgeDetectionFilter.h" //Sobel边缘检测算法(白边,黑内容,有点漫画的反色效果)
91 #import "GPUImageCannyEdgeDetectionFilter.h" //Canny边缘检测算法(比上更强烈的黑白对比度)
92 #import "GPUImageThresholdEdgeDetectionFilter.h" //阈值边缘检测(效果与上差别不大)
93 #import "GPUImagePrewittEdgeDetectionFilter.h" //普瑞维特(Prewitt)边缘检测(效果与Sobel差不多,貌似更平滑)
94 #import "GPUImageXYDerivativeFilter.h" //XYDerivative边缘检测,画面以蓝色为主,绿色为边缘,带彩色
95 #import "GPUImageHarrisCornerDetectionFilter.h" //Harris角点检测,会有绿色小十字显示在图片角点处
96 #import "GPUImageNobleCornerDetectionFilter.h" //Noble角点检测,检测点更多
97 #import "GPUImageShiTomasiFeatureDetectionFilter.h" //ShiTomasi角点检测,与上差别不大
98 #import "GPUImageMotionDetector.h" //动作检测
99 #import "GPUImageHoughTransformLineDetector.h" //线条检测
100 #import "GPUImageParallelCoordinateLineTransformFilter.h" //平行线检测
101
102 #import "GPUImageLocalBinaryPatternFilter.h" //图像黑白化,并有大量噪点
103
104 #import "GPUImageLowPassFilter.h" //用于图像加亮
105 #import "GPUImageHighPassFilter.h" //图像低于某值时显示为黑
106
107
108 #pragma mark - 视觉效果 Visual Effect
109
110 #import "GPUImageSketchFilter.h" //素描
111 #import "GPUImageThresholdSketchFilter.h" //阀值素描,形成有噪点的素描
112 #import "GPUImageToonFilter.h" //卡通效果(黑色粗线描边)
113 #import "GPUImageSmoothToonFilter.h" //相比上面的效果更细腻,上面是粗旷的画风
114 #import "GPUImageKuwaharaFilter.h" //桑原(Kuwahara)滤波,水粉画的模糊效果;处理时间比较长,慎用
115
116 #import "GPUImageMosaicFilter.h" //黑白马赛克
117 #import "GPUImagePixellateFilter.h" //像素化
118 #import "GPUImagePolarPixellateFilter.h" //同心圆像素化
119 #import "GPUImageCrosshatchFilter.h" //交叉线阴影,形成黑白网状画面
120 #import "GPUImageColorPackingFilter.h" //色彩丢失,模糊(类似监控摄像效果)
121
122 #import "GPUImageVignetteFilter.h" //晕影,形成黑色圆形边缘,突出中间图像的效果
123 #import "GPUImageSwirlFilter.h" //漩涡,中间形成卷曲的画面
124 #import "GPUImageBulgeDistortionFilter.h" //凸起失真,鱼眼效果
125 #import "GPUImagePinchDistortionFilter.h" //收缩失真,凹面镜
126 #import "GPUImageStretchDistortionFilter.h" //伸展失真,哈哈镜
127 #import "GPUImageGlassSphereFilter.h" //水晶球效果
128 #import "GPUImageSphereRefractionFilter.h" //球形折射,图形倒立
129
130 #import "GPUImagePosterizeFilter.h" //色调分离,形成噪点效果
131 #import "GPUImageCGAColorspaceFilter.h" //CGA色彩滤镜,形成黑、浅蓝、紫色块的画面
132 #import "GPUImagePerlinNoiseFilter.h" //柏林噪点,花边噪点
133 #import "GPUImage3x3ConvolutionFilter.h" //3x3卷积,高亮大色块变黑,加亮边缘、线条等
134 #import "GPUImageEmbossFilter.h" //浮雕效果,带有点3d的感觉
135 #import "GPUImagePolkaDotFilter.h" //像素圆点花样
136 #import "GPUImageHalftoneFilter.h" //点染,图像黑白化,由黑点构成原图的大致图形
137
138
139 #pragma mark - 混合模式 Blend
140
141 #import "GPUImageMultiplyBlendFilter.h" //通常用于创建阴影和深度效果
142 #import "GPUImageNormalBlendFilter.h" //正常
143 #import "GPUImageAlphaBlendFilter.h" //透明混合,通常用于在背景上应用前景的透明度
144 #import "GPUImageDissolveBlendFilter.h" //溶解
145 #import "GPUImageOverlayBlendFilter.h" //叠加,通常用于创建阴影效果
146 #import "GPUImageDarkenBlendFilter.h" //加深混合,通常用于重叠类型
147 #import "GPUImageLightenBlendFilter.h" //减淡混合,通常用于重叠类型
148 #import "GPUImageSourceOverBlendFilter.h" //源混合
149 #import "GPUImageColorBurnBlendFilter.h" //色彩加深混合
150 #import "GPUImageColorDodgeBlendFilter.h" //色彩减淡混合
151 #import "GPUImageScreenBlendFilter.h" //屏幕包裹,通常用于创建亮点和镜头眩光
152 #import "GPUImageExclusionBlendFilter.h" //排除混合
153 #import "GPUImageDifferenceBlendFilter.h" //差异混合,通常用于创建更多变动的颜色
154 #import "GPUImageSubtractBlendFilter.h" //差值混合,通常用于创建两个图像之间的动画变暗模糊效果
155 #import "GPUImageHardLightBlendFilter.h" //强光混合,通常用于创建阴影效果
156 #import "GPUImageSoftLightBlendFilter.h" //柔光混合
157 #import "GPUImageChromaKeyBlendFilter.h" //色度键混合
158 #import "GPUImageMaskFilter.h" //遮罩混合
159 #import "GPUImageHazeFilter.h" //朦胧加暗
160 #import "GPUImageLuminanceThresholdFilter.h" //亮度阈
161 #import "GPUImageAdaptiveThresholdFilter.h" //自适应阈值
162 #import "GPUImageAddBlendFilter.h" //通常用于创建两个图像之间的动画变亮模糊效果
163 #import "GPUImageDivideBlendFilter.h" //通常用于创建两个图像之间的动画变暗模糊效果
164
165
166 #pragma mark - 尚不清楚
167 #import "GPUImageJFAVoroniFilter.h"
168 #import "GPUImageVoroniConsumerFilter.h"

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