开源框架GPUImage结构分析

    GPUImage是IOS上基于opengl的图像、视频处理开源框架，里面带有大量的滤镜，同时也很方便在原有基础上加入自己的滤镜Filter，所有滤镜是基于opengl shader实现的，所以滤镜效果图像处理是在GPU上实现的，处理效率比较高，在iPhone6及其以上手机，可以做到实时流畅的效果。

    GPUImage基本架构是chain式结构，主要由一个GPUImageOutput interface和一个GPUImageInput protocol串联起来，GPUImageOutput输出Texture，GPUImageInput输入Texture，整个链式图像数据传递由Texture担当。camera，stillimage等图像、视频sources继承自GPUImageOutput，滤镜Filters继承自GPUImageOutput并实现GPUImageInput，View，FileWriter等Outputs实现GPUImageInput，大致结构如下图：

    

    要弄清里面的Chains结构，他们是如何串联起来，我们首先需要对GPUImageOutput interface和GPUImageInput protocol进行剖析，相关类图简单表示如下：

                       

    先来看GPUImageOutput，里面有两个很重要的变量：GPUImageFramebuffer指针类型的outputFramebuffer和NSMutableArray指针类型的targets，四个接口重要接口：notifyTargetAboutNewOutputTexture、setInputFramebufferForTartget、addTarget和removeTarget，下面分别来看看。

    outputFramebuffer变量主要是负责管理GPUImageOutput（包括Sources和Filters）产生的Texture。texture为其代表输出的Texture的index。missingFramebuffer，决定是否生成RenderBuffer，由初始化函数initWIthSize参数是onlyGenerateTexture决定，如果是YES，内部只产生Texture，比如假设源GUPImageVideocamera采集到的视频数据是RGB数据，直接用glTextImage2D更新纹理，如果为NO，则生成Texture的同时生成Framebuffer，Texture更新方式通过RendFramebuffer来实现，如果GUPImageVideocamera采集到的数据为YUV时，通过opengl实现YUV到到RGB的转化，用Texture绑定到Framebuffer的方式更新Texture，所有的Filters都是采用Framebuffer更新方式，因为需要用opengl进行图像处理。pixelBuffer用一个CVPixelBuffer类型变量，主要用来实现GPU和CPU之间的数据高效共享，这样pixelBuffer数据和texture纹理数据同步更新，便于在CPU和GPU端同时高效访问，见我之前的博客链接https://blog.csdn.net/CMSHAO/article/details/80069503。

    targets变量主要是负责管理GPUImageOutput下游GPUImageInput，也就是链接到该GPUImageOutput上的GPUImageInput集合，通过接口addTarget和RemoveTarget来进行管理下游GPUImageInput。

    setInputFramebufferForTartget就是将GPUImageOutput生成的outputFramebuffer设置给下游GPUImageInput target，这样下游GPUImageInput就是在上游GPUImageOutput处理后texture上做处理。

    notifyTargetAboutNewOutputTexture该函数就是在上游GPUImageOutput处理完后，对targets每一个下游GPUImageInput循环调用setInputFramebufferForTartget，完成texture传递。

    通过上述变量和接口，基本上可以懂得GPUImageOutput做了什么工作，基本上就是通过opengl对图像做处理，所处理的结果存在了outputFramebuffer管理的texture纹理上，并在处理完后，通过notifyTargetAboutNewOutputTexture接口将texture结果传递给下游GPUImageInput。

    现在我们来看看GPUImageInput协议，主要有setInputFramebuffer和newFrameReadyAtTime两个接口。setInputFramebuffer正是GPUImageOutput执行setInputFramebufferForTartget调用的，将处理后的texture传递下来。newFrameReadyAtTime紧着跟着setInputFramebuffer被调用，驱动GPUImageInput进行处理。

    上述文字表示转化成图示如下：

    

    这样sources继承GPUImageOutput，filters继承GPUImageOutput和实现GPUImageInput，outputs实现GPUImageInput，一条图像处理数据链就形成了。

参考链接：

    GPUImage：https://github.com/BradLarson/GPUImage

    GPUImage For Android: https://github.com/wysaid/android-gpuimage-plus