GPUImage调节亮度&饱和度

亮度调节有两种实现方式:一种方式是非线性亮度调节,一种是线性亮度调节.

1,非线性亮度调节(GPUImageBrightnessFilter)

它的实现非常简单,即对图像的RGB通道,每个通道增加相同的增量.
GPUImageBrightnessFilter就是使用这种方法.
这种方法的优点:代码简单,亮度调整速度快.
缺点是:图片信息损失比较大,调整过的图像平淡,无层次感.

NSString *const kGPUImageBrightnessFragmentShaderString = SHADER_STRING
(
 varying highp vec2 textureCoordinate;
 
 uniform sampler2D inputImageTexture;
 uniform lowp float brightness;
 
 void main()
 {
     lowp vec4 textureColor = texture2D(inputImageTexture, textureCoordinate);
    //通过调节uniform类型的brightness[-1.0,1.0]参数对rgb非线性调节亮度
     gl_FragColor = vec4((textureColor.rgb + vec3(brightness)), textureColor.w);
 }
);

2,线性亮度调节(GPUImageHSBFilter)

采用的HSL工业颜色标准,代表色相(Hue),饱和度(Saturation),明度(Lightness)三个通道的颜色,每个通道用0~255的数值表示.这种调节是通过对色相/饱和度/明度三个颜色通道的变化以及相互之间的叠加来得到各种颜色.

GPUImageHSBFilter使用的就是这种方法.
线性亮度调节就是先将RGB表示的图像转换为HSL的颜色空间,然后对L通道进行调节,得到新的L值,再与HS通道合并为新的HSL,最终转换为RGB得到新的图像.
这种方法的优点是:调节过的图像层次感很强;
缺点是:代码复杂,调节速度慢,而且当亮度增减量较大时图像有较大失真.

GPUImageHSBFilter 继承自GPUImageColorMatrixFilter, GPUImageHSBFilter中并没有专有的fragmentShader,根据用户对HSB的调整,计算出对应的colorMatrix,有兴趣的可以去研究GPUImageHSBFilter中的转换算法

NSString *const kGPUImageColorMatrixFragmentShaderString = SHADER_STRING
(
 varying highp vec2 textureCoordinate;
 
 uniform sampler2D inputImageTexture;
 
 uniform lowp mat4 colorMatrix;
 uniform lowp float intensity;
 
 void main()
 {
     lowp vec4 textureColor = texture2D(inputImageTexture, textureCoordinate);
     lowp vec4 outputColor = textureColor * colorMatrix;
     //intensity代表了原始与修改后的颜色强度,其实就是一个合成用的系数
     gl_FragColor = (intensity * outputColor) + ((1.0 - intensity) * textureColor);
 }
);

3,饱和度调节

饱和度是用来表示颜色的鲜艳程度.
图像饱和度调节有很多总方法,最简单的方法就是判断每个像素的R.G.B值是否大于128,若大于,则加上调节值,小于则减去调节值;
也可将像素RGB转换为HSV,然后调整其S部分,从而达到线性调节图像饱和度的目的,这种方法就是使用GPUImageHSBFilter滤镜来调节.

GPUImageSaturationFilter使用的是第一种方法.通过RGB计算出本像素点的亮度值,计算公式如下:
luminance = 0.2125 * R + 0.7154 * G + 0.0721 * B(人的眼球对绿色最敏感,所以对绿色取的百分比最大,红色次之)
然后设计一个可以调节饱和度大小的参数saturation,取值范围[0.0,2.0],默认为1.0,代表输出图像就是输入图像,像素不做任何变化.如果取值为0.0,则代表灰度图;若值为2.0,则代表饱和度最大.

output = (1.0 - saturation) * vec3(luminance) + saturation * vec3(R,G,B)
因为饱和度代表了色彩的纯度,所以增加饱和度时,首先要对RGB都乘以大于1.0的系数,然后减去一个亮度值,防止其亮度不一致.反之,降低饱和度原理一样.

NSString *const kGPUImageSaturationFragmentShaderString = SHADER_STRING
(
 varying highp vec2 textureCoordinate;
 
 uniform sampler2D inputImageTexture;
 uniform lowp float saturation;
 
 // Values from "Graphics Shaders: Theory and Practice" by Bailey and Cunningham
 const mediump vec3 luminanceWeighting = vec3(0.2125, 0.7154, 0.0721);
 
 void main()
 {
    lowp vec4 textureColor = texture2D(inputImageTexture, textureCoordinate);
   // dot() 向量点乘函数
    lowp float luminance = dot(textureColor.rgb, luminanceWeighting);
    lowp vec3 greyScaleColor = vec3(luminance);
    //mix()线性混合函数
   gl_FragColor = vec4(mix(greyScaleColor, textureColor.rgb, saturation), textureColor.w);
 }
);