Metal每日分享，四维向量偏移滤镜效果

本案例的目的是理解如何用Metal实现图像4维向量颜色效果滤镜，通过对像素点颜色进行4维向量叠加运算得到新的像素点；

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Demo

• HarbethDemo地址

实操代码

// 暖色系
let filter = C7ColorVector4(vector: Vector4.Color.warm)

// 方案1:
ImageView.image = try? BoxxIO(element: originImage, filters: [filter, filter2, filter3]).output()

// 方案2:
ImageView.image = originImage.filtering(filter, filter2, filter3)

// 方案3:
ImageView.image = originImage ->> filter ->> filter2 ->> filter3

效果对比图

origin: 原始	warm: 暖色系	cool_tone: 冷色系
WX20221205-103059.png	WX20221205-103110.png	WX20221205-103121.png

实现原理

• 过滤器

这款滤镜采用并行计算编码器设计.compute(kernel: "C7ColorVector4")

对外开放参数

• vector: 4维向量；

/// 四维向量颜色
public struct C7ColorVector4: C7FilterProtocol {
    
    public var vector: Vector4
    
    public var modifier: Modifier {
        return .compute(kernel: "C7ColorVector4")
    }
    
    public func setupSpecialFactors(for encoder: MTLCommandEncoder, index: Int) {
        guard let computeEncoder = encoder as? MTLComputeCommandEncoder else { return }
        var factor = vector.to_factor()
        computeEncoder.setBytes(&factor, length: Vector4.size, index: index + 1)
    }
    
    public init(vector: Vector4) {
        self.vector = vector
    }
}

• 着色器

对像素点颜色进行4维向量叠加运算inColor + half4(*vector)；

kernel void C7ColorVector4(texture2d outputTexture [[texture(0)]],
                           texture2d inputTexture [[texture(1)]],
                           constant float4 *vector [[buffer(0)]],
                           uint2 grid [[thread_position_in_grid]]) {
    const half4 inColor = inputTexture.read(grid);
    
    const half4 outColor = inColor + half4(*vector);
    
    outputTexture.write(outColor, grid);
}

4维向量

• 部分4维向量

extension Vector4 {
    public struct Color { }
}

extension Vector4.Color {
    
    /// 原始
    public static let origin = Vector4(values: [0.0, 0.0, 0.0, 0.0])
    
    /// 暖色，将rgb通道的颜色添加相应的红/绿色值
    /// Warm color, add the color of the rgb channel to the corresponding red/green value.
    public static let warm = Vector4(values: [0.3, 0.3, 0.0, 0.0])
    
    /// 冷色，将rgb通道的颜色添加相应的蓝色值
    /// Cold color, add the color of the rgb channel to the corresponding blue value.
    public static let cool_tone = Vector4(values: [0.0, 0.0, 0.3, 0.0])
}

Harbeth功能清单

• 支持ios系统和macOS系统
• 支持运算符函数式操作
• 支持多种模式数据源 UIImage, CIImage, CGImage, CMSampleBuffer, CVPixelBuffer.
• 支持快速设计滤镜
• 支持合并多种滤镜效果
• 支持输出源的快速扩展
• 支持相机采集特效
• 支持视频添加滤镜特效
• 支持矩阵卷积
• 支持使用系统 MetalPerformanceShaders.
• 支持兼容 CoreImage.
• 滤镜部分大致分为以下几个模块：
  • Blend：图像融合技术
  • Blur：模糊效果
  • Pixel：图像的基本像素颜色处理
  • Effect：效果处理
  • Lookup：查找表过滤器
  • Matrix: 矩阵卷积滤波器
  • Shape：图像形状大小相关
  • Visual: 视觉动态特效
  • MPS: 系统 MetalPerformanceShaders.

最后

• 慢慢再补充其他相关滤镜，喜欢就给我点个星吧。
• 滤镜Demo地址，目前包含100+种滤镜，同时也支持CoreImage混合使用。
• 再附上一个开发加速库KJCategoriesDemo地址
• 再附上一个网络基础库RxNetworksDemo地址
• 喜欢的老板们可以点个星，谢谢各位老板！！！

✌️.