Metal每日分享，灵魂出窍滤镜效果

本案例的目的是理解如何用Metal实现灵魂出窍滤镜，灵魂出窍效果实现原理是通过两个纹理叠加，根据时间上层纹理做缩放并且不断变化其不透明度来逐渐显现。之前在缓动函数介绍中已经知道如何实现缩放效果，灵魂出窍效果就是在其基础之上再多个纹理对象叠加就能够实现；

效果图

实操代码

// 灵魂出窍滤镜
let filter = C7SoulOut.init(soul: 0.7)

// 方案1:
let dest = BoxxIO.init(element: originImage, filter: filter)
ImageView.image = try? dest.output()

dest.filters.forEach {
    NSLog("%@", "\($0.parameterDescription)")
}

// 方案2:
ImageView.image = try? originImage.make(filter: filter)

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

实现原理

• 过滤器

这款滤镜采用并行计算编码器设计.compute(kernel: "C7SoulOut")，参数因子[soul, maxScale, maxAlpha]

对外开放参数：

• soul: 调整后的灵魂，从0.0到1.0，默认值为0.5
• maxScale: 最大灵魂比例
• maxAlpha: 灵魂最大透明度

/// 灵魂出窍效果
public struct C7SoulOut: C7FilterProtocol {

    public static let soulRange: ParameterRange<Float, Self> = .init(min: 0.0, max: 1.0, value: 0.5)
    
    /// The adjusted soul, from 0.0 to 1.0, with a default of 0.5
    public var soul: Float = soulRange.value
    public var maxScale: Float = 1.5
    public var maxAlpha: Float = 0.5

    public var modifier: Modifier {
        return .compute(kernel: "C7SoulOut")
    }
    
    public var factors: [Float] {
        return [soul, maxScale, maxAlpha]
    }

    public init(soul: Float = soulRange.value, maxScale: Float = 1.5, maxAlpha: Float = 0.5) {
        self.soul = soul
        self.maxScale = maxScale
        self.maxAlpha = maxAlpha
    }
}

• 着色器

对座标点归一化处理，然后采用最终色 = 基色 * (1 - a) + 混合色 * a，最后取对应点(soulX, soulY)像素与原像素叠加产生；

kernel void C7SoulOut(texture2d<half, access::write> outputTexture [[texture(0)]],
                      texture2d<half, access::sample> inputTexture [[texture(1)]],
                      constant float *soulPointer [[buffer(0)]],
                      constant float *maxScalePointer [[buffer(1)]],
                      constant float *maxAlphaPointer [[buffer(2)]],
                      uint2 grid [[thread_position_in_grid]]) {
    constexpr sampler quadSampler(mag_filter::linear, min_filter::linear);
    const half4 inColor = inputTexture.read(grid);
    const float x = float(grid.x) / outputTexture.get_width();
    const float y = float(grid.y) / outputTexture.get_height();

    const half soul = half(*soulPointer);
    const half maxScale = half(*maxScalePointer);
    const half maxAlpha = half(*maxAlphaPointer);

    const half alpha = maxAlpha * (1.0h - soul);
    const half scale = 1.0h + (maxScale - 1.0h) * soul;

    const half soulX = 0.5h + (x - 0.5h) / scale;
    const half soulY = 0.5h + (y - 0.5h) / scale;

    // 最终色 = 基色 * (1 - a) + 混合色 * a
    const half4 soulMask = inputTexture.sample(quadSampler, float2(soulX, soulY));
    const half4 outColor = inColor * (1.0h - alpha) + soulMask * alpha;

    outputTexture.write(outColor, grid);
}

动态效果

<p align="left">
<img src="https://p9-juejin.byteimg.com/tos-cn-i-k3u1fbpfcp/5f2b0a70ab16426fb36054b32c9bc2a9~tplv-k3u1fbpfcp-watermark.image?" width="250" hspace="1px">
</p>

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

• 关于灵魂出窍滤镜介绍与设计到此为止吧。
• 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！！！

✌️.