Metal每日分享，波动滤镜效果

本案例的目的是理解如何用Metal实现图像波动效果滤镜，还可类似涂鸦效果，主要就是对纹理座标进行正余弦偏移处理；

---

效果图

Demo

• HarbethDemo地址

实操代码

// 波动效果
let filter = C7Fluctuate.init(extent: 50, amplitude: 0.003, fluctuate: 2.5)

// 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: "C7Fluctuate")，参数因子[extent, amplitude, fluctuate]

对外开放参数

• amplitude: 控制振幅的大小，越大图像越夸张；
• extent: 控制波动程度，越大越密集；
• fluctuate: 波动幅度；

/// 波动效果，还可类似涂鸦效果
public struct C7Fluctuate: C7FilterProtocol {
    
    /// 控制振幅的大小，越大图像越夸张
    /// Control the size of the amplitude, the larger the image, the more exaggerated the image.
    public var amplitude: Float = 0.002
    public var extent: Float = 50.0
    public var fluctuate: Float = 0.5
    
    public var modifier: Modifier {
        return .compute(kernel: "C7Fluctuate")
    }
    
    public var factors: [Float] {
        return [extent, amplitude, fluctuate]
    }
    
    public init(extent: Float = 50.0, amplitude: Float = 0.002, fluctuate: Float = 0.5) {
        self.extent = extent
        self.amplitude = amplitude
        self.fluctuate = fluctuate
    }
}

• 着色器

纹理座标归一化处理，然后获取到偏移正余弦值作为xy，取出纹理像素颜色；

kernel void C7Fluctuate(texture2d<half, access::write> outputTexture [[texture(0)]],
                        texture2d<half, access::sample> inputTexture [[texture(1)]],
                        device float *extent [[buffer(0)]],
                        device float *amplitude [[buffer(1)]],
                        device float *fluctuate [[buffer(2)]],
                        uint2 grid [[thread_position_in_grid]]) {
    constexpr sampler quadSampler(mag_filter::linear, min_filter::linear);
    const float2 textureCoordinate = float2(float(grid.x) / outputTexture.get_width(), float(grid.y) / outputTexture.get_height());
    
    float2 offset = float2(0, 0);
    offset.x = sin(grid.x * *extent + *fluctuate) * *amplitude;
    offset.y = cos(grid.y * *extent + *fluctuate) * *amplitude;
    
    const float2 tx = textureCoordinate + offset;//mix(textureCoordinate, textureCoordinate+offset, 0.01);
    const half4 outColor = inputTexture.sample(quadSampler, tx);
    
    outputTexture.write(outColor, grid);
}

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！！！

✌️.