第四十篇、美颜篇

　　在很多的应用中，如美图秀秀，美颜相机，直播视频的app等，都需要一些美颜的处理效果，在实现的过程中主要是将采集到的视频和相片，进行一定的滤镜处理，让后在将其展示出来。

1.利用GPUImage处理直播过程中美颜的流程

• 采集视频 => 获取每一帧图片 => 滤镜处理 => GPUImageView展示

美颜基本概念

　　GPU：（Graphic Processor Unit图形处理单元）手机或者电脑用于图像处理和渲染的硬件

　　GPU工作原理：CPU指定显示控制器工作，显示控制器根据CPU的控制到指定的地方去取数据和指令， 目前的数据一般是从显存里取，如果显存里存不下，则从内存里取， 内存也放不下，　　　　　　　　则从硬盘里取，当然也不是内存放不下，而是为了节省内存的话，可以放在硬盘里，然后通过指令控制显示控制器去取。

　　OpenGL ES：（Open Graphics Library For Embedded(嵌入的) Systems 开源嵌入式系统图形处理框架），一套图形与硬件接口，用于把处理好的图片显示到屏幕上。

　　GPUImage:是一个基于OpenGL ES 2.0图像和视频处理的开源iOS框架，提供各种各样的图像处理滤镜，并且支持照相机和摄像机的实时滤镜，内置120多种滤镜效果，并且能够自定义图　　　　　　像滤镜。

　　滤镜处理的原理:就是把静态图片或者视频的每一帧进行图形变换再显示出来。它的本质就是像素点的坐标和颜色变化

2.GPUImage处理画面原理

• GPUImage采用链式方式来处理画面,通过addTarget:方法为链条添加每个环节的对象，处理完一个target,就会把上一个环节处理好的图像数据传递下一个target去处理，称为GPUImage处理链。
  • 比如：墨镜原理，从外界传来光线，会经过墨镜过滤，在传给我们的眼睛，就能感受到大白天也是乌黑一片，哈哈。
  • 一般的target可分为两类
    • 中间环节的target, 一般是各种filter, 是GPUImageFilter或者是子类.
    • 最终环节的target, GPUImageView：用于显示到屏幕上, 或者GPUImageMovieWriter：写成视频文件。
• GPUImage处理主要分为3个环节
  • source(视频、图片源) -> filter（滤镜） -> final target (处理后视频、图片)
  • GPUImaged的Source:都继承GPUImageOutput的子类，作为GPUImage的数据源,就好比外界的光线，作为眼睛的输出源
    • GPUImageVideoCamera：用于实时拍摄视频
    • GPUImageStillCamera：用于实时拍摄照片
    • GPUImagePicture：用于处理已经拍摄好的图片，比如png,jpg图片
    • GPUImageMovie：用于处理已经拍摄好的视频,比如mp4文件
  • GPUImage的filter:GPUimageFilter类或者子类，这个类继承自GPUImageOutput,并且遵守GPUImageInput协议，这样既能流进，又能流出，就好比我们的墨镜，光线通过墨镜的处理，最终进入我们眼睛
  • GPUImage的final target:GPUImageView,GPUImageMovieWriter就好比我们眼睛，最终输入目标。

3.美颜原理

• 磨皮(GPUImageBilateralFilter)：本质就是让像素点模糊，可以使用高斯模糊，但是可能导致边缘会不清晰，用双边滤波(Bilateral Filter) ，有针对性的模糊像素点，能保证边缘不被模糊。
• 美白(GPUImageBrightnessFilter)：本质就是提高亮度。

 

4.GPUImage实战

GPUImage原生美颜

• 步骤一：使用Cocoapods导入GPUImage
• 步骤二：创建视频源GPUImageVideoCamera
• 步骤三：创建最终目的源：GPUImageView
• 步骤四：创建滤镜组(GPUImageFilterGroup)，需要组合亮度(GPUImageBrightnessFilter)和双边滤波(GPUImageBilateralFilter)这两个滤镜达到美颜效果.
• 步骤五：设置滤镜组链
• 步骤六：设置GPUImage处理链，从数据源 => 滤镜 => 最终界面效果
• 步骤七：开始采集视频

注意点：

• SessionPreset最好使用AVCaptureSessionPresetHigh，会自动识别，如果用太高分辨率，当前设备不支持会直接报错
• GPUImageVideoCamera必须要强引用，否则会被销毁，不能持续采集视频.
• 必须调用startCameraCapture，底层才会把采集到的视频源，渲染到GPUImageView中，就能显示了。
• GPUImageBilateralFilter的distanceNormalizationFactor值越小，磨皮效果越好,distanceNormalizationFactor取值范围: 大于1。

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];

    // 创建视频源
    // SessionPreset:屏幕分辨率，AVCaptureSessionPresetHigh会自适应高分辨率
    // cameraPosition:摄像头方向
    GPUImageVideoCamera *videoCamera = [[GPUImageVideoCamera alloc] initWithSessionPreset:AVCaptureSessionPresetHigh cameraPosition:AVCaptureDevicePositionFront];
     videoCamera.outputImageOrientation = UIInterfaceOrientationPortrait;
    _videoCamera = videoCamera;

    // 创建最终预览View
    GPUImageView *captureVideoPreview = [[GPUImageView alloc] initWithFrame:self.view.bounds];
    [self.view insertSubview:captureVideoPreview atIndex:0];

    // 创建滤镜：磨皮，美白，组合滤镜
    GPUImageFilterGroup *groupFilter = [[GPUImageFilterGroup alloc] init];

    // 磨皮滤镜
    GPUImageBilateralFilter *bilateralFilter = [[GPUImageBilateralFilter alloc] init];
    [groupFilter addTarget:bilateralFilter];
    _bilateralFilter = bilateralFilter;

    // 美白滤镜
    GPUImageBrightnessFilter *brightnessFilter = [[GPUImageBrightnessFilter alloc] init];
    [groupFilter addTarget:brightnessFilter];
    _brightnessFilter = brightnessFilter;

    // 设置滤镜组链
    [bilateralFilter addTarget:brightnessFilter];
    [groupFilter setInitialFilters:@[bilateralFilter]];
    groupFilter.terminalFilter = brightnessFilter;

    // 设置GPUImage响应链，从数据源 => 滤镜 => 最终界面效果
    [videoCamera addTarget:groupFilter];
    [groupFilter addTarget:captureVideoPreview];

    // 必须调用startCameraCapture，底层才会把采集到的视频源，渲染到GPUImageView中，就能显示了。
    // 开始采集视频
    [videoCamera startCameraCapture];
}

- (IBAction)brightnessFilter:(UISlider *)sender {
    _brightnessFilter.brightness = sender.value;
}

- (IBAction)bilateralFilter:(UISlider *)sender {
    // 值越小，磨皮效果越好
    CGFloat maxValue = 10;
    [_bilateralFilter setDistanceNormalizationFactor:(maxValue - sender.value)];
}

利用美颜滤镜实现

• 步骤一：使用Cocoapods导入GPUImage
• 步骤二：导入GPUImageBeautifyFilter文件夹
• 步骤三：创建视频源GPUImageVideoCamera
• 步骤四：创建最终目的源：GPUImageView
• 步骤五：创建最终美颜滤镜：GPUImageBeautifyFilter
• 步骤六：设置GPUImage处理链，从数据源 => 滤镜 => 最终界面效果

注意：

• 切换美颜效果原理：移除之前所有处理链，重新设置处理链

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    // Do any additional setup after loading the view.
    // 创建视频源
    // SessionPreset:屏幕分辨率，AVCaptureSessionPresetHigh会自适应高分辨率
    // cameraPosition:摄像头方向
    GPUImageVideoCamera *videoCamera = [[GPUImageVideoCamera alloc] initWithSessionPreset:AVCaptureSessionPresetHigh cameraPosition:AVCaptureDevicePositionFront];
    videoCamera.outputImageOrientation = UIInterfaceOrientationPortrait;
    _videoCamera = videoCamera;

    // 创建最终预览View
    GPUImageView *captureVideoPreview = [[GPUImageView alloc] initWithFrame:self.view.bounds];
    [self.view insertSubview:captureVideoPreview atIndex:0];
    _captureVideoPreview = captureVideoPreview;

    // 设置处理链
    [_videoCamera addTarget:_captureVideoPreview];

    // 必须调用startCameraCapture，底层才会把采集到的视频源，渲染到GPUImageView中，就能显示了。
    // 开始采集视频
    [videoCamera startCameraCapture];

}

- (IBAction)openBeautifyFilter:(UISwitch *)sender {

    // 切换美颜效果原理：移除之前所有处理链，重新设置处理链
    if (sender.on) {

        // 移除之前所有处理链
        [_videoCamera removeAllTargets];

        // 创建美颜滤镜
        GPUImageBeautifyFilter *beautifyFilter = [[GPUImageBeautifyFilter alloc] init];

        // 设置GPUImage处理链，从数据源 => 滤镜 => 最终界面效果
        [_videoCamera addTarget:beautifyFilter];
        [beautifyFilter addTarget:_captureVideoPreview];

    } else {

        // 移除之前所有处理链
        [_videoCamera removeAllTargets];
        [_videoCamera addTarget:_captureVideoPreview];
    }


}

GPUImage扩展

• GPUImage所有滤镜介绍
• 美颜滤镜
• 美图秀秀滤镜大汇总