Metal每日分享，自然饱和度滤镜效果

news2025/2/4 1:13:26

本案例的目的是理解如何用Metal实现自然饱和度效果滤镜，简单讲就是调整图像整体的明亮程度，如调节到较高数值，图像会产生色彩过饱和从而引起图像失真；

Demo

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实操代码

// 自然饱和度滤镜
let filter = C7Vibrance.init(vibrance: -1.2)

// 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

不同参数下效果

vibrance: -1.2	vibrance: -0.5	vibrance: 1.0

实现原理

过滤器

这款滤镜采用并行计算编码器设计.compute(kernel: "C7Vibrance")，参数因子[vibrance]；

对外开放参数

vibrance: 将图像的振动从-1.2更改为1.2，默认值为0.0；

/// 自然饱和度
public struct C7Vibrance: C7FilterProtocol {
    
    public static let range: ParameterRange<Float, Self> = .init(min: -1.2, max: 1.2, value: 0.0)
    
    /// Change the vibrance of an image, from -1.2 to 1.2, with a default of 0.0
    public var vibrance: Float = range.value
    
    public var modifier: Modifier {
        return .compute(kernel: "C7Vibrance")
    }
    
    public var factors: [Float] {
        return [vibrance]
    }
    
    public init(vibrance: Float = range.value) {
        self.vibrance = vibrance
    }
}

着色器

计算出rgb的平均值，获取单通道颜色的最大值，得到饱和度计算后值amt，混合rgb和最大值和饱和度值得到最终的像素rgb；

kernel void C7Vibrance(texture2d<half, access::write> outputTexture [[texture(0)]],
                       texture2d<half, access::read> inputTexture [[texture(1)]],
                       constant float *vibrance [[buffer(0)]],
                       uint2 grid [[thread_position_in_grid]]) {
    const half4 inColor = inputTexture.read(grid);
    
    const half average = (inColor.r + inColor.g + inColor.b) / 3.0h;
    const half mx = max(inColor.r, max(inColor.g, inColor.b));
    const half amt = (mx - average) * (-half(*vibrance) * 3.0h);
    const half4 outColor = half4(mix(inColor.rgb, half3(mx), amt), inColor.a);
    
    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.