Metal每日分享，调整对比度滤镜效果

news2024/11/17 17:35:40

本案例的目的是理解如何用Metal实现调整对比度效果滤镜，调整对比度就是在保证平均亮度不变的情况下，扩大或缩小亮的点和暗的点之间的差异；

Demo

HarbethDemo地址

实操代码

// 对比度
let filter = C7Contrast.init(contrast: 2.0)

// 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

不同参数下对比度效果

0.5	1.5	2.0

实现原理

过滤器

这款滤镜采用并行计算编码器设计.compute(kernel: "C7Contrast")，参数因子[contrast]

对外开放参数

contrast: 调整后的对比度，从0到2.0，默认值为1.0是原始图片；

/// 对比度
public struct C7Contrast: C7FilterProtocol {
    
    public static let range: ParameterRange<Float, Self> = .init(min: 0, max: 2.0, value: 1.0)
    
    /// The adjusted contrast, from 0 to 2.0, with a default of 1.0 being the original picture.
    public var contrast: Float = range.value
    
    public var modifier: Modifier {
        return .compute(kernel: "C7Contrast")
    }
    
    public var factors: [Float] {
        return [contrast]
    }
    
    public init(contrast: Float = range.value) {
        self.contrast = contrast
    }
}

着色器

对每个像素颜色使用对比度系数(contrast)和对比度0(对比度为0的颜色(rgb = 0.5))进行差值；

kernel void C7Contrast(texture2d<half, access::write> outputTexture [[texture(0)]],
                       texture2d<half, access::read> inputTexture [[texture(1)]],
                       constant float *contrast [[buffer(0)]],
                       uint2 grid [[thread_position_in_grid]]) {
    const half4 inColor = inputTexture.read(grid);
    
    const half3 zero = half3(0.5h);// 平均亮度
    const half4 outColor((zero + (inColor.rgb - zero) * half3(*contrast)), 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.