Metal每日分享，纯色图片滤镜效果

news2025/1/19 8:15:40

本案例的目的是理解如何用Metal实现纯色图片效果滤镜，主要就是生成纯色图片；

Demo

HarbethDemo地址

实操代码

// 纯色滤镜
ImageView.image = C7Color.purple.mt.colorImage(with: CGSize(width: 600, height: 600))

效果对比图

不同参数下效果

purple	white	systemPink

实现原理

过滤器

这款滤镜采用并行计算编码器设计.compute(kernel: "C7SolidColor")；

对外开放参数

color: 生成的图片颜色；

/// 纯色滤镜
public struct C7SolidColor: C7FilterProtocol, ComputeFiltering {
    
    public var color: C7Color = .white
    
    public var modifier: Modifier {
        return .compute(kernel: "C7SolidColor")
    }
    
    public func setupSpecialFactors(for encoder: MTLCommandEncoder, index: Int) {
        guard let computeEncoder = encoder as? MTLComputeCommandEncoder else { return }
        var factor = Vector4.init(color: color).to_factor()
        computeEncoder.setBytes(&factor, length: Vector4.size, index: index + 1)
    }
    
    public init(color: C7Color = .white) {
        self.color = color
    }
}

macOS获取RGBA值出错解决方案：

/// Fixed `*** -getRed:green:blue:alpha: not valid for the NSColor Generic Gray Gamma 2.2 Profile colorspace 1 1;
/// Need to first convert colorspace.
/// See: https://stackoverflow.com/questions/67314642/color-not-valid-for-the-nscolor-generic-gray-gamma-when-creating-sktexture-fro
/// - Returns: Color.
func usingColorSpace_sRGB() -> C7Color {
    #if os(macOS)
    let colors: [C7Color] = [
        .white, .black, .gray, .systemPink
    ]
    if colors.contains(base) {
        return base.usingColorSpace(.sRGB) ?? base
    }
    #endif
    return base
}

着色器

取出RGBA像素即可；

kernel void C7SolidColor(texture2d<half, access::write> outputTexture [[texture(0)]],
                         texture2d<half, access::read> inputTexture [[texture(1)]],
                         device float4 *colorVector [[buffer(0)]],
                         uint2 grid [[thread_position_in_grid]]) {
    const half4 color = half4(*colorVector);
    
    const half4 outColor = half4(color[0], color[1], color[2], color[3]);
    
    outputTexture.write(outColor, grid);
}

颜色扩展

根据指定颜色和尺寸生成纯色图片；

#if HARBETH_COMPUTE // Compute module
extension Queen where Base: C7Color {
    
    /// Create a solid color image.
    /// - Parameters:
    ///   - color: Indicates the color.
    ///   - size: Indicates the size of the solid color diagram.
    /// - Returns: Solid color graph.
    public func colorImage(with size: CGSize = CGSize(width: 1, height: 1)) -> C7Image? {
        let width  = Int(size.width > 0 ? size.width : 1)
        let height = Int(size.height > 0 ? size.height : 1)
        let texture = Processed.destTexture(width: width, height: height)
        let filter = C7SolidColor.init(color: base)
        let result = try? Processed.IO(inTexture: texture, outTexture: texture, filter: filter)
        return result?.toImage()
    }
}
#endif

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.