来源:袁峥Seemygo

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前言

在看这篇之前,如果您还不了解直播原理,请查看这篇文章如何快速的开发一个完整的iOS直播app(原理篇)

开发一款直播app,美颜功能是很重要的,如果没有美颜功能,可能分分钟钟掉粉千万,本篇主要讲解直播中美颜功能的实现原理,并且实现美颜功能。

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

美颜原理.png

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

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。

    • 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。

    • 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

  • GPUImage处理主要分为3个环节

    • 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

    • 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

    • 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。

GPUImage处理原理.png

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。

美颜效果

  • 关注效果,忽悠本人

GPUImage原生美颜效果

 

GPUImage原生.gif

利用美颜滤镜实现效果

 

(提示:由于 GIF 动图超过微信最大限制,无法上传)

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

    http://www.360doc.com/content/15/0907/10/19175681_497418716.shtml

  • 美颜滤镜

    http://www.jianshu.com/p/945fc806a9b4

  • 美图秀秀滤镜大汇总

    http://www.tuicool.com/articles/6bIbQbQ

源码下载

源码 https://github.com/iThinkerYZ/GPUImgeDemo

注意:第一次打开需要 pod install

结束语

后续还会讲解GPUImage原理openGL ES,视频编码,推流,聊天室,礼物系统等更多功能,敬请关注!!!

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