【iOS】（一）GPUImage的结构，滤镜链的实现原理

前言

学了OpenGL，OpenGLES后，去阅读了GPUImage的源码，使用了一段时间，接下来，记录一下我对GPUImage使用和源码阅读的一些分析吧。 相关引用 从0打造一个GPUImage(6)-GPUImage的多滤镜处理逻辑

GPUImage结构

GPUImage目录.png

对于GPUImage，可以分为

• GLProgram 用于加载shader，链接program的类
• GPUImageContext 用于OpenGLContext上下文管理的
• GPUImageFrameBuffer 用于frameBuffer的管理，GPUImage的滤镜链靠的就是传递GPUImageFrameBuffer
• GPUImageFrameBufferCache 用于缓存frameBuffer的类，会根据texture的option属性，已经size生成key，作为缓存
• Sources 可以理解为万恶之源吧，所有的渲染处理，都是从这里开始的，必须继承GPUImageOutput
• Filter 滤镜类 既继承了GPUImageOutput，也遵守GPUImageInput的类，从而实现GPUImageOutput -> filter -> filter -> GPUImageInput的滤镜链的关键
• Outputs，实现了GPUImageInput的组件，是渲染结果的终点

GPUImage的滤镜链

上面也提了，所谓的GPUImage滤镜链就是 GPUImageOutput -> filter -> filter -> GPUImageInput GPUImageOutput通过target数组（里面都是实现GPUImageInput组件），组成了滤镜链的关系，我们需要牢牢的记住这个滤镜链的关系，这样开发的时候，我们就知道如何Debug，如何实现我们需要的效果。那么问题来了，为什么GPUImage可以实现这样的滤镜链呢？

滤镜链实现的原理

这里我们先抛开GPUImage，用OpenGL ES去实现一个具有滤镜叠加效果的Demo，这里的Demo我是参考叶孤城的这篇文章，从0打造一个GPUImage(6)-GPUImage的多滤镜处理逻辑

Demo需要实现的效果，是将一张图片，先后通过叠加亮度滤镜，饱和度滤镜最后显示在屏幕上。

使用GPUImage的渲染步骤

• 通过GPUImagePicture加载图片(这里就是source)
• source addTarget亮度滤镜
• 亮度滤镜传递渲染结果给饱和度滤镜
• 饱和度滤镜传递给GPUImageView，GPUImageView显示渲染结果，

使用OpenGLES的渲染步骤

那么对应的OpenGLES，我们会怎么做呢？首先我们需要以下东西

• 一个源，其实就是将图片信息加载为纹理的过程，这里对应GPUImagePicture
• 3个frameBuffer，前两个挂载亮度滤镜和饱和度滤镜的texture，通过glFramebufferTexture2D绑定texture到frameBuffer上，最后一个frameBuffer挂载的是renderBuffer用于显示

// 绑定texture
glFramebufferTexture2D(GL_FRAMEBUFFER, GL_COLOR_ATTACHMENT0, GL_TEXTURE_2D, brightnessTexture, 0)
glFramebufferTexture2D(GL_FRAMEBUFFER, GL_COLOR_ATTACHMENT0, GL_TEXTURE_2D, saturationTexture, 0)
// 绑定renderBuffer
 glFramebufferRenderbuffer(GL_FRAMEBUFFER, GL_COLOR_ATTACHMENT0, GL_RENDERBUFFER, _renderBuffer);

• 3个Program，前两个Program用于加载亮度滤镜和饱和度滤镜的frameShader文件(这里就相当于GPUImageInput)，最后一个Program加载的frameShader只需要把rgb信息从纹理中取出，然后展示就行了(这里就相当于GPUImageView)。

从以上的步骤，我们可以总结以下结论

• 1、源总是会产生texture开始传递的，这里其实就是GPUImageOutput的职责
• 2、每个滤镜Filter都是通过传递frameBuffer挂载texture来传递渲染结果的（这里的滤镜对应一个program，一个frameBuffer）
• 3、对于需要显示的渲染结果的GPUImageInput，例如GPUImageView，需要依赖frameBuffer挂载renderBuffer进行显示

对于这个Demo的一个流程图，可以参考从0打造一个GPUImage(6)-GPUImage的多滤镜处理逻辑的一幅图，Demo的详细实现请看原文吧。

OpenGLES滤镜叠加流程图

总结

以上就是GPUImage对于滤镜链的实现原理，只有你懂了OpenGL ES的渲染流程，才能彻底的明白GPUImage的滤镜链的原理。所以时时刻刻记住以下关系 GPUImageOutput -> filter -> filter -> GPUImageInput 当然也可以存在多个Source，多个Input的情况，例如要给一个视频添加水印，用GPUImageMovie用于输出视频纹理，用GPUImageUIElement输出UI空间的纹理，通过一个filter进行Blend，最后用一个GPUImageView进行预览，用GPUImageMovieWriter进行输出，滤镜链关系如下

GPUImageOutput -> filter -> filter -> GPUImageInput
                    ↑         ↓
GPUImageOutput ----->    GPUImageInput