这篇文章主要介绍了在iOS中给视频添加滤镜的方法示例，文中通过示例代码介绍的非常详细，对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值，需要的朋友们下面随着小编来一起学习学
这篇文章主要介绍了在iOS中给视频添加滤镜的方法示例，文中通过示例代码介绍的非常详细，对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值，需要的朋友们下面随着小编来一起学习学习吧
正文
在iOS中给视频添加滤镜的方法示例
「众所周知，视频可以 P」，今天我们来学习怎么给视频添加滤镜。
在 iOS 中，对视频进行图像处理一般有两种方式： GPUImage 和 AVFoundation 。
一、GPUImage
在之前的文章中，我们对 GPUImage 已经有了一定的了解。之前一般使用它对摄像头采集的图像数据进行处理，然而，它对本地视频的处理也一样方便。
直接看代码：
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// movieNSString *path = [[NSBundle mainBundle] pathForResource:@"sample" ofType:@"mp4"];NSURL *url = [NSURL fileURLWithPath:path];GPUImageMovie *movie = [[GPUImageMovie alloc] initWithURL:url];// filterGPUImageSmoothToonFilter *filter = [[GPUImageSmoothToonFilter alloc] init];// viewGPUImageView *imageView = [[GPUImageView alloc] initWithFrame:CGRectMake(0, 80, self.view.frame.size.width, self.view.frame.size.width)];[self.view addSubview:imageView];// chain[movie addTarget:filter];[filter addTarget:imageView];// processing[movie startProcessing]; |
核心代码一共就几行。 GPUImageMovie 负责视频文件的读取， GPUImageSmoothToonFilter 负责滤镜效果处理， GPUImageView 负责最终图像的展示。
通过滤镜链将三者串起来，然后调用 GPUImageMovie 的 startProcessing 方法开始处理。
虽然 GPUImage 在使用上简单，但是存在着 没有声音 、 在非主线程调用 UI 、 导出文件麻烦 、 无法进行播放控制 等诸多缺点。
小结：GPUImage 虽然使用很方便，但是存在诸多缺点，不满足生产环境需要。
二、AVFoundation
1、 AVPlayer 的使用
首先来复习一下 AVPlayer 最简单的使用方式：
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NSURL *url = [[NSBundle mainBundle] URLForResource:@"sample" withExtension:@"mp4"];AVURLAsset *asset = [AVURLAsset assetWithURL:url];AVPlayerItem *playerItem = [[AVPlayerItem alloc] initWithAsset:asset]; AVPlayer *player = [[AVPlayer alloc] initWithPlayerItem:playerItem];AVPlayerLayer *playerLayer = [AVPlayerLayer playerLayerWithPlayer:player]; |
第一步先构建 AVPlayerItem ，然后通过 AVPlayerItem 创建 AVPlayer ，最后通过 AVPlayer 创建 AVPlayerLayer 。
AVPlayerLayer 是 CALayer 的子类，可以把它添加到任意的 Layer 上。当 AVPlayer 调用 play 方法时， AVPlayerLayer 上就能将图像渲染出来。
AVPlayer 的使用方式十分简单。但是，按照上面的方式，最终只能在 AVPlayerLayer 上渲染出最原始的图像。如果我们希望在播放的同时，对原始图像进行处理，则需要修改 AVPlayer 的渲染过程。
2、修改 AVPlayer 的渲染过程
修改 AVPlayer 的渲染过程，要从 AVPlayerItem 下手，主要分为 四步 ：
第一步：自定义 AVVideoCompositing 类
AVVideoCompositing 是一个协议，我们的自定义类要实现这个协议。在这个自定义类中，可以获取到每一帧的原始图像，进行处理并输出。
在这个协议中，最关键是 startVideoCompositionRequest 方法的实现：
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// CustomVideoCompositing.m- (void)startVideoCompositionRequest:(AVAsynchronousVideoCompositionRequest *)asyncVideoCompositionRequest { dispatch_async(self.renderingQueue, ^{ @autoreleasepool { if (self.shouldCancelAllRequests) { [asyncVideoCompositionRequest finishCancelledRequest]; } else { CVPixelBufferRef resultPixels = [self newRenderdPixelBufferForRequest:asyncVideoCompositionRequest]; if (resultPixels) { [asyncVideoCompositionRequest finishWithComposedVideoFrame:resultPixels]; CVPixelBufferRelease(resultPixels); } else { // print error } } } });} |
通过 newRenderdPixelBufferForRequest 方法从 AVAsynchronousVideoCompositionRequest 中获取到处理后的 CVPixelBufferRef 后输出，看下这个方法的实现：
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// CustomVideoCompositing.m- (CVPixelBufferRef)newRenderdPixelBufferForRequest:(AVAsynchronousVideoCompositionRequest *)request { CustomVideoCompositionInstruction *videoCompositionInstruction = (CustomVideoCompositionInstruction *)request.videoCompositionInstruction; NSArray<AVVideoCompositionLayerInstruction *> *layerInstructions = videoCompositionInstruction.layerInstructions; CMPersistentTrackID trackID = layerInstructions.firstObject.trackID; CVPixelBufferRef sourcePixelBuffer = [request sourceFrameByTrackID:trackID]; CVPixelBufferRef resultPixelBuffer = [videoCompositionInstruction applyPixelBuffer:sourcePixelBuffer]; if (!resultPixelBuffer) { CVPixelBufferRef emptyPixelBuffer = [self createEmptyPixelBuffer]; return emptyPixelBuffer; } else { return resultPixelBuffer; }} |
在这个方法中，我们通过 trackID 从 AVAsynchronousVideoCompositionRequest 中获取到 sourcePixelBuffer ，也就是当前帧的原始图像。
然后调用 videoCompositionInstruction 的 applyPixelBuffer 方法，将 sourcePixelBuffer 作为输入，得到处理后的结果 resultPixelBuffer 。也就是说，我们对图像的处理操作，都发生在 applyPixelBuffer 方法中。
在 newRenderdPixelBufferForRequest 这个方法中，我们已经拿到了当前帧的原始图像 sourcePixelBuffer ，其实也可以直接在这个方法中对图像进行处理。
那为什么还需要把处理操作放在 CustomVideoCompositionInstruction 中呢？
因为在实际渲染的时候，自定义 AVVideoCompositing 类的实例创建是系统内部完成的。也就是说，我们访问不到最终的 AVVideoCompositing 对象。所以无法进行一些渲染参数的动态修改。而从 AVAsynchronousVideoCompositionRequest 中，可以获取到 AVVideoCompositionInstruction 对象，所以我们需要自定义 AVVideoCompositionInstruction ，这样就可以间接地通过修改 AVVideoCompositionInstruction 的属性，来动态修改渲染参数。
第二步：自定义 AVVideoCompositionInstruction
这个类的关键点是 applyPixelBuffer 方法的实现：
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// CustomVideoCompositionInstruction.m- (CVPixelBufferRef)applyPixelBuffer:(CVPixelBufferRef)pixelBuffer { self.filter.pixelBuffer = pixelBuffer; CVPixelBufferRef outputPixelBuffer = self.filter.outputPixelBuffer; CVPixelBufferRetain(outputPixelBuffer); return outputPixelBuffer;} |
这里把 OpenGL ES 的处理细节都封装到了 filter 中。这个类的实现细节可以先忽略，只需要知道它接受 原始的 CVPixelBufferRef ，返回 处理后的 CVPixelBufferRef 。
第三步：构建 AVMutableVideoComposition
构建的代码如下：
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self.videoComposition = [self createVideoCompositionWithAsset:self.asset];self.videoComposition.customVideoCompositorClass = [CustomVideoCompositing class];- (AVMutableVideoComposition *)createVideoCompositionWithAsset:(AVAsset *)asset { AVMutableVideoComposition *videoComposition = [AVMutableVideoComposition videoCompositionWithPropertiesOfAsset:asset]; NSArray *instructions = videoComposition.instructions; NSMutableArray *newInstructions = [NSMutableArray array]; for (AVVideoCompositionInstruction *instruction in instructions) { NSArray *layerInstructions = instruction.layerInstructions; // TrackIDs NSMutableArray *trackIDs = [NSMutableArray array]; for (AVVideoCompositionLayerInstruction *layerInstruction in layerInstructions) { [trackIDs addObject:@(layerInstruction.trackID)]; } CustomVideoCompositionInstruction *newInstruction = [[CustomVideoCompositionInstruction alloc] initWithSourceTrackIDs:trackIDs timeRange:instruction.timeRange]; newInstruction.layerInstructions = instruction.layerInstructions; [newInstructions addObject:newInstruction]; } videoComposition.instructions = newInstructions; return videoComposition;} |
构建 AVMutableVideoComposition 的过程 主要做两件事情 。
第一件事情，把 videoComposition 的 customVideoCompositorClass 属性，设置为我们自定义的 CustomVideoCompositing 。
第二件事情，首先通过系统提供的方法 videoCompositionWithPropertiesOfAsset 构建出 AVMutableVideoComposition 对象，然后将它的 instructions 属性修改为自定义的 CustomVideoCompositionInstruction 类型。（就像「第一步」提到的，后续可以在 CustomVideoCompositing 中，拿到 CustomVideoCompositionInstruction 对象。）
注意：这里可以把 CustomVideoCompositionInstruction 保存下来，然后通过修改它的属性，去修改渲染参数。
第四步：构建 AVPlayerItem
有了 AVMutableVideoComposition 之后，后面的事情就简单多了。
只需要在创建 AVPlayerItem 的时候，多赋值一个 videoComposition 属性。
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self.playerItem = [[AVPlayerItem alloc] initWithAsset:self.asset];self.playerItem.videoComposition = self.videoComposition; |
这样，整条链路就串起来了， AVPlayer 在播放时，就能在 CustomVideoCompositionInstruction 的 applyPixelBuffer 方法中接收到 原始图像的 CVPixelBufferRef 。
3、应用滤镜效果
这一步要做的事情是： 在 CVPixelBufferRef 上添加滤镜效果，并输出处理后的 CVPixelBufferRef 。
要做到这件事情，有很多种方式。包括但不限定于： OpenGL ES 、 CIImage 、 Metal 、 GPUImage 等。
为了同样使用前面用到的 GPUImageSmoothToonFilter ，这里介绍一下 GPUImage 的方式。
关键代码如下：
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- (CVPixelBufferRef)renderByGPUImage:(CVPixelBufferRef)pixelBuffer { CVPixelBufferRetain(pixelBuffer); __block CVPixelBufferRef output = nil; runSynchronouslyOnVideoProcessingQueue(^{ [GPUImageContext useImageProcessingContext]; // (1) GLuint textureID = [self.pixelBufferHelper convertYUVPixelBufferToTexture:pixelBuffer]; CGSize size = CGSizeMake(CVPixelBufferGetWidth(pixelBuffer), CVPixelBufferGetHeight(pixelBuffer)); [GPUImageContext setActiveShaderProgram:nil]; // (2) GPUImageTextureInput *textureInput = [[GPUImageTextureInput alloc] initWithTexture:textureID size:size]; GPUImageSmoothToonFilter *filter = [[GPUImageSmoothToonFilter alloc] init]; [textureInput addTarget:filter]; GPUImageTextureOutput *textureOutput = [[GPUImageTextureOutput alloc] init]; [filter addTarget:textureOutput]; [textureInput processTextureWithFrameTime:kCMTimeZero]; // (3) output = [self.pixelBufferHelper convertTextureToPixelBuffer:textureOutput.texture textureSize:size]; [textureOutput doneWithTexture]; glDeleteTextures(1, &textureID); }); CVPixelBufferRelease(pixelBuffer); return output;} |
(1)一开始读入的视频帧是 YUV 格式的，首先把 YUV 格式的 CVPixelBufferRef 转成 OpenGL 纹理。
(2)通过 GPUImageTextureInput 来构造滤镜链起点， GPUImageSmoothToonFilter 来添加滤镜效果， GPUImageTextureOutput 来构造滤镜链终点，最终也是输出 OpenGL 纹理。
(3)将处理后的 OpenGL 纹理转化为 CVPixelBufferRef 。
另外，由于 CIImage 使用简单，也顺便提一下用法。
关键代码如下：
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- (CVPixelBufferRef)renderByCIImage:(CVPixelBufferRef)pixelBuffer { CVPixelBufferRetain(pixelBuffer); CGSize size = CGSizeMake(CVPixelBufferGetWidth(pixelBuffer), CVPixelBufferGetHeight(pixelBuffer)); // (1) CIImage *image = [[CIImage alloc] initWithCVPixelBuffer:pixelBuffer]; // (2) CIImage *filterImage = [CIImage imageWithColor:[CIColor colorWithRed:255.0 / 255 green:245.0 / 255 blue:215.0 / 255 alpha:0.1]]; // (3) image = [filterImage imageByCompositingOverImage:image]; // (4) CVPixelBufferRef output = [self.pixelBufferHelper createPixelBufferWithSize:size]; [self.context render:image toCVPixelBuffer:output]; CVPixelBufferRelease(pixelBuffer); return output;} |
(1)将 CVPixelBufferRef 转化为 CIImage 。
(2)创建一个带透明度的 CIImage 。
(3)用系统方法将 CIImage 进行叠加。
(4)将叠加后的 CIImage 转化为 CVPixelBufferRef 。
4、导出处理后的视频
视频处理完成后，最终都希望能导出并保存。
导出的代码也很简单：
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self.exportSession = [[AVAssetExportSession alloc] initWithAsset:self.asset presetName:AVAssetExportPresetHighestQuality];self.exportSession.videoComposition = self.videoComposition;self.exportSession.outputFileType = AVFileTypeMPEG4;self.exportSession.outputURL = [NSURL fileURLWithPath:self.exportPath];[self.exportSession exportAsynchronouslyWithCompletionHandler:^{ // 保存到相册 // ...}]; |
这里关键的地方在于将 videoComposition 设置为前面构造的 AVMutableVideoComposition 对象，然后设置好输出路径和文件格式后就可以开始导出。导出成功后，可以将视频文件转存到相册中。
小结： AVFoundation 虽然使用比较繁琐，但是功能强大，可以很方便地导出视频处理的结果，是用来做视频处理的不二之选。
源码
请到 GitHub 上查看完整代码。
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原文链接：http://www.lymanli.com/2020/03/15/ios-video-filter/
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