Core Image 是用來最大化利用其所運行之上的硬件的。每個濾鏡實際上的實現(xiàn)，即內(nèi)核，是由一個 GLSL (即 OpenGL 的著色語言) 的子集來書寫的。當(dāng)多個濾鏡連接成一個濾鏡圖表，Core Image 便把內(nèi)核串在一起來構(gòu)建一個可在 GPU 上運行的高效程序。

只要有可能，Core Image 都會把工作延遲。通常情況下，直到濾鏡圖表的最后一個濾鏡的輸出被請求之前都不會發(fā)生分配或處理。

為了完成工作，Core Image 需要一個稱為上下文 (context) 的對象。這個上下文是框架真正工作的地方，它需要分配必要的內(nèi)存，并編譯和運行濾鏡內(nèi)核來執(zhí)行圖像處理。建立一個上下文是非常昂貴的，所以你會經(jīng)常想創(chuàng)建一個反復(fù)使用的上下文。接下來我們將看到如何創(chuàng)建一個上下文。

查詢可用的濾鏡

Core Image 濾鏡是按名字創(chuàng)建的。要獲得系統(tǒng)濾鏡的列表，我們要向 Core Image 的 kCICategoryBuiltIn 類別請求得到濾鏡的名字：

let filterNames = CIFilter.filterNamesInCategory(kCICategoryBuiltIn) as [String]

iOS 上可用的濾鏡列表非常接近于 OS X 上可用濾鏡的一個子集。在 OS X 上有 169 個內(nèi)置濾鏡，在 iOS 上有 127 個。

通過名字創(chuàng)建一個濾鏡

現(xiàn)在，我們有了可用濾鏡的列表，我們就可以創(chuàng)建和使用濾鏡了。例如，要創(chuàng)建一個高斯模糊濾鏡，我們傳給 CIFilter 初始化方法相應(yīng)的名稱就可以了：

let blurFilter = CIFilter(named:"CIGaussianBlur")

設(shè)置濾鏡參數(shù)

由于 Core Image 的插件結(jié)構(gòu)，大多數(shù)濾鏡屬性并不是直接設(shè)置的，而是通過鍵值編碼（KVC）設(shè)置。例如，要設(shè)置模糊濾鏡的模糊半徑，我們使用 KVC 來設(shè)置 inputRadius 屬性：

blurFilter.setValue(10.0 forKey:"inputRadius")

由于這種方法需要 AnyObject? （即 Objective-C 里的 id）作為其參數(shù)值，它不是類型安全的。因此，設(shè)置濾鏡參數(shù)需要謹(jǐn)慎一些，確保你傳值的類型是正確的。

查詢?yōu)V鏡屬性

為了知道一個濾鏡提供什么樣的輸入和輸出參數(shù)，我們就可以分別獲取 inputKeys 和 outputKeys 數(shù)組。它們都返回 NSString 的數(shù)組。

要獲取每個參數(shù)的詳細(xì)信息，我們可以看看由濾鏡提供的 attributes 字典。每個輸入和輸出參數(shù)名映射到它自己的字典里，描述了它是什么樣的參數(shù)，如果有的話還會給出它的最大值和最小值。例如，下面是 CIColorControls 濾鏡對應(yīng)的 inputBrightness 參數(shù)字典：

inputBrightness = {
    CIAttributeClass = NSNumber;
    CIAttributeDefault = 0;
    CIAttributeIdentity = 0;
    CIAttributeMin = -1;
    CIAttributeSliderMax = 1;
    CIAttributeSliderMin = -1;
    CIAttributeType = CIAttributeTypeScalar;
};

對于數(shù)值參數(shù)，該字典會包含 kCIAttributeSliderMin 和 kCIAttributeSliderMax 鍵，來限制期望的輸入域。大多數(shù)參數(shù)還包含一個 kCIAttributeDefault 關(guān)鍵字，映射到該參數(shù)的默認(rèn)值。

圖片濾鏡實戰(zhàn)

圖像濾鏡的工作由三部分組成：構(gòu)建和配置濾鏡圖表，發(fā)送等待濾鏡處理的圖像，得到濾鏡處理后的圖像。下面的部分對此進行了詳細(xì)描述。

構(gòu)建一個濾鏡圖表

構(gòu)建一個濾鏡圖表由這幾個部分組成：實例化我們需要的濾鏡，設(shè)置它們的參數(shù)，把它們連接起來以便該圖像數(shù)據(jù)按順序傳過每個濾鏡。

在本節(jié)中，我們將創(chuàng)建一個用來制作 19 世紀(jì)錫版照風(fēng)格圖像的濾鏡圖表。我們將兩個效果鏈在一起來達(dá)到這種效果：同時去飽和以及染色調(diào)的黑白濾鏡，和一個暗角濾鏡來創(chuàng)建一個有陰影效果的加框圖片。

用 Quartz Composer，來做 Core Image 濾鏡圖表的原型非常有用，可以從蘋果開發(fā)者網(wǎng)站下載。下面，我們整理了所需的照片濾鏡，把黑白濾鏡和暗角濾鏡串在一起：

http://wiki.jikexueyuan.com/project/objc/images/21-22.png" alt="" />

一旦達(dá)到了我們滿意的效果，我們可以重新在代碼里創(chuàng)建濾鏡圖表：

let sepiaColor = CIColor(red: 0.76, green: 0.65, blue: 0.54)
let monochromeFilter = CIFilter(name: "CIColorMonochrome",
    withInputParameters: ["inputColor" : sepiaColor, "inputIntensity" : 1.0])
monochromeFilter.setValue(inputImage, forKey: "inputImage")

let vignetteFilter = CIFilter(name: "CIVignette",
    withInputParameters: ["inputRadius" : 1.75, "inputIntensity" : 1.0])
vignetteFilter.setValue(monochromeFilter.outputImage, forKey: "inputImage")

let outputImage = vignetteFilter.outputImage

需要注意的是黑白濾鏡的輸出圖像變?yōu)榘到菫V鏡的輸入圖像。這將導(dǎo)致暗角效果要應(yīng)用到黑白圖像上。還要注意的是，我們可以在初始化中指定參數(shù)，而不一定需要用 KVC 單獨設(shè)置它們。

創(chuàng)建輸入圖像

Core Image 濾鏡要求其輸入圖像是 CIImage 類型。而對于 iOS 的程序員來說這可能會有一點不尋常，因為他們更習(xí)慣用 UIImage，但這個區(qū)別是值得的。一個 CIImage 實例實際上比 UIImage 更全面，因為 CIImage 可以無限大。當(dāng)然，我們不能存儲無限的圖像在內(nèi)存中，但在概念上，這意味著你可以從 2D 平面上的任意區(qū)域獲取圖像數(shù)據(jù)，并得到一個有意義的結(jié)果。

所有我們在本文中使用的圖像都是有限的，而且也可以很容易從一個 UIImage 來創(chuàng)建一個 CIImage。事實上，這只需要一行代碼：

let inputImage = CIImage(image: uiImage)

也有很方便的初始化方法直接從圖像數(shù)據(jù)或文件 URL 來創(chuàng)建 CIImage。

一旦我們有了一個 CIImage，我們就可以通過設(shè)置濾鏡的 inputImage 參數(shù)來將其設(shè)置為濾鏡的輸入圖像：

filter.setValue(inputImage, forKey:"inputImage")

得到一個濾鏡處理后的圖片

濾鏡都有一個名為 outputImage 的屬性。正如你可能已經(jīng)猜到的一樣，它是 CIImage 類型的。那么，我們?nèi)绾螌崿F(xiàn)從一個 CIImage 創(chuàng)建 UIImage 這樣一個反向操作？好了，雖然我們到此已經(jīng)花了所有的時間建立一個濾鏡圖表，現(xiàn)在是調(diào)用 CIContext 的力量來實際的做圖像濾鏡處理工作的時候了。

創(chuàng)建一個上下文最簡單的方法是給它的構(gòu)造方法傳一個 nil 字典：

let ciContext = CIContext(options: nil)

為了得到一個濾鏡處理過的圖像，我們需要 CIContext 從輸出圖像的一個矩形內(nèi)創(chuàng)建一個 CGImage，傳入輸入圖像的范圍（bounds）：

let cgImage = ciContext.createCGImage(filter.outputImage, fromRect: inputImage.extent())

我們使用輸入圖像大小的原因是，輸出圖像通常和輸入圖像具有不同的尺寸比。例如，一個模糊圖像由于采樣超出了輸入圖像的邊緣，圍繞在其邊界外還會有一些額外的像素。

現(xiàn)在，我們可以從這個新創(chuàng)建的 CGImage 來創(chuàng)建一個 UIImage 了：

let uiImage = UIImage(CGImage: cgImage)

直接從一個 CIImage 創(chuàng)建 UIImage 也是可以的，但這種方法有點讓人郁悶：如果你試圖在一個 UIImageView 上顯示這樣的圖像，其 contentMode 屬性將被忽略。使用過渡的 CGImage 則需要一個額外的步驟，但可以省去這一煩惱。

用 OpenGL 來提高性能

用 CPU 來繪制一個 CGImage 是非常耗時和浪費的，它只將結(jié)果回傳給 UIKit 來做合成。我們更希望能夠在屏幕上繪制應(yīng)用濾鏡后的圖像，而不必去 Core Graphics 里繞一圈。幸運的是，由于 OpenGL 和 Core Image 的可互操作性，我們可以這么做。

要 OpenGL 上下文和 Core Image 上下文之間共享資源，我們需要用一個稍微不同的方式來創(chuàng)建我們的 CIContext：

let eaglContext = EAGLContext(API: .OpenGLES2)
let ciContext = CIContext(EAGLContext: context)

在這里，我們用 OpenGL ES 2.0 的功能集創(chuàng)建了一個 EAGLContext。這個 GL 上下文可以用作一個 GLKView 的背襯上下文或用來繪制成一個 CAEAGLLayer。示例代碼使用這種技術(shù)來有效地繪制圖像。

當(dāng)一個 CIContext 具有了關(guān)聯(lián) GL 的上下文，濾鏡處理后的圖像就可用 OpenGL 來繪制，像如下這樣調(diào)用方法：

ciContext.drawImage(filter.outputImage, inRect: outputBounds, fromRect: inputBounds)

與以前一樣，fromRect 參數(shù)是用濾鏡處理后的圖像的坐標(biāo)空間來繪制的圖像的一部分。這個 inRect 參數(shù)是 GL 上下文的坐標(biāo)空間的矩形應(yīng)用到需要繪制圖像上。如果你想保持圖像的長寬比，你可能需要做一些數(shù)學(xué)計算來得到適當(dāng)?shù)?inRect。

強制在 CPU 上做濾鏡操作

只要有可能，Core Image 將在 GPU 上執(zhí)行濾鏡操作。然而，它確實有回滾到 CPU 上執(zhí)行的可能。濾鏡操作在 CPU 上完成可具有更好的精確度，因為 GPU 經(jīng)常在浮點計算上以失真換得更快的速度。在創(chuàng)建一個上下文時，你可以通過設(shè)置 kCIContextUseSoftwareRenderer 關(guān)鍵字的值為 true 來強制 Core Image 在 CPU 上運行。

你可以通過在 Xcode 中設(shè)置計劃配置（scheme configuration）里的 CI_PRINT_TREE 環(huán)境變量為 1 來決定用 CPU 還是 GPU 來渲染。這將導(dǎo)致每次一個濾鏡處理圖像被渲染的時候 Core Image 都會打印診斷信息。此設(shè)置用來檢查合成圖像濾鏡樹也很有用。

示例應(yīng)用一覽

本文的示例代碼是一個 iPhone 應(yīng)用程序，展示了 iOS 里大量的各式 Core Image 圖像濾鏡。

為濾鏡參數(shù)創(chuàng)建一個 GUI

為了盡可能多的演示各種濾鏡，示例應(yīng)用程序利用了 Core Image 的內(nèi)省特點生成了一個界面，用于控制它支持的濾鏡參數(shù)：

http://wiki.jikexueyuan.com/project/objc/images/21-23.png" alt="" />

示例應(yīng)用程序只限于單一的圖像輸入以及零個或多個數(shù)值輸入的濾鏡。也有一些有趣的濾鏡不屬于這一類（特別是那些合成和轉(zhuǎn)換濾鏡）。即便如此，該應(yīng)用程序仍然很好的概述了 Core Image 支持的功能。

對于每個濾鏡的輸入?yún)?shù)，都有一個滑動條可以用于配置參數(shù)的最小值和最大值，其值被設(shè)置為默認(rèn)值。當(dāng)滑動條的值發(fā)生變化時，它把改變后的值傳給它的 delegate，一個持有 CIFilter 引用的 UIImageView 子類。

使用內(nèi)建的照片濾鏡

除了許多其他的內(nèi)置濾鏡，示例應(yīng)用程序還展示了 iOS 7 中引入的照片濾鏡。這些濾鏡沒有我們可以調(diào)整的參數(shù)，但它們值得被囊括進來，因為它們展示了如何在 iOS 中模擬照片應(yīng)用程序的效果：

http://wiki.jikexueyuan.com/project/objc/images/21-24.png" alt="" />

結(jié)論

這篇文章簡要介紹了 Core Image 這個高性能的圖像處理框架。我們一直在試圖在如此簡短的形式內(nèi)盡可能多的展示這個框架的功能。你現(xiàn)在已經(jīng)學(xué)會了如何實例化和串聯(lián) Core Image 的濾鏡，在濾鏡圖表傳入和輸出圖像，以及調(diào)整參數(shù)來獲得想要的結(jié)果。你還學(xué)習(xí)了如何訪問系統(tǒng)提供的照片濾鏡，用以模擬在 iOS 上的照片應(yīng)用程序的行為。

現(xiàn)在你知道了足夠多的東西來寫你自己的照片編輯應(yīng)用程序了。隨著更多的一些探索，你就可以寫自己的濾鏡了，利用你的 Mac 或 iPhone 的神奇的力量來執(zhí)行以前無法想象的效果?？烊邮肿霭桑?/p>

參考

Core Image Filter Reference 包含了 Core Image 提供的圖像濾鏡的完整列表，以及用法示例。

如果想要寫更函數(shù)式風(fēng)格的 Core Image 代碼，可以看看 Florian Kluger 在 objccn.io 話題 #16 里的文章。

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Core Image 介紹

基本概念

熟悉 Core Image API

Core Image 架構(gòu)