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学习用MetalPerformanceShaders进行图像处理

iOS 9在MetalKit中新增了MetalPerformanceShaders类，可以使用GPU进行高效的图像计算，比如高斯模糊，图像直方图计算，索贝尔边缘检测算法等。我最近刚开始学习Metal的使用，并做了一个高斯模糊的例子作为"HelloWorld"程序,下面分享一下我的学习成果~

注意:运行该程序需要有一个系统版本为iOS9的iOS设备，因为Metal只能在真机上运行。

首先建立工程:

在ViewContoller.swift文件中导入需要的framework:

import MetalKit import MetalPerformanceShaders

如果出现未识别的错误不要担心，把你的设备选到iOS Device而不是模拟器，错误就会消失。

导入需要的资源图片到工程里:

学习用MetalPerformanceShaders进行图像处理

只要拖到工程文件夹中就可以了，不需要拖入Assets.xcassets中:

学习用MetalPerformanceShaders进行图像处理

打开Main.storyboard,拖一个UISlider进去，这个用来控制高斯模糊的半径。

最大值设为100:

学习用MetalPerformanceShaders进行图像处理

设置好约束:

学习用MetalPerformanceShaders进行图像处理

最后类似于这样:

学习用MetalPerformanceShaders进行图像处理

向ViewContoller.swift文件中拖一个outlet,用来获取模糊半径:

学习用MetalPerformanceShaders进行图像处理

还有一个valueChanged的监控方法，用来实时改变模糊效果:

学习用MetalPerformanceShaders进行图像处理

背景设置为黑色:

学习用MetalPerformanceShaders进行图像处理

然后开始配置我们Metal代码,首先了解一下MetalPerformanceShaders的使用流程：

配置MTKView用来承载模糊的结果
为MTKView创建新的命令队列MTLCommandQueue
读取资源数据,创建MTLTexture，作为高斯模糊的数据源。
创建高斯模糊对象
运行高斯模糊，并绘制结果到MTKView

了解了需要哪几步之后我们正式开始写代码,首先添加一些需要的变量:

var metalView: MTKView!  var commandQueue: MTLCommandQueue!  var sourceTexture: MTLTexture!

使ViewController遵循MTKViewDelegate协议:

class ViewController: UIViewController,MTKViewDelegate{ ......... }

实现它的两个代理方法:

func drawInMTKView(view: MTKView) {      }     func mtkView(view: MTKView, drawableSizeWillChange size: CGSize) {          }

第一个方法用来绘制我们的MTKView，第二个方法在MTKView的可绘制区域改变时会调用。

新建一个方法func setUpMetalView()来配置MTKView,添加以下代码:

func setUpMetalView(){         //设置metalView大小，边框等属性         metalView = MTKView(frame: CGRect(origin: CGPointZero, size: CGSize(width: 300, height: 300)))         metalView.center = view.center         metalView.layer.borderColor = UIColor.whiteColor().CGColor         metalView.layer.borderWidth = 5         metalView.layer.cornerRadius = 20         metalView.clipsToBounds = true         view.addSubview(metalView)          //读取默认设备.         metalView.device = MTLCreateSystemDefaultDevice()          //确保当前设备支持MetalPerformanceShaders         guard let metalView = metalView where MPSSupportsMTLDevice(metalView.device) else {             print("该设备不支持MetalPerformanceShaders!")             return }          //配置MTKview属性         metalView.delegate = self         metalView.depthStencilPixelFormat = .Depth32Float_Stencil8          // 设置输入/输出数据的纹理(texture)格式         metalView.colorPixelFormat = .BGRA8Unorm          //将`currentDrawable.texture`设置为可写         metalView.framebufferOnly = false       }

新建一个方法func loadAssets(),用来加载资源数据等操作:

func loadAssets() {         // 创建新的命令队列         commandQueue = metalView.device!.newCommandQueue()          //设置纹理加载器         let textureLoader = MTKTextureLoader(device: metalView.device!)         //对图片进行加载和设置                 let image = UIImage(named: "AnimalImage")         //处理后的图片是倒置，要先将其倒置过来才能显示出正图像         let mirrorImage = UIImage(CGImage: (image?.CGImage)!, scale: 1, orientation: UIImageOrientation.DownMirrored)         //将图片调整至所需大小         let scaledImage = UIImage.scaleToSize(mirrorImage, size: CGSize(width:600, height: 600))          let cgimage = scaledImage.CGImage           // 将图片加载到 MetalPerformanceShaders的输入纹理(source texture)         do {              sourceTexture = try textureLoader.newTextureWithCGImage(cgimage!, options: [:])           }         catch let error as NSError {             fatalError("Unexpected error ocurred: /(error.localizedDescription).")         }     }

这里我们自定义了一个UIImage的类方法,在UIImage的extension中添加这个方法:

extension UIImage{      class func scaleToSize(image:UIImage,size:CGSize)->UIImage{         UIGraphicsBeginImageContext(size)         image.drawInRect(CGRect(origin: CGPointZero, size: size))          let scaledImage = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext()         UIGraphicsEndImageContext()         return scaledImage       } }

在viewDidLoad方法中调用这两个方法:

setUpMetalView() loadAssets()

到了最后一步了~在drawInMTKView(view: MTKView)方法中绘制我们的metalView:

func drawInMTKView(view: MTKView) {         //得到MetalPerformanceShaders需要使用的命令缓存区         let commandBuffer = commandQueue.commandBuffer()          // 初始化MetalPerformanceShaders高斯模糊，模糊半径(sigma)为slider所设置的值         let gaussianblur = MPSImageGaussianBlur(device: view.device!, sigma: self.blurRadius.value)          // 运行MetalPerformanceShader高斯模糊         gaussianblur.encodeToCommandBuffer(commandBuffer, sourceTexture: sourceTexture, destinationTexture: view.currentDrawable!.texture)           // 提交`commandBuffer`         commandBuffer.presentDrawable(view.currentDrawable!)         commandBuffer.commit()     }

我们在每次滑块滑动后重新绘制metalView:

@IBAction func blurRadiusDidChanged(sender: UISlider) {         metalView.setNeedsDisplay()     }

然后应该就可以运行了~结果如下:

学习用MetalPerformanceShaders进行图像处理

当然真机效果比这个要好很多，插上手机亲自试一下吧~

本文章源代码下载: github地址

如果本篇文章对你有帮助，请点一下喜欢！您的支持是我继续写作的动力~

原文 http://www.cocoachina.com/ios/20160217/15298.html

正文到此结束

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