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
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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！！！