图像滤镜效果CIFilter

CIFilter 是 Core Image 框架中的一个类，用于执行图像的滤镜操作或效果处理。通过 CIFilter，可以对图像进行各种操作，比如模糊、色彩调整、锐化、扭曲等。

CIFilter 的核心特点

1、滤镜操作的核心对象：

每个 CIFilter 实例代表一个特定的图像处理操作。

它接收一个输入图像（通常是 CIImage）并应用滤镜处理后输出一个新的 CIImage。

2、丰富的内置滤镜：

Core Image 提供了大量预定义的滤镜，比如：

模糊滤镜：CIGaussianBlur

色彩调整：CIColorControls

扭曲效果：CITwirlDistortion

合成效果：CISourceOverCompositing

3、动态参数设置：

每个滤镜都有自己的参数，允许自定义效果强度或方式。

4、链式操作：

滤镜可以串联使用，每个滤镜的输出可以作为下一个滤镜的输入。

CIFilter 的基本使用

1、创建 CIFilter

创建一个滤镜实例：

import CoreImage
import CoreImage.CIFilterBuiltins

let filter = CIFilter.gaussianBlur()

或者使用名字创建：

let filter = CIFilter(name: "CIGaussianBlur")

2、设置滤镜输入

向滤镜提供输入图像（CIImage）和参数：

filter.inputImage = CIImage(image: UIImage(named: "example")!)
filter.radius = 10.0 // 模糊半径

3、获取输出图像

滤镜的结果是一个新的 CIImage：

if let outputImage = filter.outputImage {
    print("Filter applied successfully")
}

4、渲染最终图像

CIImage 是一个抽象对象，通常需要通过 CIContext 渲染为 UIImage 或 CGImage：

let context = CIContext()
if let outputImage = filter.outputImage,
   let cgImage = context.createCGImage(outputImage, from: outputImage.extent) {
    let uiImage = UIImage(cgImage: cgImage)
}

内置滤镜示例

模糊效果

let filter = CIFilter.gaussianBlur()
filter.inputImage = CIImage(image: UIImage(named: "example")!)
filter.radius = 20.0

色彩调整

let filter = CIFilter.colorControls()
filter.inputImage = CIImage(image: UIImage(named: "example")!)
filter.saturation = 0.5
filter.brightness = 0.1
filter.contrast = 1.2

扭曲效果

let filter = CIFilter.twirlDistortion()
filter.inputImage = CIImage(image: UIImage(named: "example")!)
filter.center = CGPoint(x: 150, y: 150)
filter.radius = 100
filter.angle = 3.14

链式操作

可以将多个滤镜串联起来实现复杂效果：

let inputImage = CIImage(image: UIImage(named: "example")!)

// 模糊滤镜
let blurFilter = CIFilter.gaussianBlur()
blurFilter.inputImage = inputImage
blurFilter.radius = 10.0

// 色彩调整滤镜
let colorFilter = CIFilter.colorControls()
colorFilter.inputImage = blurFilter.outputImage
colorFilter.saturation = 0.8
colorFilter.brightness = 0.2
colorFilter.contrast = 1.5

// 渲染最终图像
let context = CIContext()
if let outputImage = colorFilter.outputImage,
   let cgImage = context.createCGImage(outputImage, from: outputImage.extent) {
    let uiImage = UIImage(cgImage: cgImage)
}

动态参数与查找滤镜

可以动态获取和设置滤镜参数：

if let filter = CIFilter(name: "CIGaussianBlur") {
    print(filter.attributes) // 打印所有参数信息
    filter.setValue(20.0, forKey: kCIInputRadiusKey) // 设置半径
}

所有参数信息示例：

["CIAttributeFilterAvailable_iOS": 6,   // 此滤镜自 iOS 6 开始可用。
    "inputImage": {
    CIAttributeClass = CIImage;     // 输入必须是 CIImage 类型
    CIAttributeDescription = "The image to use as an input for the effect.";    // 描述该参数是滤镜效果的输入图像
    CIAttributeDisplayName = Image;     // 输入参数的显示名称为“Image”
    CIAttributeType = CIAttributeTypeImage; // 输入类型是图像。
}, "CIAttributeFilterCategories": <__NSArrayI_Transfer 0x600000259960>(
CICategoryBlur,     // 类别模糊
CICategoryStillImage,   // 可用于静态图片
CICategoryVideo,    // 可用于视频
CICategoryBuiltIn,  // 系统内置滤镜
CICategoryHighDynamicRange  // 可用于 HDR 图像处理
)
, "inputRadius": {  // 滤镜的模糊半径参数
    CIAttributeClass = NSNumber;    // 类型是数字
    CIAttributeDefault = 10;    // 默认为10
    CIAttributeDescription = "The radius determines how many pixels are used to create the blur. The larger the radius, the blurrier the result.";  // 描述模糊半径的作用，半径越大，模糊越明显
    CIAttributeDisplayName = Radius;    // 参数的显示名称是“Radius”
    CIAttributeIdentity = 0;    // 表示模糊半径的标识值（通常是默认值或最小值）
    CIAttributeMin = 0;     // 最小值是 0
    CIAttributeSliderMax = 100; // 指定 UI 滑块的范围在 0 到 100。
    CIAttributeSliderMin = 0;   // 指定 UI 滑块的范围在 0 到 100。
    CIAttributeType = CIAttributeTypeScalar;    // 参数是标量类型。
}, 
"CIAttributeFilterName": CIGaussianBlur,    // 滤镜的系统标识符
"CIAttributeFilterAvailable_Mac": 10.4,     // 此滤镜自 macOS 10.4 开始可用。
"CIAttributeReferenceDocumentation": http://developer.apple.com/library/ios/documentation/GraphicsImaging/Reference/CoreImageFilterReference/index.html#//apple_ref/doc/filter/ci/CIGaussianBlur,   // 滤镜的官方文档链接，提供详细的使用说明
 "CIAttributeFilterDisplayName": Gaussian Blur  // 滤镜的显示名称
]

需要注意的是，filter.attributes 是描述性元数据，不反映动态运行时的参数值，因此这些值不会随着运行时动态参数值的更改而变化。

如果想要验证动态参数可以使用filter.value进行验证：

// 获取运行时的 inputRadius 值
if let currentRadius = filter.value(forKey: kCIInputRadiusKey) as? CGFloat {
    print("Current inputRadius value: \(currentRadius)") // 输出 10.0
}
filter.setValue(20.0, forKey: kCIInputRadiusKey) // 设置半径
// 获取运行时的 inputRadius 值
if let currentRadius = filter.value(forKey: kCIInputRadiusKey) as? CGFloat {
    print("Current inputRadius value: \(currentRadius)") // 输出 20.0
}

获取所有可用滤镜名称：

let allFilters = CIFilter.filterNames(inCategory: nil)
print(allFilters)

输出内容为：

filterName:["CIAccordionFoldTransition", "CIAdditionCompositing", "CIAffineClamp", "CIAffineTile", "CIAffineTransform", "CIAreaAverage", "CIAreaHistogram",
    ...]

可接受的所有输入参数

inputKeys 是一个字符串数组，包含滤镜可接受的所有输入参数的键名。这些键名是常量（如 kCIInputImageKey、kCIInputRadiusKey 等）。

用途:

方便开发者快速获取当前滤镜支持的输入参数。

用于动态判断某个参数是否可设置，例如：

let inputKeys = currentFilter.inputKeys
if inputKeys.contains(kCIInputIntensityKey) {
    currentFilter.setValue(amount, forKey: kCIInputIntensityKey) }
if inputKeys.contains(kCIInputRadiusKey) { currentFilter.setValue(amount * 200, forKey: kCIInputRadiusKey) }
if inputKeys.contains(kCIInputScaleKey) { currentFilter.setValue(amount * 10, forKey: kCIInputScaleKey) }

inputKeys 返回当前滤镜可接受的所有参数键（String 类型数组）。每个滤镜都有不同的输入参数集。

if inputKeys.contains(…): 检查滤镜是否支持特定的输入参数。

currentFilter.setValue(…): 动态设置滤镜的参数值。

示例参数设置

1、kCIInputIntensityKey:

如果滤镜支持 “强度” 参数（Intensity），设置其值为 amount。

2、kCIInputRadiusKey:

如果滤镜支持 “半径” 参数（Radius），设置其值为 amount * 200。

半径控制漩涡扭曲的范围，值越大，扭曲范围越广。

3、kCIInputScaleKey:

如果滤镜支持 “缩放” 参数（Scale），设置其值为 amount * 10。

inputKeys和attributes对比

1、inputKeys：

数据结构为[String]。

提供参数键名，用于快速检查支持的参数。

信息仅包含参数名称（键值）。

用于判断参数是否存在并动态设置值。

简单快捷，只有名称列表。

2、attributes：

数据结构为 [String:Any]。

提供参数的详细描述信息，用于动态生成 UI 或调整界限。

参数的类型、默认值、取值范围、功能描述等。

用于构建智能、动态的滤镜 UI 或为用户提供参数的约束提示。

复杂但全面，适合深入操作。

何时使用？

1、inputKeys:

在代码中动态检查参数是否存在，设置值时非常方便。

示例:

if inputKeys.contains("inputRadius") {
    filter.setValue(100, forKey: "inputRadius")
}

2、attributes:

如果需要动态生成滤镜参数的 UI，或为用户提供更智能的选项限制（如滑动条范围），attributes 非常有用。

示例:

if let radiusAttributes = filter.attributes["inputRadius"] as? [String: Any] {
    let defaultRadius = radiusAttributes[kCIAttributeDefault] as? Float ?? 0
    let maxRadius = radiusAttributes[kCIAttributeMax] as? Float ?? 1000
    print("Radius: Default=\(defaultRadius), Max=\(maxRadius)")
}

另一种滤镜输入方式

前面提到的滤镜输入方式为：

filter.inputImage = CIImage(image: UIImage(named: "example")!)

还有另一种滤镜输入方式：

currentFilter.setValue(beginImage, forKey: kCIInputImageKey)

在上面的代码中，currentFilter是创建的滤镜示例，beginImage为CIImage。

示例代码：

struct ContentView: View {
    @State private var currentFilter = CIFilter.sepiaTone()
    ...
    func loadImage() {
        Task {
            guard let imageData = try await selectedItem?.loadTransferable(type: Data.self) else { return }
            guard let inputImage = UIImage(data: imageData) else { return }
            let beginImage = CIImage(image: inputImage)
            // 设置滤镜输入
            currentFilter.setValue(beginImage, forKey: kCIInputImageKey)
        }
    }
    ...
}

输入方式的区别

1、setValue(_:forKey:)：

这是 Core Image 提供的通用方式，用于设置任何滤镜参数。

形式：

currentFilter.setValue(beginImage, forKey: kCIInputImageKey)

作用：

通过字符串键（如 kCIInputImageKey）设置滤镜的输入属性。

支持任何参数，不限于 inputImage。

适合动态场景，比如通过键值对动态修改滤镜参数。

灵活性：

适用于所有 CIFilter，即使某些滤镜没有为参数提供属性封装。

允许通过键访问滤镜的隐藏属性。

缺点：

字符串键可能导致拼写错误，编译器无法校验键的有效性（不安全）。

2、filter.inputImage

这是 Core Image 提供的强类型方式，专门用于设置输入图像。

形式：

filter.inputImage = beginImage

作用：

使用滤镜的强类型接口（如果存在）。

直接通过属性访问，设置滤镜的输入图像。

灵活性：

仅适用于特定的滤镜（例如 CIFilter.sepiaTone()），这些滤镜已经为参数提供了强类型的属性。

如果滤镜没有强类型属性（如 CIFilter.custom()），就无法使用这种方式。

优点：

强类型和编译器支持，能减少拼写错误。

更符合 Swift 的类型安全特性。

何时使用哪种方式？

使用 setValue(_:forKey:) 的场景

动态滤镜：需要动态切换滤镜，或者对滤镜的参数进行动态操作。

let randomFilter = CIFilter(name: "CISepiaTone")!
randomFilter.setValue(beginImage, forKey: kCIInputImageKey)

访问非公开参数：一些滤镜的参数可能没有强类型属性，必须通过键访问。

使用 filter.inputImage 的场景

静态滤镜：明确使用某个固定的滤镜（如 CIFilter.sepiaTone()）。

let sepiaFilter = CIFilter.sepiaTone()
sepiaFilter.inputImage = beginImage

最佳实践

在能够使用 filter.inputImage 的场景下，优先选择这种强类型方式；只有在需要动态操作或访问非公开参数时，才考虑使用 setValue(_:forKey:)。

CoreImage.CIFilterBuiltins

CoreImage.CIFilterBuiltins 是 Core Image 提供的一组类型安全的滤镜构造器。导入它可以更直观的方式使用 Core Image 的滤镜，而不需要手动处理字符串类型的滤镜名称。

什么是 CoreImage.CIFilterBuiltins？

CoreImage.CIFilterBuiltins 是 Core Image 的一个扩展，它提供了特定滤镜的强类型接口。例如，它允许通过 .gaussianBlur() 或 .sepiaTone() 等方法直接创建滤镜实例，而不是通过 CIFilter(name:) 的方式使用字符串创建。

特性和优点

类型安全：编译器会检查调用的方法和参数，避免拼写错误或传递不正确的值。

自动补全：通过 Xcode 自动补全功能，可以快速找到可用的滤镜。

语义清晰：相比于字符串形式的滤镜名称，方法名更具可读性。

是否必须导入 CoreImage.CIFilterBuiltins？

必须导入的场景：如果想使用类型安全的构造器（如 .gaussianBlur()），需要显式导入：

import CoreImage
import CoreImage.CIFilterBuiltins

不需要导入的场景：如果使用的是传统的字符串构造方式 CIFilter(name:)，则无需导入 CoreImage.CIFilterBuiltins。

示例比较

传统字符串方式

使用字符串名称时，创建滤镜和设置参数需要手动指定：

let filter = CIFilter(name: "CIGaussianBlur")
filter?.setValue(ciImage, forKey: kCIInputImageKey)
filter?.setValue(10.0, forKey: kCIInputRadiusKey)

缺点：

不支持类型检查，容易出现拼写错误。

参数和方法的提示较少。

使用 CoreImage.CIFilterBuiltins

通过内置构造器，可以更安全地创建和使用滤镜：

let filter = CIFilter.gaussianBlur()
filter.inputImage = ciImage
filter.radius = 10.0

优点：

更加简洁直观。

提供了类型检查和参数补全。

CoreImage.CIFilterBuiltins 的作用

本质上，它是为每个 Core Image 滤镜定义了一个 Swift 原生接口，使开发者无需记忆滤镜的字符串名称，并且能够更自然地与 Swift 的类型系统和语法集成。例如：

extension CIFilter {
    static func gaussianBlur() -> CIGaussianBlur {
        return CIFilter(name: "CIGaussianBlur") as! CIGaussianBlur
    }
}

CoreImage.CIFilterBuiltins 提供的这些方法在背后封装了上述实现。

总结

CIFilter 是 Core Image 的核心，用于实现强大的图像处理功能。

它提供了丰富的预定义滤镜和参数，支持动态操作。

通过链式使用滤镜，可以创建复杂的效果。

与 GPU 加速渲染结合，CIFilter 能高效处理大规模图像任务，是开发者处理图像时的重要工具。

CoreImage.CIFilterBuiltins 是一个扩展，为 Core Image 提供了类型安全的滤镜创建接口。

是否导入取决于具体的需求：

如果需要类型安全的方式（推荐），请导入。

如果继续使用传统的字符串构造方式，则不需要导入。

它是 Swift 化的设计，旨在简化 Core Image 的使用并提高代码的安全性和可读性。