▐ 创建CIContext
创建 CIContext 时，需要遵循一个 view 一个 context 的原则。由于视频的每一帧都会发生变化，将CIContext的cacheIntermediates属性设置为false可以大大淘汰内存消耗。
如果在使用Core Image时将同时运用Metal（作为输入或输出），通过设置MTLCommandQueue属性创建CIContext将会是较好选择。在不使用MTLCommandQueue的情况下，每一个Metal或CoreImage实验的使命都在差别队列中并以wait下令分隔开，导致使命实验服从低。通过设置MTLCommandQueue创建的CIContext和相应的Metal使命在同一队列中，能提高app的运行服从。
图一：不使用MTLCommandQueue的工作流程
图二：使用MTLCommandQueue的工作流程
▐ 编写Core Image Kernel（在Metal中实现）
为了将结果处置惩罚得更丰富，通过Metal来实现自定义CI Kernel是个高效的选择。苹果官方提供了的很多方便摆设的内置工具（都通过Metal实现），如内置CI滤镜。通过Metal实现自定义CI Kernel，不但app的runtime编译时间将会大大淘汰（这段工作会移至app构建完成后举行），开发者还能获得高性能语言特性（如gather-reads、group-writes、半精度浮点数）、高效开发体验（如缩进检查、缩进高光）等功能。
▐ 选择合适的View类
如果要对视频/动图应用特效，静态内容View如UIImageView或NSImageView应当被避免。AVPlayerView和MetalKit View（MTKView）是个两个不错的选择。前者为简单选择，后者为进阶选择。
使用AVPlayerView时，需要创建AVMutableVideoComposition对象，CI滤镜在block中实验图像处置惩罚使命。在举行断点debug时，通过点击CIImage对象地点右侧的眼睛图示可以欣赏CI滤镜处置惩罚流程的详细信息。
官方提供的案例中，Core Image还将10位的HDR视频帧数据主动从HLG转化成了Core Image working space。
图三：CI Image断点测试中显现的处置惩罚流程
使用MTKView时，开发者需要以frame和device作为参数重载init方法。VIew对应的CIContext也将在init函数中被创建。如果我们在macOS中开发支持HDR的view，color-Pixel-Format属性需要被设定为rgba16Float，wants-Extended-Dynamic-Range-Content属性需要被设定为true。设定完init方法后，开发者需要实现draw-in view方法。需要注意的是，此处并未直接将Metal材质传入CIRenderDestination函数，而是创建了一个会返回texture的block。这使得CIContext能在前面的帧尚未完成时将Metal工作入队。之后该方法会实验渲染使命（至指定目的地）并创建command buffer将当前绘制结果渲染至view。
本人也亲自尝试了通过Core Image处置惩罚视频的整个流程。以下案例使用CIVortexDistortion滤镜对视频举行逐帧处置惩罚并渲染，展示内容包含核心代码、原视频、CI滤镜处置惩罚后视频以及断点测试的滤镜逐帧处置惩罚图示。
let filepath: String? = Bundle.main.path(forResource: “test_video”, ofType: “MOV”)
let fileURL = URL.init(fileURLWithPath: filepath!)
let asset = AVAsset(url: fileURL)
let item = AVPlayerItem(asset: asset)
item.videoComposition = AVMutableVideoComposition(asset: asset) { request in
let filter = CIFilter(name: “CIVortexDistortion”)
filter?.setValue(request.sourceImage, forKey: kCIInputImageKey)
filter?.setValue(NSNumber(400), forKey: “inputAngle”)
filter?.setValue(NSNumber(1200), forKey: “inputRadius”)
filter?.setValue(CIVector(x: 700, y: 400), forKey: “inputCenter”)
let out = filter?.outputImage
request.finish(with: out ?? request.sourceImage, context: nil)
}
avPlayer = AVPlayer(playerItem: item)
测试核心代码
原视频（笔者本人取材）
添加CIVortexDistortion滤镜后的视频
图四：断点调试时Core Image对每帧的处置惩罚流程
基于Metal构建Core Image Kernel
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使用CI Kernel有诸多优势，包罗上文提及的缩短runtime编译时间、高性能语言特性（如gather-reads、group-writes、半精度浮点数）、高效开发体验（如缩进检查、缩进高光）。基于Metal构建CI Kernel有5步流程，会在下文举行逐一介绍。
▐ 在项目中增长自定义构建规则
苹果官方推荐在项目target中增长两项自定义构建规则。第一个构建规则针对以“.ci.metal”为后缀名的文件。该构建规则会创建一个以“.ci.air”为后缀名的二进制输出文件。
图五：针对“*.ci.metal”文件的构建规则
第二个构建规则针对以“.ci.air”为后缀名的文件（上一个构建规则的输出结果）。该构建规则会在app的资源文件夹内创建以“.ci.metallib”为后缀名的输出文件。
图六：针对“*.ci.air”文件的构建规则
▐ 在项目中增长.ci.metal资源
在Xcode提供的创建面板中选择Metal File即可。开发者对Metal File举行定名时需要以“.ci”作为后缀名，这样项目中新生成的文件会以“.ci.metal”作为后缀名。
▐ 编写Metal Kernel
便携Metal Kernel需要include CoreImage.h头文件，用来使用Metal和Core Image提供的各种类。官方提供的范例编写了一个CIColorKernel，输入参数为coreimage::samle_t对象（表示输入图片的一个像素）、time和coreimage::destination对象，返回float4像素。
图七：苹果官方提供的代码范例：Metal Kernel编写
苹果官方为开发者提供了描述CI Kernel中Metal Shader语言的文档，详情见「 Metal Shading Language for Core Image Kernels」① 。
▐ 加载Kernel并应用于新图像（基于Swift）
Kernel会被CI滤镜的子类使用。苹果官方推荐开发者在实例化滤镜的CIKernel对象时使用静态属性（static property），这种情况下加载metallib资源的工作仅会实验一次（在首次需要时）。CI滤镜的子类也必须重载输出图片的属性，Kernel将在getter中举行图像处置惩罚并创建新图像。
图八：苹果官方提供的代码范例：Kernel加载与使用
Core Image的Debug支持
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苹果官方在WWDC20详细介绍了Debug特性：CI_PRINT_TREE。
▐ 什么是CI_PRINT_TREE
CI_PRINT_TREE的底子框架与Xcode提供的Core Image Quick Look支持相同。Core Image Quick Look为开发者提供了快捷可视化的Core Image图片（详见上文图三），而CI_PRINT_TREE支持几种差别的模式和选项用来查看Core Image如何优化和渲染图像。
▐ 如何启用CI_PRINT_TREE
苹果官方提供了CI_PRINT_TREE的两种启动方式。最常用的方法是编辑Xcode target scheme，在Arugments窗体下的情况变量列表中加入CI_PRINT_TREE并设置值。另一种方法是在Terminal.app中通过下令行启动CI_PRINT_TREE（需要在实验应用步调前设定）。
图九：启用CI_PRINT_TREE的两种方式
▐ 如何控制CI_PRINT_TREE
CI_PRINT_TREE的字符串格式为“ ”
- **graph type：**表示Core Image render的若干stage，包罗type-1初始图像（有助于查看被使用的色彩空间）、type-2优化后的图像（有助于查看core image对render的优化结果）、type-4级联图像（有助于查看各stage如何级联于GPU步调，以便了解render需要多少中间缓存）以及type-7（输出图像type1、2和4）。
图十：苹果官方对graph type四个stage的描述
- **output type：**输出格式可以是pdf或png。在macOS上trees会被存储在暂时项目文件夹，在iOS上trees会被存储在文档（Documents）目次下。如果output type没有确定，core image会把tree以紧凑文本格式输出在标准输出（stdout）。通过设置CI_LOG_FILE=“oslog”，文本也可以前往Console.app（在iOS开发中更为方便）。
- **options：**对于CI_PRINT_TREE，开发者可以设定额外的选项。如通过设定context==name来限制输出（仅输出名字相同的context），或是通过设定frame-n来框定具体输出context的哪一帧。更多option及详情请见图十一。设定option对debug能提供很大资助，但也需审慎使用，因为生产这些文件需要额外的时间和内存。
图十一：苹果官方提供的option
图十二：type设定为7时tmp文件夹下的文件
▐ 如何获得CI_PRINT_TREE文件
在macOS中，开发者只需要进入“/tmp”文件夹就能找到生成的CI_PRINT_TREE文件。需要注意的是沙盒应用会使用特有的暂时存储文件夹。
在iOS中，开发者需要将Custom iOS Target Properties中的“Application supports iTunes file sharing”项设为YES（图十三）。这样生成的CI_PRINT_TREE文件可以在毗连中的iOS设备上被找到并拖拽至macOS存储中。
图十三：Custom iOS Target Properties中举行设置
▐ 如何解释CI_PRINT_TREE文件
读CI_PRINT_TREE时，需要遵循以下规则：
- 输入在底层，输出在顶层
- 绿色节点代表卷曲内核（warp kernel），赤色节点代表颜色内核（color kernel）
图十四：绿色节点与赤色节点示例
- 在树的初始位置（initial tree）很容易找到颜色搭配节点（colormatch nodes），里面记载了搭配前后的色彩空间名称。苹果官方提供的案例为ITUR_2100_HLG_to_workingspace，即HLG色彩空间转化为Core Image线性色彩空间。
最后
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[外链图片转存中…(img-caPZsEY7-1714757013906)]
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