如何在arkit（swift4）上添加黑白滤镜

Question

我只想将基本的 arkit 视图转换为黑白视图。现在基本视图很正常，我不知道如何添加过滤器。理想情况下，在截取屏幕截图时，会将黑白滤镜添加到屏幕截图上。

import UIKit
import SceneKit
import ARKit

class ViewController: UIViewController, ARSCNViewDelegate {

    @IBOutlet var sceneView: ARSCNView!

    override func viewDidLoad() {
        super.viewDidLoad()
        sceneView.delegate = self
        sceneView.showsStatistics = true
    }

    override func viewWillAppear(_ animated: Bool) {
        super.viewWillAppear(animated)
        let configuration = ARWorldTrackingConfiguration()
        sceneView.session.run(configuration)
    }

    override func viewWillDisappear(_ animated: Bool) {
        super.viewWillDisappear(animated)
        sceneView.session.pause()
    }

    @IBAction func changeTextColour(){
        let snapShot = self.augmentedRealityView.snapshot()
        UIImageWriteToSavedPhotosAlbum(snapShot, self, #selector(image(_:didFinishSavingWithError:contextInfo:)), nil)
    }
}

Answer 1

snapshot 对象应该是 UIImage。通过导入 CoreImage 框架在此 UIImage 对象上应用过滤器，然后在其上应用 Core Image 过滤器。您应该调整图像的曝光和控制值。有关更多实施细节，请查看此 answer 。从iOS6开始，也可以使用CIColorMonochrome滤镜达到同样的效果。

这是所有可用过滤器的苹果documentation。单击每个滤镜，了解应用滤镜后图像的视觉效果。

这是 swift 4 代码。

 func imageBlackAndWhite() -> UIImage?
    {
        if let beginImage = CoreImage.CIImage(image: self)
        {
            let paramsColor: [String : Double] = [kCIInputBrightnessKey: 0.0,
                                                  kCIInputContrastKey:   1.1,
                                                  kCIInputSaturationKey: 0.0]
            let blackAndWhite = beginImage.applyingFilter("CIColorControls", parameters: paramsColor)

            let paramsExposure: [String : AnyObject] = [kCIInputEVKey: NSNumber(value: 0.7)]
            let output = blackAndWhite.applyingFilter("CIExposureAdjust", parameters: paramsExposure)

            guard let processedCGImage = CIContext().createCGImage(output, from: output.extent) else {
                return nil
            }

            return UIImage(cgImage: processedCGImage, scale: self.scale, orientation: self.imageOrientation)
        }
        return nil
    }

Answer 2

过滤 ARSCNView 快照： 如果你想为你的 ARSCNView 创建黑白屏幕截图，你可以这样做 returns UIImage 在 GrayScale 中 augmentedRealityView 指的是 ARSCNView:

/// Converts A UIImage To A High Contrast GrayScaleImage
///
/// - Returns: UIImage
func highContrastBlackAndWhiteFilter() -> UIImage?
{
    //1. Convert It To A CIIamge
    guard let convertedImage = CIImage(image: self) else { return nil }

    //2. Set The Filter Parameters
    let filterParameters = [kCIInputBrightnessKey: 0.0,
                            kCIInputContrastKey:   1.1,
                            kCIInputSaturationKey: 0.0]

    //3. Apply The Basic Filter To The Image
    let imageToFilter = convertedImage.applyingFilter("CIColorControls", parameters: filterParameters)

    //4. Set The Exposure
    let exposure =  [kCIInputEVKey: NSNumber(value: 0.7)]

    //5. Process The Image With The Exposure Setting
    let processedImage = imageToFilter.applyingFilter("CIExposureAdjust", parameters: exposure)

    //6. Create A CG GrayScale Image
    guard let grayScaleImage = CIContext().createCGImage(processedImage, from: processedImage.extent) else { return nil }

    return UIImage(cgImage: grayScaleImage, scale: self.scale, orientation: self.imageOrientation)
}

因此，使用它的一个例子可能是这样的：

 override func touchesBegan(_ touches: Set<UITouch>, with event: UIEvent?) {

    //1. Create A UIImageView Dynamically
    let imageViewResult = UIImageView(frame: CGRect(x: 0, y: 0, width: self.view.bounds.width, height: self.view.bounds.height))
    self.view.addSubview(imageViewResult)

    //2. Create The Snapshot & Get The Black & White Image
    guard let snapShotImage = self.augmentedRealityView.snapshot().highContrastBlackAndWhiteFilter() else { return }
    imageViewResult.image = snapShotImage

    //3. Remove The ImageView After A Delay Of 5 Seconds
    DispatchQueue.main.asyncAfter(deadline: .now() + 5) {
        imageViewResult.removeFromSuperview()
    }

}

这将产生类似这样的结果：

为了使您的代码可重用，您还可以创建一个 extension of `UIImage:

//------------------------
//MARK: UIImage Extensions
//------------------------

extension UIImage
{

    /// Converts A UIImage To A High Contrast GrayScaleImage
    ///
    /// - Returns: UIImage
    func highContrastBlackAndWhiteFilter() -> UIImage?
    {
        //1. Convert It To A CIIamge
        guard let convertedImage = CIImage(image: self) else { return nil }

        //2. Set The Filter Parameters
        let filterParameters = [kCIInputBrightnessKey: 0.0,
                                kCIInputContrastKey:   1.1,
                                kCIInputSaturationKey: 0.0]

        //3. Apply The Basic Filter To The Image
        let imageToFilter = convertedImage.applyingFilter("CIColorControls", parameters: filterParameters)

        //4. Set The Exposure
        let exposure =  [kCIInputEVKey: NSNumber(value: 0.7)]

        //5. Process The Image With The Exposure Setting
        let processedImage = imageToFilter.applyingFilter("CIExposureAdjust", parameters: exposure)

        //6. Create A CG GrayScale Image
        guard let grayScaleImage = CIContext().createCGImage(processedImage, from: processedImage.extent) else { return nil }

        return UIImage(cgImage: grayScaleImage, scale: self.scale, orientation: self.imageOrientation)
    }

}

然后您可以像这样轻松使用：

guard let snapShotImage = self.augmentedRealityView.snapshot().highContrastBlackAndWhiteFilter() else { return }

请记住，您应该将扩展名放在 class declaration 之上，例如：

extension UIImage{

}

class ViewController: UIViewController, ARSCNViewDelegate {

}

因此，根据您问题中提供的代码，您将得到如下结果：

/// Creates A Black & White ScreenShot & Saves It To The Photo Album
@IBAction func changeTextColour(){

    //1. Create A Snapshot
    guard let snapShotImage = self.augmentedRealityView.snapshot().highContrastBlackAndWhiteFilter() else { return }

    //2. Save It The Photos Album
    UIImageWriteToSavedPhotosAlbum(snapShotImage, self, #selector(image(_:didFinishSavingWithError:contextInfo:)), nil)

}

///Calback To Check Whether The Image Has Been Saved
@objc func image(_ image: UIImage, didFinishSavingWithError error: Error?, contextInfo: UnsafeRawPointer) {

    if let error = error {
        print("Error Saving ARKit Scene \(error)")
    } else {
        print("ARKit Scene Successfully Saved")
    }
}

黑白实时渲染： 使用的这个绝妙答案，我还能够使用以下方法将整个相机提要渲染为黑白：

第一。像这样注册 ARSessionDelegate：

 augmentedRealitySession.delegate = self

第二。然后在下面的委托回调中添加以下内容：

 //-----------------------
 //MARK: ARSessionDelegate
 //-----------------------

 extension ViewController: ARSessionDelegate{

 func session(_ session: ARSession, didUpdate frame: ARFrame) {

        /*
        Full Credit To 
        */

        //1. Convert The Current Frame To Black & White
        guard let currentBackgroundFrameImage = augmentedRealityView.session.currentFrame?.capturedImage,
              let pixelBufferAddressOfPlane = CVPixelBufferGetBaseAddressOfPlane(currentBackgroundFrameImage, 1) else { return }

        let x: size_t = CVPixelBufferGetWidthOfPlane(currentBackgroundFrameImage, 1)
        let y: size_t = CVPixelBufferGetHeightOfPlane(currentBackgroundFrameImage, 1)
        memset(pixelBufferAddressOfPlane, 128, Int(x * y) * 2)

      }

 }

成功渲染黑白摄像头画面的：

过滤黑白 SCNScene 的元素：

正如@Confused 所说的那样，如果您决定 cameraFeed 是彩色的，但 AR Experience 的内容是黑白的，您可以直接应用滤镜SCNNode 使用 filters 属性就是：

An array of Core Image filters to be applied to the rendered contents of the node.

举例来说，我们用 Sphere Geometry 动态创建 3 SCNNodes，我们可以像这样直接将 CoreImageFilter 应用于这些：

/// Creates 3 Objects And Adds Them To The Scene (Rendering Them In GrayScale)
func createObjects(){

    //1. Create An Array Of UIColors To Set As The Geometry Colours
    let colours = [UIColor.red, UIColor.green, UIColor.yellow]

    //2. Create An Array Of The X Positions Of The Nodes
    let xPositions: [CGFloat] = [-0.3, 0, 0.3]

    //3. Create The Nodes & Add Them To The Scene
    for i in 0 ..< 3{

        let sphereNode = SCNNode()
        let sphereGeometry = SCNSphere(radius: 0.1)
        sphereGeometry.firstMaterial?.diffuse.contents = colours[i]
        sphereNode.geometry = sphereGeometry
        sphereNode.position = SCNVector3( xPositions[i], 0, -1.5)
        augmentedRealityView.scene.rootNode.addChildNode(sphereNode)

        //a. Create A Black & White Filter
        guard let blackAndWhiteFilter = CIFilter(name: "CIColorControls", withInputParameters: [kCIInputSaturationKey:0.0]) else { return }
        blackAndWhiteFilter.name = "bw"
        sphereNode.filters = [blackAndWhiteFilter]
        sphereNode.setValue(CIFilter(), forKeyPath: "bw")
    }

}

这将产生如下结果：

有关这些过滤器的完整列表，您可以参考以下内容：CoreImage Filter Reference

示例项目：这是一个完整的Example Project，您可以下载并自行探索。

希望对您有所帮助...

Answer 3

如果您想实时应用滤镜，最好的方法是使用 SCNTechnique。技术用于后处理，并允许我们分多次渲染 SCNView 内容——这正是我们所需要的（首先渲染场景，然后对其应用效果）。

这是 example project。

Plist 设置

首先，我们需要在 .plist 文件中描述一种技术。

这是我想出的 plist 的屏幕截图（为了更好的可视化）：

这是它的来源：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE plist PUBLIC "-//Apple//DTD PLIST 1.0//EN" "http://www.apple.com/DTDs/PropertyList-1.0.dtd">
<plist version="1.0">
<dict>
    <key>sequence</key>
    <array>
        <string>apply_filter</string>
    </array>
    <key>passes</key>
    <dict>
        <key>apply_filter</key>
        <dict>
            <key>metalVertexShader</key>
            <string>scene_filter_vertex</string>
            <key>metalFragmentShader</key>
            <string>scene_filter_fragment</string>
            <key>draw</key>
            <string>DRAW_QUAD</string>
            <key>inputs</key>
            <dict>
                <key>scene</key>
                <string>COLOR</string>
            </dict>
            <key>outputs</key>
            <dict>
                <key>color</key>
                <string>COLOR</string>
            </dict>
        </dict>
    </dict>
</dict>

SCNTechniques 的主题非常宽泛，我只会快速介绍手头案例所需的内容。为了真正了解它们的能力，我建议阅读 Apple's comprehensive documentation 技术。

技术说明

passes 是一个字典，其中包含您希望 SCNTechnique 执行的通行证描述。

sequence 是一个数组，它指定将使用它们的键执行这些传递的顺序。

您没有在此处指定主渲染通道（意味着在不应用 SCNTechniques 的情况下渲染的任何内容）——这是隐含的，并且可以使用 COLOR 常量访问它的结果颜色（更多关于它稍后）。

所以我们要做的唯一 "extra" 通道（除了主要通道）将是 apply_filter 将颜色转换为黑白（可以随意命名，只是确保它在 passes 和 sequence).

中具有相同的密钥

现在介绍 apply_filter 通行证本身。

渲染过程描述

metalVertexShader 和 metalFragmentShader – Metal 将用于绘图的着色器函数的名称。

draw 定义通道要渲染的内容。 DRAW_QUAD代表：

Render only a rectangle covering the entire bounds of the view. Use this option for drawing passes that process image buffers output by earlier passes.

这意味着，粗略地说，我们将渲染一个没有渲染通道的普通 "image"。

inputs 指定我们将能够在着色器中使用的输入资源。正如我之前所说，COLOR 指的是由主渲染通道提供的颜色数据。

outputs 指定输出。它可以是 color、depth 或 stencil，但我们只需要一个 color 输出。 COLOR 值意味着我们将 "directly" 渲染到屏幕（例如，与渲染到中间目标相反）。

金属着色器

创建一个包含以下内容的 .metal 文件：

#include <metal_stdlib>
using namespace metal;
#include <SceneKit/scn_metal>

struct VertexInput {
    float4 position [[ attribute(SCNVertexSemanticPosition) ]];
    float2 texcoord [[ attribute(SCNVertexSemanticTexcoord0) ]];
};

struct VertexOut {
    float4 position [[position]];
    float2 texcoord;
};

// metalVertexShader
vertex VertexOut scene_filter_vertex(VertexInput in [[stage_in]])
{
    VertexOut out;
    out.position = in.position;
    out.texcoord = float2((in.position.x + 1.0) * 0.5 , (in.position.y + 1.0) * -0.5);
    return out;
}

// metalFragmentShader
fragment half4 scene_filter_fragment(VertexOut vert [[stage_in]],
                                    texture2d<half, access::sample> scene [[texture(0)]])
{
    constexpr sampler samp = sampler(coord::normalized, address::repeat, filter::nearest);
    constexpr half3 weights = half3(0.2126, 0.7152, 0.0722);

    half4 color = scene.sample(samp, vert.texcoord);
    color.rgb = half3(dot(color.rgb, weights));

    return color;
}

注意，片段和顶点着色器的函数名称应该与通道描述符中 plist 文件中指定的名称相同。

要更好地理解 VertexInput 和 VertexOut 结构的含义，请参阅 SCNProgram documentation。

给定的顶点函数几乎可以在任何 DRAW_QUAD 渲染过程中使用。它基本上为我们提供了屏幕的规范化坐标 space（在片段着色器中使用 vert.texcoord 访问）。

片段函数是所有 "magic" 发生的地方。在那里，您可以操纵从主通道获得的纹理。使用此设置，您可以实现大量 filters/effects 等。

在我们的例子中，我使用了基本的去饱和度（零饱和度）公式来获得黑色和白色。

Swift 设置

现在，我们终于可以在 ARKit/SceneKit 中使用所有这些了。

let plistName = "SceneFilterTechnique" // the name of the plist you've created

guard let url = Bundle.main.url(forResource: plistName, withExtension: "plist") else {
    fatalError("\(plistName).plist does not exist in the main bundle")
}

guard let dictionary = NSDictionary(contentsOf: url) as? [String: Any] else {
    fatalError("Failed to parse \(plistName).plist as a dictionary")
}

guard let technique = SCNTechnique(dictionary: dictionary) else {
    fatalError("Failed to initialize a technique using \(plistName).plist")
}

并将其设置为 ARSCNView 的 technique。

sceneView.technique = technique

就是这样。现在整个场景将以灰度渲染包括在拍摄快照时。

Answer 4

这可能是最简单、最快的方法：

将 CoreImage 滤镜应用于场景：

https://developer.apple.com/documentation/scenekit/scnnode/1407949-filters

这个滤镜给人的黑白照片印象非常好，灰色过渡很好：https://developer.apple.com/library/content/documentation/GraphicsImaging/Reference/CoreImageFilterReference/index.html#//apple_ref/doc/filter/ci/CIPhotoEffectMono

你也可以使用这个，并且得到的结果也很容易改变色调：

https://developer.apple.com/library/content/documentation/GraphicsImaging/Reference/CoreImageFilterReference/index.html#//apple_ref/doc/filter/ci/CIColorMonochrome

这里是日文版滤镜和 SceneKit ARKit 协同工作的证明：http://appleengine.hatenablog.com/entry/advent20171215

如何在arkit（swift4）上添加黑白滤镜

How to add black and white filter on arkit (swift4)

ios

filter

swift4

scenekit

arkit

Plist 设置

金属着色器

Swift 设置