【Android 美颜相机】第二十三天：GPUImageDarkenBlendFilter（变暗混合滤镜）

GPUImageDarkenBlendFilter代码详解

GPUImageDarkenBlendFilter是安卓开源库GPUImage中用于实现变暗混合（Darken Blend） 的滤镜类，基于OpenGL ES的GLSL着色器实现双纹理像素级混合，核心逻辑是取两个纹理像素中更暗的颜色作为混合结果。

本文将逐行解析代码、讲解核心原理，并给出实际使用示例。

完整代码（逐行注释版）

/*
* Copyright (C) 2018 CyberAgent, Inc. // 版权归属：2018年CyberAgent（日本赛博特工）公司
*
* Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License"); // 遵循Apache 2.0开源协议
* you may not use this file except in compliance with the License. // 使用代码必须遵守协议条款
* You may obtain a copy of the License at // 协议文本的获取地址
*
* http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0 // Apache 2.0协议官方地址
*
* Unless required by applicable law or agreed to in writing, software // 除非法律强制要求或书面约定
* distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS, // 协议下分发的软件无任何担保
* WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied. // 无明示/默示担保（如适销性、特定用途适配）
* See the License for the specific language governing permissions and // 具体权限/限制参考协议文本
* limitations under the License. // 协议定义的使用限制
*/

// 包路径：CyberAgent的GPUImage库滤镜模块，所有滤镜类均归属此包
package jp.co.cyberagent.android.gpuimage.filter;

// 继承GPUImageTwoInputFilter：双输入纹理滤镜基类（支持两个纹理混合，如背景+前景）
// 单输入滤镜继承GPUImageFilter，双输入需继承此类
public class GPUImageDarkenBlendFilter extends GPUImageTwoInputFilter {
// 变暗混合的片段着色器常量（GLSL语言），运行在GPU上处理每个像素的颜色
public static final String DARKEN_BLEND_FRAGMENT_SHADER =
"varying highp vec2 textureCoordinate;\\n" + // 变量1：顶点着色器传递的基础纹理（纹理1）坐标，highp=高精度浮点，vec2=二维向量(UV)
" varying highp vec2 textureCoordinate2;\\n" + // 变量2：顶点着色器传递的叠加纹理（纹理2）坐标
"\\n" +
" uniform sampler2D inputImageTexture;\\n" + // 纹理采样器1：绑定基础纹理（如背景图）
" uniform sampler2D inputImageTexture2;\\n" + // 纹理采样器2：绑定叠加纹理（如前景图）
" \\n" +
" void main()\\n" + // GLSL主函数：每个像素都会执行一次，是片段着色器的入口
" {\\n" +
" lowp vec4 base = texture2D(inputImageTexture, textureCoordinate);\\n" + // 采样基础纹理当前像素颜色：texture2D(采样器, 坐标)返回vec4(RGBA)，lowp=低精度（减少GPU开销）
" lowp vec4 overlayer = texture2D(inputImageTexture2, textureCoordinate2);\\n" + // 采样叠加纹理当前像素颜色
" \\n" +
" gl_FragColor = vec4(min(overlayer.rgb * base.a, base.rgb * overlayer.a) + overlayer.rgb * (1.0 – base.a) + base.rgb * (1.0 – overlayer.a), 1.0);\\n" + // 核心：计算混合后颜色，赋值给gl_FragColor（GPU内置变量，存储最终像素颜色）
" }";

// 无参构造函数：初始化滤镜
public GPUImageDarkenBlendFilter() {
// 调用父类构造函数，传入自定义片段着色器
// 父类GPUImageTwoInputFilter会自动使用默认的双输入顶点着色器（处理纹理坐标传递）
super(DARKEN_BLEND_FRAGMENT_SHADER);
}
}

代码模块分段解析

1. 版权与许可声明（头部注释）

这是开源项目的标准声明，核心作用：

• 明确版权归属（CyberAgent公司）；
• 规定使用协议（Apache 2.0）：允许商用、修改、分发，但需保留声明，且软件“按现状”提供，作者不承担责任。

2. 包声明

package jp.co.cyberagent.android.gpuimage.filter; 指定类归属的包路径，GPUImage库的所有滤镜类都集中在filter包下，便于管理和引用。

3. 类定义

public class GPUImageDarkenBlendFilter extends GPUImageTwoInputFilter

• 继承关系：GPUImageTwoInputFilter是处理双输入纹理的基类，适用于“两个纹理混合”的场景（如背景图+前景贴纸混合）；若仅处理单纹理（如亮度调整），则继承GPUImageFilter。
• 类功能：实现“变暗混合”——混合两个纹理的像素时，取更暗的颜色值作为最终结果。

4. 片段着色器常量（核心逻辑）

DARKEN_BLEND_FRAGMENT_SHADER是GLSL（OpenGL着色器语言）代码，运行在GPU上，负责计算每个像素的最终颜色，是滤镜的核心。逐行拆解：

混合公式深度解析

min(overlayer.rgb * base.a, base.rgb * overlayer.a) +
overlayer.rgb * (1.0 – base.a) +
base.rgb * (1.0 – overlayer.a)

公式兼顾透明度（Alpha通道） 和变暗混合，拆解：

• 第一部分：min(overlayer.rgb * base.a, base.rgb * overlayer.a) 核心“变暗”逻辑：叠加纹理RGB × 基础纹理透明度 与 基础纹理RGB × 叠加纹理透明度 取最小值（更暗的颜色）。
• 第二部分：overlayer.rgb * (1.0 – base.a) 基础纹理完全透明时（base.a=0），直接显示叠加纹理。
• 第三部分：base.rgb * (1.0 – overlayer.a) 叠加纹理完全透明时（overlayer.a=0），直接显示基础纹理。
• 最终Alpha通道设为1.0（完全不透明），也可根据需求调整为混合后的透明度。

5. 构造函数

public GPUImageDarkenBlendFilter() {
super(DARKEN_BLEND_FRAGMENT_SHADER);
}

• 调用父类GPUImageTwoInputFilter的构造函数，传入自定义的片段着色器；
• 父类会自动加载默认的双输入顶点着色器（负责纹理坐标的传递和顶点渲染），无需重复编写；
• 构造函数执行后，滤镜实例初始化完成，可直接用于纹理混合。

实际使用示例

1. 前置条件

在build.gradle中引入GPUImage库依赖（以最新稳定版为例）：

dependencies {
implementation 'jp.co.cyberagent.android:gpuimage:2.1.0'
}

2. 布局文件（显示处理后的图像）

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="match_parent">

<!– GPUImage库的自定义View，用于显示GPU处理后的图像/视频 –>
<jp.co.cyberagent.android.gpuimage.GPUImageView
android:id="@+id/gpuImageView"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="match_parent"/>

</LinearLayout>

3. 代码实现（图片变暗混合）

import android.graphics.Bitmap;
import android.graphics.BitmapFactory;
import android.os.Bundle;
import androidx.appcompat.app.AppCompatActivity;
import jp.co.cyberagent.android.gpuimage.GPUImage;
import jp.co.cyberagent.android.gpuimage.GPUImageView;
import jp.co.cyberagent.android.gpuimage.filter.GPUImageDarkenBlendFilter;

public class DarkenBlendDemo extends AppCompatActivity {

private GPUImageView gpuImageView;
private GPUImage gpuImage;

@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_darken_blend);

// 1. 初始化GPUImageView和GPUImage核心类
gpuImageView = findViewById(R.id.gpuImageView);
gpuImage = new GPUImage(this); // GPUImage是滤镜处理的核心入口
gpuImage.setGLSurfaceView(gpuImageView); // 绑定显示View

// 2. 加载两个输入纹理（基础图+叠加图）
// 基础纹理：背景图（res/drawable/background.png）
Bitmap baseBitmap = BitmapFactory.decodeResource(getResources(), R.drawable.background);
// 叠加纹理：前景图（res/drawable/overlay.png）
Bitmap overlayBitmap = BitmapFactory.decodeResource(getResources(), R.drawable.overlay);

// 3. 创建变暗混合滤镜实例
GPUImageDarkenBlendFilter darkenFilter = new GPUImageDarkenBlendFilter();

// 4. 设置滤镜并传入双输入纹理
gpuImage.setFilter(darkenFilter); // 绑定滤镜到GPUImage
// 传入双纹理：参数1=基础纹理，参数2=叠加纹理，参数3=双输入滤镜实例
gpuImage.setImage(baseBitmap, overlayBitmap, darkenFilter);

// 5. 触发渲染，显示混合后的图像
gpuImageView.requestRender();
}
}

4. 使用注意事项

• 纹理尺寸：建议两张位图尺寸一致，若不一致，GPUImage会自动缩放适配，但可能导致拉伸；
• 视频处理：该滤镜也可用于视频/相机预览，只需将GPUImage的输入源改为视频流（如gpuImage.setCamera()）；
• 自定义扩展：若需调整混合强度，可扩展类添加uniform变量（如mixFactor），在着色器中乘以该因子控制混合程度。

总结

GPUImageDarkenBlendFilter是GPUImage库中典型的双输入混合滤镜，核心设计思路：