GPUImage源码解析 -- GPUImageOutput/I

在上一篇文章中介绍了GPUImage框架中的核心载体GPUImageFrameBuffer，在接下来的文章中，我们将介绍如何使用这个载体实现渲染和传递。本文将重点介绍GPUImage中的一个非常重要的基类GPUImageOutput和一个协议GPUImageInput。基本上所有重要的GPUImage处理类都是GPUImageOutput的子类，它实现了一个输出的基本功能。

同样的，基本上所有的GPUImage处理类也都遵循GPUImageInput协议。它定义了一个能够接收frameBuffer的接收者所必须实现的基本功能。主要包括：
*接收上一个GPUImageOutput的相关信息；
*接收并处理上一个GPUImageOutput渲染完成的通知；

GPUImageOutput

GPUImageOuput实现了一些作为一个Output的基本功能，主要包括：

• 生成，管理到GPUImageFrameBuffer；
• Target的添加以及管理，用来生成整个FilterChain；
• 产出一个渲染的结果；

GPUImageFrameBuffer的管理

每个GPUImageOutput都会包含一个自己的GPUImageFrameBuffer对象；可以通过outputFrameBuffer方法获得。这个FrameBuffer对象就是当前Output渲染的对象。

这个FrameBuffer对象不是一直存在的，而是当这个Output需要进行渲染的时候，才会从GPUImageFrameBufferCache中取一个。因此，并不是随时都能够获得一个GPUImageFrameBuffer对象的。一般情况下，当渲染完毕并且通知了FilterChain中的下一个target之后，就会被remove掉，并且归还给GPUImageFrameBufferCache以供重用。

与FrameBuffer相关的方法有：

- (void)setInputFramebufferForTarget:(id<GPUImageInput>)target atIndex:(NSInteger)inputTextureIndex;

这个方法的调用发生在当前output渲染完毕后，需要通知下一个receiver可以开始渲染的时候，把当前Output的FrameBuffer传递给下一个Input，让它可以使用这个FrameBuffer的结果进行渲染。

- (GPUImageFramebuffer *)framebufferForOutput;

这个方法可以获得当前正在渲染的frameBuffer，但是这个方法更大的用处是给子类提供一个覆盖的接口。子类可以通过覆盖这个方法，来提供输出的frameBuffer。因为有一些多个pass的滤镜可能会有多个FrameBuffer。

- (void)removeOutputFramebuffer;

这个方法用来移除当前渲染的frameBuffer，同样，这个方法更大的用处是给子类提供一个移除当前FrameBuffer的机会。

Target的管理

GPUImageOutput既然作为一个输出，那么自然就应该有对应的接受者来接受这个FrameBuffer并且使用这个Output处理的结果进行渲染。这些接受者我们都将它称之为target。每个Target都是一个实现了GPUImageInput协议的对象。这些对象可以接收FrameBuffer，处理当前Output渲染完毕的通知等等。GPUImageInput会在接下来的解析中详细介绍。

与Target管理相关的方法有：

- (NSArray*)targets;

这个方法可以获取到当前Output所有的target。每个Output都可以添加多个target，当这个Output渲染完成之后，每个target都会收到通知。

- (void)addTarget:(id<GPUImageInput>)newTarget;
- (void)addTarget:(id<GPUImageInput>)newTarget atTextureLocation:(NSInteger)textureLocation;

这两个addTarget方法的作用都是将下一个实现了GPUImageInput协议的对象添加到FilterChain当中来。在一个GPUImageInput被添加到FilterChain之后，它做的主要事情包括：将当前Output的outputFrameBuffer作为input传递给这个GPUImageInput对象；设置这个outputFrameBuffer所在的TextureLocation。TextureLocation的作用是：有些可以同时接受多个Input的对象，它要将不同的frameBuffer的texture绑定到不同的位置上。因为每个GL_TEXTURE同时只能接受一个texture的绑定。

[self setInputFramebufferForTarget:newTarget atIndex:textureLocation];
[targets addObject:newTarget];
[targetTextureIndices addObject:[NSNumber numberWithInteger:textureLocation]];

移除Targets:

- (void)removeTarget:(id<GPUImageInput>)targetToRemove;
- (void)removeAllTargets;

这两个方法的作用是将某一个或者所有的target都移出FilterChain。当一个target被移出FilterChain之后，它将不会再收到任何当前Output渲染完成的通知。

获取当前FrameBuffer的处理结果

GPUImageOutput提供了一些从当前Output获得处理结果的方法，让使用者可以简单的获得处理的结果：

- (CGImageRef)newCGImageFromCurrentlyProcessedOutput;
- (CGImageRef)newCGImageByFilteringCGImage:(CGImageRef)imageToFilter;
- (UIImage *)imageFromCurrentFramebuffer;
- (UIImage *)imageFromCurrentFramebufferWithOrientation:(UIImageOrientation)imageOrientation;
- (UIImage *)imageByFilteringImage:(UIImage *)imageToFilter;
- (CGImageRef)newCGImageByFilteringImage:(UIImage *)imageToFilter;

其中最核心的方法是newCGImageFromCurrentlyProcessedOutput，基本上所有的方法最终都调用了这个方法。但是GPUImageOutput并没有为这个方法提供默认的实现，而是提供了一个方法定义。具体的实现在它的两个重要的子类GPUImageFilter和GPUImageFilterGroup中。而实际上最终调用的方法都在GPUImageFilter中实现了，GPUImageFilterGroup的实现实际上是调用了它的terminalFilter中的实现。

在获取一个FilterChain中的一个GPUImageOutput的处理结果时，有一个非常重要的方法需要调用：

- (void)useNextFrameForImageCapture;

在我们上一篇介绍GPUImageFrameBuffer的文章中，我们说到了所有的FrameBuffer都是有引用计数的，当一个FrameBuffer的引用计数为零的时候，它会被归还到FrameBufferCache中。当一个GPUImageOutput处于一个FilterChain中的时候，他渲染完成并且通知下一个input，当下一个input也渲染完成之后，这个FrameBuffer的引用计数就会为零，因此也会被释放掉。这个时候如果调用newCGImageFromCurrentlyProcessedOutput方法的话，就会多次释放一个FrameBuffer导致Crash，或者获取不到这个FrameBuffer。

而useNextFrameForImageCapture方法的左右就是：在渲染的时候，再调用一次GPUImageFrameBuffer的lock方法，强行将引用计数+1.这样这个FrameBuffer就会一直存在于这个Output中，可以用来进行渲染结果的获取。

GPUImageInput

GPUImageInput协议是为了保证每一个接收GPUImageOutput输出的对象都能够正确地处理对应的输入的。它的功能主要包括：

• 接收GPUmageOutput的输出信息;
• 处理GPUImageOutput渲染完成的通知；

接收GPUImageOutput的输出信息

根据之前介绍的GPUImageOutput，它添加的每一个Target都必须实现了GPUImageInput协议。因此GPUImageInput协议保证了所有实现它的对象都能够接收output的输出。主要输出信息包括：

- (void)setInputFramebuffer:(GPUImageFramebuffer *)newInputFramebuffer atIndex:(NSInteger)textureIndex;
- (NSInteger)nextAvailableTextureIndex;
- (void)setInputSize:(CGSize)newSize atIndex:(NSInteger)textureIndex;
- (void)setInputRotation:(GPUImageRotationMode)newInputRotation atIndex:(NSInteger)textureIndex;

GPUImageInput可以接收的信息包括上一个Output输出的frameBuffer，frameBuffer的size以及rotation。同样的这些textureIndex都是为了提供个需要多个input的Filter准备的。

处理GPUImageOutput渲染完成的通知

GPUImageOutput在渲染完成之后，会通知它所有的targets，因此，GPUImageInput需要实现下面这个方法来接收这个通知，并且开始自己的渲染：

- (void)newFrameReadyAtTime:(CMTime)frameTime atIndex:(NSInteger)textureIndex;

其中，参数frameTime主要是给视频处理的时候使用的，当多个输入都是视频的时候，可以使用frameTime来确保多个输入是同步的；
本文主要介绍了GPUImage中最重要的基类和协议GPUImageOutput和GPUImageInput，它们具体的实现都在GPUImageFilter以及GPUImageFilterGroup中，我们会在接下来的解析中具体看看他们的实现。