在 iOS 上用 Shader 实现图片转字符画效果~~

技术2026-06-16 11

这两天公众号发布了篇如何将图片转换字符画效果的文章，不过具体的实现是在 CPU 上的。

Android 实现图片转字符画效果

Android 实现视频转字符画效果

那天在朋友圈问了一下如何通过 OpenGL Shader 实现同样效果，没想到引来了大神的关注。

于是就有了如下这篇文章，转载自大佬的实现，文章末尾有源码地址。

对于如何实现将图片转换成字符画效果，如何你也有好的见解，欢迎投稿，让大家一起学习一下。

效果

实际效果如下：

实现原理

1.1 RGB 转灰度值

首先，我们知道在 OpenGL 中颜色有4个通道RGBA，对于一般图片 A = 1.0。那还有3个通道需要处理 RGB。

而我们的字符画使用 1 个字符表示 1 块颜色，即我们需要将 RGB 三个通道进行某种处理(3个值)，让它们变为1个值，我们才能对应某 1 个字符。

上面所说的某种处理就是：RGB 值转换为灰度值。

这个部分我们可以通过 shader 进行转换，shader 来自 GPUImageGrayscaleFilter：

precision highp float; varying vec2 textureCoordinate; uniform sampler2D inputImageTexture; const highp vec3 W = vec3(0.2125, 0.7154, 0.0721); void main() { lowp vec4 textureColor = texture2D(inputImageTexture, textureCoordinate); float luminance = dot(textureColor.rgb, W); gl_FragColor = vec4(vec3(luminance), textureColor.a); }

通过上面的处理，我们就把 RGB 值转换为了灰度值，或者 shader 中的 luminance(亮度值)。

此时，RGB值均等于luminance。(后面直接使用RGB中任何一个值即可)

1.2 灰度值转字符

现在的灰度值范围为 [0,1.0]，我们将其量化为15个等级。

等级细分可根据需求自己确定。

由低到高为 [0, 1/15, 2/15,...,1.0]：

图中文字可自行选择，保证其在图中黑白占比接近对应的等级即可。

1.3 灰度图尺寸转换

如果我们使用一个像素表示一个字符，肯定是看不出字符的形状的，所以一般采用多个像素点表示一个字符的形式来进行显示。

所以未转换成字符的时候，用多个点表示一个灰度，就会得到下面这张马赛克风格的图。

示例中，我采用了 10*10 的像素点来表示一个灰度值。10*10 比较难画，下面我用 5*5 的像素点来解释。

如果用 5*5 的像素点来表示1个灰度值，我们需要用25个点的灰度值算一个平均，然后再用这个灰度值去填充25个像素格子。

那如果我把图片的长和宽都缩小5倍，然后用灰度值来绘制，那么 GPU 会帮我们完成计算，而且现在我只需要1个格子。

我们再来一个具体的例子，假设我有一张 1000*1000 的图，通过灰度shader和在 0.1 倍的frame buffer上进行绘制，就可以得到一个 100*100 的灰度图查询的纹理。

即，对于原始图中坐标(x,y),x∈[0,9],y∈[0,9] 的这些像素点，只需要使用灰度图查询纹理(0,0)这一个像素点的灰度值即可。

1.4 灰度值映射字符纹理

varying highp vec2 textureCoordinate; // 纹理坐标 varying highp vec2 textureCoordinate2; // 纹理坐标(未用到) uniform sampler2D inputImageTexture; //字符纹理 uniform sampler2D inputImageTexture2; // 灰度值参考纹理 uniform highp vec2 textureSize; // 原图尺寸 void main() { // 像素点坐标 highp vec2 coordinate = textureCoordinate * textureSize; // demo这里写死，可以根据实际情况调整 highp float width = 10.0; // 计算width*width的区域的中点 highp vec2 midCoor = min((floor(coordinate / width) * width + width * 0.5) / textureSize, 1.0); // 得到中点的灰度值 lowp vec4 color = texture2D(inputImageTexture2, midCoor); // 一个字符的归一化纹理坐标 coordinate = mod(coordinate, width) / width; // 为了节约性能，15个字符我们放在一个纹理上，需要根据灰度值进行x偏移 coordinate.x = (floor(color.r * 14.0) + coordinate.x) / 15.0; gl_FragColor = texture2D(inputImageTexture, coordinate); }

我们根据纹理坐标和纹理的尺寸算出对应的像素点坐标。

计算 width*width 的区域的中点，并得到中心点的灰度值。

由于小尺寸的灰度纹理我们是分开得到的，不能保证一定满足我们上面提到的理想效果，所以采用了中心点的灰度值。

我们用width*width的像素点表示一个字符，计算出对应字符的归一化纹理坐标。

为了节约性能，由于15个字符纹理我们横向合并在一个纹理中，所以要根据灰度值进行偏移，灰度值选择对应的字符纹理。

Demo 地址

对于如何在视频中实现字符画效果，就变得很简单了，直接复用源码里面的 filter 就好了，相信关注我公众号的你，一定知道是怎么举一反三了。

源码地址：

https://github.com/ryan7cruise/CharImage

作者：收納箱

https://juejin.im/post/5efecaff5188252e47138b3d

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在 iOS 上用 Shader 实现 图片 转 字符画 效果~~

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