IT博客汇 | 剪映APP的视频特效如何在Web中JS实现

剪映APP的视频特效如何在Web中JS实现

张鑫旭发表于 2023-11-19 15:12:20

by zhangxinxu from https://www.zhangxinxu.com/wordpress/?p=11051 鑫空间-鑫生活
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一、前言

视频剪辑软件，无论是桌面端还是手机端，都已经被剪映称霸。

其中，有个“特效”的标签页，里面有各式各样的效果，如下图所示：

剪映特效示意

本文会以pixi.js为基础工具，介绍这里面的特效如何在Web网页中实现。

这里面的特效分为了两种：

一种是直接改变当前绘制的滤镜，主要是通过解析.frag后缀的文件后渲染实现，例如模糊，扭曲等效果。

模糊等效果示意

另外一种是混合滤镜，专门实现一些氛围特效效果，主要是通过解析MP4视频资源（本质是图片序列），然后使用滤色混合模式实现，例如下雨起雾，烟花绽放等效果。

氛围中的特效

好，系好安全带，准备发车了。

准备开车

二、frag滤镜的解析与渲染

frag文件其实上不能叫做滤镜，而是一个片段着色器，它的作用是改变当前绘制的颜色，从而实现一些特殊的效果。

frag文件的格式如下：

uniform sampler2D uSampler; // 采样器
varying vec2 vTextureCoord; // 纹理坐标
void main(void) {
    vec4 color = texture2D(uSampler, vTextureCoord); // 采样
    gl_FragColor = color; // 输出
}

需要注意的是，uSampler和vTextureCoord是pixi.js内部定义的变量，如果你使用其他3D库，例如Three.js或p5.js或Babylon.js，则可能就不是这个名称。

另外，uSampler和vTextureCoord是可以自定义的，不过这就属于高端操作了，对于初学者而言，不要关心这个，就默认的这个内置变量玩玩就可以了。

uniform与变量控制

frag着色器效果是动态的，这个动态是通过uniform变量控制的，也就是传入不同的值，会有不同的着色变化。下面是一个抖动效果的frag文件：

precision highp float;

varying highp vec2 vTextureCoord;
uniform sampler2D uSampler;
uniform float scale;
uniform float horzIntensity;
uniform float vertIntensity;

void main() {
    vec2 newTextureCoordinate = vec2((scale - 1.0) * 0.5 + vTextureCoord.x / scale,
                                        (scale - 1.0) * 0.5 + vTextureCoord.y / scale);
    vec4 textureColor = texture2D(uSampler, newTextureCoordinate);
    
    // shift color
    vec4 shiftColor1 = texture2D(uSampler, newTextureCoordinate + vec2(-0.05 * (scale - 1.0) * horzIntensity * 2., -0.05 * (scale - 1.0) * vertIntensity * 2.));
    vec4 shiftColor2 = texture2D(uSampler, newTextureCoordinate + vec2(-0.1 * (scale - 1.0) * horzIntensity * 2., -0.1 * (scale - 1.0) * vertIntensity * 2.));
    
    // 3d blend color
    vec3 blendFirstColor = vec3(textureColor.r, textureColor.g, shiftColor1.b);
    vec3 blend3DColor = vec3(shiftColor2.r, blendFirstColor.g, blendFirstColor.b);
    gl_FragColor = vec4(blend3DColor, textureColor.a);
}

是不是看不懂，天书一样的？没错，我也看不懂。😅

不过不要紧，看不懂并不影响我们的使用，因为着色的细节都是写死的，我们只需要关心uniform变量即可。

在这个frag中，顶部有三行uniform float xxx的定义，表明此特效需要三个浮点类型的变量，scale、horzIntensity、vertIntensity。

需要关心的变量

才名称上判断，scale应该就是缩放比例，horzIntensity和vertIntensity应该是水平和垂直方向的抖动强度。

在frag中，通常变量的值都比较小，因为都是以像素为单位的，太大的值效果太夸张，不太实际，例如这里的水平和垂直方向的抖动，我们可以传入0.1-0.5之间的值，这样效果就会比较自然。

至于scale，最大缩放1.2就差不多了。

frag文件的加载与使用

frag文件本质是是个文本文件，我们可以使用Fetch API获取，如下所示：

// 素材资源准备
const fragUrl = './scale.frag';
// 加载frag资源，作为字符串
const frag = await fetch(fragUrl).then(res => res.text());

如果嫌麻烦，也可以直接内联在JavaScript文件中。

接下来就是应用frag文件了，pixi官网有不少使用案例，大家参考参考实现就可以了，例如这个演示页面。

或者参考我的实现，您可以狠狠地点击这里：pixijs解析frag并应用在图片上demo

然后就可以看到类似抖音logo一般的抖动效果，如下视频所示，不动点击播放：

不过此视频是录制的，掉帧严重，想要感受原始效果，还是去上面的演示页面，如果嫌弃画面晃得眼睛疼，点击画面就可以暂停了。

其中，与frag特效实现的代码非常简单，聊聊数行，示意如下：

const uniforms = {
    scale: 1.0,
    horzIntensity: 0.5,
    vertIntensity: 0.5,
};

// 目标缩放scale
// 可以使用 Tween.js 等库来实现动画
// https://github.com/zhangxinxu/Tween
// 这里呢，使用枚举的方式逐帧变化实现动画
const scale = [1.0,1.07,1.1,1.13,1.17,1.2,1.2,1.0,1.0,1.0,1.0,1.0,1.0,1.0,1.0];

// 创建自定义滤镜
const filter = new PIXI.Filter(null, frag, uniforms);
container.filters = [filter];

// 动画
let start = 0;
app.ticker.add(() => {
    // 每帧更新滤镜的uniform变量
    filter.uniforms.scale = scale[start++ % scale.length];
});

原理很简单，将frag中的uniform变量弄出来，然后改变这些值，动画就出现了。

至于动画如何变，方法很多，你可以线性变化，也可以使用贝塞尔曲线缓动，这个推荐使用我之前弄的 Tween.js 动画算法库来实现。

而这里这个例子直接枚举了每一帧的缩放比例，也算是一种低成本的方式。

其他frag的使用

其他frag文件的使用其实大同小异，大家也没有必要花时间去学习具体的实现算法，因为在业界，frag文件可以说是免费公开的资源，很多的，一抓一大把，你想要的效果都有，没有说需要自己去写特效滤镜的，除非你想成为这个领域的大师。

当然，有些细节还是要说下的。

就是frag中的变量不仅有float浮点型，还有整型，矢量变量和特殊变量，例如下面某个实现模糊效果的frag文件顶部定义的变量：

precision highp float;

uniform sampler2D uSampler;
varying vec2 vTextureCoord;
uniform float blurSize;
uniform float angleR;
uniform float angleG;
uniform float angleB;
uniform vec2 moveR;
uniform vec2 moveG;
uniform vec2 moveB;

uniform vec4 u_ScreenParams;

其中，vec2表示二维向量，数组，支持两个值，第一个值与x坐标有关，第二个值与y坐标有关；vec4表示是个自个项目数量的数组，下面就是这几个变量的默认值设置示意，希望可以给大家一些参考。

const uniforms = {
    blurSize: 0.0,
    angleR: 0.0,
    angleG: 0.0,
    angleB: 0.0,
    moveR: [0, 0],
    moveG: [0, 0],
    moveB: [0, 0],
    // viewWidth和viewHeight是canvas画布尺寸，表示整个画面都应用特性
    u_ScreenParams: [0, 0, viewWidth, viewHeight]
};