[MetalKit]Metal Performance Shaders for the iPad playground性能着色器

本系列文章是对 http://metalkit.org 上面MetalKit内容的全面翻译和学习.

MetalKit系统文章目录

---

可能大家已经在WWDC2016上看过了,新的 Playground app for the iPad真是个震撼的产品!作为一个playground爱好者,我更是深感如此.现在我们可以轻易地在iPad上写Swift代码,只要点击一个按钮就能运行.今天我们将要试试Metal Performance Shaders (MPS),因为它在移动设备上很好用而我们以前又没有讨论过它.需要提醒的是,MPS框架只能在iOS和tvOS上工作.我们会用一个便捷的方法,在macOS设备的playground上编写代码然后通过iCloud Drive来分享到你的移动设备上.还有,iPad的playground只能在iOS10以上运行.

让我们在Xcode中创建一个新的iOSplayground.你可以在Resources文件夹下添加任意图片.我已经添加了一张名为nature.jpg.下一步,在playground主页面中写几行代码,如下面截图(代码在文末Github)

mps_1.png

让我们看一下这些代码.在以前的文章中我们已经一遍遍写过类似的代码.你应该立刻注意到新添加的代码引起了一个错误,这是因为macOS不"认识"MPS框架.一旦我们在iPad中打开后,错误就会消失:

import MetalPerformanceShaders

下一步,我们用MTKTextureLoader从先前添加图片处创建一个新的纹理.现在最有意思的部分来了!一旦我们创建MTLCommandBuffer对象,我们将不会像以前做的那样从这个命令缓冲器创建MTLCommandEncoder对象.相反,我们创建一个新的MPSImageGaussianBlur对象,如下面的代码:

let shader = MPSImageGaussianBlur(device: view.device!, sigma: 5)
shader.encode(commandBuffer: commandBuffer, sourceTexture: texIn, destinationTexture: texOut)

MPS对象最棒的地方在于,它让你可以将一个计算着色器(内核函数)应用于输入纹理,而无需配置任何状态,描述符,管线或写个内核函数!MPS对象会为我们处理好所有事情.当然,用这个便捷方法的话,我们也只能采用预设的着色器,并只能更改这个特殊着色器的sigma之类的参数.

目前为止还不错!我们已经通过iCloud Drive把playground发送到了iPad上.打开Finder窗口,点击iCloud Drive并把playground文件复制到这个文件夹:

mps_8.png

我们终于开始用上iPad了!打开新的Playground应用来到My Playgrounds.在屏幕左上角点击+按钮.可以看出来,你也可能在iPad上创建一个新的playground并可以轻易用其它方式共享输出到你的macOS设备上.但是现在,我们点击iCloud Drive如下图:

mps_2.png

当iCloud Drive窗口弹出后,请注意我们已经进入了iPad为playground提供的私有文件夹,我们现在想要导入我们用到的MPS.playground,点击它:

mps_3.png

当iPad加载守playground后,我们就开工了!现在你能在你的iPad上看到playground的主页面了:

mps_4.png

你所要做的就是点击Run My Code,就能看到我们图片已经带上了一个漂亮的模糊滤镜:

mps_5.png

你可能会说:"我怎么才能看到整个图片呢?"答案就在下面的GIF图片中.只要简单地在屏幕中间长按,直到出现屏幕分隔线.不要松手指,想看代码或输出图片就左右拖动分隔线(你可能想要重新载入这个页面因为这个动态GIF只会播放一次):

mps_6.gif

现在你能看到整个模糊过的图片了!欣赏过图片后,点击屏幕左侧的按钮来返回分屏状态.在我们把它收起来之前,再来点牛逼效果.将下面这行:

let shader = MPSImageGaussianBlur(device: view.device!, sigma: 5)

替换为

let shader = MPSImageSobel(device: device)

查看输出的新图片:

mps_7.PNG

我们只是改动了一行代码就产生如此不同的效果!还有几十种不同的着色器来供你尝试.查看 Metal Performance Shaders API来获取更多信息.如果你对图像处理有兴趣,你也许会想要查看Simon Gladman的 Core Image for Swift这本书.如果你想要学更多MPS后端的Metal,可以查看Moore的 Metal by Example这本书.
源代码source code 已发布在Github上.
下次见!