Metal入门资料002-MetalKit第一部分

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正文

MetalKit框架在WWDC 2015上宣布，它为Metal带来了大量改进和新功能。 结识MTKView，NSView / UIView的子类。 它带有嵌入式Metal层，它还管理帧缓冲区及其渲染目标附件，并负责绘制循环。

OSX平台上相关技术实现

我们来创建一个新的Cocoa应用程序（因为iOS模拟器不支持Metal）。 确保只选择了Swift和Use Storyboards字段。 接下来，让我们创建一个名为MetalView.swift的NSView类型的新类。 创建后，转到Storyboard并选择视图控制器下的View，将其类设置为Identity Inspector下的MetalView类型，如下图所示：

因为我们不打算使用View Controller，所以在View Controller下和Identity Inspector下执行相同的操作。 还要删除ViewController.swift，因为我们不再需要它了。 现在回到MetalView.swift并键入import MetalKit。 我们可以通过两种方式来准备我们的绘图类：遵循MTKViewDelegate协议并实现其drawInView（:)方法或子类MTKView并覆盖其drawRect（:)方法。 我们选择后者，所以继续并将类类型从NSView更改为MTKView，并创建一个名为render（）的新方法，其中包含以下内容：

func render() {
let device = MTLCreateSystemDefaultDevice()!
self.device = device
let rpd = MTLRenderPassDescriptor()
let bleen = MTLClearColor(red: 0, green: 0.5, blue: 0.5, alpha: 1)
rpd.colorAttachments[0].texture = currentDrawable!.texture
rpd.colorAttachments[0].clearColor = bleen
rpd.colorAttachments[0].loadAction = .Clear
let commandQueue = device.newCommandQueue()
let commandBuffer = commandQueue.commandBuffer()
let encoder = commandBuffer.renderCommandEncoderWithDescriptor(rpd)
encoder.endEncoding()
commandBuffer.presentDrawable(currentDrawable!)
commandBuffer.commit()
}

让我们逐行浏览代码。首先，我们创建一个device。我们将此device设置为我们视图的device，否则它将保持nil，并会使应用程序崩溃。或者，我们可以在绘制之前修改视图的drawable属性。接下来，我们创建一个渲染通道描述符，它允许我们使用当前可绘制纹理作为其主要颜色来配置渲染通道。为了好玩(作者的原话。。。)，我们创建了一个漂亮的颜色bleen，它是半蓝和半绿。接下来，我们为该设备创建一个命令队列，并使用队列创建一个命令缓冲区。最后，我们使用命令缓冲区来创建渲染命令编码器来执行绘制调用。对于绘制循环的每次迭代，当从currentRenderPassDescriptor查询时，新的MTLRenderPassDescriptor对象可用。该对象是基于currentDrawable对象创建的。演示文稿不是由MTKView处理的，所以我们有责任首先检查currentRenderPassDescriptor和currentDrawable都不是nil，然后再调用视图当前drawable上的presentDrawable（:)方法。

让我们参考Metal文档获取更多细节。 Metal框架包含几个对象：

• device - 从命令队列中消耗渲染和计算命令的GPU的抽象。
• command queue - 是命令缓冲区的串行序列，并确定存储的命令将执行的顺序。
• command buffer - 存储来自命令编码器的翻译命令。 当缓冲区完成执行命令时，Metal会通知应用程序。
• command encoder - 将API命令转换为GPU硬件命令 - 有3种编码器：render（用于图形渲染），compute（用于数据并行处理）和blit（用于资源复制操作）。 现在我们只会看看render command encoder(渲染命令编码器)。
• states - （如混合和深度）
• shaders - （源代码）
• resources - （纹理和数据缓冲区）
  我们将在本系列的下一集中讨论最后3个对象。 我们现在所关心的是device(设备)，queue(队列)，buffer(缓冲区)和encoder(编码器)。 Render Command Encoder（RCE）为单个渲染过程生成硬件命令，这意味着将所有渲染发送到单个framebuffer(帧缓冲区对象)（一组目标）。 如果需要渲染另一个帧缓冲区（一组目标），则需要创建一个新的RCE。 RCE为graphics pipeline(图形管道)的vertex(顶点)和fragment(片段)指定状态（我们将在下一集中讨论），它还交错resources，state changes和draw calls。 使用RCE的一个巨大优势是没有绘制时间汇编的事实; 该应用程序决定何时进行编译和状态验证，从而为程序员提供了巨大的性能优势。

现在让我们回到我们的代码。 在drawRect（:)方法内调用render（）方法：

override func drawRect(dirtyRect: NSRect) {
super.drawRect(dirtyRect)
render()
}

如果你运行这个应用程序，你会看到一个很好的，没有什么特别的，像这样的bleen-ish屏幕：

• 代码地址：Ch02-OSX

iOS平台技术实现：

相关代码：

mport MetalKit

class MetalView: MTKView {
required init(coder:NSCoder){
    super.init(coder:coder)
    device = MTLCreateSystemDefaultDevice()
}
override func draw(_ rect: CGRect) {
    if let drawable = currentDrawable,
        let rpd = currentRenderPassDescriptor{
        rpd.colorAttachments[0].clearColor = MTLClearColor(red: 0, green: 0.5, blue: 0.5, alpha: 1.0)
        rpd.colorAttachments[0].loadAction = .clear
        let commandBuffer = device!.makeCommandQueue()?.makeCommandBuffer()
        let commandEncoder = commandBuffer?.makeRenderCommandEncoder(descriptor: rpd)
        commandEncoder?.endEncoding()
        commandBuffer?.present(drawable)
        commandBuffer?.commit()
     }
  }
}

执行效果：

这个必须在真机上执行

• 代码地址： Ch02-iOS

TvOS平台下相关技术实现

相关实现代码：

import MetalKit

class MetalView: MTKView {
required init(coder:NSCoder){
    super.init(coder:coder)
    device = MTLCreateSystemDefaultDevice()
}
override func draw(_ rect: CGRect) {
    if let drawable = currentDrawable,
        let rpd = currentRenderPassDescriptor{
        rpd.colorAttachments[0].clearColor = MTLClearColor(red: 0, green: 0.5, blue: 0.5, alpha: 1.0)
        rpd.colorAttachments[0].loadAction = .clear
        let commandBuffer = device!.makeCommandQueue()?.makeCommandBuffer()
        let commandEncoder = commandBuffer?.makeRenderCommandEncoder(descriptor: rpd)
        commandEncoder?.endEncoding()
        commandBuffer?.present(drawable)
        commandBuffer?.commit()
    }
  }
}

实现效果：

这个也必须使用真机才可以测试

代码地址： Ch02-TvOS

在下一集中，我们将最终介绍shaders(着色器)，讨论加载纹理和管理model data(模型数据)。 源代码照常发布在 Metal上。