初识MetalView

Metal

metal是iOS设备的一个底层图形API,功能类似OpenGL,支持图形渲染和GPU通用计算.
metal解决了图形开发中的图片纹理加载和三维模型加载

Metal框架提供了3种我们可以写入的附件类型:

1. colorAttachments 颜色纹理,用于保存绘图结果并将其显示在屏幕上.
2. depthAttachmentPixelFormat
3. stencilAttachmentPixelFormat

vertexFunction:顶点着色器函数
fragmentFunction:片段着色器函数
pixeFormat: 配置像素格式

Metal shading language:Metal着色语言基于C ++

构建Metal应用程序分两个阶段
第一阶段Initialization(初始化):

1. Get the Device 获取device设备,设备是与GPU驱动程序和硬件的直接连接
2. Create a CommandQueue 创建一个command queue命令队列,这个我们向GPU提交工作的渠道
3. Create Resource(Buffers and Textures) 创建缓冲区,纹理和其他资源,makeBuffer 函数将将分配一个新的共享内存块,将提供的指针复制到其中,并将句柄返回给该缓冲区.
4. Create RenderPipelines 创建render pipeline(渲染管线),这是一连串的步骤,从一端去顶点数据开始,另一端产生光栅化图像.流水线包含两个元素:保存shader(着色器)信息和像素格式的描述符,以及从描述符构建并包含编译着色器的state(状态).
5. Create a View 创建一个视图.对我们而言,从MTKView继承更容易,而不是创建担心的CAMetalLayer并将其添加为子视图.

第二阶段: Drawing(绘制)

1. Get a command buffer 获取初始阶段创建好的command buffer
2. Start a Render Pass 设置render pass.渲染管道描述符告诉Metal渲染图像时要执行的操作.配置它需要我们指定我们渲染的颜色纹理(currentDrawable纹理).在绘制任何几何体之前,我们还需要选择屏幕将被清除的颜色
3. Draw 绘制.我们指定存储顶点的缓冲区,然后指定我们需要绘制的基元.
4. Commit the command buffer 提交命令缓冲区给GPU. 调用commit时,command buffer(命令缓冲区)会被编码,发送到命令队列的末尾,并在GPU运行时执行.

补充一下矩阵:

translation matrix(平移矩阵)

| 1     0     0    Dx |
| 0     1     0    Dy |
| 0     0     1    Dz |
| 0     0     0     1 |

scaling matrix(缩放矩阵)

| Sx    0     0     0 |
| 0     Sy    0     0 |
| 0     0     Sz    0 |
| 0     0     0     1 |

rotation matrix(旋转矩阵)

绕x轴
| 1     0     0     0 |
| 0    cos  -sin    0 |
| 0    sin   cos    0 |
| 0     0     0     1 |

绕y轴
| cos   0    sin    0 |
| 0     1     0     0 |
| -sin  0    cos    0 |
| 0     0     0     1 |

绕z轴
| cos  -sin   0     0 |
| sin  cos    0     0 |
| 0     0     1     0 |
| 0     0     0     1 |

对应的转换:

struct Matrix {
var m: [Float]

init() {
    m = [1, 0, 0, 0,
         0, 1, 0, 0,
         0, 0, 1, 0,
         0, 0, 0, 1
    ]
}

func translationMatrix(var matrix: Matrix, _ position: float3) -> Matrix {
    matrix.m[12] = position.x
    matrix.m[13] = position.y
    matrix.m[14] = position.z
    return matrix
}

func scalingMatrix(var matrix: Matrix, _ scale: Float) -> Matrix {
    matrix.m[0] = scale
    matrix.m[5] = scale
    matrix.m[10] = scale
    matrix.m[15] = 1.0
    return matrix
}

func rotationMatrix(var matrix: Matrix, _ rot: float3) -> Matrix {
    matrix.m[0] = cos(rot.y) * cos(rot.z)
    matrix.m[4] = cos(rot.z) * sin(rot.x) * sin(rot.y) - cos(rot.x) * sin(rot.z)
    matrix.m[8] = cos(rot.x) * cos(rot.z) * sin(rot.y) + sin(rot.x) * sin(rot.z)
    matrix.m[1] = cos(rot.y) * sin(rot.z)
    matrix.m[5] = cos(rot.x) * cos(rot.z) + sin(rot.x) * sin(rot.y) * sin(rot.z)
    matrix.m[9] = -cos(rot.z) * sin(rot.x) + cos(rot.x) * sin(rot.y) * sin(rot.z)
    matrix.m[2] = -sin(rot.y)
    matrix.m[6] = cos(rot.y) * sin(rot.x)
    matrix.m[10] = cos(rot.x) * cos(rot.y)
    matrix.m[15] = 1.0
    return matrix
}

func modelMatrix(var matrix: Matrix) -> Matrix {
    return matrix
  }
}