Metal 初探:颜色的渲染加载

使用metal渲染颜色过渡,主要用于了解metal相关API的使用

Hello Metal效果图

helloMetal
案例流程分为两部分:
  • viewDidLoad函数:加载自定义的渲染视图MTKView,并将渲染交由自定的渲染循环类处理
  • 渲染循环类:处理metal渲染的相关操作
案例流程图
主要流程
主要函数解析
- viewDidLoad函数:

主要是加载view以及view传递给render渲染循环类

viewDidLoad函数流程

主要步骤:

  • 获取view
  • 设置device
  • 创建render
  • 设置view的delaegate
  • 设置帧速率

获取view:
获取MTKView的对象view的方式有两种,类似于GLKitGLKView

  • 可以在storyboardview的类改为MTKView
  • 可以创建MTKView对象,再将其添加到控制器的view
_view = (MTKView*)self.view;

设置device
主要是获取GPU的使用权限,一个MTLDevice对象代表着一个GPU,一般使用默认方法MTLCreateSystemDefaultDevice来获取默认的单个GPU对象,并且在创建完成后,需要判断是否获取GPU的使用权限,如果不成功,则中断渲染流程

_view.device = MTLCreateSystemDefaultDevice();
if (!_view.device) {
    NSLog(@"Metal is not supported on this device");
    return;
}

创建render
metal框架中,苹果建议在开发mental程序时,最好是将渲染循环独立成一个类,目的是为了更高的管理metal以及metal视图委托。创建完成后,同样需要判断是否创建成功,如果不成功,则中断渲染流程

_render = [[CJLRenderer alloc] initWithMetalKitView:_view];
    
//5.判断_render 是否创建成功
if (!_render) {
    NSLog(@"Renderer failed initialization");
    return;
}

设置view的delegate
将view的渲染处理加油render对象处理

_view.delegate = _render;

设置帧速率
view中可以通过设置帧速率,不同的触发试图渲染,然后回调MTKViewDelegate中的drawInMTKView方法

_view.preferredFramesPerSecond = 60;//60帧
- 渲染循环:

用于管理metal的初始化以及metal中的视图委托

  • initWithMetalKitView函数:初始化,需要传入MTKView对象view获取GPU的使用权限
  • makeFancyColor函数:主要是设置颜色,即随着帧率变化的颜色
  • MTKViewDelegate协议
    • drawableSizeWillChange代理方法:view大小发生变化时回调
    • drawInMTKView代理方法:view需要渲染时回调

initWithMetalKitView函数
渲染循环类对外的初始化方法,主要是通过传入的view,获取metal设备以及创建命令队列,流程如下

initWithMetalKitView

  • 设置device
    此处的device并不是新建的,是由传入view在外面创建好的,可以通过view获取
_device = mtkView.device;
  • 设置命令队列
    命令队列是所有app与GPU交互的第一个对象,是使用MTLCommandQueue 去创建对象,并且加入MTLCommandBuffer 对象中.确保它们能够按照正确顺序发送到GPU.对于每一帧,一个新的MTLCommandBuffer 对象创建并且填满了由GPU执行的命令.
_commandQueue = [_device newCommandQueue];

drawInMTKView代理方法

通过view设置的帧速率,每当到指定时间时,就会触发view的渲染,继而回调drawInMTKView代理方法进行绘制渲染。主要流程如下

drawInMTKView
  • 根据makeFancyColor函数获取当前帧显示的颜色
Color color = [self makeFancyColor];
  • 设置view的清屏颜色,通过由MTLClearColorMake创建,相当于OpenGL ES中的glClearColor
view.clearColor = MTLClearColorMake(color.red, color.green, color.blue, color.alpha);
  • 创建渲染缓存区,目的是为了将渲染对象加入到渲染缓存区,使用MTLCommandQueue 创建对象并且加入到MTCommandBuffer对象中,且为当前渲染的每个渲染传递创建一个新的命令缓冲区
id commandBuffer = [_commandQueue commandBuffer];
    //设置渲染缓存区的命名
    commandBuffer.label = @"MyCommand";
  • 获取渲染描述修饰符,通过commandQueue获取,类型是MTLRenderPassDescriptor,用于在commandBuffer中创建commandEncoder
MTLRenderPassDescriptor *renderPassDescriptor = view.currentRenderPassDescriptor;
  • 创建commandEncoder,通过渲染描述符renderPassDescriptor创建MTLRenderCommandEncoder 对象,即命令渲染编辑器,相当于OpenGL ES中的program,主要用途是用于绘制对象,但在这个案例中并没有需要绘制的东西
id renderEncoder = [commandBuffer renderCommandEncoderWithDescriptor:renderPassDescriptor];
        //命令编辑器命名
        renderEncoder.label = @"MyRenderEncoder";
  • 结束渲染编辑:当没有需要绘制的任务时,即可结束MTLRenderCommandEncoder工作
 [renderEncoder endEncoding];
  • 渲染到屏幕上,添加一个最后的命令来显示清除的可绘制的屏幕
    当编码器结束工作后,命令缓存区会收到两个命令:
    • present命令:渲染到屏幕上
    • commit命令:将commandBuffer提交至GPU
      主要是因为GPU不会直接渲染到屏幕上,如果不给命令,那么绘制的内容是不会显示到屏幕上的
[commandBuffer presentDrawable:view.currentDrawable];
  • 完成渲染并将命令缓冲区提交给GPU,相当于OpenGL ES中的draw
[commandBuffer commit];

Hello Metal

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