Metal入门资料002-MetalKit第一部分
写在前面:
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所有的代码存储的Github地址是:Metal
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MTLRenderPassDescripto
r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。