0021--OpenGL Metal 案例一 改变屏幕背景颜色

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前言

通过这个案例我们熟悉一下:
1.理理解Metal 应⽤用程序
2.如何向GPU发送基本的渲染命令
3.如何获取Metal 设备
4.如何配置MetalKit 视图
5.如何创建并执⾏行行GPU指令
6.显示渲染的内容

准备工作

1. 如果使用SB,修改View继承MTKView
2. 独立于平台的渲染类QFRenderer

1. 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

   //1. 
    _view = (MTKView *)self.view;
    
   //2. 
    _view.device = MTLCreateSystemDefaultDevice();
    
    //3.
    if (!_view.device) {
        NSLog(@"Metal is not supported on this device");
        return;
    }
   //4.
    _render =[[QFRenderer alloc]initWithMetalKitView:_view];
    
   //5.
    if (!_render) {
        NSLog(@"Renderer failed initialization");
        return;
    }
    
   //6.
    _view.delegate = _render;
   //7. 
    _view.preferredFramesPerSecond = 60;

1. 获取MTKView的实例_view;
2. 设置_view的device,一个MTLDevice对象就代表这着一个GPU,通常我们可以调用方法MTLCreateSystemDefaultDevice()来获取代表默认的GPU单个对象.
3. 判断是否设置成功
4. 分开你的渲染循环:在我们开发Metal程序时,将渲染循环分为自己创建的类,是非常有用的一种方式,使用单独的类,我们可以更好管理初始化Metal,以及Metal视图委托.
5. 判断_render 是否创建成功
6. 设置MTKView的代理`
7. 视图可以根据视图属性上设置帧速率(指定时间来调用drawInMTKView方法--视图需要渲染时调用)

2. 渲染循环类

处理metal渲染的相关操作

1. 创建GPU和命令队列

@interface QFRenderer()
{
    id<MTLDevice> _device;
    id<MTLCommandQueue> _commandQueue;
}
@end

2. 初始化,对_device和_commandQueue进行赋值

- (id)initWithMetalKitView:(MTKView *)mtkView
{
    self = [super init];
    if(self)
    {
        _device = mtkView.device;
        _commandQueue = [_device newCommandQueue];
    }
    
    return self;
}

所有应用程序需要与GPU交互的第一个对象是一个对象。MTLCommandQueue.你使用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.

3. 创建一个返回一组随机颜色的方法

//这个函数用来创建一个颜色
- (Color)makeFancyColor{
   //1. 增加颜色/减小颜色的 标记
   static BOOL       growing = YES;
   //2.颜色通道值(0~3)
   static NSUInteger primaryChannel = 0;
   //3.颜色通道数组colorChannels(颜色值)
   static float      colorChannels[] = {1.0, 0.0, 0.0, 1.0};
   //4.颜色调整步长
   const float DynamicColorRate = 0.015;
    
   
  //5.判断
    if(growing)
    {
        //动态信道索引 (1,2,3,0)通道间切换
        NSUInteger dynamicChannelIndex = (primaryChannel+1)%3;
        
        //修改对应通道的颜色值 调整0.015
        colorChannels[dynamicChannelIndex] += DynamicColorRate;
        
        //当颜色通道对应的颜色值 = 1.0
        if(colorChannels[dynamicChannelIndex] >= 1.0)
        {
            //设置为NO
            growing = NO;
            
            //将颜色通道修改为动态颜色通道
            primaryChannel = dynamicChannelIndex;
        }
    }
    else
    {
        //获取动态颜色通道
        NSUInteger dynamicChannelIndex = (primaryChannel+2)%3;
        
        //将当前颜色的值 减去0.015
        colorChannels[dynamicChannelIndex] -= DynamicColorRate;
        
        //当颜色值小于等于0.0
        if(colorChannels[dynamicChannelIndex] <= 0.0)
        {
            //又调整为颜色增加
            growing = YES;
        }
    }

    Color color;
    color.red = colorChannels[0];
    color.green = colorChannels[1];
    color.blue = colorChannels[2];
    color.alpha = colorChannels[3];
    return color;
}

MTKViewDelegate

4. MTKViewDelegate

• drawInMTKView

1. 获取颜色值
2. 设置view的clearColor
3. 使用MTLCommandQueue 创建对象并且加入到MTCommandBuffer对象中去.为当前渲染的每个渲染传递创建一个新的命令缓冲区
4. 从视图绘制中,获得渲染描述符
5. 判断renderPassDescriptor 渲染描述符是否创建成功,否则则跳过任何渲染.
6. 通过渲染描述符renderPassDescriptor创建MTLRenderCommandEncoder对象
7. 我们可以使用MTLRenderCommandEncoder 来绘制对象,但是这个demo我们仅仅创建编码器就可以了,我们并没有让Metal去执行我们绘制的东西,这个时候表示我们的任务已经完成
   即可结束MTLRenderCommandEncoder工作
8. 当编码器结束之后,命令缓存区就会接受到2个命令.

1. present 2. commit
   因为GPU是不会直接绘制到屏幕上,因此你不给出去指令.是不会有任何内容渲染到屏幕上.

9. 在这里完成渲染并将命令缓冲区提交给GPU

- (void)drawInMTKView:(MTKView *)view{
    
    //1.
    Color color = [self makeFancyColor];
    view.clearColor = MTLClearColorMake(color.red, color.green, color.blue, color.alpha);
    
    id<MTLCommandBuffer> commandBuffer = [_commandQueue commandBuffer];
    commandBuffer.label = @"commandBuffer";
    MTLRenderPassDescriptor *renderPassDescriptor  = view.currentRenderPassDescriptor;
    
    if (!renderPassDescriptor){ return;}
    id<MTLRenderCommandEncoder> renderEncoder = [commandBuffer renderCommandEncoderWithDescriptor:renderPassDescriptor];
    renderEncoder.label = @"renderEncoder";
    [renderEncoder endEncoding];
   
   // 添加一个最后的命令来显示清除的可绘制的屏幕
   [commandBuffer presentDrawable:view.currentDrawable];
    [commandBuffer commit];
}

以上几个步骤，在metal渲染中几乎都要使用到，需要牢记！！

• drawableSizeWillChange

• (void)mtkView:(MTKView *)view drawableSizeWillChange:(CGSize)size{

}

效果图

颜色变化.gif