Metal_入门02_带你走流程

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Metal_入门01_为什么要学习它
Metal_入门02_带你走流程

  • 有话要说

要学好Metal 它的工作原理,是比较重要的,搞清楚每个类都在干什么事情,就很不错了,今天只是带大家跑起来一个工程,熟悉一下相关流程,可能不会用太多的知识点,顺便说一句,学过OpenGL 的同学可能理解起来更加容易,但是没有学过OpenGL 的同学也不要灰心,毕竟两者没有任何关系,我们从简单做起!后面会不断更新相关技术!

  • 步骤

1.创建工程

让学习成为一种习惯

就和创建一般的应用工程一样,我选择的是Swift 语言,为啥用它,个人比较懒,Swift语法写起来比较简单。

2.导入框架

让学习成为一种习惯

注意

为了简单,我们借助系统提供给我的Metalkit来简化操作,后面我会教大家只使用Metal 去实现这个过程,由于是入门就不要那么复杂了。

3.创建Metal专用视图

let mtkView = MTKView(frame: self.view.bounds)
self.view.addSubview(mtkView)

提示:

这个视图有个属性就是MTLDevice 必须要指定的,默认是没有赋值的

4.获取GPU设备,检查手机是否支持

  guard  let device = MTLCreateSystemDefaultDevice() else{
       print("不支持Metal,可以在这里使用OpenGL ES 代替Metal")
       return
 }

提示:

在上一章我们知道,device 代表的就是GPU ,可以创建新的命令队列,可以分配内存,可以创建纹理和查询设备信息

5.创建命令线程

let commandQueue = device.makeCommandQueue()

提示:

1.上一章讲到过命令线程,主要提供了方法创建命令缓冲对象,MTLCommandBuffer协议为命令缓冲对象定义了一些方法,提供方法去创建命令编码器,入队命令缓冲区执行,检查状态
2.本实例,我们只用线程队列创建一个命令缓冲对象

6.创建代表绘图函数的资源对象

let defaultLibrary = device.newDefaultLibrary()
let fragmentProgram = defaultLibrary?.makeFunction(name: "passThroughFragment")!
let vertexProgram = defaultLibrary?.makeFunction(name: "passThroughVertex")!

提示:

资源对象的作用就是加载Metal 支持的着色器程序,生成MTLFunction 对象,我们在渲染管线描述对象需要使用生成的函数对象
passThroughFragment 和 passThroughVertex 是处理顶点和片段着色器的函数名

让学习成为一种习惯

7.创建渲染管线描述对象

let pipelineStateDescriptor = MTLRenderPipelineDescriptor()
pipelineStateDescriptor.vertexFunction = vertexProgram// 指定顶点处理程序
pipelineStateDescriptor.fragmentFunction = fragmentProgram// 指定片段程序
pipelineStateDescriptor.colorAttachments[0].pixelFormat = mtkView.colorPixelFormat// 指定颜色格式
pipelineStateDescriptor.sampleCount = mtkView.sampleCount// 设置采样数量

提示:

这个对象的作用,主要是描述渲染管线状态的配置信息,如指定片段着色器函数,设置渲染像素格式等
顶点着色器和片段着色器程序方法必须指定,颜色格式也必须设置

8.创建管线状态对象

 do {
        try pipelineState = device.makeRenderPipelineState(descriptor: pipelineStateDescriptor)
    } catch let error {
        print("Failed to create pipeline state, error \(error)")
    }

提示:

这个对象创建很简单,就是根据管线描述对象生成需要的管线状态对象

渲染管线流程图

8.创建缓冲区(顶点和颜色)

 let vertexLength = vertexData.count * MemoryLayout<Float>.size
 let vertexBuffer = device.makeBuffer(bytes: vertexData, length: vertexLength, options: [])
 let colorLength = vertexColorData.count * MemoryLayout<Float>.size
 let colorBuffer = device.makeBuffer(bytes: vertexColorData, length: colorLength, options: [])

提示:

MTLBuffer 是我们缓存数据的缓冲区对象

10.创建命令缓冲区

let commandBuffer = commandQueue.makeCommandBuffer()

提示:

这个对象相对比较重要,它携带了GPU 渲染图像的所有数据
11.创建命令编码器

/// 获取视图当前的渲染描述和绘制对象
 let renderPassDescriptor = mtkView.currentRenderPassDescriptor
 let currentDrawable = mtkView.currentDrawable // 获取当前帧的绘制对象
 /// 创建渲染编码器
 let renderEncoder = commandBuffer.makeRenderCommandEncoder(descriptor: renderPassDescriptor!)
renderEncoder.setRenderPipelineState(pipleState!)// 指定渲染管线对象
 renderEncoder.setVertexBuffer(vertexBuffer, offset: 0, at: 0)// 设置顶点缓冲区
renderEncoder.setVertexBuffer(colorBuffer, offset:0 , at: 1)// 设置颜色缓冲区
renderEncoder.drawPrimitives(type: .triangle, vertexStart: 0, vertexCount: 6, instanceCount: 1)// 设置绘制方式
renderEncoder.endEncoding()/// 结束掉这个编码对象
commandBuffer.present(currentDrawable!) /// 让绘制对象绑定到当前绘制帧

12.提交

commandBuffer.commit()

提示:

执行这一步,GPU 会记录命令缓冲区对象,准备渲染

  • 附上顶点和颜色数组
let vertexData:[Float] =
[
    -1.0, -1.0, 0.0, 1.0,
    -1.0,  1.0, 0.0, 1.0,
    1.0, -1.0, 0.0, 1.0,
    
    1.0, 1.0, 0.0, 1.0,
    0.0,  1.0, 0.0, 1.0,
    1.0,  0.0, 0.0, 1.0,
]

let vertexColorData:[Float] =
[
    1.0, 0.0, 0.0, 1.0,
    0.0, 1.0, 0.0, 1.0,
    0.0, 0.0, 1.0, 1.0,
    
    0.0, 0.0, 1.0, 1.0,
    0.0, 1.0, 0.0, 1.0,
    1.0, 0.0, 0.0, 1.0,
]

这个时候你运行一下程序就能看到下面的画面

让学习成为一种习惯

我制作了一张流程图帮助大家理解

不断的克服困难的任务才有成就感

代码地址 - 想要不断学习的同学可以标记一下,后续的代码都会放在这里

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