[MetalKit]5-Using-MetalKit-part-4使用MetalKit4

本系列文章是对 metalkit.org 上面MetalKit内容的全面翻译和学习.

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上一次咱们学习了Metal Shading Language Metal着色语言基础.在咱们学习更多高深的课题前,我想如今是时候从新回顾一下咱们学到的东西,尤为是关于图形管线的,我也认可这一点我讲得太快了(感谢匿名读者的建议和反馈!)

让咱们更仔细地了解一下graphics pipeline图形管线,从一小段历史开始.大约十年前,当fixed pipeline固定管线仍然存在时,shaders被引入进来做为一种程序员影响固定管线的工具.在当时,浮点也被引入GPUs中并出现了GPGPU(能用计算图形处理单元).因而,新的programmable pipeline可编程管线就被改变了:

就像看到的那样,新的管线目前拥有两个shader着色器,咱们能够在其中编写自定义代码而后在GPU上运行.图形程序的第一部分老是运行在CPU上,被称为host code主机代码.这就是绝大部分资源分配发生的地方,也是和GPU之间传输数据的地方.程序最重要的地方,倒是运行在GPU上.两个shaders包含在一个后缀为 .metal 的单独文件中(在其余GPGPU框架好比OpenCL中它被命名为kernel code内核代码).

管线开始于CPU站点处,这里的输入以vertices形式被送入到GPU中.它们通过了变换和逐顶点光照计算.此时vertex shader顶点着色器可以在rasterization光栅化以前,对顶点进行操做改变.在这以后,顶点通过clipping裁剪和rasterization光栅化并获得fragments片断.接着fragment shader片断着色器会被运行处理每一个片断,以后每一个像素值被输出到framebuffer帧缓冲器以供显示.

如今让咱们看看Metal本身的管线.咱们将回到 第2部分的代码中part 2 source code 而且将用行号来标明咱们的说起的概念.建立Metal应用共需两个阶段.第一个是初始化阶段:

第一步是拿到device设备(MetalView.swift中的19行).设备是和GPU驱动及硬件的直接链接;也是咱们在Metal中建立其余全部对象的源头.第二个初始化步骤是建立一个command queue命令队列(40行),它是咱们提交工做到GPU的通道.第三个初始化步骤是建立缓冲器,纹理和其它资源(20-27行).newBufferWithBytes函数将会分配一块新的共享内存,复制提供的指针到里面,而后返回一个该缓冲器的句柄.第四个初始化步骤是建立render pipeline渲染管线(28-37行),它是一个链式步骤,一端获取数据,另外一端产生一个栅格化的图像.管线由两个元素组成:descriptor它持有shader信息和像素格式,state则是从descriptor中建立并包含了编译过了shaders.第五个初始化步骤是建立一个view.对咱们来讲,建立一个继承于MTKView(11行)的对象,要比建立一个新的CAMetalLayer并将其添加为子视图更为简单.

接下来,让咱们看看建立Metal应用的第二个阶段,Drawing绘制阶段:

第一步是拿到command buffer命令缓冲器(40行).全部进入GPU的工做都会被排列到该缓冲器里面.咱们须要前一阶段的command queue命令队列来建立command buffer命令缓冲器.第二步是创建一个rend pass渲染通道(38-39行).一个渲染通道描述符会告诉Metal当渲染一张图片时要采起什么处理.配置它时,咱们须要指定咱们要渲染什么颜色纹理(currentDrawable纹理).咱们还须要指定绘制几何体前的清屏颜色.第三步是真实的drawing绘制(43-44行).咱们指定顶点存储的缓冲器和须要绘制的基本实体.第四步也就是最后一步是commit the command buffer提交命令缓冲器(46-47行)到GPU.当调用commit提交时,command buffer命令缓冲器被编码,送入命令队列的末尾,一旦时间到了就在GPU上执行.

我但愿这一部分的教程能有助于理解通用性的概念好比graphics pipeline图形管线和Metal pipeline Metal管线.下一章节,我已经火烧眉毛想要回到编码中去了.

下次见!