本系列文章是對 http://metalkit.org 上面MetalKit內容的全面翻譯和學習.
MetalKit 框架是在 WWDC 2015 上發(fā)布的,它給原Metal框架帶來了大量改進和新特性.認識 MTKView, NSView/UIView的一個子類. 它內置了一個Metal layer層,也同時管理著幀緩沖器framebuffer及其渲染目標附件render target attachments,還管理著繪制循環(huán)draw loop.
讓我們創(chuàng)建一個Cocoa Application(因為iOS模擬器不支持Metal).確保只有Swift和Use Strotyboards區(qū)域是選中狀態(tài).接下來,創(chuàng)建一個新的類,名為MetalView.swift繼承于NSView(暫時).然后,到storyboard中選中View Controller下面的View,設置Identity Inspector中的類為MetalView類型,如下圖.
對View Controller也是同樣操作,刪除Identity Inspector中Class下面的View Controller,因為我們用不到它.刪除ViewController.swift因為我也不需要它了.現在回到MetalView.swift文件中,輸入import MetalKit.有兩種方法可以讓我們的類支持繪制:遵守MTKViewDelegate協(xié)議并實現它的drawInView(:)方法,或者繼承MTKView并重寫它的drawRect(:)方法.這里我們選擇后者,所以將類的類型從NSView改為MTKView,并創(chuàng)建一個新方法名為render(),內容如下:
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()
}
讓我們一行一行來細看這些代碼.首先,我們創(chuàng)建一個device.我們將其設置為我們view的屬性device,否則該屬性為nil程序會崩潰.作為一個可選項,我們可以在繪制之前修改view的drawable屬性.接著,創(chuàng)建一個render pass descriptor(渲染通道描述符)以便我們配置渲染通道為current drawable’s texture附著上初始顏色.為了有趣一點,我們創(chuàng)建一個很棒的顏色,由一半藍色一半綠色組成,叫bleen.最后,我們使用命令緩沖器來創(chuàng)建render command encoder來執(zhí)行繪制命令.對于每個繪制循環(huán),當currentRenderPassDescriptor查詢時,創(chuàng)建一個新的MTLRenderPassDescriptor對象.這個對象是基于currentDrawable對象創(chuàng)建的.畫面顯示并不是MTKView處理的,所以我們必須自己先檢查currentRenderPassDescriptor和currentDrawable都為為nil,然后再調用presentDrawable(:)方法.
讓我們參考一下Metal 文檔中的細節(jié).Metal框架包含若干對象:
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device設備-對GPU的抽象,處理命令隊列中的渲染和計算命令 -
command queue命令隊列-一個命令緩沖器的串行隊列,確保儲存的命令按順序執(zhí)行 -
command buffer命令緩沖器-儲存從命令編碼器中編譯出的指令.當能問執(zhí)行完所有命令后Metal會通知應用程序. -
command encoder命令編碼器-將API命令編譯成GPU硬件命令-共有三種類型的編碼器:render(供圖形渲染),compute(供數據并行處理)及blit(供資源復制操作).目前我們只需關注render command encoder渲染命令編碼器 -
states狀態(tài)-例如混合和深度 -
shaders著色器-源碼 -
resources資源-紋理和數據緩沖器
我們在本系列的下一節(jié)中將討論最后3個對象.當前我們只關注device,queue,buffer和encoder.Render Command Encoder (RCE)渲染命令編碼器為每一個單獨的渲染通道提供硬件命令,這意味著所有的渲染都被送入一個單一的framebuffer幀緩沖器對象中(目標集合中).如果另一個幀緩沖器需要被渲染,會創(chuàng)建一個新的RCE.RCE會為從graphics popeline圖形管線中給出的vertex頂點和fragment片段確定狀態(tài),并且插入resources,state changes和draw calls.利用RCE的一個優(yōu)點是無需繪制時編譯;應用可以決定編譯和狀態(tài)檢查何時發(fā)生,這樣為程序員提供了很大的性能優(yōu)勢.
讓我們再回到我們的代碼.在drawRect(:)方法中調用render()方法:
override func drawRect(dirtyRect: NSRect) {
super.drawRect(dirtyRect)
render()
}
如果你運行應用,你將會看到一個漂亮的,純粹的bleen-ish屏幕:
在下一節(jié)中,我們終于開始介紹shaders,加載textures及管理model data模型數據.代碼 source code 發(fā)布于Github上.
下次見!
