Metal之旅
基本介紹
Metal是什么
大量的并行任務(wù)(heavy parallel)更適合放在GPU，而不是CPU聪蘸。
在WWDC2014被引入
低階（底層）訪問(wèn)GPU的接口拒啰。適合圖形渲染歧匈、大量的并行計(jì)算
為何學(xué)習(xí)Metal
metal 不是游戲引擎(Unity)檀训，unity 和 cocos2d 是基于Open GL 的。
如何選擇埂软？ 2D用SpriteKit锈遥；3D用SceneKit、Unity勘畔、Unreal Engine
那拿Metal干啥呢所灸？ 理解圖形底層運(yùn)作；用Metal的著色器函數(shù)做一些自定義操作炫七；GPU編程
內(nèi)容
GPU & Pipeline GPU和管線
Triangles 三角形
Shader Functions 著色器函數(shù)(明暗處理)
Textures 紋理
Transforms, Matrices 形變和矩陣變換
Model I/O 模型(圖像)輸入輸出
Lighting 亮度
GPU對(duì)比CPU
蘋(píng)果A9芯片開(kāi)始爬立，蘋(píng)果SOC系統(tǒng)芯片整合了雙核CPU、多核GPU万哪、運(yùn)動(dòng)協(xié)處理器
CPU有少量強(qiáng)悍的處理器侠驯；GPU有多個(gè)不那么強(qiáng)悍的處理器。意味著CPU擅長(zhǎng)在少數(shù)幾個(gè)線程上做一件事奕巍，而GPU擅長(zhǎng)同時(shí)做很多的小任務(wù)吟策。例如要給一個(gè)數(shù)組中的每個(gè)數(shù)+1，CPU的套路是遍歷挨個(gè)加1的止，而GPU是同時(shí)給數(shù)組中每個(gè)數(shù)同時(shí)執(zhí)行加1操作檩坚。
Metal繪制概要
Metal Pipeline 管線
嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，管線就是一組GPU要執(zhí)行的操作序列诅福，告訴GPU使用哪個(gè)頂點(diǎn)函數(shù)(vertex functions)和片段函數(shù)(fragment functions)匾委。
設(shè)置 → 頂點(diǎn)處理 → 簡(jiǎn)單組裝 → rasterize柵格化(算出屬于三角形的片段，屏幕上的每個(gè)像素使用這些片段數(shù)據(jù)來(lái)決定自己的顏色) → 片段處理(每個(gè)片段被傳遞到我們寫(xiě)的著色函數(shù)) → 呈現(xiàn)
MTLRenderPipelineState 持有渲染器需要的著色器函數(shù)
MTLRenderPipelineDescriptor 設(shè)置指令編碼器(command encoder)以及其他metal對(duì)象权谁，它就像是一個(gè)模板剩檀，對(duì)目標(biāo)對(duì)象進(jìn)行描述。如描述一個(gè)機(jī)器人：藍(lán)色的腦袋旺芽、紅色的鼻子。
創(chuàng)建PipelineState是個(gè)耗時(shí)的操作，所以初始化的時(shí)候就創(chuàng)建好采章。
Metal 中的三角形
metal只處理點(diǎn)运嗜、線、三角形悯舟。三角形是可繪制的最少頂點(diǎn)的面(圖形)担租。
Metal中的索引矩陣和常量
2個(gè)三角形拼接而成的矩形，會(huì)有重復(fù)頂點(diǎn)抵怎，如果數(shù)據(jù)量大了奋救，這將涉及到很多重復(fù)性工作》刺瑁可以減少傳遞給GPU的頂點(diǎn)數(shù)據(jù)尝艘，然后使用索引矩陣。
通過(guò)傳入常量姿染，給這個(gè)矩形添加sine動(dòng)畫(huà)背亥。
著色器
著色函數(shù)(shader functions)在GPU中運(yùn)行。
著色器這個(gè)術(shù)語(yǔ)來(lái)源于OpenGL pipeline shaders悬赏，來(lái)控制著色明暗處理狡汉，如今不僅用來(lái)著色，還控制描述GPU程序-
三類著色函數(shù)：
頂點(diǎn)函數(shù)(vertex)闽颇，描述頂點(diǎn)數(shù)據(jù)盾戴，如Raybreak項(xiàng)目中的sine動(dòng)畫(huà)
片段函數(shù)(fragment)，描述片段/像素的顏色
內(nèi)核函數(shù)(kernel)兵多，用于大量數(shù)據(jù)操作捻脖，并行操作
MTLVertexDescriptor用來(lái)配置渲染初期頂點(diǎn)數(shù)據(jù)的映射傳送
先定義一個(gè)VertexDescriptor來(lái)描述頂點(diǎn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，然后發(fā)送頂點(diǎn)數(shù)據(jù)（含顏色信息）給片段函數(shù)
紋理
加載紋理中鼠，更新紋理坐標(biāo)：
Vertex Array
Vertex Descriptor
Vertex function
Fragement function
紋理處理要點(diǎn)：
MTLSamplerDescriptor可婶。告訴GPU如何使用紋理，就像構(gòu)建pipelineState一樣援雇。
過(guò)濾模式：linear 或 nearest矛渴。當(dāng)改變圖像size時(shí)，其他像素如何填充惫搏。前者是平滑過(guò)渡具温，后者是就近重復(fù)。
貼圖質(zhì)量（質(zhì)量越差越模糊）筐赔。
參考資料：
