十七、Hello Metal

Metal

Metal是苹果在WWDC2014上提出，18年替换OpenGL ES在iOS、macOS、tvOS中的一个渲染方案。Metal 是一种低层次的渲染应用程序编程接口，可以快速渲染图形，也可以使用图形处理器执行数据并行计算。在需要用到设备上的GPU时，苹果建议使用Metal（Metal最低支持A7处理器，即iPhone6s）。由于苹果的封闭生态圈，苹果希望用Metal：
1）实现自家芯片GPU的最大性能；
2）降低CPU功耗；
3）提升CPU和GPU的并行性；
4）高效的资源管理；

简单使用
苹果建议渲染循环和主逻辑代码分离，所以新建类MetalRender；

- (id)initWithMetalKitView:(MTKView *)mtkView
{
    self = [super init];
    if (self) {
        _device = mtkView.device;
        /**
         所以程序与GPU交互的第一个对象就是MTLCommandQueue；使用MTLCommandQueue创建的对象，需加入到MTLCommandBuffer对象中，以确保
         它们能按照正确的顺序发送到GPU，对应一帧都会创建一个MTLCommandBuffer与之相应的对象，并且填充GPU执行的指令
         */
        _commandQueue = [_device newCommandQueue];
    }
    return self;
}
- (MyColor)settingColor
{
    // 1.增加颜色或减少颜色时的标记
    static Boolean flag = YES;
    // 2.颜色通道值0-3
    static NSInteger 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.调整颜色的步长
    const float DynamicColorRate = 0.015;
    // 5.判断
    if (flag) {
        // 动态信道索引在0，1，2，4 通道间切换
        NSUInteger dynamicChannelIndex = (primaryChannel + 1) % 3;
        // 按照颜色步长调整通道颜色值
        colorChannels[dynamicChannelIndex] += DynamicColorRate;
        // 当颜色通道对应颜色值 >= 1.0时
        if (colorChannels[dynamicChannelIndex] >= 1.0) {
            flag = NO;
            primaryChannel = dynamicChannelIndex;
        }

    }else{
        // 动态信道索引在0，1，2，4 通道间切换
        NSUInteger dynamicChannelIndex = (primaryChannel + 2) % 3;
        // 按照颜色步长调整通道颜色值
        colorChannels[dynamicChannelIndex] -= DynamicColorRate;
        // 当颜色通道对应颜色值 <= 1.0时
        if (colorChannels[dynamicChannelIndex] <= 0.0) {
            flag = YES;
        }
    }
    MyColor mycolor;
    mycolor.red = colorChannels[0];
    mycolor.green = colorChannels[1];
    mycolor.blue = colorChannels[2];
    mycolor.alpha = colorChannels[3];
    return mycolor;
}

#pragma mark - MTKViewDelegate

- (void)drawInMTKView:(MTKView *)view
{
    MyColor color = [self settingColor];
    
    view.clearColor = MTLClearColorMake(color.red, color.green, color.blue, color.alpha);
    // c创建一个MTLCommandBuffer对象，添加了_commandQueue，为每个渲染传统创建一个命令缓冲区；
    id<MTLCommandBuffer> commandBuffer = [_commandQueue commandBuffer];
    
    commandBuffer.label = @"Command Buffer";
    // 从视图控制中获取渲染描述符
    MTLRenderPassDescriptor * renderPassDescriptor = view.currentRenderPassDescriptor;
    
    if (renderPassDescriptor) {
        // 通过描述渲染符 renderPassDescriptor 创建 MTLRenderCommandEncoder对象
        id<MTLRenderCommandEncoder> renderEncoder = [commandBuffer renderCommandEncoderWithDescriptor:renderPassDescriptor];
        renderEncoder.label = @"Render Encoder";
        
        // 结束 MTLRenderCommandEncoder 的工作
        [renderEncoder endEncoding];
        
        /**
        当编码器结束工作后，命令缓存区会接到2个命令 1）present ；2）commit
         由于GPU是不会直接绘制到屏幕上，因此若不给出指令，则屏幕不会绘制内容。
        */
        
        // 添加最后一个命令来显示屏幕
        [commandBuffer presentDrawable:view.currentDrawable];
    }
    // 完成渲染并将命令缓存区提交给GPU
    [commandBuffer commit];
    
}