[MetalKit]Using MetalKit part 1使

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

MetalKit系统文章目录

MetalKit 框架是在 WWDC 2015 上发布的,它给原Metal框架带来了大量改进和新特性.认识 MTKView, NSView/UIView的一个子类. 它内置了一个Metal layer层,也同时管理着帧缓冲器framebuffer及其渲染目标附件render target attachments,还管理着绘制循环draw loop.

让我们创建一个Cocoa Application(因为iOS模拟器不支持Metal).确保只有Swift和Use Strotyboards区域是选中状态.接下来,创建一个新的类,名为MetalView.swift继承于NSView(暂时).然后,到storyboard中选中View Controller下面的View,设置Identity Inspector中的类为MetalView类型,如下图.

对View Controller也是同样操作,删除Identity Inspector中Class下面的View Controller,因为我们用不到它.删除ViewController.swift因为我也不需要它了.现在回到MetalView.swift文件中,输入import MetalKit.有两种方法可以让我们的类支持绘制:遵守MTKViewDelegate协议并实现它的drawInView(:)方法,或者继承MTKView并重写它的drawRect(:)方法.这里我们选择后者,所以将类的类型从NSView改为MTKView,并创建一个新方法名为render(),内容如下:

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()
}

让我们一行一行来细看这些代码.首先,我们创建一个device.我们将其设置为我们view的属性device,否则该属性为nil程序会崩溃.作为一个可选项,我们可以在绘制之前修改view的drawable属性.接着,创建一个render pass descriptor(渲染通道描述符)以便我们配置渲染通道为current drawable’s texture附着上初始颜色.为了有趣一点,我们创建一个很棒的颜色,由一半蓝色一半绿色组成,叫bleen.最后,我们使用命令缓冲器来创建render command encoder来执行绘制命令.对于每个绘制循环,当currentRenderPassDescriptor查询时,创建一个新的MTLRenderPassDescriptor对象.这个对象是基于currentDrawable对象创建的.画面显示并不是MTKView处理的,所以我们必须自己先检查currentRenderPassDescriptor和currentDrawable都为为nil,然后再调用presentDrawable(:)方法.

让我们参考一下Metal 文档中的细节.Metal框架包含若干对象:

• device设备-对GPU的抽象,处理命令队列中的渲染和计算命令
• command queue命令队列-一个命令缓冲器的串行队列,确保储存的命令按顺序执行
• command buffer命令缓冲器-储存从命令编码器中编译出的指令.当能问执行完所有命令后Metal会通知应用程序.
• command encoder命令编码器-将API命令编译成GPU硬件命令-共有三种类型的编码器:render(供图形渲染),compute(供数据并行处理)及blit(供资源复制操作).目前我们只需关注render command encoder渲染命令编码器
• states状态-例如混合和深度
• shaders着色器-源码
• resources资源-纹理和数据缓冲器

我们在本系列的下一节中将讨论最后3个对象.当前我们只关注device,queue,buffer和encoder.Render Command Encoder (RCE)渲染命令编码器为每一个单独的渲染通道提供硬件命令,这意味着所有的渲染都被送入一个单一的framebuffer帧缓冲器对象中(目标集合中).如果另一个帧缓冲器需要被渲染,会创建一个新的RCE.RCE会为从graphics popeline图形管线中给出的vertex顶点和fragment片段确定状态,并且插入resources,state changes和draw calls.利用RCE的一个优点是无需绘制时编译;应用可以决定编译和状态检查何时发生,这样为程序员提供了很大的性能优势.

让我们再回到我们的代码.在drawRect(:)方法中调用render()方法:

override func drawRect(dirtyRect: NSRect) {
    super.drawRect(dirtyRect)
    render()
}

如果你运行应用,你将会看到一个漂亮的,纯粹的bleen-ish屏幕:

在下一节中,我们终于开始介绍shaders,加载textures及管理model data模型数据.代码 source code 发布于Github上.
下次见!