初识Metal

Metal

  Metal 是一个和 OpenGL ES类似的面向底层的图形编程接口，可以直接操作GPU；并在iOS，macOS和tvOS上提供图形渲染和通用计算能力；

Metal不支持模拟器，仅支持真机，切仅支持A7处理器之上的设备。

Metal的特性

Metal特性.png

• cpu低开销
• Metal可以在苹果系统下发挥GPU最大的性能
• 最大限度发挥 CPU/GPU 的并发性（硬件加速器）
• 有效的资源管理

图形管线（Graphics pipeline）

 Metal把输入、处理、输出的管道看成是对指定数据的渲染指令，比如输入顶点数据，输出渲染后纹理。
 MTLRenderPipelineState 表示渲染管道，最主要的三个过程：顶点处理、光栅化、片元处理。

常见得渲染管线.png

Metal命令对象（Metal Command Objects）

Cmd-Model.png

1. 命令缓存区command buffer是从命令队列（command queue） 创建的
2. 命令编码器(command encoders) 将命令编码到命令缓冲区
3. 提交命令缓存区将其发送到GPU
4. GPU执行命令将结果呈现为可绘制

Cmd-Object-Relation.png

Metal的使用建议

• Separate Your Rendering Loop 分开渲染循环：不希望将渲染的处理放到VC中，希望将渲染循环封装在一个单独的类中
• Respond to View Events 响应视图的事件，即MTKViewDelegate协议，也需要放在自定义的渲染循环中
• Metal Command Objects 创建一个命令对象，即创建执行命令的GPU、与GPU交互的MTLCommandQueue对象以及MTCommandBuffer渲染缓存区。

MTLDevice

MTLDevice是一个协议，用于表示GPU，通常使用MTLCreateSystemDefaultDevice获取默认的GPU。

一个遵循MTLDevice协议的对象，

MTLCreateSystemDefaultDevice();

MTLCommandQueue

 所有应用程序需要与GPU交互的第一个对象，通常使用MTLDevice创建

 使用MTLCommandQueue 去创建对象,并且加入MTLCommandBuffer对象中.确保它们能够按照正确顺序发送到GPU.对于每一帧,一个新的MTLCommandBuffer 对象创建并且填满了由GPU执行的命令.

- (id<MTLCommandQueue>)newCommandQueue;

MTLCommandBuffer

  MTLCommandBuffer会提供一些encoder，对于一个commandBuffer，只有调用encoder的结束操作，才能进行下一个encoder的创建，同时可以设置执行完指令的回调。在MTLCommandEncoder把指令进行封装后，MTLCommandBuffer再做聚合到一次提交里。

- (nullable id <MTLCommandBuffer>)commandBuffer;

MTLCommandEncoder

• 编码绘制指令的MTLRenderCommandEncoder，MTLRenderCommandEncoder在创建的时候，会隐式的调用一次clear的命令。

  获取MTLRenderCommandEncoder

  - (nullable id <MTLRenderCommandEncoder>)renderCommandEncoderWithDescriptor:(MTLRenderPassDescriptor *)renderPassDescriptor;
  

  结束编码

  - (void)endEncoding;
  

  添加绘制

  - (void)presentDrawable:(id <MTLDrawable>)drawable;
  

  提交

  - (void)commit;
  

• 编码计算指令的MTLComputeCommandEncoder、

• 编码缓存纹理拷贝指令的MTLBlitCommandEncoder

MTLRenderPassDescriptor

 MTLRenderPassDescriptor 是一个轻量级的临时对象，里面存放较多属性配置，供MTLCommandBuffer创建MTLRenderCommandEncoder对象用，一般通过MTKView获取，并且在每帧刷新时都会提供新的MTLRenderPassDescriptor。

@property (nonatomic, readonly, nullable) MTLRenderPassDescriptor *currentRenderPassDescriptor;

MetalKit

MTKView

MTKView用于处理metal绘制并显示到屏幕过程，默认MTKView会通过Draw loop一直刷新屏幕显示，如果设置paused为true，它就会暂停。

MTKViewDelegate

视口调整回调重绘

- (void)mtkView:(MTKView *)view drawableSizeWillChange:(CGSize)size;

绘制视图内容

- (void)drawInMTKView:(MTKView *)view;