Apple Metal2 Swift尝试

最新推荐文章于 2022-10-09 15:52:00 发布

原创

最新推荐文章于 2022-10-09 15:52:00 发布 · 658 阅读

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#Metal2 #Swift

写在前面的话

我个人并不是iOS或者macOS的开发工程师，只是之前用GLES2.0做过一些项目，前段时间知道苹果公司已经决定弃用OpenGL和OpenCL。以前做图形相关的项目，只需要维护一套GLES的代码就可以支持Apple、Linux、Android以及市面几乎所有的嵌入式厂商。虽然GLES还没有完全被苹果彻底弃用，但是还是想学习一下这个新的图形底层API—Metal

学习前的准备

Apple目前推荐的官方开发语言是Swift，而且Metal也没有提供C++的API，不过网上有大神用C++封装了一层，可以参考一下。链接地址：https://github.com/naleksiev/mtlpp。不过还是决定试试使用Swift，代码中的各种？和！都是系统提示我的，所以肯定有不完善的地方。另外手边没有iPhone，所以demo程序是运行在Mac上的。

正题

工程创建

用Xcode创建一个macOS的Cocoa App项目，项目名字可以随便填一个，我这面填的是MyCode。语言选择Swift。Team那个地方选择自己的账号。其他的根据需要填写。
PS：需要提前注册一个Apple ID,去Apple的开发者网站激活一下，不需要付费就可以在mac上调试自己的程序了。具体方法就不详细说明了。

想做什么

因为在GLES中FBO这个东西被用到的次数非常多，所以想看看这个东西在Metal中怎么实现。我是按照GLES的思路先渲染到一个中间Texture上，再渲染到屏幕。不过貌似Metal推荐的做法是使用Compute(就是替代原来OpenCL的东西)。

开始写代码

先实现Texture直接渲染到屏幕上

基本代码结构

Metal貌似支持渲染在MTKView和CAMetalLayer上，我采用MTKView，并且添加一个渲染类来实现真正的渲染工作。

在系统为我们创建好的ViewController.swift中的viewDidLoad函数中添加MTKView的初始化工作。这部分的实现非常简单就一个init函数就搞定了，感觉这部分相当于原来EGL的各种操作，只不过系统帮你实现了。然后我想添加一个渲染类来处理描画。

创建TextureRender 类
在构造函数将MTKView作为参数传进来，并加一个render函数用来描画。代码大概是下面的样子：

import Foundation
import MetalKit

class TextureRender {
    //MARK: Properties
    var _mtkView: MTKView!
    //MARK: Initialization
    init?( mtkView:MTKView ) {
        self._mtkView = mtkView
    }
    // MARK : render method
    func render() -> Void {
    }

ViewController中的实现

在ViewDidLoad函数中实例MTKView和TextureRender，并修改ViewController的View为MTKView

    override func viewDidLoad() {
        super.viewDidLoad()

        let mtkView = MTKView.init(frame: self.view.bounds)
        mtkView.delegate = self
        self.view = mtkView
        
        self._render = TextureRender(mtkView: mtkView)
        // Do any additional setup after loading the view.
    }

因为要设置mtkView的代理实例，所以要继承MTKViewDelegate以及实现代理方法。最后ViewController的代码如下：
（到目前为止，ViewController中所有工作以及完成了）

//
//  ViewController.swift
//  MyCode
//
//  Created by larry-kof on 2018/11/26.
//  Copyright © 2018 larry-kof. All rights reserved.
//

import Cocoa
import MetalKit

class ViewController: NSViewController, MTKViewDelegate {
    
    var _render:TextureRender!
    override func viewDidLoad() {
        super.viewDidLoad()

        let mtkView = MTKView.init(frame: self.view.bounds)
        mtkView.delegate = self
        self.view = mtkView
        
        self._render = TextureRender(mtkView: mtkView)
        // Do any additional setup after loading the view.
    }

    override var representedObject: Any? {
        didSet {
        // Update the view, if already loaded.
        }
    }
    
    
    // MARK: delegate
    func mtkView(_ view: MTKView, drawableSizeWillChange size: CGSize) {

    }
    
    func draw(in view: MTKView) {
        self._render.render()
    }

}

TextureRender实现

根据GLES中的经验，下一步就要编译vertex shader和fragment shader生成glProgram。不过在metal中需要一个device就是选择一个硬件设备(GPU或者CPU)，和OpenCL中的clGetDeviceIDs一样。所以在构造函数中获取device，同时记住mtkView的大小以后来设置描画Viewport的大小。

    init?( mtkView:MTKView ) {
        self._mtkView = mtkView
        
        self._mtkView.device = MTLCreateSystemDefaultDevice()
        self._portViewSize = self._m