Создавая и Используя кодер команды рендеринга

Для создания инициализируйте и используйте единственный кодер команды рендеринга:

1. Создайте a MTLRenderPassDescriptor объект определить набор присоединений, служащих местом назначения рендеринга для графических команд в буфере команд для той передачи рендеринга. Как правило, Вы создаете a MTLRenderPassDescriptor возразите один раз и повторное использование это каждый раз, когда Ваше приложение представляет кадр. Посмотрите Создание Дескриптора Передачи Рендеринга.

2. Создайте a MTLRenderCommandEncoder объект путем вызова renderCommandEncoderWithDescriptor: метод MTLCommandBuffer с указанным рендерингом передают дескриптор. Посмотрите Используя Дескриптор Передачи Рендеринга для Создания Кодера Команды Рендеринга.

3. Создайте a MTLRenderPipelineState объект определить состояние конвейера рендеринга графики (включая программы построения теней, смешивание, мультивыборку и тестирование видимости) для один или больше рисует вызовы. Для использования этого конвейерного состояния рендеринга для рисования примитивов вызовите setRenderPipelineState: метод MTLRenderCommandEncoder. Для получения дополнительной информации посмотрите Создание Конвейерного состояния Рендеринга.

4. Текстуры набора, буферы и сэмплеры, которые будут использоваться кодером команды рендеринга, как описано в Указании Ресурсов для Кодера Команды Рендеринга.

5. Вызвать MTLRenderCommandEncoder методы для указания дополнительного состояния стандартной функции, включая глубину и состояние шаблона, как объяснено в Операциях состояния Стандартной функции.

6. Наконец, вызвать MTLRenderCommandEncoder методы для рисования графических примитивов, как описано в Рисовании Геометрических Примитивов.

MTLTextureDescriptor *colorTexDesc = [MTLTextureDescriptor

           texture2DDescriptorWithPixelFormat:MTLPixelFormatRGBA8Unorm

           width:IMAGE_WIDTH height:IMAGE_HEIGHT mipmapped:NO];

id <MTLTexture> colorTex = [gDevice newTextureWithDescriptor:colorTexDesc];

MTLTextureDescriptor *depthTexDesc = [MTLTextureDescriptor

           texture2DDescriptorWithPixelFormat:MTLPixelFormatDepth32Float

           width:IMAGE_WIDTH height:IMAGE_HEIGHT mipmapped:NO];

id <MTLTexture> depthTex = [gDevice newTextureWithDescriptor:depthTexDesc];

MTLRenderPassDescriptor *renderPassDesc = [MTLRenderPassDescriptor renderPassDescriptor];

renderPassDesc.colorAttachments[0].texture = colorTex;

renderPassDesc.colorAttachments[0].loadAction = MTLLoadActionClear;

renderPassDesc.colorAttachments[0].storeAction = MTLStoreActionStore;

renderPassDesc.colorAttachments[0].clearColor = MTLClearColorMake(0.0,1.0,0.0,1.0);

renderPassDesc.depthAttachment.texture = depthTex;

renderPassDesc.depthAttachment.loadAction = MTLLoadActionClear;

renderPassDesc.depthAttachment.storeAction = MTLStoreActionStore;

renderPassDesc.depthAttachment.clearDepth = 1.0;

MTLTextureDescriptor *colorTexDesc = [MTLTextureDescriptor

           texture2DDescriptorWithPixelFormat:MTLPixelFormatRGBA8Unorm

           width:IMAGE_WIDTH height:IMAGE_HEIGHT mipmapped:NO];

id <MTLTexture> colorTex = [gDevice newTextureWithDescriptor:colorTexDesc];

MTLTextureDescriptor *msaaTexDesc = [MTLTextureDescriptor

           texture2DDescriptorWithPixelFormat:MTLPixelFormatRGBA8Unorm

           width:IMAGE_WIDTH height:IMAGE_HEIGHT mipmapped:NO];

msaaTexDesc.textureType = MTLTextureType2DMultisample;

msaaTexDesc.sampleCount = sampleCount;  //  must be > 1

id <MTLTexture> msaaTex = [gDevice newTextureWithDescriptor:msaaTexDesc];

MTLRenderPassDescriptor *renderPassDesc = [MTLRenderPassDescriptor renderPassDescriptor];

renderPassDesc.colorAttachments[0].texture = msaaTex;

renderPassDesc.colorAttachments[0].resolveTexture = colorTex;

renderPassDesc.colorAttachments[0].loadAction = MTLLoadActionClear;

renderPassDesc.colorAttachments[0].storeAction = MTLStoreActionMultisampleResolve;

renderPassDesc.colorAttachments[0].clearColor = MTLClearColorMake(0.0,1.0,0.0,1.0);

id <MTLRenderCommandEncoder> renderCE = [commandBuffer

                    renderCommandEncoderWithDescriptor:renderPassDesc];

Отображение представленного содержания с базовой анимацией

Базовая Анимация определяет CAMetalLayer класс, разработанный для специализированного поведения поддержанного уровнем представления, содержание которого представляется с помощью Металла. A CAMetalLayer объект представляет информацию о геометрии содержания (позиция и размер), его визуальные атрибуты (цвет фона, граница и тень), и ресурсы, используемые Металлом для представления содержания в цветном присоединении. Это также инкапсулирует синхронизацию представления содержания так, чтобы содержание могло быть выведено на экран, как только это доступно или в требуемое время. (Для получения дополнительной информации о Базовой Анимации, см. Базовое Руководство по программированию Анимации и Базовую Поваренную книгу Анимации.)

Базовая Анимация также определяет CAMetalDrawable протокол для объектов, которые являются визуализуемыми ресурсами. CAMetalDrawable протокол расширяется MTLDrawable и продает объект, соответствующий MTLTexture протокол, таким образом, это может использоваться в качестве места назначения для рендеринга команд. Представлять в a CAMetalLayer объект, необходимо получить новое CAMetalDrawable объект для каждой передачи рендеринга, доберитесь MTLTexture возразите, что это продает, и используйте ту текстуру для создания цветного присоединения. В отличие от цветных присоединений, создание и уничтожение глубины или присоединения шаблона являются дорогостоящими. Если Вы нуждаетесь или в глубине или получаете присоединения с помощью шаблона, создаете их один раз и затем снова используете их каждый раз, когда кадр представляется.

Как правило, Вы используете layerClass метод для обозначения CAMetalLayer как отступающий тип слоя для Вашего собственного подкласса UIView, как показано в Перечислении 5-4. Иначе, можно создать a CAMetalLayer с init метод и включает уровень в существующее представление.

Перечисление 5-4  Используя CAMetalLayer как отступающий уровень для подкласса UIView

+ (id) layerClass {

    return [CAMetalLayer class];

}

Для отображения содержания, представленного Металлом в уровне, необходимо получить визуализуемый ресурс (a CAMetalDrawable объект) от CAMetalLayer возразите и затем используйте тот ресурс в качестве цветного присоединения в Вашем конвейере рендеринга. Сделать это, Вы первые свойства набора CAMetalLayer объект, которые описывают drawable ресурсы, которые он продает, затем вызовите nextDrawable метод каждый раз Вы начинаете представлять новый кадр. Если CAMetalLayer свойства не установлены, nextDrawable сбои вызова метода. Следующий CAMetalLayer свойства описывают drawable объект:

• device свойство объявляет MTLDevice возразите, что ресурс создается из.

• pixelFormat свойство объявляет формат пикселя текстуры. Поддерживаемые значения MTLPixelFormatBGRA8Unorm (значение по умолчанию) и MTLPixelFormatBGRA8Unorm_sRGB.

• drawableSize свойство объявляет размерности текстуры в пикселях устройства. Чтобы гарантировать что Ваше содержание рендеринга приложения в точных размерностях дисплея (не требуя дополнительного этапа выборки на некоторых устройствах), возьмите целевой экран nativeScale или nativeBounds свойство во внимание при вычислении желаемого размера для уровня.

• framebufferOnly свойство объявляет, может ли текстура использоваться только в качестве присоединения (YES) или ли это может также использоваться для выборки текстуры и пиксельных операций чтения-записи (NO). Если YES, расположенный на слое объект может оптимизировать текстуру для дисплея. Для большинства приложений рекомендуемое значение YES.

• presentsWithTransaction свойство объявляет, обновляются ли изменения в представленном ресурсе уровня со стандартными Базовыми механизмами транзакций Анимации (YES) или обновляются асинхронно к обновлениям обычного слоя (NO, значение по умолчанию).

Если nextDrawable метод успешно выполняется, он возвращает a CAMetalDrawable объект со следующими свойствами только для чтения:

• texture свойство содержит объект текстуры. Вы используете это в качестве присоединения при создании конвейера рендеринга (MTLRenderPipelineColorAttachmentDescriptor объект).

• layer свойство указывает на CAMetalLayer возразите что ответственный за отображение drawable.

Для отображения содержания drawable объекта после, рендеринг завершен, необходимо представить его Базовой Анимации путем вызова drawable объекта present метод. Для синхронизации представления drawable с завершением буфера команд, ответственного за его рендеринг, можно вызвать любого presentDrawable: или presentDrawable:atTime: удобный метод для aMTLCommandBuffer объект. Эти методы используют запланированный обработчик (см. Регистрирующиеся Блоки Обработчика для Выполнения Буфера команд) вызывать drawable’s present метод, покрывающий большинство сценариев. presentDrawable:atTime: когда drawable представлено, метод обеспечивает дальнейшее управление.

Создание конвейерного состояния рендеринга

Использовать a MTLRenderCommandEncoder объект закодировать команды рендеринга, необходимо сначала указать a MTLRenderPipelineState объект определить состояние графики для любого рисует вызовы. Конвейерный объект состояния рендеринга является долгосрочным постоянным объектом, который может быть создан за пределами кодера команды рендеринга, кэшировался заранее и снова использовал через несколько кодеров команды рендеринга. Когда описание того же набора состояния графики, многократное использование ранее создаваемого конвейерного объекта состояния рендеринга могут избежать дорогих операций, переоценивающих и переводящих указанное состояние в команды GPU.

Конвейерное состояние рендеринга является неизменным объектом. Для создания конвейерного состояния рендеринга Вы сначала создаете и конфигурируете непостоянное MTLRenderPipelineDescriptor объект, описывающий атрибуты конвейерного состояния рендеринга. Затем Вы используете дескриптор для создания a MTLRenderPipelineState объект.

Создание и конфигурирование конвейерного дескриптора рендеринга

Для создания конвейерного состояния рендеринга сначала создайте a MTLRenderPipelineDescriptor объект, имеющий свойства, описывающие графику, представляющую конвейер, утверждает, что Вы хотите использовать во время передачи рендеринга, как изображено на рисунке 5-2. colorAttachments свойство нового MTLRenderPipelineDescriptor объект содержит массив MTLRenderPipelineColorAttachmentDescriptor объекты и каждый дескриптор представляют цветное присоединяемое состояние, указывающее операции смешения и факторы для того присоединения, как детализировано в Конфигурировании Смешивающий Конвейерный Присоединяемый Дескриптор Рендеринга. Присоединяемый дескриптор также указывает формат пикселя присоединения, которое должно соответствовать формат пикселя для текстуры конвейерного дескриптора рендеринга с соответствующим присоединяемым индексом, или ошибка происходит.

Установите эти свойства для MTLRenderPipelineDescriptor объект:

• Установите depthAttachmentPixelFormat свойство для соответствия формата пикселя для текстуры depthAttachment в MTLRenderPassDescriptor.

• Установите stencilAttachmentPixelFormat свойство для соответствия формата пикселя для текстуры stencilAttachment в MTLRenderPassDescriptor.

• Для указания вершины или программы построения теней фрагмента в конвейерном состоянии рендеринга установите vertexFunction или fragmentFunction свойство, соответственно. Установка fragmentFunction к nil отключает растеризацию пикселей в указанное цветное присоединение, обычно использующееся для рендеринга только для глубины или для вывода данных в буферный объект от вершинного шейдера.

• Если вершинный шейдер имеет параметр с входными атрибутами на вершину, установите vertexDescriptor свойство для описания организации данных вершины в том параметре, как описано в Дескрипторе Вершины для Организации Данных.

• Значение по умолчанию YES для rasterizationEnabled свойство достаточно для большинства типичных задач рендеринга. Использовать только этап вершины графического конвейера (например, для сбора данных, преобразованных в вершинный шейдер), устанавливают это свойство в NO.

• Если присоединяемая мультивыборка поддержек (т.е. присоединение является a MTLTextureType2DMultisample введите текстуру), тогда многократные выборки могут быть созданы на пиксель. Чтобы определить как объединение фрагментов для предоставления пиксельной страховой защиты используйте следующий MTLRenderPipelineDescriptor свойства.

  • sampleCount свойство определяет число выборок для каждого пикселя. Когда MTLRenderCommandEncoder создается, sampleCount поскольку текстуры для всех присоединений должны соответствовать это sampleCount свойство. Если присоединение не может поддерживать мультивыборку, то sampleCount 1, который является также значением по умолчанию.

  • Если alphaToCoverageEnabled установлен в YES, тогда вывод фрагмента альфа-канала для colorAttachments[0] читается и используется для определения маски покрытия.

  • Если alphaToOneEnabled установлен в YES, тогда фрагмент альфа-канала оценивает за colorAttachments[0] вызываются к 1,0, который является самым большим представимым значением. (Другие присоединения незатронуты.)

MTLRenderPipelineDescriptor *renderPipelineDesc =

                             [[MTLRenderPipelineDescriptor alloc] init];

renderPipelineDesc.vertexFunction = vertFunc;

renderPipelineDesc.fragmentFunction = fragFunc;

renderPipelineDesc.colorAttachments[0].pixelFormat = MTLPixelFormatRGBA8Unorm;

// Create MTLRenderPipelineState from MTLRenderPipelineDescriptor

NSError *errors = nil;

id <MTLRenderPipelineState> pipeline = [device

         newRenderPipelineStateWithDescriptor:renderPipelineDesc error:&errors];

assert(pipeline && !errors);

// Set the pipeline state for MTLRenderCommandEncoder

[renderCE setRenderPipelineState:pipeline];

MTLRenderPipelineDescriptor *renderPipelineDesc = 
                             [[MTLRenderPipelineDescriptor alloc] init];
renderPipelineDesc.colorAttachments[0].blendingEnabled = YES; 
renderPipelineDesc.colorAttachments[0].rgbBlendOperation = MTLBlendOperationAdd;
renderPipelineDesc.colorAttachments[0].alphaBlendOperation = MTLBlendOperationAdd;
renderPipelineDesc.colorAttachments[0].sourceRGBBlendFactor = MTLBlendFactorOne;
renderPipelineDesc.colorAttachments[0].sourceAlphaBlendFactor = MTLBlendFactorOne;
renderPipelineDesc.colorAttachments[0].destinationRGBBlendFactor = 
       MTLBlendFactorOneMinusSourceAlpha;
renderPipelineDesc.colorAttachments[0].destinationAlphaBlendFactor = 
       MTLBlendFactorOneMinusSourceAlpha;

NSError *errors = nil;
id <MTLRenderPipelineState> pipeline = [device 
         newRenderPipelineStateWithDescriptor:renderPipelineDesc error:&errors];

Указание ресурсов для кодера команды рендеринга

MTLRenderCommandEncoder методы, обсужденные в этом разделе, указывают ресурсы, использующиеся в качестве параметров за вершину и функции программы построения теней фрагмента, указанные vertexFunction и fragmentFunction свойства в a MTLRenderPipelineState объект. Эти методы присваивают ресурс программы построения теней (буферы, текстуры и сэмплеры) к соответствующему табличному индексу параметра (atIndex) в кодере команды рендеринга, как показано на рисунке 5-3.

Следующий setVertex* методы присваивают один или несколько ресурсов соответствующим параметрам функции вершинного шейдера.

• setVertexBuffer:offset:atIndex:

• setVertexBuffers:offsets:withRange:

• setVertexTexture:atIndex:

• setVertexTextures:withRange:

• setVertexSamplerState:atIndex:

• setVertexSamplerState:lodMinClamp:lodMaxClamp:atIndex:

• setVertexSamplerStates:withRange:

• setVertexSamplerStates:lodMinClamps:lodMaxClamps:withRange:

Они setFragment* методы так же присваивают один или несколько ресурсов соответствующим параметрам функции программы построения теней фрагмента.

• setFragmentBuffer:offset:atIndex:

• setFragmentBuffers:offsets:withRange:

• setFragmentTexture:atIndex:

• setFragmentTextures:withRange:

• setFragmentSamplerState:atIndex:

• setFragmentSamplerState:lodMinClamp:lodMaxClamp:atIndex:

• setFragmentSamplerStates:withRange:

• setFragmentSamplerStates:lodMinClamps:lodMaxClamps:withRange:

Существует максимум 31 записи в буферной таблице параметра, 31 записи в таблице параметра текстуры и 16 записей в таблице параметра состояния сэмплера.

Спецификаторы атрибута, указывающие расположения ресурса в Металлическом исходном коде языка штриховки, должны соответствовать табличные индексы параметра в Металлических методах платформы. В Перечислении 5-7, два буфера (posBuf и texCoordBuf) с индексами 0 и 1, соответственно, определяются для вершинного шейдера.

  Платформа металла перечисления 5-7: указание ресурсов для функции вершины

[renderEnc setVertexBuffer:posBuf offset:0 atIndex:0];

[renderEnc setVertexBuffer:texCoordBuf offset:0 atIndex:1];

В Перечислении 5-8 функциональная подпись имеет соответствующие параметры со спецификаторами атрибута buffer(0) и buffer(1).

  Металл перечисления 5-8 штриховка языка: соответствие аргументов функции вершины табличные индексы параметра платформы

vertex VertexOutput metal_vert(float4 *posData [[ buffer(0) ]],

                               float2 *texCoordData [[ buffer(1) ]])

Точно так же в Перечислении 5-9, буфере, текстуре и сэмплере (fragmentColorBuf, shadeTex, и sampler, соответственно), все с индексом 0, определяются для программы построения теней фрагмента.

  Платформа металла перечисления 5-9: указание ресурсов для функции фрагмента

[renderEnc setFragmentBuffer:fragmentColorBuf offset:0 atIndex:0];

[renderEnc setFragmentTexture:shadeTex atIndex:0];

[renderEnc setFragmentSamplerState:sampler atIndex:0];

В Перечислении 5-10 функциональная подпись имеет соответствующие параметры со спецификаторами атрибута buffer(0), texture(0), и sampler(0), соответственно.

  Металл перечисления 5-10 штриховка языка: соответствие аргументов функции фрагмента табличные индексы параметра платформы

fragment float4 metal_frag(VertexOutput in [[stage_in]],
                           float4 *fragColorData [[ buffer(0) ]],
                           texture2d<float> shadeTexValues [[ texture(0) ]],
                           sampler samplerValues [[ sampler(0) ]] )

Дескриптор вершины для организации данных

В Металлическом коде платформы может быть тот MTLVertexDescriptor для каждого конвейерного состояния, описывающего организацию ввода данных к вершинному шейдеру, функционируют, и делится информацией расположения ресурса между языком штриховки и кодом платформы.

В Металлическом коде языка штриховки вводы на вершину (такие как скаляры или векторы целого числа или значений с плавающей точкой) могут быть организованы в одной структуре, которая может быть передана в одном параметре, объявляющемся с [[ stage_in ]] спецификатор атрибута, как замечено в VertexInput структура для функции вершины в качестве примера vertexMath в Перечислении 5-11. Каждое поле входной структуры на вершину имеет [[ attribute(index) ]] спецификатор, указывающий индекс в таблице параметра атрибута вершины.

  Металл перечисления 5-11 штриховка языка: вводы функции вершины с индексами атрибута

struct VertexInput { float2 position [[ attribute(0) ]]; float4 color [[ attribute(1) ]]; float2 uv1 [[ attribute(2) ]]; float2 uv2 [[ attribute(3) ]]; }; struct VertexOutput { float4 pos [[ position ]]; float4 color; }; vertex VertexOutput vertexMath(VertexInput in [[ stage_in ]]) { VertexOutput out; out.pos = float4(in.position.x, in.position.y, 0.0, 1.0); float sum1 = in.uv1.x + in.uv2.x; float sum2 = in.uv1.y + in.uv2.y; out.color = in.color + float4(sum1, sum2, 0.0f, 0.0f); return out; }

Для обращения к вводу функции программы построения теней от Металлического кода платформы опишите a MTLVertexDescriptor возразите и затем набор это как vertexDescriptor свойство MTLRenderPipelineState. MTLVertexDescriptor имеет два свойства: attributes и layouts.

attributes свойство MTLVertexDescriptor a MTLVertexAttributeDescriptorArray объект, определяющий, как каждый атрибут вершины организован в буфере, отображающемся на аргументе функции вершины. attributes свойство может доступ к поддержке к многократным атрибутам (таким как координаты вершины, поверхность normals и координаты текстуры), которые чередованы в том же буфере. Порядок элементов в коде языка штриховки не должен быть сохранен в буфере в коде платформы. Каждый дескриптор атрибута вершины в массиве имеет следующие свойства, предоставляющие информацию функции вершинного шейдера, чтобы определить местоположение и загрузить данные параметра:

• bufferIndex, который является индексом к буферной таблице параметра, указывающей который MTLBuffer получен доступ. Буферная таблица параметра обсуждена в Указании Ресурсов для Кодера Команды Рендеринга.

• format, который указывает, как данные должны быть интерпретированы в коде платформы. Если тип данных не является точным соответствием типа, он может быть преобразован или расширен. Например, если тип языка штриховки half4 и платформа format MTLVertexFormatFloat2, тогда, когда данные используются в качестве параметра функции вершины, они могут быть преобразованы от плавания до половины и расширены с двух до четырех элементов (с 0,0, 1.0 в последних двух элементах).

• offset, который указывает, где данные могут быть найдены от запуска вершины.

Рисунок 5-4 иллюстрирует a MTLVertexAttributeDescriptorArray в Металлическом коде платформы, реализующем чередованный буфер, соответствующий вводу к функции вершины vertexMath в штриховке язык кодируют в Перечислении 5-11.

Перечисление 5-12 показывает Металлический код платформы, соответствующий чередованному буферу, показанному на рисунке 5-4.

  Платформа металла перечисления 5-12: Используя дескриптор вершины для доступа к чередованным данным

id <MTLFunction> vertexFunc = [library newFunctionWithName:@"vertexMath"]; MTLRenderPipelineDescriptor* pipelineDesc = [[MTLRenderPipelineDescriptor alloc] init]; MTLVertexDescriptor* vertexDesc = [[MTLVertexDescriptor alloc] init]; vertexDesc.attributes[0].format = MTLVertexFormatFloat2; vertexDesc.attributes[0].bufferIndex = 0; vertexDesc.attributes[0].offset = 0; vertexDesc.attributes[1].format = MTLVertexFormatFloat4; vertexDesc.attributes[1].bufferIndex = 0; vertexDesc.attributes[1].offset = 2 * sizeof(float); // 8 bytes vertexDesc.attributes[2].format = MTLVertexFormatFloat2; vertexDesc.attributes[2].bufferIndex = 0; vertexDesc.attributes[2].offset = 8 * sizeof(float); // 32 bytes vertexDesc.attributes[3].format = MTLVertexFormatFloat2; vertexDesc.attributes[3].bufferIndex = 0; vertexDesc.attributes[3].offset = 6 * sizeof(float); // 24 bytes vertexDesc.layouts[0].stride = 10 * sizeof(float); // 40 bytes vertexDesc.layouts[0].stepFunction = MTLVertexStepFunctionPerVertex; pipelineDesc.vertexDescriptor = vertexDesc; pipelineDesc.vertexFunction = vertFunc;

Каждый MTLVertexAttributeDescriptor объект в attributes массив MTLVertexDescriptor объект соответствует индексируемому элементу структуры в VertexInput в функции программы построения теней. attributes[1].bufferIndex = 0 указывает использование буфера в индексе 0 в таблице параметра. (В этом примере, каждом MTLVertexAttributeDescriptor имеет то же bufferIndex, таким образом, каждый обращается к тому же буферу вершины в индексе 0 в таблице параметра.) offset значения указывают расположение данных в вершине, таким образом, attributes[1].offset = 2 * sizeof(float) определяет местоположение запуска соответствующих данных 8 байтов от запуска буфера. format значения выбраны для соответствия типа данных в функции программы построения теней, таким образом, attributes[1].format = MTLVertexFormatFloat4 указывает использование четырех значений с плавающей точкой.

layouts свойство MTLVertexDescriptor a MTLVertexBufferLayoutDescriptorArray. Для каждого MTLVertexBufferLayoutDescriptor в layouts, свойства указывают, как вершина и приписывает данные, выбираются от соответствия MTLBuffer в таблице параметра, когда Металл рисует примитивы. (Для больше при рисовании примитивов, посмотрите Рисующие Геометрические Примитивы.) stepFunction свойство MTLVertexBufferLayoutDescriptor определяет, выбрать ли данные атрибута для каждой вершины для некоторого числа экземпляров, или только один раз. Если stepFunction установлен выбрать данные атрибута для некоторого числа экземпляров, тогда stepRate свойство MTLVertexBufferLayoutDescriptor определяет сколько экземпляров. stride свойство указывает расстояние между данными двух вершин в байтах.

Рисунок 5-5 изображает MTLVertexBufferLayoutDescriptor это соответствует коду в Перечислении 5-12. layouts[0] указывает, как данные вершины выбираются от соответствующего индекса 0 в буферной таблице параметра. layouts[0].stride указывает расстояние 40 байтов между данными двух вершин. Значение layouts[0].stepFunction, MTLVertexStepFunctionPerVertex, указывает, что данные атрибута выбираются для каждой вершины при рисовании. Если значение stepFunction MTLVertexStepFunctionPerInstance, stepRate свойство определяет, как часто выбираются данные атрибута. Например, если stepRate 1, данные выбираются для каждого экземпляра; если stepRate 2, для каждых двух экземпляров, и т.д.

Выполнение операций кодера команды рендеринга стандартной функции

Используйте их MTLRenderCommandEncoder методы для установки значений состояния графики стандартной функции:

• setViewport: указывает область, в координатах экрана, который является местом назначения для проекции виртуального 3D мира. Область просмотра 3D, таким образом, она включает значения глубины; для подробных данных посмотрите Работу с Системами координат Области просмотра и Пикселя.

• setTriangleFillMode: определяет, растеризировать ли треугольные и треугольные примитивы полосы со строками (MTLTriangleFillModeLines) или как заполненные треугольники (MTLTriangleFillModeFill). Значение по умолчанию MTLTriangleFillModeFill.

• setCullMode: и setFrontFacingWinding: используются вместе, чтобы определить, если и как применяется отбор. Можно использовать отбор для удаления невидимой поверхности на некоторых геометрических моделях, таких как ориентируемая сфера, представленная с заполненными треугольниками. (Поверхность является ориентируемой, если ее примитивы последовательно рисуются или в по часовой стрелке или в против часовой стрелки упорядочивают.)

  • Значение setFrontFacingWinding: указывает, подошли ли обращенному к передней стороне примитиву к концу его вершины по часовой стрелке (MTLWindingClockwise) или против часовой стрелки (MTLWindingCounterClockwise) порядок. Значение по умолчанию MTLWindingClockwise.

  • Значение setCullMode: определяет, выполнить ли отбор (MTLCullModeNone, если отключенный отбор) или который тип примитивных отобрать (MTLCullModeFront или MTLCullModeBack).

Используйте следующий MTLRenderCommandEncoder методы для кодирования команд изменения состояния стандартной функции:

• setScissorRect: указывает, что 2D режет ножницами прямоугольник. Фрагменты, лежащие вне указанного, режут ножницами прямоугольник, отбрасываются.

• setDepthStencilState: устанавливает глубину и тестовое состояние шаблона, как описано подробно и состояния Шаблона.

• setStencilReferenceValue: указывает ссылочное значение шаблона.

• setDepthBias:slopeScale:clamp: указывает корректировку к сравнению схем затенения к выводу значений глубины из программ построения теней фрагмента.

• setVisibilityResultMode:offset: определяет, контролировать ли, если любые выборки передают глубину и получают тесты с помощью шаблона. Если установлено в MTLVisibilityResultModeBoolean, тогда, если какие-либо выборки передают глубину и получают тесты с помощью шаблона, ненулевое значение записано в буфер, указанный visibilityResultBuffer свойство MTLRenderPassDescriptor, как описано в Создании Дескриптора Передачи Рендеринга.

  Можно использовать этот режим для выполнения тестирования поглощения газов. Если Вы рисуете ограничительную рамку и никакую демонстрационную передачу, то можно прийти к заключению, что любые объекты в той ограничительной рамке закрываются и таким образом не требуют рендеринга.

• setBlendColorRed:green:blue:alpha: указывает постоянный совмещенный цвет и альфа-значения, как детализировано в Конфигурировании Смешивающий Конвейерный Присоединяемый Дескриптор Рендеринга.

MTLDepthStencilDescriptor *dsDesc = [[MTLDepthStencilDescriptor alloc] init];

if (dsDesc == nil)

     exit(1);   //  if the descriptor could not be allocated

dsDesc.depthCompareFunction = MTLCompareFunctionLess;

dsDesc.depthWriteEnabled = YES;

dsDesc.frontFaceStencil.stencilCompareFunction = MTLCompareFunctionEqual;

dsDesc.frontFaceStencil.stencilFailureOperation = MTLStencilOperationKeep;

dsDesc.frontFaceStencil.depthFailureOperation = MTLStencilOperationIncrementClamp;

dsDesc.frontFaceStencil.depthStencilPassOperation =

                          MTLStencilOperationIncrementClamp;

dsDesc.frontFaceStencil.readMask = 0x1;

dsDesc.frontFaceStencil.writeMask = 0x1;

dsDesc.backFaceStencil = nil;

id <MTLDepthStencilState> dsState = [device

                          newDepthStencilStateWithDescriptor:dsDesc];

[renderEnc setDepthStencilState:dsState];

[renderEnc setStencilReferenceValue:0xFF];

Рисование геометрических примитивов

После установления конвейерного состояния и состояния стандартной функции можно вызвать следующий MTLRenderCommandEncoder методы для рисования геометрических примитивов. Они рисуют ссылочные ресурсы методов (такие как буферы, содержащие координаты вершины, координаты текстуры, поверхность normals и другие данные) выполнить конвейер с функциями программы построения теней и другим состоянием, с которым Вы ранее установили MTLRenderCommandEncoder.

• drawPrimitives:vertexStart:vertexCount:instanceCount: рендеринг много экземпляров (instanceCount) из примитивов с помощью данных вершины в непрерывных элементах матрицы, начиная с первой вершины в элементе матрицы в индексе vertexStart и окончание в элементе матрицы в индексе vertexStart + vertexCount - 1.

• drawPrimitives:vertexStart:vertexCount: совпадает с предыдущим методом с instanceCount из 1.

• drawIndexedPrimitives:indexCount:indexType:indexBuffer:indexBufferOffset:instanceCount: рендеринг много экземпляров (instanceCount) из примитивов с помощью индексного списка, указанного в MTLBuffer объект indexBuffer. indexCount определяет число индексов. Индексный список запускается в индексе, который является indexBufferOffset байтовое смещение в данных в indexBuffer. indexBufferOffset должно быть кратное число размера индекса, определяющегося indexType.

• drawIndexedPrimitives:indexCount:indexType:indexBuffer:indexBufferOffset: подобно предыдущему методу с instanceCount из 1.

Для каждого примитивного упомянутого выше метода рендеринга первое входное значение определяет тип примитива с одним из MTLPrimitiveType значения. Другие входные значения определяют, какие вершины используются для сборки примитивов. Для всех этих методов, instanceStart входное значение определяет первую инстанцию для рисования, и instanceCount входное значение определяет сколько экземпляров для рисования.

Как ранее обсуждено, setTriangleFillMode: определяет, представляются ли треугольники, как заполнено или каркас, и setCullMode: и setFrontFacingWinding: настройки определяют, отбирает ли GPU треугольники во время рендеринга. Для получения дополнительной информации посмотрите Операции состояния Стандартной функции).

При рендеринге a MTLPrimitiveTypePoint примитивный, код языка программы построения теней для функции вершины должен обеспечить [[ point_size ]] атрибут или размер точки не определен. Для получения дополнительной информации на всех Металлических атрибутах точки языка штриховки, посмотрите Металлическое Руководство по Языку Штриховки.

Окончание передачи рендеринга

Для завершения передачи рендеринга вызвать endEncoding на кодере команды рендеринга. После окончания предыдущего кодера команды можно создать новый кодер команды любого типа для кодирования дополнительных команд в буфер команд.

Пример кода: рисование треугольника

Следующие шаги, проиллюстрированные в Перечислении 5-14, описывают основную процедуру для рендеринга треугольника.

1. Создайте a MTLCommandQueue и используйте его для создания a MTLCommandBuffer.

2. Создайте a MTLRenderPassDescriptor это указывает набор присоединений, служащих местом назначения для закодированных команд рендеринга в буфере команд.

   В этом примере только первое цветное присоединение устанавливается и используется. (Переменная currentTexture как предполагается, содержит a MTLTexture это используется для цветного присоединения.) Тогда MTLRenderPassDescriptor используется для создания нового MTLRenderCommandEncoder.

3. Создайте два MTLBuffer объекты, posBuf и colBuf, и вызовите newBufferWithBytes:length:options: для копирования координаты вершины и вершины окрашивают данные, posData и colData, соответственно, в буферный накопитель.

4. Вызовите setVertexBuffer:offset:atIndex: метод MTLRenderCommandEncoder дважды указать координаты и цвета.

   atIndex входное значение setVertexBuffer:offset:atIndex: метод соответствует атрибуту buffer(atIndex) в исходном коде функции вершины.

5. Создайте a MTLRenderPipelineDescriptor и установите вершину и функции фрагмента в конвейерном дескрипторе:

   • Создайте a MTLLibrary с исходным кодом от progSrc, который, как предполагается, является строкой, содержащей Металлический исходный код шейдера.

   • Тогда вызовите newFunctionWithName: метод MTLLibrary создать MTLFunction vertFunc это представляет вызванную функцию hello_vertex и создать MTLFunction fragFunc это представляет вызванную функцию hello_fragment.

   • Наконец, установите vertexFunction и fragmentFunction свойства MTLRenderPipelineDescriptor с ними MTLFunction объекты.

6. Создайте a MTLRenderPipelineState от MTLRenderPipelineDescriptor путем вызова newRenderPipelineStateWithDescriptor:error: или похожий метод MTLDevice. Тогда setRenderPipelineState: метод MTLRenderCommandEncoder использует создаваемое конвейерное состояние для рендеринга.

7. Вызовите drawPrimitives:vertexStart:vertexCount: метод MTLRenderCommandEncoder добавлять команды для выполнения рендеринга заполненного треугольника (тип MTLPrimitiveTypeTriangle).

8. Вызовите endEncoding метод для окончания кодирования для этой передачи рендеринга. И вызовите commit метод MTLCommandBuffer выполнить команды на устройстве.

  Код металла перечисления 5-14 для рисования треугольника

id <MTLDevice> device = MTLCreateSystemDefaultDevice();

id <MTLCommandQueue> commandQueue = [device newCommandQueue];

id <MTLCommandBuffer> commandBuffer = [commandQueue commandBuffer];

MTLRenderPassDescriptor *renderPassDesc

                               = [MTLRenderPassDescriptor renderPassDescriptor];

renderPassDesc.colorAttachments[0].texture = currentTexture;

renderPassDesc.colorAttachments[0].loadAction = MTLLoadActionClear;

renderPassDesc.colorAttachments[0].clearColor = MTLClearColorMake(0.0,1.0,1.0,1.0);

id <MTLRenderCommandEncoder> renderEncoder =

           [commandBuffer renderCommandEncoderWithDescriptor:renderPassDesc];

static const float posData[] = {

        0.0f, 0.33f, 0.0f, 1.f,

        -0.33f, -0.33f, 0.0f, 1.f,

        0.33f, -0.33f, 0.0f, 1.f,

};

static const float colData[] = {

        1.f, 0.f, 0.f, 1.f,

        0.f, 1.f, 0.f, 1.f,

        0.f, 0.f, 1.f, 1.f,

};

id <MTLBuffer> posBuf = [device newBufferWithBytes:posData

        length:sizeof(posData) options:nil];

id <MTLBuffer> colBuf = [device newBufferWithBytes:colorData

        length:sizeof(colData) options:nil];

[renderEncoder setVertexBuffer:posBuf offset:0 atIndex:0];

[renderEncoder setVertexBuffer:colBuf offset:0 atIndex:1];

NSError *errors;

id <MTLLibrary> library = [device newLibraryWithSource:progSrc options:nil

                           error:&errors];

id <MTLFunction> vertFunc = [library newFunctionWithName:@"hello_vertex"];

id <MTLFunction> fragFunc = [library newFunctionWithName:@"hello_fragment"];

MTLRenderPipelineDescriptor *renderPipelineDesc

                                   = [[MTLRenderPipelineDescriptor alloc] init];

renderPipelineDesc.vertexFunction = vertFunc;

renderPipelineDesc.fragmentFunction = fragFunc;

renderPipelineDesc.colorAttachments[0].pixelFormat = currentTexture.pixelFormat;

id <MTLRenderPipelineState> pipeline = [device

             newRenderPipelineStateWithDescriptor:renderPipelineDesc error:&errors];

[renderEncoder setRenderPipelineState:pipeline];

[renderEncoder drawPrimitives:MTLPrimitiveTypeTriangle

               vertexStart:0 vertexCount:3];

[renderEncoder endEncoding];

[commandBuffer commit];

В перечислении 5-14, a MTLFunction объект представляет вызванную функцию программы построения теней hello_vertex. setVertexBuffer:offset:atIndex: метод MTLRenderCommandEncoder используется для указания ресурсов вершины (в этом случае, два буферных объекта), которые передаются как параметры в hello_vertex. atIndex входное значение setVertexBuffer:offset:atIndex: метод соответствует атрибуту buffer(atIndex) в исходном коде функции вершины, как показано в Перечислении 5-15.

Перечисление 5-15  соответствующее объявление функции программы построения теней

vertex VertexOutput hello_vertex(

                    const global float4 *pos_data [[ buffer(0) ]],

                    const global float4 *color_data [[ buffer(1) ]])

{

    ...

}

Кодирование единственной передачи рендеринга Используя многократные потоки

В некоторых случаях производительность Вашего приложения может быть ограничена рабочей нагрузкой единственного CPU кодирования команд для единственной передачи рендеринга. Однако попытка обойти это узкое место путем разделения рабочей нагрузки на многократные передачи рендеринга, закодированные на многократных потоках ЦП, может также неблагоприятно повлиять на производительность, потому что каждая передача рендеринга требует, чтобы ее собственное промежуточное присоединяемое хранилище и действия загрузки сохранили целевое содержание рендеринга.

Вместо этого используйте a MTLParallelRenderCommandEncoder объект, управляющий многократным подчиненным MTLRenderCommandEncoder объекты, совместно использующие тот же буфер команд и представляющие дескриптор передачи. Параллельный кодер команды рендеринга гарантирует, чтобы присоединяемая загрузка и действия хранилища произошли только в запуске и конце всей передачи рендеринга, не в запуске и конце каждого подчиненного набора кодера команды рендеринга команд. С этой архитектурой можно присвоить каждого MTLRenderCommandEncoder возразите против его собственного потока параллельно безопасным и очень производительным способом.

Для создания параллельного кодера команды рендеринга используйте parallelRenderCommandEncoderWithDescriptor: метод a MTLCommandBuffer объект. Для создания подчиненных кодеров команды рендеринга вызовите renderCommandEncoder метод MTLParallelRenderCommandEncoder возразите один раз для каждого потока ЦП, от которого Вы хотите выполнить кодирование команды. Все подчиненные кодеры команды, создаваемые из того же параллельного кодера команды рендеринга, кодируют команды к тому же буферу команд. Команды кодируются к буферу команд в порядке, в котором создаются кодеры команды рендеринга. Для окончания кодирования для определенного кодера команды рендеринга вызовите endEncoding метод MTLRenderCommandEncoder. После окончания кодирования на всех кодерах команды рендеринга, создаваемых параллельным кодером команды рендеринга вызовите endEncoding метод MTLParallelRenderCommandEncoder закончить передачу рендеринга.

Перечисление 5-16 показывает MTLParallelRenderCommandEncoder создание три MTLRenderCommandEncoder объекты: rCE1, rCE2, и rCE3.

Перечисление 5-16  параллельный кодер рендеринга с тремя кодерами команды рендеринга

MTLRenderPassDescriptor *renderPassDesc 
                     = [MTLRenderPassDescriptor renderPassDescriptor];
renderPassDesc.colorAttachments[0].texture = currentTexture;
renderPassDesc.colorAttachments[0].loadAction = MTLLoadActionClear;
renderPassDesc.colorAttachments[0].clearColor = MTLClearColorMake(0.0,0.0,0.0,1.0);

id <MTLParallelRenderCommandEncoder> parallelRCE = [commandBuffer 
                     parallelRenderCommandEncoderWithDescriptor:renderPassDesc];
id <MTLRenderCommandEncoder> rCE1 = [parallelRCE renderCommandEncoder];
id <MTLRenderCommandEncoder> rCE2 = [parallelRCE renderCommandEncoder];
id <MTLRenderCommandEncoder> rCE3 = [parallelRCE renderCommandEncoder];

//  not shown: rCE1, rCE2, and rCE3 call methods to encode graphics commands
//
//  rCE1 commands are processed first, because it was created first
//  even though rCE2 and rCE3 end earlier than rCE1
[rCE2 endEncoding];
[rCE3 endEncoding];
[rCE1 endEncoding];

//  all MTLRenderCommandEncoders must end before MTLParallelRenderCommandEncoder
[parallelRCE endEncoding];

Порядок, в котором кодеры команды вызывают endEncoding не относится к порядку, в котором команды кодируются и добавляются к MTLCommandBuffer. Для MTLParallelRenderCommandEncoder, MTLCommandBuffer всегда содержит команды в порядке, что подчиненные кодеры команды рендеринга создавались, как замечено на рисунке 5-6.