版本记录
| 版本号 | 时间 |
|---|---|
| V1.0 | 2018.10.04 星期四 |
前言
很多做视频和图像的，相信对这个框架都不是很陌生，它渲染高级3D图形，并使用GPU执行数据并行计算。接下来的几篇我们就详细的解析这个框架。感兴趣的看下面几篇文章。
1. Metal框架详细解析（一）—— 基本概览
Overview - 概览
Metal为用户设备的图形处理单元（GPU）提供低级别，低开销访问，从而生成有效使用GPU的优秀应用程序。 开发此类应用程序的关键是从整体上理解底层软件和硬件交互。
在此文中，您将学习如何编写使用Metal的应用程序并向GPU发出基本渲染命令。 特别是，您将学习如何获取Metal设备，配置MetalKit视图，创建和执行GPU命令以及显示渲染内容。
The Metal and MetalKit Frameworks - Metal和MetalKit框架
该示例使用两个框架来显示呈现的内容：Metal和MetalKit。 Metal提供对GPU的访问，MetalKit提供了常用的实用程序，可以更轻松地开发Metal应用程序。 它们与OS和其他框架无缝集成，因此您可以专注于GPU编程。
MetalKit最有用的功能之一是MTKView类，它包装UIView或NSView对象并配置特定于Metal的Core Animation功能。 特别是，MetalKit视图自动设置和管理连续渲染循环，为每个帧提供2D可显示资源，通常称为可绘制资源。
注意：您可以直接使用
Core Animation开发Metal应用程序，但使用MetalKit更容易，更快捷，更方便。
Separate Your Rendering Loop - 分离渲染循环
在开发Metal应用程序时，将渲染循环分离到自己的类中通常很有用。 使用单独的类，您可以更好地管理初始Metal设置代码和每帧Metal命令。 这个通用结构由AAPLRenderer类演示，该类使用MetalKit视图初始化并被指定为视图的代理。
_renderer = [[AAPLRenderer alloc] initWithMetalKitView:_view];
if(!_renderer)
{
NSLog(@"Renderer failed initialization");
return;
}
_view.delegate = _renderer;
Respond to View Events - 响应视图事件
MTKViewDelegate对象实现mtkView：drawableSizeWillChange：和drawInMTKView：方法。 这些方法通知渲染器MetalKit视图的大小调整和绘图事件。
每当窗口大小发生变化
（macOS）或发生重新布局操作（例如设备方向更改）时，视图都会调用mtkView：drawableSizeWillChange：方法（iOS和tvOS）。 然后，您可以根据需要响应视图的新大小并更改渲染分辨率。每当需要渲染新帧时，视图都会调用
drawInMTKView：方法，这是由视图的preferredFramesPerSecond属性上设置的帧速率（例如，60 FPS）指定的。 此回调通常是开始执行渲染循环的主要事件。
Metal Command Objects - Metal命令对象
MTLDevice对象表示GPU。 通常，您调用MTLCreateSystemDefaultDevice（）方法以获取表示设备的默认GPU的单个MTLDevice对象。 MTLDevice对象提供有关GPU的信息，但其主要目的是创建可与GPU交互的其他对象。
所有应用程序需要与GPU交互的第一个对象是MTLCommandQueue对象。
_commandQueue = [_device newCommandQueue];
您使用MTLCommandQueue对象来创建和组织MTLCommandBuffer对象，确保它们以正确的顺序发送到GPU。
对于每个帧，创建一个新的MTLCommandBuffer对象并填充由GPU执行的命令。
id<MTLCommandBuffer> commandBuffer = [_commandQueue commandBuffer];
有许多不同类型的GPU，每个GPU都以自己独特的方式接受和解释命令。 MTLCommandBuffer对象将这些命令合并为单个提交，但必须首先使用MTLCommandEncoder对象以与设备无关的方式对它们进行编码。有几种不同类型的MTLCommandEncoder类，每种类用于在GPU上执行不同类型的任务。此示例演示了如何使用MTLRenderCommandEncoder子类，该子类专门将渲染命令编码到命令缓冲区中。
此示例使用MTLRenderCommandEncoder对象对GPU命令进行编码，这些命令将像素渲染到MetalKit视图的drawable。为此，渲染命令编码器必须与此drawable特别关联。
要创建MTLRenderCommandEncoder对象，必须首先创建MTLRenderPassDescriptor对象。 MTLRenderPassDescriptor是一个轻量级临时对象，具有许多可配置属性，现有MTLCommandBuffer对象使用这些属性来创建新的MTLRenderCommandEncoder对象。之后，不再需要MTLRenderPassDescriptor对象。
下图说明了Metal的命令对象之间的关系。总结一下：
- 1） 命令缓冲区
（Command buffers）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中 - 3） 然后提交命令缓冲区并将其发送到GPU
- 4） GPU执行命令并将结果呈现为可绘制的
Prepare a Frame - 准备一帧
MetalKit视图为每个帧创建一个新的MTLRenderPassDescriptor对象，通过currentRenderPassDescriptor属性提供。 此渲染过程描述符预先配置了特定于视图的属性，一些属性派生自视图的drawable，可用于轻松方便地创建新的MTLRenderCommandEncoder对象。
// Obtain a render pass descriptor, generated from the view's drawable
MTLRenderPassDescriptor *renderPassDescriptor = view.currentRenderPassDescriptor;
// If you've successfully obtained a render pass descriptor, you can render to
// the drawable; otherwise you skip any rendering this frame because you have no
// drawable to draw to
if(renderPassDescriptor != nil)
{
id<MTLRenderCommandEncoder> renderEncoder = [commandBuffer renderCommandEncoderWithDescriptor:renderPassDescriptor];
编码到此MTLRenderCommandEncoder对象中的命令呈现给视图的drawable。 默认情况下，创建MTLRenderCommandEncoder对象会隐式编码GPU在任何其他渲染命令之前执行的清除clear命令。 clear命令将drawable的像素设置为在渲染循环开始时为clear color。
Color color = [self makeFancyColor];
view.clearColor = MTLClearColorMake(color.red, color.green, color.blue, color.alpha);
Finalize a Frame - 完成一帧
通常，Metal应用程序调用许多MTLRenderCommandEncoder方法，这些方法将显式渲染命令编码到命令缓冲区中。 为简单起见，此示例实际上不编码显式渲染命令，只有隐式清除命令被编码。 创建MTLRenderCommandEncoder对象后，该示例只调用endEncoding方法以指示编码器已完成。
编码器完成后，命令缓冲区(command buffer)接受两个最终命令：present和commit。
由于GPU不直接绘制到屏幕上，因此在完成执行命令之前无法绘制像素。 为避免因不完整的drawable导致的糟糕用户体验，请调用presentDrawable：方法。 此方法告诉Metal在屏幕上显示之前等待GPU完成渲染到drawable。
[commandBuffer presentDrawable:view.currentDrawable];
GPU也不会立即执行命令。 只有在调用commit方法后才会执行对MTLRenderCommandEncoder或MTLCommandBuffer对象的调用。 然后，Metal会调度命令缓冲区(command buffer)以供执行。 GPU开始执行时，将使用新颜色清除drawable。 GPU完成执行后，渲染的drawable将显示在屏幕上。
[commandBuffer commit];
后记
本篇主要讲述了器件和命令，感兴趣的给个赞或者关注~~~
