Metal之渲染绘制三角形

准备工作

Metal渲染的构建流程, 请参考:Metal之简单渲染动态切换屏幕颜色
Metal三角形的渲染显示与渲染构建流程大体一致, 本文主要介绍以下方面的修改和实现:
① metal渲染文件
② 创建C 与 OC 的桥接函数
③ initWithMetalKitView方法中需要加载metal文件
④ drawInMTKView方法中加载三角形数据
Metal三角形的渲染显示是基于世界坐标系下。

渲染流程

一、metal渲染文件

command + N --> Metal File 创建metal着色器文件, 新建metal文件：YDWShaders.metal

定义顶点着色器输入和片元着色器输入，相当于OpenGL ES中的varying修饰的变量，即桥接变量;

// 顶点着色器输出和片段着色器输入
// 结构体
typedef struct {// 处理空间的顶点信息float4 clipSpacePosition [[position]];// 颜色float4 color;} RasterizerData;

定义顶点着色器函数和片元着色器函数:
① 处理顶点数据: 执行坐标系转换,将生成的顶点剪辑空间写入到返回值中; 将顶点颜色值传递给返回值;
② 初始化输出剪辑空间位置: 索引到我们的数组位置以获得当前顶点, 我们的位置是在像素维度中指定的, 每个顶点着色器的输出位置在剪辑空间中(也称为归一化设备坐标空间,NDC),剪辑空间中的(-1,-1)表示视口的左下角,而(1,1)表示视口的右上角, 计算和写入 XY值到我们的剪辑空间的位置.为了从像素空间中的位置转换到剪辑空间的位置,我们将像素坐标除以视口的大小的一半;
③ 把输入的颜色直接赋值给输出颜色, 这个值将于构成三角形的顶点的其他颜色值插值, 从而为片段着色器中的每个片段生成颜色值;

//顶点着色器函数
/*vertex：修饰符，表示是顶点着色器RasterizerData：返回值vertexShader：函数名称，可自定义vertexID：metal自己反馈的idvertices：1）告诉存储的位置buffer 2）告诉传递数据的入口是CJLVertexInputIndexVerticesvertices 和 viewportSizePointer 都是通过CJLRenderer 传递进来的*/
vertex RasterizerData
vertexShader(uint vertexID [[vertex_id]],constant CJLVertex *vertices [[buffer(CJLVertexInputIndexVertices)]],constant vector_uint2 *viewportSizePointer [[buffer(CJLVertexInputIndexViewportSize)]]) {// 定义outRasterizerData out; // 初始化输出剪辑空间位置out.clipSpacePosition = vertices[vertexID].position;// 把输入的颜色直接赋值给输出颜色. 这个值将于构成三角形的顶点的其他颜色值插值,从而为片段着色器中的每个片段生成颜色值out.color = vertices[vertexID].color;// 完成,将结构体传递到管道中下一个阶段return out;
}/*fragment：修饰符，表示是片元着色器float4：返回值，即颜色值RGBAfragmentShader：函数名称，可自定义RasterizerData：参数类型（可修改）in：形参变量（可修改）[[stage_in]]：属性修饰符，表示单个片元输入（由定点函数输出）(不可修改)，相当于OpenGL ES中的varying*/
fragment float4 fragmentShader(RasterizerData in [[stage_in]]) {// 返回输入的片元颜色return in.color;
}

二、创建C与OC的桥接文件

该头文件的目的是为了c代码与OC代码可以共享与 shader 和 C 代码为了确保Metal Shader缓存区索引能够匹配 Metal API Buffer 设置的集合调用

定义缓存区索引值，表示向metal着色器传递数据的入口枚举值，相当于OpenGL ES中GLSL语言定义的顶点坐标入口position

// 缓存区索引值 共享与shader和C代码, 为了确保Metal Shader缓存区索引能够匹配 Metal API Buffer 设置的集合调用
typedef enum YDWVertexInputIndex {// 顶点YDWVertexInputIndexVertices     = 0,// 视图大小YDWVertexInputIndexViewportSize = 1,
} YDWVertexInputIndex;

定义图形数据的结构体，包含顶点和颜色值，类似于OpenGL ES中的顶点数据的结构体

// 结构体: 顶点/颜色值
typedef struct {// 像素空间的位置// 像素中心点(100,100)vector_float4 position;// RGBA颜色vector_float4 color;
} YDWVertex;

三、initWithMetalKitView方法中需要加载metal文件

获取GPU设备device
加载.metal着色器文件
配置用于创建管道状态的管道描述符
同步创建并返回渲染管线状态对象
创建命令队列

// 初始化MTKView- (nonnull instancetype)initWithMetalKitView:(nonnull MTKView *)mtkView {self = [super init];if(self) {NSError *error = NULL;// 获取GPU 设备_device = mtkView.device;// 在项目中加载所有的(.metal)着色器文件// 从bundle中获取.metal文件id<MTLLibrary> defaultLibrary = [_device newDefaultLibrary];// 从库中加载顶点函数id<MTLFunction> vertexFunction = [defaultLibrary newFunctionWithName:@"vertexShader"];// 从库中加载片元函数id<MTLFunction> fragmentFunction = [defaultLibrary newFunctionWithName:@"fragmentShader"];// 配置用于创建管道状态的管道MTLRenderPipelineDescriptor *pipelineStateDescriptor = [[MTLRenderPipelineDescriptor alloc] init];// 管道名称pipelineStateDescriptor.label = @"Simple Pipeline";// 可编程函数,用于处理渲染过程中的各个顶点pipelineStateDescriptor.vertexFunction = vertexFunction;// 可编程函数,用于处理渲染过程中各个片段/片元pipelineStateDescriptor.fragmentFunction = fragmentFunction;// 一组存储颜色数据的组件pipelineStateDescriptor.colorAttachments[0].pixelFormat = mtkView.colorPixelFormat;// 同步创建并返回渲染管线状态对象_pipelineState = [_device newRenderPipelineStateWithDescriptor:pipelineStateDescriptor error:&error];// 判断是否返回了管线状态对象if (!_pipelineState) {// 如果没有正确设置管道描述符，则管道状态创建可能失败NSLog(@"Failed to created pipeline state, error %@", error);return nil;}// 创建命令队列_commandQueue = [_device newCommandQueue];}return self;
}

四、drawInMTKView方法中加载三角形数据

顶点数据/颜色数据

 // 顶点数据/颜色数据static const YDWVertex triangleVertices[] = {// 顶点, RGBA 颜色值{ {  0.5, -0.25, 0.0, 1.0 }, { 1, 0, 0, 1 } },{ { -0.5, -0.25, 0.0, 1.0 }, { 0, 1, 0, 1 } },{ { -0.0f, 0.25, 0.0, 1.0 }, { 0, 0, 1, 1 } },};

为当前渲染的每个渲染传递创建一个新的命令缓冲区

 // 为当前渲染的每个渲染传递创建一个新的命令缓冲区id<MTLCommandBuffer> commandBuffer = [_commandQueue commandBuffer];// 指定缓存区名称commandBuffer.label = @"MyCommand";

创建命令描述符

 MTLRenderPassDescriptor *renderPassDescriptor = view.currentRenderPassDescriptor;

创建渲染命令编码器

 // 创建渲染命令编码器,这样才可以渲染到somethingid<MTLRenderCommandEncoder> renderEncoder =[commandBuffer renderCommandEncoderWithDescriptor:renderPassDescriptor];// 渲染器名称renderEncoder.label = @"MyRenderEncoder";

设置我们绘制的可绘制区域:
视口指定Metal渲染内容的drawable区域。视口是具有x和y偏移，宽度和高度以及近和远平面的3D区域。
为管道分配自定义视口需要通过调用setViewport：方法将MTLViewport结构编码为渲染命令编码器。如果未指定视口，Metal会设置一个默认视口，其大小与用于创建渲染命令编码器的drawable相同。

 MTLViewport viewPort = {0.0,0.0,_viewportSize.x,_viewportSize.y,-1.0,1.0};[renderEncoder setViewport:viewPort];

设置当前渲染管道状态对象

[renderEncoder setRenderPipelineState:_pipelineState];

从应用程序OC代码中发送数据给 Metal 顶点着色器函数
顶点数据+颜色数据: 指向要传递给着色器的内存的指针, 想要传递的数据的内存大小;
一个整数索引，它对应于我们的“vertexShader”函数中的缓冲区属性限定符的索引。

// 指向要传递给着色器的内存的指针
// 想要传递的数据的内存大小
// 一个整数索引，它对应于“vertexShader”函数中的缓冲区属性限定符的索引
[renderEncoder setVertexBytes:triangleVerticeslength:sizeof(triangleVertices)atIndex:YDWVertexInputIndexVertices];// 发送到顶点着色函数中,视图大小// 视图大小内存空间大小// 对应的索引
[renderEncoder setVertexBytes:&_viewportSizelength:sizeof(_viewportSize)atIndex:YDWVertexInputIndexViewportSize];

画出三角形的3个顶点:

     // @method drawPrimitives:vertexStart:vertexCount:// @brief 在不使用索引列表的情况下,绘制图元// @param 绘制图形组装的基元类型// @param 从哪个位置数据开始绘制,一般为0// @param 每个图元的顶点个数,绘制的图型顶点数量/*MTLPrimitiveTypePoint = 0, 点MTLPrimitiveTypeLine = 1, 线段MTLPrimitiveTypeLineStrip = 2, 线环MTLPrimitiveTypeTriangle = 3,  三角形MTLPrimitiveTypeTriangleStrip = 4, 三角型扇*/[renderEncoder drawPrimitives:MTLPrimitiveTypeTrianglevertexStart:0vertexCount:3];

结束编码: 表示已该编码器生成的命令都已完成, 且从NTLCommandBuffer中分离

[renderEncoder endEncoding];

一旦框架缓冲区完成，使用当前可绘制的进度表

[commandBuffer presentDrawable:view.currentDrawable];

命令缓冲区提交GPU进行显示

[commandBuffer commit];

效果展示

完整示例

Metal之基于世界坐标系下渲染绘制三角形

Metal之渲染绘制三角形相关推荐

viewpager初始化fragment没有绘制_NDK OpenGL ES渲染系列之绘制三角形
前言新的知识学习都是循序渐进的,从基础到复杂.前面OpenGL ES概念已经介绍了OpenGL ES的相关概念,这篇文章开始我们就正式开始OpenGL ES渲染系列第一站---绘制三角形.绘制三角 ...
【OpenGL】十五、OpenGL 绘制三角形 ( 绘制 GL_TRIANGLE_FAN 三角形扇 )
文章目录一.绘制 GL_TRIANGLE_FAN 三角形 1.绘制 3 个点的情况 2.绘制 4 个点的情况 3.绘制 5 个点的情况 4.绘制 6 个点的情况二.相关资源一.绘制 GL_TRI ...
【OpenGL】十四、OpenGL 绘制三角形 ( 绘制 GL_TRIANGLE_STRIP 三角形 | GL_TRIANGLE_STRIP 三角形绘制分析 )
文章目录一.绘制 GL_TRIANGLE_STRIP 三角形二.GL_TRIANGLE_STRIP 三角形绘制分析三.相关资源一.绘制 GL_TRIANGLE_STRIP 三角形该模式绘制首 ...
【OpenGL】十三、OpenGL 绘制三角形 ( 绘制单个三角形 | 三角形绘制顺序 | 绘制多个三角形 )
文章目录一.绘制三角形二.三角形绘制顺序 1.绘制正面 2.三个点逆时针方向排列 3.三个点顺时针方向排列 4.设置点的正面方向三.绘制多个三角形四.相关资源一.绘制三角形三角形绘制即绘制 ...
Android OpenGL ES（十）绘制三角形Triangle .
三角形为OpenGL ES支持的面,同样创建一个DrawTriangle Activity,定义6个顶点使用三种不同模式来绘制三角形: float vertexArray[] = {-0.8f, -0 ...
OpenGL绘制三角形
OpenGL绘制三角形 1. 可编程渲染管线 2. 标准化设备坐标(Normalized Device Coordinates) 3. 三角形顶点数据输入 4. 顶点着色器(Vertex Shader ...
OPenGL 学习笔记之 VAO VBO EBO 以及SHADER 并使用其绘制三角形
译注在学习此节之前,建议将这三个单词先记下来: 顶点数组对象:Vertex Array Object,VAO 顶点缓冲对象:Vertex Buffer Object,VBO 索引缓冲对象:Eleme ...
Vulkan的基本概念：如何使用Vulkan绘制三角形？
应用开发者可以使用 Vulkan来打造在GPU上执行命令的应用,大幅降低开销.与 EGL 和 GLES 相比,Vulkan 还可以更直接地映射到当前图形硬件中的功能,最大限度地降低驱动程序的出错概率, ...
Direct3D 11 总结 —— 4 绘制三角形
介绍本文主要介绍如何使用 direct3D 11 绘制三角形. pipeline 介绍从 msdn 的文章,可以获得 direct3D 的 pipeline 如下图所示,对于本文只需要设置红框内的 ...

Metal之渲染绘制三角形

准备工作

渲染流程

一、metal渲染文件

二、创建C与OC的桥接文件

三、initWithMetalKitView方法中需要加载metal文件

四、drawInMTKView方法中加载三角形数据

效果展示

完整示例

Metal之渲染绘制三角形相关推荐

最新文章

热门文章