原文https://developer.apple.com/documentation/metal/fundamental_lessons/basic_buffers
基础缓冲区
展示如何使用顶点缓冲区管理数以百计的顶点数据.
示例代码下载
概览
在你好,三角形示例中,你将要通过Metal API 学习如何渲染基本的几何体.
在本示例中, 你将要学习如何使用 顶点缓冲区[vertex buffer] 改善 你的渲染效率. 特别是 你将要学习如何使用顶点缓冲区 去存储和加载顶点数据为 多正方形.
管理大量的顶点数据
在你好,三角形中,该示例 渲染了 3个顶点 32 个字节, 一共 96字节 的顶点数据 通过调用 setVertexBytes:length:atIndex: 方法 发送给顶点着色器, 该方法 分配 小量内存 , 容易达到 GPU , 和分配 每一帧 需要 明显的性能消耗.
不像你好,三角形示例中,该示例渲染 3600个顶点 每个顶点为32个字节, 总共115,200字节的顶点数据.大量的顶点数据需要高效的管理. 实际上, Metal 不允许使用 setVertexBytes:length:atIndex: 顶点数据 超出4KB,
重要的是 顶点数据 应该不实际分配和复制每一帧.
典型的, Metal app 或者 游戏 绘制 模型数以千计的顶点数据, 多顶点属性. 消耗MB的内存, 这些app 或者 游戏 缩放很好,管理高效.
Metal 提供指定的数据容器 通过 MTLBuffer对象 展示. 这些 buffer 是 GPU 内存 分配 存储 多类型的自定义数据. 尽管他们使用顶点数据.该示例分配大量的顶点一次,复制到MTLBuffer对象 和重用顶点数据 在每一帧.
分配,创建和复制顶点数据
在Objective-C中, 字节缓冲区 通过NSData或者 NSMutableData对象封装. 这些对象 安全高效.
AAPLVertex数据类型 是用于每一个顶点在示例范围中, 每一个正方形 由6个顶点值组成,(一个正方形需要两个三角形), 30x20 正方形 大概 3600 个顶点 发生 115,220 字节内存, 这些大量的 分配 示例的顶点数据.
static const AAPLVertex quadVertices[] =
{
// Pixel Positions, RGBA colors
{ { -20, 20 }, { 1, 0, 0, 1 } },
{ { 20, 20 }, { 0, 0, 1, 1 } },
{ { -20, -20 }, { 0, 1, 0, 1 } },
{ { 20, -20 }, { 1, 0, 0, 1 } },
{ { -20, -20 }, { 0, 1, 0, 1 } },
{ { 20, 20 }, { 0, 0, 1, 1 } },
};
const NSUInteger NUM_COLUMNS = 30;
const NSUInteger NUM_ROWS = 20;
const NSUInteger NUM_VERTICES_PER_QUAD = sizeof(quadVertices) / sizeof(AAPLVertex);
const float QUAD_SPACING = 50.0;
NSUInteger dataSize = sizeof(quadVertices) * NUM_COLUMNS * NUM_ROWS;
NSMutableData *vertexData = [[NSMutableData alloc] initWithLength:dataSize];
Metal app或者游戏 从模型文件中加载顶点数据. 模型加载代码的复杂度取决于模型,最终的顶点数据 同样也存储在 字节缓冲区, 处理成Metal code.
为了避免 介绍 模型载入代码,本示例 generateVertexData 方法 创建简单的顶点数据在运行时.
NSData 和MTLBuffer 对象 存储自定义数据, 意味着 你的APP 是一个 定义和中断 这些数据正确 在 读和写的操作, 在本案例中 顶点数据 只读 和 内存分布 定义 AAPLVertex数据类型 vertexShader 顶点着色器 要求.
vertex RasterizerData
vertexShader(uint vertexID [[ vertex_id ]],
constant AAPLVertex *vertices [[ buffer(AAPLVertexInputIndexVertices) ]],
constant vector_uint2 *viewportSizePointer [[ buffer(AAPLVertexInputIndexViewportSize) ]])
基本的 ,NSData 和MTLBuffer对象 极其相似. 然而 MTLBuffer 对象是指定包含 GPU , 开启 图形渲染管线去读取顶点数据从缓冲区中.
NSData *vertexData = [AAPLRenderer generateVertexData];
// Create our vertex buffer, allocating storage that can be read directly the GPU
_vertexBuffer = [_device newBufferWithLength:vertexData.length
options:MTLResourceStorageModeShared];
// Copy our vertex array into _vertexBuffer by accessing a pointer via the 'contents' property
memcpy(_vertexBuffer.contents, vertexData.bytes, vertexData.length);
第一, newBufferWithLength:options:方法 创建新的 MTLBuffer对象 中心字节大小, 中心访问选项. 顶点数据发生 115,200字节内存 (vertexData.length) 这写 CPU 和 读取GPU (MTLResourceStorageModeShared)
第二 memcpy() 函数服装顶点数据 从 数据源NSData 对象 目标 MTLBuffer 对象.
_vertexBuffer.contents 查询 返回CPU 指针 到 buffer 内存.
顶点数据 复制 源数据的指针(vertexData.bytes) 和 指定大量的数据 复制 (vertexData.length) .
发送和绘制顶点数据
因为 示例中的顶点数据 现在存储在MTLBuffer 对象中, setVertexBytes:length:atIndex: 方法能够 不再 调用.
使用 VertexBuffer:offset:atIndex:方法代替.
该方法 用顶点buffer 作为参数, 字节偏移 顶点数据 在buffer 以及 映射的索引 顶点函数中 buffer的索引.
注意:
使用MTLBuffer对象 作为 顶点函数参数 不保护APP 或者游戏 使用setVertexBytes:length:atIndex:方法 设置 其他参数 数据.
事实上, 该示例使用viewportSizePointer参数 已经在 你好,三角形 介绍过了.
最后,所有顶点 被绘制 调用 开始 第一个顶点 array(0) 到 (_numVertices).
[renderEncoder setVertexBuffer:_vertexBuffer
offset:0
atIndex:AAPLVertexInputIndexVertices];
[renderEncoder setVertexBytes:&_viewportSize
length:sizeof(_viewportSize)
atIndex:AAPLVertexInputIndexViewportSize];
// Draw the vertices of our quads
[renderEncoder drawPrimitives:MTLPrimitiveTypeTriangle
vertexStart:0
vertexCount:_numVertices];
接下来
本示例,你学习 如何使用顶点缓冲区改善你的渲染效率.
在基本纹理示例中,你将要学习如何加载图片数据和纹理贴图一个正方形.
