从 2014 年,Apple 正式推出 Metal 到现在,这个 Metal 系列教程,酝酿了很久,却迟迟没有进展。

直到 WWDC 2018,Apple 宣布 iOS 12 将弃用 OpenGL / CL,我想,这或许是个机会。

Apps built using OpenGL ES will continue to run in iOS 12, but Open GL ES is deprecated in iOS 12. Games and graphics-intensive apps that previously used OpenGL ES should now adopt Metal.

这个系列会回顾整理之前学习的内容,有序输出。算是对自己的一个交代,同时也希望,能帮助到那些想要学习 Metal 却不知道怎么下手的朋友。

这系列文章,目前发布在我的小专栏 iOS 图像处理 上。欢迎订阅~

那么,什么是 Metal

Render advanced 3D graphics and perform data-parallel computations using the GPU.

总结来说,Metal 能让你尽可能的发挥 GPU 强大的渲染、运算的能力。

这里,我不做过多的阐述,如果你对图像处理,游戏编程感兴趣,又或者你只是认可这项技术,相信它是未来,值得投资学习。那么,我想这个系列不会让你失望。

这个系列的文章,是教程、实践,而不是文档

我会尽可能,在实现功能的过程中,穿插介绍各个知识点。而不是一股脑的全部输出。

不然可能看了四五篇,发现自己还是什么都做不了,还是不懂之前学到的具体是什么。

然后,就不了了之了。

Metal 系列的实战教程,会循序渐进,穿插详细介绍各个用到的 Metal 对象。

由于 Metal(iOS 8 + A7),MetalKit(iOS 9 + A7)的软/硬件限制,以及不同读者的需求,之后的配套 Demo,会同时包含 iOS+Swift 和 macOS+ObjC 两种,文章以 iOS+Swift 进行演示。并且尽可能不用 MetalKit,功能都自己实现(避免一些实现细节被屏蔽了,以及降低系统版本限制)。当然,也会有专门的文章,介绍 MetalKit 相关。

另外,每节 Demo 都有 start / end 两份代码,建议阅读完后,自己根据 start 基础工程,完成本节新的内容。该系列 Demo 主要是为了学习 Metal,所以一些语法特性,代码/文件结构,容错,封装等,不会去细究。

每篇文章争取控制在 15 分钟的阅读量,细分知识点,便于随时阅读,学习。

另外,之后的实战,会侧重于图像处理,比如滤镜,画笔,马赛克,增高,相机,AR 贴图等。开发过程中,也会结合系统的其他框架,比如 Core Image、ARKit、Core ML、Vision 等,做一些好玩的事情。

PS:
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最后,源码在小专栏中有链接~


目录

基础概念:

一。Metal 概述

Metal 是什么,Metal 能做什么,为什么要用 Metal。

二。Metal 框架一览

Metal 进行图像处理的整体框架。宏观介绍渲染管线。

基础实践:

三。清屏

最最最最简单的一个基础工程。介绍整体的显示渲染流程。

四。绘制一个三角形

堪称图形界的 Hello World。会较为完整的过一遍渲染管线。

涉及的内容包括:渲染管线的配置,着色器的编写,顶点数据的提交,图元的绘制

麻雀虽小,五脏俱全。

五。Buffer & Texture

实现基础图像的渲染,即在屏幕上,显示一张我们指定的图片。主要关心非基础图元的绘制,Metal 里面的数据、资源的管理方式,图像解码的一些基础知识。介绍 MTLBuffer 以及 MTLTexture 相关内容。

六。GPUImage 3 浅析、基础框架搭建

浅析一下 GPUImage 3 的设计,然后基于此,剥离出一些代码,形成基础框架,实现视图封装,也为之后的效果处理提供支持。

GPUImage

七。颜色滤镜

介绍颜色滤镜常见的两种实现方式:shaderlookup table,并实现饱和度、亮度滤镜,以及常见的阿宝色滤镜。

同时会分析对应算法的原理。

八。风格化滤镜(上)

上篇我们介绍了简单的颜色滤镜,即独立像素点变换,按照一定规律,修改当前像素点的色值。每个像素点都是独立的,不相互依赖。相对的,其他几类,我们可以统一归类为风格化滤镜,这类滤镜有一个显著的特点:当前点的最终色值,需要依赖其他位置点的色值,来共同决定。
这一篇中,会介绍这么两个滤镜 Zoom Blur 和 Toon 的具体实现。

以及系统提供的景深信息等。

九。风格化滤镜(下)

介绍 Toon 效果的具体实现。
介绍下更复杂的滤镜,比如之前很火的风格转换,以及借助 Core ML 模型的一些方式。

十。增高 & MTLHeap

MTLHeap:An abstract memory pool from which you can create resources.
就是一块预先分配好的内存区域,然后这块区域用来干什么,完全是由开发者来控制的,可以随意复用。
这次,我们同样是实现一个新的效果,增高。并分析使用 MTLHeap 带来的优势。

十一。抠图换背景 & Mask

Mask 的使用场景,以及抠图换背景的具体实现。


To be continued ~


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