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金属中的多个模型 . 怎么样？

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这是一个绝对的初学者问题 .

背景：我不是真正的游戏开发者，但我正在努力学习低级3D编程的基础知识，因为这是一个有趣而有趣的话题 . 我选择Apple的Metal作为图形框架 . 我了解SceneKit和其他更高级别的框架，但我有意尝试学习低级别的部分 . 不幸的是，我已经走出了我的深度，并且网上似乎很少有面向初学者的金属资源 .

通过阅读Apple文档并按照我能找到的教程，我设法实现了一个简单的顶点着色器和片段着色器，并在屏幕上绘制了一个真实的3D模型 . 现在我正在尝试绘制第二个模型，但我有点卡住了，因为我不确定什么是真正最好的方法 .

我......

  • 对我的所有模型使用单个顶点缓冲区和索引缓冲区，并在渲染单个模型时告诉MTLRenderCommandEncoder偏移量？

  • 为每个模型都有一个单独的顶点缓冲区/索引缓冲区？这样的方法会扩大规模吗？

  • 别的什么？

TL;DR: What is the recommended way to store the vertex data of multiple models in Metal (or any other 3D framework)?

metal

2 回答

  • 3

    没有一种推荐方式 . 当你在Metal这么低的水平上工作时，有很多种可能性，你选择的那种很大程度上取决于你想要/需要优化的情况和性能特征 . 如果您只是在玩介绍项目，那么大多数决策都是无关紧要的，因为在您扩展到“真实”项目之前，性能问题不会受到影响 .

    通常，游戏引擎每个模型使用一个缓冲区（或一组顶点/索引缓冲区），特别是如果每个模型需要不同的渲染状态（例如着色器，绑定纹理） . 这意味着当将新模型引入场景或不再需要旧模型时，可以将必需的资源加载到GPU存储器中/从GPU存储器移除（通过创建/销毁MTL对象） .

    当你改变缓冲区时，用于从同一缓冲区的（不同部分）进行多次绘制的主要用例 . 例如，在第n帧上，您需要在新的顶点数据中计算/流式传输并将其写入缓冲区的第二个1KB ...然后，对于帧n 1，您可以切换缓冲区的哪些部分用于什么 .

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  • 6

    为了给rickster的答案添加一点，我会将你的模型封装在一个包含一个缓冲区（或两个，如果你计算索引缓冲区）的模型中，每个模型，并传递一个可选参数，其中包含你想要的那个模型的实例数 . 创建 .

    然后，保留一个额外的缓冲区，用于存储每个实例要引入的任何变体 . 通常，它只是变换和不同的材料 . 例如，

    struct PerInstanceUniforms {
  var transform : Transform
  var material : Material
}

    在我的例子中，材质包含UV变换，但所有实例的纹理必须相同 .

    然后你的模型类看起来像这样，

    class Model {
  fileprivate var indexBuffer : MTLBuffer!
  fileprivate var vertexBuffer : MTLBuffer!
  var perInstanceUniforms : [PerInstanceUniforms]
  let uniformBuffer : MTLBuffer!

  // ... constructors, etc.

  func draw(_ encoder: MTLRenderCommandEncoder) {
    encoder.setVertexBuffer(vertexBuffer, offset: 0, at: 0)
    RenderManager.sharedInstance.setUniformBuffer(encoder, atIndex: 1)
    encoder.setVertexBuffer(self.uniformBuffer, offset: 0, at: 2)
    encoder.drawIndexedPrimitives(type: .triangle, indexCount: numIndices, indexType: .uint16, indexBuffer: indexBuffer, indexBufferOffset: 0, instanceCount: self.numInstances)
  }

  // this gets called when we need to update the buffers used by the GPU
  func updateBuffers(_ syncBufferIndex: Int) {
    let uniformB = uniformBuffer.contents()
    let uniformData = uniformB.advanced(by: MemoryLayout<PerInstanceUniforms>.size * perInstanceUniforms.count * syncBufferIndex).assumingMemoryBound(to: Float.self)
    memcpy(uniformData, &perInstanceUniforms, MemoryLayout<PerInstanceUniforms>.size * perInstanceUniforms.count)
  }
}

    带实例的顶点着色器看起来像这样，

    vertex VertexInOut passGeometry(uint vid [[ vertex_id ]],
                            uint iid [[ instance_id ]],
                            constant TexturedVertex* vdata [[ buffer(0) ]],
                            constant Uniforms& uniforms  [[ buffer(1) ]],
                            constant Transform* perInstanceUniforms [[ buffer(2) ]])
{
  VertexInOut outVertex;
  Transform t = perInstanceUniforms[iid];
  float4x4 m = uniforms.projectionMatrix * uniforms.viewMatrix;
  TexturedVertex v = vdata[vid];
  outVertex.position = m * float4(t * v.position, 1.0);
  outVertex.uv = float2(0,0);
  outVertex.color = float4(0.5 * v.normal + 0.5, 1);
  return outVertex;
}

    以下是我使用实例化编写的一个示例，并进行了性能分析：http://tech.metail.com/performance-quaternions-gpu/

    你可以在这里找到完整的代码供参考：https://github.com/endavid/VidEngine

    我希望有所帮助 .

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