swift - [[stage_in]]、MTLVertexDescriptor 和 MTKMesh 之间的连接

Question

之间有什么联系:

1. 使用 [[stage_in]]在 Metal 着色器中
2. 使用 MTLVertexDescriptor
3. 使用 MTKMesh

例如

1. 是否可以使用 [[stage_in]]不使用MTLVertexDescriptor ？
2. 是否可以使用 MTLVertexDescriptor不使用MTKMesh ，但是基于自定义结构的数据结构的数组？如struct Vertex {...}, Array<Vertex> ？
3. 是否可以使用 MTKMesh不使用MTLVertexDescriptor ？例如使用相同的基于结构的数据结构？

我在网上没有找到这方面的资料，Metal Shading Language Specification 甚至没有包含“descriptor”或“mesh”这两个词。

Answer 1

1. 没有。如果您尝试从没有顶点描述符的管道描述符创建渲染管道状态，并且相应的顶点函数具有 [[stage_in]] 参数，则管道状态创建调用将失败。

2. 是的。毕竟，当您绘制一个 MTKMesh 时，您仍然有义务调用 setVertexBuffer(...) 并使用由网格的成分 MTKMeshBuffer s。您可以轻松地自己创建一个 MTLBuffer 并将您的自定义顶点结构复制到其中。

3. 是的。您没有 [[stage_in]] 参数，而是有一个属性为 [[buffer(0)]] 的参数(假设所有顶点数据都是交错的在单个顶点缓冲区中)类型为 MyVertexType *，以及一个 [[vertex_id]] 参数，该参数告诉您索引到该缓冲区的位置。

这是在渲染命令编码器上从 MTKMesh 设置顶点缓冲区的示例:

for (index, vertexBuffer) in mesh.vertexBuffers.enumerated() {
    commandEncoder.setVertexBuffer(vertexBuffer.buffer, offset: vertexBuffer.offset, index: index)
}

vertexBuffer是MTKMeshBuffer类型，而它的buffer属性是MTLBuffer类型；我提到这一点是因为它可能会造成混淆。

这是您可以创建顶点描述符来告诉 Model I/O 和 MetalKit 布置您正在加载的网格数据的一种方法:

let mdlVertexDescriptor = MDLVertexDescriptor()
mdlVertexDescriptor.attributes[0] = MDLVertexAttribute(name: MDLVertexAttributePosition, format: MDLVertexFormat.float3, offset: 0, bufferIndex: 0)
mdlVertexDescriptor.attributes[1] = MDLVertexAttribute(name: MDLVertexAttributeNormal, format: MDLVertexFormat.float3, offset: 12, bufferIndex: 0)
mdlVertexDescriptor.attributes[2] = MDLVertexAttribute(name: MDLVertexAttributeTextureCoordinate, format: MDLVertexFormat.float2, offset: 24, bufferIndex: 0)
mdlVertexDescriptor.layouts[0] = MDLVertexBufferLayout(stride: 32)

您可以创建相应的 MTLVertexDescriptor 以创建适合渲染此类网格的渲染管线状态:

let vertexDescriptor = MTKMetalVertexDescriptorFromModelIO(mdlVertexDescriptor)!

这是一个匹配该布局的顶点结构:

struct VertexIn {
    float3 position  [[attribute(0)]];
    float3 normal    [[attribute(1)]];
    float2 texCoords [[attribute(2)]];
};

这是一个使用这些顶点之一的 stub 顶点函数:

vertex VertexOut vertex_main(VertexIn in [[stage_in]])
{
}

最后，这是一个顶点结构和顶点函数，您可以使用它来渲染完全相同的网格数据而无需顶点描述符:

struct VertexIn {
    packed_float3 position;
    packed_float3 normal;
    packed_float2 texCoords;
};

vertex VertexOut vertex_main(device VertexIn *vertices [[buffer(0)]],
                             uint vid [[vertex_id]])
{
    VertexIn in = vertices[vid];
}

请注意，在最后一种情况下，我需要将结构成员标记为 packed，因为默认情况下，Metal 的 simd 类型被填充用于对齐目的(具体来说，float3< 的步长 是 16 字节，而不是我们在顶点描述符中请求的 12。