opengl-es - 如何以编程方式切换到 Sprite Kit 中的 openGL 以适应 iPad2 等旧设备

Question

我正在使用 Sprite Kit 开发游戏。自 iOS9 SpriteKit 使用 Metal 作为着色器后端以来。 SK 和着色器工作得很好。但如果我在 iPad2 上测试它，它就不再工作了。我已经阅读过有关此问题的信息，并且知道 iPad2 不支持 Metal。现在，在这种情况下，我想回退到 open GL 来提供 GLES 着色器。

我可以通过编程方式测试“Metal”是否可用，如下所示(Swift 2):

    /**
     Returns true if the executing device supports metal.
     */
    var metalAvailable:Bool {

        get {

            struct Static {

                static var metalAvailable : Bool = false
                static var metalNeedsToBeTested : Bool = true
            }

            if Static.metalNeedsToBeTested {

                let device = MTLCreateSystemDefaultDevice()
                Static.metalAvailable = (device != nil)
            }
            return Static.metalAvailable
        }
    }

我知道可以在应用程序的 plist 中设置兼容模式:

• 编辑应用的 Info.plist
• 添加 bool 值为 YES 的 PrefersOpenGL 键

在这种情况下，SpriteKit 始终使用 openGL。这不是我想用的。我希望我的应用程序始终使用 Metal，如果未检测到 Metal 设备，则回退到 openGL。

SpriteKit 或 UIKit 或 API 中的某个位置是否有任何选项可以让我以编程方式切换到“PrefersOpenGL”选项？

提前致谢，

jack

Answer 1

摘要

我找到了解决方案。最后是我的错误。 SpriteKit 肯定会自动回退到 openGL。 GLES 着色器语言的宽容度不如 Metal。这就是问题的根源。在 openGL 着色器中，您必须设置每个数字的小数点。不幸的是，着色器编译器在编译后没有告诉我这一点。另一个问题是，有时旧的着色器构建会与 bundle 一起使用。在测试着色器之前执行“clean”。

这就是处理两种着色器并检测 Metal/openGL 的方法:

检测 Metal 是否可用

这个小助手可以放置在代码中的任何位置。它可以帮助您在第一次使用时检测 Metal，并让您有机会根据配置执行一次自定义代码。

标题:

#import SpriteKit
#import Metal

代码:

/**
 Detect Metal. Returns true if the device supports metal.
 */
var metalAvailable:Bool {

    get {

        struct Static {

            static var metalAvailable : Bool = false
            static var metalNeedsToBeTested : Bool = true
        }

        if Static.metalNeedsToBeTested {

            Static.metalNeedsToBeTested = false
            let device = MTLCreateSystemDefaultDevice()
            Static.metalAvailable = (device != nil)
            if Static.metalAvailable {

               // Do sth. to init Metal code, if needed
            } else {

               // Do sth. to init openGL code, if needed
            }
        }
        return Static.metalAvailable
    }
}

在 Sprite Kit 中创建着色器

像往常一样使用 Sprite 套件创建着色器。

let shaderContainer = SKSpriteNode()
shaderContainer.position = CGPoint(x:self.frame.size.width/2, y:self.frame.size.height/2)
shaderContainer.size = CGSize(width:self.frame.size.width, height:self.frame.size.height)
self.backgroundNode.addChild(shaderContainer)

let bgShader:SKShader
// Test if metal is available
if self.metalAvailable {

  bgShader = SKShader(fileNamed:"plasma.fsh")
} else {

  NSLog("Falling back to openGL")
  bgShader = SKShader(fileNamed:"plasmaGL.fsh")
}

// Add your uniforms. OpenGL needs the size of the frame to normalize
// The coordinates. This is why we always use the size uniform        
bgShader.uniforms = [
   SKUniform(name: "size", floatVector2:GLKVector2Make(1920.0, 1024.0))
]

shaderContainer.shader = bgShader

正如您所看到的，根据检测到的配置正在加载另一个着色器文件。 openGL 着色器需要额外的尺寸统一，因为符号 v_tex_coord 在 openGL 中不可用。如果您在 Metal 中不使用尺寸统一，则可以将统一语句移至 if block 中或忽略它。如果您不使用 Metal，它不会提示。

Metal 着色器:plasma.fsh

#define  M_PI 3.1415926535897932384626433832795
#define frequency  1 // Metal is less sensitive to number types. 
#define colorDepth 2 // Numbers without decimal point make problems with openGL
void main(void) {

    vec2 uv = v_tex_coord; // Normalized coordinates in Metal shaders

    float red = ((sin((uv.x + u_time * 0.01) * M_PI * frequency) * cos((uv.y + u_time * 0.03) * M_PI * frequency) + 1) / colorDepth) + (colorDepth / 2.75) - (2 / 2.75);

    gl_FragColor = vec4(red, uv.x, u_time, 1.0);
}

在 Metal 着色器中，您可以简单地读取标准化坐标。如果您愿意，可以使用大小来重建图像坐标。然而， Metal 对小数点的处理更为宽容。正如您所看到的，有些数字没有小数点。

Open GL 着色器:plasmaGL.fsh

// OPEN GL shaders NEED the decimal point in numbers. so never use 1 but 1. or 1.0
#define  M_PI 3.1415926535897932384626433832795
#define frequency  1.0  // This number must have a decimal point
#define colorDepth 2.0  // Same here.
void main(void) {

    vec2 uv = gl_FragCoord.xy / size.xy; // Frame coordinates in openGL

    // This formula is always using numbers with decimal points. 
    // Compare it to the metal shader. Two numbers of the metal
    // have no decimal point. If you cut copy paste the metal shader 
    // formula to the GL shader it will not work!
    float red = ((sin((uv.x + u_time * 0.01) * M_PI * frequency) * cos((uv.y + u_time * 0.03) * M_PI * frequency) + 1.0) / colorDepth) + (colorDepth / 2.75) - (2.0 / 2.75);

    gl_FragColor = vec4(red, uv.x, u_time, 1.0);
}

展望

测试两个系统并创建两个着色器需要更多工作。但只要我们从 GL 过渡到 Metal，这就是测试应使用哪种着色器的好方法。 iOS 模拟器也不支持 Metal。这意味着您可以使用 iOS 和 tvOS 模拟器测试 openGL 行为。

如果您为 AppleTV 进行开发，那么这种方法非常方便，因为 openGL 着色器始终与 Metal 配合使用。您只需将 gl_FragCoord.xy/size.xy 替换为 v_tex_coord 即可。如果您在模拟器上运行代码，您将看到 openGL 代码，如果您在 AppleTV 目标上运行代码，您将看到平滑的 Metal 着色器。

对所有 swift 开发人员的另一个提示:永远不要忘记着色器行末尾的分号;-)

另一个陷阱是类型转换。

Metal :int intVal = (int) uv.x;浮点 a = (浮点) intVal;

开放式GL:int intVal = int(uv.x); float a = float (intVal);

我希望我能帮助任何人。

干杯，

jack