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前言

很多做視頻和圖像的，相信對這個框架都不是很陌生，它渲染高級3D圖形，并使用GPU執行數據并行計算。接下來的幾篇我們就詳細的解析這個框架。

Metal是什么？

Metal 是一個和 OpenGL ES 類似的面向底層的圖形編程接口，通過使用相關的 api 可以直接操作 GPU。

注意：Metal只針對蘋果的平臺系統使用，不像OpenGL ES 那樣可以進行跨平臺使用但是它能最大的挖掘蘋果移動設備的 GPU 能力，進行復雜的運算，像 Unity 等游戲引擎都通過 Metal 對 3D 能力進行了優化。

下面看一下Metal在蘋果軟硬件框架里面的架構。

UIKit -> Core Graphics -> Metal/OpenGL ES -> GPU Driver -> GPU

Metal根據不同的 CommandBufferEncoder 可以提供不同的能力，除了優秀的 3D 渲染能力，Metal 還能提供強大的計算能力。

在 WWDC 2015，蘋果發布了 Metal Performance Shaders (MPS) 框架，iOS 9 上的一組高性能的圖像濾鏡，其實就是邊寫好的 Shaders，提供了優秀的圖像處理能力。同時還提供了高性能的矩陣運算的 Shaders ，能用來做機器學習的運算，在 GPU 上運行卷積神經網絡。

Metal的特點

下面看一下Metal的特點：

• GPU 支持的 3D 渲染
• 和 CPU 并行處理數據 （深度學習）
• 提供低功耗接口
• 與 CPU 共享資源內存

其實這個我們在平時圖像和視頻渲染的時候，都需要對每一幀像素進行很多的浮點型運算，這個運算其實CPU個GPU都可以做，但是GPU處理起來更有優勢，如果給CPU處理會很耗性能。通過有效的利用 GPU，可以成百倍甚至上千倍地提高手機上的圖像渲染能力。如果不是基于 GPU 的處理，手機上實時高清視頻濾鏡是不現實，甚至不可能的。

基本架構

下面看一下該框架的基本信息。

Metal包括Metal framework，MetalKit framework，Metal shading language和Metal standard library。 您可以使用Metal來獲取對圖形處理單元（GPU）的低級和低開銷訪問，從而最大限度地提高圖形和計算應用的潛力。

下面我們就看一下這個框架的基本架構。

框架結構解析

下面我們就詳細的看一下這個框架的結構。

1. First Steps

• A Brief Tour of Metal

  • 了解Metal中基本的GPU編程。

• Devices And Commands

  • 說明如何與GPU進行交互。

• Hello Triangle

  • 說明如何渲染一個2D的三角形。

2. Fundamentals

• Fundamental Components
  • 與GPU交互，并了解如何存儲，組織和處理你的app數據。

3. Compute

• Compute Processing
  • 執行GPU上的計算處理工作負載，例如用于精密科學計算。

4. Graphics

• Graphics Rendering
  • 在GPU上執行圖形渲染工作負載，例如高端3D游戲中使用的圖形渲染工作負載。

5. Displays

• Display Management
  • 顯示屏幕上的Metal內容，無論是通過圖形渲染還是計算處理操作創建。

6. Tools

• Tools, Profiling, and Debugging
  • 使用Metal API，Xcode和Instruments工具有效地配置和調試應用程序。

7. Sample Code

• Fundamental Lessons

  • 通過以下介紹性課程和指導實例，了解如何開發Metal應用程序。

• Advanced Techniques

  • 通過使用Metal功能有效地了解如何實現高級技術。

8. Classes

• MTLTileRenderPipelineColorAttachmentDescriptor
• MTLTileRenderPipelineColorAttachmentDescriptorArray
• MTLTileRenderPipelineDescriptor

9. Related Documentation

• Metal Best Practices Guide
• Metal Programming Guide
• Metal Feature Sets
• Metal Shading Language Guide

后記

未完，待續~~~