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

Question

有什么联系：

在金属着色器中使用 [[stage_in]]
使用MTLVertexDescriptor
使用MTKMesh

例如

是否可以不使用MTLVertexDescriptor而使用[[stage_in]]？
是否可以使用MTLVertexDescriptor而不使用MTKMesh，而是自定义基于struct的数据结构的数组？比如struct Vertex {...}, Array<Vertex>?
是否可以不使用MTLVertexDescriptor而使用MTKMesh？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连"descriptor"或"mesh".

这几个字都没有

Answer 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。
是的。毕竟，当您绘制 MTKMesh 时，您仍然有义务调用 setVertexBuffer(...) 并使用由网格的成分 MTKMeshBuffer 包裹的缓冲区。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。
是的。不是使用 [[stage_in]] 参数，而是使用类型为 MyVertexType * 的 [[buffer(0)]] 参数（假设所有顶点数据交错在单个顶点缓冲区中），以及一个 [[vertex_id]] 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。

这是一种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存根顶点函数：

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

最后，这里有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，a 的步长float3 是 16 字节，而不是我们在顶点描述符中请求的 12。

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

Connection between [[stage_in]], MTLVertexDescriptor and MTKMesh

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