使用 Metal 对 SceneKit 渲染进行抗锯齿处理

Question

我是 Metal 的新手。我正在使用 this Apple sample code 使用 Metal 渲染 SceneKit 场景。 TLDR;它调用 SCNRenderer's render 函数并传入命令缓冲区。我正在为大苏尔编译。

它可以工作，但没有抗锯齿功能。我已经尝试了几种方法来实现它，您可以在下面的更新中看到。

如果没有 Metal，我只需在 SCNRenderer 上将 isJitteringEnabled 设置为 true，我就得到了漂亮（且缓慢）的 96-ish-pass 渲染。如果我尝试使用 Metal 执行此操作，我会遇到奇怪的像素格式不匹配问题，因此我怀疑两者不兼容。

据我所知，使用 Metal 实现抗锯齿的最简单方法是在渲染管线中启用多重采样（我知道该怎么做）— 和使用多采样纹理 (MTLTextureType.type2DMultisample)。 This partial answer 支持我的假设。

这就是问题所在。当我从 CVMetalTextureCache 和 CVMetalTextureCacheCreateTextureFromImage 获取纹理时，我不知道如何更改纹理类型。这似乎是 Core Video 对 Metal 支持的限制？

我满source is here

就是这样。 post 的其余部分是关于我尝试过的内容的更多详细信息。

（我认为这可能可以使用着色器。我也对这个解决方案持开放态度，但我不知道从哪里开始。This example doesn't compile, and this example 适用于 GSLS）

我的像素缓冲区 atts 看起来像这样

        let pixelbufferAttributes = [
            kCVPixelBufferPixelFormatTypeKey : kCVPixelFormatType_32BGRA,
            kCVPixelBufferWidthKey: exportSettings.width,
            kCVPixelBufferHeightKey : exportSettings.height,
        kCVPixelBufferMetalCompatibilityKey: true] as [String: Any]

对于每一帧，它从池中创建一个新的像素缓冲区，将其包装在缓存中的金属纹理中，就像这样

        let pixelFormat = MTLPixelFormat.bgra8Unorm_srgb
        var optionalMetalTexture: CVMetalTexture?
        err = CVMetalTextureCacheCreateTextureFromImage(
            kCFAllocatorDefault,
            metalTextureCache, // object prop
            pixelBuffer,
            nil, // texture attributes
            pixelFormat,
            exportSettings.width,
            exportSettings.height,
            0, // planeIndex
            &optionalMetalTexture)
        guard err == noErr, let metalTexture = optionalMetalTexture else {
            fatalError("Failed to create metal texture wrapper from pixel bufffer \(err)")
        }

尝试：更改纹理描述符

由于我使用 CVMetalTextureCacheCreateTextureFromImage 从 CVPixelbuffer 创建我的金属纹理，我不知道如何设置它的属性并使其成为多样本。

尝试：尝试H264

没有改变任何东西。还尝试仅更改 alpha 质量，使用 HEVC 和 alpha，但没有改变。

尝试：启用多重采样

我能够让我的管道接收到我想要的多重采样，但由于没有为多重采样设置纹理（更准确地说是 .2DMultisample 类型的 MTLTexture（docs)

尝试：复制Core Video

创建的MTLTexture

我尝试使用 MTLBlitCommandEncoder 将 Core Video 提供的纹理复制到我设置的具有正确属性的纹理中。但是它崩溃了，告诉我属性不匹配。

我开始觉得没有办法解决这个问题？

Answer 1

启用多重采样是正确的想法。以下补丁显示了如何启用它。

--- a/HEVC-Videos-With-Alpha-AssetWriting/HEVC-Videos-With-Alpha-AssetWriting/AppDelegate.swift
+++ b/HEVC-Videos-With-Alpha-AssetWriting/HEVC-Videos-With-Alpha-AssetWriting/AppDelegate.swift
@@ -32,6 +32,8 @@ class AppDelegate: NSObject, NSApplicationDelegate, SCNSceneRendererDelegate {
     let renderer = SCNRenderer(device: nil, options: nil)
     var lampMaterials: SCNNode!
     var metalTextureCache: CVMetalTextureCache!
+    let msaaSampleCount = 1
+    var metalMultisampledTexture: MTLTexture!
     
     // Export
     var frameCounter = 0
@@ -61,6 +63,18 @@ class AppDelegate: NSObject, NSApplicationDelegate, SCNSceneRendererDelegate {
             fatalError("Cannot create metal texture cache: \(err)")
         }
         metalTextureCache = optionalMetalTextureCache
+        
+        if (msaaSampleCount > 1) {
+            let textureDescriptor = MTLTextureDescriptor.texture2DDescriptor(pixelFormat: MTLPixelFormat.bgra8Unorm_srgb,
+                                                                             width: ExportSettings.width,
+                                                                             height: ExportSettings.height,
+                                                                             mipmapped: false)
+            textureDescriptor.usage = .renderTarget
+            textureDescriptor.storageMode = .private
+            textureDescriptor.textureType = .type2DMultisample
+            textureDescriptor.sampleCount = msaaSampleCount
+            metalMultisampledTexture = renderer.device!.makeTexture(descriptor: textureDescriptor)
+        }
     }
     
     /// Render next frame and call the frame completion handler
@@ -106,7 +120,14 @@ class AppDelegate: NSObject, NSApplicationDelegate, SCNSceneRendererDelegate {
         let renderPassDescriptor = MTLRenderPassDescriptor()
         renderPassDescriptor.colorAttachments[0].loadAction = .clear
         renderPassDescriptor.colorAttachments[0].clearColor = clearColor
-        renderPassDescriptor.colorAttachments[0].texture = CVMetalTextureGetTexture(metalTexture)
+        if (msaaSampleCount > 1) {
+            renderPassDescriptor.colorAttachments[0].texture = metalMultisampledTexture
+            renderPassDescriptor.colorAttachments[0].resolveTexture = CVMetalTextureGetTexture(metalTexture)
+            renderPassDescriptor.colorAttachments[0].storeAction = .multisampleResolve
+        }
+        else {
+            renderPassDescriptor.colorAttachments[0].texture = CVMetalTextureGetTexture(metalTexture)
+        }
         renderer.render(atTime: currentPresentationTime.seconds,
                         viewport: ExportSettings.viewport,
                         commandBuffer: commandBuffer,

使用 Metal 对 SceneKit 渲染进行抗锯齿处理

Antialiasing a SceneKit rendering with Metal

rendering

scenekit

metal

metalkit