MetalDay 13

[iOS]MetalでGPUコンピューティング(9) MTLComputePipelineState

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この記事は、Metal Advent Calendar2016の13日目です。

これまで、MetalのGPUコンピューティングについて解説記事を書いてきました。

[iOS] MetalでGPUコンピューティング (1) 最小限のコードの記述と特性の把握

[iOS] MetalでGPUコンピューティング (2) 群知能

[iOS] MetalでGPUコンピューティング (3) MTLDevice

[iOS] MetalでGPUコンピューティング (4) MTKView

[iOS] MetalでGPUコンピューティング (5) MTLLibrary

[iOS] MetalでGPUコンピューティング (6) MTLCommandQueue

[iOS] MetalでGPUコンピューティング (7) MTLCommandBuffer

[iOS] MetalでGPUコンピューティング (8) MTLComputeCommandEncoder


本記事では、前回に引き続きAppleが提供するサンプルコードの解説を行います。

扱うサンプルコードは、前回と同じライフゲームのアプリ、MetalGameOfLifeです。

MetalGameOfLife

IMG_5933.PNG

(実行画面)

今回は、サンプルコード内のMTLComputePipelineStateについて解説を行います。

MTLComputePipelineStateはMTLFunction内のコンピューティング用の関数をコンパイルするのに用いられます。

MTLComputePipelineStateはクラスではなくプロトコルで、MTLDeviceのオブジェクトにより生成されます。

MTLComputePipelineStateのオブジェクトの生成はコストが高いので、アプリ起動時に一度生成すれば十分です。

繰り返しになるのですが、このサンプルコードは、主に以下のファイルで構成されています。

AAPLRender.h

AAPLRender.m

AAPLViewController.h

AAPLViewController.m

Sharder.metal

このうち、AAPLRender.mには並列コンピューティング及び描画のCPU側のロジックが、Shader.metalには頂点シェーダー、フラグメントシェーダー、GPUコンピューティング用のシェーダーが書かれています。

ここからは、サンプルコード内におけるMTLComputePipelineStateの使用箇所を解説していきます。

AAPLRender.mに以下の記述があります。


AAPLRender.m

@property (nonatomic, strong) id<MTLComputePipelineState> simulationPipelineState;

@property (nonatomic, strong) id<MTLComputePipelineState> activationPipelineState;
...
MTLComputePipelineDescriptor *descriptor = [MTLComputePipelineDescriptor new];
descriptor.computeFunction = [_library newFunctionWithName:@"game_of_life"];
descriptor.label = @"Game of Life";
_simulationPipelineState = [_device newComputePipelineStateWithDescriptor:descriptor
options:MTLPipelineOptionNone
reflection:nil
error:&error];
...
descriptor.computeFunction = [_library newFunctionWithName:@"activate_random_neighbors"];
descriptor.label = @"Activate Random Neighbors";
_activationPipelineState = [_device newComputePipelineStateWithDescriptor:descriptor
options:MTLPipelineOptionNone
reflection:nil
error:&error];

MTLComputePipelineStateのオブジェクトの生成時には、MTLComputePipelineDescriptorを介してコンピューティング用の関数を指定します。@"game_of_life"と@"activate_random_neighbors"が関数名です。このサンプルコードでは、毎フレームごとに実行される関数と、画面タップ時に実行される関数があり、それぞれ異なるMTLComputePipelineStateオブジェクトでエンコードされます。

それぞれのMTLComputePipelineStateオブジェクトは、以下の箇所でコマンドエンコーダーに設定されます。


AAPLRender.m

[commandEncoder setComputePipelineState:self.simulationPipelineState];

...
[commandEncoder setComputePipelineState:self.activationPipelineState];

このように、MTLComputePipelineStateはコンピューティング用の関数をエンコードし格納する役割を担っています。

今回はライフゲームのサンプルコード内におけるMTLComputePipelineStateの解説を行いました。

次回以降、さらに他の箇所についての解説を行なっていきます。