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

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この記事は、Metal Advent Calendar2016の10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

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MTLCommandBufferについて解説を行います。
MTLCommandBufferのオブジェクトはGPUに引き渡されるエンコードされた命令を格納しています。

MTLCommandBufferはクラスではなくプロトコルです。
MTLCommandBufferのオブジェクトは、MTLCommandQueueにより生成され、生成元のキューの内部でのみ実行することができます。全てのコマンドバッファは、生成元のコマンドキューに追加された順番に実行されることが保証されています。

コマンドキューの生成は一度だけですが、コマンドバッファは毎フレームごとに生成、実行されます。

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MTLCommandBuffer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。MTLCommandQueueのcommandBufferメソッドによりコマンドバッファが生成されています。この記述は毎フレームごとに呼ばれる箇所にあります。

AAPLRender.m
id<MTLCommandBuffer> commandBuffer = [self.commandQueue commandBuffer];

また、以下のコードでは、コマンドバッファからMTLComputeCommandEncoderのオブジェクトの生成を行なっています。

AAPLRender.m
id<MTLComputeCommandEncoder> commandEncoder = [commandBuffer computeCommandEncoder];

このコマンドエンコーダーオブジェクトは、コマンドバッファにコンピューティングのコマンドを格納します。

以下のコードでは、コマンドバッファからMTLRenderCommandEncoderのオブジェクトの生成を行なっています。

AAPLRender.m
id<MTLRenderCommandEncoder> renderEncoder = [commandBuffer renderCommandEncoderWithDescriptor:renderPassDescriptor];

このコマンドエンコーダーオブジェクトは、コマンドバッファにレンダリング用のコマンドを格納します。

MTLCommandBufferから生成できるコマンドエンコーダーオブジェクトには、以下の4つがあります。

  • MTLRenderCommandEncoder
  • MTLComputeCommandEncoder
  • MTLBlitCommandEncoder
  • MTLParallelRenderCommandEncoder.

このうち、MTLBlitCommandEncoderは画像データのコピーに用いるエンコーダー、MTLParallelRenderCommandEncoderはマルチスレッドでレンダリングする際のエンコーダーです。

コマンドバッファに対してGPUコンピューティングの設定、及びレンダリングの設定が為された後、コマンドバッファがコミットされます。

AAPLRender.m
[commandBuffer presentDrawable:self.view.currentDrawable];
...
[commandBuffer commit];

このように、MTLCommandBufferはGPUへのエンコードされたコマンドを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MTLCommandQueue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。

yuky_az
「ヒトとAIの共生」がミッションの会社、SAI-Lab株式会社の代表取締役。 東北大学大学院理学研究科修了。理学博士(物理学)。 著書に「はじめてのディープラーニング」、「No.1スクール講師陣による 世界一受けたいiPhoneアプリ開発の授業」。オンライン教育プラットフォームUdemyで、2万人近くを指導する人気講師。
https://sai-lab.co.jp
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