MTLVertexAttributeDescriptors 是必要的吗？为什么需要它们？

Question

我一直在学习适用于 iOS / OSX 的 Metal，我从关注 Ray Wenderlich tutorial 开始。本教程运行良好，但没有提及MTLVertexAttributeDescriptors。

现在我正在开发自己的应用程序，我遇到了奇怪的故障，我想知道我不使用 MTLVertexAttributeDescriptors 的事实是否与问题有关。

它们有什么不同？我已经能够制作各种具有不同顶点结构的着色器，但我什至不知道这些东西。

我知道您使用它们来描述在着色器中使用的顶点组件的布局。例如，着色器可能会将此结构用于顶点，并将在下面函数的顶点描述符中设置它。

typedef struct
{
    float3 position [[attribute(T_VertexAttributePosition)]];
    float2 texCoord [[attribute(T_VertexAttributeTexcoord)]];
} Vertex;

 class func buildMetalVertexDescriptor() -> MTLVertexDescriptor {

    let mtlVertexDescriptor = MTLVertexDescriptor()

    mtlVertexDescriptor.attributes[T_VertexAttribute.position.rawValue].format = MTLVertexFormat.float3
    mtlVertexDescriptor.attributes[T_VertexAttribute.position.rawValue].offset = 0
    mtlVertexDescriptor.attributes[T_VertexAttribute.position.rawValue].bufferIndex = T_BufferIndex.meshPositions.rawValue

    mtlVertexDescriptor.attributes[T_VertexAttribute.texcoord.rawValue].format = MTLVertexFormat.float2
    mtlVertexDescriptor.attributes[T_VertexAttribute.texcoord.rawValue].offset = 0
    mtlVertexDescriptor.attributes[T_VertexAttribute.texcoord.rawValue].bufferIndex = T_BufferIndex.meshGenerics.rawValue

    mtlVertexDescriptor.layouts[T_BufferIndex.meshPositions.rawValue].stride = 12
    mtlVertexDescriptor.layouts[T_BufferIndex.meshPositions.rawValue].stepRate = 1
    mtlVertexDescriptor.layouts[T_BufferIndex.meshPositions.rawValue].stepFunction = MTLVertexStepFunction.perVertex

    mtlVertexDescriptor.layouts[T_BufferIndex.meshGenerics.rawValue].stride = 8
    mtlVertexDescriptor.layouts[T_BufferIndex.meshGenerics.rawValue].stepRate = 1
    mtlVertexDescriptor.layouts[T_BufferIndex.meshGenerics.rawValue].stepFunction = MTLVertexStepFunction.perVertex

    return mtlVertexDescriptor
}

但即使没有MTLVertexDescriptor 设置，着色器也可以访问顶点缓冲区和数组中顶点的position / texCoord 组件。只需设置顶点缓冲区，着色器就可以访问所有组件。那么描述符有什么用呢？

Answer 1

当然，有多种做事方式。顶点描述符仅用于其中之一。

例如，一个顶点函数可以这样声明：

vertex MyVertexOut vertex_func(device const float3 *positions [[buffer(0)]],
                               device const float2 *texCoords [[buffer(1)]],
                               uint vid [[vertex_id]])
{
    // use positions[vid] and texCoords[vid] to fill in and return a MyVertexOut structure
}

这规定顶点属性在单独的缓冲区中提供，每个缓冲区都有特定的布局。

你也可以这样做：

struct MyVertexIn
{
    float3 position;
    float2 texCoord;
};
vertex MyVertexOut vertex_func(device const MyVertexIn *vertexes [[buffer(0)]],
                               uint vid [[vertex_id]])
{
    // use vertexes[vid].position and vertexes[vid].texCoord to fill in and return a MyVertexOut structure
}

这规定顶点属性在与MyVertexIn 布局匹配的单个结构缓冲区中提供。

以上都不需要或使用顶点描述符。这完全无关紧要。

不过，您也可以这样做：

struct MyVertexIn
{
    float3 position [[attribute(0)]];
    float2 texCoord [[attribute(1)]];
};
vertex MyVertexOut vertex_func(MyVertexIn vertex [[stage_in]])
{
    // use vertex.position and vertex.texCoord to fill in and return a MyVertexOut structure
}

注意attribute(n) 和stage_in 属性的使用。这并不规定如何提供顶点属性。相反，顶点描述符描述了从一个或多个缓冲区到顶点属性的映射。映射还可以执行转换和扩展。例如，上面的着色器代码指定position 字段是float3，但缓冲区可能包含（并被描述为包含）half3 值（或各种其他类型），Metal 将自动进行转换。

相同的着色器可以用于不同的顶点描述符，因此，顶点属性在缓冲区中的分布不同。这为不同的场景提供了灵活性，一些顶点属性被分离到不同的缓冲区（类似于我给出的第一个示例），而另一些则它们在同一个缓冲区中交错（类似于第二个示例）。等等。

如果您不需要这种灵活性和额外的抽象级别，那么您就不需要处理顶点描述符。他们为那些需要他们的人而存在。