如何将 16 位图像加载到金属纹理中？

Question

使用MTKTextureLoader.newTexture 的推荐方法不适用于16 位图像。

1. named: 版本以静默方式将图像转换为 8 位像素格式
2. cgImage: 版本以Image decoding failed 终止

UIImage 和 NSImage 都支持加载 16 位图像，并且有它们方便的 .cgimage 方法，它可以在一行中转换为 CGImage，因此可以解决在两个平台上获取 CGImage 的问题。

如何编写转换 CGImage 并返回 16 位金属纹理的函数？

Answer 1

下面的loadEXRTexture 函数加载一个扩展范围的图像并将其像素转换为半精度浮点，将生成的像素数据存储为MTLTexture 格式为.rgba16Float。它试图通过使用CGImageSource 选项来保留浮点图像的原始范围，这些选项改变了 Quartz 默认的行为（它应用了一个“解码”函数，将源数据压缩到适合绘制到位图上下文的范围内） ）。它假设图像源创建的图像具有三个按 RGB 顺序打包的浮点分量。

func convertRGBF32ToRGBAF16(_ src: UnsafePointer<Float>, _ dst: UnsafeMutablePointer<UInt16>, pixelCount: Int) {
    for i in 0..<pixelCount {
        storeAsF16(src[i * 3 + 0], dst + (i * 4) + 0)
        storeAsF16(src[i * 3 + 1], dst + (i * 4) + 1)
        storeAsF16(src[i * 3 + 2], dst + (i * 4) + 2)
        storeAsF16(1.0, dst + (i * 4) + 3)
    }
}

func loadEXRTexture(_ url: URL, device: MTLDevice) -> MTLTexture? {
    guard let imageSource = CGImageSourceCreateWithURL(url as CFURL, nil) else { return nil }

    let options = [ kCGImageSourceShouldCache : true, kCGImageSourceShouldAllowFloat : true ] as CFDictionary
    guard let image = CGImageSourceCreateImageAtIndex(imageSource, 0, options) else { return nil }

    let descriptor = MTLTextureDescriptor.texture2DDescriptor(pixelFormat: .rgba16Float,
                                                              width: image.width,
                                                              height: image.height,
                                                              mipmapped: false)
    descriptor.usage = .shaderRead
    guard let texture = device.makeTexture(descriptor: descriptor) else { return nil }

    if image.bitsPerComponent == 32 && image.bitsPerPixel == 96 {
        let srcData: CFData! = image.dataProvider?.data
        CFDataGetBytePtr(srcData).withMemoryRebound(to: Float.self, capacity: image.width * image.height * 3) { srcPixels in
            let dstPixels = UnsafeMutablePointer<UInt16>.allocate(capacity: 4 * image.width * image.height)
            convertRGBF32ToRGBAF16(srcPixels, dstPixels, pixelCount: image.width * image.height)
            texture.replace(region: MTLRegionMake2D(0, 0, image.width, image.height),
                            mipmapLevel: 0,
                            withBytes: dstPixels,
                            bytesPerRow: MemoryLayout<UInt16>.size * 4 * image.width)
            dstPixels.deallocate()
        }
    }

    return texture
}

您需要将此实用程序包含在桥接头中，因为据我所知，Swift 没有 __fp16 类型或任何等效类型：

#include <stdint.h>
static inline void storeAsF16(float value, uint16_t *pointer) { *(__fp16 *)pointer = value; }