Flutter+Metal实现图像处理详细流程

背景

在之前自制的图像处理App中，使用了OpenGL处理图片，这次使用Metal替代OpenGL，来达到更好的性能，顺便熟悉一下Metal的渲染流程

基本思路

Flutter使用CVPixelBuffer和iOS交互，我们可以直接使用CVPixelBuffer创建MTLTexture，然后将MTLTexture设置为渲染目标。这样Metal框架可以直接将渲染结果写入CVPixelBuffer，达到更加高效的目的。

Metal环境设置

主要初始化Device，PipelineState，CommandQueue三个对象。我们需要依赖Device分配各种Metal资源，PipelineState管理着渲染流水线的各个环节的配置，比如vertex shader，fragment shader，输出像素格式等。CommandQueue用于管理执行的绘制命令。

_device = MTLCreateSystemDefaultDevice();
id<MTLLibrary> lib = [_device newDefaultLibrary];
id<MTLFunction> vertexFunc = [lib newFunctionWithName:vertexFuncName];
id<MTLFunction> fragFunc = [lib newFunctionWithName:fragFuncName];
MTLRenderPipelineDescriptor *renderPipelineDesc = [MTLRenderPipelineDescriptor new];
renderPipelineDesc.vertexFunction = vertexFunc;
renderPipelineDesc.fragmentFunction = fragFunc;
renderPipelineDesc.colorAttachments[0].pixelFormat = MTLPixelFormatBGRA8Unorm;
_pipelineState = [_device newRenderPipelineStateWithDescriptor:renderPipelineDesc error:nil];
_commandQueue = [_device newCommandQueue];

从CVPixelBuffer创建MTLTexture纹理

首先创建一个CVPixelBuffer对象

NSDictionary *pixelAttributes = @{( id )kCVPixelBufferIOSurfacePropertiesKey : @{}};
CVPixelBufferCreate(
            kCFAllocatorDefault,
                    imageWidth,
                    imageHeight,
            kCVPixelFormatType_32BGRA,
                    (__bridge CFDictionaryRef)pixelAttributes,
                    &_renderTargetPixelBuffer);

利用CVMetalTextureCacheCreateTextureFromImage从CVPixelBuffer创建MTLTexture

CVReturn ret = CVMetalTextureCacheCreate(kCFAllocatorDefault, nil, _mtContext.device, nil, &_textureCache);
CVMetalTextureRef renderTargetMetalTextureRef;
ret = CVMetalTextureCacheCreateTextureFromImage(kCFAllocatorDefault, _textureCache, _renderTargetPixelBuffer, nil, MTLPixelFormatBGRA8Unorm, imageWidth, imageHeight, 0, &renderTargetMetalTextureRef);
id<MTLTexture> mtlTexture = CVMetalTextureGetTexture(renderTargetMetalTextureRef);

渲染到纹理

从CommandQueue获得一个CommandBuffer，用于保存需要执行的绘制命令

_activeCmdBuffer = [_commandQueue commandBuffer];

创建MTLRenderPassDescriptor设置本次绘制的相关配置，比如绘制到哪里，这里指定通过CVPixelBuffer创建出来的MTLTexture，是否清除当前内容，清除的颜色

MTLRenderPassDescriptor *renderPassDesc = [MTLRenderPassDescriptor new];
renderPassDesc.colorAttachments[0].texture = target;
renderPassDesc.colorAttachments[0].loadAction = MTLLoadActionClear;
renderPassDesc.colorAttachments[0].clearColor = MTLClearColorMake(0, 0, 0, 1);

通过CommandBuffer和MTLRenderPassDescriptor创建一个MTLRenderCommandEncoder

_activeEncoder = [_activeCmdBuffer renderCommandEncoderWithDescriptor:renderPassDesc];

指定MTLRenderCommandEncoder所在的PipelineState

[_activeEncoder setRenderPipelineState:_pipelineState];

使用MTLRenderCommandEncoder绑定Buffer和Texture，在Metal里，Uniform和Vertex Buffer 都是通过MTLBuffer绑定到Shader中

[_activeEncoder setVertexBuffer:vertexBuffer offset:0 atIndex:0];
[_activeEncoder setFragmentBuffer:uniformBuffer offset:0 atIndex:0];
[_activeEncoder setFragmentBuffer:texture offset:0 atIndex:0];

绘制图形

[_activeEncoder drawPrimitives:MTLPrimitiveTypeTriangle vertexStart:0 vertexCount:vertexCount instanceCount:1];

显式的结束MTLRenderCommandEncoder

[_activeEncoder endEncoding];

提交CommandBuffer

[_activeCmdBuffer commit];

等待绘制结束，如果你想要异步等待，需要在[_activeCmdBuffer commit]之前设置completedHandler

// 同步等待
[_activeCmdBuffer waitUntilCompleted];
// 异步等待
[_activeCmdBuffer addCompletedHandler:^(id<MTLCommandBuffer> _Nonnull buf) {
}];

到此绘制的内容就已经在CVPixelBuffer中了，再将CVPixelBuffer提交给Flutter显示即可

到此这篇关于Flutter+Metal实现图像处理的文章就介绍到这了,更多相关Flutter图像处理内容请搜索我们以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持我们！