使用 MetalKit 和 Swift 的 iOS 的 3D 查看器 - 深度不起作用

Question

我正在使用带有 Swift 的 Metal 来为 iOS 构建 3D 查看器，但我遇到了一些问题来使深度工作。 从现在开始，我可以在 3D 中正确绘制和渲染单个形状（如简单的方形平面（4 个三角形（每个面 2 个））或四面体（4 个三角形））。 但是，当我尝试将 2 个形状一起绘制时，这两个形状之间的深度不起作用。 例如，一个平面位于 Z > 0 的四边形后面的 Z 轴 = 0。如果我从后面看这个场景（相机放置在 Z < 0 的某处），没关系。 但是当我从前面看这个场景时（相机放置在 Z > 0 的某处），它不起作用。 平面在四边形之前绘制，即使它位于四边形后面。

我认为平面总是在四边形之前绘制在屏幕上（无论相机的 position），因为平面的drawPrimitives调用是在四边形调用之前完成的。 但是，我在想所有的深度和模板设置都会正确处理这个问题。 我不知道深度是否不起作用，因为深度纹理、模板 state 等设置不正确，或者因为每个形状都是在不同的drawPrimitives调用中绘制的。
换句话说，我是否必须在同一个drawPrimitives调用中绘制所有形状才能使深度起作用？ 多次调用drawPrimitives的想法是为每个形状（三角形或线或......）处理不同类型的图元类型。

这就是我设置深度模板 state 以及深度纹理和渲染管道的方式：

   // Stencil descriptor
   let depthStencilDescriptor = MTLDepthStencilDescriptor()
   depthStencilDescriptor.depthCompareFunction = .less
   depthStencilDescriptor.isDepthWriteEnabled = true
   depthStencilState = device.makeDepthStencilState(descriptor: depthStencilDescriptor)!
   
   // Depth Texture 

   let desc = MTLTextureDescriptor.texture2DDescriptor(pixelFormat: .stencil8, width: 576, height: 723, mipmapped: false)
   desc.storageMode = .private
   desc.usage = .pixelFormatView
   depthTexture = device.makeTexture(descriptor: desc)!

   // create library and function vertxFunction & fragmentFunction … 
   // …

   // render pipeline descriptor
   let renderPipelineDescriptor = MTLRenderPipelineDescriptor()
   // …
   renderPipelineDescriptor.depthAttachmentPixelFormat = .depth32Float
   renderPipelineDescriptor.stencilAttachmentPixelFormat = .stencil8
   // … 
   // create render pipeline state : renderPipelineState = ..

并绘制function：

function draw(in view: MTKView) {
    // create render pass descriptor
    //let renderPassDescriptor = view.currentRenderPassDescriptor …
    
    renderPassDescriptor.depthAttachment.texture = depthTexture
    renderPassDescriptor.depthAttachment.clearDepth = 1.0
    renderPassDescriptor.depthAttachment.loadAction = .load
    renderPassDescriptor.depthAttachment.storeAction = .dontCare
    
    // Create a buffer from the commandQueue
    //let commandBuffer = …
    //let commandEncoder = …
    
    commandEncoder?.setRenderPipelineState(renderPipelineState)
    commandEncoder?.setFrontFacing(.counterClockwise)
    commandEncoder?.setCullMode(.back)
    commandEncoder?.setDepthStencilState(depthStencilState)
    
    // Draw all obj in objects
    // objects = array of Object; each object describing vertices and primitive type of a shape
    // objects[0] = Plane, objects[1] = Tetra
    for obj in objects {
        createVertexBuffers(device: view.device!, vertices: obj.vertices)          
        commandEncoder?.setVertexBuffer(vertexBuffer, offset: 0, index: 0)
        commandEncoder?.setVertexBuffer(uniformBuffer, offset: 0, index: 1)
       
        commandEncoder?.drawPrimitives(type: obj.primitive, vertexStart: 0, vertexCount: obj.vertices.count)
    }
    
    commandEncoder?.endEncoding()
    commandBuffer?.present(drawable)
    commandBuffer?.commit()
    

}

有没有人知道什么是错的或丢失的？ 欢迎任何建议！

Answer 1

您的深度纹理像素格式不正确，尝试将其像素格式更改为： MTLPixelFormatDepth32Float或MTLPixelFormatDepth32Float_Stencil8 。

Answer 2

我脑海中浮现的几件事：

• 第一的

  let desc = MTLTextureDescriptor.texture2DDescriptor(pixelFormat: .depth32Float_stencil8, width: 576, height: 723, mipmapped: false)

• 第二

  renderPipelineDescriptor.depthAttachmentPixelFormat =.depth32Float_stencil8

请注意，两个地方的 pixeFormat 应该相同，并且由于您似乎也在使用模板测试，因此depth32Float_stencil8将是完美的。

• 第三

  现在您似乎缺少的另一件事是，在每次渲染之前清除深度纹理，对吗？ 因此，您应该将深度附件的加载操作设置为.clear ，如下所示： renderPassDescriptor.depthAttachment.loadAction =.clear

• 第四（取决于您的用例）*

  如果上述方法均无效，您可能需要在您返回的颜色具有 alpha 0 时通过调用discard_fragment()来丢弃片段 function 中 alpha = 0 的帧

---

还要注意未来：

理想情况下，当每个新帧开始渲染时（渲染通道的第一次绘制调用），您希望深度纹理是新鲜和空的，然后通过设置加载操作.load和存储操作.store将其重用于同一渲染通道中的后续绘制调用。

例如：假设您有 3 个绘图调用，例如在一帧中绘制多边形向导三角形、矩形、球体，那么您的深度附件设置应该是这样的：

第 1 帧开始：

• 第一次画：三角形

  • loadAction: 清除
  • storeAction: 商店

• 第二次绘制：矩形

  • 加载动作：加载
  • storeAction: 商店

• 第三次抽奖：球体

  • 加载动作：加载
  • storeAction：存储/不关心

第 2 帧开始：注意您为新帧的第一次绘制调用清除了深度缓冲区

• 第一次画：三角形

  • loadAction: 清除
  • storeAction: 商店

• 第二次绘制：矩形

  • 加载动作：加载
  • storeAction: 商店

• 第三次抽奖：球体

  • 加载动作：加载
  • storeAction：存储/不关心