MetalKit 25：使用 Swift Playground 6 进行射线追踪

射线追踪：使用 MetalKit 25 和 Swift Playground 6 解锁逼真的图形

探索射线追踪的迷人世界

射线追踪是一种强大的图形技术，它模拟光线在场景中的传播，以创建逼真的图像。借助 MetalKit 25 和 Swift Playground 6 的易用性，开发人员可以轻松探索和展示射线追踪的强大功能。

创建射线追踪应用程序

要开始射线追踪之旅，请创建以下项目：

• 打开 Swift Playground 6
• 新建项目
• 选择“Metal”模板

编写着色器代码

着色器代码定义了光线与场景中对象的交互方式。使用 Metal 着色语言 (MSL) 编写以下简单的着色器：

vertex RayTracingVertexShader(vertex_id v_id [[vertex_id]]) {
  return RayTracingVertexShaderOutput(
    position: v_id.x,
    texCoord: 0.5
  );
}

fragment RayTracingFragmentShader(
  RayTracingVertexShaderOutput in [[stage_in]]
) {
  return float4(0.0, 0.0, 0.0, 1.0);
}

建立渲染管道

渲染管道指定 GPU 如何处理数据。设置射线追踪渲染管道：

let pipelineDescriptor = MTLRenderPipelineDescriptor()
pipelineDescriptor.vertexFunction = library.makeFunction(name: "RayTracingVertexShader")
pipelineDescriptor.fragmentFunction = library.makeFunction(name: "RayTracingFragmentShader")
pipelineDescriptor.colorAttachments[0].pixelFormat = .bgra8Unorm

创建命令缓冲区

命令缓冲区包含发送给 GPU 的指令。创建专门用于射线追踪的命令缓冲区：

let commandBuffer = commandQueue.makeCommandBuffer()

编码命令

使用 MetalKit 编码命令，告知 GPU 执行特定任务。射线追踪需要这些命令：

commandBuffer.setRenderPipelineState(renderPipelineState)
commandBuffer.draw(primitives: .triangle, vertexCount: 3, instanceCount: 1)

提交命令缓冲区

将命令缓冲区提交给 GPU 以开始执行：

commandBuffer.commit()
commandBuffer.waitUntilCompleted()

结论

使用 MetalKit 25 和 Swift Playground 6 进行射线追踪，开发人员可以轻松创建令人惊叹的图形应用程序。这种强大的技术使他们能够深入了解光线在虚拟世界中的行为，并创造逼真的身临其境的体验。

常见问题解答

• 什么是射线追踪？
  射线追踪模拟光线在场景中的传播，以生成逼真的图像。

• 为什么使用 MetalKit 进行射线追踪？
  MetalKit 是一种强大的图形框架，可优化 Apple 设备上的射线追踪性能。

• Swift Playground 6 如何帮助射线追踪？
  Swift Playground 6 提供了一个交互式环境，用于探索和展示射线追踪应用程序。

• 使用 MetalKit 进行射线追踪有多困难？
  借助 Swift Playground 6，初学者可以轻松入门射线追踪。

• 射线追踪有哪些应用？
  射线追踪用于电影、游戏、科学可视化和虚拟现实等领域。