你还记得苹果WWDC2014上神奇的Metal吗？
2014-07-05 14:03:56   来源：   评论：0 点击：

　 苹果在今年的WWDC开发者大会一下子给我们灌输了好几个新的名词。作为普通用户，我们从媒体的相继报道了解到了什么是HomeKit，什么是HealthKit，它们分别能为我们做些什么。可其中一个技术却鲜有报道，但是在WWDC发布会现场的演示却是给我们带来最深的印象。那就是苹果的新图形显示技术Metal。

　 何为Metal

　　简言之，Metal是苹果对图形处理器的新编程方法。苹果声称无需对硬件做出改变就能让图形显示性能提升，并称游戏即使在60fps的帧速率下的画面更加细腻。听起来像变了场魔术。实际上的效果怎样呢？

　　Metal能释放硬件

　　总结地说，Metal的确正如苹果所说的，它可以释放硬件的性能，即A7的“本质”。

　　图形处理器本质上就是巨大的“状态机”。把它想象成一块巨大的古老的板，上面布满了开关和表盘，每个开关标注有特定的功能。并不是所有的功能都能一起使用，但你可以随时切换这些开关。你手动进行的切换和操作将决定了“系统的状态”。

　　图形编程员的工作是打开正确的开关，然后用几何体填满处理器。这就是苹果在谈到Metal每帧能够处理的“描绘指令”（drawcall）时所指的。

　　使用OpenGL，目前制作图像的标准是，编程员可以单独打开每个开关，单独调试好表盘。每次做出这些操作后，图形处理器就不得不检查一遍，这个巨大机器的状态是否可行。

　　而使用Metal就不同了。编程员可以先定义好他们想要机器达到的状态，然后简单地应用这些状态即可。他们不再需要单独设置，而且要不偏不倚，正确设置。使用Metal的过程更像是从菜单选择你想要的食物。

　　▲Metal让游戏开发者更容易地发挥设备硬件的性能

　　从用户的角度来看，这些听起来跟他们无关紧要。但是最终效果将产生明显的改善。

　　Metal的魔力

　　Metal是根据如今GPU和CPU的工作原理而设计的，尤其是针对苹果的A7。A7将GPU和CPU整合到一块芯片，共享一个内存池。

　　OpenGL更多是基于这样的理念，即GPU为单独的显卡。但现实是，GPU和CPU共享一个内存池，在这种情况下，Metal能释放更多性能。管理绘图必需的资源变得越来越简单和快速。许多效果，譬如倒影，要求绘制情景到一张图像，然后再把这张图像导入最终情景。Metal简化了很多。

　　▲在WWDC大会上，游戏开发者展示Metal技术带来的惊叹效果

　　现代GPU和CPU都内置多个核心——它们会走，会说，会跑，会跳，并能同时进行这些事情——Metal提供一种方法，通过允许图形命令的多处理，来释放所有这些能力。相比之下，OpenGL总是单线程的，不能使硬件的性能尽可能地发挥极致。

　　Metal释放的不仅仅是图形显示的性能，它还支持一种叫做“通用图形单元计算”的模式——是指，使用GPU运行一些没必要跟图形有关的软件。OpenCL，Mac用户应该很熟悉，是一个面向异构系统通用目的并行编程的开放式免费标准，是用来编写执行GPU的软件的一种开源标准。Metal将这种通用用途的图形编程功能带到iOS。顾名思义，OpenCL与OpenGL非常相似，所以Metal的设计对OpenCL同样有益，正如Metal对OpenGL的益处一样。这里来看，处理器共享内存也有很大的好处。

　　▲Metal的好处很多，不仅仅只对游戏和图形显示有好处

　　多线程访问也是一样的。利用Metal的通用计算能力，我们将开始看到A7发挥出意想不到的性能。一些从OS X移植到iOS的应用程序将能更好地利用iOS的GPU，使软件完成前所未有的任务。

　　听起来很牛逼。但是对普通iOS设备用户来说意味着什么呢？在某些情况下，Metal的进步就像建造大型强子对撞机——我们实际上不知道会有何种机遇，但这是个勇敢的新世界，充满了无限可能。

　　说实际的，用户肯定能看到一些好处，比如载入速度变快了，情景画面更细腻了，大量的应用程序可能都可以使用GPU作为一个计算平台。

　　Metal是重大策略举措

　　▲已有几家大型游戏开发商承诺支持Metal

　　当然，不是因为有了Metal就不费吹灰之力地实现这些。开发者需要采用新系统编写他们的软件。但好消息是，许多大型的iOS游戏公司已经做出这方面的承诺。Unreal和Unity这两大游戏引擎也都已经表示将支持Metal。因此，即使开发者自己不想去思考如何执行Metal，只要使用这两大游戏引擎，就能让自己的软件得到提升。游戏开发者也不需要花精力去重新编写。

　　另外，研究Metal也隐藏着苹果的策略。苹果需要自己控制自己的产品体验。与其把自己的命运跟科纳斯组织绑在一起，苹果宁愿自己掌握，以便在需要的时候尽可能快地改进Metal。（科纳斯组织是是一个由成员资助的，专注于制定开放标准（Openstandard）的行业协会，重点制定免费的API，使在各种平台和设备上创作或播放的多媒体可以得到硬件加速。OpenGL和OpenCL都在其工作组内。）

　　这是一个重大的策略举措，因为这标志着苹果认为他们拥有大量的开发者群体，设备使用的数量也足够庞大，这些资本足以支持苹果走自己的路。同时也意味着，苹果开始更认真地对待iOS游戏体验。在手游市场能否击退传统家机市场的争辩中，iOS游戏体验还无法成为强有力的证据。现在看来，苹果似乎要扭转这个趋势。

　　当然，这也不是说OpenGL或OpenCL要退出舞台，不再发挥作用。还将有许多应用更适合使用它们来编程。只不过Metal更适合现代芯片，如A7。或许等我们看到Metal的魔力，我们才算真正看到A7的魔力。