Question

我正在macOS上的Metal中使用计算着色器。我正在尝试做一些非常基本的事情来学习它们如何工作。我看到一些我不理解的输出。我以为我会先尝试生成一个简单的2D渐变。红色通道将沿宽度从0增加到1，绿色通道将沿高度从0增加到1。所以我写了这个内核：

kernel void myKernel(texture2d<half, access::write> outTexture [[ texture(MBKT_OutputTexture) ]],
                     uint2  gid  [[thread_position_in_grid]])
{
    half4  color = half4((float)gid.x / 480.0, (float)gid.y / 360.0, 0.0, 1.0);

    outTexture.write(color, gid);
}

我得到的是在中点从0增加到0.5，对于图像的其余部分增加0.5，就像这样：

如果我将2个值取反，则内核将对此进行计算：

half4  color = half4(1.0 - (float)gid.x / 480.0, 1.0 - (float)gid.y / 360.0, 0.0, 1.0);

结果甚至更陌生。我希望它在左侧和底部为1.0，在中间降至0.5，但是我得到的是：

这是怎么回事？在第一种情况下，就像超过中点的所有值都为0.5。在第二种情况下，它的左/下边缘为0.5，中间为1.0，然后在一个像素后翻转回0.0。

奇怪的是，如果我使用thread_position_in_grid将值拉出缓冲区，则它可以正常工作。例如，我可以计算一个Mandelbrot集，结果是正确的。但是我对上面的简单内核所发生的事情感到困惑。谁能向我解释一下？

这是MTKViewDelegate中我的计算内核设置代码。这基于Apple的“ Hello Compute”示例代码：

    _metalView = metalView;
    _device = metalView.device;
    _commandQueue = [_device newCommandQueue];

    _metalView.colorPixelFormat = MTLPixelFormatBGRA8Unorm_sRGB;

    // Load all the shader files with a .metal file extension in the project
    id<MTLLibrary> defaultLibrary = [_device newDefaultLibrary];

    // Load the kernel function from the library
    id<MTLFunction> kernelFunction = [defaultLibrary newFunctionWithName:@"myKernel"];

    // Create a compute pipeline state
    NSError*    error   = nil;
    _computePipelineState = [_device newComputePipelineStateWithFunction:kernelFunction
                                                                   error:&error];

    if(!_computePipelineState)
    {
        NSLog(@"Failed to create compute pipeline state, error %@", error);
        return nil;
    }

这是我创建输出纹理和线程组的代码：

MTLTextureDescriptor*   outputTextureDescriptor = [MTLTextureDescriptor texture2DDescriptorWithPixelFormat:MTLPixelFormatBGRA8Unorm_sRGB
                                                                                                     width:_viewportSize.x
                                                                                                    height:_viewportSize.y
                                                                                                 mipmapped:NO];
_outputTexture = [_device newTextureWithDescriptor:outputTextureDescriptor];

// Set the compute kernel's threadgroup size of 16x16
_threadgroupSize = MTLSizeMake(16, 16, 1);

// Calculate the number of rows and columns of threadgroups given the width of the input image
// Ensure that you cover the entire image (or more) so you process every pixel
_threadgroupCount.width  = (_viewportSize.x + _threadgroupSize.width - 1) / _threadgroupSize.width;
_threadgroupCount.height = (_viewportSize.y + _threadgroupSize.height - 1) / _threadgroupSize.height;

// Since we're only dealing with a 2D data set, set depth to 1
_threadgroupCount.depth = 1;

在我的测试中，_viewportSize是480 x 360。

我已经完成了@Egor_Shkorov在评论中建议的其他测试。我使用threads_per_grid变量代替硬编码480和360：

kernel void myKernel(
                             texture2d<half, access::write> outTexture [[ texture(MBKT_OutputTexture) ]],
                             uint2  gid  [[thread_position_in_grid]],
                             uint2 tpg [[threads_per_grid]])
{

    half4  color = half4((float)gid.x / tpg.x, (float)gid.y / tpg.y, 0.0, 1.0);

    outTexture.write(color, gid);
}

这可以改善效果，使梯度在每个方向上一直延伸，但仍仅从0到0.5而不是在每个方向上都变为1：

Answer 1

非常相似的事情发生在我身上。 thread_position_in_grid 的值似乎被限制在一个小范围内，而不是整个网格（可能只有 threadgroup 的大小）。简而言之，可能是因为你在打电话

_commandEncoder.dispatchThreads(threadGroupCount, threadsPerThreadgroup: threadGroupSize)

代替

_commandEncoder.dispatchThreadgroups(threadGroupCount, threadsPerThreadgroup: threadGroupSize)

我注意到属性 thread_position_in_grid 在这些函数下导致不同的值。不确定这是否是预期行为，因为我在文档中找不到相关描述，我希望此属性指的是整个网格中的位置。此外，Metal 会在使用 dispatchThreads() 时决定线程组的数量，并且可以创建非统一线程组，这可能与问题有关。

<块引用>

dispatchThreads(_:threadsPerThreadgroup:)

仅当设备支持非统一时才使用此方法线程组大小。见Metal Feature Set Tables。这种方法编码一个指定网格中任意数量线程的调度调用 (threadsPerGrid)。 Metal 计算需要的线程组数量，如有必要，提供部分线程组。当计算命令已编码，对参数或资源的任何必要引用先前在编码器上设置的记录作为命令的一部分。对命令进行编码后，您可以安全地将编码状态更改为设置编码其他命令所需的参数。

对thread_position_in_grid感到困惑

1 个答案: