Metal渲染：实现画面比例功能
2021-03-17 16:26
@property(copy) AVLayerVideoGravity videoGravity;
使用系统播放器时，AVPlayerLayer也有一个videoGravity属性：
@property(copy) AVLayerVideoGravity videoGravity;
但在使用Metal进行渲染时MTLLayer并没有类似的属性，只有在父类CALayer有一个contentsGravity属性:
@property(copy) CALayerContentsGravity contentsGravity;
但CALayer的contentsGravity属性并不能让MTLLayer上渲染的视频产生画面比例的效果。我们需要使用MTLRenderCommandEncoder的以下设置View point的接口来实现：
- (void)setViewport:(MTLViewport)viewport;
MTLViewport定义：
typedef struct {
double originX, originY, width, height, znear, zfar;
} MTLViewport;
Metal是可以进行3D渲染的，在我们的视频渲染中只使用到了2D，因此这个znear和zfar直接取-1和1就好，对于2D渲染，默认MTViewpoint为：
(MTLViewport){0.0, 0.0, drawableSize.width, drawableSize.height, -1.0, 1.0 }];
以上view point会使视频纹理缩放填满整个画布，而不保持视频原分辨率比例 。
在我们下面通过设置view point方法来实现画面比例前，有如下条件：
// 视频宽高 CGFloat videoWidth = textureSize.width; CGFloat videoHeight = textureSize.height; // 视频高宽比 CGFloat videoScale = videoHeight/videoWidth; // 画面同宽比 CGFloat canvaseScale = (CGFloat)(drawableSize.height) / (CGFloat)(drawableSize.width); // 视频实际显示的宽高，即在view point中使用的宽高 CGFloat videoDisplayWidth = drawableSize.width; CGFloat videoDisplayHeight = drawableSize.height;
视频的画面比例通常我们需要实现三种情况：
kCAGravityResize：
视频宽高随画布宽高进行缩放，将画布填满，不考虑视频本身的比例，图像会变形。
Resize的实现很简单，不用特殊设置ViewPoint默认视频就是按Layer进行拉伸变形填满整个Metal Layer的。由于要实现其它两种画面比例，设置viewPoint如下：
[encoder setViewport:(MTLViewport){0.0, 0.0, videoDisplayWidth, videoDisplayHeight, -1.0, 1.0 }];
kCAGravityResizeAspect：
将视频进行等比缩放，当视频相对画布较大的边刚好和画布一样时不再缩放，如果视频比例与画面比例不相等时，上下或者左右会出现黑边。
分两种情况。
1. 如果canvaseScale > videoScale
即画布相比例对视频比例，更高，那么当视频等比缩放到和画布的宽度一样时，画面上下就会有黑边，我们使上下的黑边一样，如图：
视频显示宽高分别为：
videoDisplayWidth = drawableSize.width; videoDisplayHeight = drawableSize.width * (videoHeight/videoWidth);
此时的高度没有画布高，MTLViewport的originX为0，originY应该比0大，视频向上偏移，使下面有黑边，偏移的量正好是画布高度减去缩放后视频显示高度的差再除以2，因此viewPoint设置如下：
[encoder setViewport:(MTLViewport){0.0, (drawableSize.height - videoDisplayHeight)/2, videoDisplayWidth, videoDisplayHeight, -1.0, 1.0 }];
2. 如果canvaseScale
即画布相对视频比例，更宽，那么当视频等比缩放到与画布高度一样时，画面的左右就会有黑边，我们使左右黑边一样，如图：
视频显示宽高分别为：
videoDisplayWidth = drawableSize.height * (videoWidth/videoHeight); videoDisplayHeight = drawableSize.height;
此时的宽没有画布宽，MTLViewpoint的originY为0，orignX应该比0大，视频向右偏移，使左边有黑边，偏移的量正好是画布宽减去缩放后视频显示宽的差再除以2，因此viewPoint设置如下：
[encoder setViewport:(MTLViewport){(drawableSize.width - videoDisplayWidth)/2, 0, videoDisplayWidth, videoDisplayHeight, -1.0, 1.0 }];
kCAGravityResizeAspectFill
将视频在kCAGravityResizeAspect的基础上进行等比放大，当上下或者左右的黑边刚好消失时停止。这样上下或者左右的画面会有一部分在画布外面看不见。
同样分两种情况讨论。
3. 如果canvaseScale > videoScale
即画布相对视频比例，更高，那么当视频等比缩放到和画布的高一样时，视频的左右就会有一部分跑到画布外面去，我们使视频居中，左右跑出画布的视频宽度一样，如图：
视频显示宽高分别为：
videoDisplayWidth = (videoWidth/videoHeight) * drawableSize.height; videoDisplayHeight = drawableSize.height;
此时视频的宽videoDisplayWidth已经比画布的宽drawableSize.width要大了，为了居中，MTLViewpoint的orignX应该比0小，使视频画面向画布左偏移移。因此viewPoint设置如下：
[encoder setViewport:(MTLViewport){(drawableSize.width - videoDisplayWidth)/2, 0, videoDisplayWidth, videoDisplayHeight, -1.0, 1.0 }];
4. 如果canvaseScale
即画布相对视频比例，更宽，那么当视频等比缩放到和画面一样宽时，视频的上下就会有一部分跑到画布的外面去，我们要使视频居中，上下移出画布的视频高度应该一样，如下图：
视频显示宽高分别为：
videoDisplayWidth = drawableSize.width; videoDisplayHeight = (videoHeight/videoWidth)*drawableSize.width;
此时视频的高videoDisplayHeitht已经比画面的高drawableSize.height要大了，为了居中，MTLViewpoint的originY应该比0小，使视频的画面向画布下偏移。因此viewPoint设置如下：
[encoder setViewport:(MTLViewport){0, (drawableSize.height - videoDisplayHeight)/2, videoDisplayWidth, videoDisplayHeight, -1.0, 1.0 }];
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