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„Metal (API)“ – Versionsunterschied

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Version vom 28. Juni 2021, 04:59 Uhr

Vorlage:Confused Vorlage:Short description Vorlage:Use mdy dates Vorlage:Infobox software Metal is a low-level, low-overhead hardware-accelerated 3D graphic and compute shader API created by Apple. It debuted in iOS 8. Metal combines functions similar to OpenGL and OpenCL in one API. It is intended to improve performance by offering low-level access to the GPU hardware for apps on iOS, iPadOS, macOS, and tvOS. It can be compared to low-level APIs on other platforms such as Vulkan and DirectX 12.

Metal is an object-oriented API that can be invoked using the Swift or Objective-C programming languages. Full-blown GPU execution is controlled via the Metal Shading Language. According to Apple promotional materials: "MSL [Metal Shading Language] is a single, unified language that allows tighter integration between the graphics and compute programs. Since MSL is C++-based, you will find it familiar and easy to use."[1]

Features

Metal aims to provide low-overhead access to the GPU. Commands are encoded beforehand and then submitted to the GPU for asynchronous execution. The application controls when to wait for the execution to complete thus allowing application developers to increase throughput by encoding other commands while commands are executed on the GPU or save power by explicitly waiting for GPU execution to complete. Additionally, command encoding is CPU independent thus applications can encode commands to each CPU thread independently. Lastly, render states are pre-computed beforehand, allowing the GPU driver to know in advance how to configure and optimize the render pipeline before command execution. [2]

Metal improves the capabilities of GPGPU programming by using compute shaders. Metal uses a specific shading language based on C++14, implemented using Clang and LLVM.[3]

Metal offers application developers the flexibility where to create Metal resources (buffers, textures). Resources can be allocated on the CPU, GPU, or both and provides facilities to update and synchronize allocated resources. Metal can also enforce a resource's state during a command encoder's lifetime. [4] [5]

On macOS, Metal can provide application developers the discretion to specify which GPU to execute. Application developers can choose between the low-power integrated GPU of the CPU, the discrete GPU (on certain MacBooks and Macs) or an external GPU connected through Thunderbolt. Application developers also have the preference on how GPU commands are executed on which GPUs and provides suggestion on which GPU a certain command is most efficient to execute (commands to render a scene can be executed by the discrete GPU while post-processing and display can be handled by the integrated GPU). [6]

Metal Performance Shaders

Metal Performance Shaders is a highly optimized library of graphics functions that can help application developers achieve great performance at the same time decrease work on maintaining GPU family specific functions. [7] It provides functions including:

  • Image filtering algorithms
  • Neural network processing
  • Advanced math operations
  • Ray tracing

History

Metal has been available since June 2, 2014 on iOS devices powered by Apple A7 or later,[8] and since June 8, 2015 on Macs (2012 models or later) running OS X El Capitan.[9]

On June 5, 2017 at WWDC, Apple announced the second version of Metal, to be supported by macOS High Sierra, iOS 11 and tvOS 11. Metal 2 is not a separate API from Metal and is supported by the same hardware. Metal 2 enables more efficient profiling and debugging in Xcode, accelerated machine learning, lower CPU workload, support for virtual reality on macOS, and specificities of the Apple A11 GPU, in particular.[10]

At the 2020 WWDC, Apple announced the migration of the Mac to Apple silicon. Macs using Apple silicon will feature Apple GPUs with a feature set combining what was previously available on macOS and iOS, and will be able to take advantage of features tailored to the tile based deferred rendering (TBDR) architecture of Apple GPUs.[11]

Supported GPUs

On iOS, tvOS, and macOS, Metal supports Apple-designed SoCs from the Apple A7 or newer. On macOS, Metal also supports Intel HD and Iris Graphics from the HD 4000 series or newer, AMD GCN, and AMD RDNA GPUs. NVIDIA GPUs are supported but Metal drivers for newer devices (10 Series and newer) are not available since macOS Mojave. [12]

Adoption

According to Apple, more than 148,000 applications use Metal directly, and 1.7 million use it through high-level frameworks, as of June 2017.[13] macOS games using Metal for rendering are listed below.

Title Developer (macOS version) Game engine MacOS release date (OpenGL) Metal-based release date Metal support notes
Civilization VI Aspyr Media LORE
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Metal support since 5 April 2019Vorlage:Citation needed
Batman: Arkham City Feral Interactive Unreal Engine 3
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Metal support since 21 February 2019 with v1.2Vorlage:Citation needed
Dota 2 Valve Source 2
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MoltenVK was announced on
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.[14] The option to use this became available on
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.[15]
Quake II id Software Quake II engine
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A port using MoltenVK was released as vkQuake2.[16]
Tomb Raider Feral Interactive Foundation Engine
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Metal support with v1.2 in July 2019Vorlage:Citation needed
Rise of the Tomb Raider Feral Interactive Foundation Engine
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Shadow of the Tomb Raider Feral Interactive Foundation Engine 2019
F1 2016 Feral Interactive EGO Engine 4.0
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Life Is Strange 2 Feral Interactive Unreal Engine 4 2019
Life Is Strange: Before the Storm Feral Interactive Unity Engine
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Divinity: Original Sin II Elverils Divinity Engine 2
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Baldur's Gate III Elverils Divinity Engine 4.0 N. N. Metal support in early access since
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Company of Heroes 2 Feral Interactive Essence Engine 3
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Metal support since
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Hitman Feral Interactive Glacier 2
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Sid Meier's Railroads! Feral Interactive Gamebryo
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Metal support since
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Warhammer 40,000: Dawn of War III Feral Interactive Essence Engine 4
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Total War: Rome Remastered Feral Interactive TW Engine 2
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Total War: Three Kingdoms Feral Interactive TW Engine 3
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Total War: Warhammer Feral Interactive TW Engine 3
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Total War: Warhammer II Feral Interactive TW Engine 3
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Total War Saga: Thrones of Britannia Feral Interactive TW Engine 3
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Total War Saga: Troy Feral Interactive TW Engine 3
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Medieval II: Total War Feral Interactive TW Engine 2
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Metal support since 25 October 2018Vorlage:Citation needed
Empire: Total War Feral Interactive TW Engine 3
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Metal support since 16 December 2019Vorlage:Citation needed
Napoleon: Total War Feral Interactive TW Engine 3
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Metal support since 25 October 2019 with v1.2Vorlage:Citation needed
Total War: Shogun 2 Feral Interactive TW Engine 3
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Metal support since 4 October 2019Vorlage:Citation needed
Total War: Shogun 2: Fall of the Samurai Feral Interactive TW Engine 3
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Metal support since 4 October 2019Vorlage:Citation needed
Bioshock Remastered Feral Interactive Unreal Engine 2.5
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Bioshock 2 Remastered Feral Interactive Unreal Engine 2.5
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F1 2017 Feral Interactive EGO Engine 4.0
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Deus Ex: Mankind Divided Feral Interactive Dawn Engine
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DiRT Rally Feral Interactive EGO Engine 2.5
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Ballistic Overkill Aquiris Game Studio Unity Engine 5
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BattleTech Harebrained Schemes Unity Engine 5
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Mafia III Aspyr Media Illusion Engine
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World of Warcraft Blizzard Entertainment WoW Engine
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Metal support since August 2016Vorlage:Citation needed
Starcraft Blizzard Entertainment Modified Warcraft II engine
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Metal support since
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with v1.23.5Vorlage:Citation needed
StarCraft II Blizzard Entertainment SC2 Engine
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Metal support in beta since
Vorlage:dts ist VERALTET – siehe dort.
Vorlage:Citation needed
Heroes of the Storm Blizzard Entertainment SC2 Engine
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Metal support in beta since
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(temporarily removed on Vorlage:DTS[17] until ?)Vorlage:Citation needed
Fortnite Epic Games Unreal Engine 4
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Obduction Cyan Worlds Unreal Engine 4
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Everspace Rockfish Unreal Engine 4
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Ark: Survival Evolved Studio Wildcard Unreal Engine 4
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Observer Bloober Team Unreal Engine 4
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Unreal Tournament Epic Games Unreal Engine 4 Vorlage:Cancelled Metal support since January 2017Vorlage:Citation needed
Refunct Dominique Grieshofer Unreal Engine 4
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Cities: Skylines Paradox Interactive Unity Engine 5
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Metal support since Vorlage:DTSVorlage:Citation needed
Universe Sandbox Giant Army Unity Engine 5 N. N. Metal support in beta since June 2017Vorlage:Citation needed
War Thunder Gaijin Entertainment Dagor Engine 4
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Metal support added
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(removed in ? 2018 and reintroduced
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)Vorlage:Citation needed
The Witness Thekla, Inc Thekla Engine
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Micro Machines World Series Virtual Programming Unity Engine 5
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Guardians of the Galaxy: The Telltale Series Telltale Games Telltale Tool
Vorlage:dts ist VERALTET – siehe dort.
Batman: The Enemy Within Telltale Games Telltale Tool
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Minecraft: Story Mode - Season Two Telltale Games Telltale Tool
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ARMA 3 Virtual Programming Real Virtuality N. N. Metal support in beta since
Vorlage:dts ist VERALTET – siehe dort.
Vorlage:Citation needed
MXGP3 Virtual Programming Unreal Engine 4
Vorlage:dts ist VERALTET – siehe dort.
Gravel Virtual Programming Unreal Engine 4
Vorlage:dts ist VERALTET – siehe dort.
X-Plane 11 Laminar Research Custom engine
Vorlage:dts ist VERALTET – siehe dort.
Metal support in beta since
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[18]
Headlander Double Fine Productions Buddha Engine
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The Sims 4 Maxis SmartSim
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Metal support added
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Vorlage:Citation needed
The Elder Scrolls Online Zenimax Online Studios Custom 4 April 2014 22 October 2018 OpenGL Renderer replaced with Vulkan via MoltenVK wrapper (translates Vulkan API calls to Metal) in patch 4.2.5


See also

References

Vorlage:Reflist

Vorlage:OS X Vorlage:IOS

  1. Apple Inc.: Metal Shading Language Specification.
  2. Setting Up a Command Structure. Apple Inc.;
  3. Metal Shading Language Guide. 8. September 2014, abgerufen am 10. September 2014.
  4. Apple Inc.: Setting Resource Storage Mode.
  5. Synchronizing a Managed Resource. Apple Inc.;
  6. GPU Selection in macOS. Apple Inc.;
  7. Metal Performance Shaders.
  8. Same Machkovech: Apple gets heavy with gaming, announces Metal development platform. In: Ars Technica. Condé Nast, 2. Juni 2014;.
  9. Colin Smith, Starlayne Meza: Apple Announces OS X El Capitan with Refined Experience & Improved Performance. In: Newsroom. Apple, 8. Juni 2015;.
  10. Archived copy of the Metal homepage, November 2017. In: Apple Developer. Apple via Wayback Machine, 20. November 2017, archiviert vom Original am 20. November 2017;.
  11. Bring your Metal app to Apple Silicon Macs. In: developer.apple.com. Abgerufen am 13. Juli 2020.
  12. Marco Chiappetta: Apple Turns Its Back On Customers And NVIDIA With macOS Mojave. 11. Dezember 2018;.
  13. Apple Inc.: WWDC 2017 Platforms State of the Union.
  14. Vulkan Applications Enabled on Apple Platforms, Khronos Group Press Release. Abgerufen am 24. Februar 2021 (amerikanisches Englisch). 
  15. Michael Larabel: Initial Vulkan Performance On macOS With Dota 2 Is Looking Very Good. Phoronix, 1. Juni 2018, abgerufen am 5. Juni 2018.
  16. Vorlage:Cite tweet
  17. HEROES OF THE STORM BALANCE PATCH NOTES — NOVEMBER 29, 2017. In: news.blizzard.com. 29. November 2017; (englisch).
  18. X-Plane 11.50 Public Beta 1: Vulkan and Metal Are Here. In: X-Plane Developer. 2. April 2020, abgerufen am 2. April 2020 (amerikanisches Englisch).