Металл намного медленнее по сравнению с OpenGL при рендеринге мелких текстур на большой текстуре

Я пытаюсь перенести свои проекты с OpenGL на Metal на iOS. Но, похоже, я уперся в преграду. Задача простая ...

У меня текстура большая (больше 3000х3000 пикселей). На котором мне нужно нарисовать несколько (несколько сотен) небольших текстур (скажем, 124x124) для каждого события touchMoved. И это при включении определенной функции смешивания. Это в основном похоже на малярную кисть. А затем отобразите большую текстуру. Это примерно задача.

В OpenGL работает довольно быстро. Я получаю около 60 кадров в секунду. Когда я портировал тот же код на Metal, мне удалось получить только 15 кадров в секунду.

Я создал два образца проекта с минимумом, чтобы продемонстрировать проблему. Вот проекты (OpenGL и Metal) ...

https://drive.google.com/file/d/12MPt1nMzE2UL_s4oXEUoTCXYiTz42r4b/view?usp=sharing

Это примерно то, что я делаю в OpenGL ...

    - (void) renderBrush:(GLuint)brush on:(GLuint)fbo ofSize:(CGSize)size at:(CGPoint)point {
    GLfloat brushCoordinates[] = {
        0.0f, 0.0f,
        1.0f, 0.0f,
        0.0f,  1.0f,
        1.0f,  1.0f,
    };

    GLfloat imageVertices[] = {
        -1.0f, -1.0f,
        1.0f, -1.0f,
        -1.0f,  1.0f,
        1.0f,  1.0f,
    };

    int brushSize = 124;

    CGRect rect = CGRectMake(point.x - brushSize/2, point.y - brushSize/2, brushSize, brushSize);

    rect.origin.x /= size.width;
    rect.origin.y /= size.height;
    rect.size.width /= size.width;
    rect.size.height /= size.height;

    [self convertImageVertices:imageVertices toProjectionRect:rect onImageOfSize:size];

    int currentFBO;
    glGetIntegerv(GL_FRAMEBUFFER_BINDING, &currentFBO);

    [_Program use];

    glBindFramebuffer(GL_FRAMEBUFFER, fbo);
    glViewport(0, 0, (int)size.width, (int)size.height);

    glActiveTexture(GL_TEXTURE2);
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, brush);
    glUniform1i(brushTextureLocation, 2);

    glVertexAttribPointer(positionLocation, 2, GL_FLOAT, 0, 0, imageVertices);
    glVertexAttribPointer(brushCoordinateLocation, 2, GL_FLOAT, 0, 0, brushCoordinates);

    glEnable(GL_BLEND);
    glBlendEquation(GL_FUNC_ADD);
    glBlendFuncSeparate(GL_ONE, GL_ZERO, GL_ONE, GL_ONE);

    glDrawArrays(GL_TRIANGLE_STRIP, 0, 4);

    glDisable(GL_BLEND);

    glActiveTexture(GL_TEXTURE2);
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, 0);

    glBindFramebuffer(GL_FRAMEBUFFER, currentFBO);
}

Я запускаю этот код в цикле (около 200-500) на событие касания. Работает довольно быстро.

Вот так я перенес код на Metal ...

- (void) renderBrush:(id<MTLTexture>)brush onTarget:(id<MTLTexture>)target at:(CGPoint)point withCommandBuffer:(id<MTLCommandBuffer>)commandBuffer {

int brushSize = 124;

CGRect rect = CGRectMake(point.x - brushSize/2, point.y - brushSize/2, brushSize, brushSize);

rect.origin.x /= target.width;
rect.origin.y /= target.height;
rect.size.width /= target.width;
rect.size.height /= target.height;

Float32 imageVertices[8];
// Calculate the vertices (basically the rectangle that we need to draw) on the target texture that we are going to draw
// We are not drawing on the entire target texture, only on a square around the point
[self composeImageVertices:imageVertices toProjectionRect:rect onImageOfSize:CGSizeMake(target.width, target.height)];

// We use different one vertexBuffer per pass. This is because this is run on a loop and the subsequent calls will overwrite
// The values. Other buffers also get overwritten but that is ok for now, we only need to demonstrate the performance.
id<MTLBuffer> vertexBuffer = [_vertexArray lastObject];

memcpy([vertexBuffer contents], imageVertices, 8 * sizeof(Float32));

id<MTLRenderCommandEncoder> commandEncoder = [commandBuffer renderCommandEncoderWithDescriptor:mRenderPassDescriptor];
commandEncoder.label = @"DrawCE";

[commandEncoder setRenderPipelineState:mPipelineState];

[commandEncoder setVertexBuffer:vertexBuffer offset:0 atIndex:0];
[commandEncoder setVertexBuffer:mBrushTextureBuffer offset:0 atIndex:1];

[commandEncoder setFragmentTexture:brush atIndex:0];
[commandEncoder setFragmentSamplerState:mSampleState atIndex:0];

[commandEncoder drawPrimitives:MTLPrimitiveTypeTriangleStrip vertexStart:0 vertexCount:4];
[commandEncoder endEncoding];

}

А затем запустите этот код в цикле с одним MTLCommandBuffer для каждого события касания, например ...

    id<MTLCommandBuffer> commandBuffer = [MetalContext.defaultContext.commandQueue commandBuffer];
commandBuffer.label = @"DrawCB";

dispatch_semaphore_wait(_inFlightSemaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);

mRenderPassDescriptor.colorAttachments[0].texture = target;

__block dispatch_semaphore_t block_sema = _inFlightSemaphore;
[commandBuffer addCompletedHandler:^(id<MTLCommandBuffer> buffer) {
    dispatch_semaphore_signal(block_sema);
}];

_vertexArray = [[NSMutableArray alloc] init];
for (int i = 0; i < strokes; i++) {
    id<MTLBuffer> vertexBuffer = [MetalContext.defaultContext.device newBufferWithLength:8 * sizeof(Float32) options:0];
    [_vertexArray addObject:vertexBuffer];

    id<MTLTexture> brush = [_brushes objectAtIndex:rand()%_brushes.count];
    [self renderBrush:brush onTarget:target at:CGPointMake(x, y) withCommandBuffer:commandBuffer];
    x += deltaX;
    y += deltaY;
}

[commandBuffer commit];

В прилагаемом примере кода я заменил события касания циклом таймера, чтобы упростить задачу.

На iPhone 7 Plus я получаю 60 кадров в секунду с OpenGL и 15 кадров в секунду с Metal. Может я здесь что-то ужасно не так делаю?