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Vulkan (API)

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Vulkan
Vulkan API logo.svg
開發者 科納斯組織,基于AMDMantle开发[1][2][3][4][5]
初始版本 2016年2月16日,​17個月前​(2016-02-16[6]
穩定版本 1.0.43(2017年3月11日,​5個月前​(2017-03-11[7]
開發狀態 活跃
操作系统 AndroidLinuxTizenMicrosoft Windows[8][9]
系統平台 跨平台
类型 3D图形与计算API[10]
網站 khronos.org/Vulkan

Vulkan是一個低开销、跨平台的二维、三维图形与计算的應用程式介面(API),[11]最早由科納斯組織在2015年游戏开发者大会(GDC)上發表。[12][13]OpenGL类似,Vulkan針對全平台即時3D图形程式(如電子遊戲交互媒体)而設計,并提供高效能与更均衡的CPUGPU占用,這也是Direct3D 12和AMDMantle的目標。与Direct3D(12版之前)和OpenGL的其他主要区别是,Vulkan是一个底层API,而且能执行并行任务。除此之外,Vulkan还能更好地分配多个CPU核心的使用。[14]

科納斯最先把Vulkan API稱為「次世代OpenGL行動」(next generation OpenGL initiative)或「glNext」,但在正式宣佈Vulkan之後這些名字就沒有再使用了。[15]Vulkan基于Mantle构建,AMD将其Mantle API捐赠给科納斯組織,给予该组织开发底层API的基础,使其像OpenGL一样成为行业标准。[3][10][16][17][18][19][20]

特性[编辑]

OpenGL与Vulkan都是图形渲染API,GPU处理着色器,而CPU执行其他任务。

Vulkan旨在提供更低的CPU开销与更直接的GPU控制,其理念大致与Direct3D 12和Mantle类似。[21]

以下是Vulkan相对于上一代API的优势:[22]

  • Vulkan API适用于从高性能电脑到移动低功耗设备的显示卡(OpenGL具有名为OpenGL ES的移动设备API子集,它仍是支持Vulkan设备的备选API)。
  • 相比于Direct3D 12,Vulkan与前身OpenGL类似,受多种操作系统支持。Vulkan已经能在Windows 7Windows 8Windows 10TizenLinuxAndroid上运行(iOSmacOS有第三方支持[23])。
  • 通过批量处理(Batching)减少CPU负载,使CPU可以执行更多其他的计算或渲染任务。[21][24]
  • 在多核心CPU上,Vulkan能对核心与线程进行优化。Direct3D 11与OpenGL 4最初为单核心CPU设计,尽管后来出现了针对多核心CPU优化的扩展,不过与Vulkan相比,优化仍不是很好。[25]
  • 减少了驱动程序的开销与维护工作。OpenGL使用高级着色语言GLSL编写着色器,不同的驱动在程序运行时需要执行自身的GLSL编译器,将程序的着色器转换为GPU可执行的机器代码。而Vulkan驱动将着色器语言预先转化为SPIR-V英语Standard Portable Intermediate Representation(Standard Portable Intermediate Representation)的中间二进制格式,其行为类似于Direct3DHLSL着色器。通过着色器预编译,应用程序加载速度更快,并且3D场景可以使用更多种着色器。Vulkan驱动只需对GPU进行优化并生成代码,这使得驱动程序更容易维护,驱动程序包更小(目前GPU供应商仍需在驱动程序中提供OpenGL与OpenCL的支持)。[26]
  • 计算与图形处理的统一管理,因此Vulkan无需与单独的计算API配合使用。

英伟达表示,OpenGL的复杂度和维护难度比Vulkan低很多,在多数情况下也能提供理想的整体性能,现阶段OpenGL仍是个很好的选择。[27]

计划中的功能[编辑]

科纳斯在SIGGRAPH 2016上宣布,Vulkan将提供类似于Direct3D 12的多卡互联功能。[28]通过Vulkan,不同型号的显卡也能协同工作,而无需NVIDIA SLIAMD Crossfire的支持。Vulkan多卡互联功能允许API在多个不同的显卡之间智能分配负载,例如,CPU上的集成显卡与高端独立显卡协同工作,能够略微提升显示性能。[29]

在OpenCL 2.2规范发布时,科纳斯宣布OpenCL将在未来融入Vulkan。[30][31]

历史[编辑]

2014年6月,科纳斯组织开始了“次世代OpenGL”图形API的计划,并在Valve公司举行项目启动会议。[32]在SIGGRAPH 2014上,项目公之于世。[10]2015年2月19日,Vulkan的商标在美国专利及商标局提交。[33]

2015年早些时候,LunarG英语LunarG(由Valve资助)开发并展示了一款支持Vulkan API的Intel HD Graphics 4000系列Linux驱动程序,不过当时的Mesa开源驱动并不完全兼容OpenGL 4.0。[34][35]

2016年2月16日,科纳斯组织发布了Vulkan 1.0版规范与开源软件开发工具包(SDK)。[6]

支持Vulkan的软件[编辑]

电子游戏[编辑]

参见:支持Vulkan的游戏列表英语List of games with Vulkan support

游戏引擎[编辑]

开发工具[编辑]

操作系统组件[编辑]

Vulkan视窗系统接口(Window System Interface,WSI)的作用类似于OpenGL ESEGL英语EGL[56]EGL能使OpenGL ES程序跟原生视窗系统相通,并控制上下文管理英语Context management缓冲器绑定与渲染同步等。

兼容性[编辑]

初版Vulkan规范指出,Vulkan能在支持OpenGL ES 3.1或OpenGL 4.x及更高版本的显卡上运行。[57]但Vulkan API本身依赖于新版显卡驱动程序,而且并非所有符合Vulkan规范的显卡都能收到厂商提供的驱动程序更新。

2016年8月22日,谷歌发布的Android 7.0 Nougat提供对Vulkan的支持。[58]

苹果公司没有对iOS和macOS提供官方Vulkan支持,而Molten公司开发的MoltenVK运行于苹果Metal API,提供Vulkan第三方支持。[23]

另见[编辑]

  • OpenGL,科納斯組織的另一个图形API
  • OpenCL,科納斯組織的一个异构计算框架
  • Mantle,AMD的底层图形与计算API,Vulkan的前身
  • Direct3D,Windows和Xbox专有的图形API
  • Metal,iOS和macOS的一个底层图形与计算API

參考資料[编辑]

  1. ^ Not dead yet: AMD's Mantle powers new Vulkan API, VR efforts. 2015-03-04 [2015-03-30] (英语). 
  2. ^ Kirsch, Nathan. Is AMD Mantle Dead As We Have Known It? Vulcan API Uses Mantle Technology for OpenGL. Legit Reviews. [2015-06-25] (英语). 
  3. ^ 3.0 3.1 Shilov, Anton. AMD: Vulkan absorbed 'best and brightest' parts of Mantle. KitGuru. [2015-06-26] (英语). 
  4. ^ Koduri, Raja. On APIs and the future of Mantle. AMD. 2015-03-04 [2015-05-19] (英语). ...(T)he Khronos Group has selected Mantle to serve as the foundation for Vulkan... 
  5. ^ Michaud, Scott. GDC 15: Khronos Acknowledges Mantle's Start of Vulkan. PC Perspective. 2015-03-03 [2015-05-19] (英语). 
  6. ^ 6.0 6.1 Khronos Releases Vulkan 1.0 Specification - Khronos Group Press Release (英语). 
  7. ^ Vulkan® - A Specification (英语). 
  8. ^ Bright, Peter; Walton, Mark. Vulkan now official, with 1.0 API release and AMD driver [Updated]. United Kingdom: Ars Technica. 2016-02-16 [2016-02-18] (British English). 
  9. ^ Valich, Theo. Mantle Cycle is Complete as Khronos Releases Vulkan 1.0. VR World. 2016-02-17 [2016-02-19] (英语). 
  10. ^ 10.0 10.1 10.2 More on Vulkan and SPIR - V: The future of high-performance graphics (PDF). Khronos Group: 10. [2015-06-27] (英语). 
  11. ^ Does Vulkan support 2D graphics? - LunarG. www.lunarg.com. [2017-02-17] (American English). 
  12. ^ Vulkan : Graphics and compute Belong Together (PDF). Khronos.org. March 2015 [2015-03-05]. 
  13. ^ Vulkan - Graphics and compute belong together. Khronos.org. [2015-03-05]. 
  14. ^ Next-generation Vulkan API could be Valve's killer advantage in battling Microsoft - ExtremeTech. ExtremeTech. 2015-03-10 [2017-02-17] (American English). 
  15. ^ glNext revealed as Vulkan graphics API. 2015-03-03 [2015-03-30] (英语). 
  16. ^ Mantle is a Vulkan: AMD's dead graphics API rises from the ashes in OpenGL's successor. PCWorld. [2017-02-17] (英语). 
  17. ^ AMD Gaming: One of Mantle's Futures: Vulkan | AMD Blogs. Community.amd.com. [2015-03-05]. 
  18. ^ Not dead yet: AMD's Mantle powers new Vulkan API, VR efforts. ExtremeTech. [2015-03-05]. 
  19. ^ AMD's Mantle Lives On In Vulkan - Lays The Foundation For The Next OpenGL. Wccftech.com. 2014-06-20 [2015-03-05]. 
  20. ^ Kirsch, Nathan. Is AMD Mantle Dead As We Have Known It? Vulcan API Uses Mantle Technology for OpenGL. Legit Reviews. [2015-03-05]. 
  21. ^ 21.0 21.1 Khronos Group Announces The Next-Generation 'Vulkan' Graphics And Compute API. Tom's Hardware. 2015-03-03 [2017-02-18] (英语). 
  22. ^ FOSDEM 2016 - Vulkan in Open-Source. fosdem.org. [2017-03-17] (英语). 
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外部链接[编辑]