Vulkan
跨平台的3D圖形與電腦程式介面
（重定向自Vulkan (API)）
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接口（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]与OpenGL类似，Vulkan針對全平台即時3D图形程式（如電子遊戲和交互媒体）而設計，并提供高效能与更均衡的CPU与GPU占用，這也是Direct3D 12和AMD的Mantle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]
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| 開發者 | 科納斯組織，基于AMD的Mantle开发[1][2][3][4][5] |
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| 首次发布 | 2016年2月16日[6] |
| 当前版本 |
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| 源代码库 | |
| 操作系统 | Android、Linux、Tizen、Microsoft Windows[8][9] |
| 平台 | 跨平台 |
| 类型 | 3D图形与计算API[10] |
| 许可协议 | |
| 网站 | www |
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
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 7、Windows 8、Windows 10、Tizen、Linux与Android上运行（iOS和macOS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（Standard Portable Intermediate Representation）的中间二进制格式，其行为类似于Direct3D的HLSL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。
英伟达在2016年时指出，由於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] AMD表示, Vulkan支援Close-To-Metal控制的獨特能力可加快跨 Windows和 Linux的效能並且提高影像品質。現今無其他圖形 API 提供如此強大的作業系統相容性、成像功能和硬體效率組合[28] 。 例如，CPU中包含的集成GPU可與高端專用GPU結合使用，以略微提高性能。
Vulkan 1.1
科納斯在SIGGRAPH2016上宣布Vulkan將支持自動多GPU功能,類似於Direct3D 12所提供的功能[29] ,顯示驅動程序不再需要處理多個GPU的使用,相反，兩個或更多完全不同的GPU之間可以智能地分配工作負載[30]。
科納斯於2018年3月7日發布了Vulkan 1.1[31] 。它擴展了幾個核心功能，包括子集操作，例如多視圖、設備組、高級渲染和編輯操作程序跨流程API交互操作。這些核心功能還包括16位內存獲取高級計算，HLSL內存分佈支持，視頻流的顯示，處理和編程，通過許多視頻編輯解碼器生成的YCbcRr顏色格式化紋理的直接抽樣。同時，它還帶來了與DirectX 12的更好兼容性，顯式支持多GPU，光線跟踪支持[32][33]，為下一代GPU奠定了基礎。[34]
vulkan 1.2
2020年1月15日，科納斯組織發布了Vulkan 1.2，將23個已經通過驗證的擴展集成到基本Vulkan標準中[35]，大部份用來幫助提升Vulkan與其他圖形API之間的兼容層性能。
Vulkan 1.3
2022年1月25日，科納斯組織发布了Vulkan 1.3。[36] 这次更新将另外23个常用的成熟的Vulkan扩展集成到基本的Vulkan标准中。
计划中的功能
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。[37]通过Vulkan，不同型号的显卡也能协同工作，而无需NVIDIA SLI或AMD 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。[38]
在2017年5月发行OpenCL 2.2之时，Khronos Group宣布OpenCL将尽可能的汇合于Vulkan，以确使OpenCL软件在这两种API上灵活部署[39][40]。这已经由Adobe的Premiere Rush展示出来，它使用clspv开源编译器[41]，编译了大量OpenCL C内核代码，从而在部署于Android的Vulkan运行时系统上运行[42]。
历史
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。[43]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。[44]
2015年早些时候，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。[45][46]
支持Vulkan的软件
电子游戏
- 《塔洛斯法则》——首个支持Vulkan渲染的游戏[47]
- 《Dota 2》——2016年5月开始支持[48]
- 《毁灭战士》——2016年7月开始支持[49]
- 《虹彩六號:圍攻行動》——PC公開測試中[50]
- vkQuake——《雷神之锤》的Vulkan移植版，于2016年7月发布[51][52]
- World War Z——《末日之戰》電影改編遊戲。由Epic Games出品。
- Red Dead Redemption 2——《碧血狂殺2》。由Rockstar Games出品。
- X-Plane（飛行模擬軟體）——由Laminar Research推出。從X-Plane 11開始支援，X-Plane 12作為默認渲染方式
游戏引擎
- Source 2——2015年3月由Valve公司发布[53][54]
- Serious Engine 4——2016年2月，Croteam宣布支持Vulkan API[55]
- 虚幻引擎4——2016年2月Epic Games在三星Galaxy S7 Unpack发布会上声明提供Vulkan支持[56][57]
- Torque 3D——2016年4月，开发者社区宣称将提供Vulkan支持[58][59]
- id Tech 3引擎——在2017年5月增加了對Vulkan的非正式支持[60]
- id Tech 4引擎——在2017年8月添加了非官方的Vulkan支持[61]
- id Tech 6——2016年5月id Software宣布运行于id Tech 6引擎的《毁灭战士》将支持Vulkan[62]
- id Tech 7——僅在PC上使用Vulkan
- Abyss Engine——2017年5月Deep Silver在Android上發佈了基於vulkan的浴火銀河3
- Banshee 3D——支持Vulkan的免費開放源代碼跨平台遊戲引擎
- CryEngine——Crytek计划提供支持[63]
- Xenko——2016年7月加入支持[64]
- Intrinsic——在GitHub上托管的开源跨平台游戏引擎[65]
- Unity——2016年12月，Unity Technologies表示其Unity游戏引擎5.6版将支持Vulkan API；[66]2017年3月，Unity 5.6提供正式支持[67]
- Roblox——自2017年3月起，Roblox支持Vulkan渲染
- Rockstar高級遊戲引擎——除DirectX12外，還完全支持Vulkan
- Godot——在2018年2月下旬，開發人員宣布將把重點改為使用OpenGL ES 2和Vulkan的組合。[68]
- Flax Engine——於2019年4月添加Vulkan支持[69]
- Apex Game Engine(來自雪崩工作室)——狂怒煉獄2改用Vulkan進行渲染[70]
- Messiah Game Engine——網易與高通合作，針對Vulkan優化[71]
开发工具
- GPU PerfStudio 3.6，在Windows与Linux平台上支持Vulkan[72]
- GTK+ Scene Graph Kit，作为GTK+ 3.90的一个组件于2017年3月发布[73]
操作系统组件
Vulkan视窗系统接口（Window System Interface，WSI）的作用类似于OpenGL ES的EGL。[74]EGL能使OpenGL ES程序跟原生视窗系统相通，并控制上下文管理、缓冲器绑定与渲染同步等。
兼容性
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。[75]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，Google发布的Android Nougat（Android 7.x）提供对Vulkan的支持。[76]
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]
参见
參考資料
- ^ Not dead yet: AMD's Mantle powers new Vulkan API, VR efforts. 2015-03-04 [2015-03-30]. （原始内容存档于2016-04-22） （英语）.
- ^ Kirsch, Nathan. Is AMD Mantle Dead As We Have Known It? Vulcan API Uses Mantle Technology for OpenGL. Legit Reviews. [2015-06-25]. （原始内容存档于2015-06-26） （英语）.
- ^ 3.0 3.1 Shilov, Anton. AMD: Vulkan absorbed 'best and brightest' parts of Mantle. KitGuru. [2015-06-26]. （原始内容存档于2015-06-26） （英语）.
- ^ Koduri, Raja. On APIs and the future of Mantle. AMD. 2015-03-04 [2015-05-19]. （原始内容存档于2015-05-20） （英语）.
...(T)he Khronos Group has selected Mantle to serve as the foundation for Vulkan...
- ^ Michaud, Scott. GDC 15: Khronos Acknowledges Mantle's Start of Vulkan. PC Perspective. 2015-03-03 [2015-05-19]. （原始内容存档于2015-05-20） （英语）.
- ^ 6.0 6.1 Khronos Releases Vulkan 1.0 Specification - Khronos Group Press Release. [2017-02-10]. （原始内容存档于2017-12-15） （英语）.
- ^ v1.4.303. 2024年12月2日 [2024年12月2日].
- ^ 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]. （原始内容存档于2016-02-17） （英国英语）.
- ^ Valich, Theo. Mantle Cycle is Complete as Khronos Releases Vulkan 1.0. VR World. 2016-02-17 [2016-02-19]. （原始内容存档于2022-05-11） （英语）.
- ^ 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]. （原始内容 (PDF)存档于2016-08-11） （英语）.
- ^ Does Vulkan support 2D graphics? - LunarG. www.lunarg.com. [2017-02-17]. （原始内容存档于2019-05-02） （美国英语）.
- ^ Vulkan : Graphics and compute Belong Together (PDF). Khronos.org. March 2015 [2015-03-05]. （原始内容 (PDF)存档于2016-12-18）.
- ^ Vulkan - Graphics and compute belong together. Khronos.org. [2015-03-05]. （原始内容存档于2021-05-09）.
- ^ Next-generation Vulkan API could be Valve's killer advantage in battling Microsoft - ExtremeTech. ExtremeTech. 2015-03-10 [2017-02-17]. （原始内容存档于2015-03-13） （美国英语）.
- ^ glNext revealed as Vulkan graphics API. 2015-03-03 [2015-03-30]. （原始内容存档于2016-10-14） （英语）.
- ^ Mantle is a Vulkan: AMD's dead graphics API rises from the ashes in OpenGL's successor. PCWorld. [2017-02-17]. （原始内容存档于2016-11-07） （英语）.
- ^ AMD Gaming: One of Mantle's Futures: Vulkan | AMD Blogs. Community.amd.com. [2015-03-05]. （原始内容存档于2015-03-06）.
- ^ Not dead yet: AMD's Mantle powers new Vulkan API, VR efforts. ExtremeTech. [2015-03-05]. （原始内容存档于2016-04-22）.
- ^ AMD's Mantle Lives On In Vulkan - Lays The Foundation For The Next OpenGL. Wccftech.com. 2014-06-20 [2015-03-05]. （原始内容存档于2020-08-19）.
- ^ Kirsch, Nathan. Is AMD Mantle Dead As We Have Known It? Vulcan API Uses Mantle Technology for OpenGL. Legit Reviews. [2015-03-05]. （原始内容存档于2015-06-26）.
- ^ 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）.
- ^ FOSDEM 2016 - Vulkan in Open-Source. Fosdem.org. [2017-03-17]. （原始内容存档于2016-03-09） （英语）.
- ^ 23.0 23.1 MoltenVK | Run Vulkan on iOS and OS X. Molten. [2017-02-18]. （原始内容存档于2018-01-05） （美国英语）.
- ^ Vulkan: High efficiency on mobile - Imagination Technologies. Imagination Technologies. 2015-11-05 [2017-02-18]. （原始内容存档于2015-11-09） （英国英语）.
- ^ Vulkan: Scaling to multiple threads - Imagination Technologies. Imagination Technologies. 2015-11-24 [2017-02-18]. （原始内容存档于2015-11-26） （英国英语）.
- ^ Kessenich, John. An Introduction to SPIR-V (PDF). Khronos Group. [2017-02-18]. （原始内容 (PDF)存档于2015-03-09）.
- ^ Transitioning from OpenGL to Vulkan. NVIDIA Developer. 2016-02-11 [2017-03-17]. （原始内容存档于2020-04-25） （英语）.
- ^ AMD Vulkan API. AMD. [2020-07-26]. （原始内容存档于2019-07-14）.
- ^ Vulkan Next will bring better support for VR and multiple GPUs. PC World. [2017-03-17]. （原始内容存档于2018-12-06）.
- ^ Smith, Daniel Williams, Ryan. Ashes of the Singularity Revisited: A Beta Look at Direct3D 12 & Asynchronous Shading. AnandTech. [2017-03-17]. （原始内容存档于2022-04-22）.
- ^ Khronos Group Releases Vulkan 1.1. The Khronos Group (新闻稿). 2018-03-07 [2018-03-21]. （原始内容存档于2022-04-14） （英语）.
- ^ Larabel, Michael. Vulkan 1.1.85 Released With Raytracing, Mesh Shaders & Other New NVIDIA Extensions. Phoronix. 2018-09-19 [2018-09-19]. （原始内容存档于2022-05-11）.
- ^ Larabel, Michael. Vulkan 1.1.91 Released With NV_ray_tracing, AMD Memory Overallocation Behavior. Phoronix. 2018-11-04 [2018-11-04]. （原始内容存档于2022-05-11）.
- ^ Bright, Peter. Vulkan 1.1 out today, with multi-GPU support, better DirectX compatibility. Ars Terchnica. 2018-03-07 [2018-03-07]. （原始内容存档于2022-04-29）.
- ^ Khronos Group Releases Vulkan 1.2. The Khronos Group (新闻稿). 2020-01-15 [2020-02-27]. （原始内容存档于2022-05-11） （英语）.
- ^ Khronos Strengthens Vulkan Ecosystem with Release of Vulkan 1.3, Public Roadmap and Profiles. January 25, 2022 [2023-02-13]. （原始内容存档于2022-01-25）.
- ^ Vulkan Next will bring better support for VR and multiple GPUs. PCWorld. [2017-03-17]. （原始内容存档于2018-12-06） （英语）.
- ^ Smith, Daniel Williams, Ryan. Ashes of the Singularity Revisited: A Beta Look at DirectX 12 & Asynchronous Shading. [2017-03-17]. （原始内容存档于2022-04-22）.
- ^ Breaking: OpenCL Merging Roadmap into Vulkan | PC Perspective. www.pcper.com. [May 17, 2017]. （原始内容存档于November 1, 2017）.
- ^ SIGGRAPH 2018: OpenCL-Next Taking Shape, Vulkan Continues Evolving – Phoronix. www.phoronix.com.
- ^ Clspv is a prototype compiler for a subset of OpenCL C to Vulkan compute shaders: google/clspv, 2019-08-17 [2019-08-20]
- ^ Vulkan Update SIGGRAPH 2019 (PDF).
- ^ The Khronos Group, SIGGRAPH 2015: 3D Graphics API State of the Union, 2015-09-16 [2017-03-17], （原始内容存档于2022-05-11）
- ^ Trademark Status & Document Retrieval. tsdr.uspto.gov. [2017-03-17]. （原始内容存档于2013-05-11） （英语）.
- ^ Valve Developed An Intel Linux Vulkan GPU Driver - Phoronix. www.phoronix.com. [2017-03-17]. （原始内容存档于2022-05-11） （英语）.
- ^ Learning More About The Intel Vulkan Driver, Linux Vulkan Plans - Phoronix. www.phoronix.com. [2017-03-17]. （原始内容存档于2021-04-17） （英语）.
- ^ Smith, Daniel Williams, Ryan. Quick Look: Vulkan Performance on The Talos Principle. [2017-03-17]. （原始内容存档于2022-05-15）.
- ^ 新闻 - Dota 2 Update - May 23rd 2016. store.steampowered.com. [2017-03-17]. （原始内容存档于2020-11-08） （中文（中国大陆））.
- ^ Bethesda.net. Bethesda.net. [2017-03-17]. （原始内容存档于2022-05-11）.
- ^ 存档副本. [2020-02-01]. （原始内容存档于2022-04-08）.
- ^ Quake 1 Ported To Run On Vulkan - Phoronix. www.phoronix.com. [2017-03-17]. （原始内容存档于2022-05-11） （英语）.
- ^ Here is your first look at the first Quake being recreated in Unreal Engine 4 (fan project) - DSOGaming - The Dark Side Of Gaming. www.dsogaming.com. [2017-03-17]. （原始内容存档于2022-04-12） （美国英语）.
- ^ Valve announces Source 2 engine, free for developers. Polygon. 2015-03-03 [2017-03-17]. （原始内容存档于2015-03-05）.
- ^ Mahardy, Mike. GDC 2015: Valve Announces Source 2 Engine. IGN. 2015-03-03 [2017-03-17]. （原始内容存档于2015-03-04） （美国英语）.
- ^ The Talos Principle will support Vulkan – first screenshot released - Croteam. Croteam. 2016-02-05 [2017-03-17]. （原始内容存档于2022-04-12） （美国英语）.
- ^ Epic Games adds Vulkan support to Unreal Engine 4. bit-tech. [2017-03-17]. （原始内容存档于2017-01-19） （英语）.
- ^ Epic Games Unveils ProtoStar at Samsung Galaxy Unpacked. www.unrealengine.com. [2017-03-17]. （原始内容存档于2016-08-10） （英语）.
- ^ Closing in on 3.9 - Forums - Torque 3D. forums.torque3d.org. [2017-03-17]. （原始内容存档于2021-03-18） （英国英语）.
- ^ Torque 3D 3.8 Released! • r/gamedev. reddit. [2017-03-17]. （原始内容存档于2022-05-11） （英语）.
- ^ Kharytoniuk, Artem, GitHub - kennyalive/Quake-III-Arena-Kenny-Edition: The cradle of Quake III Arena., 2019-05-16 [2019-05-16], （原始内容存档于2022-05-11）
- ^ Vulkan DOOM 3 port based on DOOM 3 BFG Edition. July 2018 [2020-07-26]. （原始内容存档于2022-05-11）.
- ^ DOOM on Twitter. Twitter. [2017-03-17]. （原始内容存档于2022-05-11） （英语）.
- ^ DirectX 12, Vulkan support on the way for CryEngine. TweakTown. 2016-08-19 [2017-03-17]. （原始内容存档于2022-05-11） （美国英语）.
- ^ Xenko Game Engine - Xenko 1.7β released!. xenko.com. [2017-03-17]. （原始内容存档于2019-06-23）.
- ^ Intrinsic - Open-source cross-platform graphics and game engine. Intrinsic. [2017-03-17]. （原始内容存档于2016-10-27） （美国英语）.
- ^ Unity engine adds Vulkan support for a big performance boost. The Tech Report. [2017-03-17]. （原始内容存档于2021-09-12）.
- ^ Introducing the Vulkan renderer preview – Unity Blog. Unity Technologies Blog. [2017-03-17]. （原始内容存档于2021-04-20） （美国英语）.
- ^ Linietsky, Juan. Godot Engine - Moving to Vulkan (and ES 2.0) instead of OpenGL ES 3.0. Godot. 2018-02-26 [2018-03-07]. （原始内容存档于2020-06-17）.
- ^ Flax Facts #25 – Vulkan. 2019-04-16 [2020-07-26]. （原始内容存档于2022-05-11）.
- ^ Rage 2 Uses Just Cause Series' Engine Instead of idTech. Shacknews. [2019-05-31]. （原始内容存档于2022-04-12） （英语）.
- ^ Qualcomm and NetEase Announce Collaboration to Support Optimization of NetEase Games on Snapdragon 845 Flagship Mobile Platform. Qualcomm. 2017-12-07 [2019-08-03]. （原始内容存档于2022-05-11） （英语）.
- ^ GPUPerfStudio Vulkan Tools - AMD. AMD. [2017-03-17]. （原始内容存档于2017-01-29） （美国英语）.
- ^ gskvulkanrenderer.c - gtk+ - Multi-platform toolkit. git.gnome.org. [2017-03-17] （英语）.
- ^ Vulkan 1.0 specification released with day-one support for Wayland. Collabora - Open Source Consulting. [2017-03-17]. （原始内容存档于2016-06-24） （英语）.
- ^ Vulkan Overview (PDF). Khronos Group. June 2015 [2015-08-18]. （原始内容 (PDF)存档于2015-12-08）. p. 19 "Vulkan Status"
- ^ Developers, Android. Low-overhead rendering with Vulkan - Android Developers Blog. Low-overhead rendering with Vulkan - Android Developers Blog. 2015-08-10 [2017-03-17]. （原始内容存档于2016-03-08）.
外部链接
- Vulkan 1.0规范 （页面存档备份，存于互联网档案馆）
- Vulkan硬件支持数据库 （页面存档备份，存于互联网档案馆）