跳转到内容

Vulkan

本页使用了标题或全文手工转换
维基百科，自由的百科全书
Vulkan
开发者科纳斯组织，基于AMD的Mantle开发[1][2][3][4][5]
首次发布2016年2月16日，​8年前​（2016-02-16）[6]
当前版本
  • 1.3.301（2024年11月2日；稳定版本）[7]
编辑维基数据链接
源代码库
编辑维基数据链接
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
编辑维基数据链接
网站www.khronos.org/vulkan/

Vulkan是一个低开销、跨平台的二维、三维图形与计算的应用程式接口（API），[11]最早由科纳斯组织在2015年游戏开发者大会（GDC）上发表。[12][13]与OpenGL类似，Vulkan针对全平台即时3D图形程式（如电子游戏和交互媒体）而设计，并提供高效能与更均衡的CPU与GPU占用，这也是Direct3D 12和AMD的Mantle的目标。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]

科纳斯最先把Vulkan API称为“次世代OpenGL行动”（next generation OpenGL initiative）或“glNext”，但在正式宣布Vulkan之后这些名字就没有再使用了。[15]Vulkan基于Mantle构建，AMD将其Mantle API捐赠给科纳斯组织，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

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 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（英语：Standard Portable Intermediate Representation）（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，由于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控制的独特能力可加快跨 Windows和 Linux的效能并且提高影像品质。现今无其他图形 API 提供如此强大的作业系统相容性、成像功能和硬体效率组合[28] 。 例如，CPU中包含的集成GPU可与高端专用GPU结合使用，以略微提高性能。

Vulkan 1.1

科纳斯在SIGGRAPH2016上宣布Vulkan将支持自动多GPU功能,类似于Direct3D 12所提供的功能[29] ,显示驱动程序不再需要处理多个GPU的使用,相反，两个或更多完全不同的GPU之间可以智能地分配工作负载[30]。

科纳斯于2018年3月7日发布了Vulkan 1.1[31] 。它扩展了几个核心功能，包括子集操作，例如多视图、设备组、高级渲染和编辑操作程序跨流程API交互操作。这些核心功能还包括16位内存获取高级计算，HLSL内存分布支持，视频流的显示，处理和编程，通过许多视频编辑解码器生成的YCbcRr颜色格式化纹理的直接抽样。同时，它还带来了与DirectX 12的更好兼容性，显式支持多GPU，光线跟踪支持[32][33]，为下一代GPU奠定了基础。[34]

vulkan 1.2

2020年1月15日，科纳斯组织发布了Vulkan 1.2，将23个已经通过验证的扩展集成到基本Vulkan标准中[35]，大部份用来帮助提升Vulkan与其他图形API之间的兼容层性能。

Vulkan 1.3

2022年1月25日，科纳斯组织发布了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（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。[45][46]

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

电子游戏

游戏引擎

开发工具

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（英语：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（英语：Context management）、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

  • OpenGL，科纳斯组织的另一个图形API
  • OpenCL，科纳斯组织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

参考资料

  1. ^ 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）. 
  2. ^ 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. ^ 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）. 
  4. ^ 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... 
  5. ^ 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. ^ 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）. 
  7. ^ v1.3.301. 2024年11月2日 [2024年11月2日]. 
  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]. （原始内容存档于2016-02-17） （英国英语）. 
  9. ^ 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. ^ 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）. 
  11. ^ 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）. 
  12. ^ 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）. 
  13. ^ Vulkan - Graphics and compute belong together. Khronos.org. [2015-03-05]. （原始内容存档于2021-05-09）. 
  14. ^ 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）. 
  15. ^ glNext revealed as Vulkan graphics API. 2015-03-03 [2015-03-30]. （原始内容存档于2016-10-14） （英语）. 
  16. ^ 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）. 
  17. ^ 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）. 
  18. ^ 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）. 
  19. ^ 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）. 
  20. ^ 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. ^ 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]. （原始内容存档于2016-03-09） （英语）. 
  23. ^ 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）. 
  24. ^ 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）. 
  25. ^ 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）. 
  26. ^ Kessenich, John. An Introduction to SPIR-V (PDF). Khronos Group. [2017-02-18]. （原始内容 (PDF)存档于2015-03-09）. 
  27. ^ 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）. 
  28. ^ AMD Vulkan API. AMD. [2020-07-26]. （原始内容存档于2019-07-14）. 
  29. ^ 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）. 
  30. ^ 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）. 
  31. ^ 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）. 
  32. ^ 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）. 
  33. ^ 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）. 
  34. ^ 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）. 
  35. ^ 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）. 
  36. ^ 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）. 
  37. ^ 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）. 
  38. ^ 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）. 
  39. ^ Breaking: OpenCL Merging Roadmap into Vulkan | PC Perspective. www.pcper.com. [May 17, 2017]. （原始内容存档于November 1, 2017）. 
  40. ^ SIGGRAPH 2018: OpenCL-Next Taking Shape, Vulkan Continues Evolving – Phoronix. www.phoronix.com. 
  41. ^ Clspv is a prototype compiler for a subset of OpenCL C to Vulkan compute shaders: google/clspv, 2019-08-17 [2019-08-20] 
  42. ^ Vulkan Update SIGGRAPH 2019 (PDF). 
  43. ^ 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） 
  44. ^ Trademark Status & Document Retrieval. tsdr.uspto.gov. [2017-03-17]. （原始内容存档于2013-05-11） （英语）. 
  45. ^ 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）. 
  46. ^ 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）. 
  47. ^ 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）. 
  48. ^ 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））. 
  49. ^ Bethesda.net. Bethesda.net. [2017-03-17]. （原始内容存档于2022-05-11）. 
  50. ^ 存档副本. [2020-02-01]. （原始内容存档于2022-04-08）. 
  51. ^ 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）. 
  52. ^ 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）. 
  53. ^ 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）. 
  54. ^ 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）. 
  55. ^ 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）. 
  56. ^ 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）. 
  57. ^ 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）. 
  58. ^ 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）. 
  59. ^ Torque 3D 3.8 Released! • r/gamedev. reddit. [2017-03-17]. （原始内容存档于2022-05-11） （英语）. 
  60. ^ 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） 
  61. ^ 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）. 
  62. ^ DOOM on Twitter. Twitter. [2017-03-17]. （原始内容存档于2022-05-11） （英语）. 
  63. ^ 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）. 
  64. ^ Xenko Game Engine - Xenko 1.7β released!. xenko.com. [2017-03-17]. （原始内容存档于2019-06-23）. 
  65. ^ 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）. 
  66. ^ 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）. 
  67. ^ 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）. 
  68. ^ 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）. 
  69. ^ Flax Facts #25 – Vulkan. 2019-04-16 [2020-07-26]. （原始内容存档于2022-05-11）. 
  70. ^ 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）. 
  71. ^ 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）. 
  72. ^ GPUPerfStudio Vulkan Tools - AMD. AMD. [2017-03-17]. （原始内容存档于2017-01-29） （美国英语）. 
  73. ^ gskvulkanrenderer.c - gtk+ - Multi-platform toolkit. git.gnome.org. [2017-03-17] （英语）. 
  74. ^ 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）. 
  75. ^ 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"
  76. ^ 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

检索自“https://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=Vulkan&oldid=84572762”