Vulkan (API)
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| 開發者 | 科納斯組織，基于AMD的Mantle开发[1][2][3][4][5] |
|---|---|
| 初始版本 | 2016年2月16日（2016-02-16）[6] |
| 穩定版本 | |
| 穩定版本 | 1.0.76 （2018年5月25日（2018-05-25）[7] ） |
| 開發狀態 | 活跃 |
| 操作系统 | Android、Linux、Tizen、Microsoft 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]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]
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]
目录
1 特性
1.1 计划中的功能
2 历史
3 支持Vulkan的软件
3.1 电子游戏
3.2 游戏引擎
3.3 开发工具
3.4 操作系统组件
4 兼容性
5 参见
6 參考資料
7 外部链接
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（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
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 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。[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
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（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
电子游戏
参见：支持Vulkan的游戏列表
- 《塔洛斯法则》——首个支持Vulkan渲染的游戏[36]
- 《Dota 2》——2016年5月开始支持[37]
- 《毁灭战士》——2016年7月开始支持[38]
- vkQuake——《雷神之锤》的Vulkan移植版，于2016年7月发布[39][40]
游戏引擎
Source 2——2015年3月由Valve公司发布[41][42]- Serious Engine 4——2016年2月，Croteam宣布支持Vulkan API[43]
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[44][45]
Torque 3D——2016年4月，开发者社区宣称将提供Vulkan支持[46][47]
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[48]
CryEngine——Crytek计划提供支持[49]- Xenko——2016年7月加入支持[50]
- Intrinsic——在GitHub上托管的开源跨平台游戏引擎[51]
Unity——2016年12月，Unity Technologies表示其Unity游戏引擎5.6版将支持Vulkan API；[52]2017年3月，Unity 5.6提供正式支持[53]
Roblox——自2017年3月起，Roblox支持Vulkan渲染
开发工具
GPU PerfStudio 3.6，在Windows与Linux平台上支持Vulkan[54]
GTK+ Scene Graph Kit，作为GTK+ 3.90的一个组件于2017年3月发布[55]
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。[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、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。[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 Nougat（Android 7.x）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]
参见
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
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^ 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...
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^ Developers, Android. Low-overhead rendering with Vulkan - Android Developers Blog. Low-overhead rendering with Vulkan - Android Developers Blog. 2015-08-10 [2017-03-17].
外部链接
- Vulkan 1.0规范
- Vulkan硬件支持数据库
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