Vulkan

Vulkan
Тип	API
Автор	Khronos Group
Разработчик	Khronos Group
Написана на	C
Операционная система	Linux, Android, Microsoft Windows, Fuchsia, BSD Unix, QNX, MacOS, IOS, Nintendo Switch, Raspberry Pi, Tizen и Stadia
Первый выпуск	16 февраля 2016 г.
Аппаратная платформа	кроссплатформенность
Последняя версия	1.2 (15 января 2020)
Состояние	Актуальное
Лицензия	Пользовательское соглашение
Сайт	khronos.org/vulkan/

Vulkan (рус. Вулкан) — кроссплатформенный API для 2D- и 3D-графики, впервые представленный Khronos Group в рамках конференции GDC 2015^[1][2].

Vulkan API изначально был известен как «новое поколение OpenGL» или просто «glNext», но после анонса компания отказалась от этих названий в пользу названия Vulkan^[3]. Как и OpenGL, Vulkan позволяет с высокой производительностью отображать в реальном времени различные приложения с 3D-графикой, такие как игры или интерактивные книги на всех платформах, а также обеспечивает более высокую производительность и меньшую нагрузку на процессор, аналогично Direct3D 12, Metal^[en] и Mantle. Vulkan основан на технологиях AMD в Mantle^{[4][5][6][7][8]}.

Обзор[ | ]

Целью Vulkan было превзойти другие API, включая его предшественника OpenGL, в части снижения накладных расходов, повышения степени прямого контроля над GPU и уменьшения нагрузки на CPU. Vulkan имеет предполагаемые преимущества:

• OpenGL использует язык высокого уровня для написания шейдеров GLSL. Это вынуждает каждого производителя OpenGL-драйвера реализовывать свой собственный компилятор для GLSL, который работает во время выполнения графического приложения, компилируя шейдерные программы в исполняемый целевой платформы. Vulkan вместо этого предлагает промежуточный двоичный формат SPIR-V^[en], аналогичный двоичному формату, в который компилируются HLSL-шейдеры на платформе Direct3D. Это снимает бремя с поставщиков драйверов, позволяя компилировать шейдеры на этапе разработки. Также позволяет разработчикам приложений писать шейдеры на других языках, кроме GLSL.
• Кроссплатформенный API поддерживается на мобильных устройствах и высокопроизводительных видеокартах.
• Улучшенная поддержка современных систем, использующих многопоточность.
• Снижение нагрузки на центральный процессор в ситуациях, когда он является недостаточно производительным, что позволяет достичь более высокой пропускной способности для GPU-вычислений и визуализации.
• Серьёзным преимуществом Vulkan перед Direct3D 12 является возможность запускать современные 3D-игры не только в среде Windows 10, но и на компьютерах под управлением ОС Windows 7 и Windows 8.1^[9][10].

Для упрощения разработки приложений на Vulkan в 2018 году AMD выпустила вспомогательную оболочку V-EZ, которая берёт на себя многие вспомогательные функции при разработке, так что разработчику необязательно сразу разбираться со всеми тонкостями работы Vulkan API^[11][12].

История[ | ]

Летом 2014 года Khronos Group начала проект по созданию следующего поколения графического API. В 2014 году на SIGGRAPH проект был публично анонсирован с призывом к участию.

Согласно ведомству США по патентам и товарным знакам, фирменный знак «Vulkan» был зарегистрирован 19 февраля 2015 года^[13].

Vulkan был официально назван и анонсирован на Game Developers Conference 2015, хотя домыслы и слухи вокруг нового API существовали заранее. Один из вариантов названий был «glNext»^[14].

3 марта 2015 года Valve анонсировала Source 2, игровой движок с поддержкой графического API Vulkan^[15][16].

В начале 2015 года LunarG (финансируется Valve) разработан и представлен драйвер Linux для Intel, который позволил Vulkan иметь совместимость с интегрированной графической системой HD 4000 серии, которая, несмотря на открытый драйвер Mesa, не полностью совместима с OpenGL 4.0^[17][18]. Существует ещё возможность^[19] поддержки Ivy Bridge, так как он поддерживает Direct3D 11.

10 августа 2015 года Google объявила о будущей версии Android с поддержкой Vulkan^[20].

18 декабря 2015 года Khronos Group объявила о том, что спецификация версии Vulkan 1.0 практически завершена и будет выпущена, когда будут доступны совместимые драйверы.

16 февраля 2016 года выпущена публичная спецификация версии Vulkan 1.0^[21] и экспериментальные драйверы для видеокарт AMD и Nvidia.

26 февраля 2018 года Khronos в рамках спецификации The Vulkan® Portability Initiative выпустили общедоступную версию Vulkan 1.0 SDK для работы на платформах MacOS и iOS^[22].

7 марта 2018 года выпущена публичная спецификация версии Vulkan 1.1^[23].

15 января 2020 года выпущена публичная спецификация версии Vulkan 1.2^[24].

15 января 2020 года Khronos Group объявила что HLSL-компилятор от Microsoft теперь поддерживает трансляцию в SPIR-V^[en]. Теперь HLSL наряду с GLSL официально является языком программирования шейдеров для Vulkan^[25].

17 марта 2020 года была добавлена поддержка трассировки лучей^[26].

Использование Vulkan[ | ]

Игры[ | ]

• The Talos Principle — первая игра от хорватской компании Croteam, использующая данную технологию на практике.^[27]
• Dota 2 — 23 марта 2016 года была добавлена экспериментальная поддержка Vulkan и попала в релиз в мае 2016.^[28]
• Doom — 11 июля 2016 года Id Software выпустили патч для игры Doom (2016), в котором отрисовка графики и расчёт физических взаимодействий были переделаны с OpenGL на Vulkan.^[29][30][31]
• Doom Eternal — изначально использует API Vulkan.
• vkQuake — порт игры Quake на Vulkan выпущен в июле 2016.^[32][33]
• Need for Speed: No Limits, Vainglory и Heroes of Incredible Tales — в июне 2016 года Samsung объявила о поддержке портирования игр с OpenGL ES на Vulkan для смартфона Samsung Galaxy S7.^[34]
• Mad Max (игра, 2015) — 30 марта 2017 года в бета-тест вышла версия игры для Linux, использующая Vulkan.
• Olympus Rising — Поддержка добавлена 20 августа 2016.
• Rust — Поддержка добавлена 13 января 2017.
• Destinations — Поддержка добавлена 22 февраля 2017.
• Wolfenstein II: The New Colossus — Поддержка добавлена 27 октября 2017.^[35]
• Побег из Таркова — объявлено добавление поддержки в будущем. ^[36]
• X4 Foundations — объявлена поддержка Vulkan.^[37]
• Star Citizen — объявлена поддержка Vulkan.^[38]
• No Man's Sky — поддержка добавлена в патче 1.77.
• World War Z — изначально использует API Vulkan.
• Red Dead Redemption 2 — изначально использует API Vulkan. Игра поддерживает два API — Vulkan и DirectX 12, но согласно отзывам игроков и обзорам, производительность при использовании Vulkan выше^[39].
• Detroit: Become Human — изначально использует API Vulkan.
• Tom Clancy’s Rainbow Six Siege и Tom Clancy’s Ghost Recon Breakpoint — 28 января 2020 года была добавлена экспериментальная поддержка API Vulkan
• X-Plane 11 — 3 апреля 2020 года, студия-разработчик игры-авиасимулятора выпустила обновление 11.50, которое включает в себя API Vulkan.
• Path of Exile — 28 мая 2020 года было выпущено обновление 3.10.2 с поддержкой бета-версии отрисовщика на базе Vulkan.^[40]
• Baldur's Gate III — изначально использует API Vulkan. Игра поддерживает два API — Vulkan и DirectX 11.

Игровые движки[ | ]

• Source 2 — В марте 2015, Valve Corporation анонсировала Source 2, который получил поддержку Vulkan.
• Serious Engine 4 — В феврале 2016, Croteam объявила о поддержке Vulkan в Serious Engine.
• Unreal Engine 4 — В феврале 2016, Epic Games анонсировала Unreal Engine 4 с поддержкой Vulkan.
• Torque 3D^[en] — В апреле 2016, разработчики объявили что добавили поддержку Vulkan.
• Quake Engine — В июне 2016 была добавлена поддержка Vulkan.
• id Tech 3 — В мае 2017 была добавлена поддержка Vulkan.
• id Tech 4 — В августе 2017 была добавлена поддержка Vulkan.
• id Tech 6 — В мае 2016 id Software объявили что Doom на движке id Tech 6 будет поддерживать Vulkan.
• id Tech 7 — В июне 2018 id Software анонсировали движок id Tech 7 который работает исключительно на Vulkan.
• Xenko^[en] — В июле 2016, была добавлена поддержка Vulkan.
• Unity — Поддержка Vulkan появилась в версии 5.6.
• CryEngine — Поддержка Vulkan появилась в версии 5.4.
• Intrinsic — бесплатный кросс-платформенный игровой движок с открытым исходным ом, который поддерживает Vulkan.
• Unigine — В апреле 2017, Unigine Corp анонсировала поддержку Vulkan для своего движка Unigine.
• Abyss Engine — В мае 2017, Deep Silver выпустила Galaxy on Fire 3 Manticore на Android с поддержкой Vulkan.
• Banshee 3D — бесплатный кросс-платформенный игровой движок с открытым исходным ом, который поддерживает Vulkan.
• Godot Engine — Планируется в версии 4.0^[41]
• Turbo Engine (Leadwerks 5.0) - платный движок, от Leadwerks Technologies.

Библиотеки обёртки[ | ]

• Anvil – сокращает время на написание рабочего приложения Vulkan с нуля. Часть проекта GPUOpen^[en][42].
• GLOVE – «OpenGL ES Over Vulkan», действует как промежуточный слой между OpenGL ES и Vulkan^[43].
• MoltenVK^[en] – позволяет приложениям Vulkan работать поверх Metal^[en] в операционных системах macOS и iOS от Apple^[44].
• V-EZ – «Лёгкий режим» для Vulkan, предназначен для упрощения сложности использования Vulkan. Часть проекта GPUOpen^[45].
• Vulkan-Hpp - обёртка для языка программирования C++^[46].
• Vulkano – обёртка для языка программирования Rust^[47].
• PasVulkan – обёртка для языка программирования Object Pascal^[48].
• NVK – Vulkan API для Node.js, позволяет писать приложений на языках программирования JavaScript и TypeScript^[49].
• DXVK - обертка для использования DirectX 9-11 игр и приложений под Vulkan без необходимости их переписывать
• nGlide - обертка для использования Glide игр и приложений под Vulkan без необходимости их переписывать.
• D9VK - обертка для использования DirectX 9 игр и приложений под Vulkan без необходимости их переписывать.

Совместимость[ | ]

Начальная спецификация утверждает, что Vulkan будет работать на оборудовании, которое в настоящее время поддерживает OpenGL ES 3.1 или OpenGL 4.x и выше^[50]. В качестве поддержки Vulkan потребует новых графических драйверов, но это не обязательно означает, что все существующие устройства, которые поддерживают OpenGL ES 3.1 или OpenGL 4.X будут иметь доступные драйверы с поддержкой Vulkan.

См. также[ | ]

• OpenGL — другой графический API от Khronos Group.
• OpenCL — другой API для вычислений от Khronos Group.
• Mantle — низкоуровневый графический и вычислительный API от AMD.
• DirectX — набор API для Windows и Xbox.
• Metal (API)^[en] — низкоуровневый графический и расчётный API для iOS и macOS.
• AMDGPU^[en] — свободный графический драйвер видеокарт AMD для Linux.
• Glide — API для трёхмерной графики, разработанный 3dfx Interactive.

Примечания[ | ]

Литература[ | ]

• Селлерс Г. Vulkan. Руководство разработчика = Vulkan. Programming Guide. — ДМК Пресс, 2017. — 394 с. — ISBN 978-5-97060-486-1.