Что такое directx opengl vulkan

Проблема несовместимых API или как легко поддерживать совместимость с OpenGL, DirectX и Vulkan

Описание проблемы

Предлагаемое решение

Итак вы реализуете класс Game, пишите игровую логику, делаете это максимально кроссплатформенно и не привязываясь к определенным низкоуровневым API. Через структуру OutputData возвращаете данные геометрии, данные оцифрованного звука, желательно управляющие команды и ошибки.

UDP: Код представленный в статье лишь пример и модель, его цель объяснить идею, а не эффективно выполнится, поэтому я опустил различные оптимизации.

Дальше надо написать функцию main. Именно функция main и вызывает конкретные функции OpenGL/DirectX/Vulkan попутно вызывая код вашего приложения через функцию Tick. Из функции Tick возвращаются данные, которые конкретное API может использовать для рендеринга, воспроизведения звука и т.д. Общий код функции main может быть таким:

Под каждую конфигурацию нужно написать свой main, который связывается с кодом вашей прикладной библиотеки.

Важно не забыть сделать отображения кодов нажатых клавиш, потому что у стороннего API и у вашей прикладной библиотеки коды клавиш могут быть разные. (Вы же определяете коды клавиш в прикладной библиотеке не привязываясь к конкретным API для работы с клавиатурой)

Заключение

Переносимость кода под любые API с минимальным переписыванием кода,

Ускорение темпа разработки, потому что можно очень много времени потратить на проектирование интерфейса IRenderer, а затем на дописывание/переписывание,

Спорный плюс: если оформить вашу прикладную библиотеку в виде dll, то можно подключить эту dll в собственный main и выполнить портирование программы на API, которые использует ваша система. Но к сожалению формат dll не стандартизирован и не переносим с одной платформы на другую.

И это все можно применять не только к играм, потому что на сегодняшний день почти любое приложение использует графику, звуки и т.д. В статье я сделал упор именно на сферу графики и геймдева, потому что в данный момент занимаюсь этим.

Важно: данный подход стоит применять только в случае несовместимых API. Когда API совместимы (сокеты, потоки, менеджеры памяти и все что работает примерно одинаково), то лучше сделать интерфейс для API, а не приложения.

Честно, я не знаю каким решением пользуются крупные компании вроде EpicGames. Возможно с их количеством экспертов по всем областям программирования они могут продумать и спроектировать интерфейс IRenderer. Но я не думаю что это под силу небольшой группе программистов, которые далеко не эксперты в применении низкоуровневых API. Если у кого-то есть информация о том, как это делается в крупных и не очень компаниях, то я буду рад, если вы скинете это в комментариях.

Источник

Vulkan API: что это такое и для чего он нужен в смартфоне

Причем не только у пользователей десктопов, но и в среде поклонников мобильных платформ.

В нашей статье мы вкратце проясним, что это такое вообще, для чего нужно, и почему без него не получится играть.

Что такое API

Мы все пользуемся этой непонятной штуковиной изо дня в день, причем большинство об этом даже не подозревает.

И правильно: ведь один из признаков хорошего программного продукта – отсутствие потребности разбираться, «как оно там работает».

В общем случае суть понятия API довольно-таки проста: это интерфейс или набор протоколов и спецификаций, позволяющий одной программе общаться с другой. Желательно, хотя и не гарантированно, без шаманских танцев с бубном.

В этом случае программа, для работы с которой создается API, выступает в роли некоего «черного ящика»: программисту не надо знать, как там что устроено, ему достаточно набора управляющих команд, на которые последует четко прописанная реакция.

Если говорить о компьютерной графике, то этот интерфейс позволяет «рисовать» на дисплее устройства с минимальными затратами времени программиста.

Все уже продумано и подготовлено, и чтобы получить результат, ему достаточно написать несколько строк кода, вместо «простыней».

Проблемы кроссплатформенности

Тот самый DirectX, о котором говорилось в начале статьи, при своем создании затачивался под вполне конкретную аппаратную и программную платформу. Если конкретнее – под Windows и x86.

Как результат – уже под Linux использовавшие ее игры шли только при посредстве молотка и какой-то матери использования любительских симуляторов с уровнем надежности «As is», т.е., «на свой страх и риск».

Однако к концу десятых такая ситуация была уже неприемлема, и Microsoft пришлось позаботиться о кроссплатформенности. В отличие от «мелкомягкого» API, Vulkan изначально создавался Khronos Group как кроссплатформенный интерфейс.

Этот консорциум еще ранее получил контроль над основным конкурентом DirectX, OpenGL, но развитие трехмерной графики требовало новых решений, свободных от «наследия» прежних лет, продиктованного необходимостью в совместимости.

Где используется Vulkan

На сегодняшний день версии данного API существуют практически для любой актуальной десктопной или мобильной платформы:

Помимо операционных систем, поддержка интерфейса имеется в большинстве современных движков, применяемых для создания игр, таких, как Unreal Engine, Unity, Quake Engine и десятка прочих.

Для пользователей старого «железа» стала неприятным сюрпризом необходимость в аппаратной поддержке новой технологии. Старые видеокарты были просто неспособны использовать Vulkan ни при каких условиях.

Как результат – многие новинки игр, даже при вроде бы приличной производительности системы, попросту не запускались. А некоторые из них стали «проблемными», начиная с определенных версий, как, например, No Man’s Sky.

А что в смартфонах?

В точности такая же картина, как и на десктопах: поддержка нового API заложена не только в самом Android, но и на аппаратном уровне. Графические процессоры чипсетов получили поддержку Vulkan начиная с 2016 года.

Поэтому к настоящему моменту все новые модели смартфонов совместимы с данным интерфейсом, так же как и с другими предназначенными для 3D графики API: OpenGL, OpenCL и DirectX.

Актуальной версией на момент написания статьи является 1.1.

Особо стоит отметить Apple, которая, как обычно, «особенная»: купертинцы активно продвигают в среде создателей мобильных игр собственную API под названием Metal.

Она появилась на год раньше Vulkan, поскольку уже тогда было ясно, что старые интерфейсы исчерпали свои возможности. Результаты использования новинки просто поражали: портированные старые игры получали увеличение производительности по сравнению с OpenGL до 10 раз!

Однако очевидно, что в современных условиях для подобного случая проприетарность – это путь в никуда.

В заключение

С точки зрения пользователя Vulkan не представляет никаких возможностей для непосредственного взаимодействия.

Либо он по умолчанию имеется, и даже знать о его присутствии не обязательно – либо (в случае старых девайсов), его нет, и ничего с этим не поделаешь.

Достаточно знать возможности своего устройства и требования игры, которую на нем предполагается запустить – и этого более чем достаточно.

Источник

Что означает появление технологии Vulkan для пользователей

На минувшей неделе стало известно о глобальном релизе графических драйверов, которые отныне поддерживают новый низкоуровневый API Vulkan. Первыми, кто обратил внимание на эту новость, стали геймеры с настольными компьютерами, поскольку Vulkan в первую очередь затрагивает работу графической составляющей и со временем должен заменить морально устаревший стандарт OpenGL ES. Последний дебютировал ещё в те времена, когда компьютеры работали на одноядерных процессорах и большинство пользователей даже не задумывались о многоядерных высокопроизводительных устройствах. Однако всё меняется, и число доступных ядер в настольных и мобильных процессорах уже приближается к дюжине. Для максимально эффективного использования их потенциала и была начата работа над новым API.

В общем представлении Vulkan должен принести улучшенный игровой и пользовательский опыт, а также более высокое качество игр, в том числе на Android. По сравнению с традиционными OpenGL и Direct3D, Vulkan предоставляет возможность реализовать многопоточность и более эффективно использовать центральный процессор. Технология изначально основана на разработке от AMD под названием Mantle, однако вскоре идея была подхвачена консорциумом Khronos Group, в который сегодня входит больше 100 членов по всему миру. Vulkan версии 1.0 был выпущен для Windows, Linux и Android. Особенно большое влияние Vulkan окажет именно на мобильную платформу, поскольку предоставит разработчикам прямой доступ к GPU для полного контроля над его работой. Можно ожидать не только повышение качества изображения, но и уменьшение энергопотребления при том же результате.

Что означает появление технологии Vulkan для пользователей

NVIDIA уже опубликовала необходимые образы для разработчиков, чтобы те могли адаптировать их к нынешним Android-планшетам с чипами NVIDIA, однако сегодня их доля на рынке мизерна. Среди Khronos Group мелькают имена известных производителей, в частности, Google, Samsung, Sony, Qualcomm, Huawei и некоторых других, однако как скоро они начнут внедрять Vulkan, сказать довольно сложно. Хочется верить, что Google сделает Vulkan приоритетной разработкой для Android, однако пока что об этом официально ничего не сообщается.

Источник

Vulkan. Руководство разработчика. Настройка окружения

Я переводчик ижевской компании CG Tribe и здесь я буду публиковать перевод руководства к Vulkan API. Ссылка на источник — vulkan-tutorial.com. Это моя вторая публикация, которая посвящена переводу раздела Development Environment.

9. Загрузка моделей

10. Создание мип-карт

FAQ

Политика конфиденциальности

1. Вступление

2. Краткий обзор

3. Настройка окружения

Windows

Если вы занимаетесь разработкой для Windows, то, скорее всего, вы используете Visual Studio. Для полной поддержки С++17 необходимо использовать Visual Studio 2017 или 2019. Шаги, описанные ниже, подходят для VS 2017.

Vulkan SDK

Самым важным компонентом для разработки программ с Vulkan является SDK. Он включает в себя заголовочные файлы, стандартные слои валидации, инструменты отладки и загрузчик функций Vulkan. Загрузчик ищет методы драйвера в рантайме (во время исполнения) так же, как это делает библиотека GLEW для OpenGL.

SDK можно загрузить с сайта LunarG. Для этого используйте кнопки внизу страницы. Вам необязательно создавать аккаунт, однако с ним у вас будет доступ к дополнительной документации.

Если вы получили сообщение об ошибке, убедитесь, что ваша видеокарта поддерживает Vulkan, а драйвер обновлен до последней версии. См. главу Введение, в которой даны ссылки на драйверы крупных производителей.

В этой папке есть и другие программы, которые могут оказаться полезными для разработки. Программы glslangValidator.exe и glslc.exe используются для компиляции шейдеров из GLSL в байт-код. Подробно эта тема будет рассмотрена в главе Шейдерные модули. В папке Bin также находятся dll библиотеки загрузчика Vulkan и слоёв валидации, в папке Lib — статические библиотеки, а в папке Include – заголовочные файлы Vulkan. Вы можете изучить и другие файлы, но для руководства они нам не понадобятся.

Как уже было сказано, Vulkan – это API, независимый от платформы, в котором нет инструментов создания окна для отображения результатов рендеринга. Чтобы использовать преимущества кроссплатформенности Vulkan и избежать ужасов Win32, мы будем использовать библиотеку GLFW для создания окна. Есть и другие доступные библиотеки, например, SDL, но GLFW лучше тем, что она абстрагирует не только создание окна, но и некоторые другие платформенно-зависимые функции.

В отличие от DirectX 12, в Vulkan нет библиотеки для операций линейной алгебры, поэтому ее придется скачать отдельно. GLM – это удобная библиотека, разработанная для использования с графическими API, она часто используется с OpenGL.

Библиотека GLM – это header only библиотека. Скачайте последнюю версию и сохраните ее в удобном месте. У вас должна получиться подобная структура каталогов:

Настройка Visual Studio

После установки всех библиотек мы можем настроить проект Visual Studio для Vulkan и написать немного кода, чтобы убедиться, что все работает.

Добавьте в файл код, указанный ниже. Вам необязательно пытаться понять его сейчас, важно узнать, соберется ли и запустится ли программа. В следующей главе мы начнем описание с самых азов.

Добавьте include директории для Vulkan, GLFW и GLM:

Перейдите в Linker → General → Additional Library Directories и добавьте расположения lib-файлов для Vulkan и GLFW:

Введите имена lib-файлов Vulkan и GLFW:

И измените настройки стандарта на C++:

Теперь вы можете закрыть диалог с настройками проекта. Если все сделано верно, подсветки ошибок в коде больше не будет.

Не забудьте выбрать для компиляции 64-битный режим.

Проверьте, чтобы число расширений не равнялось нулю («X extensions supported» в консоли).

Поздравляем, вы готовы к работе с Vulkan!

Linux

Инструкции ниже предназначены для пользователей Ubuntu, но вы можете следовать им, изменив команды apt на подходящие вам команды менеджера пакетов. Вам нужен компилятор с поддержкой С++17 (GCC 7+ или Clang 5+). Вам также понадобится утилита make.

Vulkan Packages

Самыми важными компонентами для разработки с использованием Vulkan под Linux являются загрузчик Vulkan, слои валидации и несколько утилит командной строки для проверки совместимости вашего компьютера с Vulkan:

Если вы получили сообщение об ошибке, убедитесь, что ваша видеокарта поддерживает Vulkan, а драйвер обновлен до последней версии. См. главу Введение, в которой даны ссылки на драйверы крупных производителей.

Как уже было сказано, Vulkan – это API, независимый от платформы, в котором нет инструментов создания окна для отображения результатов рендеринга. Чтобы использовать преимущества кроссплатформенности Vulkan и избежать ужасов X11, мы будем использовать библиотеку GLFW для создания окна. Есть и другие доступные библиотеки, например, SDL, но GLFW лучше тем, что она абстрагирует не только создание окна, но и некоторые другие платформенно-зависимые функции.

Мы будем устанавливать GLFW с помощью следующей команды:

В отличие от DirectX 12, в Vulkan нет библиотеки для операций линейной алгебры, поэтому ее придется скачать отдельно. GLM – это удобная библиотека, разработанная для использования с графическими API, она часто используется с OpenGL.

Библиотека GLM – это header only библиотека. Ее можно установить из пакета libglm-dev :

Компилятор шейдеров

Теперь, когда настройка почти завершена, осталось установить программу для компиляции шейдеров из GLSL в байт-код.

glslc: error: no input files

Мы подробно рассмотрим glslc в главе о шейдерных модулях.

Настройка проекта для makefile

После установки всех библиотек мы можем настроить проект makefile для Vulkan и написать немного кода, чтобы убедиться, что все работает.

Аналогично определите базовые флаги линкера в переменной LDFLAGS :

Флаг -lglfw подключает библиотеку GLFW, -lvulkan — загрузчик Vulkan, а остальные флаги — низкоуровневые библиотеки и зависимости самой GLFW.

Запуск команды make test позволит убедиться, что программа работает успешно. При закрытии пустого окна программа должна завершиться успешным кодом возврата ( 0 ). У вас должен получиться готовый makefile, похожий на приведенный ниже:

MacOS

Инструкции ниже предназначены для тех, кто использует Xcode и менеджер пакетов Homebrew. Имейте в виду, что версия MacOS не должна быть ниже 10.11, а ваше устройство должно поддерживать Metal API.

Vulkan SDK

Самым важным компонентом для разработки программ с Vulkan является SDK. Он включает в себя заголовочные файлы, стандартные слои валидации, инструменты отладки и загрузчик функций Vulkan. Загрузчик ищет методы драйвера в рантайме (во время исполнения) так же, как это делает библиотека GLEW для OpenGL.

SDK можно загрузить с сайта LunarG. Для этого используйте кнопки внизу страницы. Вам необязательно создавать аккаунт, однако с ним у вас будет доступ к дополнительной документации.

Версия SDK для MacOS использует библиотеку MoltenVK. MacOS не имеет прямой поддержки Vulkan, а MoltenVK используется как прослойка для передачи вызовов в Apple Metal. Благодаря этому вы можете воспользоваться преимуществами отладки и производительности Apple Metal.

Как уже было сказано, Vulkan – это API, независимый от платформы, в котором нет инструментов создания окна для отображения результатов рендеринга. Мы будем использовать библиотеку GLFW для создания окна. Есть и другие доступные библиотеки, например, SDL, но GLFW лучше тем, что она абстрагирует не только создание окна, но и некоторые другие платформенно-зависимые функции.

Для установки GLFW на MacOS мы будем использовать менеджер пакетов Homebrew:

В Vulkan нет библиотеки для операций линейной алгебры, поэтому ее придется скачать отдельно. GLM – это удобная библиотека, разработанная для использования с графическими API, она часто используется с OpenGL.

Библиотека GLM – это header only библиотека. Ее можно установить из пакета glm :

Настройка Xcode

Запустите Xcode и создайте новый проект Xcode. В появившемся окне выберите Application > Command Line Tool.

Имейте в виду, вам необязательно пытаться понять весь код сейчас. Мы просто хотим использовать некоторые вызовы API, чтобы убедиться, что все работает правильно.

Xcode покажет некоторые ошибки, например, библиотеки, которые не были найдены. Необходимо настроить проект так, чтобы устранить эти ошибки. Выберите ваш проект в панели Project Navigator. Откройте вкладку Build Settings и выполните следующее:

(На скриншоте на каждый параметр приходится по одному пути. Но, если следовать этому мануалу, вы получите по два пути на параметр. — Прим. пер.)

Конфигурация Xcode должна иметь следующий вид:

Осталось настроить несколько переменных среды. В панели инструментов Xcode перейдите в Product > Scheme > Edit Scheme. и во вкладке Arguments добавьте две переменные среды:

• VK_ICD_FILENAMES = vulkansdk/macOS/share/vulkan/icd.d/MoltenVK_icd.json
• VK_LAYER_PATH = vulkansdk/macOS/share/vulkan/explicit_layer.d

У вас должно получиться следующее:

Итак, настройка завершена! После запуска проекта (не забудьте установить конфигурацию сборки Debug или Release) вы увидите следующее:

Число расширений должно быть больше нуля («X extensions supported» в консоли). Остальные логи берутся из библиотек. Вы можете получать разные сообщения в зависимости от вашей конфигурации.

Поздравляем! Теперь вы готовы к реальной работе с Vulkan.

Источник

OpenGL vs Vulkan

Difference Between OpenGL vs Vulkan

The following article provides an outline for OpenGL vs Vulkan. OpenGL is a cross-platform API where API refers as application programming interface and focus on rendering of 2D as well as 3D vector graphics with effective result. For accelerated hardware rendering it interact with graphics processing unit (GPU). The plus point about this is it an open source and free API. Vulkan is also cross platform software which works as 3d graphics as well as computing software not only this but it also deals with programming of video games and multimedia elements. Both software has also most same work even though they are different from each other. Today in this article we will find out what are those things which make this two software different from each other although their developer is same.

Head to Head Comparison Between OpenGL vs Vulkan (Infographics)

Below are the top 6 differences between OpenGL vs Vulkan:

3D animation, modelling, simulation, game development & others

Key Difference Between OpenGL vs Vulkan

Let us discuss some of the major key differences between OpenGL vs Vulkan:

OpenGL vs Vulkan Comparison Table

Let’s discuss the top comparison between OpenGL vs Vulkan:

The points which we seen above are most important points because it gives basic requirement, capability, needs as well as working ability of both software and helps us for taking decision about which one will be good for us.

Conclusion

OpenGL and Vulkan are familiar word for you and you can easily understand them for exploring your idea in field related to this software. Will suggest you if you start working in this field with these API then you must try both of them one by one so that you can find pros and cons of these software itself.

Recommended Articles

This is a guide to OpenGL vs Vulkan. Here we discuss OpenGL vs Vulkan key differences with infographics and comparison table respectively. You may also have a look at the following articles to learn more –

Источник