曾经,当你打算开发一款带有复杂图形技术的移动 App 时,大多数情况下你会立即想到 OpenGL ES。在本篇文章中我们将讨论 Vulkan 带来的好处,以及为什么你真的应该考虑使用下一代图形技术 API

 

2016 年正式发布的 Vulkan 是 OpenGL ES™的继任者,Khronos Group 有效回应了其他竞争 API,比如 Direct3D 12、Metal 等。它为开发者提供更大的控制权以及更透明的程序设计,从总体上比 OpenGL ES 具有更大的潜力将性能最大化。然而这确实会以增加复杂性为代价,不可否认的是 Vulkan 需要付出比 OpenGL ES 更多的努力才能够有效的使用它。但这并不会阻止你作出改变。当然这种改变类似于从固定功能管线转换为基于着色器管线的设计,但值得记住的是这种变化会带来整个行业的彻底改变。是的,我们要学习的东西还有很多,但是我们在改变之后所获得的灵活性、控制权限和自由度都是值得的。


好吧,为什么我们转向 Vulkan 是如此的重要呢?

 

 

首先 Vulkan 支持 Android、Linux、Windows、Tizen、任天堂游戏机、macOS 和 iOS(借助 MoltenVK)等操作系统。我们已经开始看到使用 Vulkan 开发的游戏在这些平台上运行,比如 Wolfenstein II、Roblox 和 DOTA2 等,这个数字只会不断的上升。

 

为了保持竞争力,可能是时候把 OpenGL ES 和 Vulkan 好好的比较一番了。大多数情况下这种转变都是有好处的,除非你缺少改变需要的一些资源——文章后面将会介绍。

 

Vulkan 的好处

最近我们看到发布了很多新的渲染 API,不仅仅是 Vulkan——比如 Direct3D 12 和 Metal。当涉及到解决驱动开销和完全控制的最佳方法时,这些新 API 都朝着类似的方向发展。

 

Vulkan 最大的优势之一是它的跨平台特性,这意味着开发人员可以节省大量时间和金钱,因为他们不必区分每个平台下的 API 学习,只需要关注 Vulkan 的学习就可以了。

 

它也被游戏引擎开发者广泛采用,目前使用的最大游戏引擎已经完全支持 Vulkan 了——比如 Unity、UE4 和 CryEngine 等。因此你可以享受 Vulkan 所带来的好处,而且完全不需要开发自己的引擎来使用它。

 

Vulkan 还提供了批处理功能,这会减少 CPU 的负荷,实现片上存储的加速,这都得益于 API 的优先级设计以及对内存分配的细粒度控制。

 

 

那么,我怎么知道这是否值得付出努力呢?

Vulkan 提供的好处除了上文提到的,它还消除了软件驱动程序判断各种情况的需求,相反开发人员必须明确的进行 API 调用。

 

对于将应用程序移植到 Vulkan,你可能会有疑虑,有什么能够证明这是值得付出努力的呢?下面我整理了一个列表,其中列出了将应用移植到 Vulkan 会对你所带来的各种好处。

 

可以确定:当你的应用是 CPU 绑定模式时,你会采用多核来提升性能。

 

Vulkan 擅长让大量 API 调用的 CPU 绑定型应用运行的更快,这些情况下 Vulkan 提供的低驱动开销确实很有帮助,如果你想将图形任务并行化处理,那么 Vulkan 也能帮助你。

 

可以确定:当在新平台上启动一个新的项目时采用新平台时通常最好的方法就是使用 Vulkan,这是因为对于不同平台的应用优化在其他平台上也是可以的,比如你对移动平台进行了优化,那么你的应用在所有移动平台上都不会有问题,因为他们都非常的相似。结构设计良好且经过优化的 Vulkan 应用应该能在各种平台上高效运行,而不需特殊的变通方法。当你只关注少数几个平台时,你可以花更多的时间进行优化。在这种情况下切换为 Vulkan 可以充分利用硬件的性能,这是值得的。由于你可以完全控制与 Vulkan 的同步,因此可以降低帧速率峰值、连接和抖动。你可以抓住这个机会试一试,情况是肯定的。

 

可能的情形:对于高度依赖 GPU 绑定型应用

如果你正在处理一个高度依赖 GPU 绑定型应用时 Vulkan 可能会对你有帮助。消除驱动的开销可以降低 CPU 的使用,进而减少功耗和发热,使得 GPU 能够以更高的频率运行。

 

可能的情形:高度依赖 CPU 绑定型应用由于非 API 调用的任务而被限制

对于高度依赖 CPU 的应用程序,它主要受非 API 调用任务的限制,Vulkan 的帮助不会特别大,但它多少会有点儿帮助,CPU 会有更多的时间来处理其他任务,但是先优化非 API 调用的任务可能是个好主意。

 

可能不会:当你已经完成一个依赖 GPU 的应用并且进行了高度优化时

如果你的应用已经使用了上一代 API 进行了大量的优化,比如遵循接近零驱动开销(AZDO)规则,那么此时 Vulkan 对你来说就没什么用处了。

 

PowerVR 为开发人员提供了有价值的工具和 SDK 支持

 

好吧,Vulkan 适合我,下一步是什么呢?

从 OpenGL ES 迁移到 Vulkan 时,需要记住的重要一点是采用新发布的更复杂的 API 时可能会出现一些问题,Vulkan 具有一定的冗长特性,学习起来有一定的难度。性能的提升是有代价的,Vulkan 需要更多的维护和更高的责任来确保一切能够正常运行。

 

OpenGL ES 的构建方式使得正常运行应用所需的操作被隐藏起来,这些操作如下:

资源管理
同步处理
错误检查和验证
预编译着色器


Vulkan 则更加的独立,需要代码显式的定义和执行这些操作。也就是说有很多工具和库可以帮助开发人员完成这些方面的工作。

 

PowerVR 是如何支持 Vulkan 的?

PowerVR 为开发人员提供了宝贵的支持,如果你想开发使用 Vulkan,看看我们的 SDK 就知道了。它为大家提供了一个从头构建的框架来支持这个新的 API 的开发,它提供的帮助手册减少了样板代码并附带全面的文档资料(http://cdn.imgtec.com/sdk-documentaTIon/PowerVR%20Framework.Development%20Guide.pdf)。

 

我们还提供了对 Vulkan 循序渐进的介绍文档,命名为 HelloAPI,它是一个全面的用户指南,带领你完成三角形渲染所需的完整操作步骤,我们把它放在了 GitHub 上

 

(https://github.com/powervr-graphics/NaTIve_SDK/tree/b034c2c02b64b900a61f413b5f5d9069f339f3a2/examples/Vulkan/01_HelloAPI),同时还有我们的 SDK 和框架源码。

 

本文来源:https://www.imgtec.com/blog/stuck-on-opengl-es-TIme-to-move-on-why-vulkan-is-the-future-of-graphics/