Vulkan和OpenGL区别 |
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Vulkan和OpenGL区别
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Vulkan和OpenGL区别，Vulkan与OpenGL相比，可以更详细的向显卡描述你的应用程序打算做什么，从而可以获得更好的性能和更小的驱动开销。Vulkan的设计理念与Direct3D 12和Metal基本类似，但Vulkan作为OpenGL的替代者，它设计之初就是为了跨平台实现的，可以同时在Windows、Linux和Android开发。甚至在Mac OS系统上，Khronos也提供了Vulkan的SDK，虽然这个SDK底层其实是使用MoltenVK实现的。 Vulkan的最大任务不是竞争DirectX，而是取代OpenGL，所以重点要看和后者的对比。在高分辨率、高画质、需要GPU发挥的时候，Vulkan、OpenGL的速度基本差不多，但是随着分辨率的降低，CPU越来越重要，Vulkan逐渐体现了出来，尤其是看看GTX 980 Ti，最多可以领先OpenGL 33％之多！ 基于OpenGL的图形引擎性能瓶颈基于OpenGL的图形引擎，其渲染过程粗略可分为主机端资源加载，设备端数据交互与管线准备 及 每帧循环的渲染三个部分。
这一过程跟GPU没有太大关系，主要是为了进行显示之前的图片解码、字体解析、3D模型解析等等。一般可以放到其他线程中执行，避免影响显示。 数据交互与管线准备
详细的Vulkan编程流程可以参考Vulkan教程:http://geek-docs.com/vulkan/vulkan-tutorial 编程流程基本的Vulkan编程流程：
创建Command Buffer 的三个重要元素分别为 VkDescriptorSet（纹理和常量）、VkPipeline（着色器和状态）和VkBuffer（顶点数组）。 官网上对Pipeline由下图描述：
Vulkan中的Shader只支持spv的标准二进制格式，我们所写的glsl都必须通过官方的一个转换器转换为二进制格式。这样做就不需要GPU驱动去做语法解析等编译前端工作了。 以前在OpenGL中用的Texture 现在由VkImage描述：
一个用于图形渲染的 VkCommandBuffer 制作过程如下图：
如图所示，Command Buffer 里面设定了图形渲染所需要的视口、裁剪、管线（各种状态配置和着色器）、顶点数组、描述（纹理、程序常量等）这些属性，之后再发送到命令队列(VkQueue)中就可以执行。 Vulkan的优势 效率上的提升Vulkan在效率上的提升主要是它天然支持多线程 异步数据交互使用OpenGL时，如果把数据交互放到另一个独立线程中完成，将会引起冲突，这个原因是上传资源和进行绘制时都需要改变上下文：
用Vulkan则没有这个问题：
由于绘制时要改变上下文，OpenGL的并行绘制无疑也不可能了：
Vulkan可以并行创建Command Buffer，Command Buffer 提交后就都是GPU驱动怎么执行的事了，执行的过程没必要也没可能用多线程加速。
OpenGL 每帧绘制时，都需要在驱动层重新建一个Command Buffer 传递下去，而 Vulkan 是在应用层建好 Command Buffer，每帧绘制时Sub上去。 便于模块化虽然初看上去Vulkan比OpenGL复杂了许多，需要多写不少代码，但真正到软件开发时，由于Vulkan、OpenGL大部分情况都是用来写引擎，中间件的，维护代码的时间会远大于开发代码的时间，多写那几行代码根本不算啥。 Vulkan更容易封装，各子模块之间互不影响，软件架构设计会轻松不少，开发维护起来更为方便。 而基于OpenGL开发的各子模块之间总有各种各样因为状态机的缘故引发的Bug，比如： A模块用了VBO，B模块没有用，集成在一起时由于B模块没有把GL_ARRAY_BUFFER 重新绑定为0,出现段错误。 A模块内部使用了FBO，使用FBO时重新设置了裁剪区域和视口大小，使用完成后没有恢复，导致集成之后，后续的模块绘制出现问题。 如果基于Vulkan开发，上述的状态不一致的问题将会少很多。当然，基于Vulkan开发的引擎一般会用多线程加速，这个也会有不少坑，但为了更好的性能，也是值得的。 Vulkan对开发者的影响OpenGL还算是对初学者比较友好的API，但到了Vulkan，由于严格把pipeline、descriptor、buffer分开，初学者上手难度变大了，App开发者直接调用图形API的情况将会减少，更多地会依赖于图形引擎。因此，Vulkan标准的渐渐普及会加速开发者的层级分划，使用Vulkan的人将是专业研究图形引擎或作GPGPU算法引擎的人。 对于有志于研究图形的初学者，可以直接学习Vulkan，不用去学习OpenGL了，Vulkan标准与GPU工作原理更为贴近，学习 Vulkan更有利于掌握图形显示的知识。 Vulkan 教程目录导航1.Vulkan 教程 2.什么是 Vulkan 3.Vulkan 开发环境搭建之Windows 4.Vulkan和OpenGL区别 5.Vulkan Visual Studio环境配置 6.Vulkan 基本类型 7.支持Vulkan的GPU 8.支持Vulkan的游戏 9.Vulkan 创建Vulkan实例 10.Vulkan 物理设备与队列 11.Vulkan 应用程序框架原型 12.Vulkan 验证层 13.Vulkan 逻辑设备与队列 14.Vulkan 交换链 15.Vulkan Window Surface 16.Vulkan 图形管线 17.Vulkan 图像与视图 18.Vulkan 着色器模块 19.Vulkan 固有功能 20.Vulkan 帧缓冲区 21.Vulkan 集成管线 22.Vulkan 渲染通道 23.Vulkan 命令缓冲区 24.Vulkan 渲染和显示 25.Vulkan 重构交换链 26.Vulkan 顶点输入 27.Vulkan 创建顶点缓冲区 28.Vulkan 临时缓冲区 29.Vulkan 索引缓冲区 30.Vulkan 描述符布局和缓冲区 31.Vulkan 描述符池和集合 32.Vulkan 图像(Images) 33.Vulkan 图像视图和采样器 34.Vulkan 组合图像取样器 35.Vulkan 深度缓冲区 36.Vulkan 加载模型 37.Vulkan 生成贴图(mipmap) 38.Vulkan 多重采样(Multisampling) |
这一过程主要是将必要的数据传到GPU可以读到内存中去，以及准备GPU的指令。主要包含如下三个步骤:
1､数据交互耗时。
这里主要需要设常量区的数据，我们绝大部分情况都是在绘制变化的物体，而变化相关的属性主要体现在常量区，因此每帧渲染都需要重新设一遍常量数据。
2､调用Drawcall耗时。
DrawCall指真正执行绘制任务的图形API，如glDrawArrays, glDrawElements。调用这些API时，GPU驱动需要产生GPU硬件所能识别的任务，并发送到内核，等待调度执行。
这个流程和OpenGL的使用流程很像，就是找到设备——创建上下文——创建命令队列——准备任务——发送执行。
Vulkan的窗口系统(WSI)（与EGL标准类似）：
注意到，在移动设备上使用OpenGL时，我们必须通过egl的API先准备好Surface和Context，而在Vulkan标准里面，WSI只是为Command Buffer 提供了 VkFrameBuffer，这个是图形渲染的输出。
以前的GLProgram现在对应于一个VkPipeline，但VkPipeline除了Program之外，还覆盖了 blend，cull face 等状态：
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