android Vulkan 图形新特性研究

1. 简介

Vulkan 最早是由科纳斯组织(Khronos Group)在 2015 年的游戏开发者大会 (GDC)上提出来的，这是底层跨平台的 3D 图像及运算应用程序接口(API)，其被 视作是 OpenGL 的后续产品。它可在不同的操作系统（比如 Windows、Linux 或 Android）上使用。Vulkan 与 OpenGL 之间有相似之处，包括图形管道阶段、OpenGL 着色器（一定程度上），或命名。

Vulkan 支持的操作系统包括：Linux, Windows XP to Windows 10, android 等。Vulkan 还可以支持主流的 GPU，包括：AMD, NVIDIA, Adreno, PowerVR, Mali 等桌面 GPU 和移动 GPU。这点与微软的 DirectX 和苹果的 Metal 标准是不同的， 微软的 DirectX 只需要运行在 windows 平台，而苹果的 Metal 也只需要运行在自 己的平台上面

2. OpenGL Vulkan 比较

a. OpenGL/OpenGLES 特性： 
► OpenGL 驱动是一个庞大的接口层，应用不是直接的访问 GPU 的资源，
而必须要按照 OpenGL 接口的方法去访问这带来了如下问题：复杂的 驱动导致过度的 CPU 开销，以及设备运行的不可预测性。这意味着 应用不能预测某个接口调用开销，也就无法优化代码的运行。 
► 驱动总是开启错误检测，增加了额外的 CPU 开销。事实上如果应用自己做了错误检查，那么驱动就没必要再做一遍。 
► 驱动需要编译链接整个 shader 代码，这在应用启动时会占用更多的初始化时间。 
► 桌面系统和移动系统使用不一样的 API 接口，OpenGL ES 被广泛应用于移动设备中，但是在桌面系统上面还是使用 OpenGL，这使得应用 没法方便的跨平台开发。 
b. Vulkan 特性： 
► 更加简单的驱动结构，使得开销更小和更好的设备一致性。 
► 提供分层架构，使得驱动执行时的正确性验证和调试信息可以按需加载。在良好验证的应用情况下，可以节省掉错误检测和调试代码 执行的开销。 
► Vulkan 运行时不需要处理整个 shader 代码，而是处理 SPIR-V 中间代码。这可以节省 shader 编译链接的时间。 
► 为移动平台，桌面系统以及嵌入式设备提供统一的 API。 
► Vulkan 不负责内存的管理，多线程的管理和并发访问保护，把这些工作转移给应用程序去负责，而 Vulkan 只需要专注于提供 GPU 的功 能给应用。