Scum vulkan что это

Обновлено: 08.01.2025

В этом руководстве будет описан простой и быстрый способ повышения FPS в DOOM и других играх, поддерживающих Vulkan API.

12,216	уникальных посетителей
133	добавили в избранное

Игра не запускается после включения Vulcan API, что делать?

ВНИМАНИЕ! ПРЕЖДЕ ЧЕМ ВЫПОЛНЯТЬ ДЕЙСТВИЯ, ОПИСАННЫЕ В РУКОВОДСТВЕ, НЕОБХОДИМО УБЕДИТЬСЯ, ЧТО ВАШ КОМПЬЮТЕР СООТВЕТСТВУЕТ ХОТЯ БЫ МИНИМАЛЬНЫМ СИСТЕМНЫМ ТРЕБОВАНИЯМ!

Что это вообще за зверь и как ему удается так ощутимо повысить производительность?

Vulkan API - графический интерфес программирования, созданный для отображения 3D и 2D графики на ваших мониторчиках. Проще говоря, эта шняга использует ресурсы вашего компа для построения графики в играх. OpenGL и DirectX из той же оперы.

Почему он дает такой прирост к FPS? Я, конечно, могу начать вам рассказывать о супер-пупер технологиях, использующихся в нем, но для простоты просто скажу, что он использует компьютерное железно намного эффективнее, чем его предшественник OpenGL.

Все очень просто, начнем с первого шага:

Запускаем сам DOOM. Заходим в Параметры>Расширенные и в пункте "Графический API" выбираем "Vulkan API" вместо "OpenGL". Перезапускаем игру.

Заходим в игру и радуемся повышению производительности!

Повышение производительности очень сильно зависит от характеристик вашего компа. На моей конфигурации прирост составил аж 30 FPS, у кого-то может оказаться намного меньше, а кто-то вообще не почувствует разницы. Да и вообще, глупо ожидать от тостера хотя бы 30 FPS с Vulkan'ом, если он на минималках едва 10 выдает. Игра не запускается после включения Vulcan API, что делать?

Вы не обновили драйвера, либо скачали не ту их версию. Перекачиваем более новую/стабильную версию.

Ваша видеокарта не может в Vulkan API. Такое тоже может случиться, но вероятность довольно мала. Если видеокарта подходит под минимальные требования - она точно может работать с Vulkan API. Если нет - откатываем игру к настройкам по умолчанию и мучаемся с OpenGL'ом

Как откатить игру обратно до OpenGL, если ничего не работает?

Если игра после перехода на Vulkan отказывается запускаться - вот способ перехода обратно на OpenGL:
Первым делом нужно зайти в папку сохранений, она находится по этому пути:
C:\Users\<имя_пользователя>\Saved Games\id Software\DOOM\base
Далее находим в ней файл DOOMConfig.local и открываем его блокнотом.
Ищем параметр r_renderapi и меняем в его значении 1 на 0 (1 - VulkanAPI, 0 - OpenGL)
Сохраняем файл и закрываем его. Теперь игра должна запуститься.

Огромное спасибо пользователю arikuto за найденную инструкцию!

Не забудьте оценить руководство или оставить свою критику/пожелания!

2. Краткий обзор

Vulkan. Руководство разработчика. Краткий обзор

Я работаю техническим переводчиком ижевской IT-компании CG Tribe, которая предложила мне внести свой вклад в сообщество и начать публиковать переводы интересных статей и руководств.

Изображения
Image view и image sampler
Комбинированный image sampler

9. Загрузка моделей

10. Создание мип-карт

FAQ

Политика конфиденциальности

2. Краткий обзор

Предпосылки возникновения Vulkan

Как и предыдущие графические API, Vulkan задуман как кроссплатформенная абстракция над GPU. Основная проблема большинства таких API заключается в том, что в период их разработки использовалось графическое оборудование, ограниченное фиксированным функционалом. Разработчики должны были предоставить данные о вершинах в стандартном формате и в плане освещения и теней полностью зависели от производителей графических процессоров.

По мере развития архитектуры видеокарт в ней стало появляться все больше программируемых функций. Все новые функции необходимо было каким-то образом объединить с существующими API. Это привело к неидеальным абстракциям и множеству гипотез со стороны графического драйвера о том, как воплотить замысел программиста в современных графических архитектурах. Поэтому для повышения производительности в играх выпускается большое количество обновлений драйверов. Из-за сложности таких драйверов среди поставщиков часто возникают расхождения, например, в синтаксисе, принятом для шейдеров. Помимо этого, в последнее десятилетие также наблюдался приток мобильных устройств с мощным графическим оборудованием. Архитектуры этих мобильных GPU могут сильно отличаться в зависимости от требований по размерам и энергопотреблению. Одним из таких примеров является тайловый рендеринг, который может дать большую производительность за счет лучшего контроля над функционалом. Еще одним ограничением, связанным с возрастом API, является ограниченная поддержка многопоточности, что может привести к появлению узкого места со стороны ЦП.

Vulkan помогает решить эти проблемы, поскольку изначально создан для современных графических архитектур. Это снижает потери на стороне драйвера за счет того, что разработчики могут четко описать свои цели с помощью подробного API. Vulkan позволяет параллельно создавать и отсылать команды в нескольких потоках. Также снижаются расхождения компиляции шейдеров за счет перехода на стандартизованный формат байтового кода и использования одного компилятора. И наконец, Vulkan реализует главную возможность современных видеокарт, объединяя графические и вычислительные возможности в едином API.

Как нарисовать треугольник?

Мы кратко рассмотрим шаги, необходимые для отрисовки треугольника. Это позволит вам получить общее представление о процессе. Подробное описание каждой концепции будет дано в следующих главах.

Шаг 1 — Экземпляр (instance) и физические устройства

Работа с Vulkan начинается с настройки Vulkan API через VkInstance (экземпляр). Экземпляр создается с помощью описания вашей программы и всех расширений, которые вы хотите использовать. После создания экземпляра вы можете запросить, какое оборудование поддерживает Vulkan, и выбрать один или несколько VkPhysicalDevices для выполнения операций. Вы можете сделать запрос по таким параметрам, как размер VRAM и возможности устройств, чтобы выбрать желаемые устройства, если вы предпочитаете использовать специализированные видеокарты.

Шаг 2 — Логическое устройство и семейства очередей

После того, как вы выберете подходящее hardware устройство для использования, вам необходимо создать VkDevice (логическое устройство), где вы более подробно опишете, какие возможности (VkPhysicalDeviceFeatures) будете использовать, например, рендеринг в несколько viewport-ов (multi viewport rendering) и 64-битные числа с плавающей точкой. Вам также необходимо установить, какие семейства очередей вы бы хотели использовать. Многие операции, совершаемые с помощью Vulkan, например, команды рисования и операции в памяти, выполняются асинхронно после отправки в VkQueue. Очереди выделяются из семейства очередей, где каждое семейство поддерживает определенный набор операций. Например, для операций с графикой, вычислительных операций и передачи данных памяти могут существовать отдельные семейства очередей. Кроме того их доступность может использоваться в качестве ключевого параметра при выборе физического устройства. Некоторые устройства с поддержкой Vulkan не предлагают никаких графических возможностей, однако, все современные видеокарты с поддержкой Vulkan, как правило, поддерживают все необходимые нам операции с очередями.

Шаг 3 — Window surface и цепочки показа (swap chain)

Если вас интересует не только внеэкранный рендеринг, вам необходимо создать окно для отображения отрендеренных изображений. Окна можно создать с помощью API исходной платформы или библиотек, таких как GLFW и SDL. В руководстве мы будем использовать GLFW, подробнее о которой мы расскажем в следующей главе.

Нам необходимо еще два компонента, чтобы рендерить в окно приложения: window surface ( VkSurfaceKHR ) и цепочка показа ( VkSwapchainKHR ). Обратите внимание на постфикс KHR , который обозначает, что эти объекты являются частью расширения Vulkan. Vulkan API полностью независим от платформы, поэтому нам необходимо использовать стандартизованное расширение WSI (Window System Integration) для взаимодействия с менеджером окон. Surface – это кроссплатформенная абстракция окон для визуализации, которая, как правило, создается с помощью ссылки на собственный дескриптор окна, например HWND в Windows. К счастью, библиотека GLFW имеет встроенную функцию для работы со специфичными деталями платформы.

Цепочка показа — это набор целей рендеринга. Ее задача — обеспечивать, чтобы изображение, которое рендерится в текущий момент, отличалось от отображаемого на экране. Это позволяет отслеживать, чтобы отображались только готовые изображения. Каждый раз, когда нам нужно создать кадр, мы должны сделать запрос, чтобы цепочка показа предоставила нам изображение для рендеринга. После того, как кадр создан, изображение возвращается в цепочку показа, чтобы в какой-то момент отобразиться на экране. Количество целей рендеринга и условий для отображения готовых изображений на экране зависит от текущего режима. Среди таких режимов можно выделить двойную буферизацию (vsync) и тройную буферизацию. Мы рассмотрим их в главе, посвященной созданию цепочки показа.

Некоторые платформы позволяют рендерить непосредственно на экран через расширения VK_KHR_display и VK_KHR_display_swapchain без взаимодействия с каким-либо менеджером окон. Это позволяет создать surface, которая представляет собой весь экран и может использоваться, например, для реализации вашего собственного менеджера окон.

Шаг 4 — Image views и фреймбуферы

Чтобы рисовать в изображение (image), полученное из цепочки показа, мы должны обернуть его в VkImageView и VkFramebuffer. Image view ссылается на определенную часть используемого изображения, а фреймбуфер ссылается на image views, которые используются как буферы цвета, глубины и шаблонов (stencil). Поскольку в цепочке показа может быть множество разных изображений, мы заранее создадим image view и фреймбуфер для каждого из них и выберем необходимое изображение во время рисования.

Шаг 5 — Проходы рендера

Проходы рендера в Vulkan описывают тип изображений, используемых во время операций рендеринга, то, как они используются, и то, как необходимо обрабатывать их содержимое. Перед отрисовкой треугольника мы сообщим Vulkan, что мы хотим использовать одиночное изображение в качестве буфера цвета и что нам нужно очистить его перед рисованием. Если проход рендера описывает только тип изображений, используемых в качестве буферов, то VkFramebuffer фактически связывает определенные изображения с этими слотами.

Шаг 6 — Графический конвейер (pipeline)

Графический конвейер в Vulkan настраивается с помощью создания объекта VkPipeline. Он описывает конфигурируемое состояние видеокарты, например, размер viewport или операцию буфера глубины, а также программируемое состояние, используя объекты VkShaderModule. Объекты VkShaderModule создаются из байтового кода шейдера. Драйверу также необходимо указать, какие цели рендеринга будут использоваться в конвейере. Мы задаем их, ссылаясь на проход рендера.

Одна из наиболее отличительных особенностей Vulkan по сравнению с существующими API-интерфейсами заключается в том, что почти все системные настройки графического конвейера должны задаваться заранее. Это значит, что если вы хотите переключиться на другой шейдер или немного изменить vertex layout, вам необходимо полностью пересоздать графический конвейер. Поэтому вам придется заранее создать множество объектов VkPipeline для всех комбинаций, необходимых для операций рендеринга. Только некоторые базовые настройки, такие как размер viewport и цвет очистки, могут быть изменены динамически. Все состояния должны быть описаны явно. Так, например, не существует смешивания цветов (color blend state) по умолчанию.

К счастью, поскольку процесс больше напоминает опережающую компиляцию, вместо компиляции «на лету», у драйвера появляется больше возможностей для оптимизации, а производительность оказывается более предсказуемой, так как значительные изменения состояния, например, переключение на другой графический конвейер, указываются явно.

Шаг 7 — Пул команд и буферы команд

Начать проход рендера
Привязать графический конвейер
Нарисовать 3 вершины
Закончить проход рендера

Шаг 8 — Основной цикл

После того, как мы отправили команды рисования в буфер команд, основной цикл кажется достаточно простым. Сначала мы получаем изображение из цепочки показа с помощью vkAcquireNextImageKHR . Затем мы можем выбрать соответствующий буфер команд для этого изображения и запустить его с помощью vkQueueSubmit. В конце, мы возвращаем изображение в цепочку показа для вывода на экран с помощью vkQueuePresentKHR .

Операции, отправляемые в очереди, выполняются асинхронно. Поэтому мы должны использовать объекты синхронизации — семафоры —, чтобы обеспечить правильный порядок запуска. Необходимо настроить запуск буфера команд рисования таким образом, чтобы он осуществлялся только после того, как изображение будет извлечено из цепочки показа, в противном случае может возникнуть ситуация, когда мы начнем рендерить изображение, которое все еще считывается для отображения на экране. Вызов vkQueuePresentKHR , в свою очередь, должен дождаться завершения рендеринга, для которого мы будем использовать второй семафор. Он будет уведомлять об окончании отрисовки.

Этот краткий обзор позволяет получить общее представление о предстоящей работе по рисованию вашего первого треугольника. В реальности же шагов гораздо больше. Среди них выделение буферов вершин, создание uniform-буферов и загрузка изображений текстур — все это мы рассмотрим в следующих главах, а пока начнем с простого. Чем дальше мы будем двигаться, тем сложнее будет материал. Обратите внимание, что мы решили пойти хитрым путем, изначально встраивая координаты вершины в вершинный шейдер вместо использования буфера вершин. Такое решение связано с тем, что для управления буферами вершин сначала требуется знакомство с буферами команд.

Подведем краткий итог. Для отрисовки первого треугольника нам необходимо:

Создать VkInstance
Выбрать поддерживаемую видеокарту (VkPhysicalDevice)
Создать VkDevice и VkQueue для рисования и отображения
Создать окно, window surface и цепочку показа
Обернуть изображения цепочки показа в VkImageView
Создать проход рендера, который определяет цели рендеринга и их использование
Создать фреймбуфер для прохода рендера
Настроить графический конвейер
Распределить и записать команды рисования в буфер для каждого изображения цепочки показа
Отрисовать кадры в полученные изображения, отправляя правильный буфер команд и возвращая изображения обратно в цепочку показа

Концепты API

В заключение к текущей главе будет приведен краткий обзор того, как структурируются Vulkan API на более низком уровне.

Стандарт оформления кода

Все функции, перечисления и структуры Vulkan обозначены под заголовком vulkan.h , который включен в Vulkan SDK, разработанный LunarG. Установка SDK будет рассмотрена в следующей главе.

Функции имеют префикс vk в нижнем регистре, перечисляемые типы (enum) и структуры имеют префикс Vk , а перечисляемые значения имеют префикс VK_ . API активно использует структуры, чтобы предоставить параметры функциям. Например, создание объектов обычно происходит по следующей схеме:

Многие структуры в Vulkan требуют прямого указания типа структуры в члене sType . Член pNext может указывать на структуру расширения и в нашем руководстве всегда будет иметь тип nullptr . Функции, создающие или уничтожающие объект, будут иметь параметр VkAllocationCallbacks, который позволяет вам использовать собственный аллокатор памяти и который в руководстве также будет иметь тип nullptr .

Почти все функции возвращают VkResult, который является либо VK_SUCCESS , либо кодом ошибки. В спецификации указано, какие коды ошибок может возвратить каждая функция и что они обозначают.

Слои валидации

Как уже было сказано, Vulkan был разработан для обеспечения высокой производительности при низких нагрузках на драйвер. Поэтому он включает в себя очень ограниченные возможности автоматического обнаружения и исправления ошибок. Если вы сделаете ошибку, драйвер даст сбой или еще хуже, продолжит работать на вашей видеокарте, но выйдет из строя на других видеокартах.

Поскольку операции в Vulkan расписываются очень подробно, и слои валидации достаточно обширные, вам будет намного проще установить причину черного экрана по сравнению с OpenGL и Direct3D.

Остался всего один шаг, прежде чем мы начнем писать код, и это — настройка рабочей среды.

Vulkan-tutorial. Урок 1.1 — Вступление

В связи с тем, что у меня не так много времени для ресерча каких-то новых штук и написания статей о них, я решил перевести серию уроков по Vulkan. Надеюсь, что мои переводы будут кому-то полезны и не очень плохого качества. Для начала обучения — прошу под кат.

Автор оригинала дал свое согласие на перевод. Также, когда я доперевожу все статьи и у меня будет время отформатировать их для github, он добавит русский перевод на свой сайт.

В этой части не будет ничего технического, так как я решил сохранить структуру оригинала. Будет рассказано немного о Vulkan, структуре уроков, ссылки на книги и тд.

Часть 1. Вступление

Часть 2. Первый треугольник

Базовая структура
Hello window
Базовый графический пайплайн
Отрисовка
Создание своего Swap Chain

Часть 3. Vertex buffer

Введение
Создание Vertex Buffer
Staging Buffer (промежуточный буфер)
Index Buffer

Часть 4. Uniform Buffer

Часть 5. Текстуры

Загрузка изображений
Image View и Image Sampler
Комбинирование Image Sampler

Часть 6. Буфер глубины
Часть 7. 3D Модели
Часть 8. Mipmaps
Часть 9. Multisampling

Описание

В этих уроках вы научитесь основам Vulkan API. Vulkan это новый API созданный компанией Khronos group (создатели OpenGL), он предоставляет улучшенную абстракцию для программирования графики на современных видеокартах. Новый интерфейс поможет лучше описать как ваше приложение будет работать с графическим процессором, что потенциально может увеличить производительность и уменьшить неожиданные ситуации, связанные с поведением драйвера по сравнению с существующими API, такими как OpenGL и Direct3D. Идеи, лежащие в основе Vulkan, аналогичны идеям Direct3D 12 и Metal, но Vulkan имеет одно неоспоримое преимущество — полную кросс-платформенность, что позволяет разрабатывать приложение одновременно под Linux, Windows и Android.

Взамен, вам придется работать с менее абстрактным и более сложным API. Каждая мелочь, связанная с API, будет настраиваться вами с нуля, включая создание начального буфера кадров и управление памятью для объектов (буферы, текстуры и тд.). Драйвер будет меньше вас ограничивать, а это означает, что вам придется проделать больше работы, чтобы обеспечить правильное поведение вашего приложения.

Вывод — Vulkan не для всех. Он создан для программистов, которым нужно больше производительности, несмотря на более сложный и кропотливый процесс написания приложения. Если вы заинтересованы разработкой игр больше, чем программированием компьютерной графики, то вы можете и дальше использовать OpenGL или DirectX, в любом случае они по-прежнему поддерживаются и не будут вытеснены Vulkan(ом) в ближайшее время. Как альтернативу, можно использовать какой-то игровой движок (Unreal Engine, Unity и тд.), который будет использовать Vulkan, но предоставит вам свою высокоуровневую абстракцию над базовым API.

Теперь давайте рассмотрим что вам надо для изучения Vulkan:

Видеокарта и драйвера, совместимые с Vulkan (NVIDIA, AMD, Intel)
Знание C++ (понимание RAII, основы языка)
Компилятор с поддержкой C++ 17 (Visual Studio 2017+, GCC 7+ или Clang 5+)
Опыт работы с 3D графикой

В этой серии уроков от вас не требуется знания OpenGL или DirectX, но предполагается, что вы знакомы с основами 3D графики. Например, тут не будет объясняться математика, лежащая в основе перспективной проекции. Для понимания основ компьютерной графики рекомендую прочесть эту книгу. Другие хорошие ресурсы по графике:

Мы будем использовать С++, но вы также можете писать и на чистом С. Если будете использовать С, вам придется использовать другую библиотеку для линейной алгебры, так же самостоятельно структурировать код, так как мы будем использовать классы для структурирования кода и RAII для управления временем жизни ресурсов. Также существует альтернативная версия руководства для разработчиков на Rust.

Для того, что бы разработчикам на других языках было проще понять, как работать с базовым API, мы будем использовать С версию Vulkan API. Однако, вы можете использовать C++ API, который немного упростит жизнь и поможет избежать некоторых ошибок.

E-Book

Также вы можете скачать это руководство в формате электронной книги (нет русского):

Структура уроков

Для начала мы разберемся с тем, как работает Vulkan, и по шагам разберем, что нам нужно для отрисовки нашего первого треугольника на экране. Мы будем продвигаться маленькими шажочками, смысл которых поначалу будет вам не очень понятен, но потом вы поймете их роль когда увидите картину в целом. Следующим шагом будет настройка среды разработки Vulkan SDK, GLM для линейной алгебры и GLFW для создания окна. В уроках будет показано, как настроить все под Windows + Visual Studio и Ubuntu Linux + GCC.

После чего мы реализуем все основные компоненты для отрисовки нашего первого треугольника. Каждая глава будет иметь примерно следующий вид:

Введение. Описание концепции и ее цели.
Разберём все нужные нам функций API для использование в нашей программе.
Абстрагируем вызовы API внутри наших функций.

Каждая глава написана как продолжение предыдущей, но вы также можете читать их как отдельные статьи, знакомящие вас с определенным функционалом Vulkan, то есть вы можете использовать этот сайт как справочник по функционалу. Все функции и типы Vulkan, описанные тут, будут иметь ссылки на спецификацию, поэтому вы можете ознакомится с ними более подробно. Vulkan — новый API, поэтому в спецификации могут быть некоторые неточности или нехватка информации. Если столкнетесь с какими-то погрешностями, не стесняйтесь и оставляйте отзыв в этом репозитории.

Как упоминалось ранее, Vulkan API достаточно низкоуровневый с множеством настроек, что даёт вам максимальный контроль работы графического конвейера. Это вынуждает нас повторно выполнять большое количество шагов по многу раз. Чтобы этого избежать, мы будем стараться выносить такой функционал в отдельные вспомогательные функции.

Также в конце каждой главы будет прилагаться исходный код (включая предыдущие уроки). Вы всегда можете заглянуть туда, если у вас возникнет какая-то ошибка и вы захотите сравнить код или будут сомнения в его структуре. Весь код тестировался на нескольких видеокартах от разных производителей, чтобы исключить ошибки, связанные с железом, и проверить корректность исходников.

Вы всегда можете задать вопрос, относящийся к конкретной теме. Пожалуйста, указывайте в коментариях вашу платформу, версию драйвера, исходный код, ожидаемое поведение и фактическое поведение, чтобы люди могли быстро сориентироваться и помочь вам.

На сайте с оригиналом статьи есть раздел комментариев под основным блоком.

Vulkan — это все еще новый API и best practices еще не сформировались. В случае, если у вас появились какие-то советы, отзывы об учебнике или самом сайте, не стесняйтесь и оставляйте ваши запросы или исправления (можно пулл-реквесты на GitHub). Также можно следить за обновлениями руководства в репозитории.

После выполнения ритуала с рисованием треугольника мы начнем расширять нашу программу. Будем добавлять текстуры, модели и тд. Если у вас уже был опыт графического программирования, то вы знаете, что перед тем, как на экране что-то появится, нужно выполнить много шагов инициализации, создания буферов и тд. В Vulkan этих шагов на порядок больше, но не волнуйтесь, каждый шаг легко понять и вы поймете, что ни один из них не является лишним. Могу обрадовать, переход от скучного треугольника до отрисовки полноценной 3D модели с текстурами не потребует такого большого количества шагов и усилий от нас.

Как правило, рисование треугольника в программировании графики, это как написание «Hello world!» при изучении языка.

Если вы столкнетесь с какими-либо проблемами, следуя руководству, сначала проверьте FAQ, чтобы увидеть, есть ли там ваша проблема и ее решение. Если решение так и не было найдено, не стесняйтесь обращаться за помощью в разделе комментариев в главе.

От переводчика:
Ребят, кому интересен данный цикл статей, поставьте лайк или отпишите в комменты, чтобы я знал нужно оно или нет. Если вы заинтересованы, то постараюсь быстро и качественно перевести следующую статью.

Также буду очень рад, если вы будете сообщать мне о всех ошибках, опечатках и предложениях по улучшению переводов. Перевод и написание статьи заняло у меня около дня и никто кроме меня ее не проверял так что могут встречаться ошибки и опечатки.

Огромное спасибо за исправление моих ошибок и опечаток:
maxzhurkin
Mingun
Также всем остальным и модераторам хабра :)

Vulkan. Руководство разработчика. Настройка окружения

Изображения
Image view и image sampler
Комбинированный image sampler

9. Загрузка моделей

10. Создание мип-карт

FAQ

Политика конфиденциальности

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.

Устанавливая SDK, запомните место установки.
Следующим шагом проверьте, поддерживает ли Vulkan ваша видеокарта и драйвер. Перейдите в папку с SDK, откройте папку Bin и запустите демо-проект vkcube.exe . Должно появиться следующее:

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.

Последнюю версию библиотеки GLFW можно найти на официальном сайте. В руководстве мы будем использовать 64-битные сборки, но вы, разумеется, можете выбрать и 32-битные. В этом случае убедитесь, что вы ссылаетесь на файлы Vulkan SDK в папке Lib32 , а не в Lib . После скачивания распакуйте архив в удобное место. Мы создали новую папку Libraries в папке Visual Studio.

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.

Откройте Visual Studio и создайте новый проект Windows Desktop Wizard . Введите имя проекта и нажмите OK .

Нажмите OK , чтобы создать проект, и добавьте .cpp файл. Наверняка вы и так знаете, как это сделать, но мы не стали пропускать эти действия, чтобы инструкция получилась полной.

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.

Откройте диалог с настройками проекта и убедитесь, что в меню выбрано All Configurations . Это нужно из-за того, что большинство настроек применяются как в режиме Debug , так и в Release .

Перейдите в C++ -> General -> Additional Include Directories и выберите <Edit. > в выпадающем списке.

Добавьте include директории для Vulkan, GLFW и GLM:

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

Перейдите в Linker → Input и выберите Edit в выпадающем списке Additional Dependencies .

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.

Нажмите F5 , чтобы скомпилировать и запустить проект. Вы увидите командную строку и окно, подобное этому:

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:

sudo apt install vulkan-tools : утилиты командной строки, особенно можно выделить vulkaninfo и vkcube . Запустите их, чтобы проверить, поддерживает ли ваш ПК Vulkan.
sudo apt install libvulkan-dev : устанавливает загрузчик Vulkan. Загрузчик ищет методы драйвера в рантайме (во время исполнения) так же, как это делает библиотека GLEW для OpenGL.
sudo apt install vulkan-validationlayers-dev : устанавливает стандартные слои валидации, которые необходимы при отладке программ с Vulkan. О них мы поговорим в следующей главе.

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:

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.

Два наиболее известных компилятора шейдеров — это glslangValidator от Khronos Group и glslc от Google. По использованию glslc похож на GCC и Clang, поэтому мы остановим выбор на нем. Скачайте бинарники и скопируйте glslc в /usr/local/bin . Обратите внимание, что, в зависимости от ваших прав доступа, вам может понадобиться команда sudo . Для тестирования запустите glslc , после чего должно появиться предупреждение:

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.

Создайте новую папку в удобном месте и назовите ее VulkanTest . Создайте файл с именем main.cpp и вставьте в него код, приведенный ниже. Вам необязательно пытаться понять его сейчас, важно узнать, соберется ли и запустится ли программа. В следующей главе мы начнем описание с самых азов.

Следующим шагом будет написание makefile для компиляции и запуска. Создайте новый пустой файл с именем Makefile . Предполагается, что у вас уже есть начальный опыт работы с makefiles. Если нет, то это руководство поможет вам быстро войти в курс дела.

Сначала необходимо определить несколько переменных, чтобы упростить оставшуюся часть файла. Определите переменную CFLAGS , которая укажет базовые флаги компилятора:

Мы используем современный С++ ( -std=c++17 ). Также мы задаем уровень оптимизации О2. Можно удалить уровень -О2 для более быстрой компиляции программ, но для релизной сборки его все равно нужно будет вернуть.

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.

Теперь вам будет несложно определить правило для компиляции VulkanTest . Не забудьте, что для отступов необходимо использовать табы вместо пробелов.

Проверьте, работает ли сборка. Сохраните makefile и запустите make из папки с main.cpp и Makefile . В результате должен получиться исполняемый файл VulkanTes t.

Теперь необходимо задать еще два правила — test и clean . Test запускает исполняемый файл, а clean удаляет его.

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:

Вы можете использовать эту структуру каталогов в качестве шаблона для проектов Vulkan. Для этого скопируйте ее, переименуйте, например, в HelloTriangle и удалите весь код из main.cpp .
Итак, теперь вы готовы к настоящему приключению.

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

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.

После загрузки MoltenVK извлеките содержимое в любую папку (имейте в виду, что вам необходимо будет ссылаться на нее при создании проекта в Xcode). Внутри извлеченной папки, в папке Applications , должны находиться исполняемые файлы, которые позволят запустить несколько демо-проектов с использованием SDK. Запустите исполняемый файл vkcube , и вы увидите следующее:

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

После установки всех библиотек мы можем настроить проект Xcode для Vulkan. Всякий раз при упоминании папки vulkansdk , мы будем иметь в виду папку, в которую вы извлекли Vulkan SDK.

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

Выберите Next , введите имя проекта и в пункте Language выберите C++ .

Нажмите Next , чтобы создать проект (в актуальном XCode12 вам потребуется ещё выбрать место для папки проекта — Прим. пер.). Когда проект будет создан, измените код в файле main.cpp на следующий:

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:

Найдите поле Header Search Paths и добавьте ссылку на /usr/local/include (это место, куда Homebrew устанавливает заголовочные файлы, поэтому здесь должны быть файлы glm и glfw3) и ссылку на vulkansdk/macOS/include для заголовочных файлов Vulkan.
Найдите поле Library Search Paths и добавьте ссылку на /usr/local/lib (это еще одно место, куда Homebrew устанавливает библиотечные файлы, поэтому здесь должны быть файлы glm и glfw3) и ссылку на vulkansdk/macOS/lib .

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

Теперь перейдем во вкладку Build Phases → Link Binary With Libraries и добавим фреймворки glfw3 и vulkan . Чтобы упростить задачу, мы будем добавлять в проект динамические библиотеки (если вы хотите использовать статические библиотеки, вы можете изучить документацию к ним).

Для glfw откройте папку /usr/local/lib (для этого вызовите Spotlight – Command+Space и введите в строку поиска /usr/local/lib – Прим. пер.), где вы найдете файл с именем, похожим на libglfw.3.x.dylib (“x” — это номер версии библиотеки; он зависит от даты загрузки пакета из Homebrew). Перетащите файл во вкладку Linked Frameworks and Libraries в Xcode.
Для vulkan перейдите в vulkansdk/macOS/lib . Сделайте то же самое с файлами libvulkan.1.dylib и libvulkan.1.x.xx.dylib (здесь “x” — это номер версии загруженного SDK).

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:

1. Вступление

Читайте также: