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Vulkan 是一个跨平台的2D 和3D 图形应用程序编程接口，由Khronos 组织在GDC 2015 上首次发布。它本质上是AMD Mantle的后继者，继承了前者强大、低开销的架构，让开发者能够轻松、全面地获得增强的GPU和多核CPU性能、功能和效率。我可以。
与OpenGL 相比，Vulkan 支持硬件下更深层次的控制，可以显着降低繁重绘图任务的CPU 开销。同时，对多核CPU的支持也更加完善，更加适合当前从高端工作站到PC平台再到移动平台的多核策略。
Vulkan由于其高性能和低开销而非常受欢迎，尽管它上市的时间不长，但市场上已经有很多游戏和应用程序支持Vulkan。 30000等
1.1 Vulkan 概述在介绍具体的开发技术之前，本节首先介绍Vulkan 的历史遗产和一些技术特性，同时也介绍Vulkan 与其他图形应用接口（OpenGL、DirectX、Metal 等）进行快速比较。目前与Vulkan 兼容的游戏详情如下。
1.1.1 Vulkan 概述在详细了解Vulkan 之前，您应该首先了解市场上主流的3D 图形应用程序接口。目前各平台主流的3D图形API有OpenGL、OpenGL ES、DirectX、Metal、Vulkan等，其应用领域及特点如下。
OpenGL应用范围广泛，支持多种操作系统平台（Windows、UNIX、Linux、macOS等）。在此基础上开发的应用程序可以轻松且廉价地在不同操作系统平台之间移植。它不仅可以用于游戏开发，还可以用于工业和工业应用开发。 OpenGL ES 是专门为移动嵌入式平台设计的，实际上是OpenGL 的调整版本。 OpenGL 的许多不必要的功能已被删除，以优化对性能和功耗有限的移动嵌入式平台的支持。 DirectX是微软的一项专有技术，主要用于Windows上的游戏开发，在该领域占有非常高的比例。最新版本是DirectX 12。该版本还对多核CPU的支持进行了显着优化，但仅支持Windows 10。 Metal是Apple的专有技术，仅在macOS和iOS上可用，应用领域相对狭窄，目前基于它的应用程序相对较少。 Vulkan与OpenGL类似，是一个跨平台的3D图形应用程序接口，同时支持Windows 7、Windows 8.1、Windows 10、Linux、Android等平台。 Vulkan最初被称为Next Generation OpenGL，项目名称为GLNext。它旨在统一跨各种平台的开发，因此与OpenGL和OpenGL ES根据硬件性能和电源划分版本不同，它旨在统一工作站、PC、移动嵌入式等的开发。跨平台完全一致。这对于大多数开发者来说是一个巨大的好处。
2016年2月16日，Kronos组织发布了Vulkan的第一个正式版本。自此，数字图形技术行业创造了能够真正与DirectX 12 和Metal 竞争的新图形应用程序接口。到了2016 年4 月，Google 也在Android N 第二个开发预览版中正式添加了对Vulkan 的支持。 Vulkan 的主要特点是：
Vulkan 提供更低的操作开销、更直接的GPU 控制和更低的CPU 负载。它通过批处理有效降低CPU负载，将CPU从额外的计算和渲染中解放出来以执行其他任务。与之前针对CPU 上单核设计的OpenGL 相比，Vulkan 原生支持多线程并发，可以在目前采用多核策略的CPU 上运行得更好。 DirectX 12、Metal等厂商专有的新一代图形应用程序接口也提供了对多线程并发的支持，表明这是行业演进的一大趋势。在着色器方面，Vulkan 不再指定像OpenGL 这样的高级着色器编程语言（OpenGL 指定了GLSL 着色器编程语言）。它使用称为SPIR-V（标准便携式中间表示）格式的二进制中间层。这样，开发者在开发Vulkan 着色器时可以选择自己喜欢的着色器编程语言，例如GLSL、HLSL 等，并使用着色器专用的编译器使Vulkan 中的SPIR-V 格式的着色器源代码可以编译成.这大大增加了灵活性。 Vulkan以集成的方式管理计算任务和图形着色和渲染任务，无需单独的计算和图形应用程序接口来连接它们。与OpenGL 的状态机不同，执行任务时会自动执行各种错误检查（并且无法关闭）。 Vulkan 将各种错误检查设计为可插入模式，以提高执行效率。开发人员可以在开发和调试期间打开所需的错误检查，并在发布时关闭错误检查以提高性能。 Vulkan在架构层面提供了多轮渲染的支持，可以让您更高效地实现延迟渲染，在某些场景下显着提升渲染效率。 Vulkan本身博大精深，其创新设计又超出了上述，让读者能够跟随本书的脚步，逐渐了解Vulkan的方方面面。
1.1.2 支持Vulkan 的游戏概述通过这个简短的介绍，读者可以基本了解Vulkan 相对于传统图形应用编程接口的诸多优势。由于Vulkan的这些强大功能，市场上一些著名的游戏已经开始使用Vulkan。然而，Vulkan 出现的时间并不长，所以使用它的游戏并不多。下面快速浏览一些使用Vulkan 的游戏。
作为广受玩家好评的大作，Dota 2 于2016 年发布了支持Vulkan 的官方补丁。图1-1显示了原始的Dota 2游戏场景图，图1-2显示了在Vulkan支持下运行的Dota 2游戏场景图。
图1-1 原Dota 2游戏场景
图1-2 Vulkan支持的Dota 2游戏场景
解释
对比图1-1和图1-2可以看到，在游戏图形方面，Vulkan支持的Dota 2比原始Dota 2场景更加真实和细致。当我们实际测试游戏时，我们发现支持Vulkan的Dota 2运行更流畅并且占用的CPU更少。这体现了Vulkan减少CPU开销的特性。
我们通过比较使用极品飞车Vulkan 前后的Dota 2 场景，观察了Vulkan 在3D 图形处理方面的进步。接下来，我们将通过演示Electronic Arts开发的赛车游戏《极品飞车：无极限》来进一步体验Vulkan的3D图形处理能力（如图1-3、图1-3、图1-4所示的具体情况）。
图1-3 极品飞车：无限场景1
图1-4 极品飞车：无极限场景2
解释
上面两个使用Vulkan API渲染的《极品飞车：无极限》游戏场景，光影效果非常逼真，烟雾和运动模糊效果也非常逼真，事实证明是有的。
Dream League Soccer 支持Vulkan、Dota 2、Need for Speed 介绍完了以上两款游戏，就必须要给大家介绍一下——Dream League Soccer，这是First Touch 开发的一款体育游戏。该游戏自发布以来受到了众多玩家的好评，目前已经发布了Vulkan版本（分别如图1-5和图1-6所示）。
图1-5 梦想联盟足球场景1
图1-6 梦想联盟足球场景2
如果您查看上面的游戏屏幕，您会发现Vulkan 增强的3D 图形处理能力。我们在之前的内容中多次提到，Vulkan 的好处之一就是可以大幅降低渲染时的CPU 开销，直接影响游戏体验和图形流畅度。这一点将由相关权威机构确定。
例如，Bethesda和Nvidia在2016年初就进行了相关测试。测试结果显示，使用DirectX 11 以1080P 分辨率《Doom》 运行时，平均帧率为55-60。后来我们使用Vulkan进行类似的渲染任务时，游戏整体帧率提升到了120以上，这说明Vulkan在降低CPU开销和图形绘制方面有显着的效果，大家可以看到。
本书系统地介绍了下一代OpenGL规范Vulkan，并揭示了Vulkan的独特之处。本书涵盖了内存和资源、队列和命令、数据移动、图像显示、着色器和管道、图形管道对象、绘图命令、几何处理、片段处理、同步、数据读回、渲染路径等。
本书适合图形程序开发人员、熟悉图形和计算API的程序员，也可供对Vulkan感兴趣的专业人士阅读。
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