Vulkan (API)

Vulkan d'abord annoncé sous l'appellation OpenGL Next est une spécification proposée par le consortium Khronos Group pour la programmation graphique. Elle est mise en œuvre par plusieurs constructeurs de cartes graphiques sous forme d'une interface de programmation portant le même nom et a pour but de remplacer à terme OpenGL et ses dérivés en exploitant plus efficacement les architectures informatiques modernes. 25 ans après la création d'OpenGL, elle vise à unifier les versions mobile (OpenGL ES) et bureau (OpenGL), fonctionne nativement sur Microsoft Windows, GNU/Linux et Android, ainsi que sous MacOS et iOS via la portability initiative (l'API MoltenVK) en se basant sur Metal^{[réf. souhaitée]}. Une première version est sortie en février 2016, supportée entre autres par AMD et Nvidia, et est compatible avec tout système supportant OpenGL ES 3.1.

Vulkan

Informations

Développé par	Khronos Group
Première version	16 février 2016
Dernière version	1.3.301 (2 novembre 2024)
Dépôt	github.com/KhronosGroup/Vulkan-Docs
Écrit en	C++ et C
Système d'exploitation	Microsoft Windows, Linux, Android, iOS et macOS
Environnement	Multiplateforme
Type	Interface de programmation
Licence	Licence Apache 2.0 et licence Apache
Site web	www.vulkan.org

Chronologie des versions

OpenGL

Historique

Vulkan se fonde sur le travail effectué par AMD sur l'API Mantle (en), et auparavant, au sein de Mesa 3D, par Gallium3D (réduction de la couche du pilote graphique et relation plus directe au GPU et à sa mémoire). En particulier son module LLVMpipe qui permet la précompilation dans un langage intermédiaire et une meilleure utilisation des architectures de microprocesseurs multi-cœurs des architectures modernes pour le rendu 3D.

Les développeurs du pilote libre Vulkan, pour processeurs graphiques Intel, décrivent Vulkan comme un « Gallium3D 2.0 ». Le langage SPIR utilisant à l'origine LLVM, SPIR-V qui en est une version modifiée permettra une implémentation de LLVM pour son interprétation.

Avancées majeures

Parmi les avantages :

• Meilleure gestion du multiprocesseur, les différents processeurs pouvant envoyer en parallèle des commandes à exécuter ;
• Un pilote simplifié, en donnant au CPU davantage d'accès aux commandes du GPU et à la gestion de sa mémoire ;
• Une meilleure adaptation aux plates-formes mobiles avec notamment la gestion du cas d'une mémoire unifiée et du rendu où chaque thread est dédié à un des rectangles formant l'affichage (dallage).
• Le langage de représentation intermédiaire SPIR-V également utilisé par OpenCL qui permet de simplifier le travail des pilotes dans l'interprétation des shaders sur le GPU, comme OpenCL, à qui il succède.
• La simplification des pilotes et le langage unifié devraient permettre de réduire, pour les développeurs d'application, les difficultés de portabilité du matériel d'un constructeur à un autre
• Calculs non graphiques sur le GPU, comme OpenCL, dont il s'inspire partiellement, mais est complémentaire.

Microsoft a de son côté sorti DirectX 12, la dernière génération de son API Graphique, et Apple a sorti son API Metal^{[réf. souhaitée]}. Tous deux ont pour projet d'utiliser les mêmes accès bas niveau au matériel et la portabilité mobile que Mantle ou Vulkan, mais ont l'inconvénient de ne pas être multiplateformes.

Étant donné l'ouverture de l'API, la portabilité et les gains de performances, différents éditeurs de jeux ont déjà annoncé le support de celle-ci par leur moteur, avant même les spécifications définitives, comme le moteur Source 2 de Valve

La bibliothèque libre GLOVE convertit les appels OpenGL ES, glsl et EGL en appels Vulkan.

Les pilotes libres d'accélération 3D matérielle Mesa 3D pour GNU/Linux comportent trois pilotes permettant de convertir différentes API 3D vers Vulkan, et de bénéficier ainsi de ses performances et plus faible consommation énergétique avec des applications qui sont conçues pour :

• D9VK (obsolète car dorénavant inclus dans DXVK), convertit les appels Direct3D versions 9 vers des appels Vulkan ;
• DXVK, convertit les appels Direct3D versions 9, 10 et 11 vers des appels Vulkan ;
• VKD3D, convertit les appels Direct3D versions 12 vers des appels Vulkan ;
• Zink, convertit les appels OpenGL et OpenGL ES en appel Vulkan, il est intégré à partir du 28 octobre 2019, la bibliothèque, via le sous-système Gallium de Mesa, il est placé entre la couche OpengGL state tracker de Gallium et les pilotes Vulkan, entre la couche du state tracker OpenGL et le pilote Vulkan.

Participants

Les principales sociétés participant à la norme sont : AMD, Apple, ARM, Blizzard, Broadwell, Codeplay (en), Continental, Electronic Arts, Epic Games, Imagination Technologies, Intel, Lucasfilm, Mediatek, Oculus VR, Oxide, Pixar, Samsung, Sony, TransGaming (en), Unity, Godot Engine, Valve, Vivante, Qt.

Support

Historique

• En février 2016 AMD, Intel et Nvidia proposent une version beta de leurs pilotes supportant Vulkan.
• Le 17 février 2016, The Talos Principle de Croteam devient le 1^er jeu vidéo supportant partiellement Vulkan.
• Le 9 avril 2016 , une mise à jour de la version stable des pilotes Windows et Linux par Nvidia permet l'utilisation de Vulkan.
• En avril 2016, la préversion d'Android Nougat pour développeurs prévoit l'utilisation des API 3D Vulkan.
• La nouvelle console de jeux Switch de Nintendo est certifiée Vulkan le 18 décembre 2016
• Lors de la conférence SDC 2016, en mai 2016, la société Samsung annonce que son prochain modèle de smartphone utilisera Vulkan, et annonce des gains en durée de vie de la batterie.
• Fin septembre 2016, Unity annonce que les jeux Android basés sur son moteur disposent en beta de Vulkan, ce qui permet des performances améliorées d'environ 35%, et une consommation énergétique moindre.
• En octobre 2016 , un premier moteur de jeu vidéo libre se basant sur Vulkan, Intrinsic, est publié sur GitHub.
• En février 2017, Intel annonce que la partie graphique de ses processeurs supportera Vulkan.
• En février 2018, Valve, LunarG et The Brenwill Workshop annoncent que le jeu vedette de Valve, Dota 2, est porté via MoltenVK (implémentation de Metal en Vulkan) sur MacOS avec un gain de performances de 50% par rapport à la version OpenGL .
• En février 2018, les développeurs du moteur de jeu libre Godot, annoncent qu'ils vont s'orienter vers Vulkan et Open GL ES 2.0, plutôt qu'OpenGL ES 3.0. Il devrait être prêt pour Godot 4.0, qui devrait sortir en 2022.
• En novembre 2018, les développeurs du moteur 3D libre OGRE, annoncent qu'ils sont en train de porter le moteur sur Vulkan.

Compatibilité matérielle

Société	Matériel				Support de Vulkan 1.0
	Microarchitecture	Disponible depuis	GPUs (Die)	Carte graphique/SoC	Linux	Microsoft Windows (Windows 7 et supérieur)	Android Nougat et supérieur
AMD
	RDNA 3	11/2022	Navi 31,32,33 Phoenix	Radeon RX 7000
	RDNA 2	10/2020	Navi 21,22,23,24 Rembrandt, Raphael, Dragon Range	Radeon RX 6000
	RDNA 1	07/2019	Navi 10,12,14	Radeon RX 5000
	GCN 5th	08/2017	Vega 10,12 Vega 20 Raven Ridge, Picasso, Renoir, Cezanne	Radeon Rx Vega series Radeon VII	AMDGPU PRO (Ubuntu & RHEL) Mesa/RADV	Radeon Software	NC
	GCN 4th	06/2016	Polaris 10,11,12 Polaris 20,21,22 Polaris 30	Radeon Rx 400 Series Radeon Rx 500 Séries
	GCN 3rd	08/2014	Tonga, Fiji, Carrizo, Bristol Ridge	Radeon R9 Fury Series Radeon R9 380 Series Radeon R9 285
	GCN 2nd	03/2013	Bonaire, Hawaii, Kaveri, Kabini, Temash, Mullins, Beema, Carrizo-L	Radeon HD 7790, R9 390 Séries, R7 360, R9 290 Séries, R7 260 Séries, PlayStation 4, Xbox One	En cours d'implémentation
	GCN 1st	02/2012	Oland, Cape Verde, Pitcairn, Tahiti, Hainan	Radeon HD 77..–7900 Series , R9 280 , 270 Séries, R7 250 Séries, R9/R7 370 Séries
	TeraScale 3	12/2010	Aruba (Trinity/Richland), Cayman	Radeon HD 6900 Series	non supporté
	TeraScale 2	09/2009	Cedar, Cypress, Juniper, Redwood, Palm, Sumo, Barts, Turks, Caicos, Llano	Radeon HD 5000 Series Radeon HD 6000 Séries
	TeraScale 1	05/2007	R600, RV630, RV610, RV790, RV770, …	Radeon HD 2000 Series, HD 3000, HD 4000
Nvidia	Ada Lovelace	09/2022	AD102, AD103, AD104, AD106, AD107	GeForce RTX 40
	Ampere	09/2020	GA100, GA102, GA103, GA104, GA106, GA107	GeForce RTX 30
	Turing	09/2018	TU102, TU104, TU106, TU116, TU117	GeForce RTX 20 GeForce 16
	Volta	06/2017	GV100, GV10B	TITAN V
	Pascal	05/2016	GP100, GP104, GP106, GP107, GP108, GP10B	GeForce 10 series, Tegra X2	Nvidia GeForce driver	Nvidia GeForce driver	Oui
	Maxwell 2	09/2014	GM200, GM204, GM206, GM20B	GeForce 900 series, Tegra X1
	Maxwell 1	02/2014	GM107, GM108	GeForce GTX 750 Ti, GTX 750, GTX 860M
	Kepler	03/2012	GK110, GK104, GK106, GK107, GK208	GeForce 600 series, GeForce 700 series, Tegra K1
	Fermi	03/2010	GF100, GF104, GF106, GF108, GF110, GF114, GF116, GF117, GF119	GeForce 400 series, GeForce 500 series	non supporté
	Tesla 2.0	06/2008	GT200, GT215, GT216, GT218,	GeForce 200 series, GeForce 300 series
	Tesla 1.0	11/2006	G80, G84, G86, G92, G94, G96, G98	GeForce 8 series, GeForce 9 series, GeForce 100 series
Intel GPU	Xe "Alchemist"	06/2022	ACM-G10, ACM-G11, ACM-G12, Meteor Lake	ARC A Séries
	Xe-LP	10/2020	DG1 Rocket Lake, Alder Lake, Raptor Lake	Xe DG1 Iris Xe
Intel CPU	Meteor Lake			Core "Ultra" 100 Séries
	Raptor Lake	09/2022		Core i3-/i5-/i7-13000 Core i3-/i5-/i7-14000
	Alder Lake	11/2021		Core i3-/i5-/i7-12000
	Rocket Lake	03/2021		Core i5-/i7-11000
	Comet Lake	04/2020		Core i3-/i5-/i7-10000
	Coffee Lake	10/2017		Core i3-/i5-/i7-8000 Core i3-/i5-/i7-9000	Mesa	Intel graphics	NC
	Kaby Lake	01/2017		Core i3-/i5-/i7-7000
	Skylake	08/2015		Core i3-/i5-/i7-6000, Pentium G4..., Celeron G39..		Prévu
	Broadwell	09/2014		Core M-5Y.., Core i3-/i5-/i7-5000		non supporté
	Haswell	09/2012		Core i3-/i5-/i7-4000, Pentium G3..., Celeron G18..
	Ivy Bridge	04/2012		Core i3-/i5-/i7-3000, Pentium G2..., Celeron G16..
	Sandy Bridge	01/2011		Core i3-/i5-/i7-2000, Pentium G..., Celeron G...	non supporté
	Westmere	02/2012		Core i3-/i5-/i7-..., Pentium G69.., Celeron G1101
Imagination Technologies	PowerVR Series 8XE	02/2016	GE8200, GE8300		PowerVR Graphics SDK v4.1
	PowerVR Series 7XT	11/2014	GT7200, GT7400, GT7600, GT7800, GT7900	Apple A9, Helio X30 (MT679?)
	PowerVR Series 7XE	11/2014	GE7400, GE7800
	PowerVR Series 6XT	01/2014	GX6240, GX6250, GX6450, GX6650	Apple A8, A8X, MediaTek MT8173, MT8176,
	PowerVR Series 6XE	01/2014	G6050, G6060, G6100 (XE), G6110	RK3368
	PowerVR Series 6 (Rogue)	01/2012	G6100, G6200, G6230, G6400, G6430, G6630	MediaTek MT6595M, MT6595T, MT6595M, MT6795, MT8135, Helio X10 (MT6795), LG H13, Apple A7, Atom Z3460, Z3480, Z3530, Z3560, Z3570, Z3580
	PowerVR Series 5XT	01/2012	SGX543, SGX544, SGX554	Apple S1, A5, A5X, A6, A6X, NovaThor L8540, L8580, L9540, TI OMAP 4470, 5430, 5432, MediaTek MT5327, MT6589M, MT6589T, MT6589, MT8117, MT8121, MT8125, MT8389, Atom Z2460, Z2520, Z2560, Z2580, Z2760, Exynos 5410	non supporté
Qualcomm
	Adreno 600 series		Adreno 640	Snapdragon 855	1.1
	Adreno 500 series		Adreno 510, Adreno 530, Adreno 540	Snapdragon 430, 625, 650, 652, 820, 821, 835, 845	1.0
	Adreno 400 series			Snapdragon 415, 615, 616, 617, 805, 808, 810
	Adreno 300 series			Snapdragon 200, 208, 210, 212, 400, 410, 412, 600, 800, 801	non supporté
ARM
	Bifrost	06/2016	Mali-G71, Mali-G51	Kirin 960	1.0
	Midgard 4th	Q4 2015	Mali-T860, Mali-T830, Mali-T880	Exynos 8890, Exynos 7870, Kirin 950, 955, MediaTek MT6738, MT6750, Helio X20 (MT6797), X25 (MT6797T), P10 (MT6755), P20 (MT6757)
	Midgard 3rd	10/2013	Mali-T760, …	Exynos 7420, Exynos 5433, MT6752, MT6732, RK3288
	Midgard 2nd	08/2012	Mali-T600 series, T720	Exynos 5250, 5260, 5410, 5420, 5422, 5430, 5800, 7580, Mediatek MT6735, MT6753, Kirin 920, 925, 930, 935	non supporté

Moteurs de jeux compatibles

• Amazon Lumberyard
• Source 2 – En mars 2015, Valve annonce que Source 2, successeur du moteur originel Source, supportera Vulkan.
• Serious Engine 4 – En février 2016, Croteam annonce le support de Vulkan dans leur moteur.
• Unreal Engine 4 – En février 2016, Epic Games annonce le support de Vulkan lors d'un événement organisé par Samsung.
• id Tech 6 – En mai 2016, id Software annonce le support de Vulkan pour la version 6 de leur moteur.
• id Tech 7
• CryEngine – Crytek a annoncé vouloir inclure le support de Vulkan pour son CryEngine.
• Unity – Support Vulkan à partir de la version 5.6 pour Android, Linux et Windows. Le support dans l'éditeur est disponible à partir de la version 2018.2.
• Xenko – Le support a été rajouté en juillet 2016.
• Intrinsic – Un moteur de jeu libre publié sur GitHub.
• Torque 3D MIT - En avril 2016, la communauté de développeurs annonce penser au support de Vulkan.
• Armory Engine - Moteur de jeu libre intégré dans Blender 3D.
• Godot Game Engine 4.0 (beta)-moteur de jeu libre.

Annexes

Bibliographie

• Ryan Smith, « Next Generation OpenGL Becomes Vulkan: Additional Details Released », AnandTech,‎ 3 mars 2015 (lire en ligne)

Lien externe

• (en) Khronos Group, « 2015 vulkan v1 Overview », mars 2015