Vulkan a DirectX 12 jsou dvě oblíbená grafická rozhraní API, která se široce používají k vývoji počítačových her a aplikací s vysokým výkonem. Umožňují přístup k hardwarové úrovni grafiky a umožňují vývojářům maximalizovat možnosti moderních grafických akcelerátorů.
Přestože obě API plní podobné funkce, mají značné rozdíly ve své architektuře a přístupech k programování grafiky. Vulkan je navržen jako multiplatformní API a je otevřeným standardem, zatímco DirectX 12 je exkluzivní API pro operační systém Windows.
Vulkan poskytuje vysoký výkon a nízkou režijní cenu operací a poskytuje vývojářům možnost ovládat každý díl při práci s grafickými zdroji. Operuje s pojmem "explicitní řízení" a vyžaduje od vývojářů hlubší pochopení grafického programování.
Na druhou stranu DirectX 12 poskytuje vyšší úroveň abstrakce a usnadňuje proces vývoje. Využívá přístup "implicitní správy", který automaticky řídí mnoho aspektů programování grafiky, což vývojářům umožňuje soustředit se na vytváření obsahu a zvyšování výkonu aplikací.
Definice grafických API
Grafické rozhraní API (Application Programming Interface) je soubor funkcí a postupů, které vývojáři softwaru používají k interakci s GPU a vytváření počítačové grafiky. Grafická rozhraní API poskytují vývojářům přístup k hardwarovým schopnostem GPU, což umožňuje vytvářet trojrozměrné scény, animace, vizualizace a další grafické efekty.
Grafické API se liší funkčností, kompatibilitou s hardwarem a operačními systémy. Některá API, jako je DirectX a Vulkan, jsou vyvinuta společnostmi Microsoft a Khronos Group a jsou podporována na široké škále platforem, včetně Windows, Linuxu a MacOS.
Aplikace grafických API umožňuje vývojářům přistupovat k hardwarové úrovni GPU, aniž by museli psát nízkoúrovňový kód. Místo toho mohou vývojáři používat funkce na vysoké úrovni a knihovny poskytované grafickými API k vytváření složitých grafických aplikací.
Grafická API také umožňují efektivní využití hardwarových zdrojů a optimalizaci výkonu GPU. Umožňují paralelizovat výpočty a spravovat Vykreslování grafických objektů, což umožňuje dosáhnout vysoké rychlosti aplikací a realistické vizualizace.
| Grafické API | Zvláštnost | Podpora platforem |
|---|---|---|
| DirectX 12 | Vyvinutý společností Microsoft, podporován na OS rodiny Windows | Windows |
| Vulkan | Byl vyvinut společností Khronos Group, multiplatformní podpora (Windows, Linux, MacOS) | Windows, Linux, MacOS |
Výkon Vulkan a DirectX 12
Mezi oběma API však existují určité rozdíly v přístupu k výkonu. Vulkan nabízí flexibilnější a výkonnější systém správy paměti a toku příkazů, který vývojářům umožňuje přesněji ovládat zatížení grafické karty a procesoru. To může vést k vyššímu výkonu při správné optimalizaci kódu.
Na druhou stranu DirectX 12, na rozdíl od Vulkanu, poskytuje funkce, jako je vícevláknové Vykreslování a podpora distribuovaného Vykreslování. To znamená, že DirectX 12 může efektivněji využívat vícevláknový procesor a distribuované výpočty k usnadnění vývoje škálovatelných vícevláknových her nebo aplikací.
Celkově výkon Vulkan a DirectX 12 závisí na konkrétní implementaci API, počítačovém hardwaru a optimalizaci kódu aplikací. Funkce obou API umožňují vývojářům maximalizovat výkon a efektivní využití zdrojů, díky čemuž jsou tato rozhraní API oblíbená mezi profesionálními vývojáři her a grafiky.
Multithreading a paralelismus
Ve vulkánu je koncept multitreading integrován přímo do jeho architektury. Rozhraní API poskytuje programátorovi úplnou kontrolu nad vytvářením a správou běhových toků, což umožňuje efektivní paralelizaci práce s grafickými zdroji. Vulkan navíc umožňuje používat více vláken příkazů ke spuštění grafických úloh paralelně, což umožňuje plně využít všechny výpočetní schopnosti moderních vícejádrových procesorů.
DirectX 12 také poskytuje podporu pro multithreading a paralelismus, ale jeho přístup je jiný než Vulkan. V DirectX 12 lze úkoly rozdělit do skupin a prostředky lze rozdělit mezi různé spouštěcí toky. Pokud jde o paralelní zpracování příkazů, DirectX 12 však vyžaduje přísnější synchronizaci a správu Runtime. To může vést ke složitějšímu a objemnějšímu kódu ve srovnání s Vulkanem.
Obě grafická API Vulkan a DirectX 12 tedy nabízejí možnosti pro využití multitready a paralelismu, což umožňuje optimalizovat práci s grafickými zdroji. Datové přístupy API se však liší a výběr mezi nimi může záviset na konkrétních úkolech a požadavcích vývojáře.
Multiplatformnost
Naproti tomu DirectX 12 je určen pouze pro Windows a Xbox, což omezuje možnosti vývojářů, pokud jde o portování aplikací na jiné platformy.
Multiplatformnost Vulkanu z něj činí silný nástroj pro vytváření grafických aplikací, které lze použít na různých zařízeních a operačních systémech, což je obzvláště atraktivní pro vývojáře her a profesionální aplikace.
Správa zdrojů
Ve Vulkan a DirectX 12 je správa zdrojů implementována různými způsoby.
V vulkánu se práce se zdroji provádí prostřednictvím příkazových vyrovnávačů. Příkazová vyrovnávací paměť zaznamenává všechny operace, které musí GPU provést. Ke spuštění příkazů z vyrovnávací paměti se používá příkaz vkQueueSubmit. V tomto případě vývojář nezávisle kontroluje všechny fáze Správce prostředků-počínaje vyplněním příkazové vyrovnávací paměti a konče spuštěním jejího provádění, což umožňuje dosáhnout vysokého stupně kontroly nad provozem grafického zařízení.
DirectX 12 také používá příkazové vyrovnávací paměti, ale na rozdíl od Vulkanu se správce prostředků provádí pomocí seznamů příkazů. Seznam příkazů je soubor operací, které musí GPU provést. DirectX 12 poskytuje flexibilitu a možnost paralelního provádění příkazů, což přispívá ke zvýšení výkonu.
Obě API poskytují programátorům flexibilní mechanismus kontroly správy zdrojů, ale mají odlišný přístup k implementaci této funkce.
Podpora funkčnosti a rozšíření
Obě grafická rozhraní API, Vulkan a DirectX 12, poskytují vývojářům širokou škálu funkcí a funkcí. Mezi těmito dvěma API však existují určité rozdíly v podpoře funkčnosti a rozšíření.
Vulkan je postaven na principu modularity, což znamená, že základní funkce API zůstávají malé a kompaktní. Funkce Vulkan lze rozšířit pomocí speciálních modulů rozšíření, které jsou vyvíjeny a podporovány buď samotnými vývojáři API, nebo společnostmi třetích stran. To umožňuje pouze taková rozšíření, která jsou nezbytná pro konkrétní projekt, což přispívá k optimalizaci výkonu.
DirectX 12 podporuje také rozšíření, ale na rozdíl od Vulkanu poskytuje DirectX 12 předem definovanou sadu funkcí. To znamená, že ne všechna rozšíření budou k dispozici v DirectX 12 a některá mohou být zahrnuta pouze v budoucích verzích rozhraní API od společnosti Microsoft. DirectX 12 zároveň poskytuje širokou škálu standardních funkcí, které mohou vývojáři používat bez nutnosti rozšíření.
Celková podpora funkcí a rozšíření může být důležitým faktorem při výběru mezi používáním Vulkan nebo DirectX 12 při vývoji grafické aplikace. V případě potřeby flexibilnější a přizpůsobitelné funkce může být Vulkan vhodnější volbou. Pokud však bude vývoj vycházet z již existujících standardních funkcí DirectX 12 nebo vyžaduje použití specifických funkcí tohoto API, může být preferovaným řešením DirectX 12.