что такое графический api

Графические API высокого и низкого уровня: различия и принцип работы

Следует учитывать, что графические процессоры не выполняют программы, а выполняют список инструкций. Но откуда взялся этот список и как он попадает в GPU?

Что такое графический API?

Упомянутый список экранов считывается программным обеспечением, которое является не чем иным, как драйвером видеокарты, это преобразует список в микрокод, который может понять графический процессор, и копирует его в часть Оперативная память память, к которой всегда обращается графический процессор. Чтобы прочитать список экранов, скопируйте список во внутреннюю память командных процессоров и начните рендеринг сцены или ее части с помощью инструкций из списка экранов.

Этот процесс выполняется непрерывно в каждом кадре, который графический процессор обрабатывает и отправляет на экран, независимо от того, используете ли вы игровой ПК, смартфон или игровую приставку.

Какие графические API существуют сегодня?

Вычисления против графики

В настоящее время приложения отправляют не один список, а несколько списков, один из которых является графикой, а остальные вычисления, где графический процессор используется для решения конкретных проблем, которые не имеют ничего общего с визуализацией графики, причем последние работают полностью асинхронно. и, следовательно, не зависит от списка экранов.

Например, может случиться так, что приложение графического дизайна использует мощность графического процессора для создания специального эффекта на фотографии только потому, что графический процессор лучше оборудован для решения этой проблемы, чем графический процессор. ЦП. Благодаря спискам вычислений вы можете сделать это, используя бесплатные ресурсы графического процессора для решения этих небольших проблем.

Графические API высокого и низкого уровня: чем они отличаются?

На самом деле неверно, что низкоуровневым API-интерфейсам не хватает драйвера, поскольку его можно читать и прослушивать в некоторых местах, но это намного проще и усложняет работу при выполнении некоторых важных задач в приложении, это позволит разработчикам максимально оптимизируйте синхронизацию каждого кадра, контролируя процесс создания списка экранов.

Однако во многих случаях для разработчиков может быть намного удобнее использовать высокоуровневый API из-за того, что дополнительное время разработки не окупается с финансовой точки зрения или просто потому, что выгода, которую можно получить за счет адаптации игры к API низкий уровень незаметен.

Миф о консоли и ПК

Существует миф о том, что, поскольку консоль имеет уникальное оборудование, это означает, что API-интерфейсы гораздо более оптимизированы, чем на ПК, где существует множество различных конфигураций, но на самом деле это драйвер, который мы установили, создает список экранов. Разница в том, что в консолях этот драйвер статичен и не получает обновлений производительности или изменений в течение всего коммерческого срока службы консоли.

Источник

Что такое Vulkan и DirectX и как они влияют на видеоигры

Большинство из нас, геймеров, слышали о Microsoft DirectX. Однако, немногие из нас знакомы с его утилитами и как они влияют на видеоигры. В настоящее время, фактически, приобретя конкурента в форме Vulkan, вещи относящиеся к двум API, как правило, становятся еще более сложными. В этом руководстве мы увидим, что такое API, Vulkan и DirectX, и мы покажим метод, с помощью которого они влияют на наши игры.

Предварительная информация о API

Прежде чем мы начнем говорить о DirectX и Vulkan, нам нужно сначала понять, что такое API. Аббревиатура означает «Интерфейс прикладного программирования».

Интерфейс предназначен для обеспечения связи между двумя объектами. Одним из примеров является графический интерфейс Windows, который играет роль посредника между операционной системой и пользователем.

Интерфейс обеспечивает удобную среду. С помощью этой среды мы используем операционную систему, не зная, как ее функции реализованы в фоновом режиме. Интерфейс прикладного программирования (API) заполняет роль посредника. Однако на этот раз пользователь может быть ПК или другой программой и не обязательно человеком. API-интерфейсы гораздо более распространены, чем можно было бы подумать, предлагая программистам необходимые инструменты для создания своего программного обеспечения.

Ориентировочный пример, в котором мы используем API, — это когда мы автоматически регистрируемся в новом социальном средстве или онлайн-сервисе, используя наши ранее существующие учетные записи из Facebook или Google (вместо создания новой учетной записи вручную).

В таких случаях веб-сайт использует API, через который он связывается с конкретной услугой (например, Facebook или Twitter), чтобы собирать нашу личную информацию (имя (имена), адрес электронной почты, контактные номера и т. д.) Для создания нашего нового аккаунта.

Тем не менее существует множество других применений API для всех видов взаимодействия между приложениями и компьютерами, такими как системы баз данных, операционные системы и библиотеки программного обеспечения.

В таких случаях использование API-интерфейсов применимо к нашему компьютерному оборудованию и в частности, к нашей графической карте (видеокартам).

DirectX и Vulkan фактически улучшают связь между приложением (игрой) и графическим процессором, чтобы повысить производительность графики.

Microsoft DirectX

С выпуском Windows 95 и модели защищенной памяти разработчики не имели такого же доступа к ресурсам, как в MS-DOS. DirectX впервые появился в виде набора конкретных API для разработки мультимедийных приложений, таких как игры.

Термин «DirectX» начинается со слова «Direct», ссылаясь на прямой доступ к ресурсам системы. Некоторые примеры включают Direct3D для графики и DirectSound для аудио. Часть «Х» относится к API в общей коллекции; таким образом объединив все API-интерфейсы под названием DirectX. Вышеупомянутое название также вдохновило название популярной видеоигр компании Xbox.

Вышеприведенное иллюстрирует тесную связь между DirectX и консолью Microsoft. Его последняя версия, DirectX 12, имеет большие улучшения. Тем не менее он поддерживается только Windows 10 и новейшей игровой консолью компании Xbox One.

Direct3D является жемчужиной DirectX и полезен для создания 3D-объектов на нашем экране. Он также позволяет просматривать игры в полноэкранном режиме, а также использовать аппаратные ускорители. Последний метод позволяет реализовать некоторые функции более эффективно, чем они работают в программном обеспечении. Это может быть достигнуто за счет более эффективного использования аппаратного обеспечения нашего компьютера. В этом случае это будет наша видеокарта.

Вулкан AMD

В 2015 году Kronos Group разработала свой собственный API. Vulkan — это низкоуровневый API, используемый для разработки графически требующих приложений. Его первая стабильная версия дебютировала в августе 2016 года.

Следует четко указать, что «низкий уровень» не относится к качеству. Вместо этого этот термин описывает способность Вулкана работать на аппаратном уровне.

Хронос окружает себя одними из самых больших имен в ИТ-индустрии. Некоторые из них — Google, Intel, Sony, Nvidia и AMD. Последние два дали API, свести к минимуму время разработки Vulkan.

OpenGL — популярный API среди графических дизайнеров. Фактически он был разработан Хроносом, и он также включает в себя многие характеристики Вулкана. Однако его прием игровыми дизайнерами был непредвиденным.

Одним из самых сильных активов Vulkan является тот факт, что он с открытым исходным кодом. Кроме того, совместимость Vulkan с несколькими платформами вместе с общей производительностью — это два дополнительных актива, которые делают его более прибыльным, чем DirectX.

Здесь вы можете найти полный список с именами, которые содержат Khronos. Мантия обеспечила основную базу, на которой был разработан Вулкан. Наконец Vulkan в настоящее время находится в версии 1.1.

Как они влияют на игры

До этого момента мы рассмотрели некоторые основы, касающиеся API, Microsoft и Khronos. Но как они влияют на игры?

Эти два API значительно улучшили производительность. До сих пор DirectX, по-видимому, обеспечивал лучшую производительность, чем Vulcan, что на самом деле он не так далеко позади.

Microsoft утверждает, что DirectX 12 снижает потребление на 50% при использовании DirectX 11. С другой стороны, Vulkan также демонстрирует лучшую гибкость, чем его предшественник. Говоря о предшественниках, DirectX 11 и OpenGL были созданы с учетом одноядерных процессоров; что означает, что они не были точно настроены с использованием новых, многоядерных процессоров.

В результате одно ядро ​​управляет большинством различных процессов, в то время как остальные работают с низкой скоростью, а иногда и вовсе отключены. Оба API (DirectX 12 и Vulkan) поддерживают процессоры с несколькими ядрами и потоками, чтобы максимально эффективно использовать свои возможности. Более того, они передают большую часть требуемых задач от процессора к графической карте (видеокартам), предлагая более сбалансированный опыт.

Взаимодействие между этими двумя элементами может существенно повлиять на будущие сборки ПК. Графические карты в значительной степени важнее, чем процессоры, когда дело доходит до игр. С дальнейшим развитием игровых API маловероятно, что процессоры могут стать еще менее важными, когда дело доходит до него. Таким образом, даже с простым процессором мы можем получить хорошую производительность без каких-либо узких мест.

Поддержка нескольких графических карт

Здесь Khronos Group столкнулась со значительным разрывом между двумя API-интерфейсами с поддержкой использования нескольких графических карт (использование явного многоканального GPU). Мы можем использовать разные карты, если их чипы имеют аналогичную архитектуру и используют один и тот же драйвер. Это позволит различным картам обрабатывать другую часть экрана.

Microsoft здесь еще на один шаг впереди, позволяя использовать несколько графических карт даже у другого производителя, что часто бывает, поскольку большинство систем имеют независимый и интегрированный графический процессор. Важно подчеркнуть тот факт, что эти реализации отличаются от возможностей SLI и Crossfire от Nvidia и AMD, которые реализованы с помощью драйверов, и в частности, в случае SLI требуют идентичные графические карты.

Шейдеры

Шейдеры — это небольшие программы, которые запускаются на наших видеокартах. Они отвечают за определенные функции различных объектов в 3D-среде. Тени, туман и освещение в игре являются результатом шейдера.

Vulkan использует промежуточное представление для шейдеров под названием SPIR-V. Его двоичная форма похожа на байт-код DirectX DX.

SPIR-V версия 1.3 отличается SPIR-V opt, инструментом для уменьшения размера шейдеров. Максимальный размер достигает + 40% от байт-кода DX соответствующего представления для DirectX.

Кроме того, некоторые структуры в HLSL (высокоуровневый шейдерный язык), которые были разработаны Microsoft, не поддерживались непосредственно некоторыми видеокартами.

HLSL широко используется DirectX с версии 9. Он использовался в качестве дополнения к существующему языку ассемблера шейдеров. С новой версией SPIR-V Vulkan также поддерживает ее.

Таким образом, разработчики смогут использовать существующий код для своих шейдеров, и им не нужно будет изобретать колесо. Следовательно, игры будут легко перенесены с одной платформы на другую.

Совместимость с несколькими платформами

Что касается платформ, большое преимущество Vulkan заключается в том, что он поддерживает Windows, Linux, Mac OS, Android и iOS. DirectX 12 с другой стороны, поддерживается только в Windows 10 и Xbox One. Чтобы использовать усовершенствования, предлагаемые DirectX 12, нам нужно либо обновить нашу операционную систему до Windows 10, либо получить новую консоль компании.

Если вы хотите попробовать DirectX 12, и вам не удалось получить Windows 10 во время бесплатного обновления, ознакомьтесь с нашим пошаговым руководством по свободным методам модернизации, которые доступны:

Возвращаясь к предыдущей теме, игровой порт, поддерживаемый API Vulkan, будет значительно проще по сравнению с портом, поддерживаемым DirectX.

С одной стороны, мы можем иметь названия на нескольких платформах, а с другой разные операционные системы имеют возможность размещать наши игры. Одна из причин, почему Linux не так популярен, как Windows, связана с тем, что последняя отличается от игр.

Распределение Linux может быть лучшим выбором для размещения наших игр, поскольку он может быть скорректирован для этой цели. Например Steam OS — это специализированная операционная система, предназначенная исключительно для игр.

Также подумайте: компания думает о создании программного обеспечения для разработки игр и хочет поддерживать API. Кто бы вы выбрали?

Оба имеют схожие мощности оба лучшие, чем их предшественники, и оба обеспечивают явное использование видеокарт. Vulkan поддерживает все платформы, включая Windows 10 и Xbox One, в то время как DirectX поддерживает только последние две.

Виртуальная реальность

Необходимо сказать, что Vulkan является примером больших улучшений в области виртуальной реальности. Приложение VR должно отображать определенную 3D-сцену с двух разных точек зрения — по одному для каждого глаза.

До этого момента вышесказанное было возможно, отправив все необходимые команды на нашу графическую карту, чтобы сформировать трехмерное изображение для одной перспективы. Подход такой же для перспективы нашего второго глаза.

Версия 1.1 Vulkan предлагает набор команд рендеринга для формирования нескольких, немного разных выходов (изображений), которые в конечном итоге дают лучшую производительность в приложениях VR.

Развитие и будущее

Было бы упущением, не говоря уже о ходе разработки двух API. С одной стороны, у нас есть ветеран DirectX с более чем 20-летним развитием. С другой стороны, Вулкану едва будет 3 года с 2015 года. Тот факт, что Vulkan является открытым исходным кодом, может немного повлиять на его темпы роста. Конечно игроки Khronos, похоже серьезно относятся к разработке API, так как уровни улучшения впечатляют.

Все мы можем создавать новые инструменты и модификации и предоставлять их сообществу, помогая API расти быстрее. Наконец следует упомянуть, что DirectX не имеет вышеуказанной функции. Несмотря на свои годы развития, около 40 игр в настоящее время используют Vulkan, занимая большую часть рынка. Некоторые из них — Quake, Roblox, Talos и Dota 2. Что касается производительности, Vulkan приближается к DirectX, и в некоторых случаях он превосходит его. Самые захватывающие примеры работы Вулкана — игра Doom.

Vulkan расширил свою поддержку названий AAA, таких как Wolfenstein II, не пренебрегая названиями VR, такими как Doom VFR и Serious Sam VR. Здесь вы можете увидеть подробный список поддерживаемых игр. Хотя здесь вы найдете игры с поддержкой DirectX 12.

Оба API значительно улучшили производительность. Лучшее использование нескольких графических карт и меньшее использование ЦП повысит общую производительность наших систем. По слухам, новые видеокарты от Nvidia будут выпущены к концу лета и значительно превзойдут сегодняшние высокопроизводительные графические карты. В целом, общее состояние вещей кажется довольно гибким. В любом случае, изменения в разработке игр скоро будут у нас, и оба API несомненно будут играть важную роль.

Как вы относитесь к двум API?

Вы уже узнали всю информацию, которую мы предоставили на Vulkan и DirectX? Со временем их соперничество усиливается, какой из двух API вы считаете более полезным для развития игры? Мы с нетерпением ждем ваших комментариев.

Источник

API – графические интерфейсы программ.

API – графические интерфейсы программ.

API Direct 3D. API OpenGL. API Microsoft DirectX.

API Direct 3D. Direct 3D является частью API, называемого DirectX. Современное программ­ное обеспечение широко использует графические интерфейсы Х Win­dows и OpenGL. Этот API предназначен для облегчения программирования игровых программ. Direct 3D имеет два режима: RM (Retained mode) – абстрактный и IM (Immediale) – непосредственный. IM состоит из тонкого уровня, который взаимодействует с аппаратурой и обеспечивает самое высокое быстродействие. RM является высокоуровневым интерфейсом, обеспечивающим для программиста множество графических операций, включая инициализацию и трансформацию. Большинство 3D-игр используют режим IM. В Windows Vista реализована поддержка тех же интерфейсов Direct3D и DirectDraw, как в Windows XP, начиная с DirectX 3 (за исключением режима Retained Mode в Direct3D). Существует и еще одно ограничение для полноценных 64-битных приложений Windows XP Professional x64 Edition, поддержка функций которых под Windows Vista ограничена Direct3D9, DirectDraw7 и более новыми версиями интерфейсов.

Отношения между аппаратным, программным обеспечением и DirectX можно продемон­стрировать следующей схемой:

(Аппаратное обеспечение) > (Direc+X) > (Програм­мное обеспечение).

Обновление DirectX можно выполнять независимо от операционной системы. DirectX состоит из «основного» слоя, который обеспечивает доступ к звуковым устройст­вам, устройствам двухмерной и трехмерной графики, уст­ройствам ввода и процедурам установки. Программный интерфейс DirectX содержит слой Media, который состоит из API.

Слой Media DirectX пре­доставляет сервис для разработ­чиков игр, Web и интерактивных медиа-программ. Самая последняя версия DirectX доступна для бесплатной загрузки с Web-узла фирмы Mi­crosoft. Кроме того, DirectX является частью таких продуктов, как Internet Explorer, Win­dows 2000. Некоторые производители аппаратного обес­печения поставляют вместе со своими продуктами последнюю версию DirectX. Перед инсталляцией некоторые программы проверяют номер версии установленного про­граммного интерфейса. Если установленная версия устарела, то пользователю будет предло­жено установить последнюю версию. Программный интерфейс DirectX обратно совместим, т.е. последняя версия поддерживает функции всех предыдущих. Для корректной работы всех программ необходимо использовать последнюю версию программного интерфейса DirectX.

Источник

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.

Здесь я буду публиковать перевод руководства к Vulkan API. Ссылка на источник — vulkan-tutorial.com. Поскольку переводом этого же руководства занимается еще один пользователь Хабра — kiwhy, мы договорились разделить уроки между собой. В своих публикациях я буду давать ссылки на главы, переведенные kiwhy.

9. Загрузка моделей

10. Создание мип-карт

FAQ

Политика конфиденциальности

1. Вступление

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