불칸

Vulkan
이 기사는 그래픽 소프트웨어 API에 관한 것입니다.다른 용도는 Vulkan(동음이의)을 참조하십시오.
불칸
Vulkan logo.svg
원저작자AMD, DICE(맨틀 오리지널 디자인)
개발자크로노스 그룹(기증되고 파생된 변종, 벌칸)
초기 릴리즈2016년 2월 16일, 6년 전(2016-02-16)[1]
안정된 릴리스1.3.224 (2022년 8월 4일, 1일 전(2022-08-04))[2] [±]
저장소
기입처C[3]
운영 체제Android, Linux, Fuchsia, BSD Unix,[4] QNX,[5] Windows, 닌텐도 스위치,[6][7][8] Stadia, Tizen,[9][10] macOS,[11] iOS,[11] Rasberry Pi,[12] vxWorks[13]
유형3D 그래픽스 및 컴퓨팅[14] API
면허증.Apache 라이센스 2.0[15]
웹 사이트vulkan.org

Vulkan은 오버헤드가 낮은 크로스 플랫폼 API로 3D 그래픽스 [16][17][18]및 컴퓨팅용 오픈 스탠다드입니다.Vulkan은 비디오 게임 및 인터랙티브 미디어와 같은 고성능 실시간 3D 그래픽 애플리케이션을 대상으로 합니다.Vulkan은 이전 OpenGL 및 Direct3D 11 API에 비해 더 높은 성능과 더 효율적인 CPU 및 GPU 사용을 제공합니다.이전 API에 비해 상당히 낮은 수준의 API를 제공하므로 Vulkan은 Apple의 Metal API 및 Microsoft의 Direct3D 12에 필적합니다.Vulkan은 CPU 사용률이 낮을 뿐만 아니라 개발자가 여러 CPU [19]코어 간에 작업을 더 잘 분산시킬 수 있도록 설계되었습니다.

Vulkan은 비영리 단체인 Khronos Group에 의해 GDC [14][20][21]2015에서 처음 발표되었습니다.Vulkan API는 처음에 Kronos에 의해 "차세대 OpenGL 이니셔티브" 또는 "OpenGL next"[22]로 언급되었지만, Vulkan이 [23]발표되었을 때 이러한 이름의 사용은 중단되었습니다.

Vulkan은 [14]AMD의 Mantle API 컴포넌트에서 파생되어 구축되었습니다.Matel API는 Khronos가 업계 전체에서 표준화할 수 있는 낮은 수준의 API 개발을 시작할 수 있는 기반을 제공하기 위해 Khronos에 의해 Khronos에 기증되었습니다.

Vulkan은 [24][18][note 1]OpenGL과 하위 호환성이 없지만,[25] Mesa에는 Zink라고 불리는 Vulkan 위에서 실행되는 OpenGL/GLES가 구현되어 있습니다.

특징들

OpenGL과 Vulkan은 모두 렌더링 API입니다.어느 경우든 GPU는 셰이더를 실행하고 CPU는 다른 모든 것을 실행합니다.

Vulkan은 다른 API와 이전 API인 OpenGL에 비해 다양한 이점을 제공하기 위한 것입니다.Vulkan은 오버헤드를 줄이고 GPU를 보다 직접적으로 제어하며 CPU [21]사용률을 낮춥니다.벌칸의 전체적인 개념과 기능 세트는 맨틀에서 볼 수 있는 개념과 유사하며 나중에 Direct3D 12를 탑재한 마이크로소프트와 금속을 탑재한 애플에 의해 채택되었습니다.

이전 세대의 API에 비해 Vulkan의 장점은 다음과 같습니다.

통합 API

이전에는 OpenGL과 OpenGL ES로 분할되어 있었지만, Vulkan은 데스크톱과 모바일 그래픽 디바이스를 위한 단일 API를 제공합니다.

크로스 플랫폼

Vulkan은 여러 최신 운영 체제에서 사용할 수 있습니다.OpenGL과 마찬가지로 Direct3D 12와 달리 Vulkan API는 단일 OS 또는 디바이스 폼 팩터에 고정되지 않습니다.벌칸은 Android, Linux, BSD Unix, QNX, Nintendo Switch, Rasberry Pi, Stadia, Fuchsia, Tizen, Windows 7, 8, 10, 11에서 실행되며, MoltVK는 Apple의 [29]메탈 API를 통해 MacOS, iOS 및 TVOS에 대한 무료 라이센스[26][27][28] 지원을 제공합니다.

낮은 CPU 사용률

Vulkan은 배치 처리 및 기타 낮은 수준의 최적화를 통해 CPU의 부하를 줄여 CPU 워크로드를 줄이고 CPU가 [30][31]다른 방법보다 더 많은 계산 또는 렌더링을 수행할 수 있도록 합니다.

멀티 스레드 대응 설계

Direct3D 11 및 OpenGL 4는 처음에는 싱글코어 CPU에서 사용하도록 설계되었으며 멀티코어에서만 실행되도록 확장되었습니다.애플리케이션 개발자가 증강 기능을 사용하는 경우에도 이러한 API는 멀티코어에서는 정상적으로 확장되지 않습니다.Vulkan은 현대화된 스레드 아키텍처를 [32][33]통해 멀티코어 CPU의 확장성을 향상시킵니다.

미리 컴파일된 셰이더

OpenGL은 셰이더를 쓰기 위해 고급 언어 GLSL을 사용합니다.이것에 의해, 각 OpenGL 드라이버는 GLSL용의 독자적인 컴파일러를 실장할 수 있게 됩니다.그런 다음 응용 프로그램 런타임에 실행되어 프로그램의 셰이더를 GPU의 기계 코드로 변환합니다.반면 Vulkan 드라이버는 이미 SPIR-V(Standard Portable Intermediate Representation)라고 불리는 중간 바이너리 형식으로 변환된 셰이더를 수집해야 합니다.이것은 HLSL 셰이더가 Direct3D로 컴파일되는 바이너리 형식과 유사합니다.셰이더 사전 컴파일을 가능하게 함으로써 애플리케이션 초기화 속도를 향상시키고 장면당 다양한 셰이더를 사용할 수 있습니다.Vulkan 드라이버는 GPU 고유의 최적화와 코드 생성만 수행하면 되기 때문에 드라이버 유지보수가 쉬워지고 드라이버 [34]패키지가 작아질 수 있습니다.또한 애플리케이션 개발자는 셰이더가 소스 [33][18]코드로 직접 저장되지 않기 때문에 독점 셰이더 코드를 더 쉽게 난독화할 수 있습니다.

다른이들

  • Vulkan은 컴퓨팅 커널과 그래픽 셰이더를 통합 관리할 수 있으므로 그래픽 API와 함께 별도의 컴퓨팅 API를 사용할 필요가 없습니다.
  • 레이 트레이스는 VK_KHR_ray_tracing[35] 확장을 통해 제공되지만 OpenGL이나 Direct3D 등의 오래된 API에는 이러한 확장이 없습니다.

OpenGL vs. Vulkan

오픈GL 불칸[36]
단일 글로벌 스테이트 머신 글로벌 상태가 없는 객체 기반
상태는 단일 컨텍스트에 연결되어 있습니다. 모든 상태 개념은 명령 버퍼에 현지화됩니다.
작업은 순차적으로만 실행할 수 있습니다. 멀티 스레드 프로그래밍 가능
GPU 메모리와 동기화는 보통 숨겨져 있습니다. 메모리 관리 및 동기화 명시적 제어
광범위한 오류 검사 Vulkan 드라이버는 런타임에 에러를 체크하지 않습니다.
개발자를 위한 검증 계층이 있습니다.

NVIDIA는 "OpenGL은 Vulkan에 비해 복잡성과 유지 보수 부담이 훨씬 낮으면서도 많은 사용 사례에서 여전히 훌륭한 [37]옵션입니다."라고 말합니다.

AMD는 "Vulkan은 근접 금속 제어를 지원하므로 Windows 7, Windows 8.1, Windows 10 및 Linux에서 더 빠른 성능과 더 나은 이미지 품질을 실현할 수 있습니다.OS 호환성, 렌더링 기능, 하드웨어 [38]효율의 강력한 조합을 제공하는 그래픽 API는 그 어느 것도 없습니다.

버전

벌칸 1.1

SIGGRAPH 2016에서 Khronos는 Vulkan이 Direct3D [39]12에서 제공하는 것과 유사한 자동 멀티 GPU 기능을 지원할 것이라고 발표했습니다.API에 포함된 멀티 GPU 지원으로 동일한 모델의 그래픽 카드를 필요로 하는 SLI 또는 Crossfire가 필요하지 않습니다.API multi-GPU를 사용하면 API가 워크로드를 완전히 다른2개 이상의 GPU [40]간에 인텔리전트하게 분할할 수 있습니다.예를 들어 CPU에 내장된 내장 GPU를 하이엔드 전용 GPU와 조합하여 사용하면 퍼포먼스가 약간 향상됩니다.

2018년 3월 7일, 벌칸 1.1이 크로노스 [41]그룹에 의해 출시되었습니다.API에 대한 첫 번째 메이저업데이트는 멀티뷰, 디바이스 그룹, 크로스 프로세스 및 크로스 API 공유, 고급 컴퓨팅 기능, HLSL 지원, YCbCr [42]지원 등의 몇 가지 확장을 표준화했습니다.동시에 DirectX 12와의 호환성 향상, 명시적인 멀티 GPU 지원, 레이 트레이스 지원,[43][44] 차세대 GPU의 [45]토대를 마련했습니다.Vulkan 1.1과 함께 SPR-V가 버전 [42]1.3으로 업데이트되었습니다.

벌칸 1.2

2020년 1월 15일 흐로노스 [47]그룹에 의해 불칸 1.2가[46] 출시되었습니다.API에 대한 이 두 번째 주요 업데이트는 기본 Vulkan 표준에 일반적으로 사용되는 입증된 Vulkan 확장 23개를 통합합니다.가장 중요한 기능으로는 "간단한 동기화를 위한 타임라인 세마포", "다른 스레드에서의 동기 및 메모리 조작의 의미를 정확하게 정의하기 위한 공식 메모리 모델", "여러 셰이더에 의한 디스크립터 레이아웃 재사용을 가능하게 하는 디스크립터 인덱싱" 등이 있습니다.Vulkan 1.2의 추가 기능은 "균일한 버퍼 표준 레이아웃", "스칼라 블록 레이아웃", "별도의 스텐실 사용"[48] 등 Vulkan 위에 다른 그래픽 API를 구현할 때 유연성을 향상시킵니다.

벌칸 1.3

2022년 1월 25일 흐로노스 그룹에 의해 [49]불칸 1.3이 출시되었습니다.API에 대한 이 세 번째 주요 업데이트는 기본 Vulkan [50]표준에 일반적으로 사용되는 입증된 23개의 추가 Vulkan 확장을 포함합니다.Vulkan 1.3은 디바이스가 Vulkan 1.3 [49][51]지원으로 간주되기 위해 새로운 기능을 선택사항이 아닌 것으로 함으로써 플래그멘테이션을 줄이는 데 중점을 두고 있습니다.Vulkan 1.3의 새로운 기능에는 동적 렌더링, 추가 동적 상태, 향상된 동기화 API 및 장치 프로필이 포함됩니다.

계획된 기능

OpenCL 2.2를 출시할 때 Khronos Group은 OpenCL이 가능한 한 Vulkan과 융합하여 [52][53]두 API 모두에서 OpenCL 소프트웨어를 유연하게 도입할 수 있도록 하겠다고 발표했습니다.이는 이제 Adobe의 Premiere Rush가 clspv[54] 오픈 소스 컴파일러를 사용하여 [55]Android에 배포하기 위해 벌칸 런타임에 실행할 상당한 양의 OpenCL C 커널 코드를 컴파일한 것으로 입증되었습니다.

역사

Kronos Group은 2014년 7월 [56]밸브에서 킥오프 미팅을 갖고 차세대 그래픽 API를 만드는 프로젝트를 시작했습니다.SIGGRAPH 2014에서 [14]이 프로젝트는 참가자를 모집하여 공개 발표되었습니다.

미국 특허청에 따르면 벌칸의 상표는 2015년 [57]2월 19일에 출원되었다.

벌칸은 새로운 API를 중심으로 한 추측과 루머가 사전에 존재했고 "glNext"[58]라고 불렸음에도 불구하고 게임 개발자 컨퍼런스 2015에서 정식 명칭으로 발표되었습니다.

2015

2015년 초, LunarG(밸브의 자금 지원)는 오픈 소스 Mesa 드라이버가 [59][60]OpenGL 4.0과 완전히 호환되지 않음에도 불구하고 HD 4000 시리즈 통합 그래픽스에서 벌칸 호환성을 가능하게 하는 인텔용 Linux 드라이버를 개발하여 선보였습니다.Direct3D11을 통한 컴퓨팅을 지원하므로 Sandy Bridge를 지원할 수 있습니다[61].

2015년 8월 10일, 구글은 미래의 안드로이드 버전이 벌칸을 [62]지원할 것이라고 발표했다.안드로이드 7.x "누가"는 2016년 8월 22일 벌칸에 대한 지원을 시작했다.Android 8.0 "Oreo"는 완전히 지원됩니다.

2015년 12월 18일, 크로노스 그룹은 1.0 버전의 벌칸 사양이 거의 완성되었으며 적합한 드라이버가 [21]제공되면 출시될 것이라고 발표했습니다.

2016

풀 벌칸 사양과 오픈 소스 벌칸 SDK는 2016년 [1]2월 16일에 출시되었습니다.

2018

2018년 2월 26일 Khronos Group은 Vulkan API를 MoltenVK 라이브러리를 통해 MacOS 및 iOS에서 모두 사용할 수 있게 되었다고 발표했으며, 이를 통해 Vulkan은 [63]Metal 위에서 실행할 수 있습니다.SIGGRAPH [64]2018에서는 다른 새로운 개발이 소개되었습니다.이전에 MoltenVK는 독점적이고 상업적으로 사용이 허가된 솔루션이었지만, Valve는 개발자인 Brenwill Workshop Ltd와 Apache 2.0 라이선스로 MoltenVK를 오픈 소스하기로 계약을 맺었고, 그 결과 라이브러리는 GitHub에서 사용할 수 있게 되었습니다.밸브는 또한 2018년 2월 26일부터 Dota 2가 MoltenVK [65]기반의 벌칸 API를 사용하여 MacOS에서 실행될 수 있다고 발표했습니다.

2019

2019년 2월 25일, Vulkan Safety Critical(SC) Working Group은 Vulkan GPU 가속화를 안전 중요 [66]산업에 도입하기 위해 발표되었습니다.

구글의 Stadia 스트리밍 클라우드 게임 서비스는 AMD GPU를 [67]탑재한 Linux 기반 서버에서 Vulkan을 사용합니다.

2020

2020년 1월 15일 벌칸 1.2가 출시되었습니다.

Vulkan 1.2 릴리즈와 함께 Khronos Group은 Microsoft의 DXC 컴파일러와 Khronos의 glslang 컴파일러가 향상되고 HLSL 지원이 강화된 [68]Vulkan 1.2의 신기능을 고려하여 Vulkan에서의 HLSL 지원이 "production ready" 상태에 도달했다고 블로그 글을 게시했습니다.

2020년 2월 3일, 라즈베리 파이 재단은 인기 있는 싱글 보드 [69]컴퓨터인 라즈베리 파이용 오픈 소스 벌칸 드라이버를 개발 중이라고 발표했습니다.2020년 6월 20일, 그래픽 엔지니어는 [70]소형 컴퓨터에서 100FPS 이상의 VkQuake3를 실행할 수 있는 2년간의 작업 끝에 1개의 그래픽을 만들었다고 밝혔습니다.

2020년 3월 17일 크로노스 그룹은 Nvidia의 독점 확장을 기반으로 레이 트레이싱 확장 기능을 출시하였으며, 일부 주요 확장 기능과 많은 사소한 변경 사항을 포함하였으며, 이는 Nvidia의 OptiX [71][72]API를 기반으로 하였다.2020년 11월 23일, 이러한 Ray Tracing 확장이 완료되었습니다.[73]

2020년 11월 24일, 라즈베리 파이 재단은 라즈베리 파이 4의 드라이버가 벌칸 1.0에 [74]적합하다고 발표했다.

2022

2022년 1월 25일, 벌칸 1.3이 출시되었습니다.

2022년 3월 1일 Vulkan SC 1.0이 출시되어 Vulkan 1.2 [75]표준을 기반으로 안전이 중요한 업계에 Vulkan 그래픽과 컴퓨팅이 제공되었습니다.

벤더간 지원

스크린샷vulkaninfo지원되는 Vulkan 인스턴스에 대한 정보를 보여줍니다.vkcube시스템에서의 Vulkan 구현을 테스트하는 프로그램,

초기 사양에서는 OpenGL ES 3.1 또는 OpenGL 4.x [76]이후를 지원하는 모든 하드웨어에 Vulkan 드라이버를 구현할 수 있습니다.Vulkan 지원에는 새로운 그래픽 드라이버가 필요하기 때문에 OpenGL ES 3.1 또는 OpenGL 4.x를 지원하는 모든 기존 장치에서 Vulkan 드라이버를 사용할 수 있는 것은 아닙니다.

인텔, Nvidia 및 AMD

3대 PC 벤더 모두 Linux [24]및 Windows 시스템용 드라이버 형태로 Vulkan API 구현을 무료로 제공합니다.Windows 에서는, Vulkan은 Intel Skylake 이상, AMD GCN 2.0 이상, Nvidia Kepler 이상과 같은 새로운 하드웨어 라인에서 지원됩니다.Linux에서 오픈 소스 Mesa 드라이버는 AMD(공식적으로는 GCN 1.0/1.1 이상), Intel(Ivy Bridge 및 나중에 비공식적으로는 Broadwell 이상)[77]을 지원합니다.또한 Nvidia GPU를 지원하려면 Nvidia의 공식 전용 드라이버가 [78]필요합니다.

Android 및 모바일 GPU

대부분의 최신 안드로이드 기기는 벌칸을 지원합니다.안드로이드 7.0누가 안드로이드 9.0파이, 그리고 안드로이드 10모든 64비트 장치 Vulkan 11을 지원하는 필요로 한다 선택적 Vulkan 11지원이 포함되지 선택적 Vulkan 1.0support,[79]을 포함한다.리눅스와 일부 크롬 OS장치에서[80][81], 오픈 소스 메사 운전자의 팔을 말리(미드가르드와 하늘), 퀄컴 Adreno, 그리고 브로드 컴 VideoCore 6세 하드웨어의 지원을 제공합니다.[77]

사과

2022년 6월 현재 애플 기기에서 [82]제공하는 벌칸 API는 기본적으로 지원되지 않습니다.Vulkan 1.1 지원은 오픈 소스 라이브러리 MoltenVK를 통해 이용할 수 있습니다.MoltenVK는 iOS 및 MacOS 디바이스에서 제공되는 Metal Graphics API 위에 Vulkan 구현을 제공합니다.단, 일부 고급 API [29]기능에 대해서는 제한이 있습니다.

「 」를 참조해 주세요.

메모들

  1. ^ 그래픽 렌더링 파이프라인을 설정하는 프로세스는 OpenGL [ES]와 크게 다르지 않습니다.예를 들어, GLSL로 작성된 셰이더는 여전히 재사용할 수 있습니다. 소스 코드는 독립 실행형 컴파일러에 의해 SPR-V라고 하는 새로운 중간 바이너리 형식으로 컴파일/번역할 수 있으며, 이 포맷은 Vulkan API에 의해 소비될 수 있습니다.

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