- Vulkan — это открытый кроссплатформенный API для 3D-графики, который предлагает больший контроль и производительность, чем OpenGL, сравнимые с DirectX 12, но не привязанные к какой-либо одной операционной системе.
- Для использования Vulkan в Linux необходимы совместимая видеокарта и обновленные драйверы; установка осуществляется с помощью специальных пакетов для каждого дистрибутива.
- Такие инструменты, как vulkan-tools, слои проверки, Shaderc и Vulkan SDK (LunarG), упрощают разработку и отладку приложений и игр, основанных на этом API.
- Vulkan играет ключевую роль в разработке игр для Linux, обеспечивая работу Proton и DXVK, улучшая производительность многих игр и предлагая расширенную поддержку, такую как трассировка лучей, через расширения KHR.
Если вы используете GNU/Linux для разработки или запуска видеоигр, вы, вероятно, слышали о Vulkan как современная альтернатива OpenGL и DirectXВо многих современных играх, особенно при использовании Proton, Wine или Lutris для запуска игр под Windows, правильная настройка Vulkan определяет разницу между плавной работой и сплошными подтормаживаниями.
В таких системах, как Linux Mint, Ubuntu, Debian, Fedora, Arch или openSUSE, хорошая новость заключается в том, что Установка Vulkan обычно сводится к выполнению нескольких команд в терминале.Тем не менее, стоит понимать, что именно вы устанавливаете, как проверить работоспособность всех компонентов и какие дополнительные пакеты могут быть интересны, если вы всерьез хотите заняться разработкой графических приложений или максимально эффективно использовать свою видеокарту.
Что такое Vulkan и почему он так важен в Linux?
Vulkan — это Низкоуровневый кроссплатформенный API для 3D-графики Создан и поддерживается Khronos Group, тем же консорциумом, который отвечает за такие стандарты, как OpenGL. Он был публично представлен на GDC 2015, где первоначально был показан как эволюция «OpenGL следующего поколения», хотя от этого названия отказались, и в итоге он стал называться просто Vulkan.
Технологическая основа Vulkan исходит из Mantle — API, разработанный компанией AMD.Компания AMD передала свою работу группе Khronos именно для того, чтобы она стала открытым низкоуровневым стандартом, сравнимым с DirectX 12 в Windows, но доступным для всех: Linux, Windows, Android, игровых консолей, виртуальной реальности и т. д.
Одним из ключевых аспектов Vulkan является то, что Это позволяет очень эффективно использовать ядра центрального процессора.Это снижает накладные расходы классических API, таких как OpenGL. Это позволяет обрабатывать больше вызовов отрисовки, сложные сцены и продвинутые эффекты, не допуская быстрого превращения процессора в узкое место.
В отличие от своего предшественника OpenGL и проприетарных API, Vulkan предлагает Более низкое потребление ресурсов ЦП, более прямой контроль над графическим процессором и лучшее масштабирование многоядерных вычислений.В общих чертах, он находится в той же концептуальной лиге, что и DirectX 12, Metal (Apple) или сам Mantle, но с преимуществом открытого и кроссплатформенного стандарта.
Такая близость к оборудованию имеет свою цену: Программирование с использованием Vulkan — это отнюдь не лёгкая прогулка.Многие сравнивают его с C++ по сравнению с языками высокого уровня. Он предлагает невероятный контроль, но заставляет разработчика обрабатывать множество деталей, которые легко упустить из виду в более удобных для пользователя API.
Преимущества использования Vulkan для игр и разработки.
С точки зрения конечного пользователя, одним из главных преимуществ Vulkan является то, что Это позволяет добиться большей производительности при том же оборудовании.Это происходит не во всех играх, но при качественной реализации можно заметно увеличить частоту кадров, особенно на компьютерах со скромными характеристиками или устаревшими процессорами.
Для разработчиков Vulkan предлагает очень точный контроль над управлением памятью, очередями команд и синхронизацией.Это позволяет в полной мере использовать возможности графического процессора, лучше планировать параллельную работу и минимизировать время простоя и нагрузку на центральный процессор.
По сравнению с DirectX, главное отличие заключается в том, что Vulkan — это открытый и кроссплатформенный API.Хотя DirectX тесно связан с Windows и экосистемой Microsoft, если вы хотите, чтобы ваш движок или игра работали на Linux, Steam Deck, Android или даже некоторых консолях, Vulkan — один из наиболее логичных вариантов.
Другая сторона медали в том, что DirectX обычно проще в использовании. Для многих студий это отчасти объясняется тем, что Microsoft предлагает огромный набор инструментов, документации и готовых библиотек. Для Vulkan всё доступно, но нужно приложить немного больше усилий и с самого начала смириться с большей сложностью.
На практике, если вы играете в игры на Linux, вас больше всего интересует то, что многие игровые движки и слои совместимости (Proton, DXVK и т. д.) используют Vulkan для трансляции. Эффективная интеграция DirectX и VulkanБез правильно установленного Vulkan некоторые игры просто не запустятся или будут работать очень плохо.
Совместимость Vulkan с вашей видеокартой и драйверами в Linux.
Прежде чем начать устанавливать пакеты без разбора, важно понимать следующее: Проверьте, поддерживает ли ваша видеокарта Vulkan.Не все модели, особенно очень старые, имеют драйверы, поддерживающие этот API.
Самым разумным будет отправиться прямо к Официальный сайт производителя вашей видеокарты (AMD, NVIDIA или Intel) и проверьте технические характеристики или список совместимости Vulkan. Как правило, любая относительно современная видеокарта для настольных компьютеров или ноутбуков совместима, но лучше перепроверить.
Ещё один важный момент: в Linux вам необходимо обновленные и стабильные драйверыВо многих дистрибутивах можно выбирать между драйверами с открытым исходным кодом (Mesa, Nouveau и т. д.) и проприетарными драйверами (особенно для NVIDIA). Оба варианта обычно поддерживают Vulkan, но качество и производительность могут различаться.
На видеокартах AMD... архитектуры на основе GCN и RDNA Они предоставляют обширную поддержку Vulkan как через драйверы с открытым исходным кодом, так и через официальные пакеты. В NVIDIA практически все современные поколения процессоров (Kepler, Maxwell, Pascal, Volta, Turing, Ampere и др.) поддерживаются через их бинарные драйверы.
В Intel поддержка исторически была более ограниченной, но современные интегрированные графические процессоры (Iris Plus, Intel Xe, Intel ARC) Они включают встроенную совместимость. Как всегда, для того, чтобы воспользоваться преимуществами последних расширений Vulkan и исправлений ошибок, крайне важно поддерживать драйвер в актуальном состоянии.
Установите Vulkan на Linux Mint и Ubuntu (и производные от них).
В системах на базе Ubuntu (Linux Mint, Pop!_OS, Elementary, Zorin и др.) это распространенная практика. Базовая версия Vulkan доступна непосредственно из репозиториев.Однако, чтобы получить максимальную отдачу от использования с видеокартами AMD или NVIDIA, обычно рекомендуется добавлять специальные репозитории драйверов (PPA).
Быстрая установка инструментов Vulkan в Linux Mint
Если вы используете Linux Mint 19 (или более позднюю версию), вы можете установить базовый набор утилит и библиотек для разработки с помощью нескольких команд. Откройте терминал и выполните:
sudo apt install vulkan-tools
В этот пакет входят такие инструменты, как... vulkaninfo и vkcubeОчень полезно для проверки корректной работы Vulkan в вашей системе.
Далее установите основные заголовочные файлы и библиотеки разработки для Vulkan с помощью следующей команды:
sudo apt install libvulkan-dev
Таким образом, у вас будет Заголовочные файлы, необходимые для компиляции программ, использующих Vulkan.Это крайне важно, если вы собираетесь экспериментировать с примерами, демонстрациями или графическими движками.
Также настоятельно рекомендуется добавить слои и инструменты проверки, связанные с SPIR-V, следующим образом:
sudo apt install vulkan-validationlayers spirv-tools
Лас- Системы проверки данных предупредят вас об ошибках использования API. При разработке программы инструменты SPIR-V помогут вам управлять шейдерами, скомпилированными в этот промежуточный формат, типичный для Vulkan.
Чтобы проверить работоспособность установки, выполните в терминале следующую команду:
vkcube
Если всё пройдёт хорошо, должно появиться окно со следующим содержимым: Вращающийся 3D-куб, отрисованный с использованием Vulkan.Если ничего не отображается, в терминале появляются ошибки или окно не открывается, это признак проблемы с драйверами, конфигурацией видеокарты или установленными пакетами.
Репозитории для AMD и NVIDIA в Ubuntu и производных дистрибутивах.
В Ubuntu, Linux Mint и аналогичных системах для видеокарт AMD обычно используется репозиторий Oibaf PPA, который Он предлагает более новые версии Mesa и графических драйверов.Чтобы добавить его, выполните:
sudo add-apt-repository ppa:oibaf/graphics-drivers
sudo apt update
sudo apt upgrade
После обновления системы этими пакетами установите необходимые компоненты Vulkan с помощью следующей команды:
sudo apt install libvulkan1 mesa-vulkan-drivers vulkan-utils
Благодаря этому у вас будет Основная библиотека Vulkan, драйверы Mesa с поддержкой API и базовые утилиты. Как vulkaninfo.
Пользователям графических процессоров NVIDIA обычно используется официальный репозиторий PPA для загрузки последних версий проприетарных драйверов. Добавьте его следующим образом:
sudo add-apt-repository ppa:graphics-drivers/ppa
sudo apt update
sudo apt upgrade
Затем установите драйвер NVIDIA с поддержкой Vulkan, а также соответствующие инструменты (номера версий могут различаться в зависимости от эпохи):
sudo apt install nvidia-graphics-drivers-396 nvidia-settings vulkan vulkan-utils
Благодаря этому у вас будет Собственный драйвер NVIDIA, инструменты настройки и необходимые пакеты Vulkan. чтобы убедиться, что всё работает.
Установка Vulkan на Debian
В Debian и его прямых производных философия очень похожа, но репозитории несколько более консервативны. Тем не менее, Базовые пакеты Vulkan обычно легко доступны..
Пользователям с видеокартами AMD можно установить базовый пакет Vulkan следующим образом:
sudo apt install libvulkan1 mesa-vulkan-drivers vulkan-utils
Это даёт вам Общая библиотека libvulkan, драйверы Mesa с поддержкой Vulkan и диагностические утилиты. Как vulkaninfo.
Если ваша видеокарта от NVIDIA, во многих конфигурациях достаточно установить утилиты Vulkan, при условии, что у вас уже установлены необходимые драйверы NVIDIA:
sudo apt install vulkan-utils
Помните, что в Debian часто приходится... настройте несвободные или сторонние репозитории Чтобы получить доступ к фирменным драйверам NVIDIA, проверьте свой файл. /etc/apt/sources.list Если вы заметили, что ожидаемые пакеты не отображаются.
Установка Vulkan на Fedora
В Fedora доступность Vulkan довольно хорошая, особенно при использовании соответствующих репозиториев. Для видеокарт AMD установка с помощью DNF практически проста:
sudo dnf install vulkan vulkan-info
Эта команда устанавливает библиотеки Vulkan и инструмент vulkan-infoс помощью которого можно составить список доступных возможностей, расширений и устройств.
При использовании графических процессоров NVIDIA существует важный предварительный этап: во многих случаях, Вам потребуется активировать репозитории RPM Fusion. (бесплатные и платные) для установки проприетарных драйверов и дополнительной поддержки Vulkan.
Добавить RPM Fusion в Fedora можно, выполнив следующую команду:
sudo dnf install https://download1.rpmfusion.org/free/fedora/rpmfusion-free-release-$(rpm -E %fedora).noarch.rpm https://download1.rpmfusion.org/nonfree/fedora/rpmfusion-nonfree-release-$(rpm -E %fedora).noarch.rpm
После включения установите драйверы NVIDIA и Vulkan с помощью следующей команды:
sudo dnf install xorg-x11-drv-nvidia akmod-nvidia vulkan vulkan-tools
Акмодс будет отвечать за При необходимости скомпилируйте модуль ядра NVIDIA.А пакеты Vulkan добавят библиотеки и утилиты, позволяющие использовать API в вашей системе Fedora.
Установка Vulkan на openSUSE
Пользователи openSUSE, независимо от того, используют ли они Leap или Tumbleweed, также могут установить Vulkan одной командой, настроив пакеты в соответствии с используемым графическим процессором. Для видеокарт AMD рекомендуемая команда:
sudo zypper in vulkan libvulkan1 vulkan-utils mesa-vulkan-drivers
Таким образом вы получаете Библиотеки Vulkan, утилиты для тестирования и драйверы Mesa готовы к использованию API. с вашим оборудованием AMD.
Если у вас видеокарта NVIDIA, обычно достаточно следующего:
sudo zypper in vulkan libvulkan1 vulkan-utils
Всегда следите за тем, чтобы У вас установлены правильные драйверы NVIDIA. Для вашей модели openSUSE предлагает специальные репозитории для этих драйверов, которые следует активировать через YaST или добавив репозиторий вручную.
Установите Vulkan на Arch Linux и его производные (Manjaro, EndeavourOS и др.).
В Arch Linux и дистрибутивах, основанных на нём (Manjaro, EndeavourOS, Antergos в своё время), установка Vulkan тесно связана с специальный драйвер для каждого графического процессораPacman и AUR значительно упрощают поиск нужных вариантов.
Если вы используете графический процессор Intel, обычно достаточно просто установить:
sudo pacman -S vulkan-intel
Этот пакет предоставляет Реализация Vulkan для интегрированных графических процессоров IntelЭто крайне важно для игр или приложений, которые зависят от этого API.
В случае использования видеокарт AMD с драйверами Radeon (стандартные драйверы с открытым исходным кодом в Arch) вам следует установить:
sudo pacman -S vulkan-radeon
Таким образом вы получаете Слой Vulkan, специфичный для видеокарт Radeon.Интегрирована с Mesa и регулярно обновляется в официальных репозиториях Arch.
Если вы используете AMDGPU Pro и хотите получить специальный слой Vulkan от AMD, он обычно распространяется через AUR. Типичный пример пакета:
yay -S amdgpu-pro-vulkan
Имейте в виду, что при загрузке AUR... Вы компилируете пакеты, поддерживаемые сообществом.Поэтому рекомендуется проверять файлы PKGBUILD и быть осторожным с тем, что вы устанавливаете.
Чтобы убедиться, что система обнаруживает Vulkan в Arch и производных системах, можно использовать такие инструменты, как vulkaninfo, или даже проверить наличие расширений с помощью:
glxinfo | grep -i vulkan
Хотя glxinfo больше ориентирован на OpenGL, во многих случаях Это служит подсказкой, позволяющей понять, существует ли поддержка, связанная с Vulkan. в графическом стеке, в дополнение к тому, что сообщает сама программа vulkaninfo.
Рекомендуемые дополнительные пакеты для разработки с использованием Vulkan
Если ваша цель — не просто играть, но и изучать или работать с Vulkan для разработки видеоигр или 3D-приложений, существует ряд вариантов. очень интересные дополнительные библиотеки и инструменты который можно установить на Linux Mint/Ubuntu и производные системы.
Во-первых, книжный магазин. libxxf86vm-devЭтот модуль, предоставляющий расширения, связанные с управлением видеорежимом в X11, может быть полезен для определенных проектов:
sudo apt install libxxf86vm-dev
Также желательно иметь libxi-dev для управления вводом в X11 (мышь, клавиатура и другие устройства ввода):
sudo apt install libxi-dev
Для кроссплатформенного управления окнами и вводом многие используют GLFW. Пакет для разработки в Debian/Ubuntu выглядит следующим образом:
sudo apt install libglfw3-dev
С GLFW вы можете создавать окна, управлять графическим контекстом и обрабатывать ввод с клавиатуры и мыши. не вдаваясь слишком глубоко в специфические детали каждой операционной системы.
Ещё одна практически незаменимая библиотека для работы с 3D-графикой — GLM (OpenGL Mathematics), которая предлагает Типы и функции линейной алгебры, матриц, векторов и преобразований.В Ubuntu и производных дистрибутивах установка выполняется следующим образом:
sudo apt install libglm-dev
Эти библиотеки образуют идеальную экосистему для поэтапного изучения Vulkan, поскольку Вы сосредотачиваетесь на графическом API, не изобретая велосипед заново. с помощью управления окнами, ввода или 3D-математики.
Shaderc и компиляция шейдеров с помощью glslc
В Vulkan шейдеры не передаются напрямую в виде GLSL-кода в текстовом формате, а обычно компилируются в SPIR-V. Для упрощения этого процесса можно использовать Shaderc — набор инструментов, разработанных компанией Google. который включает в себя компилятор glslc.
Чтобы получить Shaderc, перейдите на страницу загрузок на GitHub, в раздел, соответствующий Linux (обычно это версия на основе clang):
https://github.com/google/shaderc/blob/main/downloads.md
Загрузите файл для Linux (например, install.tgz) и распакуйте его в папку «Загрузки» или в любое другое удобное для вас место. Допустим, вы распаковали его в /home/TUUSUARIO/Downloads/installДля установки исполняемого файла glslc В стандартной системной директории выполните следующую команду:
sudo cp /home/TUUSUARIO/Downloads/install/bin/glslc /usr/local/bin
После этого вы можете убедиться, что всё в порядке, с помощью:
glslc
Если инструмент установлен правильно и вы вызываете его без параметров, В результате вы увидите сообщение об ошибке типа "glslc: error: no input files".В данном контексте это хороший знак: это означает, что программа запущена и жалуется только на то, что вы не передали ей никаких файлов шейдеров.
Текущее состояние, использование в играх и трассировке лучей с помощью Vulkan
Что касается каталога, Vulkan по-прежнему отстает от таких API, как DirectX или OpenGL, по количеству игр, использующих его нативно, но его присутствие продолжает расти. В настоящее время существует... Сотни игр с прямой совместимостью с Vulkan.а также многие другие получают косвенную выгоду от использования Proton/DXVK в Linux.
Количество игр, поддерживающих Vulkan, составляет несколько сотен (примерно 200-300 соответствующих игр), в то время как DirectX и OpenGL значительно превосходят тысячу.Тем не менее, тот факт, что такие крупные игры, как Baldur's Gate 3 или Red Dead Redemption 2, предлагают Vulkan в качестве опции, показывает, что индустрия нацелена на него.
Что касается трассировки лучей, Vulkan не отстает. Расширения KHR для трассировки лучей Vulkan Им удалось составить серьёзную конкуренцию технологии трассировки лучей DirectX (DXR). API позволяет детально контролировать структуры ускорения, такие как BLAS (структуры ускорения нижнего уровня) и TLAS (структуры ускорения верхнего уровня).
Благодаря этому контролю разработчики могут для более эффективной оптимизации использования видеопамяти и сокращения ненужной работы.Это особенно важно для оборудования без выделенных ядер реального времени, например, для многих графических процессоров AMD и Intel.
В некоторых последних играх и обновлениях было показано, что Vulkan способен поддерживать Очень стабильная частота кадров с трассировкой лучей.Отчасти это объясняется тем, что технология обеспечивает прямой контроль над асинхронными очередями, позволяя трассировке лучей перекрываться с другими задачами рендеринга без столь легкого создания узких мест.
В то время как DirectX 12 в значительной степени полагается на оптимизацию драйверов для каждой игры, Vulkan Это делает работу оборудования более прозрачной.чтобы игровой движок мог точно определять, как ему следует обрабатывать лучи, память и параллельное выполнение.
Официальный SDK Vulkan (LunarG) и кроссплатформенная разработка.
Если вы хотите пойти дальше и начать серьёзную разработку с использованием Vulkan, идеальным вариантом будет скачать... Официальный SDK Vulkan, поддерживаемый LunarG.Включает в себя библиотеки, заголовочные файлы, инструменты проверки, примеры и очень полную документацию.
На официальном сайте SDK вы найдете файлы для скачивания. Windows, Linux, macOS и даже AndroidЭто значительно упрощает создание по-настоящему многоплатформенных проектов без необходимости каждый раз адаптировать половину инфраструктуры.
Vulkan не зависит от платформы, поэтому один и тот же движок может использоваться для... Персональные компьютеры, игровые консоли, мобильные устройства, виртуальная реальность и облачные сервисы. не привязывая вас к какой-либо конкретной компании. Фактически, это был основной графический API, используемый Google Stadia во время работы сервиса.
Кроме того, каждая новая версия SDK обычно также публикуется в репозиториях, таких как GitHub, поэтому Вы можете обновить драйверы вручную, не полагаясь исключительно на драйверы вашей видеокарты.Это полезно, если вы хотите опробовать недавно выпущенные расширения или новые функции.
Vulkan против DirectX с точки зрения пользовательского опыта
Для обычного пользователя главный вопрос обычно заключается в том, обеспечит ли Vulkan больше кадров в секунду, чем DirectX, в его любимых играх. В действительности же... Всё зависит от реализации игры, видеокарты и уровня оптимизации. что исследование было проведено.
В некоторых хорошо продуманных играх Vulkan может предложить заметно превосходная производительность на оборудовании низкого и среднего ценового сегмента.Это объясняется именно меньшей нагрузкой на процессор. Но бывают и случаи, когда версия с поддержкой DirectX более отполирована и в итоге показывает такую же или даже немного лучшую производительность.
Визуально, если игра хорошо реализована, вы редко заметите существенную разницу между двумя API. Самые большие различия обычно проявляются в Стабильность частоты кадров, время загрузки, микрозаикания и управление ресурсами.В этом случае Vulkan проявляет себя наилучшим образом, когда разработчик уделил ему достаточно внимания.
Однако в Linux Vulkan имеет очень явное преимущество: это краеугольным камнем таких технологий, как Proton и DXVK.Это позволяет запускать многие игры для Windows, преобразуя DirectX в Vulkan в реальном времени. Без Vulkan значительная часть игрового каталога была бы резко сокращена.
По всем этим причинам правильная настройка Vulkan в вашем дистрибутиве Linux не просто "необязательна", а стала крайне важной. практически обязательное требование для обеспечения хорошей совместимости в наши дниособенно если вы используете такие платформы, как Steam или Lutris, для игр под Windows.
Учитывая все вышесказанное, становится совершенно очевидно, что Установите Vulkan в Linux и подключите к нему соответствующие драйверы и дополнительные инструменты. (например, DXVK, библиотеки разработки и SDK LunarG) — это одна из лучших инвестиций времени, которые вы можете сделать, если вам нравится играть или разрабатывать на этой системе: вы получаете повышение производительности, расширяете каталог совместимых приложений и открываете двери для работы с современным кроссплатформенным API, который, несомненно, будет продолжать развиваться в ближайшие годы.