x Directx 12与Vulkan：争夺最佳图形引擎？

当前，在PC世界中，有两个一流的图形API通过权限管理市场。 因此，我们为您带来DirectX 12与Vulkan的比较。

两者背后都有悠久的历史，并有一大群捍卫者和批评者。 今天，我们将看到差异，每个差异的关键，我们将尝试为它们提供一些启示。

内容索引

低级图形API和“驱动程序开销”

API代表“应用程序编程接口”，并且是开发人员可以使用的一组子例程，还包括促进软件开发的通信协议和实用程序。 我们几乎可以找到它们的所有内容，对于每个服务提供商而言，通常都有这种帮助以一种简单易用的方式实现其系统。

低级API可以更好地利用GPU的资源，从而减轻CPU的负担，但也可以更好地利用我们今天拥有的多核处理器。

DirectX 12和Vulkan 1.1都是面向需要现代图形引擎协助的游戏和应用程序开发的API。 同时，它们是最重要的图形芯片组设计器的驱动程序支持的API，因此可以快速而经济地访问其功能，而不必了解其底层设计。

诸如此类的低级API允许使用非常轻便的解释层来处理硬件，这使开发人员可以更好地利用硬件，从而在性能和效率方面获得更好的结果，还可以使其他子系统摆脱额外的负担。 在PC或移动电话的世界中，它较少依赖于系统的通用CPU。

我们今天将要讨论的两个API可以被视为低级API，这两种发展都导致对系统CPU的依赖性越来越小，同时在性能级别上获得了更好的结果并可以访问更多图形功能。先进的。 它们是两个实时API，每年都会接收更新，以使其与公众和开发人员的期望保持一致。

低级API对另一个我们称为“驱动程序开销”的计算概念有直接影响，简而言之，即我们在计算机上执行某些类型的操作所需的辅助资源。 对于图形，它指的是图形卡完成其工作所需的额外资源，在这种情况下，它基本上是中央CPU处理时间。 我们将在这里描述的低级API减少了这种依赖关系，实际上这种依赖关系趋向于0。

Microsoft DirectX

DirectX成为标准化不同Windows多媒体子系统的必要条件，并且替代了Windows 3.1的WinG。 它在Windows 95中作为附加软件包使用，其第二个版本DirectX 2.0成为Windows 95 OSR2的基本组件。

在DirectX中，我们找到了多个独立的API，例如Direct3D ，这确实是有问题的DirectDraw，DirectMusic，DirectPlay和DirectSound。 DirectX是命名所有这些子API的共同进步的一种方法。 它是Windows的API，但也用于Xbox控制台上的游戏开发，因此我们可以将其视为多平台API，但并非免费的，就像Vulkan一样。

DirectX 12是其最新版本，自2014年以来一直在我们身边，并且一直没有停滞不前，几个月前还进行了重要的改进，例如Windows 10的1809年10月更新版本中包含的Direct Ray Tracing（DXR）子例程。

诸如DirectX 12之类的低级API具有一个基本优势，即减少了驱动程序开销。 程序员现在有权设计GPU在其程序中的行为方式，并可以更好地管理GPU资源，特别是通过利用进程并行化。 这包括更好地支持一个系统中的多个GPU，即使它们不是来自同一制造商。

它们可以利用兼容图形的功能执行不同类型的操作，通常是“整数”或“浮点数”，并且还可以通过在较大总线上并行处理复杂的操作，将复杂的操作分为简单的操作。 一个很好的例子是AMD或Nvidia现在如何在其32位总线上处理16位操作，从而大大提高了其图形效率。

该API使控制台GPU的使用效率更加接近，开发人员完全了解可用的硬件，而异构生态系统则构成了具有无限不同硬件可能性的PC。

目前，令人惊讶的是，DirectX 12可用于Windows 7和Windows 10，尽管它不直接与Xbox One兼容，但事实是，实际上90％的功能都用于PC，差异很小，并且允许开发人员可以快速修改Xbox One的PC游戏，反之亦然。

赫罗诺斯的Vulkan

Vulkan是OpenGL低级API的演进，并由Khronos Corporation支持。 在PC世界中，它们在DirectX 12上具有次要角色，但是其对不同平台（如Android）的不同适应使它成为移动图形的基准。 它还与Linux兼容，成为免费系统中游戏的绝佳替代品。

它的优点是并行处理能力强，在现代CPU和GPU中非常高效，对前者的使用率较低，而对后者的硬件的使用率很高。 它经过专门设计，可以利用多核处理器在此类处理器中实现出色的负载分配，实际上，对于我们可以提供的更多内核，它的效率要高得多。

Vulkan的历史可以追溯到DirectX 12和非盈利性公司Khronos维护它的频率比Microsoft使用自己的API频率更高或更频繁的一年。 它基于AMD为其GCN架构开发的API Mantle ，并且是用于减少“开销驱动程序”的另一个低级API。 AMD将其开发成果捐赠给了Khronos，这是市场上最好的图形API之一的基础。

除了出色的并行化功能外，该设计还可以消除对GPU上的阴影操作的预编译，除了可以更详细地调整硬件处理操作或访问方式之外，还可以以更高的加载速度在屏幕上产生更多效果。帧缓冲区可用。 当然，PC的API最接近硬件本身，甚至比DirectX 12更好。

Vulkan还在Android和其他平台上引入了底层API改进。

在2018年底推出的最新版本Vulkan 1.1增加了重要的改进，例如HLSL支持，这是DirectX 12的替代选择，无需预先编译即可管理着色器操作，并与DirectX 12更好地兼容（对其许多子例程而言）除了图形之外），无论制造商如何，都明确支持Multi-GPU系统，当然也支持RayTracing。

DirectX 12与Vulkan的优缺点

除了已经描述的通用功能，例如更好地使用硬件，更好地控制硬件以及更好地使用GPU和CPU的并行化功能外，这两个API还增加了使用图形芯片执行常规计算操作的可能性。兼容的。 这使兼容的图形引擎（已经好几代了）能够执行复杂的数学运算，可以被各种程序利用，包括那些没有图形组件的程序。

在游戏中，它们还可以用于越来越重要的辅助操作，例如现实物理的计算，人工智能，位置声音效果等。

两种API都受到大量图形技术的大力支持，AMD和Nvidia都努力为这些API提供适当的驱动程序，以实现为用户提供最新的改进，并增强使用其中一种的游戏的性能和稳定性。或其他API。

实际上，两者的“驱动程序开销”都很低，正如您将在我们的测试中看到的那样，它们之间几乎没有任何差异，这也标志着两家制造商的驱动程序都进行了重要的优化。

对于驱动程序开销的演示，我们将帧速率限制为120FPS。 在Dota 2中，使用相同的FPS可以大大减少CPU消耗。

唯一更明显的区别是Vulkan对CPU的依赖程度有所降低，平均消耗较低，并且对不同平台（包括Windows和Linux以及与OpenGL ES（移动版本）的同质化）的开放程度也更高，它正在进一步统一其移动平台。

DirectX 12得到开发人员的广泛认可，他们似乎在此API中找到了一个理想的生态系统来降低成本，因为它甚至与.NET Framework一样广泛地集成了框架，其中集成了上千个奇迹几乎没有性能损失。

双API游戏的性能差异

通过步行来演示运动，我们已经在不同的游戏和基准测试中进行了一些性能测试，这些测试可以使用这两个API来执行。

3DMark驱动程序开销测试。 产生数百万个请求，更好。

灰烬的奇点。 以FPS计算的结果越多越好。

怪旅 以FPS计算的结果越多越好。

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如您所见，结果是偶数的，并且我们看到了程序之间相互支持和反对的差异。 这给我们留下了一个更好的问题，答案很明确，它取决于程序以及开发人员如何知道或想要利用其好处。 剩下的就是认为，在每个游戏中，开发人员都将精确地使用最能利用我们图形优势的API，尽管很明显，这两种选择似乎都胜任不了。 您如何看待我们关于Directx 12 vs Vulkan的文章？ 我们想知道您的意见！