Vulkan 快速入门

本文档概述了如何通过下载、编译和运行 Khronos© 示例应用来开始使用 Vulkan 图形库。

先决条件

在开始之前，请确保您已准备好正确的硬件和平台版本。您应该使用支持 Vulkan 的设备或 模拟器，运行 Android 7.0（牛轧糖），API 级别 24 或更高。

您可以通过转到**设置**菜单并选择**关于手机** > **Android 版本**来确认您的 Android 版本。确认您已设置正确的硬件和平台版本后，您可以下载必要的软件。

下载

在开始之前，您必须下载几个工具和其他软件。请注意，在 Windows 主机上，建议您避免为工具和源代码使用过于深层的文件夹路径层次结构；这是为了解决某些 Windows 操作系统版本的文件路径限制问题。

  1. 如果您还没有 Android Studio，请 下载它。这包括最新的 Android SDK。
  2. 从 Android Studio 内部 安装 NDK 和 CMake，或 单独下载并安装。
  3. 构建并运行 Hello JNI 示例，以确保 Android Studio 正常工作。
  4. 安装 Python3 和 build.md 中列出的适用于您主机平台的其他组件。

导入

在本节中，您将下载 Khronos© Vulkan© 示例代码库，生成一个 Android Gradle 项目，然后使用 Android Studio IDE 打开它。

  1. 设置以下环境变量
    export ANDROID_HOME=/path/to/sdk-directory
export ANDROID_NDK_HOME=$ANDROID_HOME/ndk/{your-ndk-version-dir}
  2. 将 CMake 添加到 $PATH 中，用于生成 Android 构建脚本。
    export PATH=$PATH:$ANDROID_HOME/cmake/{your-cmake-version}/bin
  3. 打开终端并将源代码下载到您的开发目录。
    cd dev-directory
git clone --recursive https://github.com/KhronosGroup/Vulkan-Samples.git
  4. 按照这些说明（来自 Build.md）生成 Android 示例项目。
    cd Vulkan-Samples
./scripts/generate.py android
  5. 打开 Android Studio。选择 **文件 > 打开** 并选择 Vulkan-Samples/build/android_gradle/build.gradle。Android Studio 加载项目后，您应该会看到类似以下内容：
    Importing sample project to Studio.

    图 1. Android Studio 中的示例项目。

编译

此仓库中的所有示例都组织在一个 Android 项目中。要编译项目，请执行以下操作之一：

  • 要仅编译源代码，请使用菜单 **构建 > 构建项目**，或键入快捷键 **Ctrl-F9**。
  • 要生成示例 APK，请选择菜单 **构建 > 构建 Bundle(s)/APK(s) > 构建 APK(s)**。

您应该在 Android Studio 的 **构建** 窗口中看到构建成功的消息。如果出现错误，请修复它们并重新编译。

Compiling sample project with Studio.

图 2. 成功的示例构建。

执行

在运行示例项目之前，请确保 Android Studio 识别您连接的 Vulkan 设备或 Android 模拟器。您应该会看到类似以下内容：

Connecting test device to Studio.

图 3. 将测试设备连接到 Android Studio。

要运行项目，请执行以下操作：

  1. 使用菜单 **运行 > 运行 vulkan_sample**，或单击工具栏上的运行按钮 ，然后等待示例安装并在连接的设备上启动。
  2. 在您连接的 Android 设备上，授权所需的访问请求。
    • 启用 **允许访问以管理所有文件**，然后点击箭头 **返回按钮** 返回示例主启动屏幕。
    • 允许磁盘访问
      allowing disk access.

      图 4. 启用磁盘访问。

  3. 您应该会看到示例主菜单屏幕，类似于以下内容：
    sample main menu.

    图 5. 示例主菜单。

  4. 浏览示例列表，并选择一些示例运行。如果您是 Vulkan 开发新手，可以从“API”示例开始。例如，点击“Hello Triangle”应该会显示一个类似于以下内容的渲染三角形：
    Triangle

    图 6. Hello Triangle 示例。

您的开发系统现已设置为在测试设备上运行示例。

Vulkan 示例是为多个操作系统开发的，包括桌面和移动操作系统。**性能**、**扩展**和**工具**下的一些示例可能不稳定，并在您的设备上崩溃。这可能是由于以下各种原因造成的：

  • 特定 Vulkan 功能并非为 Android 设计。
  • 您的 Android 操作系统版本不受支持。
  • 您的硬件平台的 GPU 功能。

探索

Vulkan 示例的 Java 部分源自 NativeActivity 类。它将典型的应用程序生命周期事件（例如应用程序创建、启动、停止和销毁）传递给 C/C++ 代码。在示例的 C/C++ 部分，有一个示例框架实现了运行时子示例切换功能。在非常高的层次上，Android 系统事件/消息通过以下路径到达示例应用程序的 Vulkan 代码：

  • NativeSampleActivity Java 部分
  • NativeSampleActivity C/C++ 部分
  • android_native_glue 代码
  • android_main
  • 示例框架
  • 各个子示例的代码

android_main 是 NativeSampleActivity 和应用程序代码之间的桥梁，可以作为您跟踪示例代码的起点。如果您只想关注 Vulkan 特定的源代码，您可以浏览 Vulkan_Samples\samples 下的代码，其中包含以下内容：

  • “api”类别示例。
  • “performance”类别示例。
  • “extensions”类别示例。
  • “tooling”示例。

Vulkan_Samples\shaders 是所有着色器的存放位置。

您可以开始浏览“API”类别示例，以熟悉基本的 Vulkan 用法和示例框架。然后，您可以继续学习“性能”和“扩展”类别示例。对于着色器代码，您可以使用 Android Studio 中的 **项目** 视图。

Triangle shader.

图 7. 使用 Studio 探索着色器。

其他资源

Vulkan API 经历了几个版本，因此它正在成熟。Vulkan 标准委员会和 Vulkan 社区创建了一套丰富的 Vulkan 材料，演示了 API 的用法和最佳实践。以下列表包含一些用于 Vulkan 应用程序开发的资源：