Vulkan 入门

本文档概述了如何通过下载、编译和运行 Khronos© 示例应用程序来开始使用 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 或更高版本。

您可以通过转到 **设置** 菜单，然后选择 **关于手机** > **Android 版本** 来确认您的 Android 版本。确认您已设置了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，建议您为工具和源代码避免使用深层文件路径层次结构；这是为了解决某些 Windows 操作系统版本上的文件路径限制。

  1. 如果您还没有 Android Studio，请 下载。这包括最新的 Android SDK。
  2. 从 Android Studio 中安装 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. 为您的主机平台安装 python3 和 build.md 中列出的其他组件。

导入

在本节中，您将下载 Khronos© Vulkan© 示例存储库，生成 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 $PATH 中，它用于生成 Android 构建脚本
    export PATH=$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**，然后选择 Vulkan-Samples/build/android_gradle/build.gradle。Android Studio 加载项目后，您应该看到类似以下内容
    Importing sample project to Studio.

    图 1. Android Studio 中的示例项目。

编译

此存储库中的所有示例都组织在一个 Android 项目中。要编译该项目，请执行以下操作之一

  • 要仅编译源代码，请使用菜单 **构建 > 生成项目**，或键入 **Ctrl-F9** 快捷键。
  • 要生成示例 APK，请在菜单中选择 **构建 > 生成 Bundle/APK > 生成 APK**。

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

Compiling sample project with Studio.

图 2. 成功构建示例。

执行

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

Connecting test device to Studio.

图 3. 将测试设备连接到 Android Studio。

要运行该项目，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启动到您的连接设备上。
  2. 在您的连接的 Android 设备上，授权所需的访问请求。
    • 启用 **允许访问管理所有文件**，然后点击箭头 **后退按钮** 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. 您应该看到类似以下的示例主菜单屏幕。
    sample main menu.

    图 5. 示例主菜单。

  4. 浏览示例列表，并选择一些运行。如果您是 Vulkan 开发的新手，可以从“API”示例开始。例如，点击“Hello Triangle”应该会显示一个类似以下的渲染三角形。
    Triangle

    图 6. Hello Triange 示例。

您的开发系统现在已设置好，可以在您的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、扩展和工具下的某些示例可能不稳定，并且在您的设备上崩溃。这可能是由于以下各种原因导致的

  • 特定的 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）传递到 C/C++ 代码。在示例的 C/C++ 部分，有一个示例框架，它实现了运行时子示例切换功能。从非常高的层次上讲，Android 系统事件/消息会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
  • 单个子示例的代码

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，您可以探索 Vulkan_Samples\samples 下的代码，其中包含以下内容

  • “api” 类别的示例。
  • “performance” 类别的示例。
  • “extensions” 类别的示例。
  • “tooling” 示例。

Vulkan_Samples\shaders 是所有着色器的所在地。

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，您可以继续到“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 已经经历了几个版本，因此它正在不断成熟。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