Motori nativi e proprietari

Iniziare a utilizzare Vulkan su Android

Vulkan è la principale API grafica di basso livello su Android. Vulkan offre prestazioni ottimali per giochi che implementano un proprio motore grafico e renderer.

Per implementare correttamente Vulkan nel tuo motore grafico devi:

• Identificare quali dispositivi Android utilizzare con Vulkan
• Vantaggi del supporto dei dispositivi Android meno recenti
• Aggiungi Vulkan al target della build Android
• Scegli un compilatore shaker per creare SPIR-V per Vulkan
• Determina la versione dell'API Vulkan disponibile in fase di runtime
• Scopri come ottimizzare le operazioni di rendering Vulkan con i profili Vulkan, pacing del frame, e pre-rotazione
• Seleziona strumenti grafici per il debug e l'analisi delle prestazioni

di Gemini Advanced.

Nota: per informazioni sull'utilizzo di Vulkan su Android con Unity o Unreal motori di gioco, consulta:
• Vulkan su Unity
• Vulkan su Unreal

Scegli le specifiche minime del dispositivo per Vulkan

Vulkan è disponibile su Android a partire da Android 7.0 (livello API 24). No tutti i dispositivi con Android 7.0 o versioni successive supportano Vulkan. Devi determinare quali dispositivi Android compatibili con Vulkan sono supportati dal tuo gioco.

Consigli

Utilizza le seguenti specifiche come requisiti minimi per l'assistenza Vulkan:

• Sul dispositivo sia installato Android 10.0 (livello API 29) o versioni successive
• Il dispositivo supporta l'API Vulkan versione 1.1 o successive
• Il dispositivo ha caratteristiche e funzionalità hardware compatibili con la versione 2022 Profilo Android Baseline

di Gemini Advanced.

Nota: il supporto di Vulkan 1.1 è un requisito per i nuovi dispositivi Android a 64 bit a partire da Android 10.0. Il profilo Android Baseline del 2022 imposta anche versione minima dell'API Vulkan 1.1. La maggior parte dei dispositivi compatibili con Vulkan 1.1, ma non tutti sono compatibili con il profilo Android Baseline del 2022. Per compatibilità statistiche, visita la dashboard di distribuzione.

Assistenza per dispositivi meno recenti

Se il tuo gioco è progettato per funzionare su una vasta gamma di dispositivi con diversi livelli di funzionalità grafiche, potrebbe essere necessario supportare dispositivi più vecchi di questi consigliato in Scegliere le specifiche minime dei dispositivi per Vulkan. Prima di sviluppare l'assistenza per i dispositivi meno recenti, valuta se Vulkan offre vantaggi per il tuo gioco. Giochi che prevedono molte chiamate di disegno e che usano OpenGL ES registrare un notevole overhead del driver a causa degli alti costi associati alle chiamate di sorteggio all'interno di OpenGL ES. Questi giochi possono essere vincolati alla CPU perché spendono grandi porzioni della durata frame nel driver di grafica. I giochi possono inoltre registrare notevoli di riduzione della CPU e del consumo energetico passando da OpenGL ES a Vulkan. Questo è soprattutto nel caso in cui il gioco abbia scene complesse che non possono essere usate correttamente l'istanza per ridurre le chiamate di richiamo. Quando scegli come target dispositivi meno recenti, includi OpenGL ES. il supporto del rendering come riserva, in quanto alcuni dispositivi nell'elenco dei dispositivi target potrebbero hanno implementazioni Vulkan che non consentono di eseguire il gioco in modo affidabile.

Potresti non voler supportare i dispositivi compatibili con Vulkan meno recenti perché non hanno di prestazioni e funzionalità o che presentano problemi di stabilità.

Prestazioni e funzionalità

I dispositivi Android più vecchi con Vulkan potrebbero non avere le prestazioni di rendering o il supporto hardware per le funzionalità necessarie per eseguire il gioco. Ciò è particolarmente probabile se il tuo gioco ha una grafica ad alta fedeltà e Vulkan è l'unica API che targeting su Android. Molti dispositivi meno recenti sono limitati alla versione 1.0.3 del all'API Vulkan e spesso mancano le estensioni Vulkan ampiamente utilizzate, disponibili su un hardware moderno.

Stabilità

I dispositivi Android meno recenti potrebbero utilizzare driver Vulkan obsoleti. Questi conducenti potrebbero includere bug che possono influire sulla stabilità del gioco. Operazione in corso... sui bug dei conducenti può comportare una quantità significativa di test e progettazione nel tempo.

Aggiungi Vulkan al progetto

Per aggiungere Vulkan al tuo progetto devi:

• Includi intestazioni API Vulkan
• Compila il codice shaker in SPIR-V
• Chiama l'API Vulkan in fase di runtime

Includi intestazioni API Vulkan

Il gioco deve includere i file di intestazione dell'API Vulkan per compilare il codice che utilizza Vulkan. Puoi trovare una copia delle intestazioni Vulkan nel file NDK di Android oppure pacchettizzati nelle release dell'SDK di Vulkan. Qualsiasi versione specifica NDK include solo le intestazioni Vulkan disponibili al momento della release NDK. Se utilizzare intestazioni Vulkan di NDK, utilizzare NDK versione 25 o successive, che includono file di intestazione che supportano Vulkan versione 1.3. L'SDK Vulkan ha il massimo alla versione corrente delle intestazioni.

Compila il codice shaker in SPIR-V

L'API Vulkan prevede che nel file binario SPIR-V vengano forniti programmi Shar formato intermedio. Questa convenzione è diversa da OpenGL ES, dove inviare il codice sorgente scritto nel OpenGL Shading Language (GLSL) come testo stringhe. Usa un compilatore shaker per acquisire il codice scritto in uno shaker come GLSL o High-level Shader Language (HLSL). e compilarlo in moduli SPIR-V per l'uso con Vulkan.

Il compilatore shaderc può essere usato per compilare programmi Shaderc scritto in GLSL in SPIR-V. Se il tuo gioco utilizza HLSL, DirectXShaderCompiler supporta l'output SPIR-V. Di solito, compilare programmi Shader offline come parte del processo di compilazione delle risorse per il tuo gioco e includi i moduli SPIR-V come parte delle tue risorse di runtime.

Chiama l'API Vulkan in fase di runtime

Per chiamare l'API Vulkan, il tuo gioco deve ottenere puntatori di funzione a Vulkan Chiamate API. Il modo più semplice per farlo è collegare Libreria condivisa di libvulkan.so, inclusa nell'NDK di Android. Collegamento in corso... rispetto alla libreria presenta due carenze: funzione aggiuntiva di invio e limitazioni ai puntatori delle funzioni API Vulkan che vengono automaticamente risolto.

Quando chiami una funzione API Vulkan, il controllo passa attraverso un invio tabella gestita da un costrutto chiamato caricatore Vulkan. Android utilizza la propria implementazione del caricatore Vulkan e non il nodo LunarG caricatore di emergenza. Questo sistema di caricamento fa parte dell'architettura dei livelli dell'API Vulkan. Il collegamento alla libreria di sistema al momento della creazione comporta un invio aggiuntivo livello per una determinata chiamata API. L'overhead è ridotto, ma può essere evidente per i giochi che eseguono volumi elevati di chiamate Vulkan.

La libreria di sistema in genere risolve solo i puntatori alle funzioni Vulkan che è considerata parte dell'API principale. Vulkan ha un gran numero di estensioni, definire funzioni Vulkan aggiuntive, molte delle quali non vengono risolte automaticamente dalla libreria di sistema. Devi risolvere manualmente i puntatori a questi Vulkan prima di utilizzarle.

Per limitare questi problemi, risolvi dinamicamente i puntatori a tutte le funzioni Vulkan che intendi utilizzare in fase di runtime. Un modo per raggiungere questo obiettivo è utilizzare un una libreria di meta-loader open source come volk. La Il gioco di esempio AGDKTunnel integra volk a questo scopo. Se stai utilizzando una libreria meta-loader, non inserire link a libvulkan.so libreria condivisa negli script di build.

Determinare la versione dell'API Vulkan disponibile

Android supporta le seguenti versioni dell'API Vulkan:

• 1.0.3
• 1,1
• 1.3

Viene determinato il numero di versione dell'API Vulkan più elevato disponibile su un determinato dispositivo per versione Android e per il supporto driver Vulkan.

Versione di Android

Il supporto della piattaforma per una versione dell'API Vulkan dipende da almeno Android versione (livello API):

• 1.3 - Android 13.0 (livello API 33) e versioni successive
• 1.1 - Android 10.0 (livello API 29) e versioni successive
• 1.0.3 — Android 7.0 (livello API 24) e versioni successive

Assistenza driver Vulkan

Il supporto della piattaforma Android per una versione dell'API Vulkan non garantisce che l'API è supportata dal driver Vulkan del dispositivo. Un dispositivo con Android 13 potrebbe supportare solo la versione 1.1 dell'API Vulkan.

Durante l'inizializzazione di Vulkan, non richiedere una versione API superiore a:

• La versione massima dell'API Vulkan per la versione di Android in esecuzione su dispositivo
• La versione dell'API Vulkan segnalata da vkEnumerateInstanceVersion
• La versione dell'API Vulkan segnalata dalla proprietà apiVersion dell'elemento Struttura di VkPhysicalDeviceProperties

Di seguito è riportato un esempio per determinare la versione dell'API Vulkan più alta supportata:

// Minimum Android API levels for Vulkan 1.3/1.1 version support
static constexpr int kMinimum_vk13_api_level = 33;
static constexpr int kMinimum_vk11_api_level = 29;

uint32_t GetHighestSupportedVulkanVersion(VkPhysicalDevice physical_device) {
  uint32_t instance_api_version = 0;
  vkEnumerateInstanceVersion(&instance_api_version);

  VkPhysicalDeviceProperties device_properties;
  vkGetPhysicalDeviceProperties(physical_device, &device_properties);

  // Instance and device versions don't have to match, use the lowest version
  // number for API support if they don't.
  const uint32_t driver_api_version =
      (instance_api_version < device_properties.apiVersion) ?
      instance_api_version : device_properties.apiVersion;

  const int device_api_level = android_get_device_api_level();
  if (device_api_level >= kMinimum_vk13_api_level &&
      driver_api_version >= VK_API_VERSION_1_3) {
    return VK_API_VERSION_1_3;
  } else if (device_api_level >= kMinimum_vk11_api_level &&
             driver_api_version >= VK_API_VERSION_1_1) {
    return VK_API_VERSION_1_1;
  }
  return VK_API_VERSION_1_0;
}

Determinare la compatibilità del profilo Vulkan

I profili Vulkan sono file JSON che definiscono un set di caratteristiche richieste, estensioni, funzionalità e limiti minimi dei parametri che un dispositivo Vulkan deve la compatibilità con il profilo. Per determinare se un dispositivo è compatibile con un profilo Vulkan specifico, come Android Baseline del 2022 , usa la libreria API Vulkan Profiles open source. Puoi anche analizzare il file JSON del profilo ed eseguire query sulle funzionalità del dispositivo. utilizzando le API Vulkan pertinenti per determinare la compatibilità del profilo.

Profili Vulkan

Android utilizza i profili Vulkan che definisce quali funzioni ed estensioni sono disponibili per ciascuno con dispositivi Android.

Android Baseline Profile (ABP) è il primo tentativo di creare un profilo Vulkan. ABP2021 e ABP2022 hanno come scopo i profili precedenti > l'85% dei dispositivi attivi nel tempo. In futuro non ci saranno nuovi ABP.

Vulkan Profiles for Android (VPA) è il nuovo profilo lungimirante che mira a riflettono le esigenze degli sviluppatori di software e implementa funzionalità coerenti non appena in quanto possono essere forniti dagli sviluppatori di hardware. VPA15_minimums è il primo profilo per Android 15 e ci sarà un nuovo VPA ogni anno per ciascuna release principale di Android.

Implementa il pacing del frame

Il pacing corretto del frame è fondamentale per offrire un gameplay di alta qualità. un'esperienza senza intervento manuale. Il Game Development Kit di Android include il Pacing del frame raccolta per aiutare il gioco a ottenere un pacing ottimale per i frame. Per ulteriori informazioni dettagli di implementazione, consulta Integra il pacing frame Android nel renderer Vulkan.

Implementa la pre-rotazione

I dispositivi Android possono essere visualizzati in più orientamenti. L'orientamento del dispositivo può essere diverso dall'orientamento della superficie di rendering. A differenza di OpenGL ES su Android, Vulkan non gestisce le discrepanze tra i due. Per comprendere il funziona il processo di orientamento e il metodo ottimale per gestire l'orientamento differenze quando si utilizza Vulkan, consulta Gestire la rotazione dei dispositivi con Vulkan pre-rotazione.

Risolvere i problemi e profilare il rendering di Vulkan

Sono disponibili diversi strumenti per diagnosticare i problemi di rendering e problemi di prestazioni con il codice di rendering Vulkan.

Per ulteriori informazioni sugli strumenti di debug e profilazione di Vulkan, visita il Strumenti e funzionalità avanzate .

Livelli di convalida Vulkan

I livelli di convalida Vulkan sono librerie di runtime che possono essere abilitate per ispezionare le tue chiamate all'API Vulkan e fornire avvisi o errori relativi a non ottimale. Questi livelli di convalida non sono attivi per impostazione predefinita, di convalida aumenta l'overhead del runtime e influisce sulle prestazioni per giocare. Per informazioni su come utilizzare i livelli di convalida con il tuo gioco, vedi Debug con il livello di convalida.

Nota: alcuni fornitori di GPU offrono librerie di livelli di convalida specifiche per oltre ai livelli di convalida Vulkan standard. Utilizza il tipo di CPU di convalida per ricevere feedback mirati su particolari GPU. Questi possono essere scaricati dal sito web per sviluppatori del fornitore di GPU.

Strumenti di acquisizione frame

Usa gli strumenti di acquisizione fotogrammi per registrare e ripetere le chiamate API Vulkan effettuate durante una frame del gioco. Questi strumenti ti consentono di:

• Visualizzare informazioni e visualizzazioni di risorse grafiche attive
• Controlla la sequenza delle chiamate API effettuate dal tuo gioco e i parametri API
• Esplorare lo stato della pipeline grafica al momento di una chiamata di disegno
• Visualizza i risultati del rendering fino a una specifica chiamata di disegno nel frame

Usa lo strumento open source RenderDoc per acquisire i frame giochi eseguiti su Android. RenderDoc supporta l'acquisizione di frame sia di Vulkan che OpenGL ES.

Anche Android GPU Inspector (AGI) può essere utilizzato anche per acquisire frame Vulkan.

Strumenti di analisi del rendimento

Usa gli strumenti di analisi delle prestazioni per esaminare i problemi di rendering nel tuo gioco che potrebbero causare frequenze fotogrammi non ottimali. I fornitori di singole GPU forniscono strumenti progettati profila il tuo gioco e fornisci dati sulle prestazioni specifici per la GPU. diverse architetture. Le caratteristiche delle prestazioni e i colli di bottiglia del gioco possono variano in modo significativo durante il rendering su GPU di diversi fornitori o anche su generazioni di GPU diverse dello stesso fornitore.

Puoi anche utilizzare GPU Inspector di Android per raccogliere e analizzare i dati sul rendimento. A differenza degli strumenti dei fornitori, Android GPU Inspector è compatibile con più GPU di diversi fornitori. Tuttavia, Android GPU Inspector non supporta i dispositivi Android meno recenti e potrebbe non essere compatibile con tutti i nuovi dispositivi mobili.

Migliora i test Vulkan con CTS-D

I produttori di dispositivi con tecnologia Android utilizzano la Compatibility Test Suite (CTS) per per assicurarsi che i loro dispositivi siano compatibili. Il CTS basato sullo sviluppatore (CTS-D) è inviati dagli sviluppatori di applicazioni Android per far sì che in futuro I dispositivi Android soddisfano i loro casi d'uso e sono in grado di eseguire le proprie applicazioni in modo fluido e senza bug.

Se riesci ad attivare un nuovo bug nella tua applicazione Vulkan che interessa qualsiasi dispositivo Android specifico, puoi inviare una nuova proposta di test, il problema e i modi per verificarlo. In questo modo ti assicuri che il problema venga risolto in un aggiornamento futuro per il dispositivo e garantisce che lo stesso bug non si verifichi ad altri dispositivi.

Consulta la procedura di invio CTS. per istruzioni dettagliate su come inviare la proposta di test.