V u l k a n が 出 現 す る 以 前 、 ク ロ ス プ ラ ッ ト フ ォ ー ム な グ ラ フ ィ ッ ク ス A P I と し て O p e n G L お よ び O p e n G L E S が す で に 存 在 し て い た 。 し か し 、 O p e n G L 黎 明 期 の ハ ー ド ウ ェ ア 設 計 に 由 来 す る 互 換 性 重 視 の A P I 設 計 は 徐 々 に 陳 腐 化 し 、 O p e n G L 4 に 至 る 頃 に は す で に 最 新 の G P U ハ ー ド ウ ェ ア 設 計 と の 乖 離 が 発 生 し て し ま っ て い た 。 ま た 、 O p e n G L / O p e n G L E S は ハ ー ド ウ ェ ア を 高 度 に 抽 象 化 し て お り 、 そ の た め プ ラ ッ ト フ ォ ー ム 間 の 移 植 性 や ア プ リ ケ ー シ ョ ン 開 発 者 に と っ て の 利 便 性 は 高 い も の の 、 A A A タ イ ト ル の ゲ ー ム な ど に 代 表 さ れ る よ う な 性 能 要 求 の 厳 し い ソ フ ト ウ ェ ア の 開 発 に 利 用 す る 場 合 は オ ー バ ー ヘ ッ ド が 大 き く な っ て し ま い 、 ハ ー ド ウ ェ ア の 限 界 性 能 を 引 き 出 す こ と が で き な く な っ て し ま う と い う 問 題 を 抱 え て い た 。 オ ー バ ー ヘ ッ ド の 増 加 に よ る 描 画 効 率 の 低 下 は ま た 電 力 効 率 の 低 下 に も 直 結 す る た め 、 モ バ イ ル 機 器 な ど 電 力 供 給 の 限 ら れ る デ バ イ ス に お い て も 効 率 面 で の 影 響 は 無 視 で き な い 。
こ の た め 、 S I G G R A P H 2 0 1 4 で 、 レ ガ シ ー な 設 計 が 蓄 積 し て い る O p e n G L を リ セ ッ ト し 、 ゼ ロ か ら 構 築 し 直 し て 刷 新 す る 、 次 世 代 の 標 準 3 D A P I 規 格 ( O p e n G L N e x t G e n e r a t i o n , g l N e x t ) の 策 定 が 始 め ら れ る こ と が ア ナ ウ ン ス さ れ た 。 こ の と き 、 マ ル チ ス レ ッ ド 対 応 や シ ェ ー デ ィ ン グ 中 間 言 語 な ど の 近 代 的 な 技 術 が 導 入 さ れ る こ と が 発 表 さ れ た [ 2 ] 。
G D C 2 0 1 5 で は 、 新 規 格 の 名 称 が " V u l k a n " と な る こ と が 発 表 さ れ [ 3 ] 、 D i r e c t 3 D 12 同 様 の コ マ ン ド キ ュ ー ベ ー ス の マ ル チ ス レ ッ ド レ ン ダ リ ン グ 機 能 や 、 O p e n C L と の プ ロ グ ラ ミ ン グ 基 盤 共 通 化 を も た ら す S P I R - V 中 間 表 現 [ 4 ] を 導 入 す る こ と が 明 ら か に さ れ た 。 ま た 、 V u l k a n に は A M D 独 自 の ロ ー レ ベ ル グ ラ フ ィ ッ ク ス A P I で あ る M a n t l e が 要 素 技 術 と し て 取 り 込 ま れ る こ と が 発 表 さ れ た [ 5 ] 。 ﹁ V u l k a n ︵ ヴ ァ ル カ ン ︶ ﹂ の 名 前 の 由 来 は 公 式 に は 示 さ れ て い な い 。 同 綴 の V u l k a n ︵ フ ル カ ン ︶ は ド イ ツ 語 で ﹃ 火 山 ﹄ を 意 味 す る 単 語 で あ り 、 こ れ を 挙 げ る ニ ュ ー ス サ イ ト が 少 数 存 在 す る が 、 根 拠 の あ る も の で な い こ と に 注 意 が 必 要 で あ る [ 6 ] [ 7 ] 。
2 0 1 5 年 8 月 に は 、 G o o g l e が A n d r o i d に お い て V u l k a n を サ ポ ー ト す る 旨 を 発 表 [ 8 ] 。
2 0 1 6 年 2 月 16 日 、 V u l k a n 1 . 0 の 正 式 仕 様 が リ リ ー ス さ れ た [ 9 ] 。 V u l k a n 仕 様 の リ リ ー ス と と も に 、 A M D 、 N V I D I A 、 イ ン テ ル 、 ク ア ル コ ム 、 イ マ ジ ネ ー シ ョ ン テ ク ノ ロ ジ ー ズ ︵ 英 語 版 ︶ と い っ た 代 表 的 な ベ ン ダ ー は V u l k a n 対 応 ド ラ イ バ ー の ベ ー タ 版 の 提 供 や 認 証 を 開 始 し た [ 10 ] 。 A n d r o i d に お い て は 、 2 0 1 6 年 8 月 リ リ ー ス の A n d r o i d 7 . 0 ( N o u g a t ) か ら OS レ ベ ル の 対 応 が 開 始 さ れ た 。 実 際 に V u l k a n が 利 用 で き る か ど う か は 、 シ ス テ ム が V u l k a n 対 応 G P U を 搭 載 し て い る か ど う か に も 依 存 す る 。 A n d r o i d 9 ( P i e ) 以 上 で V u l k a n 1 . 1 A P I に 対 応 し て お り 、 ま た 64 ビ ッ ト 版 の A n d r o i d 1 0 を 最 初 か ら 搭 載 す る デ バ イ ス は V u l k a n 1 . 1 の サ ポ ー ト が 必 須 と な っ て い る [ 11 ] 。
な お 、 V u l k a n は ハ ー ド ウ ェ ア の 詳 細 な 制 御 を 可 能 と す る ロ ー レ ベ ル A P I で あ る 一 方 、 従 来 の O p e n G L は C P U - G P U 間 の 同 期 な ど の 煩 雑 な 処 理 を 自 動 で 行 な っ て く れ る 上 位 層 の A P I と し て 、 今 後 も メ ン テ ナ ン ス お よ び ア ッ プ デ ー ト が 継 続 さ れ る こ と に な っ て い る [ 12 ] 。
V u l k a n が サ ポ ー ト す る 最 初 の 高 レ ベ ル シ ェ ー デ ィ ン グ 言 語 は 、 O p e n G L と 同 じ く G L S L と な る 。 た だ し 、 V u l k a n で は S P I R - V を 標 準 的 に 利 用 す る こ と が 可 能 で あ る た め 、 G L S L で 記 述 し た シ ェ ー ダ ー プ ロ グ ラ ム を オ フ ラ イ ン コ ン パ イ ル し 、 S P I R - V ︵ 英 語 版 ︶ と し て バ イ ナ リ に 変 換 し て か ら ア プ リ ケ ー シ ョ ン に 同 梱 す る こ と が 可 能 と な る 。 そ の ほ か 、 V u l k a n S D K に 付 属 す る オ フ ラ イ ン シ ェ ー ダ ー コ ン パ イ ラ ー g l s l a n g V a l i d a t o r に は 、 入 力 と し て H L S L で 書 か れ た ソ ー ス コ ー ド を 使 う こ と が で き る よ う に な る コ ン パ イ ル オ プ シ ョ ン も 存 在 す る 。
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V u l k a n の 公 式 ソ フ ト ウ ェ ア 開 発 キ ッ ト ( S D K ) と し て 、 V a l v e 社 の 協 力 の も と L u n a r G ︵ 英 語 版 ︶ 社 が L u n a r G V u l k a n S D K を リ リ ー ス し て い る 。 同 S D K は W i n d o w s 、 L i n u x 、 お よ び m a c O S に 対 応 し て い る 。 m a c O S に 関 し て は 後 述 の M o l t e n V K を 間 接 的 に 利 用 し て い る [ 13 ] 。 こ の S D K は i O S に は 対 応 し て い な い 。
ま た 、 V u l k a n に 対 応 す る デ バ イ ス ド ラ イ バ ー や 独 自 の S D K 開 発 を 所 望 す る ベ ン ダ ー 向 け に 、 I C D ( I n s t a l l a b l e C l i e n t D r i v e r ) ロ ー ダ ー や ア ー キ テ ク チ ャ に 関 す る ド キ ュ メ ン ト が G i t H u b に て 公 開 さ れ て い る 。
A n d r o i d に お い て は 、 2 0 1 6 年 6 月 に リ リ ー ス さ れ た リ ビ ジ ョ ン 12 以 降 の N D K で V u l k a n 1 . 0 に 正 式 対 応 し て い る [ 14 ] 。 な お 、 A n d r o i d 1 0 で は ベ ン ダ ー ド ラ イ バ ー に よ る O p e n G L E S 実 装 以 外 に 、 後 述 す る V u l k a n バ ッ ク エ ン ド の A N G L E を 利 用 し た O p e n G L E S 2 . 0 互 換 実 装 も 利 用 で き る よ う に な っ て い る [ 15 ] 。
● G L F W ︵ 英 語 版 ︶ - O p e n G L 向 け の マ ル チ プ ラ ッ ト フ ォ ー ム ラ イ ブ ラ リ で あ る が 、 バ ー ジ ョ ン 3 . 2 以 降 で V u l k a n に も 対 応 し た [ 16 ] 。
● v u l k a n - c p p - G o o g l e の 提 供 す る V u l k a n 用 の C + + 向 け 抽 象 化 ラ イ ブ ラ リ [ 17 ] 。 ラ イ セ ン ス は A p a c h e L i c e n s e 2 . 0 。
● V - E Z - A M D の 提 供 す る V u l k a n 用 の 簡 略 化 ミ ド ル ウ ェ ア [ 18 ] [ 19 ] 。
● A n v i l - A M D の 提 供 す る V u l k a n 用 フ レ ー ム ワ ー ク [ 20 ] 。 ラ イ セ ン ス は M I T L i c e n s e 。
● F a l c o r - N V I D I A の 提 供 す る V u l k a n お よ び D i r e c t X 1 2 用 の レ ン ダ リ ン グ フ レ ー ム ワ ー ク [ 21 ] 。
● V u l k a n M e m o r y A l l o c a t o r - A M D の 提 供 す る V u l k a n 用 メ モ リ 管 理 ラ イ ブ ラ リ [ 22 ] [ 23 ] 。 ラ イ セ ン ス は M I T L i c e n s e 。
● A N G L E ︵ 英 語 版 ︶ - 各 種 3 D グ ラ フ ィ ッ ク ス A P I を バ ッ ク エ ン ド に 利 用 で き る O p e n G L E S 互 換 レ イ ヤ ー 。 2 0 2 1 年 3 月 現 在 、 O p e n G L E S 3 . 1 対 応 の V u l k a n バ ッ ク エ ン ド が 完 成 し て い る 。
V u l k a n A P I の 制 定 元 で あ る K h r o n o s G r o u p は V u l k a n A P I を A p p l e の M e t a l A P I 上 で 使 う た め の 互 換 レ イ ヤ ー ﹁ M o l t e n V K ︵ 英 語 版 ︶ ﹂ を 提 供 し て い る [ 27 ] 。 ラ イ セ ン ス は A p a c h e L i c e n s e 2 . 0 。
ま た M i c r o s o f t は V u l k a n A P I を D i r e c t 3 D 1 2 A P I 上 で 使 う た め の M e s a の D z n バ ッ ク エ ン ド の 開 発 を 推 進 し て い る [ 28 ] 。 な お そ れ 以 前 も 同 種 の も の と し て V u l k a n O n D 3 D 1 2 [ 29 ] や R o s t k a t z e が 存 在 し て い た [ 30 ] も の の ど ち ら も 開 発 停 止 中 と な っ て い た 。
ア ッ プ ル の m a c O S / i O S 上 で は 、 V u l k a n は 2 0 2 1 年 6 月 時 点 で ネ イ テ ィ ブ サ ポ ー ト さ れ て い な い が 、 M e t a l A P I を 利 用 し て V u l k a n を 実 現 す る M o l t e n V K ︵ 旧 称 M e t a l V K ︶ の 開 発 が B r e n w i l l W o r k s h o p に よ っ て 進 め ら れ て い る [ 31 ] [ 32 ] 。
2 0 1 8 年 2 月 26 日 に 、 ク ロ ノ ス は V a l v e 、 L u n a r G 、 B r e n w i l l W o r k s h o p と の 協 業 に よ る M o l t e n V K の オ ー プ ン ソ ー ス 化 を 発 表 し た [ 33 ] [ 34 ] [ 35 ] 。 こ れ に よ り m a c O S / i O S で も V u l k a n お よ び 開 発 ツ ー ル を 無 償 で 利 用 可 能 に な っ た 。 S P I R - V / G L S L を M e t a l S h a d i n g L a n g u a g e ( M S L ) に 変 換 す る コ マ ン ド ラ イ ン の ツ ー ル M o l t e n V K S h a d e r C o n v e r t e r も 用 意 さ れ て い る [ 36 ] 。
G L F W は バ ー ジ ョ ン 3 . 3 に て 、 M o l t e n V K を 経 由 す る こ と で m a c O S 上 で V u l k a n を サ ポ ー ト す る よ う に な っ た [ 37 ] 。
初期の仕様では、VulkanはOpenGL ES 3.1またはOpenGL 4.x以上をサポートする現行ハードウェアで動作することが述べられていた[38] 。Vulkanをサポートするために新しいグラフィックスドライバーが要求されるようになると、OpenGL ES 3.1またはOpenGL 4.x以上をサポートするすべての既存デバイスが必ずしもVulkanドライバーを利用できるわけではなくなった。
主 要 な PC 向 け G P U ベ ン ダ ー 3 社 は す べ て 、 L i n u x お よ び W i n d o w s シ ス テ ム 向 け の ド ラ イ バ ー の 形 で 、 無 料 の V u l k a n A P I 実 装 を 提 供 し て い る [ 39 ] 。 V u l k a n 1 . 2 は 比 較 的 新 し い ハ ー ド ウ ェ ア で サ ポ ー ト さ れ て お り 、 I n t e l S k y l a k e 以 降 ︵ L i n u x の 場 合 は B r o a d w e l l 以 降 ︶ 、 A M D G C N 第 2 世 代 [ 40 ] 以 降 、 N V I D I A K e p l e r 以 降 な ど で 利 用 で き る [ 41 ] 。 A M D 、 A r m 、 I m a g i n a t i o n T e c h n o l o g i e s 、 I n t e l 、 N V I D I A 、 Q u a l c o m m は 、 2 0 1 8 年 後 半 以 降 の 実 際 の ハ ー ド ウ ェ ア を V u l k a n 1 . 1 ド ラ イ バ ー に て サ ポ ー ト し て い る 。 M e s a 1 8 . 1 は 、 R A D V と A N V I L ド ラ イ バ ー に て A M D と I n t e l の ハ ー ド ウ ェ ア を サ ポ ー ト し て い る 。 M e s a 3 D に お け る 実 際 の R A D V お よ び A N V I L の 状 態 に つ い て は 、 M e s a m a t r i x を 参 照 の こ と [ 42 ] 。
多くのAndroid搭載ハードウェアは、OpenGL ES仕様をサポートしているが、前述のようにVulkan対応状況はハードウェアとデバイスドライバー、そしてOSバージョンに左右される。Android 7.0 (Nougat) 以降でVulkan 1.0を、またAndroid 9.0 (Pie) 以降でVulkan 1.1をサポートする。
2 0 2 1 年 6 月 時 点 で 、 A p p l e デ バ イ ス に よ る V u l k a n A P I の ネ イ テ ィ ブ サ ポ ー ト は な い [ 43 ] 。 i O S お よ び m a c O S 向 け の サ ポ ー ト も A p p l e か ら は 発 表 さ れ て い な い 。 こ の 問 題 に 対 す る 回 避 策 と し て 、 前 述 の よ う に オ ー プ ン ソ ー ス ラ イ ブ ラ リ の M o l t e n V K ︵ 英 語 版 ︶ を 使 用 す る 方 法 が あ る 。 M o l t e n V K は M e t a l A P I 上 に 構 築 さ れ た V u l k a n 実 装 を 提 供 す る も の で あ り 、 i O S と m a c O S デ バ イ ス 上 で 動 作 す る 。 た だ し 、 こ の 方 法 に は い く つ か の 制 限 が あ る [ 44 ] 。
Qualcomm Snapdragon プラットフォーム向けのAdreno 5xx(2018)および6xxシリーズのGPU(Snapdragon 820など)は、Vulkan 1.0をAdreno GPU SDK経由でサポートしている[45] [46] 。SDKはAndroid Studio IDEをベースとしており、すべての機能を利用するにはAndroid NDK が必要である[47] 。