Vulkan API mà Galaxy S7 hỗ trợ là gì và nó giúp việc chơi game, đồ hoạ ra sao?

Ngày:04/07/2016 lúc 22:54PM

Vulkan, trước đây còn được biết đến như là "glNext", là một tập hợp những hàm lập trình (API) dùng cho việc xây dựng game, hình ảnh 3D và tính toán hiệu năng cao để thay cho OpenGL đã cũ kĩ. Điểm đặc biệt của Vulkan đó là nó ít hao tài nguyên hệ thống hứa hẹn mang đến những game và ứng dụng đồ hoạ chạy ngon lành hơn, đẹp hơn ngay cả với những phần cứng hiện tại. Ngoài ra những hàm API này còn tương thích nhiều hệ điều hành và nhiều loại máy khác nhau, từ điện thoại, máy tính bảng, desktop cho đến cả máy console. Vulkan được "chống lưng" bởi nhiều công ty lớn như AMD, Intel, NVIDIA nên tiềm năng phát triển sẽ rất lớn và được hỗ trợ lâu dài. Galaxy S7 là chiếc smartphone đầu tiên trên thế giới hỗ trợ Vulkan, một số GPU desktop của AMD và NVIDIA cũng bắt đầu hỗ trợ nhưng chỉ mới beta.

Vulkan là gì?

Vulkan được phát triển bởi Khronos, một hiệp hội phi lợi nhuận chuyên về việc phát triển các API mở và không thu phí bản quyền. Thành viên chủ chốt của Khronos bao gồm ATI (giờ đã về với AMD), NVIDIA, Intel, Discreet, Silicon Graphics, ngoài ra còn có sự tham gia tích cực của Apple, Sony, Google, Samsung, Unity, Qualcomm, MediaTek... Hiệp hội này chia làm nhiều nhóm nhỏ bên trong và họ cũng là những đơn vị chịu trách nhiệm phát triển các chuẩn đồ hoạ phổ biến như OpenGL, OpenCL, bộ API dùng cho website WebGL, WebCL và nay là Vulkan.

Không như những hàm API đồ hoạ đi trước, Vulkan được thiết kế lại từ đầu để hỗ trợ hết tính năng mà Khronos mong muốn. Nó được làm theo dạng module nên có tính linh hoạt cao, dễ dàng mở rộng thêm nhiều tính năng mới trong tương lai, hỗ trợ nhiều công cụ đặc thù của các hãng làm GPU, cũng như cung cấp việc điều khiển trực tiếp bộ xử lý đồ hoạ vốn rất cần thiết cho các engine làm game hoặc ứng dụng đồ hoạ. Việc phát triển Vulkan đã bắt đầu diễn ra từ năm 2014.

Về lý thuyết, Vulkan có thể điều khiển rất rất nhiều nhân GPU trong những cái đồng hồ bé tí bạn đeo trên tay, trên điện thoại của bạn, trên máy tính, workstation, kính thực tế ảo, xe hơi, máy in 3D và nói chung là bất kì thứ gì gắn được GPU vào. À, đừng quên robot nữa, robot cũng cần năng lực xử lý đồ hoạ cao để nhận biết thế giới xung quanh và phản ứng lại tương ứng.

Ở trên mình có nói đến việc Vulkan sẽ cho phép phần mềm hay game truy cập thẳng xuống GPU để tận dụng sức mạnh. Nếu bạn nghe có vẻ quen quen thì đúng rồi đấy, AMD đã từng có một cách làm tương tự với bộ API Mantle của công ty. Mantle sẽ giúp giảm tải cho CPU khá đáng kể và nhường phần tính toán lại cho GPU vì nó không cần thông qua nhiều lớp trung gian (abstraction) như thiết kế truyền thống của kiến trúc hệ điều hành. Nói cách khác, Mantle sẽ cho phép bạn bớt tiền mua CPU và dồn tiền đó mua card đồ hoạ để tận dụng Mantle tốt hơn.

Mantle ra mắt vào năm 2013 nhưng hồi đầu năm 2015 AMD đã làm mọi người bất ngờ khi quyết định không ra mắt bản chính thức của các hàm API này. Lúc đó giới đồ hoạ bắt đầu lên tiếng than vãn chê bai, fan của AMD cũng tỏ ra hoài nghi về sự kiện "khai tử" đứa con mà AMD đã dành rất nhiều công sức nuôi nấng. Thế rồi, mới đây họ lại một lần nữa làm giới công nghệ bất ngờ khi Mantle đã hồi sinh ở một dạng khác bên trong Vulkan, lần này còn ấn tượng hơn khi mà nó không còn bị bó buộc vào riêng phần cứng của AMD nữa.

Ngoài Vulkan và Mantle, DirectX 12 (máy Windows) và Metal (iOS) cũng là hai bộ hàm API hỗ trợ truy xuất sâu xuống GPU.

Cấu hình chính thức bản 1.0 của Vulkan được phát hành lần đầu tiên vào ngày 16/2/2016 (trước đó Khronos tính ra mắt ngay trong năm 2015 luôn nhưng không kịp). Hiện bộ SDK Vulkan đã có cho Android, Linux và Windows, chưa có thông tin về iOS và OS X. AMD và NVIDIA cũng đã ra mắt các driver để bổ sung Vulkan cho các phần cứng của mình mặc dù chúng chỉ mới ở giai đoạn beta.

Lợi ích của Vulkan

Truy xuất thẳng xuống GPU
Lợi điểm này nãy giờ mình nói ở trên nhiều rồi, không nhắc lại nữa

. Tóm tắt ngắn gọn: Vulkan cho phép tạo ra những game và ứng dụng đồ họa với hiệu năng đồ họa cao hơn, hay nói cách khác: game sẽ cho ra hình ảnh đẹp hơn, mượt mà hơn, ứng dụng chỉnh sửa ảnh sẽ xử lý nhanh và tốt hơn, app làm phim chạy ngon hơn, anh em nào cần dựng hình 3D hay làm mô hình cũng sẽ thấy sự cải thiện về tốc độ.

Giảm tải cho CPU
Đầu tiên, Vulkan có được những đặc tính giúp giảm tải cho CPU giống như Mantle và dồn việc sang GPU. Điều này có nghĩa là CPU sẽ làm ít việc hơn khi bạn chơi game, xử lí ảnh, dựng phim, dựng mô hình 3D, từ đó giúp thiết bị của chúng ta có thời gian dùng pin dài hơn (tuy không nhiều lắm). Nếu CPU không nghỉ ngơi lúc đó, nó sẽ được dùng cho những tác vụ khác mà GPU không đảm nhận, ví dụ như duy trì việc chạy nền của các app đa nhiệm, điều khiển việc nhận tin nhắn và cuộc gọi, truy xuất đến các dịch vụ push notification để mang thông báo về cho bạn xem...

Chưa hết, Vulkan còn tận dụng rất tốt các luồng xử lý và nhân xử lý của CPU để hoàn thành tác vụ được giao nên các game hay app hỗ trợ Vulkan sẽ khai thác hiệu quả hơn CPU đa nhân vốn đang xuất hiện rộng khắp các thiết bị di động, máy tính lẫn thiết bị đeo được. Những bộ API cũ như DirectX 11 hay Open GL 4 trở về trước chỉ được thiết kế cho CPU đơn nhân mà thôi nên chúng không thể trải công việc ra nhiều nhân một các hiệu quả, thậm chí có cái lại còn chẳng đụng đến tính năng đa nhân nữa. Vậy tức là CPU mà bạn đã bỏ tiền ra mua đang không được xài triệt để, trong một số trường hợp thì nhân này quá tải trong khi nhân kia lại rảnh rỗi chẳng có việc gì làm dẫn đến các vấn đề về hiệu năng hệ thống và rất hay bị nghẽn cổ chai.

Driver đơn giản, hiệu quả tốt
Driver phần cứng cần thiết để hỗ trợ Vulkan có thể được tạo ra theo cách đơn giản hơn, gọn nhẹ hơn so với driver của OpenGL. Nhờ đó mà driver sẽ hoạt động hiệu quả hơn, giảm sự hao phí năng lực xử lý không cần thiết, tăng tính tương thích chéo giữa nhiều hãng làm GPU, dễ cập nhật và sửa lỗi hơn...

Khả năng tương thích đa nền tảng, đa thiết bị
Khả năng tương thích cao của Vulkan cũng là một lợi điểm cực kì lớn cho những nhà phát triển. Trước đây, bộ API Open GL có hai loại, loại thường dùng cho desktop và loại Open GL ES dùng cho mobile. Hai bộ này có những điểm khác nhau nên nhà phát triển tuy cùng làm một tựa game nhưng sẽ phải chỉnh sửa lại mã nguồn của mình khi phát hành nó cho nhiều thiết bị. Trong khi đó, Vulkan xài chung một bộ API duy nhất cho mọi loại máy móc từ nhỏ đến to nên sẽ tiết kiệm được rất nhiều chi phí, thời gian và nhân lực dành cho việc build phần mềm. Giả sử như chúng ta có game Asphalt 10 được viết bằng Vulkan, khi đó thì game chơi trên chiếc Galaxy S7 của bạn và trên cái máy Mac để ở nhà sẽ giống nhau về mặt xử lý đồ hoạ, cách dựng hình ảnh, độ nét, phương pháp tạo hiệu ứng đổ bóng, phản chiếu, sương mù...

Theo Khronos, Vulkan còn có khả năng tương thích phần cứng rất tốt dù cho phần cứng đó thuộc nhiều nhà sản xuất. Trước đây các hãng làm game và phần mềm đồ hoạ thường gặp những lỗi không dự đoán được khi họ mang game làm bằng OpenGL lên GPU của các công ty khác nhau. Chính vì thế mà thỉnh thoảng chúng ta hay thấy các bán vá lỗi game nhưng chỉ dành cho một dòng GPU nhất định của một hãng nào đó. Tình trạng này sắp tới sẽ không còn nữa với sự trợ giúp của Vulkan. Nói đơn giản hơn, một game viết ra sẽ chạy ngon cho dù GPU đó là của AMD, NVIDIA, ARM (Mali), Imagination (PowerVX) hay Qualcomm (Adreno).

Tính linh hoạt rất cao
Cũng liên quan tới lập trình viên, Vulkan cho phép chọn một trong ba kiểu sử dụng như sau trong các phần mềm mà họ dự định phát triển:

Sử dụng trực tiếp API Vulkan để có hiệu năng và sự kiểm soát cao nhất
Sử dụng các thư viện và lớp hàm được định nghĩa sẵn để tăng tốc độ phát triển nhưng hiệu năng không cao bằng
Sử dụng các bộ game engine hoặc graphic engine đã được tối ưu sẵn cho Vulkan, tương tự như cách mà người ta xài Unity hay Unreal Engine để làm game ngày nay.

Tính tương thích

Cấu hình Vulkan 1.0 cho biết rằng bộ API này sẽ chạy trên bất kì phần cứng nào hỗ trợ cho OpenGL ES 3.1 và Open GL 4.x hoặc cao hơn. Bạn sẽ phải cài driver mới để bổ sung Vulkan cho card đồ hoạ của mình, tuy nhiên nhà sản xuất GPU có phát hành cho bạn hay không lại là chuyện khác và model nào nhận được, model nào không thì còn tuỳ hãng.

Tuy nhiên, nếu chỉ có phần cứng không thì chưa đủ mà game và phần mềm cũng phải hỗ trợ Vulkan để tận dụng được tối đa sức mạnh của các hàm API này. Chiếc Galaxy S7 bạn mua vào tháng tới có thể đã có Vulkan, card đồ hoạ cho máy bàn nhà bạn có thể đã có Vulkan ngay hôm nay, nhưng hiện chưa có nhiều game được viết bằng Vulkan nên phải một thời gian nữa thì chúng ta mới có thể cảm nhận được sự khác biệ mà bộ hàm này mang lại trên thực tế.

Danh sách GPU và SoC đã hỗ trợ cho Vulkan 1.0 có thể xem ở đây. Về mảng di động thì có nhiều cái tên đáng chú ý như dòng GPU PowerVR cao cấp đang xài cho iPhone và một số điện thoại Android, GPU Mali phổ biến trên các máy Samsung, Adreno của Qualcomm trong Snapdragon 650, 650, 820 và còn nhiều thứ khác nữa. Con chip đồ họa trên Galaxy S7 và S7 Edge thì tất nhiên là hỗ trợ rồi.

Tiến Thành Mobile

Từ khóa: