Giới thiệu
Chào các bạn 👋
Đây là bài viết đầu tiên của tôi về lập trình đồ họa. Mặc dù không phải là một nhà văn, nhưng tôi cảm thấy đã đến lúc ghi lại hành trình của mình. Tôi bắt đầu với DirectX 11 và mặc dù nó rất tuyệt để đưa mọi thứ lên màn hình mà không làm tôi phát điên, nhưng cuối cùng tôi cũng đến một thời điểm mà tôi muốn kiểm soát nhiều hơn. Là một lập trình viên hệ thống đã phát triển ứng dụng và driver trong quá khứ, tôi cần quyền kiểm soát ở mức GPU để đạt được hiệu suất tốt hơn cho các tác vụ cụ thể.
Vì vậy, tôi đã tìm đến Vulkan.
Vulkan là một API đồ họa cấp thấp và đa nền tảng. Nó khá phức tạp đến mức khiến bạn nghi ngờ về những lựa chọn trong cuộc đời mình. Sau khi chuyển đổi, tôi cũng gặp khó khăn với những vấn đề nhỏ khiến ứng dụng của mình gặp sự cố. Cuối cùng, tôi đã vượt qua tất cả những điều đó.
Tại sao chọn Vulkan?
Dưới đây là lý do:
- DX11: "Bạn muốn một texture? Tuyệt, chúng tôi sẽ xử lý bộ nhớ và đồng bộ cho bạn. Chỉ cần đừng hỏi quá nhiều câu hỏi."
- Vulkan: "Bạn muốn một texture? Hãy cấp phát bộ nhớ bằng tay. Liên kết nó. Đặt cờ sử dụng. Đồng bộ đúng cách. Nếu không, hãy chuẩn bị cho việc gỡ lỗi sự cố ứng dụng trong vài ngày tới. Chúc may mắn."
Và đó chính xác là lý do tôi đã chuyển sang Vulkan. Vulkan không ẩn giấu những phần khó khăn; nó ném chúng vào bạn như một trận chiến boss. Nhưng một khi bạn vượt qua được cơn đau ban đầu, bạn sẽ thấy mình thực sự có bao nhiêu quyền kiểm soát.
🔍 Những gì tôi đã học được cho đến nay
- Khởi tạo: Bạn sẽ thiết lập các instance, thiết bị, hàng đợi, swapchain và hàng tá thứ khác trước khi bạn có thể vẽ một hình tam giác. Nhưng mỗi phần đều dạy bạn điều gì đó cơ bản.
- Đồng bộ hoặc chịu đựng: Vulkan sẽ không chăm sóc cho pipeline của bạn. Bạn cần phải thành thạo semaphores, fences và pipeline barriers, trừ khi bạn thích hành vi không xác định.
- Bộ nhớ là thủ công: Bạn sẽ phải đối mặt với việc căn chỉnh, loại heap, cờ sử dụng và giới hạn bộ nhớ thiết bị.
- Validation layers = người cứu rỗi: Chỉ cần bật chúng lên mà không cần hỏi gì thêm.
Những lời khuyên cho bạn bè
Nếu bạn đang bắt đầu hành trình lập trình đồ họa và băn khoăn về việc chọn API đồ họa nào, hãy tránh xa các API cấp thấp như Vulkan hoặc DX12. Hãy bắt đầu với một API cơ bản như OpenGL hoặc DX11 và học cách vẽ mọi thứ từ cơ bản đến nâng cao. Tại một thời điểm nào đó, bạn có thể nhận ra rằng mình cần chuyển đổi để đạt được hiệu suất tốt hơn trong ứng dụng.
Nếu bạn đến từ DX11 hoặc OpenGL, hãy chuẩn bị tinh thần. Vulkan không phải là cắm và chơi; nó là cắm và cầu nguyện cho đến khi bạn quen với nó.
Bắt đầu với một hình tam giác, sau đó là buffers và shaders. Hãy tham khảo vkguide.dev hoặc tài liệu chính thức của Khronos. Cũng nên đọc các thông số kỹ thuật; chúng khá dễ đọc một cách bất ngờ.
Thực hành tốt nhất
- Khởi tạo đúng cách: Đảm bảo bạn khởi tạo tất cả các thành phần của Vulkan đúng cách để tránh lỗi sau này.
- Quản lý bộ nhớ: Hiểu rõ cách thức hoạt động của bộ nhớ trong Vulkan để tối ưu hóa hiệu suất ứng dụng.
- Sử dụng Validation Layers: Luôn luôn bật validation layers trong quá trình phát triển để phát hiện lỗi sớm.
Những cạm bẫy phổ biến
- Quá phụ thuộc vào các thư viện bên ngoài mà không tìm hiểu rõ về chúng.
- Không thực hiện các bước đồng bộ đúng cách, dẫn đến lỗi khó gỡ.
- Bỏ qua việc tối ưu hóa bộ nhớ có thể dẫn đến hiệu suất kém.
Mẹo tối ưu hóa hiệu suất
- Sử dụng các descriptor sets để quản lý tài nguyên hiệu quả hơn.
- Tối ưu hóa pipeline của bạn để giảm thiểu thời gian đổi mới.
- Thực hiện profiling thường xuyên để tìm ra các điểm nghẽn.
Giải quyết sự cố
Nếu ứng dụng của bạn gặp sự cố, hãy kiểm tra các lỗi từ validation layers trước. Ngoài ra, bạn có thể sử dụng các công cụ như RenderDoc để phân tích từng khung hình và tìm ra vấn đề.
Kết luận
Đó là tất cả cho bây giờ. Có thể tôi sẽ viết nhiều hơn khi tôi đi sâu vào shaders, pipelines và có thể một số vấn đề ray tracing sau này. Cảm ơn bạn đã đọc.
Câu hỏi thường gặp
- Tôi có cần biết C++ để học Vulkan không?
Có, vì Vulkan chủ yếu được sử dụng với C++. - Vulkan có khó hơn DirectX 11 không?
Có, Vulkan yêu cầu bạn quản lý nhiều thứ hơn, nhưng bạn sẽ có được quyền kiểm soát tốt hơn. - Tôi nên bắt đầu học Vulkan từ đâu?
Hãy bắt đầu với vkguide.dev và tài liệu chính thức của Khronos.
