Direct3D

Direct3D(简称：D3D)是微软公司在Microsoft Windows操作系统上所开发的一套3D绘图编程接口，是DirectX的一部分，目前广为各家显示卡所支援。与OpenGL同为电脑绘图软体和电脑游戏最常使用的两套绘图编程接口之一,目前只在Windows平台上可用。

OpenGL(Open Graphics Library)

OpenGL(开放图形库或者“开放式图形库”)是用于渲染2D、3D矢量图形的跨语言、跨平台的应用程序编程接口(API)。这个接口由近350个不同的函数调用组成，用来从简单的图形比特绘制复杂的三维景象。OpenGL常用于CAD、虚拟实境、科学可视化程序和电子游戏开发。

OpenGL的高效实现(利用了图形加速硬件)存在于Windows，部分UNIX平台和Mac OS。这些实现一般由显示设备厂商提供，而且非常依赖于该厂商提供的硬件。

OpenGL规范由1992年成立的OpenGL架构评审委员会(ARB)维护。ARB由一些对创建一个统一的、普遍可用的API特别感兴趣的公司组成。根据OpenGL官方网站，2002年6月的ARB投票成员包括3Dlabs、Apple Computer、ATI Technologies、Dell Computer、Evans & Sutherland、Hewlett-Packard、IBM、Intel、Matrox、NVIDIA、SGI和Sun Microsystems，Microsoft曾是创立成员之一，但已于2003年3月退出。

OpenGL ES(OpenGL for Embedded Systems)

OpenGL ES是 OpenGL 三维图形 API 的子集，针对手机、PDA和游戏主机等嵌入式设备而设计。现在主要有两个版本，OpenGLES1.x提供固定管道渲染，OpenGLES2.x及以上提供可编程管道渲染。目前的手机大多支持OpenGLES2.0及其以上版本。OpenGL ES相对OpenGL删减了一切低效能的操作方式，有高性能的决不留低效能的，即只求效能不求兼容性。

OpenGL- ES 是免授权费的，跨平台的，功能完善的2D和3D图形应用程序接口API，主要针对多种嵌入式系统专门设计 - 包括控制台、移动电话、手持设备、家电设备和汽车。它由精心定义的桌面OpenGL子集组成，创造了软件与图形加速间灵活强大的底层交互接口。OpenGL ES 包含浮点运算和定点运算系统描述以及 EGL针对便携设备的本地视窗系统规范。OpenGL ES 1.X 面向功能固定的硬件所设计并提供加速支持、图形质量及性能标准。OpenGL ES 2.X 则提供包括遮盖器技术在内的全可编程3D图形算法。OpenGL ES-SC 专为有高安全性需求的特殊市场精心打造。

WebGL(Web Graphics Library)

WebGL(全写Web Graphics Library)是一种3D绘图协议，这种绘图技术标准允许把JavaScript和OpenGL ES 2.0结合在一起，通过增加OpenGL ES 2.0的一个JavaScript绑定，WebGL可以为HTML5 Canvas提供硬件3D加速渲染，这样Web开发人员就可以借助系统显卡来在浏览器里更流畅地展示3D场景和模型了，还能创建复杂的导航和数据视觉化。显然，WebGL技术标准免去了开发网页专用渲染插件的麻烦，可被用于创建具有复杂3D结构的网站页面，甚至可以用来设计3D网页游戏等等。

WebGL 是以 OpenGL ES 2.0 为蓝本设计的，而不是纯的OpenGL ES。WebGL通过 HTML5 的 Canvas 来和 DOM 打交道。因此也和 OpenGL ES 2.0 一样，使用 GLSL 作为 Shading Language (一种 C-Like 顶点计算和着色的语言，缓存编译到 GPU，由 GPU 来执行)。WebGL 2.0基于OpenGL ES 3.0，确保了提供许多选择性的WebGL 1.0扩展，并引入新的API。

WebGL、OpenGL和OpenGL ES三者的关系

通过上述分析，可以得出如下关系：

Vulkan

Vulkan是一个跨平台的2D和3D绘图应用程序接口(API)，最早由科纳斯组织(Khronos Group) 在2015年游戏开发者大会(GDC)上发表。

科纳斯最先把VulkanAPI称为“下一代OpenGL行动”(next generation OpenGL initiative)或“glNext”，但在正式宣布Vulkan之后这些名字就没有再使用了。就像OpenGL，Vulkan针对实时3D程序(如电子游戏)设计，Vulkan并计划提供高性能和低CPU管理负担(overhead)，这也是Direct3D12和AMD的Mantle的目标。Vulkan兼容Mantle的一个分支，并使用了Mantle的一些组件。

Vulkan旨在提供更低的CPU开销与更直接的GPU控制，其理念大致与Direct3D 12和Mantle类似。Vulkan不再使用OpenGL的状态机设计，内部也不保存全局状态变量。显示资源全然由应用层负责管理。包括内存管理、线程管理、多线程绘制命令产生、渲染队列提交等。应用程序能够充分利用CPU的多核多线程的计算资源，降低CPU等待，降低延迟。带来的问题是。线程间的同步问题也由应用程序负责，从而对开发人员的要求也更高。

Metal

在 WWDC 2014 上，Apple为游戏开发者推出了新的平台技术 Metal，该技术能够为 3D 图像提高 10 倍的渲染性能，并支持大家熟悉的游戏引擎及公司。

Metal 是一项全新的技术，专为开发高临场感主机游戏的开发者打造，可让开发者全力发挥 A7 和 A8 芯片的性能。该技术经过优化，使处理器和图形处理器能够协同工作来实现最优性能。它专为多线程而设计，并提供各种出色工具将所有素材整合在Xcode中。

总结

常用的一些渲染引擎，比如Unity、Cocos2d-x、OpenSceneGraph、Skia等都是基于上述图形API来实现的。图形渲染说到底最后都是通过操作GPU来实现，只是不同平台有相对应的图形渲染库而已，OpenGL则可以说是跨平台之王。

下图表格是常用图形渲染API的比较：

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