Sau một thập kỷ phát triển, một engine đồ họa vector 2D tăng tốc GPU mới có tên Rasterizer đã được phát hành, hứa hẹn hiệu suất nhanh hơn tới 60 lần so với rendering dựa trên CPU. Dự án này, lấy cảm hứng từ Adobe Flash , nhắm đến các ứng dụng yêu cầu giao diện người dùng vector động mượt mà và rendering đồ họa chất lượng cao.
Chu kỳ phát triển kéo dài phản ánh sự phức tạp của thách thức cốt lõi trong đồ họa vector: chuyển đổi hiệu quả các đường dẫn vector thành các pixel chống răng cưa chất lượng cao. Vấn đề cơ bản này đã khiến các nhà phát triển bận rộn trong nhiều năm, vì nó đòi hỏi cân bằng giữa tốc độ, chất lượng và khả năng tương thích trên các nền tảng phần cứng khác nhau.
Thông số hiệu suất
- Nhanh hơn tới 60 lần so với kết xuất CPU
- Có khả năng kết xuất 50.000 ký tự với tốc độ 60fps
- Sử dụng xử lý đồ họa vector 2D tăng tốc GPU
- Kết xuất hai giai đoạn: bộ đệm mặt nạ float → bộ đệm màu
 |
|---|
| Con hổ hung dữ tượng trưng cho những cải thiện hiệu suất mạnh mẽ mà Rasterizer hứa hẹn, thể hiện công nghệ tiên tiến trong kết xuất đồ họa vector |
Hiệu Suất và Phương Pháp Kỹ Thuật
Rasterizer sử dụng phương pháp pipeline GPU truyền thống thay vì sử dụng compute shader hiện đại. Lựa chọn thiết kế này được thực hiện để đảm bảo khả năng tương thích phần cứng rộng hơn, đặc biệt khi hỗ trợ GPU compute chưa phổ biến. Engine có thể xử lý các tình huống đòi hỏi cao như rendering 50.000 ký tự với tốc độ 60 khung hình mỗi giây, làm cho nó phù hợp cho các ứng dụng nhiều văn bản và hoạt ảnh vector phức tạp.
Quá trình rendering sử dụng phương pháp hai giai đoạn cho các đường dẫn được tô đầy: đầu tiên tạo buffer mask float, sau đó rendering vào buffer màu. Đối với các phần tử màn hình nhỏ hơn như ký tự văn bản, hệ thống có thể sao chép trực tiếp hình học đường dẫn thô vào bộ nhớ GPU để có hiệu suất tối ưu. Các phần tô lớn hơn sử dụng thuật toán fat scanlines chuyên biệt trên hình học không gian thiết bị.
Thuật toán Fat scanlines: Một kỹ thuật rendering xử lý các dải pixel ngang để tô hiệu quả các hình dạng vector lớn
Yêu cầu Kỹ thuật
- Nền tảng: macOS (đã lên kế hoạch chuyển đổi cho iOS)
- Ngôn ngữ: C++ 11
- API Đồ họa: Metal
- Yêu cầu GPU: Hỗ trợ instancing và floating point render targets
- Dependencies: XXHash , NanoSVG , STB Truetype , PDFium
Sự Quan Tâm Của Cộng Đồng và So Sánh
Việc phát hành đã khơi dậy các cuộc thảo luận về cách Rasterizer so sánh với các giải pháp rendering vector khác. Các thành viên cộng đồng đã lưu ý những điểm tương đồng với các dự án như Vello , sử dụng GPU compute thay vì pipeline truyền thống, và Slug , tập trung chủ yếu vào rendering văn bản. Tuy nhiên, các nhà phát triển Rasterizer tuyên bố giải pháp của họ đã được thử nghiệm rộng rãi với các cảnh lớn ở nhiều mức độ zoom khác nhau mà không gặp phải các vấn đề khóa GPU mà một số giải pháp cạnh tranh gặp phải.
Đồ họa máy tính không phải lĩnh vực của tôi, vì vậy xin lỗi vì sự thiếu hiểu biết của tôi, nhưng bạn có thể giải thích ưu và nhược điểm của phương pháp pipeline đồ họa truyền thống và các phương pháp hiện đại hơn không?
Cộng đồng kỹ thuật đã thể hiện sự quan tâm đặc biệt đến cách tiếp cận của engine trong việc giải quyết winding numbers - một khái niệm toán học xác định liệu một điểm có nằm bên trong hay bên ngoài một hình dạng phức tạp. Vấn đề này trở nên đặc biệt thách thức với các đường dẫn vector lớn, bất thường không thể phân chia dễ dàng thành các khối nhỏ, đều đặn mà GPU xử lý hiệu quả nhất.
Hạn chế hiện tại so với các tính năng đã lên kế hoạch
| Tính năng | Trạng thái hiện tại | Kế hoạch tương lai |
|---|---|---|
| Kết xuất đường dẫn | ✅ Hỗ trợ đầy đủ | - |
| Văn bản trong SVG | ❌ Chưa được hỗ trợ | Đang được xem xét |
| Gradient | ❌ Chưa được hỗ trợ | Đã lên kế hoạch (mã nguồn có sẵn) |
| Bộ lọc (làm mờ, đổ bóng) | ❌ Chưa được hỗ trợ | Có thể thông qua tiện ích mở rộng box blur |
| Hỗ trợ nền tảng | Chỉ macOS | Đang phát triển phiên bản iOS |
Hạn Chế Hiện Tại và Kế Hoạch Tương Lai
Trong khi Rasterizer xuất sắc trong rendering đường dẫn, hiện tại nó có hỗ trợ hạn chế cho các tính năng SVG nâng cao. Engine chưa hỗ trợ rendering văn bản trong các tệp SVG , gradient, hoặc các bộ lọc như blur và drop shadow. Những hạn chế này xuất phát từ việc sử dụng NanoSVG , một thư viện cơ bản đơn giản ưu tiên hỗ trợ đường dẫn cơ bản hơn là bao phủ toàn diện đặc tả SVG .
Đội ngũ phát triển đã chỉ ra rằng gradient sẽ được thêm vào khi có thời gian, dựa trên mã được phát triển cho các engine trước đó. Thuật toán coverage có thể được mở rộng để hỗ trợ box blur cơ bản cho hiệu ứng drop shadow, mặc dù chưa có lịch trình cụ thể nào được công bố cho các tính năng này.
Engine hiện tại nhắm đến macOS sử dụng C++ 11 và Metal , với bản port iOS được lên kế hoạch cho tương lai. Mặc dù được thiết kế ban đầu cho các nền tảng Apple , kiến trúc này sẽ hoạt động trên bất kỳ GPU nào hỗ trợ instancing và floating point render targets, có thể mở ra cánh cửa cho hỗ trợ nền tảng rộng hơn.
Tham khảo: Rasterizer