OpenGL Hồi Sinh Đầy Bất Ngờ: Mesh Shaders Ra Mắt Khi Cộng Đồng Tranh Luận Về Tương Lai API Đồ Họa

Trong một bước ngoặt đáng ngạc nhiên đối với lập trình đồ họa, hệ sinh thái OpenGL vừa đón nhận tiện ích mở rộng lớn nhất trong gần một thập kỷ với sự phê duyệt của GL_EXT_mesh_shader. Sự phát triển này diễn ra vào thời điểm nhiều người đã cho rằng OpenGL đang dần mai một để nhường chỗ cho các giải pháp hiện đại hơn như Vulkan. Tiện ích mở rộng, chủ yếu được phát triển bởi các kỹ sư AMD, đại diện cho một sự hiện đại hóa đáng kể của API đồ họa đã lỗi thời và đã châm ngòi cho các cuộc thảo luận sôi nổi giữa các nhà phát triển về định hướng tương lai của giao diện lập trình đồ họa.

Thời điểm ra mắt của bản phát hành này đặc biệt đáng chú ý xét đến tình trạng hiện tại của các API đồ họa. Trong khi Vulkan được định vị là người kế nhiệm OpenGL từ gần một thập kỷ trước, các cuộc thảo luận trong cộng đồng tiết lộ rằng nhiều nhà phát triển vẫn tiếp tục ưa chuộng OpenGL vì sự đơn giản tương đối và khả năng tương thích rộng rãi trên nhiều nền tảng của nó.

Mối Liên Hệ Minecraft Thúc Đẩy Sự Đổi Mới

Động lực thúc đẩy hỗ trợ mesh shader trong OpenGL dường như chịu ảnh hưởng đáng kể từ cộng đồng mod Minecraft. Một mod phổ biến có tên nvidium trước đây đã sử dụng tiện ích mở rộng mesh shader độc quyền của NVIDIA để cải thiện đáng kể hiệu suất kết xuất, nhưng điều này đã loại trừ người dùng sở hữu card đồ họa AMD và Intel. Với tiện ích mở rộng đa nhà cung cấp mới, những lợi ích về hiệu suất này sẽ có sẵn cho tất cả người chơi.

Mod này thực hiện loại bỏ (culling) các phần chunk vô hình được điều khiển bởi GPU và cũng tự tạo ra các tam giác bằng một mesh shader từ dữ liệu địa hình, điều này làm giảm đáng kể kích thước đỉnh.

Điều này chứng minh cách các ứng dụng thực tế, ngay cả trong các mod trò chơi, có thể thúc đẩy những tiến bộ trên toàn ngành. Cách tiếp cận của mod trong việc tạo ra các tam giác trực tiếp từ dữ liệu địa hình bằng mesh shader đại diện chính xác cho loại hình đổi mới mà tiện ích mở rộng mới này cho phép.

Lợi ích của Mesh Shader cho các trò chơi Voxel

• Loại bỏ hình học vô hình được điều khiển bởi GPU
• Tạo tam giác trực tiếp từ dữ liệu địa hình
• Giảm kích thước vertex buffer và mức sử dụng bộ nhớ
• Ít lệnh vẽ hơn thông qua khả năng gom nhóm tốt hơn
• Hỗ trợ đa nhà cung cấp (không giống như phiên bản trước chỉ dành cho NVIDIA)

Hiểu Về Bước Nhảy Vọt Kỹ Thuật

Mesh shaders đại diện cho một sự thay đổi cơ bản trong cách các pipeline đồ họa xử lý hình học. Việc kết xuất OpenGL truyền thống sử dụng một pipeline cố định với các shader đỉnh và shader hình học riêng biệt. Mesh shaders kết hợp các giai đoạn này thành một cách tiếp cận linh hoạt hơn, giống như tính toán (compute), mang lại cho nhà phát triển khả năng kiểm soát chi tiết hơn về cách hình học được xử lý và loại bỏ.

Những lợi ích thực tế là rất lớn đối với các ứng dụng như Minecraft, vốn kết xuất số lượng khổng lồ các hình dạng hình học đơn giản. Bằng cách xử lý các nhóm đỉnh nhỏ hơn một cách thông minh hơn và loại bỏ hình học vô hình trực tiếp trên GPU, mesh shaders có thể làm giảm đáng kể cả việc sử dụng bộ nhớ và chi phí kết xuất. Điều này đặc biệt có giá trị đối với các trò chơi dựa trên voxel nơi cấu trúc của dữ liệu đỉnh có tính quy tắc và có thể nén cao.

Cuộc Tranh Luận Rộng Hơn: OpenGL vs. Vulkan vs. Thực Tế

Các cuộc thảo luận trong cộng đồng tiết lộ một sự chia rẽ sâu sắc trong sở thích lập trình đồ họa. Nhiều nhà phát triển bày tỏ sự thất vọng với sự phức tạp của Vulkan, lưu ý rằng những thao tác đáng lẽ phải đơn giản lại thường yêu cầu hàng chục dòng code khuôn mẫu. Như một nhà phát triển đã nói thẳng thừng, Đáng lẽ là một lệnh malloc thì trong Vulkan nó lại là một luận án tiến sĩ, đáng lẽ là một lệnh memcpy thì lại là một luận án khác, và đáng lẽ là một lệnh khởi chạy kernel đơn giản thì lại là sự điên rồ.

Tâm trạng này được những người khác chia sẻ, những người thấy sự đơn giản tương đối của OpenGL phù hợp hơn cho nhiều trường hợp sử dụng. Trong khi Vulkan mang lại khả năng kiểm soát cấp thấp hơn, thì chi phí phát triển là rất đáng kể, khiến nó trở nên không thực tế cho các dự án nhỏ, mục đích giáo dục hoặc các ứng dụng mà hiệu suất tối đa không phải là yếu tố quan trọng.

Cuộc thảo luận cũng làm nổi bật những lo ngại về sự phân mảnh nền tảng. Trong khi WebGPU đang nổi lên như một tiêu chuẩn web tiềm năng, nó hiện đang tụt hậu so với các API gốc về tính năng. Như một bình luận đã lưu ý, OpenGL, thứ đã bị loại bỏ trên thực tế hơn nửa thập kỷ trước, lại mạnh hơn hàng bậc so với WebGPU với respect to các khả năng/tính năng phần cứng.

So sánh các API đồ họa

Tương Lai Của Các API Đồ Họa

Sự xuất hiện của mesh shaders trong OpenGL cho thấy những báo cáo về cái chết của API này có lẽ đã bị thổi phồng quá mức. Trong khi các nhà cung cấp nền tảng lớn như Apple đã ngừng hỗ trợ OpenGL để ủng hộ Metal, và Khronos tập trung vào phát triển Vulkan, thì sự tiến hóa không ngừng của OpenGL thông qua các tiện ích mở rộng chứng minh sự liên quan lâu dài của nó.

Các cuộc thảo luận trong cộng đồng cho thấy các API khác nhau phục vụ các nhu cầu khác nhau. Vulkan xuất sắc cho các game engine AAA đòi hỏi hiệu suất và khả năng kiểm soát tối đa, trong khi OpenGL vẫn có giá trị cho mục đích giáo dục, các ứng dụng kế thừa và các nhà phát triển ưu tiên tốc độ phát triển hơn hiệu suất tuyệt đối. Trình điều khiển Zink của dự án Mesa, thứ triển khai OpenGL trên nền tảng Vulkan, có thể đại diện cho tương lai lâu dài cho khả năng tương thích OpenGL.

Bối cảnh lập trình đồ họa dường như đang ổn định trong một tương lai đa API hơn là hội tụ vào một giải pháp duy nhất. Mỗi API phục vụ các nhóm đối tượng khác nhau với các yêu cầu khác nhau, và sự phát triển không ngừng của các tiện ích mở rộng OpenGL cho thấy nó sẽ vẫn còn phù hợp trong nhiều năm tới, đặc biệt là trong các ứng dụng mà sự cân bằng giữa khả năng và sự đơn giản của nó mang lại trải nghiệm nhà phát triển tốt nhất.

Tham khảo: Mesh Shaders In The Current Year