Tìm hiểu về Apple Metal 3 – Vũ khí đồ họa tối thượng của iPhone, iPad & MacBook

Apple Metal là một giao diện lập trình ứng dụng (API) cho phép các lập trình viên tiếp cận trực tiếp card đồ họa. Từ đó có thể mở rộng khả năng truy cập trên bo mạch, với nhiệm vụ làm tăng hiệu suất đồ họa nói chung. Metal lần đầu được Apple giới thiệu trên iOS 8. Nó kết hợp các chức năng tương tự như OpenGL và OpenCL trong một API.

Bài viết này mang tính học thuật và tìm hiểu sâu về Metal 3. Đa phần sẽ giúp các lập trình viên dễ dàng hơn trong việc tận dụng API mới.

Thế hệ thứ ba của Metal có gì mới?

Từ khi thế hệ đầu tiên của Metal được giới thiệu, đến nay Metal 3 đã thêm nhiều tính năng đồ họa và tính toán tiên tiến. Với sự tập trung vào việc dựa trên GPU để vẽ đồ họa, học máy và ray tracing. Những chip Apple silicon đã mở đường cho hiệu suất và hiệu năng đồ họa tuyệt vời.

Metal 3 là một bộ tính năng mạnh mẽ mới, cho phép hiệu suất và chất lượng render cao hơn để giúp các ứng dụng và trò chơi chạy nhanh hơn và trông đẹp mắt hơn trên các thiết bị Apple được hỗ trợ.

Tải tài nguyên nhanh chóng

Các trò chơi và ứng dụng hiện đại đòi hỏi việc tải một lượng lớn tài nguyên, ở trước và trong quá trình chạy app. Điều này gây nên áp lực cho CPU và GPU. Metal 3 cho phép bạn tải tài nguyên nhanh chóng và hiệu suất hơn, bằng cách chia thành nhiều luồng tải nhỏ, có kích cỡ bằng cùng một mô hình lệnh rõ ràng và đa luồng.

Nó tải trực tiếp vào bộ đệm và các mảng Metal của các lập trình viên mà không cần bước thêm, chúng ta có thể thấy điều này giúp họ tiết kiệm cả công sức phát triển và thời gian chuyển đổi các app. Hơn nữa, công cụ mới cũng giúp các lập trình viên chuyển đổi game từ DirectX hay các nền tảng khác sang macOS một cách dễ dàng và nhanh chóng.

Với trình biên dịch ngoại tuyến, việc tạo thư viện shader có thể được di chuyển vào khu offline, dẫn đến thời gian tải ngắn hơn và giúp người dùng truy cập vào ứng dụng của bạn nhanh hơn.

Metal Sparse Textures cho phép ứng dụng truyền tải hình ảnh theo đơn vị lưới gạch. Hệ thống streaming hình ảnh được xây dựng trên Metal Sparse Textures bao gồm bốn bước:

Đầu tiên, nó quyết định sẽ tải cái gì dựa trên phản hồi từ khung trước.

Thứ hai, tải các khối từ bộ nhớ lưu trữ tệp.

Thứ ba, sao chép từ khu vực lưu trữ tạm thời vào các mảng sparse textures.

Cuối cùng, render khung.

Các bạn có thể thấy, việc tải tài nguyên nhanh chóng giảm thiểu gánh nặng và đảm bảo rằng phần cứng lưu trữ luôn rảnh rỗi, để tối ưu hóa thông lượng. Điều này cung cấp hiệu suất nhanh hơn và ổn định hơn, từ đó dành nhiều thời gian hơn để render hình ảnh với chất lượng cao hơn. Tải tài nguyên nhanh chóng sẽ đơn giản hóa code bạn cần viết, từ đó đạt được việc truyền tải tài nguyên chất lượng cao.

Metal FX Upscaling

Bây giờ, hãy tiếp tục với MetalFX, nó cung cấp hiệu ứng đồ họa được tối ưu hóa cho các ứng dụng Metal. MetalFX Upscaling giúp render đồ họa chất lượng cao trong thời gian ngắn hơn, thông qua việc tăng cường hiệu suất và chống răng cưa cao cấp. Bạn có thể chọn kết hợp thuật toán thời gian hoặc không gian để giúp tăng cường hiệu suất.

Mặc dù độ phân giải Retina trên các thiết bị Apple là rất sắc nét, và bạn muốn ứng dụng và trò chơi của bạn tận dụng điều đó. Tuy nhiên việc tạo ra tất cả những điểm ảnh đó cũng có thể ảnh hưởng đến hiệu suất. Với MetalFX Upscaling, bạn có thể tạo ra điểm ảnh ở độ phân giải thấp hơn. Sau đó để framework tạo ra một hình ảnh chất lượng cao, độ phân giải cao hơn. Ngoài ra điều này cũng mang lại tốc độ khung hình cao hơn rất nhiều. MetalFX là một framework mạnh mẽ giúp thực hiện việc tạo điểm ảnh chất lượng cao và hiệu suất cao.

Kỷ nguyên gaming trên Mac, iPhone và iPad

Còn có nhiều điều hơn nữa về Metal 3. Ngoài tính năng nâng cấp MetalFX và bộ công cụ chuyển trò chơi, còn có các công cụ dò tia và đổ bóng lưới. Với tính năng dò tia, các nhà phát triển có thể mở rộng quy mô kết xuất trò chơi và ứng dụng để có được những cảnh giàu tính chân thực và chi tiết.

Các nhà phát triển có thể tạo ra các đồ vật trong trò chơi, bao gồm lông, râu và tóc một cách sắc nét và chân thực hơn bao giờ hết. Ngoài ra, các công cụ đổ bóng lưới cho phép nhà phát triển sử dụng Xcode 15 để gỡ lỗi các dòng piper đổ bóng lưới. Tất cả những tính năng này có thể giúp nhà phát triển các tựa game AAA cho Mac và nhà phát triển đang bắt đầu chú ý. 

Khi Metal 3 lần đầu tiên được công bố, có hai tựa game lớn ra đời cùng với nó: No Man’s Sky và Resident Evil: Village của Capcom. Trong khoảng thời gian một năm, thậm chí còn có nhiều trò chơi hơn nữa sẽ đến với Mac, bao gồm DEATH STRANDING DIRECTOR’S CUT, Disney Dreamlight Valley, Layers of Fear và World of Warcarft: Dragonflight. Đương nhiên, Apple đã đảm bảo nêu tên những tựa game này trong WWDC 2023 năm nay và có một lý do chính đáng cho điều đó: chúng đều là những trò chơi hàng đầu. Vào tháng 9 vừa rồi, sự kiện iPhone 15 ra mắt, công nghệ Ray Tracing được Apple giới thiệu trên chip Apple A17 Pro, để tận dụng sức mạnh đó tựa game RE Village chính thức cập bến App Store vào 31/12 năm nay.

Tuy nhiên, RE Village chỉ hỗ trợ iPhone 15 Pro, iPhone 15 Pro Max trở lên, iPad Pro/ iPad Air/ Macs có chip M1 trở lên.

Trong khi rất nhiều tựa game AAA sắp có mặt trên Mac nhờ sự mở rộng của Metal 3, vẫn có một số nhà phát triển trò chơi dường như chưa tham gia. Ví dụ: ngay cả Whoopi Goldberg cũng đã phàn nàn về việc Diablo IV sẽ không có sẵn trên Mac. Và mặc dù không được native, nhưng có một giải pháp thay thế là chạy Windows trên máy Mac của bạn. Đối với những người dùng Apple lâu năm, đây là cách chơi game và có vẻ như Apple đang làm mọi thứ có thể để thay đổi điều này.

Tổng quan

Nhờ Metal 3, rõ ràng Apple đang muốn đầu tư vào lĩnh vực chơi game trên nền tảng của mình. Các bản mở rộng mới nhất của API cho phép các nhà phát triển trò chơi chuyển trò chơi của họ với tốc độ và hiệu quả là một sự thúc đẩy to lớn cho xứ Cupertino và cho các game thủ ở khắp mọi nơi.

Trong khi Apple đang cố gắng hết sức để mang lại khả năng chơi game chất lượng cao hơn cho Mac, thì giờ đây các công ty trò chơi AAA phải thực hiện phần việc của mình và bắt tay vào hành động. WWDC 2023 đã mang đến một làn sóng tựa game mới cho nền tảng này và hy vọng điều này sẽ giúp các công ty khác chú ý. Ngoài ra, Macs cũng hỗ trợ Game Mode cho bản cập nhật macOS Sonoma vào 27 tháng 9 vừa qua tại Việt Nam.

Apple rõ ràng đang đẩy mạnh trò chơi của họ và hy vọng các nhà phát triển sẽ bắt đầu chú ý đến điều này. Các game thủ trên toàn thế giới cũng nên bắt đầu chú ý, vì máy Mac hướng đến chơi game có thể là một lợi thế cho họ, đặc biệt là khi một số thiết bị chơi game có chi phí cao. Nhược điểm thực sự duy nhất hiện nay là Metal 3 chỉ hỗ trợ Apple silicon. Những người vẫn sử dụng Intel-Mac không thể tận dụng tính năng này.

Trong khi Apple đang đạt được một số bước tiến đáng kinh ngạc trong lĩnh vực game hiện đại, con đường phía trước vẫn còn khá nhiều ngã rẽ. Công ty rõ ràng đang làm mọi thứ có thể để mang lại trải nghiệm chơi game tuyệt vời và tối ưu hơn cho Mac. Giờ đây, các nhà phát triển trò chơi phải xem điều gì sẽ xảy ra tiếp theo.

Các thiết bị được hỗ trợ Metal 3

iPhone:

• iPhone SE (thế hệ 2) trở lên.
• Các mẫu iPhone 11 trở lên.

iPad:

• iPad (thế hệ thứ 9) trở lên.
• iPad Air (thế hệ thứ 4) trở lên.
• iPad mini (thế hệ thứ 6) trở lên.
• iPad Pro 11 inch (thế hệ thứ 3) trở lên.
• iPad Pro 12.9 inch (thế hệ thứ 5) trở lên.

Mac:

• MacBook Pro được giới thiệu vào năm 2017 trở đi.
• MacBook Air được giới thiệu vào năm 2018 trở đi.
• MacBook được giới thiệu vào năm 2017 trở đi.
• Mac mini được giới thiệu vào năm 2018 trở đi.
• iMac được giới thiệu vào năm 2020 trở đi và iMac (21.5 inch, được giới thiệu vào năm 2017)
• iMac Pro
• Mac Studio được giới thiệu vào năm 2022 trở đi.
• Mac Pro được giới thiệu vào năm 2019 trở đi.