Это похоже на известную проблему с рендерингом разных штук в браузерах. Тут два связанных момента - с одной стороны есть вопрос подгонки размеров элементов под пиксельную сетку на экране, и потенциальные ошибки с округлениями значений и "дырками" или "нахлестами" в 1px между сущностями на экране, а с другой - собственно сглаживание, когда у нас появляются промежуточные цвета, смягчающие переходы от одних к другим. Иногда, как в таких ситуациях, мы можем воспринимать их как неуместные.
С размерами мы еще можем попытаться что-то сделать. Например распространенный костыль состоит в том, чтобы по возможности иметь размеры элементов в целом количестве пикселей. Т.е. не давать браузеру округлять на свой вкус. А вот сглаживание мы не можем выключить просто так. Вы нашли атрибут shape-rendering, но если внимательно почитать в стандарте, что он предполагает, то там будут исключительно рекомендательные высказывания:
the user agent might turn off anti-aliasing
или
might adjust line positions and line widths to align edges with device pixels
Но "might" не означает "must". На практике сглаживание или не отключается полностью, или отключается, но границы по пикселям смещаются так, что становится еще хуже, чем было, или еще какая фигня происходит. В разных браузерах все по-разному и поведение немного меняется со временем, так что старые костыли могут переставать работать. В CSS есть свойства, связанные со словом rendering, и они такие же мутные в своих формулировках.
На практике это означает, что единственный вариант взять контроль над рендерингом в свои руки - это рисовать все на канвасе. И хотя вы говорите, что "канвас не рассматриваем", именно он и будет надежным вариантом решить такого рода проблемы раз и навсегда.
