PCゲームのパフォーマンス最適化事情

マルチプラットフォームのPCゲームがリリース時にパフォーマンスの問題を抱えていることが多くなったという話題を少し前に取り上げた。

海外メディアのDigital Trendsは最近、「2023年のPC移植版がゴミのようになってしまっている理由を開発者に説明してもらった」という記事を公開した。

※最近のPCゲームで何が起きているのかは下記の記事を参考に。

Digital Trendsは、Unity CreateのSVP兼ゼネラルマネジャーMarc Whitten氏、Hi-Fi Rush及びサイコブレイク2のゲームディレクターJohn Johanas氏、さらにHi-Fi Rushのプログラマー宮下英主氏、Hi-Fi Rushリードグラフィックプログラマー田中康介氏らに、ゲームの最適化に関するインタビューを行った。

以下でインタビュー内容の要点をまとめた。

開発者はプレイヤーと同じようにパフォーマンスの問題を懸念している
PCの多様な構成のために、予期せぬ問題が起こることがある
OSの種類、ドライバーのアップデート、温度、遅延、ユーザーによる設定の違いなど原因は様々
ゲームのテスト不足そのものが直接の原因ではない
通常、開発期間全体を通して広範な環境でテストされている
バックグラウンドで起動しているアプリが原因になることもある
開発予算の制限により、現実的に対応可能なスケーラビリティには限界がある
PC版は最適化が難しいために、WindowsではXboxクイックレジュームのような機能を使うことができない
Hi-Fi Rushのアニメ調のグラフィックを見て、「このゲームはどんなPCでも動きそうだ」と思ってしまう人がいる可能性がある
実際には、Hi-Fi Rushでは多くの処理が行われているため負荷は大きい
リズムゲームかつアクションゲームなので60fpsを維持することが目標で、それを下回ると音が同期されない問題が発生し、ゲーム体験が低下する可能性があった

Hi-Fi Rushのパフォーマンス最適化の実例

Hi-Fi Rush最適化の柱は、VRAMを注意深く監視すること、非同期処理、PSOキャッシュ
開発のあらゆる段階でVRAMの使用状況を監視していた
各レベル（ステージ）だけでなく、各アートセクションのVRAM使用量の監視も含まれる
予算内で、テクスチャやメッシュのメモリ使用量を減らすようにグラフィックアーティストに依頼するのは珍しいことではない
Hi-Fi Rushではノーマルマップ、ラフネスマップ、メタリックマップなどの従来のPBRテクスチャを必要としなかったため、メモリ使用量を減らしやすかった
Ghostwire: Tokyoを最適化した経験から、Hi-Fi Rushにおけるスタッタリングに対処する方法を学んだ
Unreal Engine 4の機能「PSO（パイプラインステートオブジェクト）キャッシュ」は自動的に実行されない
PSOキャッシュは、ゲームを実行する前にシェーダーをプリコンパイルしてスタッタリングを軽減するUnreal Engine 4の機能
ゲームプレイ中にシェーダーをコンパイルする必要が生じると、スタッタリングやカクつきが発生する
いくつかのポストプロセスとVFXでスタッタリングが起こった
PSOキャッシュで全ての問題が解決するわけではない
Hi-Fi Rushでは、シェーダーをゲームスレッドとは別のスレッドでコンパイルする非同期コンパイルを使用した
Unreal Engine 4をゲームエンジンに使っていること自体が問題になることもあった
同じエンジンを使用しているスターウォーズ：ジェダイ・サバイバーやRedfallで見られたように、Unreal Engine 4はCPUの多数のスレッドにスケーリングするのを苦手としている
マルチスレッドへの対応の難しさはゲームエンジンのアーキテクチャによって変わってくる
残念ながら、Unreal Engine 4はこの部分において不十分だった
Unreal Engine 4では、アクター(オブジェクトやキャラクター)とウィジェット(UIやオーバーレイ)の作成が同じCPUスレッド上に配置される
例えば、新しいキャラクターを読み込む時にスレッドが優先されることにより、ゲームスレッドを長時間ブロックしてしまう結果に繋がる
Hi-Fi Rushでは解析ツールを使い、CPUが何をしているのかを正確に特定し、ゲームの速度が低下しないように、タスクを別のスレッドに移動させるようにしている
処理の特定はリソースの読み込みにも役立つ
Dead Spaceのようなゲームに存在するストリーミングスタッターの落とし穴を回避できる