Meta Quest 2の性能を最大限生かしたリッチなグラフィックを実現するには

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October 25, 22

スライド概要

今年9月にリリースしたVRゲーム『DYSCHRONIA: Chronos Alternate』エピソード1では、Meta Quest 2の性能の最大限に活かした大量の魚群パノラマを体験できます。背景のポリゴン数はシリーズ前作の『ALTDEUS: Beyond Chronos』の3倍以上の中、360度視界で光り輝く魚の群れや巨大なクジラが泳ぐ幻想的な世界のグラフィック表現を実現した方法をご紹介します。 技術的には、ハードでのパフォーマンス測定の結果を踏まえた、解像度やアンチエリアス等のバランス調整や、ブルーム表現を中心に解説します。

こんな人におすすめ:
・VR開発に興味をお持ちの方
・VRタイトルのグラフィック向上を目指されている方

受講者が得られる知見:
・Quest 2のパフォーマンス特性に沿ってリッチなグラフィックを表現するための知見

出演:
山本 順也 (MyDearest株式会社)
尾上 明広 (MyDearest株式会社)

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初出: SYNC 2022 #UnitySYNC
https://events.unity3d.jp/sync/

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リアルタイム3Dコンテンツを制作・運用するための世界的にリードするプラットフォームである「Unity」の日本国内における販売、サポート、コミュニティ活動、研究開発、教育支援を行っています。ゲーム開発者からアーティスト、建築家、自動車デザイナー、映画製作者など、さまざまなクリエイターがUnityを使い想像力を発揮しています。

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各ページのテキスト
1.

Meta Quest 2の性能を最大限生かした リッチなグラフィックを実現するには

2.

アジェンダ ● 会社・登壇者紹介 ● DYSCRONIA:CAについて ● 対象端末 ● GPUパフォーマンスチューニング方針 ● CPUパフォーマンスチューニング方針 ● まとめ 2

3.

会社紹介 設立 2016年4月 資本金 50,000,000円 (累計資金調達額 13億円) 従業員数 約50名(正社員のみ) 事業内容 VRゲームの開発及びパブリッシング、ライツ事業、マーチャンダイジング事業 主な作品 東京クロノス ALTDEUS :Beyond Chronos DYSCHRONIA :Chronos Alternate 2019年3月 2020年12月 EpidodeⅠ- 2022年9月

4.

登壇者紹介 尾上 明広 Senior Game Engineer 2022/3月~ 山本 順也 Graphics Engineer 2022/4月~ MyDearestのゲーム開発エンジニア。 新卒でカプコンに入社し、AAAタイトル含め複 数の開発に携わり、システムの基礎設計から リリースまで一貫して担ってきた経験を持つ。 MyDearestのグラフィックスエンジニア。モバ イルVRのパフォーマンスを最大限引き出すた めの最適化などを得意とする。前職のスマー トフォンゲーム開発会社ではテクニカルリード を務めた経験も持つ。

5.

DYSCHRONIA: CAについて MyDearest初となる、VR空間上を自由探索できるゲーム性を採用。 「掴む」「投げる」「覗き込む」といった身体的な動作を伴う VRならではのインタラクションが可能になった。

6.

DYSCHRONIA: CAについて 一方で、探索可能なマップ数や触れられるオブジェクト数が膨大に。 その為、ゲームプレイを飽きさせない、かつVR酔いを低減できる グラフィックスやモーションの強化が必要不可欠に。

7.

対象端末

8.

Meta Quest 2 モバイル Meta Quest2 OS iOS/Android Android SoC いろいろ Snapdragon XR2 メモリ いろいろ 5GB FPS 30 / 60 72 / 90 解像度 大体Full HD以上 1600 x 1440 x 2枚 Androidで、2画面(両目)を、秒間72回描く必要がある

9.

Meta Quest 2 モバイル Meta Quest2 OS iOS/Android Android SoC いろいろ Snapdragon XR2 メモリ いろいろ 5GB FPS 30 / 60 72 / 90 解像度 いろいろ 1600 x 1440 x 2枚 対象端末は一つだけ! しかもそれなりに速い(Snapdragon 865相当) メモリは潤沢

10.

GPUパフォーマンスチューニング方針

11.

チューニング方針 ブルームを導入する SFの空気感を演出するため、ブルームを導入したい →ブルームを導入するために、計算リソースを空ける必要がある ある程度以上の、高解像度を維持する VRではエイリアス問題がとても目立つため、解像度感を高く保つ必要がある 「フィル」と「解像度感」のバランスをとればOK

12.

バランスの良い解像度を探す 計測条件 ● R11G11B10 HDRバッファへの描画 ● Bloomを有効化 ● FFR無効 ● GPU実行時間は10ms~11msを最大値として設定する

13.

バランスの良い解像度を探す 描画解像度を変更してみる →密度の高いシーンでは、 72FPSに届かない VRC違反

14.

バランスの良い解像度を探す MSAAレベルを変更してみる →MSAAなしにすれば、密度の高いシーンで 72FPSがキープできる →エイリアス問題が大きく、品質に問題がある

15.

バランスの良い解像度を探す MSAA=2で、Render Scaleを変更してみる →0.95で72FPSがキープできるが、 GPU実行時間がぎりぎり →0.9だと余力がある = 0.9を採用 VRC違反

16.

エイリアス問題を回避する 解像度をあげる以外でも、「解像度感」を高めることは可能 UVのシームを大きくとる Mipmapsの影響で、UVの際の部分にジャギーがでないよう、シームを大きくとります

17.

エイリアス問題を回避する 鋭いハイライトをださない よくある疑似リムライトや Matcap等では、鈍く光らせる

18.

半透明を極限まで減らす 半透明描画は、やはり顕著に重い 空に2枚の半透明ポリゴンを置く →GPU実行時間が約2.2ms増加

19.

半透明を極限まで減らす 出来得る限りポリゴン化する

20.

SetPassの最小化 重いシーンでも 115程度と、ほぼ問題とならなかった →SRP Batcherすごい

21.

FFR GPU負荷が高いときに、視野外周の解像度を下げる機能 DYSCHRONIA:CAでは、QA直前までFFR無しで調整し、最後の最後で有効化 ● ブラッシュアップ工程で、必ず重くなる ● 意図しない半透明の重なりが QAで見つかる ● QA工程でリソース削減はつらい →FFRはかなり効くので、最後の特効薬としてへそくりすることを推奨

22.

GPU側は思ったよりいける CPU側の方が実際つらい

23.

CPUパフォーマンスチューニング方針

24.

チューニングの基準 何故つらいのか プラットフォーム要件として、 72FPSを死守する必要がある。 →落とすとリリースできない

25.

チューニングの前提 そもそもDyschronia:CAのゲーム内容は非常にシンプル →物を触る、持つ、置く、手をかざす、で完結する ゲームのコアロジックとして複雑で重い処理は存在しない →真っ当に作れば普通に収まるはず ・・・という予想

26.

チューニングの方針 収まっていなかったのでチューニング開始 ・瞬間的なスパイク ・恒常的に時間を取っている処理 セオリー通り、計測しながら上記の目立つところを潰していく方針

27.

チューニングの対象 GCアロケーション プロファイラーで見て出ているところを削っていく 毎フレーム出ているものは確実に処理 シーン遷移時や、低頻度な操作で出るものはある程度許容 これを削っていく

28.

チューニングの対象 ログ出力 低頻度であってもスパイクになってしまう +GCしやすいので、 基本的にすべて抑制 文字列の絡んだ処理全般がそもそも厳しめな印象

29.

チューニングの対象 uGUI ・Canvas自体や要素を移動させるとレイアウトの再計算処理が走る →VRだとすべてが 3D空間に置かれた GUIのため、 事実上プレイヤーが動くとすべての GUIに再計算が走ることになる →許容できない重さになる →uGUIをすべてSpriteや不透明のMeshに置き換えていく ImageのFillAmount等、uGUI固有の機能は Sprite用のシェーダー上に新たに実装してもらい対応

30.

チューニングの対象 内製LookAt処理(AnimationJobs) Burstに対応させることでかなり軽量化 →パフォーマンスの向上度合いを見ると、 AnimationJobsのBurst対応は必須になりそう

31.

チューニングの対象 XR Interaction Toolkit 公式パッケージだから問題ないだろう・・・と思いきや 激重 内部を読むと ListからListへの無駄な移し替えが沢山走っている →互換性のため? 不要な処理をバッサリ削り、半分以下の処理時間に (毎フレーム0.8ms→0.3ms程に軽量化)

32.

チューニングの結果 ・上記の対応でメインスレッドは大丈夫 →極まった最適化を施さなくても少し気を付ければ動いてくれる ・パフォーマンス悪化の原因は一つではないので根気よく潰す必要はある 72FPS死守は基準としては厳しいが、 無理な基準では全くない ちょっとサボったり、明らかに物量が多すぎたりすると無理、くらいの温度感 →CPU自体はつらいことはつらいが思ったよりはつらくない

33.

並行して ・上記の対応でメインスレッド ”は”大丈夫 →メインスレッドしか使ってなかったためチューニングとしては事実上終了 ・しかし、そもそも手つかずのコアが余っていて非常にもったいない →まだまだこのハードのポテンシャルを活かしきっていない

34.

魚群

35.

基本技術 Burst + JobSystem GPU Instancing Vertex Texture Animation

36.

Burst + JobSystem ・魚の挙動は完全に並列化してワーカースレッド側で処理 →BurstとJobSystemが非常に優秀 魚群のJob

37.

GPU Instancing ・Graphics.DrawMeshInstancedでインスタンシング描画 ・1023匹ずつまとめて描画リクエストを投げる →MaterialPropertyBlockに魚ごとに違う情報を詰め、 複数種類の魚を 1度のリクエストで描画 色の違う群れを一度に描画

38.

Vertex Texture Animation ・テクスチャに頂点の位置を焼き付けてアニメーションとして扱う ・頂点単位で制御するため、頂点位置をアニメーション側で変えて焼き付けることで ある程度違う種類の魚に見せられる

39.

魚群自体の実装 ・一般的なBoidの実装を少し簡略化し、 最初に所属した群れから離れないように ・他の群れとは衝突判定を行わない →衝突判定の回数を削るためと、狙い通りの動きをさせるため 色の違う群れ同士は お互いに感知しない

40.

つまずいたポイント とりあえず適当に空いてそうなタイミングに Jobを発行してみたところ、 想定以上に性能が出なかった

41.

処理のタイミング エンジン側と実行時間を取り合ってしまうタイミングがある いきなり実行時間が跳ねあがる

42.

タイミングの試行錯誤 プロファイラーとにらめっこしながらタイミングを模索 ・Updateの後 →Animation関連とバッティング ・LateUpdateの後 →長くなると描画関連とバッティング ・Updateの先頭 →長くなるとAnimation関連とバッティング

43.

試行錯誤の結果 最終的にはUpdateの先頭とLateUpdateの後に分散して配置 どちらかだけでも収まることは収まるが、 不定期に実行時間が跳ねるので分散 念のため余力を残して少し分散

44.

CPU側のまとめ ・余っているCPU資源を活用することでかなり表現のレベルを上げられた ・Burst + JobSystemは軽く書くだけでも通常の C#とは段違いの性能を叩きだしてくれるので、 使えるシチュエーションがあったら積極的に使った方が良さそう ・工夫次第でできることは非常に多いハードという印象

45.

まとめ

46.

まとめ Meta Quest2での開発は、モバイルと比べてそう大変なものではない • Meta Quest2自体はかなりポテンシャルが高いハード • 得意なことに徹底すれば驚くような絵が出せる VR環境特有の注意は必要 • プラットフォームの FPS要件がキツイ • エイリアス問題は、 NonVRゲームよりもシビア