［GDC 2013］タッチパネルは対応しなくていい？ Androidの掟破りが連発された「Project SHIELD」向けゲーム開発指南

GTC 2013で披露されたSHIELDの実機。GDC 2013でも複数台が出展されていた

　NVIDIAが開発中の携帯ゲーム機型Android端末，「Project SHIELD」（開発コードネーム，以下 SHIELD）。先週開かれた「GPU Technology Conference 2013」では，SHIELDの実機が（イベント参加者なら）誰でも触れる状態で公開されたが（関連記事），ここ「Game Developer Conference 2013」（以下，GDC 2013）でも，複数の実機が出展されて，自由に遊べるようになっていた。

　そんなGDC 2013の4日めとなる北米時間2013年3月28日，NVIDIAは，SHIELD関連のセッション，「NVIDIA Project SHIELD: Redifining AFK」（NVIDIA Project SHIELD：AFKを再定義する）を持った。
　読者の多くには説明不要だろうが，講演タイトルにある「AFK」は，「Away from Keyboard」（離席中）の略語だ。ただNVIDIAは，本来の「離席中」という意味ではなく，「キーボードから離れて，ストリーミングでPCゲームをプレイできる」という意味でSHIELDにおけるAFKという言葉を定義しようとしており，実際，頻繁に使っている。そのため今回もタイトルになっているというわけだ。
　ただ，実のところ本セッションで，ストリーミング周りの話にはほとんど触れられなかった。今回のテーマは，SHIELD向けアプリケーションの開発についてである。

「Tegra 4の性能はIvy Bridge世代のCore i5に匹敵」

　講演を担当したのはNVIDIAのAndrew Edelsten（アンドリュー・エデルセン）氏とPaul Hodgson（ポール・ホジソン）氏だ。まずはEdelsen氏から，Tegra 4やSHIELDの概要と，SHIELD対応アプリ作成のポイントが紹介された。

Andrew Edelsten氏（Manager, Tegra Deveroper Technologies, NVIDIA）

Paul Hodgson氏（Manager, Tegra Deveroper Technologies, NVIDIA）

　Tegra 4やSHIELDの概要は2013 International CESにおけるNVIDIA主催カンファレンスのレポート記事を参照してもらうとして，ここではEdelsen氏が示した，Tegra 4や，ARMアーキテクチャを採用する他社製SoC（System-on-a-Chip）と，IntelのUltrabook向けCoreプロセッサの性能とを，クロスプラットフォーム対応のベンチマークソフト「Geekbench 2」を用いて比較したというグラフを取り上げよう。
　Edelsen氏はこのグラフを示して，1.9GHzで動作するTegra 4の性能が，Ivy Bridgeベースの2コア4スレッドモデル「Core i5-3317U/1.7GHz」に匹敵すると熱弁した。もちろん，プロセッサとメモリを性能を計測するベンチマーク一発ですべてを語るわけにはいかないのだが，基本性能にかなりの自信を持っていることはうかがえる。

Tegra 4/1.9GHz搭載のリファレンスシステムと，Ultrabookや他社のモバイル向けSoC搭載システムとを比較したベンチマークテスト結果。Tegra 4の性能はCore i5-3317Uに匹敵し，Sandy Bridge世代の「Core i5-2467M/1.6GHz」や他社製SoCなどを圧倒するとしている

SHIELD用ゲームでタッチパネルのサポートは不要!?

　というわけで本題。Edelsen氏の話で興味深かったのは，SHIELD向けにアプリを開発するにあたっての，SHIELD固有の注意点だ。

SHIELD向けアプリでは，タッチスクリーンのサポートは必要ないという

　まず，SHIELDのディスプレイについてEdelsen氏は，「SHIELD（向けアプリ）では，タッチスクリーンのサポートは必須ではない。ゲームはコントローラで操作できるように作ればいい。PCのようなマウスクリックのサポートも不要だ」と言い切る。
　ただ，そのとおりにアプリを作ると，Androidアプリの基本的なルールである「タッチスクリーンのサポートは必須」から，大きく外れてしまう。これは衝撃的な発言だ。

「Controller is King」と書かれたスライドでは，SHIELD向けアプリのコントローラ操作やUI設計についてのポイントが列挙された

　さらに，「SHIELDでは画面上に，仮想スティックのような細々したガジェットを置く必要はない。その分だけ画面が広く使えるので，優れたユーザー体験が可能になる」とEdelsen氏は主張する。ゲームパッド部が標準搭載されているのだから，タブレットやスマートフォン向けの操作系は不要，というわけである。

　ユーザーインタフェースに関しても，タッチスクリーンをサポートしなくていい代わりに，「メニューが選択されたら色を反転させるなど，ユーザーが理解しやすい仕組みを作る」とか，「［戻る］ボタンは使わず，画面上に「Exit」という選択肢を用意しよう」といった，具体的なアイデアが出された。

　しかし，ここまでSHIELD向けに作ると，そのアプリは，完全に「Androidアプリの基本」から逸脱した，SHIELD専用アプリになってしまう。NVIDIAはSHIELDを，「ピュアなAndroid機」であると主張しているが，Edelsen氏の話を聞く限り，ゲームパッド付きの汎用Android端末ではなく，SHIELD専用アプリの動くゲーム機として扱ってほしいというのがNVIDIAの本音なのだろう。

　なお，氏からはそのほかにも，ゲームパッド部の面白い機能についても説明があった。いわく，「SHIELDには，ボタンの割り当てを変えたり，ボタン操作をオーバーレイしたりする機能がある」とのことだ。
　たとえば，画面をスワイプするだけで，「［A］ボタンを押し，続けて［X］ボタンを押す」といった操作を再現するような，一種のマクロ的な機能も用意されているそうだ。実用性はともかくとして，ゲーム機本体が，アプリを問わないマクロ機能を持っているわけで，これはとても珍しい。

SHIELD向けのアプリを作るなら，Tegra Android Development Kitがお勧めとのこと。将来的にはSHIELD向けのサンプルプログラムなども含まれるはずだ

　なおEdelsen氏によれば，SHIELD向けアプリの開発には，NVIDIAが提供している「Tegra Android Development Kit」を使うのがお勧めとのことだ。Androidの開発環境を整えるのは意外に面倒だが，Tegra Android Development Kitには，SHIELD向けアプリの開発に必要なもの一式が揃っており，まとめてインストールされる仕組みになっているとアピールしていた。
　実のところ，筆者も以前に使ったことがあるのだが，なかなか便利で感心した覚えがある。TegraやSHIELDだけでなく，汎用的なAndroidアプリ開発にも役立つツールなので，興味のある人は一度NVIDIAのデベロッパプログラム公式ページを開いてみるといいだろう。

Tegraデベロッパプログラム公式ページ

Tegra 4のOpenGLには多数の拡張が入る

　Edelsen氏による開発環境の概要に続いて，Hodgson氏が，Tegra 4のGPUで使えるOpenGLのさまざまな機能について，かなり突っ込んだ解説を行った。
　Hodgson氏が繰り返し強調していたのは，「Tegra 4なら，最新のゲーム機と同レベルか，それ以上のグラフィックスを実現できる」という点だ。ここでいう「ゲーム機」とは，PlayStation 3（以下，PS3）やXbox 360のこと。Tegra 4は，PS3やXbox 360世代相当かそれ以上の機能を持っていると，Hodgson氏は言っているわけである。

　Hodgson氏は，高品質なグラフィックスを実現するための，OpenGLの拡張機能についても説明した。具体的な拡張機能は下に示したスライドのとおりだ。

「ゲーム機並みのグラフィックス」を実現するために用意された，Tegra 4のOpenGL拡張機能

　上のスライドにあるAPIの一覧は，接頭辞によって下記のように区別される。

• OES：組み込み向けの「OpenGL ES」で定義している拡張機能
• EXT：OpenGLで定義している拡張機能
• NV：NVIDIAが定義している拡張機能

　なぜこんなことになっているかというと，OpenGL系の場合，ベンダーごとに機能を拡張できるほか，何をサポートするかについても，ベンダー側の裁量が認められているからだ。現実問題として，このあたりはアプリ開発におけるOpenGLの少々面倒なところで，「ある拡張に対応したGPUなら綺麗なグラフィックスが実現できるのに，その拡張に対応しないGPUでは動かない」といったことが，往々にして起こりうる。

　閑話休題。スライドで示された拡張について簡単に説明しよう。まず「OES_depth24」は，レンダーバッファの深度として24bitを使う拡張だ。Hodgson氏が言うには，「Tegra 3は16bitだった」とのことである。また「EXT_shadow_samples」により，カスケードシャドウマップ（Cascaded Shadow Maps）が使えるようになった。
　そのほかに，ハードウェアで「PCF」（Percentage Closer Filtering，4点近傍比率フィルタリング）がサポートされ，PCやゲーム機で一般的なソフトシャドウの表現も可能になったそうだ。

PCFを使ったソフトシャドウのサンプル画像。右がTegra 4のもので，とくに影の品位が上がっていることが分かる

　さらに，Tegra 4では16bit半精度浮動小数点（Half Float）のカラーバッファやテクスチャがサポートされるほか，「sRGB」（standard RGB）形式の色空間をサポートすることにより，「HDR」（High Dynamic Range）表現も可能になると，Hodgson氏はサンプルを示しながら解説した。とくにTegra 4によるHDR表現は，「驚くべき品質であり，光の表現なども大きく変わってくる」（同氏）とのことだ。

Tegra 4によるHDR表現のサンプル（写真の左半分がHDR使用時）

Tegra 4 GPUの特徴とは？

　機能面の強化に加えて，Tegra 4のGPUコアは性能向上も大きな特徴となっている。

Tegra 4に統合されるGPUコアのブロック図。DirectX 9世代に相当するパイプラインで，おおまかに頂点シェーダとラスタライザ，ピクセルシェーダの3ステージで構成される

頂点シェーダはプリミティブあたり60サイクルのスループットを備える

　まず頂点シェーダ（Vertex Shader）は，「プリミティブ（≒ポリゴン）あたり60サイクルのスループットを持つ」とHodgson氏。頂点キャッシュも備えており，コンスタントに高い性能を発揮できるのが特徴とのことだ。続くラスタライザは，「1クロックあたり8フラグメント」という性能値が示されている。

　Tegra 4で「フラグメントシェーダ」（Fragment Shader）と呼ばれるピクセルシェーダ（Pixel Shader）は，「VLIW」（Very Large Instruction Word）方式を採用する。VLIWは，複数の命令をひとまとめにして，1サイクルで処理するのが大きな特徴。GPUの世界では，Radeon HD 6000世代までのAMD製GPUが採用していたことでも知られている。

Tegra 4 のフラグメントシェーダ。スライド左にある命令の組み合わせ，たとえば4個のMAD（関和）命令や，2個のDP（内積）と1個の加算（A）＋MFU（マルチファンクションユニットによる超越演算）といった組み合わせを，1サイクルで処理できる

　そのほかにも，「Tegra 4では『lowp precision』が使えることも特徴である」と，Hodgson氏は強調していた。氏はlowp precisionの説明をとくに行わなかったので，16bit精度の浮動小数点を指しているのではないか，と推測するほかないのだが，ともあれ「lowp precisionはテクスチャサンプラにとって，最適な入力形式である」とのことだ。

　謳い文句はともかく，肝心の性能はどうなのだろう？　Tegra 4とTegra 3のGPU性能を比較した結果が，下のスライドで，それによれば，頂点シェーダやフラグメントシェーダの演算性能は，Tegra 3比で8倍程度まで向上しているという。

Tegra 4とTegra 3のGPU性能をざっくりと比較したスライド。

Android端末でありながら，専用アプリが必須

デベロッパの取り込みは成功するのか？

　以上のように，Tegra 4は機能・性能ともに向上していると見て間違いはなさそうだ。しかし，そのポテンシャルを発揮したゲームを開発するには，おそらく，Tegra 4独自の拡張機能を駆使した，Tegra 4に特化した作り込みが必要になる。

　また，NVIDIAではSHIELD向けアプリに対して，Androidの作法を逸脱したユーザーインタフェースへの対応を推奨している。つまり，SHIELDの魅力を引き出すグラフィックスやユーザーインタフェースを持ったアプリというのは，Android用に作られてはいるが，事実上SHIELD専用のアプリとならざるを得ないだろう。

　「ピュアなAndroid機」を謳いつつも，専用アプリが増えなければ魅力を発揮しきれないSHIELD。いかにしてSHIELDにデベロッパを取り込むのか。NVIDIAの正念場はこれからだ。

Project SHIELD公式Webページ（英語）

Game Developer Conference公式サイト