Arm Mobile Studio を使用した Android ゲーム分析

ゲームのパフォーマンスは、使用する Android デバイスによって異なります。これは、搭載されているチップセットと、Mali™ アーキテクチャに基づいた GPU が異なるためです。Galaxy S20+ ではゲームが 60fps でレンダリングされる場合がありますが、Galaxy A51 5G ではどうでしょうか? A51 5G は優れたスペックを備えていますが、ゲームがフラグシップ ハードウェアの限界に達している場合は、基盤となるハードウェアに基づいたランタイムの変更を検討することをお勧めします。同様に、新興国市場で主に使用されている Galaxy J や Galaxy M モデルでは、より低いフレームレートで実行されるようにゲームを最適化する必要がある場合があります。

フレームレートの低下や、読み込み時間の遅延が発生すると、プレーヤーはすぐにゲームへの興味を失います。バッテリーを消耗したり、デバイスがオーバーヒートしたりすると、長期的にゲームをプレイすることはありません。ゲームを確実に世界中にデプロイし、優れたユーザー エクスペリエンスを提供するには、さまざまな Android デバイスでパフォーマンス テストを実施する必要があります。

パフォーマンス分析ツールの Arm Mobile Studio は、ゲーム開発者に Android 向けの包括的なゲーム分析のためのワークフローを提供するだけでなく、テクニカル アーティスト、グラフィックス開発者、パフォーマンス アナリスト、およびプロジェクト リーダー向けに適切なレベルの詳細情報とアドバイスを提供します。

CPU と GPU のアクティビティのモニタリング

Arm Streamline は、root 化されていない Android デバイスで実行されているゲームの包括的なプロファイルをキャプチャし、テスト シナリオを実行する際、CPU と GPU のパフォーマンス カウンター アクティビティを視覚化します。CPU と GPU のワークロードがデバイスでどのように処理されるかを正確に確認することによって、フレームレートの低下やオーバーヒートの原因につながる問題を特定するのに役立ちます。

ただし、Streamline を使用してパフォーマンスの問題を特定する場合、特定すべき問題を正確に把握していない限り、時間がかかる可能性があります。開発チーム内におけるそれぞれの経験や専門知識のレベルが異なるため、データの解釈は難しい場合があります。

Performance Advisor の紹介

Arm Performance Advisor は、Streamline によるキャプチャをデバイスにおけるゲームのパフォーマンスを説明する簡単なレポートに変換し、最適化を検討する必要がある問題の領域を警告する軽量のレポート ツールです。チーム全体で習慣的に使用し、開発サイクルの早い段階でデータの傾向を見つけて問題を診断することで、最適なタイミングで問題に対応できます。

Performance Advisor は、アプリケーションのフレームレート、CPU 負荷、GPU 負荷、および Mali™ GPU で実行されているワークロードに関するコンテンツ メトリクスを報告します。問題の領域を検出すると、Performance Advisor は CPU または GPU のどちらにアプリケーション処理の負荷が掛かっているのかを示し、それを修正するのに役立つ最適化アドバイスへ導きます。

フレームレート分析チャートは、アプリケーションが時間の経過とともにどのように実行されたかを表示します。チャートの背景色は、ゲームのパフォーマンスを示しています。目標のフレームレートに達すると、グラフの背景が緑になります。この例では、グラフの大部分が青であり、デバイスの GPU がフラグメント ワークロードの処理に負荷が掛かっていることを示しています。

Performance Advisor は、FPS が特定の閾値を下回った時点で、ゲームのスクリーンショットをキャプチャできます。これは、問題の原因となっている可能性のあるコンテンツを特定するのに役立ちます。これにより、デバッグ時に重要な背景を理解し、速度低下が繰り返し発生した場合にいくつかの一般的な要因を見つけることができます。次に、Graphics Analyzer を使用してこれらのフレームをより詳細に調査し、その時点で実行されていたグラフィックス API 呼び出しを正確に確認できます。

画面の読み込み、メニューの選択、さまざまなレベルやゲームプレイのシナリオなど、ゲームにおける異なる部分のパフォーマンスを個別に評価する場合は、Performance Advisor でデータに関するレポートを個別に生成するため、ゲーム内のこれらの領域に注釈を付けることができます。

パフォーマンス バジェット

期待されるパフォーマンスが異なるため、デバイスごとに独自のパフォーマンス バジェットを設定することをお勧めします。例えば、デバイスにおける GPU の最高周波数とターゲット フレームレートが分かる場合、フレームあたりの GPU コストの絶対的な制限を計算できます。

フレームあたりの GPU コスト =  GPU 最大周波数 / ターゲット フレームレート

Performance Advisor を使用してレポートを生成する場合、パフォーマンス バジェットを入力し、表示されたグラフをもとに、制限を超えているか簡単に確認できます。

以下の例では、実行エンジンのサイクルにおける高い数値と FPS の低下に関する相関関係を確認できます。Performance Advisor は、演算処理で GPU に負荷が掛かり、シェーダーが複雑すぎる可能性を示しています。レポートには、Arm Developer Web サイトのアドバイス ページへのリンクがあり、シェーダーの演算処理 (英語) にかかる負担を減らす方法が説明されています。

その他のグラフには、読み取りおよび書き込みアクセス権向けにレポートされるフレームごとの CPU サイクルや、フレームごとの GPU 帯域幅などの主要なパフォーマンス メトリクスが含まれています。また、コンテンツのワークロード、ドロー コール、プリミティブとフレームごとのピクセル数、およびピクセルごとのオーバードローのレベルを示すグラフもあります。

パフォーマンス アドバイザー レポートのサンプルをダウンロードする (英語)

自動化されたパフォーマンス分析

後で問題に対してパッチを適用するよりも、問題が発生したときに修正する方がはるかに簡単です。Performance Advisor の主要なアプリケーションのパフォーマンス メトリクスは、開発中にアプリケーションへの変更がパフォーマンスにどのように影響するかを確認するために、毎日の実行状況を監視するのに役立ちます。

Arm Mobile Studio Professional Edition にはヘッドレス CI サポートが含まれているため、複数のデバイスで大規模な自動パフォーマンス テストを簡単に展開できます。CI ワークフローを備えたデバイス ファームを使用すると、複数の Android デバイスのパフォーマンス データと最適化されたアドバイスを自動的に生成できます。コードをチェックインすると、コンテンツがパフォーマンス バジェット対してどのように機能するかを時間の経過とともに簡単に監視し、制限に近づいたり、上回ったりするときに警告することができます。

Professional Edition では、収集されたデータから特注のデータ ダッシュボードを構築できます。Performance Advisor の機械可読な JSON レポートは、ELK スタック などの JSON 互換データベースおよび視覚化プラットフォームにインポートできます。テスト実行間のメトリクスを比較して、パフォーマンスに影響を与えた変更と、リグレッションの原因となる可能性のあるワークロードのタイプをすばやく判断します。データをクエリし、パフォーマンスを特定のターゲットと比較して、最適化の次のステップを特定します。

Arm Mobile Studio を CI ワーク フローに統合する方法 (英語) の詳細については、Arm Developer Web サイトを参照してください。

リソース

Arm は、パフォーマンスを最適化するために、開発者の Web サイトにさまざまなリソースを公開しています。

  • 最適化アドバイス (英語) – 一般的な問題を回避するのに役立つクイックリファレンス。
  • Mali™ ベスト プラクティス ガイド (英語) – コンテンツが Mali™ の GPU で適切に実行される方法を詳細に説明する包括的なガイド。
  • 開発者ガイド (英語) – ジオメトリ、テクスチャ、マテリアル、シェーダーのベストプラクティスをカバーする、テクニカル アーティスト向けなどの開発者ガイド。
  • Mali™ GPU データシート (英語) をダウンロードして、Midgard ベースの Mali-T720 から最新の Valhall ベースの Mali-G78 までの Arm Mali™ GPU のさまざまな機能を確認してください。
  • 各 Mali™ GPU で分析できるすべてのパフォーマンス カウンターの詳細については、Mali™ GPU カウンター リファレンスを参照 (英語) してください。

Arm Mobile Studio を入手する

継続的インテグレーションのワークフローにパフォーマンス解析プロセスを組み込むことができる Arm Mobile Studio Professional Edition は、30 日間無償でお試しいただけます。

Arm Mobile Studio の詳細は、こちらの製品ページからご確認ください。

30 日間無償評価版は、こちらからダウンロードできます。


この記事は、Samsung 社の Samsung Developers に公開されている「Android Game Analysis with Arm Mobile Studio」の日本語訳です。