OpenGLがOpenGL ESを呑み込む!? 次世代TegraがOpenGLに対応する理由も見えてきた，GTC 2013のKhronosセッションレポート

GTC 2013にKhronosが登場

　オープンなグラフィックスAPI「OpenGL」や「OpenGL ES」など，オープンスタンダードのAPI規格を策定する業界団体であるKhronos Group（クロノスグループ，以下 Khronos）が，NVIDIAの主催するGPU技術会議「GPU Technology Conference 2013」（以下，GTC 2013）に登場。「Khronos Open API Standards The foundation for Mobile Innovation」と題したセッションで，策定しているAPI規格の動向を解説した。

Neil Trevett氏（President, Khronos Group）

　NVIDIAを率いるJen-Hsun Huang氏の基調講演で，次世代Tegra「Logan」（ローガン，開発コードネーム）が，組み込み機器向けのグラフィックスAPIであるOpenGL ESではなく，OpenGLをサポートすると明らかになったのは記憶に新しいところだが（関連記事），その理由も見えてきたので，興味深かったセッションの内容をここにまとめてみたい。

　なお，セッションを担当したのは，Khronosのプレジデントにして，NVIDIAのモバイル機器部門担当副社長でもあるNeil Trevett（ニール・トレヴェット）氏だ。

OpenGLの最新動向〜ComputeShaderの導入により，グラフィックスでのGPGPU活用が加速

　MicrosoftのグラフィックスAPI「DirectX」（＝Direct3D）は進化が止まっているが（関連記事），それに対してPCおよびワークステーション向けのグラフィックスAPIであるOpenGLは毎年更新され続けている。
　OpenGLの最新バージョンは「OpenGL 4.3」。組み込み機器向けのグラフィックスAPIである「OpenGL ES」の機能を取り込みつつ，新世代のテクスチャ圧縮技術「EAC」「ETC2」「ASTC」などを新たにサポートしたのが特徴だ。
　Trevett氏に言わせれば，「今やOpenGLはDirect3Dのスーパーセットになった」とのことである。

テクスチャ圧縮の歴史（左）と，「スケーラブルで超高品位なテクスチャ圧縮技法」としてOpenGL 4.3で導入された「ASTC」の説明スライド（右）

OpenGLがComputeShaderに対応

　そんなOpenGL 4.3におけるもう1つの大きなトピックが，「ComputeShader」（コンピュートシェーダ）のサポートである。「ComputeShaderってGPGPU的なやつでしょ？ 『OpenCL』があるんじゃないの？」という突っ込みは鋭いが，Khronosが策定しているGPGPU用APIたるOpenCLは，もともとOpenGLとは異なる規格として策定が進められた経緯があり，Direct3DにおけるComputeShader相当の機能，つまり「グラフィックスAPIから使えるGPGPU機能」が策定されていなかった。OpenGL 4.3で追加されたComputeShaderは，まさにこの機能のことになる。

　HPC分野やスーパーコンピュータ用途として，Khronosは従来どおりOpenCLを推進していく。一方で，3Dグラフィックスレンダリングと連動させるためのGPGPUは「ComputeShaderのあるほうが便利」（Trevett氏）なので，OpenGLから対応したというわけだ。

OpenGL ES最新動向〜ARMやImaginationが3.0に対応。NVIDIAは2014年のLoganを待つ

　携帯電話やタブレット端末などに向けたAPIであるOpenGL ESは，最新版の「OpenGL ES 3.0」が提供されている。
　そのOpenGL ES 3.0は，新しい機能として「Geometry Instancing」（ジオメトリインスタンシング）「Transform Feedback」（トランスフォームフィードバック）「Multi-Render Target」（マルチレンダーターゲット）「Occlusion Queries」（オクルージョンクエリ）などの新規サポートがトピックだ。これらについてはSIGGRAPH 2012のレポートが詳しいので，そちらを合わせてチェックしてほしい。

　現在普及しているグラフィックスハードウェア（＝GPUコア）は「OpenGL ES 2.0」の対応が主流だが，2013年以降，モバイルGPUコアもOpenGL ES 3.0対応のものへ切り替わっていくと予測されている。たとえばARMの「Mali T600」や，Imagination Technologiesの「PowerVR Series6」といったGPUコアは，OpenGL ES 3.0対応予定となっている。

GPUコアを72基統合するTegra 4。その内訳は頂点シェーダ24基，ピクセルシェーダ48基となる

　一方のNVIDIAは，これから搭載製品が登場予定の「Tegra 4」SoC（System-on-a-Chip）におけるOpenGL ES 3.0対応を見送った。さらにOpenCL対応も見送り，その代わりに，消費電力あたりの性能引き上げと，従来製品「Tegra 3」比で頂点シェーダ数，ピクセルシェーダ数をともに6倍へと引き上げることによる，絶対的なレンダリング性能の強化を施してきている。
　なので，NVIDIAのSoCがGPGPUに対応するのは，2014年の登場が予定されている次世代TegraたるLoganの登場を待たねばならない。ARMやImagination Technologiesが2013年の製品でGPGPU対応へ挑むのとは対照的である。

GTC 2013基調講演で公開された，Tegraのロードマップ

　業界関係者からは，Tegra 4のスペックを指して，「NVIDIAは守りに入った」という批判も寄せられている。しかしNVIDIAは，「今回のTegra 4で“溜め”を作った分だけ，次のLoganでOpenGL 4.3対応へとジャンプするのだ」と，むしろ鼻息が荒かったりする。
　OpenGL 4.3はOpenGL ES 3.0のスーパーセットなので，Loganは当然OpenGL ES 3.0にも対応することになる。さらに，LoganではCUDAへの対応も謳われているため，必然的にOpenCL対応も実現するわけだ。

　NVIDIAがこういう選択をした技術的な背景には，次世代TegraのLoganで，統合できるGPUコアが，現行のPC向けGPUと同じ「Kepler」世代のものへ切り替わるというのがある。
　もちろん，シェーダプロセッサ（＝CUDA Core）の数は，PC向けGPUと比べて大幅に削減されるだろう。しかしKepler世代のGPUコアを統合するLoganならば，OpenGL ES 3.0ではサポートされていないジオメトリシェーダや，テッセレーションステージなどにも対応できることになる。

　つまりNVIDIAは「今年は堪え忍ぶ」ことに決め，2014年のLoganで，OpenGL ES 3.0対応のMaliやPowerVRを一気に引き離す腹づもりなのだ。

OpenGL ESはOpenGLに統合される!?

　だが，NVIDIAの「OpenGL ES 3.0をスキップする」という選択に対し，「長い目で見ると，業界の動向にはそれほど反していない」という意見もある。というのは，今回Khronosのセッションで公開されたロードマップには，「OpenGLとOpenGL ESの統合」の可能性が挙げられているからだ。

OpenGLとOpenGL ESのロードマップ。右端に描かれたOpenGL 4.3とOpenGL ES 3.0から，それぞれの「Next」につながる矢印がクロスしているのが，統合の検討を意味している

　Khronosではこれまで，「組み込み機器向けのグラフィックス性能が，デスクトップPCやワークステーションのグラフィックス性能と数世代分の格差がある」ことに配慮して，組み込み機器向けのスリムなOpenGLとしてのOpenGL ESを策定＆提供してきた。
　しかし，2003年のOpenGL ES提供開始から約10年を迎えた現在，組み込み機器向けのGPUは，当初の予想以上に高機能化している。それこそLoganのように，OpenGL ESではなくフル版のOpenGLを使わないと，100％の機能を活用できないGPUまでが開発され，組み込み機器向けに提供されようとしているほどだ。

　そういう状況から，「今後もOpenGL ESを粛々と進化させていくべき」という意見とは別に，「OpenGL 4.3でOpenGL ES 3.0の機能を取り込み始めているのだから，このままOpenGLとOpenGL ESを統合してもいいのではないか」という意見も，Khronosの中で台頭しているというわけである。

　今回示されたロードマップは，「Khronos内で確定したものではなく，あくまで現時点でのグループ内の議論を模式化したものにすぎない」（Trevett氏）という。
　しかし逆に言えば，Loganは，2014年におけるKhronosのロードマップをいち早く掴んだSoCになるかもしれないのだ。この点は憶えておいても損はしないだろう。

新API「OpenVX」をアナウンス

　さて，今回のセッションではほかにも，Khronosが新しいAPIの策定を開始したことが報告された。その名は「OpenVX」。Intelが開発した「コンピュータビジョン」処理向けライブラリ「OpenCV」に近いものだ。

新API「OpenVX」はコンピュータビジョン用となる

　コンピュータビジョンとは，映像や音声，そのほかの電気信号をグラフィックス化したり計算したり，認識させたりするための処理系のこと。たとえば，温度を画像化する「サーモグラフィ」や，信号の周波数の登場頻度をグラフ化する「ヒストグラム」などは，コンピュータビジョンの代表例である。
　なぜそれをKhronosが規格化しようとしているのかというと，携帯情報機器や車載電子機器の分野で実用化が進むとされる，拡張現実アプリケーション向けに応用が期待されているためだそうだ。

OpenVXは拡張現実アプリケーション開発に有用な存在になるとのこと

　前述のOpenCVは，名前こそ似ているが，Khronosの策定するAPIとは無関係で，実質的にはコンピュータビジョン向けの実用ライブラリ集的な存在だと，Trevett氏は位置づけていた。一方，KhronosのOpenVXはハードウェアに近い存在であり，ライブラリよりも下層の，デバイスに近い領域の面倒を見るものになるという。

OpenVXのカバー領域

OpenVX規格策定に参加しているメーカー一覧。ソニー・コンピュータエンタテインメントの名前も見える

Khronos公式Webサイト（英語）

GPU Technology Conference公式Webサイト（英語）