西川善司の3DGE：「Project Scorpio」はどこへ行くのか

　EurogamerやGamesIndustry.bizを展開するGamer Networkによる「技術分析系ビデオサービス」とでも言うべきDigital Foundryは，Microsoftへの単独取材に成功したそうで，高性能版Xbox Oneである「Project Scorpio」（開発コードネーム，以下 Scorpio）のスペック情報をYouTubeで伝えている。

　それが下に貼りつけたムービーだ。淡々とスペック情報を伝えるものなので，英語に堪能でなくとも，おおまかな内容は掴めるのではないかと思う。4Gamerではこのムービーを基にした速報もすでにお伝えしているが，今回は，Digital Foundryが明らかにした情報を踏まえ，E3 2016の，Project Scorpioがリリースされた時点で行ったスペック予測の「答え合わせ」をしつつ，さらに考察を一歩進めてみたい。

4K＆HDRでのゲーム体験を実現する，高性能版Xbox One。最終製品名は未公表

　Digital Foundryは「当然のこと」として説明を端折っているようだが，あらためて確認しておくと，Scorpioは，PlayStation（以下，PS）4に対するPS4 Pro的な，現行モデルであるXbox One（およびXbox One S）の高性能版という位置づけになっている。PS4とPS4 Proの関係と同じように，Scorpio専用タイトルというものは登場せず，既存，そして将来のXbox One用タイトルは従来版Xbox OneでもScorpioでもすべて動作することになる見込みだ。
　では，高性能版Xbox Oneならではの要素は何かというと，上位の映像体験，具体的には「4K」（≒3840×2160ピクセル解像度）と「HDR」（High Dynamic Range）ということになる。HDRのほうはXbox One Sで先行対応しているものの，「4KとHDR」こそがScorpioの提供する要素という解釈は，大筋では間違いないだろう。

　また，Digital Foundryのビデオには入っていないものの，ScorpioがVR（Virtual Reality，仮想現実）へ対応するのは確実と見られている。なので，Scorpioが提供する「ならではの要素」としてはVRも含むことになるはずだ。PS4は初期型からすべてが専用のVR対応ヘッドマウントディスプレイ「PlayStation VR」を利用できるので，両プラットフォームの間では，VRに対するスタンスがちょっと異なることになる。

　なお，Scorpioというのはあくまでも開発コードネームであり，今回のビデオでも最終製品名は明らかになっていない。Xbox Oneという名称は捨てないと思うが，「Pro」だと競合とまるかぶりになってしまうので，別のネーミングを選択するはずだ。

ScorpioのAPUは70億トランジスタを360mm²のダイに搭載した巨大なプロセッサ

　ScorpioのSoC（System-on-a-Chip）となるAMD製カスタムAPUでMicrosoftは，製造プロセス技術としてTSMCの16nm FinFETを採用したと，Digital Foundryは伝えている。
　E3 2016のタイミングで筆者は，AMD製CPUとGPU，APUの製造委託先として知られるGLOBALFOUNDRIESの14nm FinFET技術を用いると予想していたが，これは残念ながら違っていた。TSMCの16nm FinFETプロセス技術は，PS4 Pro用のカスタムAPU製造にも採用されているので，答えを聞いてみると「なるほど」という感はある。


　トランジスタ数は70億で，ダイサイズは360mm²。GLOBALFOUNDRIESの14nm FinFET（14LPP）プロセス技術を採用して製造される「Polaris 10」コアを採用した「Radeon RX 480」のトランジスタ数が67億，ダイサイズが232mm²と書くと，その巨大さがイメージできるのではなかろうか。

ScorpioのカスタムAPUとRadeon RX 480の比較

　もっとも，初代Xbox One用APUはTSMCの28nmプロセス技術を採用し，50億トランジスタを363mm²のダイに集積していたので，それと比べるとサイズ感はさほど変わっていない。「製造プロセスのシュリンクは果たすも，性能引き上げに伴って，チップサイズはだいたい同じくらいになってしまう法則」は，GPUの世界だとよくあるのだが，今回もまた真なりとなった。

CPUコアアーキテクチャはJaguarのまま。互換性重視の“半”次世代機的な位置付けに

　世界市場におけるXbox Oneは，スタートダッシュの失敗もあって，PS4ほどの成功を収めていない。そのためMicrosoftはScorpioを「仕切り直し版Xbox One」的な，事実上の次世代機として出してくるのではないかという雰囲気が，E3 2016のタイミングではあった。そのため筆者もCPUコアアーキテクチャ刷新の可能性を考えていたのだが，結局，CPUのマイクロアーキテクチャは「Jaguar」（ジャガーもしくはジャギュア）に留まり，改良版としての「Jaguar Evolved」を採用することになったようだ。


　進化のポイントは，物理設計レベルの最適化と，キャッシュコヒーレンシ処理の高効率化，メモリアクセスおよびキャッシュアクセスで生じる遅延のさらなる低減にあるとDigital Foundryは報告している。

　Jaguarの場合，1クラスタあたり4コア構成のCPU Complex（以下，CCX）を採用するので，Xbox OneのカスタムAPUではCCXを2基統合していたのだが，ScorpioのJaguar Evolvedでもこの構成に変更はない。L2キャッシュ容量はCCXあたり2MBの総容量4MBという仕様にも変化なしだ。
　動作クロックは2.3GHz。Jaguarベース＆8コア構成のPS4 Proが2.1GHzなのでScorpioのほうがCPU性能は若干高くなるだろう。進化版（Evolved）という位置づけではあるものの，マイクロアーキテクチャはそのままと見られるだけに，製造プロセスの微細化によるマージン増大を受けての動作クロックを引き上げた分だけの性能向上が得られるという理解で，ほぼ間違いないはずである。

GPUに統合されるDirectX 12のハードウェアアクセラレーションとは何か？

　理論演算性能値としての単精度浮動小数点演算性能値が6 TFLOPSで，初代Xbox Oneの同1.31 TFLOPS比で4.5倍以上に達するというのはE3 2016のタイミングで明らかになっていたが（関連記事），今回，GPUコアは「Graphics Core Next」（以下，GCN）の「Polaris」マクロアーキテクチャに基づくもので，「Compute Unit」（演算ユニット）を40基搭載し，1172MHzで動作するとDigital Foundryは報じている。この部分は予想的中だ。


　GCNアーキテクチャの場合，Compute Unitあたり64基のシェーダプロセッサを集積し，1クロックで2つの積和算を行えるので，計算式は以下のとおりとなる。

• 2560（シェーダプロセッサ）×2（FLOPS）×1172（MHz）≒6.0 TFLOPS

　“ミニGPU”こと「Shader Engine」の数に関する情報はないが，Polarisベースである以上，Shader Engineの数は4基で，Shader EngineあたりのCompute Unit数は10基という構成になると思われる。Shader EngineあたりのCompute Unit数は歩留まり対策で実際には11基だったりすることが多く，実際，そうなっている可能性は高いと見ているが，その場合は，Radeon RX 480というより，Radeon R9 390シリーズに近いShader Engine構成と言えるかもしれない。
　ちなみに2560基のシェーダプロセッサを統合する「Radeon R9 390」だとGPUコアの最大クロックは1000MHzなので，単精度浮動小数点演算性能値は5.12 TFLOPS。動作クロック分，Scorpioに統合されるGPUコアのほうが高速だ。また同4.2 TFLOPSのPS4 Proと比べても1.43倍という数字になる。

　さて，Digital Foundryによるビデオでは，「GPUは，コア数が増えただけでなく，機能面でも改良が入っている」という話が出てくる。具体的には，「Radeon RX 480の技術的改良点を盛り込んでいる」とのことだが，このセリフに聞き覚えのある人は，この連載を熟読しているマニアな方である。
　そう，PS4 Proだ。PS4 ProのGPUでは，

• 省電力機能
• Lossless Delta Color Compression
• Primitive Discard Accelerator
• 16bitビットデータ取り扱いの改善

の4要素をPolarisから導入したことが明らかになっているのだが（関連記事），従来モデルに対する新要素という観点で言えば，Scorpioでも同じような状況だと言えそうである。

　もう1つ，Digital Foundryは，「ScorpioのGPUは，DirectX 12をハードウェアレベルでアクセラレーションできる新しいCommand Processorを実装している」という，とても興味深い発言をしているわけだが，これはどういうことなのだろうか。

　詳しく説明されていないので想像するしかないのだが，ビデオでは「この仕組みによってCPU負荷が半減する」とされている。それをそのまま信じるなら，「DirectX 12の描画コマンド構築と発行を，CPUの代わりに行う」機能をCommand Processor（コマンドプロセッサ）に統合したと推測できる。

　旧来のDirectXやOpenGLでは，描画に関わるさまざまな設定や指示がAPIコールを介してドライバに渡り，これをドライバが解釈してGPUのネイティブコマンドとしてGPUに発行する。
　それに対してDirectX 12やVulkanでは，APIコールは初期設定や初期宣言などの最低限に留め，CPUが“自前”で中間言語のような描画コマンドを組み立てて発行するような仕組みになった。ドライバはその中間言語をネイティブ言語に変換する仕事をこなすだけでよくなり，結果として，以前と比較して相対的な高速化を実現することになっている。

　ハードウェア仕様が固定となる，Xbox Oneのようなゲーム専用機の場合，標準搭載となるGPU以外のGPUに差し替わることはない。なので，いまだ残る中間言語層のような抽象化部分をハードウェアでアクセラレーションすることができれば確かにCPU負荷は低減し，性能向上を見込めそうな気はする。
　Xbox One系の“中身”はWindows 10搭載のPCそのものにかなり近いため，Windowsアーキテクチャ，DirectXアーキテクチャが採用する枠組みの範疇内で，高速化に取り組む必要がある。今回の「DirectX 12のハードウェアアクセラレーション」は，ついにそうした部分にまで踏み込んだということなのだろう。

メモリバス帯域幅もメモリサイズも頑張ったScorpio

　Digital Foundryの報道ではScorpioのメモリ周りについての言及があるが，GDDR5メモリチップが12枚で，メモリインタフェースが384bit，総容量12GBというのは，完全に予想どおりだった。
　メモリバス帯域幅はE3 2016のタイミングだと320GB/sになっていたが，最終スペックだと326GB/sになっている。GDDR5メモリのデータレートは6.8Gbps（動作クロック6.8GHz相当）とのことだ。


　ちなみにこのスペックは，Xbox Oneと比べて帯域幅で4.8倍（！），容量で1.5倍と，圧倒的なものになっている。PS4 Proだと，メモリインタフェース，容量とも標準PS4と変わらず，メモリバス帯域幅も218GB/s，メモリ容量8GBに留まるので，PS4 Proとの比較でも，Scorpioのスペックは相当に高い。

　ただPS4 Proとの違いは，優劣で語るのではなく，「異なる設計思想の現れ」「コンセプトの違い」と捉えるべきだろう。
　PS4 Proの場合，基準はあくまで標準PS4側にある。PS4 Proは，3Dモデルやテクスチャといったアセットも標準PS4と共通仕様のまま，4K体験を提供するものになっている。レンダリングのターゲット解像度も，PS4 Proだと「フルHD比で2倍の画素数を使って4K表現を行う，疑似4K」である（関連記事）。

　それに対してScorpioでは，3Dモデルやテクスチャといったアセットで，Scropio専用のものを提供することが許可されていると，Digital Foundryはレポートしている。レンダリングのターゲット解像度は，拡大なしの「ネイティブ4K」が目標とのことだ。

　また，Digital Foundryの報道によると，Xbox One系やPS4系では，容量にして8GBあるメモリ空間のうち，ゲーム用で使えるのは5GB，Scorpioでは12GBのうち8GBをゲーム用に使えるとのこと。PS4 Proでゲーム用に使える容量は，厳密には5.5GBだが，いずれにせよこの違いも，PS4 ProとScorpioの間にある「上位の映像体験」というコンセプトの違いの顕れといったところになるだろう。

　PS4 Proの場合，3Dモデルやテクスチャは標準PS4と共通にすることが取り決めとなっているが，疑似4Kレンダリングのため，フレームバッファなどは大きめに確保しなければならない。そこで，メインメモリ側に確保してある「ノンゲームアプリ用のメモリ領域」を，サブプロセッサ側のメモリ空間へスワップアウトする仕組みを実装することで（関連記事），半ば強引に多めのメモリを確保して4K対応化させている。それに対してScorpioではシンプルにゲーム用のメインメモリ空間を追加で与えているわけだ。

　この点，PCゲームに慣れた開発者からは「搭載メモリ容量が1台1台異なるPCを相手にすることは日常茶飯事だから，Xbox One用とScorpioでゲームのメモリ周りを作り分けるなんて大した問題ではない」という声が聞こえてきそうだ。しかし，ゲーム専用機向けのゲーム開発に従事してきた開発者の視点だと，「3Dモデルやテクスチャ制作の作り分けなどといった，追加の開発コストがかかる」「デバッグの手間が増える」「Scorpioは面倒そう」と思うかもしれない。ここは業界内でも賛否が分かれそうである。

　さて，3Dモデルやテクスチャを，標準Xbox OneとScorpioに向けて両方制作すると，容量50GBのBlu-ray ROMメディアの容量が足りなくなりそうだ。Scorpioが，Xbox One Sで先行採用した，通常Blu-rayメディア比で2倍となる100GBの容量を持つBDXLに対応した光学ドライブを搭載してくるのはまず間違いない。
　……しかしちょっと待て。初期型Xbox OneだとBDXLメディアを読めない。なので，すべてのXbox One＆ScorpioゲームをBDXLメディアで一斉提供というわけにもいかない。となると，これまでどおりパッケージ版は容量50GBのBlu-rayメディアで提供して，Scorpio向けコンテンツはネットワーク経由でダウンロードというパターンの可能性が高そうだが，このあたり，Microsoftがどう判断するかは，今から興味深い。

Scorpioは「ゲームやVRを動かせるエンタメ系PC」という位置づけになる!?

　そのほかビデオでは，

• ダイに統合するサウンドプロセッサはXbox One系と同じものだが，「Dolby Atmos」および「Dolby Atmos for Headphone」に対応し，高低表現までを含む立体音響表現が可能になる。これはファームウェアアップデートで既存のXbox Oneユーザーも利用できるようになる
• APUの冷却システムには，「GeForce GTX 1080」や「GeForce GTX 1080 Ti」のFounders Editionが採用しているようなVapor Chamber（ヴェイパーチャンバー）を採用する
• Turn 10 Studiosは，「Forza Motorsport 6」を，3DモデルやテクスチャはXbox One版そのまま，描画解像度だけをネイティブ4K化した移植をわずか2日で達成。そのバージョンだと4K/60fpsでGPU負荷率は66％強にしか達しない

といった情報も出てきているが，本稿では掘り下げない。興味がある人はビデオを再生してほしい。

　最後に，Microsoftの最新動向を踏まえ，Scorpioの行く末を考察してみよう。
　ここまであえて紹介してこなかったが，Scorpioは，6 TFLOPSという演算性能を，VRのために確保しているフシがある。すでにMicrosoftは「Rift」のOculus VRと技術提携しており，2016年12月にはXbox One用タイトルを「Xbox One Game Streaming」でRiftへ配信する機能を実装しているが（関連記事），Scorpioで本格的なRift（もしくはRiftベースのVRヘッドマウントディスプレイ）へ対応するのはまず間違いないだろう。メモリ性能の大幅な引き上げも，とにかく低遅延であることが求められるRiftのようなヘッドマウントディスプレイへの配慮だと考えると，納得できるところだ。

　つまりScorpioは，確かにXbox Oneの高性能版だが，「Riftを楽しむためのMicrosoft製プラットフォーム」としての役割を負う可能性がある。Scorpioの価格はまだ明らかになっていないが，少なくとも，「2560基のシェーダプロセッサを統合するようなGPUを搭載するゲームPC」より安価には設定されるだろう。
　ScorpioのOSはWindows 10だから，Rift向けに提供されている多様なVRゲームは，ほぼそのままScorpio＋Riftの環境で楽しめるはずだ。Xbox One系ゲームを楽しめて，Rift用のVRコンテンツも楽しめるとなれば，純粋にゲーム機としての魅力は増す。


　これを踏まえたうえで，もう1つ。
　最近のMicrosoftは，Windows 10の「Anniversary Update」でXboxストアとWindowsストアを統合し，両者の垣根を取り払った。また，いずれかのストアでゲームをダウンロード購入した場合，Xbox OneとPCのどちらでもゲームをプレイできる「Xbox Play Anywhere」もスタートしている。最近のMicrosoftは「Xbox」を，「ゲーム機」ではなく「Microsoftのゲームプラットフォーム」として訴求する方針に切り換えてきている感が強いのだ。

　また同社は2012年頃から，「OSメーカーから脱却し，サービスとハードウェアの提供者になる」というメッセージを打ち出してきており，その成果はサービスとしての「Azure」やハードウェアとしての「Surface」として結実している。
　ScorpioはXbox Oneシリーズのゲーム機であると同時に，Windows 10搭載のPC的なハードウェアでもあるわけで，今後もしかすると，（言い回し的は変だが）「据え置き型Windowsハードウェア」的なマーケティングキャンペーンが始まるのではないか，と筆者は邪推してしまうのである。
　分かりやすく言い換えると，「ゲームやVRを動かすのに最適化されたMicrosoft製プラットフォーム」として，「有象無象のゲームPCよりも安くて，ちゃんとゲームやVRを動かせるエンタメ系PCですよ」とアピールされるのではないか，といった感じだ。

　もちろん，Scorpio単体に対して「ゲームとVRに最適化されたMicrosoft製PC」的な訴求が始まったところで，すぐに日本で大きな変化や影響があるとは思えない。また，ならSteamが動くようになるかと言うと，MicrosoftはSteamを仮想敵としている気配がある――Steamで購入されたタイトルをXbox Play Anywhereの適用外としているのがいい例だ――ので難しいだろう。
　ただ，もしScorpio的な製品が今後も1〜2年サイクルくらいで性能向上とともに登場し，技術的にはすでに実現可能な，Windows 10用ノンゲームUWP（Universal Windows Platform）アプリのサポートも加わったりすると，ゲームPC市場には結構なインパクトを与えそうな気がする。

　Microsoftは2013年からSurfaceシリーズのPCを継続的に発売し，2016年のタブレット端末市場ではいつの間にか25％の市場シェアを獲得しているという（関連リンク）。
　何もないところから，わずか3年でiPadに次ぐ位置を確保できているとすると，ゲームPC業界も，Scorpioの登場後，うかうかしていられないのではないかと筆者は思ってしまうのである。

Xbox公式Webサイト