技術ブログ
2026年3月18日
Arm Accuracy Super Resolution で、UE モバイル ゲームに驚くほど美しいビジュアルを
Arm はモバイル ゲームの中核を担っています。世界中のスマートフォンの 99% が Arm を搭載しており、モバイル ゲーム デベロッパーにとって不可欠なコンピュート プラットフォームです。高性能で効率的、かつ魅力的なゲームの開発、最適化、展開を支えています。
Unreal Engine コミュニティの皆さん、こんにちは。ARM エコシステム チームのスタッフ デベロッパー エバンジェリスト、Julie Gaskin です。モバイル ゲーム開発において、いまやビジュアル クオリティは最重要課題となっています。世代を重ねるごとにモバイル ハードウェアは進化を続け、スマートフォンと従来のゲーム プラットフォームの差はどんどん縮まっています。GPU の性能も向上し、これまで PC やコンソール専用だった複雑なライティングや高精細なエフェクトなどの機能が、モバイル ゲームでも一般的になりつつあります。
しかし、このような進化がある一方で、モバイル デバイスには依然として厳しい制約があります。バッテリー駆動であるため発熱しやすく、高解像度ディスプレイで高密度なピクセルを描画する際には負荷が大きくなります。そのため、1 ピクセル 1 ピクセル、そしてあらゆる最適化が重要になります。
現代のモバイル ゲームは、複雑なライティング、ポストプロセス エフェクト、ダイナミックなワールド、さらにはレイトレーシングの初期的な試みによって、これらの限界を押し広げています。とはいえ、高フレームレートで高密度な画面をレンダリングすることは大きな負担を伴います。GPU への負荷が増大し、消費電力も高く、バッテリーの減りが早くなってしまうのです。特に、プレイヤーが期待するような高品質なビジュアルを実現しようとすると、この問題はより顕著になります。
しかし、このような進化がある一方で、モバイル デバイスには依然として厳しい制約があります。バッテリー駆動であるため発熱しやすく、高解像度ディスプレイで高密度なピクセルを描画する際には負荷が大きくなります。そのため、1 ピクセル 1 ピクセル、そしてあらゆる最適化が重要になります。
現代のモバイル ゲームは、複雑なライティング、ポストプロセス エフェクト、ダイナミックなワールド、さらにはレイトレーシングの初期的な試みによって、これらの限界を押し広げています。とはいえ、高フレームレートで高密度な画面をレンダリングすることは大きな負担を伴います。GPU への負荷が増大し、消費電力も高く、バッテリーの減りが早くなってしまうのです。特に、プレイヤーが期待するような高品質なビジュアルを実現しようとすると、この問題はより顕著になります。
モバイルにおけるアップスケーリング
アップスケーリングとは、低解像度でレンダリングした画像を後から高解像度に再構築することにより、GPU の負荷を軽減しつつ高いビジュアル品質を維持する手法です。
PC やコンソールでは、空間的アップスケーリング、時空間的アップスケーリング、そして機械学習を用いた高度な手法など、複数のアプローチが存在します。これらはいずれも優れた結果をもたらしますが、モバイル環境ではそのまま適用するのが難しいのが現実です。主な理由としては次のような点が挙げられます。
- 計算負荷が高すぎる
- 電力消費が大きい
- スマートフォンの制約に最適化されていない
Arm Accuracy Super Resolution (Arm ASR)
Arm Accuracy Super Resolution (Arm ASR) は、モバイル向けに設計されたシェーダー ベースのテンポラル アップスケーラーです。高い効率性に重点を置きつつ、高品質な画像再構築を実現します。これにより、開発者は GPU 負荷を大幅に軽減しながら、ハイエンド コンテンツでも映像の忠実度を損なうことなく描画できます。
Arm ASR は、AMD のオープンソース技術 AMD’s FidelityFX™ Super Resolution 2 (FSR 2) を基盤としています。PC やコンソール ゲームで実績を持つこの FSR2 を、Arm がモバイル独自のニーズに合わせて最適化、拡張したのが ASR です。結果として、モバイルのリソース制約環境でも FSR2 の高品質なアップスケーリングを実現するソリューションが誕生しました。
GPU と CPU のボトルネックを理解する
Arm ASR の性能を最大限に引き出すためには、どのような状況で最も効果を発揮するのかを理解することが重要です。モバイル GPU は、主にジオメトリ処理とピクセル (フラグメント) 処理という 2 つの段階でグラフィックスのワークロードを処理します。
- ジオメトリ処理は、オブジェクトの描画、変換、そして不要な頂点のカリングを担当します。
- ピクセル処理 (フラグメント シェーディング) は、各ピクセルに色を付け、ライティングやテクスチャ、その他のエフェクトを適用します。 また、深度テストやステンシル テストを実行して、非表示のフラグメントを破棄します。
Arm ASR が最も効果を発揮するのは、このフラグメント バインドのコンテンツです。ピクセル シェーディング処理が重いシーン (画面上のフラグメント数が多い場合や、複雑なフラグメント シェーダーを使用している場合など) で、ASR はシェーディングが必要なピクセル数を減らすことで、パフォーマンスと電力効率の両方を向上させます。
一方、頂点バインドのシーン、つまりジオメトリが主なボトルネックとなっている場合、Arm ASR の効果は限定的です。そのようなケースでは、メッシュの簡略化やカリング技術といったコンテンツ側の最適化によって性能を改善するのが効果的です。
また、CPU バインド (物理演算やアニメーション、ドローコールの送信などが CPU に過剰な負荷を与えている状態) の場合も、ASR では大きな改善は見込めません。GPU の負荷を下げても、CPU がボトルネックであれば全体のパフォーマンスは向上しないためです。
自分のゲームが CPU バインドなのか、頂点バインドなのか、あるいはフラグメント バインドなのかを把握するには、Arm Performance Studio などのツールを使って、実際の Android デバイス上でプロファイリングを行うのが効果的です。これにより、最適なレンダリング戦略を選択し、正しい箇所を最適化できるようになります。
フォートナイトが Arm ASR を活用してモバイル ゲームの限界を押し広げる方法
フォートナイトのように、高いビジュアル表現とパフォーマンスの両立を求められるゲームをリリースする場合、モバイル ハードウェアの性能を限界まで引き出す方法を常に模索することになります。
モバイル デバイスは、特に安定した 60Hz のゲームプレイを維持しようとする際、CPU と GPU の両方に常に大きな負荷がかかります。Arm ASR は、GPU の負担を軽減しながら、プレイヤーに提供する映像品質を維持 (場合によっては向上) させるための手段です。
しかし、Arm ASR が真に強力である理由はそこではありません。ASR によって、これまでモバイルでは熱制限や性能制約のために無効化せざるを得なかった機能を再び有効化できるようになったのです。アンビエント オクルージョン、追加のシャドウ カスケード、ポストプロセスによる映像強化などの機能が、長時間のプレイ セッション中でも再び実現可能になりました。
モバイル デバイスは、特に安定した 60Hz のゲームプレイを維持しようとする際、CPU と GPU の両方に常に大きな負荷がかかります。Arm ASR は、GPU の負担を軽減しながら、プレイヤーに提供する映像品質を維持 (場合によっては向上) させるための手段です。
しかし、Arm ASR が真に強力である理由はそこではありません。ASR によって、これまでモバイルでは熱制限や性能制約のために無効化せざるを得なかった機能を再び有効化できるようになったのです。アンビエント オクルージョン、追加のシャドウ カスケード、ポストプロセスによる映像強化などの機能が、長時間のプレイ セッション中でも再び実現可能になりました。
スムーズな統合がもたらす実際の効果
Arm ASR は、フォートナイト チームが導入を開始した時点で、ほぼそのまま組み込める状態でした。ただし、いくつかのレンダラ側の調整が必要であり、特にモバイル パイプラインでのシーン入力処理 (この変更は後に Unreal Engine 本体にも反映) に関して修正が行われました。初期段階で直面した課題の 1 つはゴーストでした。特に、高速に動くシーンや透明表現を伴う場面 (フォリッジ、パーティクル エフェクト、武器の反射など) で発生しやすかったのです。
この問題を解決するために、チームはリアクティブ マスク機能を有効化しました。これは、テンポラル アーティファクトが発生しやすいピクセルを動的に検出する仕組みです。この機能をモバイル レンダラ API に直接組み込み、シーンの変化に応じてマスクをリアルタイムで更新できるようにしました。その結果、ゴーストは大幅に軽減され、画像の安定性も大きく向上しました。これをサポートするためのエンジン側の改修も行われ、現在では最新バージョンの Unreal Engine に統合されています。
コード レベルの主な統合ポイントは以下のとおりです。
- PrePostProcess RHI コマンドの変更
- モバイル レンダラ入力の追加
- 利用状況に応じた MobileSceneTextures または DeferredSceneTextures の条件付き使用
長時間のパフォーマンスを守るための設計
もともとフォートナイト チームが Arm ASR を導入した主な目的は、発熱と電力消費の最適化でした。これは、60Hz 動作を目標とするハイエンド デバイスでは特に重要です。ASR を有効化した結果、GPU の処理時間が即座に削減され、それによりデバイスの表面温度の低下、サーマル スロットリング (熱による性能低下) の軽減、そしてより長時間の安定したプレイが可能になりました。
ただし、これは単なる省電力化ではありません。ASR の真価は、長時間のセッションでも安定したパフォーマンスを維持できることにあります。熱による急激なパフォーマンス低下を抑えることで、より安定したフレームレート、スムーズなゲームプレイ、そして満足度の高いプレイヤー体験を実現しています。
頂点負荷の高いシーンの最適化
GPU の処理時間が短縮されたことで、コンテンツ チームには新たな可能性が生まれました。フォートナイトでは特に広大なオープンワールド環境で、頂点数の多さがボトルネックとなることがよくあります。より余裕のある処理空間を確保するために、開発チームは新しい実験的な低頂点ランドスケープ システムを導入し、ジオメトリ処理のスループットを最適化しました。
ASR とジオメトリ最適化を組み合わせることで、フレームレートを維持しながら高品質なビジュアル表現を再び有効化できるようになりました。具体的には次のような改善が挙げられます。
- より多くのカスケードを持つ高品質シャドウ
- アンビエント オクルージョン
- ポストプロセス エフェクトの強化
今後の展望：モバイルでデスクトップ級の機能を実現
Arm ASR の完全統合を経て、フォートナイト チームはさらに大きなビジュアル向上を目指しています。具体的には次のような取り組みが進行中です。
- モバイル向け Shader Model 5 の解放
- デスクトップ クラスの機能の実装
- パフォーマンスを犠牲にせず、プラットフォーム間のビジュアル格差を解消
スケーラブルな設計：あらゆるデバイスに対応するプリセット
すべてのモバイル デバイスが同じ性能を持っているわけではなく、開発者が直面するトレードオフも一様ではありません。Arm ASR は柔軟な品質プリセットを備えており、ターゲットとなるハードウェアの性能に合わせてアップスケーリング体験を調整できます。
Arm ASR には、パフォーマンスとビジュアル品質のバランスを制御できる 3 種類のプリセットが用意されています。
- Quality Mode - ビジュアル表現を最優先するタイトル向けのプリセットです。画像品質を最大限に引き上げ、モバイルで可能な限りの高精細描画を実現します。ハイエンド デバイスを対象に、最高レベルの映像美を追求したい場合に最適ですが、当然ながらパフォーマンス コストは高くなります。
- Balanced Mode - 最もバランスの取れた設定で、Arm が推奨するデフォルト モードです。画像品質とパフォーマンスの最適な組み合わせを実現し、ミドルレンジからハイエンドまで幅広いデバイスに適しています。フレームレートを安定させつつ、過度にビジュアルを犠牲にしたくない場合、このモードが理想的です。
- Performance Mode - 効率を重視する場合に最適なモードです。フレームレートと操作レスポンスを最大化するために、画像品質をわずかに抑えます。
Arm ASR は、2022 年以降に発売されたデバイスに最も適しています。一方で、古い端末ではテンポラル アップスケーリングに必要な GPU 効率が不足する場合があるため、その場合は空間アップスケーラーを代替として使用するのが望ましいでしょう。
ワン ソリューション、すべてのプラットフォームに対応：Arm ASR は完全にアグノスティック
Arm ASR は、プラットフォームにもベンダーにも依存しない完全アグノスティック設計です。あらゆる GPU 上で動作し、Vulkan、OpenGL ES、DirectX 11 および 12 を含む主要なグラフィックス API をすべてサポートしています。
さらに、ASR は完全にシェーダー ベースで構築されているため、どのレンダリング パイプラインにもスムーズに統合できます。Android や iOS をターゲットにしている場合はもちろん、クロス プラットフォーム展開を視野に入れている開発にも理想的です。