CEDEC2008 レギュラーセッション 「光ディスクを乗りこなせ！ ロード時間の短縮手法」

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1 光 ディスクを 乗 りこなせ! ロード 時 間 の 短 縮 手 法 2008 年 9 月 11 日 ( 株 )CRI ミドルウェア 押 見 正 雄 本 資 料 に 記 載 の 情 報 や 画 像 などのコンテンツに 対 する 著 作 権 知 的 財 産 権 は 株 式 会 社 CRI ミドルウェアに 帰 属 します また 当 社 以 外 の 会 社 名 や 製 品 名 は それ ぞれ 各 社 の 登 録 商 標 または 商 標 です 各 種 コンテンツの 無 断 転 載 再 配 布 は 禁 止 します

2 はじめに 本 資 料 に 記 載 の 情 報 や 画 像 などのコンテンツに 対 する 著 作 権 知 的 財 産 権 は 株 式 会 社 CRI ミドルウェアに 帰 属 します また 当 社 以 外 の 会 社 名 や 製 品 名 は それ ぞれ 各 社 の 登 録 商 標 または 商 標 です 各 種 コンテンツの 無 断 転 載 再 配 布 は 禁 止 します

3 ( 株 )CRI ミドルウェア 映 像 音 声 を 専 門 としたミドルウェア 開 発 会 社 1990 年 人 工 知 能 CD 音 声 映 像 技 術 の 研 究 開 発 FM-Towns メガCDなど 1993 年 サターン 用 CDシステムの 開 発 1995 年 サターン 用 ADXのリリース 50タイトル 1997 年 Dreamcast 用 ADX Sofdecリリース 450タイトル 2008 年 Xbox360 PS3 Wii PSP DS Xbox PS2 GC 用 ミドルウェア 1400タイトル 以 上 ゲーム 機 に 特 化 したミドルウェア PAGE3

4 ファイルマジックPRO PAGE4

5 光 ディスクドライブの 基 礎 知 識 本 資 料 に 記 載 の 情 報 や 画 像 などのコンテンツに 対 する 著 作 権 知 的 財 産 権 は 株 式 会 社 CRI ミドルウェアに 帰 属 します また 当 社 以 外 の 会 社 名 や 製 品 名 は それ ぞれ 各 社 の 登 録 商 標 または 商 標 です 各 種 コンテンツの 無 断 転 載 再 配 布 は 禁 止 します

6 光 ディスクの 仕 組 み1 ピックアップの 読 み 込 み 動 作 - ピックアップを 目 的 のおおよそ 場 所 まで 移 動 - レーザーにより 位 置 を 特 定 し データ 読 み 込 み 開 始 PAGE6

7 光 ディスクの 仕 組 み2 2 種 類 のシーク 方 法 - スイング 型 シーク : 静 かで 速 い - ストローク 型 シーク : シーク 音 が 発 生 し 遅 い <スイング 型 > <ストローク 型 > PAGE7

8 光 ディスクの 仕 組 み3 リードエラーが 起 きたときの 動 作 - 初 めは 最 高 の 回 転 速 度 でスピンドルをキック - リードエラーが 発 生 すると 低 速 回 転 で 再 度 リトライ - 経 年 劣 化 したドライブや 外 周 ではリードエラーがおきやすい -CAVで12センチのディスクをリードする 場 合 外 周 は 内 周 の 約 3 倍 リードエラーが 発 生 しやすく 読 み 込 みが 遅 くなる この 領 域 (1/4 程 度 )には 重 要 なデータは 置 かない 方 が 良 い PAGE8

9 光 ディスクの 仕 組 み4 ドライブ 内 のキャッシュバッファの 役 割 - ホストからの 読 み 込 み 指 示 によってシークして 読 み 込 み 開 始 - ホストから 指 示 された 範 囲 が 読 み 終 わっても その 先 を 読 み 続 ける - 別 の 場 所 へシークするとキャッシュバッファがクリアされる // 1 回 で100で 100セクタ 読 み 込 む fread(buf, 100, 2048, fp); キャッシュ バッファ // 10 回 に 分 けて セクタ 読 み 込 む fread(buf, 10, 2048, fp); fread(buf, 10, 2048, fp); fread(buf, 10, 2048, fp); 読 み 込 みにかかる 時 間 は 同 じ PAGE9

10 光 メディアドライブとメモリ 容 量 の 移 り 変 わり 第 5 世 代 ゲーム 機 (1995 年 頃 :PS: PS サターン) 転 送 速 度 約 300Kバイト/ 秒 メモリサイズ 約 2Mバイト 第 6 世 代 ゲーム 機 (2000 年 頃 :PS2: PS2,, DC, GC,, XBOX) 転 送 速 度 約 3Mバイト/ 秒 メモリサイズ 約 30Mバイト 第 7 世 代 ゲーム 機 (2005 年 頃 :PS: PS3 Xbox360) 転 送 速 度 約 10Mバイト/ 秒 メモリサイズ 約 500Mバイト メモリサイズの 増 加 > 光 メディアの 転 送 速 度 の 増 加 第 7 世 代 では すべてのメモリ 領 域 にロードするのに1 分 ぐらい PAGE10

11 光 メディアドライブとシーク 時 間 シーク 時 間 の 比 較 光 メディアドライブ: 100~500ミリ 秒 ハードディスク : 5~20ミリ 秒 約 20 倍 シークによるロード 時 間 の 増 加 もし100 個 のファイルをランダムに 読 む 場 合 シーク 時 間 : 100ミリ 秒 100 個 = 10 秒 失 われる リード 速 度 の 比 較 光 メディアドライブ: 約 10Mバイト/ 秒 ハードディスク: 約 20Mバイト/ 秒 約 2 倍 PAGE11

12 ドライブキャッシュ ドライブキャッシュの 効 用 - メモリなどの 一 般 的 なキャッシュとは 動 作 が 異 なるので 要 注 意 - ピックアップが 読 み 始 めると 指 定 された 範 囲 が 読 み 終 わっても その 先 を 読 み 続 ける - ドライブキャッシュがフルになると 読 み 込 み 停 止 - 後 方 への 多 少 のシークはペナルティがない ドライブキャッシュ 内 のデータを 捨 てるだけで 読 み 込 みは 継 続 する エミュレータについて - 通 常 エミュレータはドライブキャッシュのエミュレーションはしない 実 際 の 光 メディアのほうが 速 い い PAGE12

13 ロード 時 間 を 短 縮 するためには 本 資 料 に 記 載 の 情 報 や 画 像 などのコンテンツに 対 する 著 作 権 知 的 財 産 権 は 株 式 会 社 CRI ミドルウェアに 帰 属 します また 当 社 以 外 の 会 社 名 や 製 品 名 は それ ぞれ 各 社 の 登 録 商 標 または 商 標 です 各 種 コンテンツの 無 断 転 載 再 配 布 は 禁 止 します

14 ロード 時 間 を 短 縮 するには PAGE14

15 ファイルロードの 手 順 一 般 的 なファイル 読 み 込 みのシーケンス 1) 単 純 なファイルのロード オープン リード クローズ 2) シーケンシャルアクセス (ストリーミング, パックされたファイル) オープン リード リード リード クローズ 3) ランダムアクセス ( 辞 書 的 なデータ) オープン シーク リード シーク リード クローズ ゲームアプリでは 1)または2)が 多 い モデルやモーションなどを1つのファイルにパックしてある 場 合 は 最 初 にヘッダを 読 んで その 後 に 各 データを 読 み 出 すので 2)のスタイルになることが 多 い PAGE15

16 各 手 順 における 光 ディスクドライブの 動 作 オープン - ディレクトリ 情 報 (ディスク 上 の 位 置 やサイズ)の 取 得 - ディレクトリ 情 報 は 常 駐 方 式 とキャッシュ 方 式 がある - キャッシュ 方 式 の 場 合 メモリ 上 に 読 み 込 まれていなければ ディレクトリ 情 報 をロード ディレクトリ 情 報 は 再 内 周 にあることが 多 いため シーク 量 も 多 く ロード 時 間 に 大 きなペナルティを 与 える - ディレクトリ 情 報 のロードは ロード 時 間 の 不 安 定 要 素 となる また 音 声 やビデオのストリーム 再 生 の 途 切 れる れ 要 因 となる できる 限 りパッキングし ディレクトリ 情 報 は 常 駐 させる PAGE16

17 各 手 順 における 光 ディスクドライブの 動 作 シーク - 一 般 的 には ハンドル 内 のメンバーに 書 き 込 むだけの 非 常 に 軽 い 処 理 実 際 のピックアップのシーク( 移 動 )はリード 時 に 行 う - プラットフォームによっては 実 際 にピックアップが 移 動 するので 要 注 意 - 後 方 への 短 距 離 のシークは ほとんどペナルティが 発 生 しない 例 えば パックされたファイルが2048バイトアライメントになっていて アライメント 調 整 のために 読 み 飛 ばしても 大 丈 夫 - ピックアップのシーク 時 間 はリニアには 増 加 せず ある 閾 値 を 超 えると リニアに 増 加 していく (DVDで 数 百 Mバイト BDで 数 Gバイト) できる 限 りシークしないようにする できる 限 りシークしないようにする パッキングする 場 合 は ファイルを 連 続 的 に 配 置 する 単 一 ファイル 内 でも 連 続 的 に 読 み 込 むようにデータを 配 置 する PAGE17

18 各 手 順 における 光 ディスクドライブの 動 作 リード - 必 要 に 応 じてピックアップを 移 動 し ディスクからデータを 読 み 出 す - すでにドライブキャッシュに 存 在 する 場 合 は 高 速 に 読 み 出 し 可 能 - ドライブキャッシュに 存 在 しない または 足 りない 場 合 はさらに 読 み 出 す - 基 本 的 には 内 周 は 遅 く 外 周 は 速 い い どこでも 同 じ 速 度 になっているプラットフォームもある - 数 バイト 単 位 で 読 み 込 むとオーバーヘッドが 大 きい 圧 縮 し 実 際 に 読 み 取 るデータ 量 を 小 さくする できる 限 り 連 続 的 にリードする リードしたデータを 処 理 した 後 に 次 のリードをしても 処 理 時 間 が 短 時 間 であればドライブキャッシュが 吸 収 してくれる 数 バイト 単 位 で 読 む 場 合 は 中 間 バッファを 用 意 PAGE18

19 各 手 順 における 光 ディスクドライブの 動 作 クローズ - 通 常 は ほとんど 何 もせずにハンドル 領 域 を 解 放 するだけ - プラットフォームよっては まれにブロックされるので 要 注 意 パッキングしてクローズ 処 理 をしないようにする パッキングしてクローズ 処 理 をしないようにする クローズ 処 理 を 別 スレッドで 処 理 する PAGE19

20 ロード 時 間 を 短 縮 するための 手 法 パッキング オープン クローズの 負 荷 を 無 くす ファイル 配 置 の 最 適 化 できる 限 り 連 続 的 に 読 むようにファイルを 配 置 し シーク 時 間 を 短 縮 する データ 圧 縮 ファイル 圧 縮 によって 読 み 込 む 量 を 削 減 リード 時 間 を 短 縮 する 音 声 やビデオの 効 率 良 いストリーミング 音 声 やビデオの 効 率 良 いストリーミング データのロード 途 中 で 音 声 ファイルやビデオファイルへのアクセスを 少 なくする PAGE20

21 侍 道 3 のロード 時 間 の 短 縮 本 資 料 に 記 載 の 情 報 や 画 像 などのコンテンツに 対 する 著 作 権 知 的 財 産 権 は 株 式 会 社 CRI ミドルウェアに 帰 属 します また 当 社 以 外 の 会 社 名 や 製 品 名 は それ ぞれ 各 社 の 登 録 商 標 または 商 標 です 各 種 コンテンツの 無 断 転 載 再 配 布 は 禁 止 します

22 侍 道 3 について 販 売 : 株 式 会 社 スパイク 開 発 : 株 式 会 社 アクワイア 2008 年 11 月 13 日 発 売 予 定 非 常 に 自 由 度 の 高 い 剣 術 アクションゲーム PAGE22

23 侍 道 3 のロード 時 間 短 縮 への 道 のり 背 景 - エマージェント 社 のゲームエンジン Gamebryo を 使 用 -PC 上 では5 秒 のロード 時 間 がPLAYSTATION 3では25 秒 に - アクセス 解 析 を 行 い ロード 時 間 を 短 縮 -69 個 のファイル(トータル25Mバイト)を 約 600 回 で 分 割 リード ロード 時 間 短 縮 の 過 程 - オリジナル 25 秒 - 音 声 のストリーミング 再 生 の 停 止 17 秒 8 秒 改 善 - パッキング 14 秒 3 秒 改 善 - ファイル 配 置 の 調 整 10 秒 4 秒 改 善 - 圧 縮 7 秒 3 秒 改 善 PAGE23

24 侍 道 3 (Gamebryo)への ファイルマジックPRO の 組 み 込 み ファイルマジックPRO PRO の 組 み 込 み - ゲームエンジン Gamebryo のファイルアクセスレイヤの 置 き 換 え 侍 道 3 Gamebryo ファイルアクセスクラス NiFileの 派 生 クラス NiCriFileを 作 成 簡 単 に 置 き 換 え 可 能 NiCriFile ファイルマジックPRO プラットフォームSDK PAGE24

25 短 縮 のための 手 法 1 ( 音 声 のストリーミング 再 生 の 停 止 ) 音 声 ストリーミングの 停 止 - データロード 時 に 他 社 ミドルウェアを 使 用 し 音 楽 を 再 生 - ストリーム 用 バッファへ 読 み 込 むために 1 秒 間 に 数 回 のアクセス - データファイルのロード 中 に 割 り 込 んで 音 声 データを 読 み 込 む シークが 頻 繁 に 発 生 していた - ドライブキャッシュが 破 棄 され 約 1/3のパフォーマンスが 失 われていた データロードが25 秒 から17 秒 になり 8 秒 短 縮 PAGE25

26 短 縮 のための 手 法 2 (パッキング) パッキングによるオープン クローズ 処 理 の 除 去 - オープンに 時 間 がかかる 場 合 とそうでない 場 合 が 存 在 ディレクトリ 情 報 のアクセスが 起 きているのときに 遅 いのでは - 約 9000 個 のデータファイルを1つのファイルにパッキング - 初 期 化 時 に ディレクトリ 情 報 をロードするようにシステムを 修 正 - 起 動 時 にオープンを1 回 だけ 行 い 2 度 とオープン クローズ 処 理 はしない 17 秒 が14が 秒 になり 3 秒 改 善 された PAGE26

27 短 縮 のための 手 法 3 (ファイル 配 置 の 調 整 ) シークが 起 きないようにファイルを 配 置 - ファイルアクセスのログから シークが 起 きないようにファイルを 配 置 パックされたファイル 内 を 連 続 的 に 読 み 出 すようになった - Gamebryo は ファイル 内 を 数 十 回 にわけて 細 かくリードするが ファイル 内 ではシークせずに 連 続 的 に 読 み 出 している - 256Kバイト バイトの 内 部 バッファを 持 ち 細 かいリードのオーバヘッドを 緩 和 した - 最 初 にエミュレータを 用 いて 計 測 したときは12 秒 だった - 実 際 にBDを 焼 いて 計 測 すると10 秒 となった (ドライブキャッシュの 効 用 ) 14 秒 が10が 秒 になり 4 秒 改 善 された PAGE27

28 ドライブキャッシュの 効 用 データ 処 理 時 間 を 隠 蔽 - データ 処 理 後 のリード 時 間 が 非 常 に 短 くなる ドライブキャッシュからシステムメモリに 転 送 するだけ - ドライブキャッシュ 上 のデータが 無 くなると 通 常 の 読 み 取 り 速 度 に 戻 る <アクセス 履 歴 の 概 略 > Load Load <ロードされたデータを 処 理 > Load Load Load Load 15 msec 通 常 の 読 み 込 み 15 msec 40 msec キャッシュに 貯 まる 6msec キャッシュから 6msec 転 送 11msec 15msec PAGE28

29 短 縮 のための 手 法 4 (ファイルの 圧 縮 ) ファイルを 圧 縮 - 内 部 バッファサイズを5Mバイトに 増 やした ( Gamebryo のグラフィックデータのほとんどは5Mバイト 以 下 だったため) - 5Mバイト 以 下 のファイルを 圧 縮 圧 縮 率 は60% 程 度 - 圧 縮 ファイルを 内 部 バッファに 読 み 込 み 展 開 し Gamebryo から の 要 求 に 従 って 内 部 バッファからコピー コピーして 渡 した - 圧 縮 ファイルの 読 み 込 みと 展 開 のオーバーラップはできなかった 10 秒 が7 が 秒 になり 3 秒 改 善 された 読 み 込 み 展 開 バッファ 付 きリーダー バッファ コピー システムメモリ PAGE29

30 パッキングについて 本 資 料 に 記 載 の 情 報 や 画 像 などのコンテンツに 対 する 著 作 権 知 的 財 産 権 は 株 式 会 社 CRI ミドルウェアに 帰 属 します また 当 社 以 外 の 会 社 名 や 製 品 名 は それ ぞれ 各 社 の 登 録 商 標 または 商 標 です 各 種 コンテンツの 無 断 転 載 再 配 布 は 禁 止 します

31 パッキングの 問 題 点 プログラマ vs グラフィッカー - プログラマはパフォーマンスのためにパッキングしたいが グラフィッカーはすぐに 確 認 したいのでパッキングするのはいやだ 圧 縮 によるパッキング 時 間 の 増 加 - パッキングだけならまだしも 再 圧 縮 すると 非 常 に 時 間 がかかる パッキングされていないファイルも 同 じAPIじ APIでアクセスしたい - 制 作 工 程 上 どうしてもパッキングできないファイルがでてくる - プログラマは これらのファイルに 同 じAPIで 簡 単 にアクセスしたい PAGE31

32 追 記 機 能 追 記 機 能 によるデバッグの 効 率 化 - 数 Gバイトを 超 えるパッキングには 数 時 間 必 要 - 追 記 機 能 によりターンアラウンド 時 間 を 短 くでき 効 率 良 くデバッグできる - α 版 やβ 版 などの 納 期 間 際 には 重 宝 < 追 記 の 仕 組 み> 追 加 する ファイル 追 加 追 記 追 加 された ファイル ディレクトリ 情 報 更 新 された ディレクトリ 情 報 PAGE32

33 マルチバインド 機 能 によるデバッグの 効 率 化 更 新 された 個 別 ファイルの 自 動 ロード - ディスク 上 のパックファイルとホストPC 上 のディレクトリをマルチバインド - プログラムを 変 更 せずに リアルタイムにデータの 差 し 替 えができる バインダ システム メモリ DVD 内 の パックファイル ホストPC PCの ディレクトリ ネットワーク 更 新 ファイル をコピー グラフィッカー ホストPC 上 のディレクトリ 内 に 更 新 ファイルが 存 在 すれば 優 先 的 にロード PAGE33

34 バインダとマルチバインド1 バインダ - プログラマは パックしたファイル 内 の 個 々のファイルをロードする ためにバインダとファイル 名 を 指 定 する Load(ローダー, バインダ, ファイル 名, 読 み 込 み 先 バッファ); ロードしたい 個 々のファイル バインダ ローダー Load() システム メモリ パックファイル 仮 想 的 な デバイス PAGE34

35 バインダとマルチバインド2 マルチバインド - 複 数 のパックファイルやプラットフォームのフォルダ(ディレクトリ)をバインド 優 先 度 フォルダ (ディレクリ) A Load( A ) システム メモリ パック ファイル1 A バインダ ローダー パック ファイル2 A 同 じ 名 前 のファイルがパックファイル やディレクトリに 存 在 する 場 合 は 優 先 度 の 高 いファイルがロードされる PAGE35

36 バインダとマルチバインド3 マルチバインドの 効 用 - 再 パッキングせずにデータの 更 新 が 可 能 - ゲームプレイ 中 でもリアルタイムに 差 し 替 えることができる - ハードディスクやメモリースティック 上 のパックファイルやディレクトリを バインドすることによって ロード 時 間 を 短 縮 - パックファイルを 分 割 しておくことによって パッキング 時 間 を 短 縮 - 2 層 のメディアであっても ひとつのバインダで 管 理 できる -RAM 上 のパックファイルをバインドすることによって RAMディスク のような 機 能 を 実 現 可 能 PAGE36

37 パッキングファイルフォーマットの 工 夫 アライメント 調 整 - セクター(2048バイト)のアライメント - DMA (4, 32, 64, 512バイトなど)によるアライメント - より 小 さくしたい 場 合 は1バイトアライメント ファイルマジックPRO PROのディレクトリ 情 報 フォーマット - ファイル 識 別 子 によって 6or10バイト/ファイルでファイルを 管 理 可 能 - 64Kバイト 超 えるファイルの 場 合 は ファイル 管 理 情 報 が 自 動 的 に 10バイト/ファイルとなり 管 理 用 の 領 域 をコンパクトに 抑 える - 展 開 後 のファイルサイズを 保 持 するため 事 前 にオリジナルのファイル サイズを 取 得 できる PAGE37

38 重 複 データの 一 元 化 機 能 異 なるファイルであっても 重 複 データを 一 元 化 - ファイル 名 が 異 なっていても 内 容 を 比 較 する - 内 容 が 同 じであれば パックファイル 内 では 実 体 は1つしかもたない - ランタイムライブラリでは 異 なるファイル 名 で 同 一 データをアクセス ゲームプログラム a.dat // a.dat の 読 み 込 み Load( a.dat ); // b.dat の 読 み 込 み Load( b.dat ); b.dat a.dat と b.dat の の 内 容 は 同 じ パックファイル PAGE38

39 ファイル 配 置 の 最 適 化 本 資 料 に 記 載 の 情 報 や 画 像 などのコンテンツに 対 する 著 作 権 知 的 財 産 権 は 株 式 会 社 CRI ミドルウェアに 帰 属 します また 当 社 以 外 の 会 社 名 や 製 品 名 は それ ぞれ 各 社 の 登 録 商 標 または 商 標 です 各 種 コンテンツの 無 断 転 載 再 配 布 は 禁 止 します

40 シークの 問 題 点 シーク 時 間 によるロード 時 間 の 増 加 -100~500ミリ 秒 と 非 常 に 遅 い (ハードディスクの10 倍 以 上 ) -50ファイル 読 むと 平 均 150ミリ 秒 で7.5 秒 失 われる 光 ディスクドライブの 実 力 - シークせずにリードするとドライブキャッシュの 効 用 によって ピックアップは 最 高 速 で 読 み 続 ける - ハードディスクは FATなどで 管 理 されるためシークが 発 生 - 最 高 速 で 読 み 続 ける 場 合 ハードディスクの 約 50%ぐらい - 圧 縮 技 術 を 併 用 すると 80%ぐらいに 肉 迫 PAGE40

41 ファイル 配 置 によるロード 時 間 の 短 縮 ファイルアクセスログからファイル 配 置 を 調 整 ファイルアクセスログからファイル 配 置 を 調 整 - ロード 時 間 の 大 敵 である シーク 時 間 を 削 減 PAGE41

42 単 純 な 配 置 ファイルのグループ 化 - ファイルをグループ 化 することで だいぶシーク 時 間 を 軽 減 できる ファイルリスト A B C D X Y Z アクセスログ A B C D X Y Z A B C D PAGE42

43 グルーピングによるファイル 配 置 シーンやキャラクタなどの 複 数 データをグループ 化 シーンやキャラクタなどの 複 数 データをグループ 化 - グループ 定 義 情 報 に 従 ってファイルを 近 接 配 置 アクセスログからグループを 自 動 的 に 定 義 PAGE43

44 問 題 1 下 記 のログから 最 適 な 配 置 を 考 えてみましょう ファイルリスト A B C D X Y Z アクセスログ A B X C D A B Y C D A B Z C D PAGE44

45 File MANA : File Majik Analytics( 仮 ) 人 工 知 能 - 天 文 学 的 な 組 み 合 わせをヒューリスティックに 探 索 すること - 適 用 例 :チェス オセロ 将 棋 など ファイルの 並 べ 方 は 何 通 り? - 少 なければ 総 当 りでも 大 丈 夫 - 順 列 覚 えていますか? 階 乗 です - 例 えば 1 万 個 のファイルの 並 べ 方 は 10000P10000 = 約 300 (0が35659 個 ) 通 り - なにかしらの 人 工 知 能 てきなアプローチが 必 要 File MANA (ファイル マナ) PAGE45

46 File MANA のデモンストレーション シーク 時 間 や リード 時 間 を 評 価 しながら 探 索 PAGE46

47 解 答 1 ABCDXYZ の 場 合 - AB X CD AB Y CD AB Z CDで8 8 回 です ( はシークを 表 します ) ABXCDYZ の 場 合 - ABXCD AB Y CD AB Z CDで6 6 回 です YCDABXZ の 場 合 - ABX CDAB YCDAB Z CDで4 回 4 回 です ( 正 解 ) ZCDABXY などX Y Zが CDAB の 外 側 にあれば 同 じです PAGE47

48 問 題 2 下 記 のログから 最 適 な 配 置 を 考 えてみましょう ファイルリスト A B C D X Y Z アクセスログ A B X C D A B Y C D A B Z C D A B Y C D A B Z C D PAGE48

49 解 答 2 YCDABXZ の 場 合 - ABX CDAB YCDAB Z CDAB YCDAB Z CD で7 7 回 です YCDABZX の 場 合 - AB X CDAB YCDABZ CDAB YCDABZ CD で6 6 回 です ( 正 解 ) PAGE49

50 ユーザー 視 点 でのロード 時 間 ユーザーの 体 感 するロード 時 間 -10 秒 が5 秒 になると 短 くなると 体 感 できる -1 秒 が0.5 秒 になっても サクサク 感 は 上 がるが ロード 時 間 が 短 縮 したとは 感 じない ピンポイントでのチューニングが 必 要 - めだって 長 いロード 時 間 をピンポイントで 短 縮 するとより 効 果 的 使 用 頻 度 の 高 いキャラクタやステージに 着 目 - 人 気 のあるキャラクタや 最 初 の 方 のステージのロード 時 間 を 短 くする - 10 万 人 のプレーヤの 総 ロード 待 ち 時 間 が 短 くなる ゲームの 盛 り 上 がりを 意 識 してロード 時 間 を 調 整 - ボスキャラ 退 治 後 のロードはあまり 気 にならない - 盛 り 上 がる 手 前 でロードはNG PAGE50

51 デュプリケート 機 能 によるさらなるロード 時 間 の 削 減 複 数 のグループに 属 するファイルを 自 動 的 にデュプリケート 複 数 のグループに 属 するファイルを 自 動 的 にデュプリケート - メディア 上 の 空 き 領 域 を 利 用 してロード 時 間 を 削 減 PAGE51

52 圧 縮 によるロード 時 間 の 短 縮 本 資 料 に 記 載 の 情 報 や 画 像 などのコンテンツに 対 する 著 作 権 知 的 財 産 権 は 株 式 会 社 CRI ミドルウェアに 帰 属 します また 当 社 以 外 の 会 社 名 や 製 品 名 は それ ぞれ 各 社 の 登 録 商 標 または 商 標 です 各 種 コンテンツの 無 断 転 載 再 配 布 は 禁 止 します

53 ロード 時 間 を 短 縮 するには 圧 縮 PAGE53

54 圧 縮 技 術 を 導 入 するための 課 題 1 圧 縮 率 - 可 逆 圧 縮 なので40~60% 程 度 が 目 安 展 開 速 度 - 読 み 込 み 時 間 よりも 短 時 間 で 展 開 できる 必 要 ワークサイズ - 辞 書 などの 展 開 処 理 に 必 要 なワークメモリ - 圧 縮 データを 一 時 的 に 保 持 するテンポラリメモリ スレッドアーキテクチャ - ドライブからの 読 み 込 み 処 理 は メインスレッドより 高 くする - デコード 処 理 は ゲーム 処 理 の 空 き 時 間 に 行 うために メインスレッドより も 低 くする PAGE54

55 圧 縮 技 術 を 導 入 するための 課 題 2 圧 縮 したデータを 展 開 するための 一 時 バッファが 必 要 - 圧 縮 データを 一 時 バッファにロード 目 的 の 領 域 へ 展 開 圧 縮 してみないとサイズがわからない - 圧 縮 できない 場 合 もある ( 大 きくなってしまうことも...) オリジナルのファイルサイズが 知 りたい - データ 領 域 を 何 バイト 確 保 するかをロードする 前 に 知 りたい 一 般 的 な 圧 縮 データの 展 開 方 法 圧 縮 データ ロード 一 時 領 域 展 開 オリジナル データ PAGE55

56 ファイルマジックPRO による 圧 縮 展 開 展 開 時 に 一 時 バッファを 必 要 としない 自 己 エリア 展 開 - 展 開 用 の 一 時 バッファを 使 用 せずに ロードされた 領 域 で 展 開 プログラマは 圧 縮 されているかどうかを 意 識 せずにロード プログラマは 圧 縮 されているかどうかを 意 識 せずにロード -Load 関 数 を 呼 ぶだけで 圧 縮 されているデータは 自 動 的 に 展 開 される PAGE56

57 マジック ディコンプ TM のアルゴリズム1 ファイル 後 方 より 圧 縮 展 開 - ファイルデータの 終 端 から 圧 縮 ロードしたデータは 後 方 から 展 開 高 速 な 自 己 エリア 展 開 を 実 現 先 頭 圧 縮 圧 縮 データ オリジナル データ 圧 縮 データ 読 込 み 展 開 終 端 パッキングツール ライブラリ PAGE57

58 マジック ディコンプ TM のアルゴリズム2 スライド 辞 書 による 圧 縮 -13ビットのウィンドウ 長 ( 一 致 する 文 字 列 の 探 索 範 囲 :8195バイト) - 一 致 長 はVLC( 可 変 長 コード)を 使 用 最 低 一 致 長 は3バイト -ZIPやLHAは 圧 縮 できなかったデータや 一 致 長 をハフマン 圧 縮 辞 書 領 域 が 必 要 になってしまうことと 処 理 が 遅 くなってしまうので ハフマン 圧 縮 はしていない 圧 縮 率 も 数 パーセント 程 度 の 低 下 -ZLIBの2 倍 程 度 の 展 開 速 度 (Xbox360で 測 定 ) スライド 辞 書 法 の 基 本 原 理 A B C D E A B C D X Y Z F F F F F F F F F F F F 5 個 前 から 4つ 一 致 (5, 4)とし てコード 化 3 個 前 から 9つ 一 致 (3, 9)とし てコード 化 PAGE58

59 読 み 込 み と 展 開 の 並 列 処 理 読 み 込 み と 展 開 をオーバーラッピング - 展 開 処 理 を 別 スレッドで 空 き 時 間 に 実 行 - ファイル 単 位 で 読 み 込 み と 展 開 をオーバーラッピング 展 開 時 間 をほぼゼロに! PAGE59

60 圧 縮 によるリード 時 間 の 削 減 可 逆 圧 縮 によるリード 時 間 の 短 縮 - ゲームデータは 約 40%ぐらいに 圧 縮 可 能 リード 速 度 が2.5が 倍 に! PAGE60

61 ランタイムライブラリによる 高 速 化 本 資 料 に 記 載 の 情 報 や 画 像 などのコンテンツに 対 する 著 作 権 知 的 財 産 権 は 株 式 会 社 CRI ミドルウェアに 帰 属 します また 当 社 以 外 の 会 社 名 や 製 品 名 は それ ぞれ 各 社 の 登 録 商 標 または 商 標 です 各 種 コンテンツの 無 断 転 載 再 配 布 は 禁 止 します

62 ランタイムライブラリの 設 計 目 標 非 同 期 型 API - 裏 読 みが み 簡 単 に 実 現 できる 使 いやすいAPI パックしたファイルとパックしていないファイルの 切 り 替 え - パックしたファイルも 個 別 のファイルも 同 じAPIでロード 圧 縮 されたファイルか 否 かを 区 別 せずにロード - プログラマが 圧 縮 を 意 識 せずにロードできる スレッドアーキテクチャ - マルチスレッド 環 境 シングルスレッド 環 境 でも 同 じAPI - ユーザのマルチスレッドシステムにも 高 い 親 和 性 を 持 つ PAGE62

63 HTTPプロトコル とファイルロードAPI fopen, fread, fcloseの の 問 題 -3ステップに 分 かれていると 状 態 遷 移 の 管 理 が 難 しい - 例 えば fopen, fclose 中 にディスクが 取 り 出 された 場 合 などの 異 常 系 の 処 理 が 複 雑 になる HTTPプロトコルのシンプルさ -Getコマンド ひたすらリードするのみ ローダー - バインダとファイル 名 でリードリクエスト ロードの 完 了 チェック // ロードリクエスト Load(ローダー, バインダ, ファイル 名, バッファ, バッファサイズ); // 状 態 チェック while ( GetStatus(ローダー)!= COMPLETE ) // 完 了 チェック ; PAGE63

64 ノンブロッキングファイルシステム ノンブロッキングなロード 関 数 - ローダーを 作 って ロードリクエストを 発 行 (Load 関 数 ) - ブロックしないのでゲームプレイ 中 の 裏 読 みが 可 能 - ローダーに 対 して 完 了 したか 否 かをチェック CriFsLoader ldr; // ローダー ldr = CreateLoader(); // ローダーの 作 成 Load(ldr, NULL, a.dat,buf, bufsize); // ロード 開 始 while(getstatus(ldr)!= COMPLETE ) // ロード 完 了 チェック ; DestroyLoader(ldr); // ローダーの 消 去 PAGE64

65 パッキングされたファイルの 読 み 込 み パックファイルをバインダ( 仮 想 的 なデバイス)へ 登 録 - パックされたファイルをバインダに 登 録 (バインド) - バインダとファイル 名 を 指 定 してロード CriFsBinder bnd; // バインダ // CPKファイルのバインド id = BindCpk(bnd, game.cpk ); // バインド 完 了 チェック while(getstatus(bnd)!= COMPLETE ) ; // バインダとファイル 名 によりロード Load(ldr, bnd, a.dat,buf, bufsize); // ロード 完 了 チェック while(getstatus(ldr)!= COMPLETE ) ; バインド パック ファイル バインダ ローダー Load() システム メモリ PAGE65

66 パッキングしていないファイルの 読 み 込 み バインダにNULL NULLを を 指 定 - パッキングしていないファイルも 同 じAPIじ APIで で 非 同 期 にロード - バインダをNULL NULLにすることで プラットフォームのファイルシステムから 直 接 個 々のファイルをロード <パッキングしたファイル> Load(バインダ バインダ, ファイル 名, buf, bufsize); <パッキングしていないファイル> Load(NULL NULL, ファイル 名, buf, bufsize); PAGE66

67 マルチバインド1 複 数 のパックファイルからのロード - バインダに 複 数 のパックファイルをバインド - バインダは バインドされた 複 数 のパックファイルを 検 索 しロード BindCpk(bnd bnd,, null, pack1.cpk ); // bndにpack1.cpk pack1.cpkをバインド BindCpk(bnd bnd,, null, pack2.cpk ); // bndにpack2.cpk pack2.cpkをバインド Load(ldr, bnd, a.dat, buf, bufsize); // pack1.cpk 内 のa.datの a.datをロード Load(ldr, bnd, b.dat, buf, bufsize); // pack2.cpk 内 のb.datの b.datをロード パック ファイル pack1.cpk パック ファイル pack2.cpk a.dat b.dat バインダ bnd ローダー ldr Load( ); システムメモリ PAGE67

68 マルチバインド2 バインド 対 象 とその 動 作 1) パックファイル 2) フォルダ 3) 個 々のファイル ディレクトリ 情 報 の 読 み 込 み 常 駐 させる ファイルオープン 時 の 検 索 対 象 となる ファイルをオープンしておき ロードの 負 荷 を 下 げる パックファイル A Load( ); システムメモリ フォルダ (ディレクリ) X Z Y バインダ ローダー 個 々のファイル P PAGE68

69 マルチバインド3 バインダ 内 ファイルのバインド Bind(bnd1, NULL, all.cpk ); // all.cpkは は 独 立 したファイル Bind(bnd2, bnd1, stage1.cpk ); // stage1.cpkはall.cpk all.cpkの の 中 Load(ldr,, bnd2, a.dat ); - 入 れ 子 構 造 が 持 てることによって 様 々なデータをパッキング 可 能 - 単 一 ファイル フォルダ メモリを を 組 み 合 わせることによって 非 常 に 柔 軟 なデータ 管 理 ができる Load( ); a.dat バインダ bnd1 a.dat バインダ bnd2 ローダー all.cpk stage1.cpk システム メモリ PAGE69

70 ファイルインストール 機 能 による 読 み 込 みの 高 速 化 高 速 な 補 助 記 憶 装 置 へパックファイルをコピーしロードを 高 速 化 - ハードディスクやメモリースティック やメモリースティックにパックファイルをコピー - パックファイルが 存 在 しないときは ディスク 上 のデータをロード 光 ディスク システム メモリ パック ファイル バインダ HDD コピー パック ファイル HDD 上 にパックファイルが 存 在 しないときは 自 動 的 に DVD 上 のファイルをロード PAGE70

71 RAMディスク 機 能 による 高 速 化 メモリ 上 にパックファイルを 常 駐 - 使 用 頻 度 の 高 い 小 さめなファイルをメモリに 常 駐 シークが 減 り ロード 時 間 が 大 幅 に 改 善 - マルチバインド 機 能 により プログラムを 変 更 せずにメモリの 空 き 容 量 に 合 わせて 調 整 可 能 優 先 的 にロードするパックファイルを 指 定 できる バインダ システム メモリ DVD 内 の パックファイル メモリ 内 の パックファイル メモリ 上 のパックファイル 内 に ファイルが 存 在 すれば そちらを 優 先 的 にロード PAGE71

72 複 数 ファイルのロード 複 数 のローダーにロード 関 数 を 実 行 - 一 時 バッファを 必 要 としない マジック ディコンプ マジック ディコンプ の 効 果 により 複 数 のファイルに 対 して 一 度 にロード 関 数 を 実 行 可 能 - ディスクからのリード リードと と 圧 縮 データの 展 開 が 並 行 動 作 // ロード 開 始 Load(ldr1, a.dat,buf1, bsize1); Load(ldr2, b.dat,buf2, bsize2); Load(ldr3, c.dat,buf3, bsize3); Load(ldr4, d.dat,buf4, bsize4); // ロード 完 了 チェック while(isallcomplete()!= COMPLETE ) ; < 読 み 込 みと 展 開 のオーバーラッピング> 時 間 ファイル1 ファイル2 ファイル3 ファイル4 読 み 込 み 展 開 読 み 込 み 展 開 読 み 込 み 展 開 読 み 込 み PAGE72

73 バッファ 付 きファイルリーダー (ANSI 標 準 入 出 力 API) fopen, fread, fclose 的 APIの の 実 装 - ファイルフォーマットを 解 析 しながらロードする 場 合 は バッファ 付 きファイル リーダーが 必 要 - 光 メディアの 場 合 は バッファサイズを 大 きめにする ( にする (256Kバイトぐらい) 小 さいとドライブに 対 しリードリクエストがかからないことがある バッファ 付 きリーダー fread( ( ); システムメモリ バッファ PAGE73

74 ストリーミング 再 生 中 のデータロード ADXのストリームバッファの 管 理 -500Kバイト 程 度 (10 秒 ぐらい)のバッファを 用 意 - 音 楽 用 バッファの 閾 値 を 低 く(1 秒 程 度 )に 設 定 再 読 み 込 み 開 始 再 読 み 込 み 開 始 1 秒 音 楽 はデータロード は 中 も 再 生 されている 再 読 み 込 み 開 始 の 閾 値 を 下 げて シークを 軽 減 できる データを 連 続 して 読 み 込 める 音 楽 音 声 1 音 声 2 PAGE74

75 ストリーミングバッファの 効 率 的 な 利 用 D-BAS TM (ダイナミックバッファアロケーションシステム) - 音 楽 だけを 再 生 しているときは すべてのバッファを 音 楽 用 に 割 り 当 てる データの 読 み 込 みを 途 切 れを 少 なくし ロード 時 間 が 短 縮 データの 読 み 込 みを 途 切 れを 少 なくし ロード 時 間 が 短 縮 - セリフや 効 果 音 が 再 生 されたときは 音 楽 用 バッファを 分 割 して 割 り 当 てる PAGE75

76 グループロード 機 能 グループ 名 により 複 数 のファイルを 一 括 ロード 1) 各 ファイル 名 と 個 々のロード 領 域 を 指 定 2) 一 つの 領 域 に 一 括 ロードした 後 に ファイル 名 からアドレスを 取 得 3) 各 ファイルをロードする 前 にコールバックがかかり コールバック 関 数 から 逐 次 ロードアドレスを 指 定 する 1) 個 々のロード 領 域 を 指 定 2) ファイル 名 からロードアドレスを 取 得 A B C A B C A B C A B C GetAddress( A ); GetAddress( B ); GetAddress( C ); グループX システムメモリ グループX システムメモリ PAGE76

77 Now Loading 撲 滅 のために ゲームステートによるロード 管 理 - シームレスなゲームはメモリ 管 理 (フラグメンテーション)との 戦 い - ゲームステートの 遷 移 図 から 近 接 するステートデータを 先 読 み - ステート 毎 に 使 用 するデータをグループ 化 グループロード S9 S11 S11 S6 S2 S5 S1 S4 S3 S10 S8 S7 Googleマップのように 現 在 S1にいるのであれ ば 周 辺 のデータをロー ド ステート 毎 にメモリを 割 り 当 てて フラグメン テーションを 起 こさない ようにする PAGE77

78 まとめ 光 メディアドライブはクセがあるので 一 筋 縄 ではいきません とりあえずパッキングしましょう グラフィッカーさんやサウンド 屋 さんと 仲 良 くしましょう 配 置 を 気 をつけると いろいろなご 利 益 があります 圧 縮 すると 容 量 を 稼 げるだけでなくロード 時 間 も 短 くなります ロード 設 計 もゲームプレーヤーの 視 点 が 大 切 より 濃 密 なプレイ の 楽 しめるゲームを! PAGE78

79 お 問 い 合 わせ 先 お 問 い 合 わせは PAGE79