Xbox Series X: 次世代を担う技術の紹介
昨年の 12 月中旬に発表された Xbox Series X は、これまで発売されてきたゲーム機の中で最速であり、最も高い性能を備えた次世代機としての体験をプレイヤーの皆さまにお届けします。2020 年のホリデーシーズンに発売される Xbox Series X は基本性能、高速性、互換性といった面で新たな金字塔を打ち立て、歴代の Xbox ゲームをも包含し、過去 4 世代に渡って発売された数千に及ぶゲームのラインナップを次世代へと引き継ぎます。
最近、Xbox Series X を支える技術と、開発チームがどのように次世代のゲーム体験を定義づけたかを、Austin Evans や Digital Foundry といった著名な技術エキスパートと共に触れる機会がありました。その際、Xbox Series X に関する話題として、搭載される独自設計のプロセッサ、遅延の解決方法、描画能力の向上や下位互換性について、一日かけて話し合いました。
(編集者メモ: 本稿の中で使用されるすべての略語に、説明がついていない場合があります。そのため、それぞれの略語の説明を記載した Xbox Series X 用語集を作成しました。略語の登場する箇所に用語集へのリンクを作成しておきますので、参照ください。)
次世代の Xbox は基本性能、高速性、そして下位互換性という 3 つの重要な点で定義づけられています。それぞれの柱を支える特徴や技術について、更に詳しく見ていきましょう。
これまでで最もパワフルな性能を持つ Xbox
Xbox Series X の初期構想の段階から、開発チームはより強力な Xbox を生み出す事に意欲を見せていました。そこで、まず議論されたのが、次世代における「パワー」の定義でした。過去の世代において、パワーとはグラフィック性能が最重視される形で定義されてきました。そういった背景から、ゲームのグラフィックは 8bit、16bit とビット深度が変わり、2D、3D と次元が変わり、SD から HD、そして今や 4K へと解像度が変化しようとしています。
昨今、ゲーマーは 60fps で描画され、高い視覚忠実度を保ち、精密で応答性の高い入力システムを備えたゲームを求めるようになってきました。ゲーム開発者はこれらの要望に応えるため、動的解像度などの手法を用いて高画質と高フレームレートを両立させてきましたが、これらの手法はいずれも現世代機のハードウェアとしての処理能力限界を回避するために採用されたものです。そして、この先、Xbox Series X の登場で、こういった回避策を取らざるを得なかった状況が劇的に変化します。加えて、良くなるのは画質だけではなく、ゲームプレイのしやすさも合わせて向上するのです。
Xbox Series X プロダクト マネージメント ディレクターの Jason Ronald は、「Xbox Series X は GPU の性能面で大幅な増強が行われ、さらにはハードウェアによるレイトレーシングまでを備え、これまで最高峰とされてきたグラフィック水準を塗り替えることになります。一方で、次世代のゲーム体験はグラフィックのみで決定づけられるとは考えていません」と、述べています
Xbox Series X の開発チームは当初から、ゲーム開発者に制限をかけずに済み、かつ 4K 解像度で 60fps の描画ができる次世代ゲーム機を作り上げる必要性に気づいていました。その上で、これまでゲーム機では実現不可能だと考えられていた 120fps での描画を、考えうる中で最も条件が厳しく、競技性の高いゲームでも実現できるように挑戦を重ねました。解像度やフレームレートに関しては、ゲーム開発者に決定権を委ねるのが最も良い解決法であるとは知りつつも、Xbox Series X が超大型タイトル、esports タイトル、さらには独創的なインディーゲームクリエイターの求める要件を満たしたシステムとして成立することは、開発チームにとって重要な課題でした。
次世代機に求められる姿を実現するため、開発チームがまず推し進めたのが、15 年前に Xbox 360 の生産でパートナーシップを結んで以降、チップの生産を一手に手掛けていた AMD とのパートナーシップの強化でした。チーム間の連携を強化することで生み出された製品が Xbox Series X をどのように変えるのかを、AMD の CVP でシニアフェローを務め、セミカスタム製品とテクノロジを担当する Sebastien Nussbaum 氏に伺いました。
Nussbaum 氏は、変換型デザインへの取り組み、および世代交代が繰り返されることで向上した処理能力のおかげで、「この次世代機はゲーム開発者が革新的な技術を試す丁度良い遊び場になる」とXbox Series X を評価しました。それを成し得ているのが、新しく設計された 8 コア AMD Zen2 プロセッサと RDNA-2 クラスの GPU によって生み出される、途方もない処理能力です。
Xbox Series X が搭載する次世代のアーキテクチャによって、ゲーム開発者はこれまで目の当たりにしたことの無いような、リアルで没入感のあるゲーム体験を開発することができるようになります。同時に、AMD のチームは次世代の DirectX 環境が整備できるようになり、こういった一連の流れはゲーム業界の更なる躍進に繋がるのです。
「Xbox Series X は、マイクロソフトと共同で実施してきた中で最大規模の SOC および API デザインの世代刷新になります。この試みに、信頼されているマイクロソフトパートナーとして当社が参加していることに名誉を感じます。Xbox Series X は技術革新という観点から見ても、次世代機の中で最も強く時代を牽引し、その指針はこれからの DirectX 環境での創作活動に広く伝播するでしょう」と Nussbaum 氏は今回の共同開発の成果を高く評価しています。
AMD によるプレゼンテーションに続き、Xbox Series X テクニカル フェローの Andrew Goossen により、Xbox Series X に搭載されている様々な機能について深く学ぶセッションが開かれました。以下にスペック表を用意し、同時に用語集へのリンクを作成し、それぞれの単語がどういう意味を持っているのかを参照できるようにしてあります。
| CPU | 8 コア @ 3.8 GHz (サイマルテイニアス マルチスレッディング (SMT) 使用時3.66 GHz) カスタム Zen 2 CPU |
| GPU | 12 TFLOPS, CU x52 @ 1.825 GHzカスタム RDNA 2 GPU |
| ダイサイズ | 360.45 mm2 |
| 製造プロセス | 7nm Enhanced |
| メモリ | 16 GB GDDR6 バスサイズ 320 bit |
| メモリバンド幅 | 10GB @ 560 GB/s, 6GB @ 336 GB/s |
| 内部ストレージ | 1 TB カスタム NVME SSD |
| 入出力転送速度 | 2.4 GB/s (生データ), 4.8 GB/s (カスタムハードウェアによる圧縮データ展開時) |
| 拡張可能ストレージ | 1 TB 拡張カード (内部ストレージ量と一致) |
| 外部ストレージ | USB 3.2 外付け HDD に対応 |
| 光学ドライブ | 4K UHD ブルーレイドライブ |
| パフォーマンス目標 | 4K @ 60 FPS, 最大120 FPS |
さらに詳しい情報を知りたい場合は、Digital Foundry が投稿している動画を見る事でより細かく、Xbox Series X の機能がどのようにゲーム開発者やプレイヤーに影響を与えるのかを知ることができます。
Xbox Series X の機能の中でプレイヤーが最も体感できる要素としては、間違いなくハードウェアによる DirectX レイトレーシングに対応し、光源や音源の性質を旧世代機よりも格段に正確に、それもリアルタイムで表現できるようになったことが挙げられます。この新技術がどのようにゲームに影響を与えるかを分かりやすくするために、『Minecraft』のテクニカル ディレクターである Clayton Vaught による技術デモンストレーションを通して、レイトレーシングがどのように『Minecraft』の世界を描き換えるのかを確認しました。
現行機でのプレイ映像と、レイトレーシングの有効になっている次世代機の映像を順に切り替えながら、Vaught はあらかじめ用意されたワールドを歩き回り、レイトレーシングによる正確な光線処理がゲーム内の表現を新たな段階まで昇華させていることを説明しました。光を遮る物体によって生み出される影は、プレイヤーと物体の距離に合わせて強弱がつけられ、溶岩は温かみのある赤熱光を放ち、その光は傍を走るトロッコの線路に反射しています。月も独自の光線を持ち、光の筋が建物の隙間から部屋に入り込み、室内の埃に反射していました。レイトレーシングによる全く新しい光の表現は「Minecraft」のゲームとしての質感に作用し、より現実的なワールドを生み出すことでプレイヤーを更に没入感のあるゲームプレイへと誘うのです。
特に私の目を引いたのは、光が透明な物体を通過する時、光線がその物体の色合いに滲んで通過してきていることでした。透明な物体とレイトレーシングの相互作用を説明するとき、様々な色合いの透明なガラスキューブの並べられた廊下をキャラクターが通過していたのですが、それぞれのガラスキューブに対応した色合いの違う影が正確に床に投写されていたのです。さらに驚くべきは水の描写でした。水が透き通るような透明感を持ち、水底から月夜を見上げると、月の光が届いているだけではなく、水流に流され動く海草にも光が反射していたのです。ハードウェアレイトレーシングの有無で『Minecraft』がここまで変わるのか、と思わず唸るようなデモンストレーションでした。
Xbox Series X の基本性能についてのセッションの仕上げとして、The Coalition のテクニカル ディレクターである Mike Rayner に、『Gears 5』の次世代機への最適化計画を披露してもらいました。Unreal Engine によって動作する『Gears 5 for Xbox Series X 』は PC 版における最高設定を超える画、つまりは高解像度テクスチャやボリューメトリック フォグに加え、PC 版の最高設定よりも演算されている粒子の数が 50% 増えているとのことでした。さらに、ゲーム開始時のカットシーンが 4K 解像度で 60fps の映像として流れるようになっており、Xbox One X では 30fps で描画されていたのに比べ、リアルタイムカットシーンとゲームプレイ間の移行が限りなくスムーズになっていることが分かりました。
その他の領域でも改善が見られる箇所はありました。ロード時間などは Xbox One X と比べて大幅に短縮され、さらには現行機では制限せざるを得なかった機能が解放されていました。一例として、コンタクト シャドウなどの物体に深みを与える機能や、植物に影を生み出す光源を用意する事でシーン全体をよりリアルに描画する技術 「セルフ シャドウ ライティング」が『Gears 5 for Xbox Series X 』では実装されています。これら技術の実装に加えて、Rayner 氏によれば『Gears 5 for Xbox Series X』はすでに平均 100fps で描画されており、マルチプレイの際には120fpsを維持できるよう、検討を行っている途中とのこと。真に恐るべきは、これらの機能性の拡張をわずか数週間で実現したｋ『Gears 』開発チームの実力でしょうか。
以上の変更が行われ最適化された『Gears 5 for Xbox Series X 』ですが、Xbox Series X のローンチに合わせて発売が開始される予定です。また、Xbox One 版の『Gears 5』をすでに購入しているユーザーは、『Gears 5 for Xbox Series X 』を無料でダウンロードできるようになり、Smart Delivery 機能を通して、ゲーム機の世代に関わらずプレイを楽しめるようになります。
次世代の没入感と高速化を実現
セッション中、Xbox Series X の設計思想のうち、基本性能の次に挙げられた支柱は高速性でした。一方で、一概に速度と言っても、様々な解釈があります。例えば、現代のスマートフォンなどのデバイスは、如何に軽快に様々なゲームやアプリの間を切り替えられるか、というユーザー側の期待を大幅に変化させてきました。そのため、大半のユーザーはゲームやアプリを起動した際に、ロード時間や復帰時間に悩まされることなく元いた場所に戻れる体験を求めるようになりました。これに応えるため、システムアーキテクチャ設計チームは、待機時間を極力減らし、ゲームプレイに集中していられるシステムを開発しました。
システムの軸となっているのは、ソリッドステートドライブ(SSD)の採用です。ハードディスクなどの従来の記憶装置の性能はデータの転送速度で限界を迎えており、Xbox Series X ならではの体験を生み出すために必要な転送速度を満たすには、SSD に切り替えるしか選択肢がありませんでした。SSD の実現する膨大な転送速度により、開発チームはデータの入出力システムにロード時間の短縮だけではなく、更なる改良を盛り込んでいきました。
そうして生まれたのが、Xbox Velocity Architecture という、ソフトウェアとハードウェアを密接に統合し、ゲームデータの読み書きに最適化された革新的なアーキテクチャです。Xbox Velocity Architecture によって、ゲーム開発者は 100 ギガバイトにも及ぶ、これまでのゲーム機では類を見ない膨大なゲームデータに瞬時にアクセスすることができるようになります。Xbox Velocity Architecture を構成する部品がそれぞれの役割を十全に果たすことで、物理メモリ倍数的に効率化し、言葉の通り、ゲームの在り様を変えてしまうのです。
Xbox Series X テクニカル フェローの Andrew Goossen は、「次世代機において CPU は頭脳、GPU は心臓ですが、Xbox Velocity Architecture は魂そのものです。この機能はロード時間の短縮という点だけではとても語り切れません。Xbox Velocity Architectureは、次世代機にとって最も独創的で革新的な手法で、より広大な、プレイヤーを引き付けるゲーム世界を作りあげるカギとなります」と強調しました。
この技術的な進歩の恩恵を大きく受ける例として、プレイヤーが自身の思うままに世界を冒険できるゲームが挙げられます。『Final Fantasy XV』、『アサシン クリード オデッセイ』や、『レッド・デッド・リデンプション2』などのタイトルはより生き生きとした、ダイナミックな世界を Xbox Velocity Architecture を通して実現できるということになります。
ゲームの世界をダイナミックに、広大で忠実度の高い世界にするには、膨大な処理能力と同時に、没入感を損なわないためのゲームデータを瞬時に転送する力が無ければいけません。これまでゲーム開発者は、ゲームデータを読み込ませる際にプレイヤーを時間のかかる昇降機に閉じ込めたり、途轍もなく長い廊下を歩かせたりしたりしてきました。Xbox Velocity Architecture の登場で、ステージごとのロード時間を効果的に削減でき、ボタンを押せば現地に本当に瞬間移動するようなファスト トラベル システムも実装できるようになります。
もちろん、ゲーム機の高速性を語る時に遅延の改善の話は切っても切れません。
Xbox Series X テクニカル フェローの Andrew Goossen は「競技性の高いゲームを遊び、最良のゲーム体験を楽しみたいプレイヤーが求めてやまないのは、精密で応答性の高い入力システムです。そのため、開発チームは入出力処理を包括的に分析し、コントローラーからゲーム機、そしてゲーム機からテレビ画面に映像が送られるまでに発生する遅延を減らす方法を徹底的に探しました」と明かしました。
取り組みの一環として、[動的遅延入力]ダイナミック レイテンシ インプット (Dynamic Latency Input, DLI)の実装や、HDMI 2.1 規格を策定する際に 120hz までの高リフレッシュレートへの対応や、[可変リフレッショレート モード]バリアブル リフレッシュレート モード (Variable Refresh Rate, VRR)、そして[自動低遅延モード]オート ロー レイテンシ モード (Auto Low Latency Mode, ALLM) といったゲーミングに比重を置いた機能を盛り込む支援も行いました。また、開発チームはこれまでの 2 年間、主要なテレビメーカーとの交渉を続け、Xbox Series X の発売に向け、搭載された機能に対応したテレビの浸透が進むよう活動を行ってきました。
遅延改善におけるそれぞれの施策は、単独で見ればわずかな遅延の改善に留まっているように見えますが、全ての施策が重なり合ったとき、はっきりと感じられるほど応答性が良くなっているのが分かると思います。
Xbox Series X に搭載されている高速性によってプレイヤーとしての体験は大幅に改良されるでしょう。そしてプレイ体験の中で一番に気づくのは、ロード時間の大幅な削減です。
忘れてはならないのが、前回のブログ記事で概要を説明した Quick Resume 機能です。現行機では、最後にプレイしたゲームに対してレジューム機能が働くよう設計されていました。しかし、一般的なユーザーは 1 か月の間に 3-4 作のゲームを遊ぶという統計に基づいて、開発チームはゲーム機上でプレイされているゲームから他のゲームへと相互に、そして素早く切り替えられる必要があると感じていました。Quick Resume 機能を利用すると、ボタン一つで複数のゲームで最後にプレイしていた瞬間に瞬時に戻る事ができます。
ゲームの進捗データは全てシステムの SSD に保存されるため、ゲーム機の電源を落としても、電源ケーブルを抜いても、システムを更新しても残ります。テスターの一人は、テスト機の電源ケーブルを一週間ほど抜いたままにし、その後システム更新を行ったうえで、ロード時間と呼べるほどの待機時間も発生せずにプレイしていたゲームにクイック レジュームしていました。
次世代の互換性を
Xbox Series X にとっての最後の支柱が互換性です。これまでの Xbox One 世代を通して、開発チームはプレイヤーとプレイされているゲームを中心に据え、その関係性を守るための互換性を保つと確約し、それを実現するために日々情熱を注いできました。彼ら自身がゲーマーであるため、技術やゲーム デザインがこれからどれだけ進歩しようと、好きなシリーズの好きなゲームの好きなシーンを再び体験することを妨げるようなことがあってはならないと痛感していました。
「Phil が 2015 年の E3 で Xbox 360 に対する下位互換性を発表した時の Xbox コミュニティの反響は、Team Xbox の一員としての私のキャリアの中で最も輝かしい瞬間の一つです」と Ronald は振り返っています。
次世代機を開発するとき、チームは互換性に注ぐリソースを倍賭けする決断を最初期からしていました。そうして固められた互換性システムの未来像は開発に強く影響を及ぼし、Xbox Series X のハードウェアとソフトウェアによる合わせ技でこれが完成しました。その結果 Xbox、Xbox 360、そして Xbox One でプレイされてきた数千のゲームを淀みなくプレイできるどころか、より快適にプレイできるシステムが作り上げられたのです。
「互換性チームが最初に Xbox Series X の話を受けたとき、今以上の演算能力を、どのように活用できるかと聞かれたのです。我々はそれを挑戦として受け取りました。そして、Xbox One X が届き、好きなことを自由にできる広場のような遊び場を与えられた気持ちでしたが、次に Xbox Series X が届き、遊び場が遊園地のように巨大になったのです」と、下位互換性を担当している主要プログラム マネージメント リードの Peggy Lo は述べています。
Xbox Series X の強力で高速なハードウェアを通して、下位互換のゲームをプレイヤーが楽しむ時、改善された起動時間やロード時間、安定したフレームレート、高解像度と高画質などの恩恵を受けることができます。互換性チームは、引き続き Xbox Series X で遊べるゲームを増やすために必要な新しい技術の開発やイノベーションに専念します。
Xbox チームは互換性やゲーム機の世代を超えたプレイに並々ならぬ時間を注いでいます。その結果、次世代に共に持っていけるようになったものはゲームにとどまらず、Xbox One アクセサリやセーブデータ、そして実績までもが含まれるようになりました。端的に言えば、これからはプレイヤーと遊んだゲームの記録そのものが次世代機へと全て引き継がれるようになるのです。
また、開発チームは世代間でもマルチプレイを楽しめるようにシステムを設計しており、Smart Delivery 機能を介してプレイしている Xbox シリーズに対して最も適切なバージョンのゲームが送り届けられるようになります。こうした機能のおかげで、プレイヤーは複数のゲーム機、さらには複数の世代間を自由に、気の赴くままにシームレスに渡り歩く事ができるようになりました。
Xbox Series X は、これまでで最速で、最も強力な Xbox であり、全てにおいてプレイヤー体験を最重視した機能性を持ち合わせています。今回、Xbox Series X が生み出された背景や採用されている技術にせまれたことで、2020 年のホリデーシーズンの到来に合わせて、次世代機がどのように活躍するかをより深く理解できているよう願っています。
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※ この記事は米国時間 2020 年 3 月 16 日 に公開された “Xbox Series X: A Closer Look at the Technology Powering the Next Generation” を基にしています。
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