【ITニュース解説】Shipping textures as PNGs is suboptimal

このブログ記事は、ゲーム開発においてテクスチャをPNG形式で配布することが必ずしも最適ではないということを指摘している。特に、現代のGPU（Graphics Processing Unit：グラフィックボード）の性能と、他の画像フォーマットの特性を考慮すると、PNGが持ついくつかの欠点が無視できなくなるからだ。

PNGは可逆圧縮形式であり、画質劣化を伴わずに画像を圧縮できる点が大きなメリットだ。しかし、ゲーム開発においては、テクスチャの容量とロード時間がゲームのパフォーマンスに大きく影響を与える。PNGは圧縮・展開にCPUパワーを必要とするため、GPUにテクスチャを送る際に時間がかかり、フレームレートの低下やロード時間の増加につながる可能性がある。

記事では、PNGの代替として、GPUに最適化された圧縮形式であるDirectX Texture Compression（Dxt）やAdaptive Scalable Texture Compression（ASTC）を推奨している。これらのフォーマットは、GPUが直接読み込むことができるため、CPUによる展開処理が不要となり、テクスチャのロード時間を大幅に短縮できる。また、GPUのテクスチャユニットに直接展開されるため、メモリ帯域幅の使用量も削減できる。

Dxtは比較的古いフォーマットだが、多くのGPUでサポートされており、互換性が高い。一方、ASTCは比較的新しいフォーマットで、より高い圧縮率と画質を実現できる。ただし、すべてのGPUでサポートされているわけではないため、ターゲットプラットフォームに合わせて適切なフォーマットを選択する必要がある。

さらに、記事では、テクスチャのMipmap（ミップマップ）についても言及している。Mipmapとは、遠くのオブジェクトに対して、より小さいサイズのテクスチャを使用することで、GPUの負荷を軽減する技術だ。PNGを使用する場合、Mipmapを生成する際に、各Mipmapレベルを個別にPNGとして保存する必要がある。これは、テクスチャの容量を大幅に増加させるだけでなく、ロード時間も増加させる原因となる。

DxtやASTCのようなGPUに最適化されたフォーマットを使用すれば、Mipmapを一つのファイルにまとめて保存できるため、テクスチャの容量を削減し、ロード時間を短縮できる。

また、記事では、RGBA（Red, Green, Blue, Alpha）の各チャンネルを個別のテクスチャとして保存するテクニックについても触れている。例えば、アルファチャンネル（透明度）のみが必要な場合、RGBA全体のテクスチャをPNGとして保存するのではなく、アルファチャンネルのみを別の圧縮形式で保存することで、容量を削減できる。

PNGは汎用的な画像フォーマットであり、非可逆圧縮による画質劣化を避けたい場合に適している。しかし、ゲーム開発においては、パフォーマンスが非常に重要となるため、PNGだけでなく、GPUに最適化されたフォーマットも検討する必要がある。特に、テクスチャの容量やロード時間がボトルネックになっている場合は、DxtやASTCへの移行を検討する価値があるだろう。

システムエンジニアを目指す初心者にとって、このブログ記事は、画像フォーマットがゲームのパフォーマンスに与える影響について理解を深める良い機会となる。単にPNGが悪いというわけではなく、目的や状況に応じて適切なフォーマットを選択することが重要だということを学ぶことができる。また、GPUのアーキテクチャやテクスチャ圧縮技術について学ぶことで、より効率的なゲーム開発を行うことができるようになるだろう。