Unreal Engine のテクスチャストリーミングのメトリクスのレポート | Unreal Engine 5.7 ドキュメンテーション

時点で、STAT STREAMING コンソールコマンドを使ってテクスチャストリーミングの統計情報をプロファイリングすることができます。パフォーマンス、メモリの使用、テクスチャストリーマーが使用するその他のメトリクスをレポートします。

STAT STREAMING sortby=name maxhistoryframes=1

メモリのデータを読み出す場合、プールという言葉は概念的な (リザーブされた) メモリを表し、実際に使われるメモリに関連付けられてはいません。「ミップ」は、予測つまり将来的な使用ではなく、現在テクスチャが使用しているメモリにマッピングします。メモリメトリクスは以下の 3 つのメインプールに分類されます。

Texture
Streaming
Wanted

これらのプールサイズは、Memory Counters カテゴリの各行の右側にあります。

統計情報	説明
Cycle Counters
Game Thread Update Time	ストリーマー更新の関数が使う時間です。これは、テクスチャストリーミングの作業のほとんどを占めます。テクスチャストリーマー外部ではテクスチャ、コンポーネント、レベルに対する参照を取り除くなどの少数のタスクだけが処理されます。ゲームスレッドの更新中、ストリーマーはフル更新に向けてひとつのステップを行います。フル更新はいくつかのフレームを使い、`r.Streaming.FramesForFullUpdate` に関連しています。統計情報の Counter セクションで定義されているように複数の更新ステップがあります。
Memory Counters
Texture Pool	テクスチャリソースで利用可能なメモリの合計です。これには、レンダーターゲット、GPU、パーティクルバッファ、キューブマップ、UI テクスチャ、およびストリーミング不可のテクスチャなど、ストリーミングしないリソースが含まれます。一部のプラットフォームでは、このメモリはスタティックメッシュのようなテクスチャではないリソースを保存するために使用することができます。Texture Pool はほぼ以下と同等になります。 Safety Pool + Temporary Pool + Streaming Pool + NonStreaming Mips (変動分があればその量だけ、セーフティプールのサイズまで)
Safety Pool	この値は `Engine` コンフィギュレーションファイルの `[TextureStreaming]` で `MemoryMargin` として設定されます。これは、予期しない (ストリーミングしない) 割り当てに対してリザーブします。この値の量によって利用可能なメモリが定期的に変動する場合、テクスチャストリーマーはこの変動に対して最大限までストリーミングプールを安定化します。通常の (予測される) 変動がセーフティプールサイズよりも大きい場合、テクスチャストリーマーは常にその配分に適応し、ストリーミングテクスチャのインとアウトのサイクルをできる限り続けます。
Temporary Pool	この値は、`r.Streaming.MaxTempMemoryAllowed` によって制御され、テクスチャのリサイズ時にストリーマーがどれくらい余分なメモリを使用できるかを指定します。テクスチャのミップカウントを変更する場合、エンジンは新しいテクスチャを作成しなければなりません。このテクスチャはより小さいか、大きいものになり、将来のミップデータを保持します。これは入ってくるリクエスト数を間接的に制御することになります。ストリーマーは、テンポラリプールが許容する数だけ IO システムにリクエストを送るからです。テンポラリプールは少なくともストリーミングする最大リソースと同じ大きさがなければなりませんが、設定を大きくしすぎるとメモリが無駄になります (その目的のためにテンポラリプールがリザーブされるからです)。一方、設定を小さくしすぎると、ストリーミング速度が遅くなることがあります (IO システムに対して十分な作業を生成せず、アイドル状態にするからです)。ストリーマーは入ってくる複数リクエストの順序に関してほとんど制御しないことにも注意してください。つまり、比較的小さなテンポラリプールを使うと最初に何をロードするかの制御を強化することができます。
Streaming Pool	テクスチャストリーマーが利用できるメモリ量です。ストリーマーは新しいミップのストリーミング、または以前ストリーミングしたミップをできるだけ長くメモリに保持するためにすべての利用可能なメモリを使います。ストリーミングプールには、Visible Mips、Hidden Mips、Force Mips、および Cached Mips が含まれます。Streaming Pool は、ほぼ以下と等しくなります。 Visible Mips* + Hidden Mips + Forced Mips + Cached Mips (*: 十分に使用された場合です。そうでなければ未使用空間を考慮しなければなりません。)
NonStreaming Mips	ストリーミングしないものの割り当てが使うメモリ量です。こうした割り当てが、通常、セーフティプールの値よりも大きく変動する場合、ストリーミングプールの配分に影響を及ぼすため、回避してください (割り当てを減らすか、セーフティプールを増やして回避します)。
Required Pool	メトリクスに従いテクスチャストリーマーがロードする必要があるミップデータの量です。これはテクスチャストリーミングプールの 100% を超えることがあります。その場合、妥協して一部のテキスチャが必要な解像度でロードされなくなります。
Visible Mips	可視テクスチャミップが現在必要とするメモリ。強制されたミップは含みません。
Hidden Mips	不可視のテクスチャミップで現在使われている必要なメモリ。強制されたミップは含みません。初めてテクスチャが表示されるときに低解像度になるのを防ぐために、ストリーマーは事前にテクスチャをプリストリーミングします。ただし、通常は必要とされるものよりもひとつ低いミップになります (`r.Streaming.HiddenPrimitiveScale` を参照)。
Forced Mips	強制的にストリームインしたテクスチャが現在使う必要なメモリ。テクスチャは通常ゲームプレイのメカニズムを通して短時間、強制的にストリームインします。これには、non-streamable としてフラグが付いているテクスチャは含みません。
Cached Mips	不要になったテクスチャミップが使っているメモリです。そのメモリが他の求められたミップによって必要とされない限り、キャッシュされたままになります。
Wanted Pool	最終的にストリームインされる必要なプールの一部です。
Wanted Mips	求められたプールに実際にどれくらいストリームインされるかです。100% に到達したら、ストリーマーは新しいミップをロードするための IO リクエストの送信を停止します。Wanted Mips = Visible Mips + Hidden Mips + Forced Mips
Inflight Requests	IO によって処理されなければならないメモリがまだどれくらいあるかです。0 の場合は、これまでのすべてのリクエストは新規リクエスト作成時に処理されています。もしこれが、ストリーマーがコンテンツをストリーミング中に起こったら、ストリーマーが利用可能なすべての帯域幅を使用していないことを示しています。`r.Streaming.MaxTempMemoryAllowed` を増やすことで帯域幅を増やすか (メモリが無駄になり、ロード順の制御が低下することと引き換えに)、`r.Streaming.FramesForFullUpdate` を減らすことで帯域幅を減らします (更新時間が長くなることと引き換えに)。
IO Bandwidth	最後の更新以降にロードが完了したミップのサイズです。最後の更新以降の時間で割ります。これは IO 帯域幅を正確に測定するものではありませんが、システムがどの程度速くリクエストをロードするかを把握するために使用することができます。
Counters
Setup Async Task	非同期のストリーマータスクのためにデータを準備するためにかかる時間です。フル更新ループの最初のステップとして実行します。
Update Streaming Data	ストリーミングデータをインクリメンタルに更新するためにかかる時間です。これには、可視性のリフレッシュ、テクスチャステートの更新、および使用した動的コンポーネントの境界の更新が含まれます。`r.Streaming.FramesForFullUpdate` によって定義されるように、このステップはいくつかのフレームを連続して実行します。
Streaming Texture	ロードとキャンセルのリクエストを準備し送るためにかかる時間です。

新たにロードしたレベルのインクリメンタルな処理

Unreal Engine 4.15 から、テクスチャストリーマーはレベルデータをインクリメンタルに処理するようになりました。ロード時と可視になった瞬間の間に各フレームで少しずつ処理します。これまでは、この処理はレベルが可視になったフレームで起きており、その際に目立つヒッチが生じることがありました。

各フレームで処理される作業量は、r.Streaming.NumStaticComponentsProcessedPerFrame によって制御されます。デフォルト値は 50 です。この値に 0 を設定するとインクリメンタルな作業を無効にし、システムは 4.15 よりも前のように動作します。

重要なこととして、インクリメンタルなレベル処理は、可動性が Static (静的) に設定されているコンポーネントのみに適用されることを覚えておいてください。可動コンポーネントはエンジンのティックで常にインクリメンタルに処理されています。

インクリメンタルな処理が完了したらレベルが可視になるまでそれ以上の処理は不要です。インクリメンタルな処理が完了する前に可視になったら、すべての作業をただちに終了する必要があります。こうしたことが起こると小さなヒッチが生じる場合があります。

以下のコンソールコマンドを実行してインクリメンタルな処理を調べることができます。

	Stat Streaming SortBy=name

カテゴリ、 Update Streaming Data に負荷が含まれます。

パフォーマンス

4.15 でテクスチャストリーマーに改善が加えられましたが、以下はその内容です。どのように改善されたかについて一部の具体的なメトリクスとその目標としたものについて説明します。

テクスチャストリーマーが扱うテクスチャ数を減らす

コンポーネント毎に可視性を処理することで改善しました。不可視の隠れたコンポーネントが使用するテクスチャはプリフェッチとしてひとつ低いミップでストリーミングされます。マテリアル毎のテクスチャストリーミングデータの追加も、詳細なマップなどの UV チャンネルに適用するスケールを正確に計算して行います。

最後に、静的ジオメトリの (より小さな) マテリアル毎の境界を計算することでも改善が加えられました。

以下のメトリクスは、 Paragon でレベルの 3 種類のビューポイントを使ったものです。

必要なテクスチャプール	前	後	可視の量
スタートアップ	678 MB	564 MB	370 MB
マップのサイドレーン	796 MB	597 MB	308 MB
マップのミドルレーン	1086 MB	674 MB	271 MB

可視テクスチャをストリームインする時間を短縮する

可視テクスチャをストリームインする時間を短縮するために (グローバルテクスチャの割り当てを減らす以外に)、ストリーマーは割り当てられたミップに対する可視ミップのテーブルを維持します。割り当てられているものから可視ミップを追跡することで、ストリーマーはプリフェッチと強制ロードのデータのストリームイン前に、知覚可能なデータをストリームインすることができます。

以下のメトリクスは、 Paragon でレベルの 3 種類のビューポイントを使ったものです。

可視 MIP のロード	前	後
スタートアップ	20s	10s
マップのサイドレーン	19s	9s
マップのミドルレーン	20s	6s

ストリーマーが使う CPU 時間を短縮する

CPU 時間は、動的コンポーネントの処理を非同期のテクスチャストリーミングタスクに移動することで改善しました。割り当てを超える状況の処理や、テクスチャのロード順の決定なども移動しました。

以下の例では、Paragon の最悪の更新フレームの改善を示しています。

ゲームスレッドの更新負荷	前	後
最悪の更新フレーム	1.1 ms	0.6 ms

このエリアの他の重要な改善点として、レベルロード時に新規にロードし、まだ可視ではないレベルストリーミングデータのインクリメンタルな処理があります。

ゲームスレッドをレベルにロードした負荷	前	後
インクリメンタルな更新	150 ms	3 ms

低クオリティと不適切な挙動を排除する

メッシュの UV 密度がメッシュ単位ではなくマテリアル単位で計算されるようになりました。この新しいデータは LOD (Level of Detail) も考慮しています。これはテクスチャが低解像度で表示されるほとんどの問題を解決しました。

さらにコンポーネントからパーティクルシステムやインスタンス化したメッシュを含む幅広いテクスチャストリーミングをサポートするようになりました。これは他の低解像度の問題を解決し一部のメモリ消費が多い問題も解決しました。

様々なメモリ割り当ての手動調整をなくす

テクスチャストリーマーは手動調整なしに様々なメモリ割り当てに自動的に適合することができます。ストリーマーは様々なヒューリスティックを使ってビジュアル面への影響を最小限に抑えながらどのテクスチャを減らす必要があるかを選択します。

最も少ない量のテクスチャだけが影響を受けるようにし、影響を局所的にします。様々な位置に同じような影響を及ぼさないようにします。