概要
VRChatでの以下の要素がCPU負荷に及ぼす影響を測定する。
- Easy Anti-Cheat
- 5800X3Dの3D V-Cache
- Ryzen CPUのCCD制限 *参考サイト(https://sk7z.hatenablog.com/entry/2020/11/14/051522)
- DynamicBoneからPhysBonesへの変更
- Windows 10からWindows 11への変更
注意事項
このベンチマークではGPU負荷の変動は対象外とする。
実際のFPSは環境、設定、状況に依存する。
測定環境
VRヘッドセット
VIVE Pro Eye
PC
M/B ASRock Steel Legend B550 (AGESA Combo V2 PI 1.2.0.6b)
CPU1 AMD Ryzen 9 5900X@定格 （AMD Ryzen チップセットドライバ 4.06.10.651）
CPU2 AMD Ryzen 7 5800X3D@定格 （AMD Ryzen チップセットドライバ 4.06.10.651）
GPU NVIDIA GeForce RTX 3060
RAM DDR4-2133 32GB
VRChat
ワールド：HomeBox[Box]
Graphics Quality：High
Multisample Antialiasing：x2
アバター：検証用アバター（スカート0/50/100/150/200/250/300/350/400/450/500個）
SteamVR
OpenXRランタイム：SteamVR
スーパーサンプリング：4%（片目404x448）
カスタムスケール：100%
モーションスムージング：オフ
ソフト・ドライバ
Microsoft Windows 10 Home(x64) Build 19044.1826
Microsoft Windows 11 Home(x64) Build 22000.832
VRChat EAC OFF: build 1207, w_2022.2.1p6-aff04cef72
VRChat EAC ON: (Open-Beta)build 1212, w_2022.2.2-ecf5bae373
SteamVR beta 1.23.6
fpsVR 1.23
NVIDIAドライバ 516.59
NVIDIA設定
アンチエイリアシング - モード：アプリケーションによるコントロール
低遅延モード：オン
テクスチャフィルタリング - ネガティブLODバイアス：許可
テクスチャフィルタリング - 異方性サンプル最適化：オン
テクスチャフィルタリング - クオリティ：パフォーマンス
テクスチャフィルタリング - トリリニア最適化：オン
バーチャルリアリティ レンダリング前フレーム数：1
バーチャルリアリティ - 可変レートスーパーサンプリング：オフ
電源管理モード：パフォーマンス最大化を優先
OS設定
仮想メモリ：自動
プロセッサのスケジュール：バックグラウンドサービス
ゲームモード：オフ
ハードウェアアクセラレーションによるGPUスケジューリング：オフ
測定方法
DynamicBone設定済みスカートを0-500個展開したオブジェクトをジェネリックアバターとしてアップロードし、軽量なワールドにてスカートを視界に入れた約5秒間のCPUフレームタイムをfpsVRでログ出力する。このとき確実にCPUボトルネックになるようにSteamVRスーパーサンプリング（内部解像度）は最小値の4%にする。この手順を調査要素ごとに実行する。
使用したスカート
シャペル (https://booth.pm/ja/items/1349366)
スケールは0.6倍
マテリアルはStandard
スカート数
0/50/100/150/200/250/300/350/400/450/500
外観
DynamicBoneコンポーネント
500個の時のSDKによる評価
PhysBonesへの変換はVRChat内の自動変換を使用
fpsVR
https://store.steampowered.com/app/908520/fpsVR/
Process Lasso
VRChat.exeを5900XのCPU0-CPU11に割当て、CCDを制限した。
https://bitsum.com/process-lasso/
結果
Easy Anti-Cheat
EACを有効化すると、
PhysBonesでは平均5.08%の負荷増加があった。
DynamicBoneでは平均2.16%の負荷増加があった。
5800X3D
5900Xから5800X3Dへ変更すると、
PhysBonesでは平均60.93%高速化した。
DynamicBoneでは平均80.42%高速化した。
CCD制限
5900XをCCD制限すると、
PhysBonesでは平均24.19%高速化した。
DynamicBoneでは平均20.38%高速化した。
Windows 11
Windows 10からWindows 11に変更すると、
PhysBonesでは平均6.38%の負荷増加があった。
DynamicBoneでは平均5.99%の負荷増加があった。
PhysBones
全ての測定結果を総合して、DynamicBonesからPhysBonesへ変更すると平均76.88%高速化した
結論
Easy Anti-CheatとWindows 11のCPU負荷への影響は大きくはない。5800X3Dへの換装、5900XのCCD制限、PhysBonesへの変換はCPU処理時間を大幅に高速化させる。
考察
Easy Anti-CheatやWindows 11がCPU負荷に与える影響は2-6%なものの、例えば本来70-90FPS出ていた低負荷な場面でのFPS減少幅が4FPS程度あると考えると無視はできないとも言える。
5900Xと5800X3Dについて、CPUと設定を問わずスカート数が一定値を超えると大幅にフレームタイムが増えるが、その後のフレームタイムの増加はスカート数に比例する。1桁msで処理できるスカート数を多い順番に並べると、5800X3D, 5900X(CCD制限), 5900Xとなる。これはキャッシュ量とCCD間処理のレイテンシ解消が主な要因と思われる。
対策と展望
テスト結果を踏まえるとRyzen CPUでパフォーマンスを向上させるには以下のような対策が考えられる。
- Zen3 5950X, 5900Xの場合はCCD（最大8コア）制限をする、Zen2の場合はCCX（最大4コア）制限をする
- （07/28追記）Easy Anti-Cheat導入後も、batファイルからの起動やEACスプラッシュ画面での適用で制限が可能
- batファイルで起動する方法 https://sk7z.hatenablog.com/entry/2020/11/14/051522
- ツールで制御する方法 https://github.com/thakyuu/VRC_AutoAffinitySetter_ForRyzen
- 5800X3Dに変更する
- ゲーム内のPhysBones自動変換を有効化する
- Windows 11ではなくWindows 10を利用する
展望として、VRChatの大人数インスタンスで高いFPSを維持するには、今後登場するCPU（Intel/AMD)のクロック周波数とIPCで実現するシングルスレッド性能だけではなく、キャッシュ量も併せて重要になってくるだろう。
