Google の新しい Nexus 6 と Samsung の Galaxy Note 4 は、現在入手可能な最速の Qualcomm モバイル アプリケーション プロセッサの 1 つを使用しているにもかかわらず、GPU を集中的に使用するアプリやゲームの実行には劣っており、特に Apple の iPhone 6 Plus と比較するとその差が顕著です。
ユーザーがこれらの新しい Android「ファブレット」モデルから得られる実際のパフォーマンスを示す最初のベンチマークは、サムスンや Google の他の Android ライセンシーがエンジニアリング上の誤った選択を行っているように見えること、そして Apple 単独では他のモバイル ハードウェア製造業者やチップ設計者に対するリードを維持し、さらに拡大していることを浮き彫りにしている。
クアルコムのSnapdragonがサムスンのExynosに勝利
AppleInsiderは以前、サムスンが一部の国際市場で販売されている最高級製品Galaxy S5とNote 4に搭載する「オクタコア」アプリケーションプロセッサ「Exynos 5」を自社開発しようと苦戦している様子を詳しく報じました。サムスンは「オクタコア」Exynosチップを積極的に宣伝していますが、同社のGalaxyデバイスの大半は、実際にはより従来型のクアルコム製クアッドコアチップを搭載しています。
最新のGalaxy Note 4は、Adreno 420グラフィックスを搭載したQualcommのSnapdragon 805を搭載しています。Motorolaの新しいDroid Turboと、本日発表されたGoogleブランドのNexus 6もSnapdragon 805を搭載しており、クロック周波数は2.6～2.7GHzです。これらはすべて、Note 4と同じ2560x1440の解像度です。
Qualcomm プロセッサ搭載の Note 4 の最初のモデルが出荷されたので、Snapdragon 805/Adreno 420 グラフィックスを Apple の A8 と実機で比較できるようになりました。結果は予想通りです。Samsung の Exynos チップと同様に、Snapdragon は低レベルのグラフィックス性能では優れたパフォーマンスを発揮しますが、これらの Android デバイスのネイティブ解像度で OpenGL ES 3.0 をレンダリングすると、全く期待外れになってしまいます。
Intel と AMD がモバイル メーカーに提供できるものがほとんどないため、特に Texas Instruments が消費者市場から撤退し、独自の OMAP 5 チップの開発を放棄して以来、Qualcomm がハイエンド Android デバイス向けの主要なアプリケーション プロセッサ サプライヤーとなっています。
もう一つの主要な量産チップ設計ファミリーは、Androidライセンシーが利用できないApple独自のAxシリーズです。昨年のA7チップは、Qualcommに対して64ビットアーキテクチャのリードを獲得し、Imagination Technologyの先進的なGPUであるPowerVR Series6「Rogue」アーキテクチャを搭載しました。今年、Appleは64ビットのリードを維持しながら電力効率を大幅に向上させ、クロック速度が遅くRAMが少ないA8チップで、Qualcommの32ビット搭載デバイスやSamsungの32ビットExynos搭載Galaxy製品の性能に匹敵、あるいは上回る性能を実現しました。SamsungのExynosからQualcomm 805に切り替えても、あまり効果はありません。Adreno搭載のNote 4は同じテストで11.1fpsを記録しましたが、これはiPhone 6 Plusのほぼ半分です。
しかし、さらに重要なのは、Appleが製品要素を統合的に設計することで、実世界におけるパフォーマンスを大幅に向上させていることです。iPhone 6と6 Plusのネイティブ解像度での画面パフォーマンスは、それぞれ25.9fpsと18.4fpsに達します（ゲームやグラフィックを多用するアプリのパフォーマンスを大幅に向上させるAppleのMetal APIは使用していないテスト結果です）。
これらのスコアの違いは、iPhone 6 Plusのピクセル数の増加によるものです。AppleInsiderは以前、iPhone 6 PlusでRetina HD 1080pディスプレイを採用したことで、ネイティブ解像度でのグラフィックが昨年のiPhone 5sよりも遅くなるケースがあると報じていました。OpenGL ES 3.0の難しい3Dシーンをレンダリングすると、フレームレートが24.4fpsから18.4fpsに低下しました。一方、iPhone 6は25.9fpsを達成しました。
当然のことながら、Samsungのさらに高解像度なNote 4（あるいは同等の高解像度を誇るフラッグシップGalaxy S5）は、どちらもベンチマークでAppleの新型6 Plusをはるかに下回り、昨年のiPhone 5sの半分以下を記録しています。fpsで見ると、ベンチマークによると、SamsungのExynos搭載Note 4は同じテストで10.5fpsまで低下し、iPhone 6 Plusのほぼ半分にまで落ちています。
SamsungのExynosからQualcomm 805に切り替えても、あまり効果はありません。Adreno搭載のNote 4は、同じOpen GL ES 3.0テストで11.1fpsを記録しましたが、同様の構成のMotorola Droid Turboはわずか11.3fpsにとどまりました。これは、Kishonti InformaticsのGFXBenchから公開されているデータです。
EngadgetのNote 4のグラフィック性能に関する偽レポート
Engadgetに「Samsung Galaxy Note 4 レビュー: 現在購入できる最高の大画面スマートフォン」という見出しで記事を書いている Brad Molen 氏は、これらのスコアをレビューし、Samsung にとって好ましいと思われる仮想的な「オフスクリーン」の数値のみを報告することにした。
「この数字は、私がすでに知っていたことを本質的に裏付けている。つまり、この携帯電話は高速で高性能だ」とモレン氏は書いている。
しかし、これは完全に誤解を招くものです。なぜなら、ユーザーはデバイスが人工的なレベルでどれだけ速く動作するかではなく、現実世界のタスクで実際にどのように動作するかに関心があるからです。Note 4は、MotorolaのDroid Turbo、Nexus 6、そして2560x1440のグラフィックスを備えた他のAdreno 420搭載Androidフラッグシップ機と同様に、自力でこなせるだけのパワーを備えていません。
「オフスクリーン」の数字だけを印刷する唯一の理由は、Google の Android での OpenGL 実装のひどい GPU パフォーマンスと、ユーザーにとって優れた製品となることよりも機能チェックリストのレビューに勝つことを目的とした製品を生み出す、ひどい仕様重視のエンジニアリングの選択を隠すためです。
悪いエンジニアリングの選択
2010年にスティーブ・ジョブズがiPhone 4のRetinaディスプレイを実演した後、サムスンが率いるAndroidライセンシーは、「スペック戦争」に勝つための明らかな努力の一環として、最も高価なプレミアムフラッグシップモデルのデバイス解像度を積極的に引き上げ始めた。それ以前は、サムスンは社内的には大型で高解像度のディスプレイではなく、小型のデバイスに注力していた。
対照的に、Appleはそれ以来、主力iPhoneの解像度を2回しか変更していません。iPhone 5は縦長になり、新型iPhone 6と6 Plusは「Retina HD」ディスプレイへの移行により、どちらも画面サイズとピクセル密度が向上しました。Samsungは、自社のプロセッサ能力よりも画面技術を優先させ、結果として高解像度でのパフォーマンスが著しく低下しました。
最も顕著な成果は、iOSアプリ開発者が解像度の変更への対応が容易になり、幅広い設定でのテストに追われることなく、新しいアプリや機能の開発に集中できるようになったことです。これは、ほぼすべての新しいアプリやゲームがまずiOS向けにリリースされ、App Storeで広く人気を博した後にAndroid向けにリリースされるという事実からも明らかです。
しかし、別の問題もあります。サムスンは、解像度の数値を非常に急速に押し上げたことにより（ピクセル数の増加が実際に認識できる質的な違いを生むかどうかを考慮しないまま）、スクリーン技術を自社のプロセッサ能力よりも優先させ、その結果、高解像度でのパフォーマンスが極めて低下しました。
Samsung が使用している GPU の、かなり低レベルの理論上のスコア (はるかに高いクロック レートとより多くの RAM との組み合わせ) を見ると、同社が極めて高い解像度の数値にこだわっているのは、スペック リストのチェックマーク (ユーザーにメリットをもたらす実際の機能ではなく) であり、3D OpenGL シーンのレンダリングにおける実際のスコアが低い主な理由であるように思われます。
サムスンの高解像度スクリーン、低グラフィック消費電力戦略が崩壊
昨年、サムスンはアナリストや投資家に向けたプレゼンテーションで、2014年の戦略としてこれを概説しました。サムスンのシステムLSIシリコン設計・製造グループのプレジデントであるナムソン・スティーブン・ウー博士は、今年中に携帯電話に2560x1440の2K解像度（下図）を搭載するという積極的な計画を発表しました。これは、Retinaディスプレイを搭載した13インチMacBook Proにほぼ匹敵する解像度です。
ウー氏はまた、さらに高解像度の 4K「UHD」3840x2160 ディスプレイが 2015 年までにモバイル デバイス市場に登場するだろうと予測しました。彼は、モバイル デバイスがなぜこれほど驚異的なビット密度を直ちに必要とするのかについては明言しませんでしたが、このような解像度にははるかに高い処理能力が必要になると指摘しました。
しかし、このような極端な画面解像度を実現するための処理技術について尋ねられると、ウー氏は聴衆にこう答えた。「はっきり言います。私たちは計画を立案しており、予定通りに進んでいます。ARM独自のコア（リファレンス設計）をベースにした最初の64ビットAPを提供する予定です。」
「その後の2番目の製品では、独自の最適化に基づいて、さらに最適化された64ビットを提供します。つまり、64ビットの提供に向けて前進しているということです。まだ少し時期尚早ではありますが、64ビットの提供に関しては、私たちはリーダーグループにいると考えています。」それから1年が経ちましたが、サムスンはまだ自社で使用できる64ビットチップを持っていません。
1年経った今でも、Samsungは64ビット対応チップをまだ開発できていません。Samsungが採用しているGPU（はるかに高いクロック周波数と大容量RAMを搭載）の理論値はかなり良好ですが、その低レベルの性能を考えると、同社の超高解像度へのこだわりはスペック表上のチェックマーク（ユーザーにメリットをもたらす実際の機能ではなく）であり、3D OpenGLシーンのレンダリングにおける実使用時のスコアが低い主な要因となっているようです。
つまり、サムスンが採用を決定したチップは、ユーザーにとってほとんど、あるいは全くメリットのない大量の追加ピクセルを駆動していなければ、理論上はアップルの最新iPhoneに匹敵する性能を持つ可能性がある。まさにこれが、モレン氏の「画面外」の数値が示唆するところだ。もしNoteがエンジニアリング上の欠陥だらけでなければ、アップルと同等のベンチマーク性能を発揮していたはずだ。
サムスン自身も、AppleのiPhone 5cに似た「カラフル志向」のデバイスとして、それほど知識のない購入者向けにNote 4を売り込んでいる。
しかし、消費者向けデバイスであっても、サムスンが自社のExynos 5オクタコアアプリケーションプロセッサ、さらにはサムスンがほとんどの国際市場（北米と日本を含む）で使用する予定のQualcommのSnapdragon 805の性能を考えると、Note 4の画面解像度は間違っていたようだ。
もちろん、iPhone 6 Plusと同じ1080p解像度を持つAndroidデバイスも数多く存在し、それらもiPhone 6 Plusほどのスコアは出ていません。これは以前、GoogleのAndroid、特にコア数とRAM容量が豊富な高速チップの能力を無駄にしているOpenGLの粗雑な実装のせいだと指摘した事実です。
Apple の A8 アプリケーション プロセッサと iOS の組み合わせは、Qualcomm や Android のライセンシーに代表されるモバイル業界を凌駕しているだけでなく、莫大な規模の経済の恩恵も受けており、それが今度は急速な技術進歩の原動力となっています。
Apple の Ax シリーズのアプリケーション プロセッサの急速な進歩に加えて、同社は GPU 上の一般的なコンピューティング向けに、より汎用性の高いクロス プラットフォームの OpenGL ES および OpenCL よりも優れたパフォーマンスの代替として独自の Metal API も開発しました。
iOS 8 が一般向けに公開されてからわずか数日後には、すでに Metal の採用が見られ始めており、App Store の人気ゲームは Android に登場しないうちに Metal に移植されています。
Metal を使用すると、開発者は、同じハードウェアでより高いフレーム レート (および任意のターゲット フレーム レートでより多くの詳細をアニメーション化) を実現できるため、iPhone 6 Plus のゲームは、同カテゴリの競合デバイスをさらに凌駕し、OpenGL ベンチマークで Samsung の Galaxy Note 4、Nexus 6、その他の同様の仕様のモバイル デバイスに対して既に享受しているほぼ 2 倍のパフォーマンス差をさらに広げることができます。
