Metal (API)

Metal
開発元	Apple
初版	2014年6月 (10年前)
最新版	3 / 2019年6月 (5年前)
プログラミング; 言語	シェーディング言語: C++14, ランタイム/API: Objective-C
対応OS	iOS, iPadOS, macOS, tvOS
種別	3Dグラフィックス・演算用API
ライセンス	プロプライエタリ
公式サイト	developer.apple.com/jp/metal/
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Metal（メタル）はAppleのオペレーティングシステム上でサポートされる、オーバーヘッドの小さいローレベル（low level）なコンピュータグラフィックス APIである。Metalでは、OpenGLとOpenCLに似た機能を一つのAPIに統合している。Metalはクロノス・グループによるVulkanや、マイクロソフトによるWindows向けのDirect3D 12といった、他のプラットフォームにおける類似のAPIによるパフォーマンス上の利点をmacOS／iPadOS／iOSにもたらしている。

MetalはC++11をベースとした新しいシェーディング言語、Metal Shading Language（MSL）を利用する。これはClangとLLVMによって実装されている^[1]。Metalはコンピュートシェーダーを導入することでGPGPUプログラミングのしやすさも向上している^{[注 1]}。

macOS Ventura, iOS/iPadOS 16のMetal 3では、MetalFX Upscalingという超解像度技術を実装している^[2]。

macOS Sonomaでは、Xcode 15向けThe Game Porting Toolkit^[3]のMetal shader converter^[4]で、Windows向けゲームを移植する際、DirectX 12からMetal 3へ変換できる^[5]。

対応環境

2023年現在、Metal 3での動作条件は、A13 Bionic以上を搭載したiPhoneとiPad、AppleシリコンまたはIntel UHD Graphics 630以降のGPUを搭載したMacが必須となっている^[6]。対応OSは、macOS Ventura, iOS 16, iPadOS 16以降である^[6]。

初期のMetalはApple A7以降を搭載したiOS機器、およびOS X El Capitan以降が動作する一部のMacコンピュータで利用可能であった。OS X El Capitanに対応しているMacであっても、Metalに対応しているとは限らない。

2017年10月時点でのMetal及びMetal2対応Macコンピュータは以下の通り^[7]。

iMac（Late 2012 以降）
MacBook（Early 2015 以降）
MacBook Pro（Mid 2012 以降）
MacBook Air（Mid 2012 以降）
Mac mini（Late 2012 以降）
Mac Pro（Late 2013 以降）
Mac Pro（Mid 2010 以降）でMetalをサポートするGPU（Nvidia Kepler以降、ATI Graphics Core Next以降）を搭載したもの

MetalはWWDC 2014にて発表され、iOS 8で初めて導入された^[8]。

macOSでのMetalのサポート（Metal for Mac）はWWDC 2015において発表された。

パフォーマンス

Metalの登場以前は、macOSにはOpenGLが、そしてiOSにはOpenGL ESがそれぞれ提供されていたが、いずれも高度にハードウェアが抽象化されていることから性能上のオーバーヘッドが大きい。Metalは以下のような理由から、OpenGLよりも優れたパフォーマンスを期待できる^[9]。

シェーダーの事前コンパイルおよび最適化や、前もって実行されるステートの結合と評価（Validation）
GPUとCPUの明確な同期
GPUとCPUで共有されるメモリ空間
より小さくなったドライバのオーバーヘッド

これらのうちいくつかは、GPUでコマンドを実行するために必要になるCPUのタスクを低減する。そのため、他の仕事のためにCPUを使えるようになり、全般的なパフォーマンスの向上につながる。

脚注

[脚注の使い方]

注釈

^ OpenGL 4.3／OpenGL ES 3.1以降でもコンピュートシェーダーはサポートされるが、Metal登場時にmacOS／iOSはこれらのAPIをサポートしていなかった。

出典

^ “Metal Shading Language Guide”. アップル (2014年9月17日). 2015年10月28日閲覧。
^ Inc, Aetas. “西川善司の3DGE：Appleのゲーム向けAPI「Metal 3」は，DirectX 12 Ultimateに一層近づいた”. 4Gamer.net. 2023年6月21日閲覧。
^ “Technologies for Game Developers” (英語). Apple Developer. 2023年6月21日閲覧。
^ “Metal shader converter - Metal” (英語). Apple Developer. 2023年6月21日閲覧。
^ “Apple、WindowsゲームをMacに移植する「Game Porting Tool」リリース”. ITmedia NEWS. 2023年6月21日閲覧。
^ ^a ^b “Discover Metal 3 - WWDC22 - Videos” (英語). Apple Developer. 2023年6月21日閲覧。
^ “Metal に対応している Mac コンピュータの一覧”. アップル (2017年10月10日). 2017年11月14日閲覧。
^ 【西田宗千佳のRandomTracking】WWDC 2014 開発環境編:「機器の外の魅力」で戦う準備を進めるアップル - AV Watch
^ “Unity - Unity Japan Official Blog – Metal, iOS 8 の新グラフィクス API”. Unity Technologies Japan G.K. (2014年7月4日). 2015年10月28日閲覧。

外部リンク

Metal for Developers - Apple Developer（英語）
Metal Programming Guide（英語）
Metal Shading Language Guide（英語）
Metal Framework Reference（英語）
MoltenGL – Molten（英語） - Metal 上の OpenGL ES 2.0 の非公式な実装（商用）

[2] OpenGL 4.3／OpenGL ES 3.1以降でもコンピュートシェーダーはサポートされるが、Metal登場時にmacOS／iOSはこれらのAPIをサポートしていなかった。

[1] “Metal Shading Language Guide”. アップル (2014年9月17日). 2015年10月28日閲覧。

[3] Inc, Aetas. “西川善司の3DGE：Appleのゲーム向けAPI「Metal 3」は，DirectX 12 Ultimateに一層近づいた”. 4Gamer.net. 2023年6月21日閲覧。

[4] “Technologies for Game Developers” (英語). Apple Developer. 2023年6月21日閲覧。

[5] “Metal shader converter - Metal” (英語). Apple Developer. 2023年6月21日閲覧。

[6] “Apple、WindowsゲームをMacに移植する「Game Porting Tool」リリース”. ITmedia NEWS. 2023年6月21日閲覧。

[:0-7] “Discover Metal 3 - WWDC22 - Videos” (英語). Apple Developer. 2023年6月21日閲覧。

[8] “Metal に対応している Mac コンピュータの一覧”. アップル (2017年10月10日). 2017年11月14日閲覧。

[9] 【西田宗千佳のRandomTracking】WWDC 2014 開発環境編:「機器の外の魅力」で戦う準備を進めるアップル - AV Watch

[10] “Unity - Unity Japan Official Blog – Metal, iOS 8 の新グラフィクス API”. Unity Technologies Japan G.K. (2014年7月4日). 2015年10月28日閲覧。

[1]

[注 1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

対応環境

パフォーマンス

脚注

注釈

出典

関連項目

外部リンク