11 Java 2Dパイプラインのレンダリングおよびプロパティ

UNIXプラットフォームのデフォルト・パイプラインはX11パイプラインです。このパイプラインでは、画面へのレンダリングや、特定タイプのオフスクリーン・イメージ(VolatileImageなど)または「互換性のある」イメージ(GraphicsConfiguration.createCompatibleImage()メソッドで作成されたイメージ)へのレンダリングを行う際に、Xプロトコルが使用されます。

これらのタイプのイメージは、X11ピックスマップ内に格納すればパフォーマンスを改善できます(特にリモートXサーバーの場合)。

さらに、Java 2Dでは特定の場合に、Xサーバー拡張(MIT X共有メモリー拡張、ダイレクト・グラフィックス・アクセス拡張、BufferStrategy API使用時のダブル・バッファリング用ダブル・バッファ拡張など)が使用されます。

構成によっては、追加パイプラインのOpenGLパイプラインによってパフォーマンスが向上することもあります。

トラブルシューティングの対象となるX11パイプラインのプロパティは次のとおりです。

• X11パイプラインのピックスマップのプロパティ

• X11パイプラインのMIT共有メモリー拡張

• SPARC上のOracle Solaris: DGAのサポート

• SPARC上のOracle Solaris - Java 2Dのデフォルト・ビジュアルの変更

Windowsプラットフォームのデフォルト・パイプラインは、DirectDrawパイプラインとGDIパイプラインを組み合わせたものであり、DirectDrawパイプラインで実行される操作もあれば、GDIパイプラインで実行される操作もあります。高速化されたオフスクリーンやオンスクリーン表面へのレンダリングには、DirectDrawとGDIのAPIが使用されます。

• DirectDrawパイプラインの無効化:

  DirectDrawが無効になっていると、すべての操作がGDIで行われます。DirectDrawの使用を無効にするには、-Dsun.java2d.noddraw=trueフラグを指定します。この場合、すべてのオフスクリーン・イメージがJavaヒープ内で作成され、それらへのレンダリングにはデフォルトのソフトウェア・パイプラインが使用されます。画面へのオフスクリーン・イメージのコピーだけでなく、オンスクリーンのすべてのレンダリングにもGDIが使用されます。

• DirectDrawパイプラインの有効化:

  なんらかの理由でパイプラインがデフォルトで無効化された場合にそれを有効にするには、-Dsun.java2d.noddraw=falseフラグをVMに指定します。

  ただし通常は、そもそも無効にされた理由が存在するので、強制しないほうが得策です。

• 組込みパント・メカニズムの無効化:

  一般に、DirectDrawパイプラインはオフスクリーン表面をフレーム・バッファのビデオ・メモリー内に配置しようとしますが、これにより、それらの表面を画面や他の高速化された表面にコピーする操作が高速化される以外に、特定のグラフィックス操作のハードウェア高速化レンダリングも可能となります。

  VRAMベースの表面への非高速化レンダリングの影響を抑えるために、パント・メカニズムが存在します。このメカニズムでは、頻繁に読み取られると判明した表面をシステム・メモリーに移動します。頻繁にコピーされると判明した表面は、ビデオ・メモリーに戻すよう促されることがあります。

  ただし、パイプラインがDirectDraw APIを使用して実行できない操作(アルファ合成、変換、アンチエイリアスなどを使用する操作)については、ソフトウェア・パイプラインを使用してレンダリングが実行されます。これは場合によっては、VRAM内に存在する宛先表面のピクセルを読み取ってシステム・メモリーに格納する必要があることを意味しますが、それは非常にコストの高い操作です。

  特定のビデオ・ボード/ドライバの組合せでは、システム・メモリー・ベースのDirectDraw表面がレンダリング・アーティファクトやその他の問題の原因となることが知られています。DirectDrawパイプラインには、システム・メモリー表面が使用されないようにパント・メカニズムを無効にするための方法が用意されています。

  組込み表面パント・メカニズムを無効にするには、Java VMに-Dsun.java2d.ddforcevram=trueフラグを指定します。

  注意:

  このメカニズムにより、パフォーマンスが低下することがあります。操作のたびにソフトウェア・ループによってVRAMからピクセルが読み取られる可能性があるためです。この場合は、DirectDrawパイプラインの無効化を検討します。

• DirectDraw BILT操作の無効化:

  Bit Block Transfer (BILT)操作では、2つのビットマップ・パターンが合成されます。この操作は、Graphics.drawImage() APIの呼出しに対応します。

  場合によっては、DirectDraw BLIT操作を無効にすることでレンダリングの問題を回避できます。かわりにGDI BLITが使用されます。

  注意:

  この操作によってパフォーマンスが低下する場合があります。代わりにDirectDrawパイプラインの無効化を検討してください。

  DirectDraw BLIT操作の使用を無効にするには、パラメータ-Dsun.java2d.ddblit=falseをJava VMに渡します。

Java SE 6リリース以降のDirect3Dパイプラインでは、レンダリングにDirect3D APIが使用されます。フル・スクリーン・モードではこのパイプラインがデフォルトで有効にされます(ドライバが、必要な機能とそのレンダリング品質レベルをサポートしている場合)。

1. Direct3Dパイプラインの無効化:

   一部の古いビデオ・ボード/ドライバの組み合わせでは、Direct3Dパイプラインで問題(レンダリングとパフォーマンスの両方)が発生することが知られています。これらの場合にJava SE 5以降のリリースでパイプラインを無効にするには、パラメータ-Dsun.java2d.d3d=falseをJava VMに渡すか、J2D_D3D環境変数をfalseに設定します。

2. Direct3Dパイプラインの有効化:
   Java SE 5以降のリリースで、ウィンドウ・モードとフル・スクリーン・モードの両方でDirect3Dパイプラインを有効にするには、パラメータ-Dsun.java2d.d3d=trueを使用するか、J2D_D3D環境変数をtrueに設定します。

   注意:

   パイプラインは、ドライバが最小限必要な機能をサポートしている場合にのみ有効になります。
3. Direct3Dパイプラインのレンダリング問題の診断:

   Java SE 8リリースでは、様々なDirect3Dラスタライザを強制することで、いくつかのレンダリングの問題(ピクセルの欠落や不明瞭なレンダリングなど)を診断できます。J2D_D3D_RASTERIZER環境変数をref、rgb、hal、またはtnlのいずれかに設定します。

   これらのラスタライザの詳細は、Direct3Dのドキュメントを参照してください。デフォルトでは、通知された機能に基づいて最適なラスタライザが選択されます。具体的には、refラスタライザでは、Microsoft製のリファレンスDirect3Dラスタライザの使用が強制されます。このラスタライザでレンダリングの問題が再現できない場合、その問題はビデオ・ドライバのバグの可能性が高いと考えられます。

   rgbラスタライザが使用可能なのは、Direct3D SDKがインストールされている場合だけです。このSDKはMicrosoft Game Technologies Centerから取得できます。

   Direct3Dパイプラインのテキスト・レンダリングでパフォーマンスや品質の問題が発生する場合、Direct3Dパイプラインのグリフ・キャッシュで、デフォルトのアルファ・テクスチャのかわりにARGBテクスチャを使用することを強制できます。これを行うには、J2D_D3D_NOALPHATEXTURE環境変数をtrueに設定します。

OpenGLパイプラインは、Oracle Solaris、LinuxおよびWindowsで使用できます。

この代替パイプラインでは、VolatileImage、BufferStrategy APIで作成されたバック・バッファ、および画面へのレンダリング時に、ハードウェア高速化されたクロス・プラットフォームのOpenGL APIが使用されます。

このパイプラインはデフォルト(X11またはGDI/DirectDraw)のパイプラインに比べ、特定のアプリケーションでパフォーマンス上の大きな利点を提供できます。アルファ合成、アンチエイリアス、変換などのレンダリング操作を大量に使用するアプリケーションでは、このパイプラインを有効にすることを検討してください。

OpenGLパイプラインの問題のトラブルシューティングを行うユースケースを次に示します

• OpenGLパイプラインの有効化

• 最小要件

• 起動の問題の診断

• レンダリングおよびパフォーマンスの問題の診断

• 最新のOpenGLドライバ

グラフィックス・カードの製造元とそれに対応するWebサイト、サポートされているプラットフォーム、およびカードのいくつかの例のリスト。

OpenGLパイプラインはOpenGL APIおよびベースとなるグラフィックス・ハードウェアやドライバに強く依存しているため、最新のグラフィックス・ドライバがマシンにインストールされているのを確認することが非常に重要です。ドライバは、グラフィックス・カードの製造元のWebサイトからダウンロードできます(次の表を参照)。