外部 GPU を搭載した Raspberry Pi は Doom 3 を 4K で実行します

Raspberry Pi は、愛好家、教育者、技術愛好家にとって、多用途で手頃な価格のシングルボード コンピューターとして長い間知られてきました。長年にわたり、スマート ホーム プロジェクトからコンパクトな個人サーバーに至るまで、あらゆるものに電力を供給してきました。ただし、*Raspberry Pi を外部 GPU (eGPU)* に接続し、*Doom 3 のようなグラフィックを多用するゲームを 4K 解像度*で実行するというアイデアは、多くの人にとって SF のように聞こえるかもしれません。驚くべきことに、最近のイノベーションとコミュニティの実験によりこれが現実となり、Raspberry Pi エコシステムの驚くべき柔軟性と可能性が示されました。

Raspberry Pi 4 および Raspberry Pi 5 の登場により、プラットフォームは RAM オプション、USB 3.0 サポート、および高速 I/O 機能において重要なアップグレードを受けました。これらの機能強化により、アダプターや中間ボードを介した GPU アクセラレーションの可能性など、高性能周辺機器への扉が開かれました。外部 GPU を Raspberry Pi に接続すると (多くの場合、M.2 NVMe - PCIe アダプターまたは PCIe レーンが露出したコンピューティング モジュールを使用します)、ユーザーは小さなボード上でこれまでに見たことのないグラフィック パフォーマンスを解放できます。

これは実際には何を意味するのでしょうか?愛好家たちは、*Doom 3* のような古典的なゲームのポートを、ディスクリート GPU で強化された Raspberry Pi セットアップ上で実行することが完全に可能であることを実証しました。ただ実行するだけでなく、*4K 解像度* でスムーズなパフォーマンスを実現します。

仕組み

このレベルのパフォーマンスを達成するには、いくつかの主要なコンポーネントと手順が必要です。

• Raspberry Pi 4 または 5:これらのモデルは、外部 GPU セットアップに必要なパフォーマンスとインターフェイスの可能性を提供します。
• Compute Module 4 (CM4):標準の Raspberry Pi ボードとは異なり、CM4 には PCIe レーンが露出しているため、アダプターを介して GPU に直接接続するのに適しています。
• PCIe アダプター ボード:Pi と外部 GPU 間のインターフェイスに使用されます。
• 電源: Pi 自体は十分な電力を供給できないため、外部グラフィックス カードを実行するには専用の電源が不可欠です。
• GPU ドライバーを備えた Linux OS:接続された GPU に必要なドライバーで構成された Linux の Raspberry Pi 互換バージョン (通常は Raspberry Pi OS または Ubuntu)。

すべてのハードウェア コンポーネントが接続され、適切に電源が供給されたら、ユーザーは必要なグラフィック ドライバーとソフトウェアの依存関係をインストールする必要があります。これには、多くの場合、カーネルを変更したり、Doom 3 を駆動するゲーム エンジンとの互換性を可能にする Vulkan や OpenGL などのソフトウェア レイヤを使用したりすることが含まれます。

小さなボード上での非現実的なパフォーマンス

*Doom 3* を 4K で実行することは、一般的なゲーム PC では画期的なことのように聞こえないかもしれませんが、クレジット カードほどの大きさのデバイスから実行すると、まったく驚くべきことです。 NVIDIA GTX 1060、AMD RX 580、さらには RTX 2060 などの新しい GPU を使用したコミュニティ テストでは、これらのカードを Raspberry Pi CM4 に接続すると、高設定で 60 FPS 以上のフレーム レートを実現できることが示されています。

この信じられないパフォーマンスは、Pi の CPU 処理ゲーム ロジックとバックグラウンド タスクの組み合わせによって実現し、GPU は複雑な 3D 環境、照明、エフェクトをレンダリングします。 *Doom 3 の効率的な id Tech 4 エンジン* (古いハードウェアでの優れた拡張性で知られています) も、比較的非力なシステムでこのような高いパフォーマンスを達成するのに非常に役立ちます。

DIY およびオープンソース コミュニティへの影響

この画期的な成果は、最新の GPU の機能と Raspberry Pi の改良点を証明するだけでなく、*オープンソース コミュニティ* の協力的な取り組みにも光を当てています。ドライバー、構成スクリプト、および互換性ライブラリの開発は、主に限界を押し上げることに専念する愛好家によって行われました。

PiPCIe、カスタム カーネル、適応ディストリビューションなどのプロジェクトは、Raspberry Pi フォーラム、Reddit の r/raspberry_pi、GitHub リポジトリなどのフォーラムのおかげで人気が爆発的に高まりました。これは、DIY 精神と高度なコンピューティングの珍しい融合です。

これらの開発は、コンピュータ アーキテクチャとゲーム パフォーマンスを研究しようとしている学生や教育者にとって特に興味深いものです。 Raspberry Pi eGPU システムを構築すると、法外に高価なハードウェアを必要とせずに、ドライバー プログラミング、Linux システム、電子機器の学習が促進されます。

途中の課題

このイノベーションはエキサイティングですが、ハードルがないわけではありません。

• 互換性の問題:すべての外部 GPU が ARM ベースのプロセッサーやレガシー ドライバーで適切に動作するわけではありません。
• 電力需要:通常、デスクトップ GPU を実行するには ATX 電源が必要であり、ビルドが大きくなり複雑さが増します。
• レイテンシー:Pi から GPU への PCIe 経由の通信は、x86 プラットフォームほど高速または最適化されていないため、時折途切れが発生する可能性があります。
• ドライバーのサポート:一部の GPU、特に最新の NVIDIA カードでは、Raspberry Pi OS で正式にサポートされていないカーネルの変更または事前構築されたドライバー パッケージが必要です。

これらの問題にもかかわらず、個人がそのようなシステムを構築できるという純粋な事実は、「シングルボード コンピューティング」が過去 10 年間でどれほど進歩したかを示しています。

その他のゲームと将来性

*Doom 3* 以外にも、Half-Life 2、Quake 4、Unity または Godot エンジンで構築されたインディーズ ゲームなどの他のタイトルも実験されています。 ARM プラットフォーム用の Mesa 3D および Vulkan ドライバーの継続的な更新のおかげで、サポートされるソフトウェアの範囲は着実に拡大しています。

Raspberry Pi Foundationは、今後のモデルでコンピューティング機能を拡張することを示唆しており、コミュニティベースの取り組みにより、プラグアンドプレイのPCIe拡張がハッキングではなく機能になる日が来るかもしれません。

これにより、ラズベリー ボードをベースとした *ポータブル ゲーム センター*、ハンドヘルド コンピューター、または予算に優しいストリーミング コンソールの可能性も高まり、基本的にグラフィックスを多用するコンピューティングを新しいレベルのアクセシビリティに民主化します。

結論

外部 GPU に接続された Raspberry Pi* 上で *Doom 3 を 4K で実行できる機能は、単なる楽しい実験ではありません。それは、コンパクトなコンピューティングと高性能グラフィックスが融合する未来を垣間見ることができます。愛好家、教育者、技術いじりをする人にとって、これはエキサイティングな実験の新時代を表しています。概念実証としても、実用的なミニ ゲーム装置としても、Raspberry Pi はその地味な始まりをはるかに超えて進化し続けています。

よくある質問

• Q: Raspberry Pi では任意の GPU を使用できますか?
  A: いいえ、すべての GPU に互換性があるわけではありません。利用可能なオープンソース ドライバーと ARM プロセッサの適切なサポートを備えたドライバーが必要です。 AMD カードは、多くの場合、この使用例に対してより優れた Linux ドライバー サポートを備えています。
• Q: eGPU セットアップに最適な Raspberry Pi モデルはどれですか?
  A: Raspberry Pi Compute Module 4 は、PCIe レーンにアクセスできるため、GPU の拡張に最適です。
• Q: パフォーマンスはPCと同じですか?
  A: いいえ、パフォーマンスは優れていますが、Pi の内部帯域幅と CPU ボトルネックによって依然として制限される可能性があります。
• Q: この設定ではどのようなゲームをプレイできますか?
  A: 主に、Doom 3、Quake、Unity または SDL をベースにした一部のインディー タイトルなどの古いゲームまたは最適化されたゲームです。
• Q: このセットアップは初心者向けですか?
  A: 完全にはそうではありません。 Pi 上で eGPU を正常にセットアップするには、Linux、ハードウェアのはんだ付けまたはインターフェース、およびドライバー管理の知識が必要です。

技術的なスキルと実験への情熱を持つ人にとって、Raspberry Pi と外部 GPU の融合は限界がないことを証明します。ゲーム、学習、建築のいずれの場合でも、次世代のコンパクト コンピューティングがすでに手の中にあります。