RenderScript からの移行

Android 12 以降、RenderScript API は非推奨となります。この API は引き続き機能しますが、デバイスメーカーとコンポーネントメーカーによるハードウェアアクセラレーションのサポートはすでに終了していて、RenderScript のサポートも今後のリリースで完全に終了します。

多くのユーザーにとっては C / C++ のパフォーマンスで十分ですが、組み込み関数に RenderScript だけを利用している場合は、RenderScript 組み込み関数置換ツールキットで置き換えられます。このツールキットは使いやすく、パフォーマンスが 2 倍になる可能性があります。

GPU アクセラレーションを最大限に活用する必要がある場合は、スクリプトを Vulkan に移行することをおすすめします。

Android プラットフォームの RenderScript の非推奨化に伴い、Android Gradle プラグインの RenderScript のサポートも終了します。Android Gradle プラグイン 7.2 以降、RenderScript API のサポートは終了しています。それらの API は引き続き機能しますが、警告がトリガーされ、AGP の将来のバージョンで完全に削除される予定です。このガイドでは、RenderScript からの移行方法について説明します。

組み込み関数からの移行

RenderScript の組み込み関数は RenderScript のサポート終了後も引き続き機能しますが、実行できるのは GPU ではなく CPU に対してのみです。

アプリケーションで組み込み関数を使用する場合、スタンドアロンの代替ライブラリを使用できます。既存の RenderScript CPU 実装を使用するより高速であることがテストで確認されています。

ツールキットには次の関数が含まれています。

ブレンド
ぼかし
カラーマトリックス
積和演算
ヒストグラムと histogramDot
ルックアップテーブル（LUT）と LUT 3D
サイズ変更
YUV から RGB

詳細と制限事項については、ツールキットの README.md ファイルと Toolkit.kt. ファイルをご覧ください。

ライブラリをダウンロード、追加、使用するには、次の手順を実施します。

GitHub からプロジェクトをダウンロードします。
renderscript-toolkit module を見つけてビルドします。

注: GPU で組み込み関数を実行する場合は、スクリプトから移行するで説明されている、Vulkan でぼかしとカラーマトリックスをコーディングする例をご覧ください。
アプリの build.gradle ファイルを変更して、Android Studio プロジェクトにライブラリを追加します。
ツールキットの適切なメソッドを呼び出します。

例: ScriptIntrinsicBlur 関数から移行する

ScriptIntrinsicBlur 関数を置き換える手順は次のとおりです。

ビットマップのぼかし処理のために Toolkit.blur を呼び出します。
```
var blurredBitmap = Toolkit.blur(myBitmap, radius)
```
バイトの配列で表現された画像のぼかし処理では、幅、高さ、ピクセルあたりのバイト数を指定します。
```
val outArray = Toolkit.blur(inputArray, bytesPerPixel, width, height, radius)
```

Android 12（API レベル 31）以降を対象としている場合は、Toolkit.blur() ではなく RenderEffect クラスを使用することをおすすめします。

スクリプトからの移行

RenderScript 組み込み関数置換ツールキット（RenderScript の 2 倍のパフォーマンスが見込める）ではユースケースに対応できない場合、RenderScript のスクリプトをクロスプラットフォーム Vulkan API に移行することをおすすめします。ただし、ほとんどのデバイスでは、スクリプトは GPU ではなく CPU ですでに実行されているため、移行は不要だと思われます。C / C++ は、ユースケースによっては RenderScript や Vulkan による処理よりも速く、Vulkan や RenderScript より遅い場合があったとしても十分高速です。

機能の移行方法を理解するには、サンプルアプリをご覧ください。このサンプルでは、ビットマップのぼかし処理と RenderScript でのカラーマトリックス変換を行う方法と、Vulkan を使用して同等のコードを作成する方法を説明します。

アプリでさまざまなリリースをサポートする必要がある場合は、Android 6（API レベル 23）以前を搭載したデバイスには RenderScript を使用し、Android 7（API レベル 24）以降では Vulkan を使用します。minSdkVersion が 24 以上の場合は、RenderScript を使用する必要はありません。サポートするどのデバイスでも Vulkan を使用できます。

Vulkan は Kotlin API または Java API を提供していないため、RenderScript から Vulkan へは直接マッピングされません。Kotlin または Java からこのコードにアクセスするには、NDK を使用して Vulkan コードを記述し、JNI 関数を作成する必要があります。

以降のセクションでは、RenderScript からの移行のさまざまな側面について説明します。サンプルアプリでは、これらの考慮事項をほぼすべてカバーしています。これらの考慮事項を理解するには、RenderScript と Vulkan の対応するコードを比較します。

初期化

Kotlin または Java で RenderScript コンテキストオブジェクトを作成する代わりに、次の手順に沿って NDK を使用して Vulkan コンテキストを作成します。

Vulkan インスタンスを作成します。
コンピューティングキューに対応している Vulkan 物理デバイスを選択します。
Vulkan 論理デバイスを作成し、コンピューティングキューを取得します。

必要に応じて、Android で Vulkan 検証レイヤを設定して、Vulkan アプリの開発を高速化できます。

このサンプルアプリでは、VulkanContext.h で Vulkan コンテキストを初期化する方法を紹介します。詳しくは、Vulkan 仕様の初期化とデバイスとキューのセクションをご覧ください。

割り当て

RenderScript の割り当ては、Vulkan ストレージイメージまたは Vulkan ストレージバッファに移行できます。読み取り専用のイメージでパフォーマンスを向上させるには、取得操作でサンプル画像を、イメージサンプラーの組み合わせとして使用するか、個別のサンプラーとサンプルイメージのバインドとともに使用します。

Vulkan リソースは Vulkan 内で割り当てられます。他の Android コンポーネントとやり取りするときにメモリのコピーのオーバーヘッドを回避するには、VK_ANDROID_external_memory_android_hardware_buffer 拡張子を使用して Android を AHardwareBuffer Vulkan にインポートすることを検討してください。この拡張機能は、Vulkan 1.1 をサポートするすべての Android デバイスで利用できます。詳しくは、FEATURE_VULKAN_HARDWARE_VERSION をご覧ください。

このサンプルアプリでは、VulkanResources.h で Vulkan リソースを作成する方法を紹介します。詳しくは、Vulkan 仕様のリソース作成とリソース記述子をご覧ください。

スクリプト

RenderScript スクリプトを Vulkan コンピューティングシェーダーに変換する必要があります。また、RenderScript グローバルの使用方法に応じてコードを調整する必要があります。

Vulkan コンピューティングシェーダーの作成

Vulkan コンピューティングシェーダーは通常、OpenGL シェーディング言語（GLSL）で記述され、標準ポータブル中間言語（SPIR-V）形式にコンパイルされます。

シェーダーをアプリに追加する方法の詳細と手順については、Android の Vulkan シェーダーコンパイラをご覧ください。

スクリプトグローバルの調整

スクリプトグローバルの特性に基づいて、シェーダー内で変更されていないグローバルには、特殊定数、プッシュ定数、または均一なバッファオブジェクトを使用することをおすすめします。

特殊定数: カーネルの呼び出し全体で一貫性のあるスクリプトグローバルに推奨されます。特殊定数の値を変更するには、コンピューティングパイプラインを再作成する必要があります。
プッシュ定数: 頻繁に変更され、maxPushConstantsSize よりも小さい（最低保証値: 128 バイト）スクリプトグローバルに推奨されます。
均一なバッファ: プッシュ定数の上限よりも大きいサイズのスクリプトグローバルに推奨されます。

シェーダー内で変更されたグローバルについては、Vulkan ストレージイメージまたは Vulkan ストレージバッファを使用できます。

計算

GPU がコンピューティングシェーダーを実行できるようにするには、Vulkan コンピューティングパイプラインを作成する必要があります。

Vulkan コンピューティングパイプラインの作成

サンプルアプリの ComputePipeline.h ファイルでは、Vulkan コンピューティングパイプラインを作成する方法を紹介します。

コンパイルされた SPIR-V シェーダーを Vulkan で使用するには、次のように Vulkan コンピューティングパイプラインを構築します。

コンパイル済みの SPIR-V シェーダーでシェーダーモジュールを作成します。
リソースバインドを指定して記述子セットのレイアウトを作成します（詳しくは、割り当てをご覧ください）。
記述子セットレイアウトから記述子セットを作成します。
記述子セットレイアウトからパイプラインレイアウトを作成します。
シェーダーモジュールとパイプラインレイアウトを使用してコンピューティングパイプラインを作成します。

詳しくは、Vulkan 仕様のコンピューティングパイプラインのセクションをご覧ください。

計算の開始

コンピューティングパイプラインを使用して計算を開始する手順は、次のとおりです。

Vulkan リソースを使用して記述子セットを更新します。
Vulkan コマンドバッファを作成し、次のコマンドを記録します。
1. パイプラインと記述子セットをバインドします。
2. コンピューティングワークグループをディスパッチします。
コマンドバッファをコンピューティングキューに送信します。
キューで待機するか、必要に応じて同期フェンスを返します。

複数のカーネルをまとめて接続する（たとえば、ScriptGroup を使用してコードを移行する）には、これらを 1 つのコマンドバッファに記録し、メモリバリアと同期させます。

サンプルアプリでは、次の 2 つのコンピューティングタスクを紹介します。

HUE ローテーション: 単一のコンピューティングシェーダーを使用したシンプルなコンピューティングタスク。コードサンプルについては、ImageProcessor::rotateHue をご覧ください。
ぼかし: 2 つのコンピューティングシェーダーを順次実行する複雑なコンピューティングタスク。コードサンプルについては、ImageProcessor::blur をご覧ください。

コマンドバッファやメモリバリアについて詳しくは、Vulkan 仕様のコマンドバッファとメモリバリアというセクションをご覧ください。