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3Dゲームを快適に楽しむための必須機能「垂直同期」に詳しくなろう!

3Dゲームをプレイする上で、よりスムーズに進めるための機能をご存知でしょうか?
3Dゲームの高性能化が進むなかで、同時に起こる不具合も大きな問題となっています。
そんな不具合を解決するために誕生した機能のひとつである、垂直同期を詳しく知り、ストレスなく3Dゲームを楽しめる環境を手に入れましょう!

垂直同期ってどんな機能?

垂直同期が、そもそもどんな機能なのかを知ることからはじめましょう。
垂直同期とは、主に3Dゲームを楽しむ人が、スムーズにプレイを進めるための必須設定機能です。
画像処理を行う部品GPUの、フロントバッファと呼ばれる画面に表示するデータと、リフレッシュレートと呼ばれる画面に表示するための駆動速度とを同期させることを垂直同期と呼んでいます。

垂直同期が生まれた理由

ディスプレイに描画を行う際、GPUは初めにバッファと呼ばれるデータの上に絵を描きます。次にそのデータをディスプレイに転送し、ディスプレイ上に描画が表示されます。
GPUが1秒間でバッファに描けた数をfps、ディスプレイが1秒間に描くスピードをリフレッシュレート(単位はHz)と呼ばれます。

ここでテアリングという現象(GPUとディスプレイの描画能力の相違)についてご説明します。
一般的なディスプレイに描画する速度が60Hzに対し、高性能なスペックを持つGPUで3Dアプリを動かした場合60fpsとなり、リフレッシュレートが60Hzを超える現象が起こってしまいます。

すると、GPUがバッファに描画し切れていない間に、絵をディスプレイに送っていまい、最終的に表示された絵が直線で波打って見える現象がテアリングです。
この問題を抑制するために開発された機能が、「垂直同期」です。

垂直同期のメリット・デメリット

垂直同期を導入し、GPUの描画能力内にリフレッシュレートが収まる場合には問題が生じることはありませんが、3Dアプリケーションのfpsは一定ではなく、シーンによって負荷が変化するため、重いシーンになった際にさらに新たな問題が生じてしまいます。

リフレッシュレートは一定の速度で展開しますが、そのリフレッシュレートの範囲内にGPUの描画能力がオーバーした場合、次のリフレッシュレートが展開するまで待機する必要があり、タイムラグが生じることになります。それによってディスプレイ上では一瞬画像が止まったような状態が起き、この現象を「スタッタリング」と呼びます。

垂直同期を行うと必ずしもプラス効果が生まれるというわけではないので、ユーザーの用途に合わせて切り替えを行うことが必要とされます。垂直同期に有効なパターンとしては、RPGなどの操作の場合です。FPSなどのゲームを行う場合は、数秒の操作も重要視されるため垂直同期は作動させない方が良いとされます。

垂直同期のスタッタリング対策用に登場した「NVIDIA社製GeForce」

垂直同期のデメリットにも挙げたスタッタリングを解決するために、NVIDIA社が開発した仕組みがGeForceのGTX600番台で導入された「Adaptive VSync」です。

この仕組みは、GPUの描画能力がリフレッシュレートをオーバーする場合は、リフレッシュレートと同期しテアリングを抑制します。逆に、描画能力がリフレッシュレートよりも下回る場合、垂直同期を自動でオフにし、スタッタリングを抑制する対策システムです。

さらにAdaptive VSyncよりも、アップグレードした「G-SYNC」と呼ばれるシステムも登場し、垂直同期に起こる問題も解決策が次々と生み出され、スムーズに動作する環境が整えられています。


3Dゲームをストレスなく楽しむための「垂直同期」に関してご説明しました。
メリット・デメリットもしっかり理解し、さらにその問題を解決できるシステムの仕組みをしっかり把握することで、さらに快適で美しい映像の3Dゲームが堪能できるはずです!

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