G-Sync と FreeSync: 最適な可変リフレッシュ レート ソリューション?

ゲームに関しては、PC Master Race に勝るものはありません。説明させてください。カスタマイズ性のレベルと、完璧に設計されたカスタム ゲーム リグが達成できる生のパワーは、コンソールにとっては夢でしかないものです。そうは言っても、PC ゲームでも特定の抜け穴が存在する傾向があり、これらの抜け穴によってゲーム体験が台無しになる可能性があります。あなたが熱心なゲーマー、またはゲーム フォーラムに常に注目している人なら、ゲーマーにとって大きなトラブルの 1 つである画面のティアリングについて聞いたことがあるはずです。これに対する従来のソリューションとして V-Sync がありますが、新しいテクノロジーにより、NVIDIA の G-Sync や AMD の FreeSync などの他のソリューションも導入されています。今日は、これら 2 つの G-Sync と FreeSync を戦わせ、どちらが勝者になるかを見てみましょう。しかしその前に、ここでの問題が正確に何なのかを明らかにしましょう。

画面ティアリングとは何ですか?

あまり強力なモニターを備えていないマシンでゲームをしている場合は、画面のティアリングという迷惑な現象に遭遇したことがあるはずです。画面ティアリング は、2 つ以上のビデオ フレームが 1 つのフレームに一緒に表示され、引き裂かれたエフェクトを引き起こすビデオ ソースで発生するエフェクトです。 ご存知のとおり、GPU がますます強力になるにつれて、最短のスパンでできるだけ多くのフレームをプッシュしようとするようになります。これは素晴らしいことのように聞こえますが、モニターのリフレッシュ レートがたとえば 75Hz に固定されている場合、アニメーションの複数のフレームがプッシュされたとしても、モニターはそれに対応する準備ができていません。

たとえば、1 秒あたり 100 フレームをプッシュできる GPU でゲームをプレイしているとします。つまり、モニターは 1 秒あたり 75 回更新しますが、ビデオ カードは 1 秒あたり 100 回表示を更新します。これはモニターより 33% 高速です。画面の更新の間に、ビデオ カードが 1 つのフレームを描画し、さらに 3 分の 1 のフレームを描画します。次のフレームの 3 分の 1 が前のフレームの上 3 分の 1 を上書きし、画面上に描画されます。その後、ビデオ カードはそのフレームの最後の 3 分の 2 を終了し、次のフレームの次の 3 分の 2 をレンダリングしてから、画面が再び更新されます。

起こっていることの一部、つまり現在のフレームの一部と次のフレームの一部のみが表示されます。その結果、 画面上の画像が複数の部分に分割されている ように見え、ゲーム全体の外観が乱れてしまいます。この問題が発生するもう 1 つの理由は、システムの GPU が大量のグラフィック処理または不適切なプログラミングによる負荷を受けている場合です。 GPU に大きな負荷がかかると、出力ビデオの同期を維持できなくなり、画面が裂けてしまいます。

V-Sync と代替手段の必要性

ゲーマーにとって、画面のティアリングは迷惑な出来事です。完璧にレンダリングされたタイトルも、ひどい水平線やフレームの途切れによって完全に台無しになる可能性があります。開発者はすぐにこの問題に気づき、V-Sync を導入しました。 垂直同期または V-Sync は、ダブルバッファリングを利用して画面のティアリングの問題を解決することを目的としています。

ダブルバッファリングは、システムに フレーム バッファとバック バッファを 提供することでティアリングの問題を軽減する技術です。モニターは、リフレッシュするフレームを取得するたびに、フレーム バッファーからそれを取得します。ビデオ カードはバック バッファに新しいフレームを描画し、完了するとフレーム バッファにコピーします。 V-Sync の事前定義されたルールに従って、 モニターが更新される直前まで、バック バッファーはフレーム バッファーにコピーできません 。バック バッファーがフレームで満たされ、システムは待機し、リフレッシュ後にバック バッファーがフレーム バッファーにコピーされ、新しいフレームがバック バッファーに描画され、事実上フレームレートがリフレッシュ レートで制限されます。

これらすべては良いように聞こえ、画面のティアリングを解消するのに役立ちますが、V-Sync には独自の 欠点も あります。 V-Sync では、 フレーム レートは、(リフレッシュ / N) に等しい値の離散セットとのみ等しくなります。 ここで、N は正の整数です。たとえば、モニターのリフレッシュ レートが 60 Hz の場合、システムが動作するフレーム レートは 60、30、20、15、12 などになります。ご覧のとおり、60 fps から 30 fps への低下は大幅です。また、V-Sync を使用すると、システムがおそらくプッシュできる 60 ～ 30 の間のフレーム レートは 30 までにのみ低下します。

さらに、 V-Sync の最大の問題は入力遅延です。 上で述べたように、V-Sync の場合、GPU がプッシュしたいフレームは最初にバック バッファーに保持され、モニターがアクセスを許可した場合にのみフレーム バッファーに送信されます。これは、システムに与えた入力はすべて、他のフレームとともにバック バッファーに格納されることを意味します。これらのフレームがメイン フレームに書き込まれる場合にのみ、入力が表示されます。そのため、システムでは最大 30 ミリ秒の入力遅延が発生する可能性があり、ゲーム体験に大きな支障をきたす可能性があります。

代替案: G-Sync と FreeSync

ご存知のとおり、従来の方法であれ、V-Sync の助けを借りてであれ、問題の原因は常にモニターでした。主電源は常にモニターに与えられており、プッシュされるフレームを制限するためにそれを悪用してきました。ソフトウェア レベルにどれだけ変更を加えても、ハードウェアには常に限界があります。しかし、GPU に最高のパワーを与える別のソリューションがあったとしたらどうなるでしょうか? Cue – 可変リフレッシュ レート モニター 。

名前が示すように、可変リフレッシュ レート モニターは、リフレッシュ レートの上限値はありますが、固定のリフレッシュ レートは持たないディスプレイ モニターです。代わりに、 GPU フロントに依存してリフレッシュ レートを変更します 。現在、この偉業は、NVIDIA G-Sync または AMD FreeSync の 2 つのテクノロジーのいずれかの助けを借りて達成されています。

2013 年に開発された NVIDIA の G-Sync は 、画面に表示されるフレーム数を決定する最終的な権限を GPU に与えることで、この問題を解決することを目指しています。 モニターは 、固定のリフレッシュ レートではなく、 GPU の処理速度に適応し、出力される fps レートに一致します 。たとえば、120 fps でゲームをプレイしている場合、モニターも 120 Hz (1 秒あたり 120 回) で更新されます。また、グラフィック処理要件が高く、GPU がフレームを 30fps に落とす場合、モニターはそれに応じてリフレッシュ レートを 30 Hz に変更します。そのため、フレームの損失はなく、データがディスプレイに直接プッシュされるため、ティアリングや入力遅延の余地がなくなります。

さて、ゲームに関しては NVIDIA が王者ですが、最大の競争相手である AMD もそれほど負けていません。では、NVIDIA が G-Sync を発表したとき、AMD はどうして後れを取ることができたのでしょうか?競争に勝ち残るために、AMD は V-Sync テクノロジのソリューションである FreeSync を導入しました。 2015 年に発表された AMD の FreeSync は 、GPU がマスターとなり、モニターのリフレッシュ レートを制御できるようにすることで 、NVIDIA の G-Sync と同じ原理で動作します 。 G-Sync と FreeSync の目的は同じですが、2 つの違いはそれを達成する方法にあります。

G-Sync と FreeSync: 仕組みは?

NVIDIA は、両端の問題を解決するために G-Sync を設計しました。 G-Sync は独自の適応型同期テクノロジーであり 、 追加のハードウェア モジュールを利用すること を意味します。この追加チップはサポートされているすべてのモニターに組み込まれており、NVIDIA は最大リフレッシュ レート、IPS または TN 画面、電圧などの特性に基づいてエクスペリエンスを微調整できます。フレーム レートが非常に低くなったり、非常に高くなったりした場合でも、G-Sync によりゲームのスムーズな表示を維持できます。

AMD の FreeSync に関しては、そのようなモジュールは必要ありません 。 2015 年、VESA は Adaptive-Sync を DisplayPort 1.2a 仕様の要素コンポーネントとして発表しました。 FreeSync は DisplayPort Adaptive-Sync プロトコルを利用して、GPU がリフレッシュ レートを制御できるようにします。さらに、その後 HDMI ポートにもサポートを拡大し、より多くの消費者にとって魅力的なものになりました。

ゴースティング

ディスプレイの観点では、 ゴーストは、遅い応答時間によって引き起こされるアーチファクトを説明するために使用されます 。画面が更新されても、人間の目は以前に表示された画像を認識し続けます。にじみやぼやけた視覚効果を引き起こします。応答時間は、特定のピクセルがある色から別の色に状態を変化させる速度の尺度です。ディスプレイの応答時間が GPU がプッシュしているフレームと同期していない場合、ゴーストが発生する可能性が高くなります。この効果は、ほとんどの LCD またはフラットスクリーン パネルで顕著です。本質的には画面のティアリングではありませんが、 新しいフレームが画面から完全に消えることなく前のフレームにオーバーレイされるという事実を考慮すると、ゴーストはその概念からそれほど遠くありません。

NVIDIA の G-Sync モジュールはアドオン ハードウェア モジュールの助けを借りて動作するため、各モニター上でのモジュールの動作方法をカスタマイズすることで G-Sync がゴーストを防ぐことができます。 AMD の FreeSync を使用すると、これらの調整は Radeon ドライバー自体内で行われ、モニターからタスクが取り除かれます。ご覧のとおり、ここではハードウェアとソフトウェアの制御モジュールが対立しており、ここでは NVIDIA が簡単に勝ちます。 FreeSync モニターではゴーストは一般的ではありませんが、依然として存在します 。一方、各モニターは物理的に微調整および調整されているため、 G-Sync ではパネルにゴーストが発生しません 。

柔軟性

画面のティアリングを解決するために、その解決策は GPU に究極の制御を与えることでした。しかし、ベンおじさんがかつて言ったように、「大いなる力には大いなる責任が伴う」のです。この場合、GPU は多かれ少なかれ、モニターからすべての電力を奪います。たとえば、ほとんどのモニターには、通常の明るさとコントラストの調整のほかに、供給される入力に基づいて ディスプレイが設定を動的に調整できる 独自の機能も付属しているという事実に注意する必要があります。

NVIDIA の G-Sync は 追加の独自モジュールを利用するため、GPU に動的な調整機能を与えることで、 この機能を表示画面から取り除きます 。一方、 AMD の FreeSync はそのような変更を行わず 、画面に独自の動的な色調整機能を持たせることができます。オプションとして個人的な変更を加えることは、他のメーカーよりも優位に立つことができるため、どのメーカーにとっても重要です。多くのメーカーが G-Sync よりも FreeSync を選択することを好むのはこのためです。

G-Sync と FreeSync: 互換性のあるデバイス

NVIDIA の G-Sync モジュールと互換性を持たせるデバイスには、ディスプレイ内に NVIDIA 独自のモジュール チップを組み込む必要があります。一方、AMD の FreeSync は、可変リフレッシュ レートと DisplayPort または HDMI ポートを備えたモニターで利用できます。

そうは言っても、GPU はそれぞれのテクノロジーと互換性がある必要もあります (はい、あるメーカーの GPU と別のメーカーの同期技術を組み合わせて使用​​することはできません)。 NVIDIA G-Sync は競合他社よりもほぼ 2 年早く導入されたため、G-Sync のサポート対象タグの下にかなり多くの GPU が搭載されています。 600 から 1000 シリーズまでのミッドエンドからハイエンドのすべての GPU には、G-Sync のマークが付いています。

この記事の執筆時点では、 NVIDIA の 33 個の GPU と比較して、 AMD は FreeSync テクノロジを利用する GPU を 9 個 のみサポートしています 。さらに、NVIDIA は G-Sync サポートをラップトップおよびノー​​トブックにも 拡張しましたが、この機能は現在欠落しています。 AMDのFreeSyncから。

• NVIDIA G-Sync 互換デバイス

GTX600シリーズ	GTX700シリーズ	GTX900シリーズ	GTX1000シリーズ	タイタンシリーズ
GeForce GTX 650 Ti ブースト	GeForce GTX 745	GeForce GTX 950	GeForce GTX 1050	GeForce GTX タイタン
GeForce GTX 660	GeForce GTX 750	GeForce GTX 960	GeForce GTX 1050 Ti	GeForce GTX タイタン ブラック
GeForce GTX 660 Ti	GeForce GTX 750 Ti	GeForce GTX 965M	GeForce GTX 1060	GeForce GTX Titan X
GeForce GTX 670	GeForce GTX 760	GeForce GTX 970	GeForce GTX 1070	GeForce GTX Titan XP
GeForce GTX 680	GeForce GTX 770	GeForce GTX 970M	GeForce GTX 1080	GeForce GTX タイタン Z
GeForce GTX 690	GeForce GTX 780	GeForce GTX 980	GeForce GTX 1080 Ti
	GeForce GTX 780 Ti	GeForce GTX 980M
		GeForce GTX 980 Ti

• AMD FreeSync 互換デバイス

GPU	APU
Radeon R7 260X	カヴェリ
Radeon R7 360	カビニ
Radeon R9 285	テマシュ
Radeon R9 290	ビーマ
Radeon R9 290X	マリンズ
Radeon R9 380	カリソ
Radeon R9 390	ブリストル リッジ
Radeon R9 390X	レイヴン・リッジ
Radeon R9 フューリー X

設計コストと可用性

NVIDIA の G-Sync は独自の追加ハードウェアを利用します。これは基本的に 、ディスプレイ メーカーがモニター エンクロージャ内により多くのスペースを確保する必要があることを 意味します。それは大したことではないように思えるかもしれませんが、1 種類のモニター用にカスタム製品設計を作成すると、開発コストが大幅に増加します。一方、AMDのアプローチはよりオープンで、 ディスプレイメーカーは既存の設計にこの技術を組み込むことができる。

さらに大きな画像を表示するには (冗談ではありません)、FreeSync をサポートする LG の 34 インチ ウルトラワイド モニターの価格はわずか 397 ドル です。一方、現在入手可能なウルトラワイド モニターの中で最も安価なものの 1 つである、G-Sync サポートを備えた LG の 34 インチ代替モニターの価格は 997 ドル です。これは ほぼ 600 ドルの差であり 、次回購入する際の決定要因となりやすいです。

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G-Sync と FreeSync: 最適な可変リフレッシュ レート ソリューション?

NVIDIA G-Sync と AMD FreeSync は両方とも、画面のティアリングの問題を根絶することに成功しました。 G-Sync テクノロジーは明らかに高価ですが、より幅広い GPU でサポートされており、ゴーストも発生しません。一方の AMD の FreeSync は、より安価な代替品を提供することを目的としており、これをサポートするモニターの数は非常に多いものの、現時点ではサポートされているメインストリーム GPU はそれほど多くありません。最終的には、選択はあなたの手の中にありますが、どちらを選択しても間違いはありません。その他ご不明な点がございましたら、以下のコメント欄にご記入ください。できる限りお手伝いさせていただきます。