レイテンシ、Hz、フレームレート、入力ラグ: ビデオゲームにおいて本当に重要なパラメータは何ですか

ビデオ ゲームでは、可能な限り最高のゲーム エクスペリエンスを実現するために、画質とパフォーマンスの適切なバランスを見つける必要があることがよくあります。バランスは各人の要件や装備に応じて大きく異なりますが、対象となるゲームの種類にも応じて異なります。一般に、応答性と極端な流動性は、場合によっては画質が低下したり、画質が犠牲になったりする場合でも、競技プレイヤーに好まれます。逆に、高予算のゲーム、レイ トレーシング、さらには 4K モニターやテレビを活用するために、品質やその他のグラフィックの詳細を最大限に高めようとする場合、パフォーマンスの点ではほとんど満足できません。

ビデオゲームのパフォーマンスを評価するにはどうすればよいですか?スムーズさ、応答性、応答時間、入力遅延などが何であるか、また、マシン側のゲームや周辺機器 (マウス、キーボード、コントローラー) など、ゲーム体験に影響を与える可能性のある最も重要な要素については、依然として多くの混乱があります。 )、接続、または表示。したがって、これらすべての要素をより深く理解し、システムを最適化するためのアドバイスを提供し、最終的にはゲーム市場のプレイヤーがパフォーマンスに関して全力を尽くしている理由を理解しながら、このテーマを検討する時期が来ています。全体像を確実かつ正確に描写します。

レイテンシー: 何を話しているのでしょうか?

レイテンシーという言葉を聞くと、一般的には ping とネットワーク レイテンシーをまず思い浮かべます。遅れオンラインゲームのセッション中。ただし、ここで説明したいのはこのネットワーク遅延ではなく、システム遅延です。どちらの場合も、この用語は同じ概念を指します。つまり、システムがレンダリングを生成し、ユーザーのアクションがそこに反映されるまでに必要な時間、またはネットワーク遅延がある場合の PC とサーバー間のデータ送信に必要な時間です。

ミリ秒単位で表現される遅延は、ハードウェアの世界のほぼどこでも見られ、ゲーマーにコンポーネントや周辺機器を提供する場合に特に顕著になります。したがって、GPU の RAM とビデオ メモリの観点からレイテンシについて話しているだけでなく、ハード ドライブや SSD を含むストレージ、モニタ (およびテレビ)、そしてもちろん周辺機器についても話しています。

画面、周辺機器、コンポーネント: 誰が何を担当するのですか?

システムの遅延は、周辺機器、マシンコンポーネント、最後にディスプレイに関連する 3 つの異なる部分に分けることができます。簡単に要約すると、まずレンダリング パイプラインのレイテンシ、つまりマシンがタスクを実行して結果を画面に表示するのにかかる時間と、入力ラグのあるユーザーを直接指すレイテンシによって制約されます。 、または入力ラグ。ユーザーのアクションとその画面上の影響の間の時間を指定します。

システム遅延の原因は、グラフィックス カード、プロセッサ、RAM だけではありません。オペレーティング システムとストレージ メディアも 2 つの決定要因です。ソフトウェア側では、たとえば、古いドライバーを使用すると追加の遅延が観察される可能性がありますが、ウィンドウ表示モードではデスクトップ ウィンドウ マネージャー (デスクトップ ウィンドウ マネージャー) が使用されるため、追加の遅延が発生する可能性があります。全画面モードと比較して遅延が少なくなります。 SSD の普及以来、ストレージのパフォーマンスは大幅に低下しました。 7,200 rpm で動作する機械式ハード ドライブの平均遅延は 18 ミリ秒ですが、SSD は 100 マイクロ秒未満であり、その大きな差は、SSD がゲーム機やコンソールなどの PC デスクトップに人気がある理由を示しています。

システムの遅延を短縮するために多くの最適化を実装できますが、ハードウェアを観察すると、最終的に観察されることは常に同じです。つまり、効率が低く、速度が低いほど、遅延を最小限に抑えるためにより多くの譲歩を行う必要があります。これは、パフォーマンスを優先してゲームのグラフィック品質を下げた方が良いことを意味します。 GPU と CPU のオーバークロックは、数ミリ秒を節約し、システムの遅延を減らすのに役立つ場合があることにも注意してください。論理的には、システムによって生成される遅延と、ゲームのレンダリング エンジンに固有の遅延は、ゲーム周辺機器やモニターで発生する遅延よりもはるかに大きくなります。ただし、すべてが密接に関連しているため、選択する必要があります。たとえば、OS とゲームを SSD にインストールすることを優先したり、ボトルネックを回避するために適切な CPU/GPU ペアを選択したり、さらには、システムに関して一貫した定義を持つモニターを選択したりするなど、コンポーネントを慎重に選択します。このカップルに。

PC がどのように動作するか、グラフィック カードとプロセッサがどのように連携して割り当てられたタスクを実行するかについては詳しく説明しませんが、入力ラグとは何か、またそれがなぜそれほど重要なのかを詳しく見てみましょう。 。記事の最後では、本題から一歩離れて、遅延を削減するために利用できるソリューションがあるかどうかを確認します。

入力ラグについて知っておくべきこと

まず最初に知っておくべきことは、愚かで厄介なことです。入力ラグは排除したりゼロにすることはできません。特定の最適化、構成の改善、または適切なハードウェアの選択によって軽減することは可能です。

ポーリングレート: 数千ヘルツ

上記では、入力ラグとシステム遅延を意図的に区別しましたが、これら 2 つの要素は表裏の関係にあります。ゲーミングマウスやモニターに関しては、入力遅延についてよく聞きます。マウスの場合、クリックを登録して送信するための遅延が、システムがこのアクションを処理するために必要な遅延に追加されます。画面も同様です。画面上のピクセルを動かすために、GPU から提供される情報を受信して​​処理します。システムの遅延が短いほど、これら 2 つのデバイスはタスクをより速く完了できます。ただし、彼らには独自の期限があり、これが私たちが話すところです。投票率マウスの場合。

ヘルツ単位で表され、マウスがその位置を CPU に送信する 1 秒あたりのポーリング レート (周波数) を示します。このレートが高いほど、入力ラグは短くなります。オフィス マウスは通常 125 Hz を超えることはありませんが、ゲーミング マウスの標準は現在 1,000 Hz に設定されています。マウスは 1 秒あたり 1,000 回、つまり 1 ミリ秒ごとに少なくとも 1,000 回クエリされます。

このようなマウスは追加の CPU リソースを必要とするため、当時この高フレーム レートが市場に登場したときに過剰消費の問題を引き起こす可能性がありました。現在、メーカーは常にケイデンスを高くし、一部の製品では 2,000 Hz、Razer Viper では 8,000 Hz を使用する傾向があります。言うまでもなく、この 1/8 ミリ秒の問い合わせレートでは、プロセッサはさらにストレスを受けることになります。それほど明白ではないこと: 1000 Hz のマウスは、システム遅延チェーンの中で最も影響力のある要素とは程遠いです。どのケースでも、たとえばクラシックなゲーミング マウスと Razer のマウスとの間のゲインは 1 ミリ秒未満であり、せいぜい妨げられる程度です。マイクロ吃音効果。この機会を利用してモニターの問題に焦点を当ててみましょう。ほとんどのゲーム モニターは 144 Hz の表示リズムを示します。これは、7 ミリ秒ごとにリフレッシュされるディスプレイに相当します。 「ゲーム」周辺機器をめぐるマーケティングの議論をよりよく理解するために留意すべきこと。

フレームレート、リフレッシュ レート、応答時間、オーバードライブ: あらゆるコストを考慮したパフォーマンス

用語、テクノロジー、その他のソリューションが雪崩のように登場するため、初心者にとっては圧倒される可能性があります。それは、それが何を意味し、なぜそれが重要なのかを知ることです。 PC 画面は、テレビと同様、ゲーマーにとって決定的なものです。それはチェーンの最後のリンクであり、私たちの目の前に直接あります。

モニターは入力遅延の影響を受けます。その主な要素は、グラフィックス カードによる画像の送信と画面への表示の間の遅延です。ただし、有名な応答時間から始めて、モニター自体に関連するラグに焦点を当てます。

入力遅延と応答時間の違いは何ですか?

必要だから入力ラグと応答時間に関連する遅延を区別します。1 つ目は、応答性に影響を与える可能性がある知覚遅延 (クリックから画面への影響までの遅延) です。これは、PC またはコンソールから送信された画像をモニター、特に多くの電子機器を備えたテレビで処理する時間に起因する可能性があります。 2 つ目は、流動性の感覚や、モーション ブラーや関連するアーティファクトの認識で見られる視覚的な遅延です。より正確には、応答時間は、ピクセルがある状態から別の状態、たとえば黒から白、次に白から黒に遷移するのにかかる時間です。

応答時間: ミリ秒単位の競争

メーカーは、自社のモニターの応答時間を 1 ミリ秒以下という非常に短い応答時間を表示することを躊躇しません。専用の測定ツールがなければ、消費者はこれらの記述の関連性を検証できません。テストと技術的なレビューによってのみ、特定のモデルに何が期待できるかをより正確に知ることができます。

そのため、メーカーは製品データシートに可能な限り低い数値を表示しようとしていますが、実際の測定値は通常、それほど好ましいものではありません。理由は簡単です。現在、メーカー向けの測定基準はありませんしたがって、GtG (グレーからグレー) 応答時間、つまりピクセルが 1 つのグレーの階調から別の階調に移行する時間を呼び出すものもありますが、他のものは測定する MPRT (Motion Picture Response Time) 値を表示します。画面上のピクセルの持続性。

これら 2 つの値はどちらも理想的ではなく、実際の使用を代表するものではありません。なぜでしょうか?

MPRT 応答時間は、画面のリフレッシュ レートとそのテクノロジ (LCD パネルのさまざまな種類のバックライトや黒画像の挿入など) を考慮すると、エンド ユーザーが得られる値に近くなります。ただし、すべてのテクノロジーを使用せずにパネルのパフォーマンスを判断することはできず、常に非アクティブ化できるわけではありません。

GtG の応答時間は現実からかけ離れており、黒 (ピクセルオフ) から白、またはその逆ではなく、グレーからグレーへの遷移のみが考慮されています。一般に、表示される値は最も適切な値です。オーバードライブを確実に消去するオーバードライブ。ゴースティング (ゴースト イメージを作成するピクセルの持続) ですが、多くの場合、逆ゴーストを引き起こします。明らかに、すべてのピクセル遷移が同じ速度で発生するわけではありません。異なるグレー レベル間の一部の遷移は間違いなくメーカーが示す数値に達しますが、他の遷移は一般的により遅くなります。

要約すると、ブランドが発表した数値は、何を期待できるか、つまり代表性に欠ける不正確な値であることがわかっていて信頼できると言えます。テクノロジーが進化するにつれてその差がますます狭くなっている場合、モニターの選択は常にパネルの種類 (IPS、VA、TN、さらには OLED) に基づいて行う必要があります。実際、これらのパネル間には、コントラスト、明るさ、視野角だけでなく、速度やピクセル遷移の点でも大きな違いがあります。

オーバードライブのメリット

今日、大多数のゲーム モニターに搭載されているオーバードライブについて触れずに、応答時間に関するこの段落を終えるのは困難です。液晶の状態をより迅速に変化させるために液晶に電気サージを印加するシステムのおかげで、応答時間を短縮し、したがって画面の保持を短縮することができます。搭載されているモニターの OSD 内でアクセスでき、通常は複数のレベルで調整できます。

ただし、オーバードライブ管理はブランドやモニターによっては同じ品質が得られません。電圧の上昇には、次のような問題が伴う場合があります。オーバーシュート、これは、ピクセルが望ましい状態を超えて、遠すぎる位置に到達してしまう状況です。この現象は、印加される過電圧に応じて多かれ少なかれ重大な逆ゴーストを引き起こし、場合によってはゴーストそのものよりも迷惑なアーチファクトを引き起こします。

ここで覚えておくべきことは、オーバードライブの調整が高くなるほど、リバースゴーストが発生する可能性が高くなるということです。ほとんどの場合、アーティファクトを避けるために、オーバードライブを少し低く設定することをお勧めします。

TN、OLED、IPS、VA: 最も速いのはどれですか?

TN パネルは、オーバードライブなしの応答時間の点で依然として最速です。 IPS および VA パネルは、場合によっては攻撃的すぎるオーバードライブを適用することでなんとか追いつきます。 OLED パネルは自発光ピクセルのおかげでほぼ瞬時の応答時間を実現しますが、このタイプのモニターはまだ非常に希少で高価であるため、多くのゲーマー、ゲーム機、PC が同様に OLED テレビに注目しています。

テレビについて一言

応答時間に関しては、テレビも PC モニターと同じ問題を抱えているため、使用されるパネルの種類に応じて同じ弱点や品質が見られます。しかし、入力ラグとなると話は別です。テレビの入力遅延はモニターの 10 倍になる場合があります理由は単純で、動き補償やスケーリング エンジン、その他すべての画像強調機能などの多くの処理を画像に適用するためです。この問題に加えて、リフレッシュ レートの問題も関係しており、ほとんどのテレビでは 60 Hz または 50 Hz で満足しています。

テレビに搭載されているプロセッサは、単純なモニターと比較してビデオ コンテンツを視聴する際に重要な議論を提供しますが、多くのコンソール プレイヤーは、パフォーマンス、価格、対角線のより良い比率を得るためにモニターを好み続けています。しかし、これはますます真実ではなくなり、一部の PC ゲーマーでさえテレビを好むようになりました。

より多くのプレイヤーを惹きつけるためにテレビ界の有名人がとった対応は、まずゲーム モードの導入でした。これにより、画像処理のすべてまたは一部が無効になり、入力遅延が大幅に減少します。

HDMI 2.1 とその帯域幅 48 Gbps の登場によって状況も変わりました。この新しい規格により、120 Hz の 4K 解像度や VRR、さらにはコンソールと PC を検出して自動的に切り替える ALLM (自動低遅延モード) の恩恵を受けることができます。競技用の使用という観点では、テレビとモニターの間にはまだ一定のギャップがありますが、両方の面で多大な努力が払われてきたことは明らかです。 PlayStation 5 と Xbox Series X|S のプラットフォームだけでなく、テレビ自体も同様です。

残念ながら、多くの安価なテレビにはこれらの議論がなく、質の悪いゲーム体験が提供されます。今日の最大の問題は依然として価格であるという事実を隠すつもりはありません。OLED かどうかに関係なく、最高のゲーム テレビには通常、多額の投資が必要です。

リフレッシュ レートと 1 秒あたりのフレーム数

レイテンシーと入力遅延の問題はまだ終わっていません。最後に理解すべき要素であり、間違いなく最も重要な要素です。リフレッシュ レート、またはリフレッシュ レート、および 1 秒あたりのフレーム数。これは主に Frame Per Seconds の略語 FPS として知られています。

絶対的に言えば、物事は非常に単純に見えます。周波数 60 Hz の画面は 1 秒あたり最大 60 枚の画像を表示できます。これは事実ですが、注意すべき微妙な点があります。

マウスのポーリング レートと同様に、画面のリフレッシュ レートはヘルツで表され、このレートに固有の遅延が発生します。たとえば、60 Hz 画面の遅延は 16.66 ミリ秒ですが、144 Hz パネルでは 6.94 ミリ秒、240 Hz では 4.16 ミリ秒、360 Hz 画面では 2.77 ミリ秒にまで下がります。

ヘルツ単位の値が高いほど、モニターはより滑らかな表示を提供できます。モニターに接続されている PC またはコンソールは引き続き対応できる必要があるため、ハードウェアに応じて画面を選択することが重要であり、その逆も同様です。ゲーム モニターの 240 Hz のリフレッシュ レートを最大限に活用するには、グラフィック カードが 1 秒あたり 240 枚の画像を計算して送信できる必要があります。ゲームと定義されたグラフィック品質によっては、ほとんどのグラフィック カードがこの速度に達するのに苦労すると言えば十分でしょう。では、なぜそのようなモニターを選ぶのでしょうか?

ヘルツが多ければ多いほど良いのでしょうか？

非常に簡単に言えば、モニターのリフレッシュ レートを調整することで、それに伴う入力遅延が軽減されるからです。つまり、ゲームが 100 FPS を超えて実行されない場合でも、より高い機能を持つモニターを使用すると入力ラグが短くなり、メリットが得られます。したがって、HFR (ハイ フレーム レート) と呼ばれる高いリフレッシュ レートには、1 秒あたりの画像数をさらに増やすことができるだけでなく、入力ラグを軽減できるという利点もあります。ソニーやマイクロソフトの最新ゲーム機でも同様のことが見られます。ほとんどのゲームは 60 fps を超える速度で動作しませんが、それでも 120 Hz の HDMI 出力の恩恵を受けています。

ここでは、フェルトと視覚的な遅延が結びつきます。これが、プレーヤーにとってリフレッシュ レートと 1 秒あたりのフレーム数が非常に重要である理由です。実際、画面のリフレッシュ レートは固定値ですが、1 秒あたりのフレーム数は多くの要因によって異なります。つまり、一方では設定、他方では GPU がリアルタイムで計算する必要があるグラフィック要素 (テクスチャ、シャドウ、ディテールなど）。言い換えれば、キャラクターのビューを左から右、またはその逆に移動するだけで、画像の数が多かれ少なかれ大きく変化します。ただし、この完全に正常な現象を FPS の低下と混同しないように注意してください。FPS の低下は、CPU/GPU レベルの過負荷やその他の最適化の問題によって発生します。

リフレッシュ レートと 1 秒あたりのフレーム数の間のこの変動は、視覚的な快適さとゲームプレイの両方にとって問題となる可能性があります。 GPU が処理するデータ量が変動し不規則であると、モニターの固定的かつ定期的なスキャンが原因でアーチファクトが発生する可能性があります。

最もよく知られた例は間違いなく引き裂く、GPU の計算時間とリフレッシュ レートの間の遅れによって生じる画像のティアリング。これらの望ましくない現象に対処するために、グラフィックス カードが画面に応じて計算を実行できるようにする V-Sync を最初に考えたいくつかのソリューションが導入されています。引き裂きは防止できますが、引き裂きの原因になります。吃音、または吃音があり、最終的には理想とは程遠い使用状態になります。

のVRR、または可変リフレッシュ レート、G-Syncエヌビディアとフリーシンク AMD の場合、すべてが変わりました。GPU によって配信される 1 秒あたりの画像数にリアルタイムで適応する画面になり、あらゆる状況で流動的なディスプレイを取得できる機能が追加されました。最新の家庭用ゲーム機にも対応！

遅延を減らすための解決策はありますか?

この記事で説明したように、ゲームに適切なハードウェア (適切な CPU/GPU ペア、適切な画面解像度、ビデオ ゲーム用に設計された周辺機器) を選択することで、体感的な遅延 (入力遅延) と視覚的な遅延を減らすことができます。

一方で、多くのソリューションが登場し、市場に登場し続けています。特にモニターのリフレッシュ レートの増加について言及しました。これは GPU の能力の向上と並行して行われますが、G-Sync や FreeSync などのテクノロジーも同様です。それに加えて、テレビでプレイする人のために、HDMI 2.1 を備えた ALLM についても言及できます。

周辺機器側では、キーボードとコントローラーにはゲーミング マウスよりも常に遅延が大きく、これは解消される傾向にあります。たとえば、Xbox シリーズに付属するコントローラーの DLI「ダイナミック レイテンシー入力」では、入力遅延はわずか 2 ミリ秒です。以前の 8 ミリ秒との比較。

最後に、Nvidia はゲーマーを対象としたテクノロジーの開発に関して特に積極的です。 Frandroid では何度も言及しましたが、たとえば DLSS は人工知能レンダリング アップスケーリング テクノロジであり、特にレイ トレーシングをより快適に利用できるようになり、AMD も開発に取り組んでいます。フィデリティFX SR。

ただし、発生する遅延を直接短縮する最新のテクノロジーは、Nvidia リフレックス。 RTX 3000 カードでアクセスできる Reflex は、開発者がゲームに直接実装する必要があります。したがって、当然のことながら、その恩恵を受ける最適化は現在、Apex Legends、Fortnite、Valorant、Overwatch、その他の Call Of Duty: Black Ops – Cold War などの競技タイトルを中心とした少数のゲームのみでサポートされています。

Nvidiaは最新世代のGPUを搭載していないユーザーのことも考えており、発売時に深刻な品薄の影響を受けるカード。したがって、Nvidia コントロール パネルから Ultra Low Latency オプションをアクティブにすることができます。このオプションは Reflex に似ていますが、ゲームから直接ではなくドライバーからレンダリング キューに影響します。

要約すれば

体感的にも視覚的にも遅延を軽減するには、次のような方法を検討してください。

• 関連性があると思われる場合は、ポーリング レートが 1000 Hz 以上のデバイスを選択します。ただし、そのデバイスがレイテンシー チェーンの弱いリンクになることはほとんどないことに留意してください。
• Windows ウィンドウ マネージャーをバイパスするには、ゲームをフル スクリーン モードで実行します。
• 知覚される遅延 (超低遅延や Nvidia Reflex など)、および視覚的な遅延 (G-Sync や FreeSync) を調整できる機能を有効にします。 Windows 10 内でゲーム モードを有効にすることも役立ちます。
• 応答時間の点で優れたパフォーマンスを発揮することがテストされ、証明されている高リフレッシュ レートのモニターを選択してください。 60 fps を超えない場合でも、フレーム レートが高いほど、ゲームはよりスムーズに感じられます。

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