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ディスプレイ同期技術、G-SYNC、FreeSync について

最近、G-SYNC対応とか、FreeSync対応といった液晶ディスプレイが登場してきています。どちらも滑らかな画像描画を特徴としており、特にゲーミング用途に最適、といった商品説明がされることも多く、気になっている方も少なくないことでしょう。ここでは、画像の乱れの原因と、その対応技術としての「G-SYNC」「FreeSync」について説明して行きます。

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fpsについて

ゲーミング液晶のところでご説明しましたが、液晶ディスプレイは常に画面を書き換えるているのですが、この液晶ディスプレイが一秒間に画面を書き換える回数を、リフレッシュレートとか垂直同期周波数と呼びます。一般的な液晶ディスプレイでリフレッシュレートが60Hzの場合、画面は1秒間に60回書き換わっていることになります。一方で、GPU側にも1秒間に何枚の画像信号を送るか、という仕組みが存在します。この単位時間(通常は1秒間を単位とします)あたりに処理できる画像数(フレーム数)をフレームレートと呼び、単位はfps(エフピーエス:frames per second)で現わします。仮に、1秒間に60枚の画像を液晶ディスプレイ側に送信している場合は、60fpsとなるわけです。fpsの数値が高ければ高いほど滑らかな画像となりますが、ハードウェア側での制限も存在します。ちなみに、一般的な映画とかテレビアニメは、24fpsで撮影されています。

画像の乱れの発生原因

液晶ディスプレイのリフレッシュレートが60Hzの場合、GPUから送られてくる画像信号が常に60fpsであればズレは発生しません。ところが、液晶ディスプレイ側のリフレッシュレートは固定されている一方で、送られてくる画像信号は変化します。特に3Dグラフィックスを使用したゲームはその変動が激しく、描画されているオブジェクトが多い、いわゆる「重い」シーンでは30fps以下のこともあれば、「軽い」シーンでは120fpsを超えることもあります。こうなると、液晶ディスプレイ側のリフレッシュレートと全く同期できず、「ズレ」が発生することになるのです。

・テアリング

液晶ディスプレイ側で、画面を書き換えている間に、PC側から次の新しい画像情報が送信され、それが割り込み表示されている状態を「テアリング」と呼びます。特に動きの激しいシーンで発生すると影響が大きく、登場しているキャラクターの上半身と下半身の向きが違うなど、画面の上部と下部でズレが生じてしまう場合があります。これを「テアリング」と呼びます。

・スタッカリング

テアリングを防止するために、ゲームによっては、液晶ディスプレイのリフレッシュレートに、ゲーム側の描画を同期させる「V-Sync」という設定を持つものもあります。ところが、V-Sync機能をONにしている場合に、例えば液晶ディスプレイのリフレッシュレートが60Hzであれば、GPU側は60fpsを維持する必要があるのですが、性能的にGPU側が常時60fpsを出せない場合も少なくないのです。オンラインゲームは、ハードウェアの進歩とともに、画像描画も非常に高精細なものになってきており、GPU側に求められる描画能力も非常に高いものがあります。GPU側の描画能力が間に合わない場合、本来次の画面が描画されるタイミングでも、前の画像が表示されたままとなります。この状態を「スタッカリング」と呼びます。もっと平易には、「カクつき」と呼ばれる現象です。

「G-SYNC」と「FreeSync」

この解決のために、GPU側の画像描画が終わったタイミングで、液晶ディスプレイの画面を書き換えるというアイディアが現れました。GPU側のフレーム送出に合わせて、ディスプレイ側が画面のリフレッシュを行えば、原理的にテアリングやスタッカリングは発生しないはずだ、というわけです。この仕組みを、NVIDIAでは「G-SYNC」として、AMD(Radeon)では、「FreeSync」として実現させました。GPUと液晶ディスプレイの両方が、G-SYNCまたはFreeSyncに対応していれば、この機能を活かして滑らかな画像描画が得られます。

両規格には若干の違いも見られます。NVIDIAのG-SYNCが若干先行して製品化されたのですが、G-SYNCの場合は、液晶ディスプレイ側にG-SYNCに対応したモジュール(基盤)を搭載することが必要となります。これは液晶ディスプレイ側の製造コストを上げる要因ともなりますが、GPU側の対応は、2世代前のGeForce GTX 650Ti 以上から対応が開始されており、現在販売されている主要製品では一通り対応が完了しています。一方で、AMDのFreeSyncは、「VESA」というディスプレイに関する業界団体が定めた「Adaptive-Sync」という技術を利用しており、液晶ディスプレイ側には特別な基盤を必要としません。但し、液晶ディスプレイ側が、FreeSync(=Adaptive-Sync)には対応している必要があり、また、GPU側も比較的最新の製品である必要があります。特別なハードウェアを必要としないことから、FreeSync(=Adaptive-Sync)の方が長期的には有望だというニュアンスで報道されることが多いようには感じられますが、策定仕様の優劣は必ずしも規格の成功につながるとは限りません。ここはちょっと悩ましい所ですが、基本的には自分が使用している、或いは使用したいGPUメーカーに合わせて選択すると良いと思いますよ。

ゲーミングPCと合わせて使うには最適

このような背景がある、G-SYNC、FreeSyncですが、ゲーミングPCと合わせて液晶ディスプレイも新調するなら、ぜひ選択肢に入れて考えたいものです。特にFPSをメインで楽しんでいるプレイヤーにとっては、大きくゲーミング環境が改善されることになると思います。パソコンショップの店頭でも、G-SYNCデモ、FreeSyncデモが行われることは増えてきました。ぜひショップの店頭に行って、その違いを確かめてみると良いのではないでしょうか。
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