ティアリングやカク付きを解消できる nVIDIA G-SYNC 技術

ティアリングやカク付きを解消できる

nVIDIA 社の G-SYNC 技術は、液晶ディスプレイに発生するティアリング、カク付きを解消できる技術です。G-SYNC によって、液晶ディスプレイのリフレッシュレートをビデオチップに同期させる事ができ、ティアリングやカク付きを解消できます。

リフレッシュレートとは、単位時間あたりに画面を更新可能な回数の事です。G-SYNC がなければ、リフレッシュレートは一定ですが、G-SYNC があればリフレッシュレートをビデオチップのフレームレートに合わせる事ができ、ティアリングやカク付きが発生しなくなります。フレームレートとは、単位時間あたりに描画されるフレーム数です。

ビデオチップと液晶ディスプレイの処理を簡易に見ると、ビデオチップではフレームと呼ばれる画像を描画し、描画し終わったら液晶ディスプレイへ出力し、液晶ディスプレイは更新して入力されたフレームを表示しています。この一連の処理の流れが繰り返されて、液晶ディスプレイには映像が表示されます。

リフレッシュレートとフレームレートが一定で同じであれば、この一連の処理が繰り返されますので、ティアリングやカク付きは発生しません。しかし、フレームレートが一定ではなく変化する事を可変フレームレートと呼びますが、可変フレームレートだと一連の処理が崩れ、ティアリングやカク付きが発生する場合があります。

G-SYNC を利用すると可変フレームレートであっても、この一連の処理を崩さずにでき、ティアリングやカク付きが発生しません。

なぜティアリングが発生するのか

G-SYNC を利用しない場合、ビデオチップをリフレッシュレートに同期させて描画するか、同期させないで描画する事になります。

ビデオチップをリフレッシュレートに同期させないで描画する場合、ビデオチップはフレームを描画し、描画し終わったら液晶ディスプレイへ出力し、すぐに次のフレームを描画します。

液晶ディスプレイの更新状態に関係なく、どんどん描画し終わったらフレームを出力するため、液晶ディスプレイが画面を更新中に次のフレームが入力されたら、前のフレームと混ざった状態で画面に表示されてしまいます。

言い換えると、液晶ディスプレイは画面更新のために入力されたフレームのデータの読み込みが完了する前に、次に入力されたフレームのデータが来てしまい、両者のフレームのデータが混ざってしまいます。

液晶ディスプレイでは、フレームのデータを、画面で言うと左上から右へ1本の線を読み込み、右端まで到達したら下の線へ移動して左から右へ1本の線を読み込む流れを右下に到達するまで行い、1フレームのデータを読み込みますが、読み込み完了前に次のフレームデータが来たら、画面が上下に分断されたように表示されます。これがティアリングです。

静止している映像を表示するなら、次のフレームも同じデータなので、ティアリングが発生しているとは気づきませんが、全体的に動いている映像を表示するなら、ティアリングが発生している事が分かり、特に動きが激しい映像だとティアリングが目立ってきます。

ビデオチップ (1)描画中 (2)描画中 (3)描画中
液晶ディスプレイ (a)読み込み中 (b)読み込み中 (c)読み込み中

・「(1)描画中」と「(2)描画中」の間に、「(1)描画中」で描画し終わったらフレームを液晶ディスプレイを出力しており、以降も同様
・「(a)読み込み中」と「(b)読み込み中」の間に、「(a)読み込み中」で読み込み完了したフレームを画面に表示しており、以降も同様
・「(b)読み込み中」にて、「(1)描画中」で描画されたフレームを読み込んでいるが、その途中で「(2)描画中」で描画されたフレームを読み込む事になる
・「(b)読み込み中」後の画面には、「(1)描画中」で描画されたフレームの上部と、「(2)描画中」で描画されたフレームの下部が合わさった状態で表示される(ティアリング)

なぜカク付きが発生するのか

ビデオチップをリフレッシュレートに同期させて描画する場合、ビデオチップはフレームを描画し、描画し終わったら次の液晶ディスプレイの画面更新まで待機します。液晶ディスプレイが画面更新したら、また次のフレームの描画を開始します。

ビデオチップは、画面更新まで次のフレーム描画を待機するため、画面更新から次の画面更新までにかかる時間以上に、フレーム描画の時間がかかると、次のフレーム描画が開始されるまで大きな間ができ、カク付きが発生します。

ビデオチップ (1)描画中 待機 (2)描画中 待機 (3)描画中 待機
液晶ディスプレイ (a)読み込み中 (b)読み込み中 (c)読み込み中 (d)読み込み中

・「(2)描画中」では、「(b)読み込み中」後の画面更新までに描画が完了しなかったため、「(c)読み込み中」後の画面更新まで待機
・「(c)読み込み中」では、「(b)読み込み中」の時と同様に「(1)描画中」で描画されたフレームを読み込んでおり、「(c)読み込み中」後の表示画面は、「(b)読み込み中」後の表示画面と同じになる
・「(2)描画中」後に長い待機時間が発生し、一時的にフレームレートが落ちる(カク付き)

なぜティアリングやカク付きが発生しなくなるのか

G-SYNC を利用し、リフレッシュレートをビデオチップに同期させる場合、液晶ディスプレイは、ビデオチップの描画が終わりフレームのデータが入力されるまで待機します。

フレームのデータが入力されたら、入力されたフレームデータの読み込みを開始して画面を更新し、画面表示後は次のフレームのデータが入力されるまで待機します。

フレームデータの読み込み中に、次のフレームデータが入力されて混ざる事はなく、ビデオチップは次の描画まで待機する事もありませんので、ティアリングやカク付きが発生しません。

フレームレートがリフレッシュレートよりも高い場合、液晶ディスプレイがフレームデータの読み込み中に、ビデオチップが描画した次のフレームデータが入力されてきますが、ティアリングが発生しないよう両者のフレームのデータが混ざる事はありません。

この場合、液晶ディスプレイは次のフレームのデータが入力されるまで待機する必要がなくなり、単位時間あたりの画面更新回数がリフレッシュレートに達した事になります。

ビデオチップ (1)描画中 (2)描画中 (3)描画中
液晶ディスプレイ 待機 (a)読み込み中 待機 (b)読み込み中 待機

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2015/09/24 更新