VSync完全ガイド：仕組みとオン/オフの判断基準

熱心なゲーマーなら、グラフィック設定で「VSync」という不可解なオプションを見かけたことがあるはずです。それが実際に何をするのか、なぜ存在するのかを推測するのは非常に困難です。

VSyncの簡単な説明

VSync（Vertical Synchronization：垂直同期）は、グラフィックプロセッサが出力するフレームをモニターのリフレッシュレートと同期させる技術です。この同期により、フレームレートのスタッタリング（カクつき）とティアリング（画面の裂け）を排除し、滑らかで途切れのないゲーム体験を提供します。

なぜVSyncが必要なのか？

グラフィック処理の基本

まず、デスクトップやノートPCでグラフィックがどのように処理されるかを理解する必要があります。コンピューターは、統合グラフィック（CPU内蔵）または専用グラフィックカード（GPU）を使用して画面にグラフィックを描画します。

どちらの場合も、プロセッサーはモニターにビジュアルを「描画」します。今あなたが読んでいるこの記事も、あなたのグラフィックプロセッサーによって描画されています。ゲームをプレイしたり動画を見たりするとき、グラフィックプロセッサーは3D画像（完全な描画、すなわちフレーム）を可能な限り高速にレンダリングするよう命令されます。これにより、1秒間に複数のフレーム（FPS）が生成されます。

これらのフレームはモニターに送られて処理されます。フレームの急速なスライドショーがアニメーションの錯覚を生み出します。これはパラパラ漫画と似ています。グラフィックが生成できるFPSが高いほど、ゲーム体験は滑らかになります。

ゲームをプレイしていなくても、ディスプレイは常に更新され続けなければなりません。そうでなければ、あなたがタイプしている文字やマウスカーソルの動きを見ることができません。

モニターは常に、グラフィックプロセッサーが毎秒出力するフレームに追いつこうとします。モニターが1秒間に表示できる最大フレーム数は「リフレッシュレート」と呼ばれ、通常はヘルツ（Hz）で測定されます。例えば、60Hzのモニターは最大60FPSまで表示できます。

問題の核心：フレームレートとリフレッシュレートの不一致

ここまでで画面への描画プロセスを理解したところで、実際の問題を見ていきましょう。問題が発生するのは、グラフィックプロセッサーがモニターの処理能力を超えるフレームを生成し始めたときです。例えば、60Hzのモニターで90FPSが出力される場合です。

この場合、モニターはフレームの流れに追いつけず、2つのフレーム間で同期の乱れが生じます。これが「ティアリング（画面の裂け）」と呼ばれる現象で、画像が半分に切られたように見えます。

Battlefield 3でのティアリング例 | 画像提供：NVIDIA

ティアリングは主にカメラが水平に動くときに目立ちます。画像は垂直方向に登録されるため、画面の上下方向にはティアリングは見られません。それでも非常に煩わしく、全体的なゲーム体験を損ないます。

解決策：VSyncの仕組み

最も直接的な解決策は、高フレームレート対応のモニターを購入することですが、誰もが購入できるわけではありません。

そこでVSyncが役立ちます。VSyncは、グラフィックプロセッサーのフレームをモニターのリフレッシュレートと同期させることで、同期の問題を解決します。具体的には、ゲームエンジンを一時停止させたり、フレームをバッファリングしたりして、画面が次のフレームを表示する準備ができるまで待機させます。

言い換えれば、VSyncはグラフィックプロセッサーの性能をモニターのレベルに引き下げ、両者が緊密に連携できるようにします。正しく実装されれば、ティアリングを完全に排除し、より滑らかで流動的なゲームプレイを実現します。

その他のメリット

VSyncは、特に古いゲームにおいても有用です。現代のCPU/GPUはビンテージゲームを実行するには強力すぎるため、古いシーンを非常に高いフレームレートでレンダリングしてしまいます。

これにより、プロセッサーが1秒間に数百フレームを生成しようとして過熱する可能性があります。VSyncはFPSをモニターのリフレッシュレートに制限することで、グラフィックプロセッサーへの余分な負荷を軽減できます。

VSyncの短所

VSyncを有効にすると、独自の問題も発生します——

入力ラグ（入力遅延）

GPUがモニターへのフレーム送信を停止すると、マウスクリックやキー入力などの操作がわずかに遅延する可能性があります。これらの遅延は多くの場合気になりませんが、素早い反射神経が求められるゲームでは、没入感を損なう原因になります。

また、大量のグラフィックリソースを必要とするシーンでフレームレートがリフレッシュレートを下回ると、グラフィックプロセッサーはさらにフレームレートを下げてモニターの設定と同期しようとします。このような激しい瞬間には、より大きなフレームドロップ（そしてより遅い応答）が記録されます。

トリプルバッファリングなど、この問題を解決するさまざまな手法が開発されていますが、すべてのユーザーが利用できるわけではありません。ラグを最小限に抑える他のテクニックもありますが、VSyncを有効にすると操作の応答性が低下する可能性があることは認識しておくべきです。

ジャダー（カクつき）

VSyncは、映画や動画でアーティファクト（ノイズ）を引き起こすこともあります。これらは通常24〜30FPSで録画されており、一般的なモニターのフレームレートより大幅に低いためです。このような映画を60Hzのモニターで再生すると、動画プレーヤーが頻繁にモニターのデッドラインを逃し、中間フレームが通常よりわずかに速く表示されることになります。これにより、ジャダーと呼ばれるカクつき効果が発生します。

現代的なVSyncの進化形

VSyncは10年以上前の技術です。近年、グラフィックメーカーはVSyncの限界を克服するより効果的な手法を開発してきました。最も代表的なものは以下の通りです——

1. Smooth VSync（スムーズVSync）

NVIDIAが開発したSmooth VSyncは、VSync有効時かつSLI（Scalable Link Interface：スケーラブルリンクインターフェース）有効時にスタッタリングを最小限に抑えるために特別に設計されています。SLIはグラフィック処理能力を向上させるための並列処理プログラムです。

従来のVSyncがフレームレートをリフレッシュレートとその半分（例：60Hzと30Hz）の間で急激に振動させるのに対し、Smooth VSyncはゲームの最も持続可能なフレームレートにロックします。ゲームのパフォーマンスがモニターのレートを超えた場合のみ、フレームレートを上げます。

Smooth VSyncはゲームの平均フレームレートを下げますが、全体的な視覚体験を改善し、効率化します。

2. Adaptive VSync（アダプティブVSync）

NVIDIAが開発したAdaptive VSyncは、NVIDIAコントロールパネルツールを使用してフレームを（スマートに）レンダリングできるようにします。GT 600シリーズ以降のNVIDIAグラフィックスを搭載したGPUでのみ利用可能です。

Adaptive VSyncは、ティアリングとフレームレートのスタッタリングの両方に対処します。フレームレートがモニターのリフレッシュレートを超えたときはVSyncを有効にして（ティアリングを排除）、FPSがリフレッシュレートを下回ったときは無効にして（スタッタリングを最小化）します。

3. G-Sync

G-Syncは、NVIDIAが構築したもう一つの独自アダプティブ同期技術で、ティアリングを排除します。グラフィックプロセッサーがモニターに適応するのではなく、モニターのリフレッシュレートをグラフィックカードのフレームレートに適応させます。

モニターでG-Syncを使用するには、NVIDIAが提供するG-Syncテクノロジーを搭載している必要があります。同社はほとんどのLCDパネルメーカーと協力し、75Hzから360Hzまでの幅広い高速パネルを市場に投入しています。

NVIDIAは、G-Syncテクノロジー搭載デバイスが、スタッタリング、ティアリング、入力ラグのない、リアルなHDR、シネマティックな色彩、見事なコントラスト、超低遅延ゲームプレイを提供すると主張しています。

4. FreeSync

2015年、AMDはNVIDIAのG-Syncに対抗して、LCD向けの独自アダプティブ同期技術「FreeSync」をリリースしました。これは無料で使用でき、ロイヤリティフリーであり、パフォーマンスペナルティがありません。

画像提供：AMD

FreeSyncは、モニターのリフレッシュレートを可変フレームレートに動的に適応させることで機能します。より具体的には、モニターは現在受信している画像を表示し続け、新しいフレームがグラフィックカードのフレームバッファに届くと、即座に新しい画像を転送します。

このシンプルな技術により、極めて低いモニターレイテンシとスタッタリングのない視聴体験を提供します。また、新しい画像を受信していないときにパネルのリフレッシュレートを下げることで、バッテリー寿命も向上させます。

標準は9Hz〜240Hzのリフレッシュレートをサポートしています。プラグアンドプレイで自動的に有効化できるため、エンドユーザーとオペレーティングシステムの両方にとって透過的です。

5. Enhanced Sync（エンハンスド同期）

画像提供：AMD

AMDのEnhanced Syncテクノロジーは、フレームレートの上限をモニターのディスプレイリフレッシュレートに固定する代わりに、フレームレートの上限を解除してレイテンシを減らし、軽度のティアリングと引き換えにします。

グラフィックカードがモニターのリフレッシュレートと同じ速度でフレームを出力できない場合、この方式はティアリングの排除よりもスタッタリングの低減を優先します。VSyncに関連する問題を完全に解決するわけではありませんが、パフォーマンス能力と一貫性を向上させます。さらに、FreeSync対応の有無にかかわらず、あらゆるディスプレイで動作します。

VSyncをオンにすべきか、オフにすべきか？

この問いへの答えは、好みと具体的なケースバイケースのシナリオに依存します。

GPUがモニターの処理能力を超えるフレームを生成している場合、ティアリングと過剰な発熱の原因になります。この場合、GPU設定やプログラムソフトウェアからVSyncを有効にする必要があります。

しかし、モニターがGPUの生成フレーム数より多くのフレームを表示できる場合、VSyncを有効にする理由はほとんどありません。

また、ゲームがグラフィック的に激しいクライマックスを迎えてフレームレートが画面のリフレッシュレートを下回ったときも、VSyncを無効にすべきです。このような場合、VSyncはその急激な変化に合わせようとして、パフォーマンスラグを引き起こすからです。

VSyncのオン/オフ切り替えは非常に簡単です——NVIDIAコントロールパネルを開き、3D設定の管理を選択し、グローバル設定タブの下にある機能リストから、垂直同期を見つけてオン/アダプティブを選択するだけです。

AMDプロセッサーを使用している場合、Radeon設定で同様のオプションを見つけられます。個々のゲームに設定を適用するオプションもあります。

これでVSyncのメリット・デメリットと、オン/オフの切り替えがいかに簡単かがわかりました。両方のオプションを試す価値があります。また、お使いのグラフィックプロセッサーに追加機能があるかどうかも確認してください。例えばAdaptive VSyncは、両方の長所を兼ね備えるよう設計されています。

よくある質問

VSyncは画面解像度を向上させますか？

VSyncは解像度、色、輝度レベルには一切影響しません。ティアリングを排除し、滑らかな視聴・ゲーム体験を提供することのみを目的として設計されています。

VSyncはFPSを増やせますか？

VSyncはモニターのリフレッシュレートやFPSを増やすことはできません。実際には逆で、FPSをモニターのリフレッシュレートに制限し、GPUへの負荷を軽減します。

VSyncはFortniteに適していますか？

Fortniteはテンポの速いアクションゲームです。標準的な60Hzモニターをお持ちの場合、VSyncを有効にすると（モニターとグラフィックカードのリフレッシュサイクルを同期させることで）ゲーム体験が大幅に向上する可能性があります。同じことは、Minecraft、Overwatch、Quake Championsなどの他の人気ゲームにも当てはまります。

VSyncはどの程度のラグを追加しますか？

一般的に、VSyncを有効にすると入力レイテンシが高くなり、無効にすると低くなります。ある研究（Super Meat Boy、Left 4 Dead 2、Sleeping Dogsの3ゲームで実施）によると、フルスクリーンでVSyncをオンにしてFPSを制限しない場合、入力レイテンシは最大7.5フレームに達します。一方、フルスクリーンでVSyncをオフにしてフレームレートを制限しない場合、入力レイテンシはわずか1.33フレームです。