フレームレートと解像度が重要な理由：グラフィックスプライマー

グラフィックは常にコンソール戦争で最も重要な戦場でした。これらの終わりのない議論の参加者は、数字を引用して、そして視覚的な腕前の場合に客観性をもたらしようとします。解決そしてフレームレート最も一般的に引用されている2つの図です。

しかし、彼らはどういう意味ですか？ 720pと1080pの違い、または1秒あたり30フレームと60フレームの違いは何ですか？それは学問的な区別ですか、それとも意味のあるものですか？言い換えれば、なぜあなたは気にする必要があるのですか？

初心者向けの基本的な定義から始めましょう。

映画や放送テレビなどの標準的なビデオは、連続してキャプチャされ、すぐに再生される静止画像で構成されています。 「フレーム」はそれらの画像の1つであり、「フレームレート」は周波数の尺度です。ビデオが新しいフレームで更新される頻度です。ビデオゲームの場合、それはゲームが画面上の画像を再描画する頻度に変換されます。フレームレートは、1秒あたりのフレーム（FPS）で測定されます。

プレイヤーがモーションを知覚するためには、フレームをリフレッシュする必要があります。どれだけ早く、あなたは尋ねますか？映画は伝統的に撮影され、24 fpsで展示されています。北米のテレビは、30 fpsまたは60 fpsで放送されています。この記事で話をした開発者は、30 FPSがゲームメーカーが不足したくない一般的なベースラインであることを示しました。そのしきい値の下で、スキップレコードのオーディオのように物事は途切れになり始めます。

したがって、ゲームは毎秒30または60フレームで実行されていない場合、ほとんどのディスプレイで問題が発生します。ゲームが画面のリフレッシュレートを無視し、管理できるフレームレートで実行される場合（PCゲーマーに「v-sync off」と知られている状態）は、画面の引き裂きを引き起こします（複数のフレームの一部は一度に表示されます）。ディスプレイのリフレッシュレートでフレームレートをキャップするV-Sync（垂直同期）をオンにすると、フレームレートがそのリフレッシュレートを下回るたびにst音と入力遅延を引き起こす可能性があります。

画像のサイズは、その「解像度」として知られています。最新のワイドスクリーンディスプレイは、アスペクト比16：9（幅は高さの1.78倍）であり、解像度は文字通り画像のピクセルでの幅と高さの測定です。 「高解像度」としての最小解像度は1280x720（略して「720p」）ですが、ほとんどの新しいHDTVの忠実度の高い基準は1920x1080（「1080p」）です。デジタルカメラのメガピクセルと同様に、ピクセルカウントが高い - 解像度が高い - は、画像の詳細を提供します。

1080p画像には、720p画像の2.25倍のピクセルが含まれています。そのため、ゲームが720p画像よりも1080pの画像を生成するのは特に難しいです。 PlayStation 4、Wii U、Xbox Oneはすべて、1080pでゲームを出力できます。 SonyとMicrosoftは、以前のコンソール世代の開始以来、1080pゲームの可用性を実際に宣伝してきました。 PlayStation 3およびXbox 360も1080pを実行できます。しかし、私たちはPS4とXbox Oneのライフサイクルの非常に早い段階で、この時点で、ネイティブ1080pで実行されるゲームは比較的まれです。

Naughty Dog's Cort Strattonは、Sony's Ice Teamのシニアプログラマーであり、Sony Computer Entertainmentのファーストパーティスタジオで共有され、サードパーティの開発者と共有されているグラフィックテクノロジーを開発しています。 Strattonによると、フレームレートと解像度は関連していますが、それらが反比例するほど簡単ではありません。

一般に、解像度は完全にGPUの範囲内にあります。 Strattonは、この簡素化された説明を提供しました。「CPUは、GPUに描画するオブジェクトのリストとそれらを描画する解像度を送信します。 GPUは、途方もない複雑な計算を実行して、各ピクセルで適切な色を把握するために実行します。」たとえば、解像度を2倍にすることはCPUのパフォーマンスには影響しませんが、GPUは4倍のピクセルを汲み出す必要があります。

「より高い解像度でのレンダリングがGPUのより多くの作業であることは事実ですが、これはレンダリングが主なパフォーマンスボトルネックである場合にのみ、全体的なフレームレートに影響します。フレームレートに影響を与えることなく、解像度を（ある時点まで）増加させることができることがよくあります」とストラットンは説明しました。 「だから、それは確かに、開発者が回転できるダイヤルほど単純ではありません。一方の端に「絹のような滑らかな[一人称シューター]」、もう一方の端に「ジャギーレスの4K解像度」があります。」

「解像度を増やすとGPU負荷が増加するだけですが、フレームレートを上げるとCPU負荷が大幅に増加します」とThomanはPolygonに語りました。 「したがって、CPUが制限されている（またはいくつかの非常に具体的な要因によってGPUで制限されている場合）場合、フレームレートに影響を与えない（またはわずかに影響しない）解像度を増やすことができるかもしれません。」

パフォーマンスに対する解像度の影響はさまざまな要因に依存しますが、フレームレート間の違いの具体的な尺度があります。 「フレーム時間」は、単一のフレームを実行するのにかかる時間であり、一般にミリ秒で表されます。 30 fpsでは、開発者は各フレームをレンダリングするために、1秒または33.33ミリ秒の33.33ミリ秒を持っています。フレームレートを60 fpsに2倍にすると、フレーム時間が半分から60秒、16.67ミリ秒で削減されます。すべてを画面上にレンダリングするには時間がかかります - オブジェクト、爆発などの粒子効果、アンチアリアーゼなどの視覚効果など - ターゲットフレームレートが何であれ、合計レンダリング時間は対応するフレーム時間を超えることはできません。

Strattonの経験では、開発者は解像度ではなくフレームレートターゲットを決定し、そこから行きます。単にあなたが作りたいゲームを作り、フレームレートと解像度がどこで終わるかを見るだけで、それは開発リソースの有効な使用ではありません。ストラットンは、その意思決定プロセスに個人的に関与していないと述べたが、彼はいくつかの潜在的な要因をリストした：ハードウェアとエンジンの技術的な制限、競合するゲームに遅れずについていくという欲求、スタジオの過去の歴史そして、アート部門の創造的なビジョン。

「私が取り組んだすべてのゲームについて、フレームレートターゲットは、他のすべてのパフォーマンス決定が行われる固定点です」とストラットンは言いました。 「ターゲットが30 fpsの場合、できるだけ一貫して30 fpsにヒットするために必要なコーナーをカットします。シーンの複雑さを減らすか、安価/低品質のアルゴリズムを使用するか、はい、低解像度でレンダリングします。」 Strattonは、視覚的な品質を削減するのではなく、60 fpsから30 fpsに落下することを選択した開発者の一部を聞いたことがあると指摘しました。しかし、通常、フレームレートのターゲットは「交差しない砂の線」です。

フレームレートと解像度に関しては、StrattonはPolygonに、「これらのレベル以下のものは積極的に不快であるため、30 fpsで個人的な最小値は720pであると語った。しかし、彼は続けました、「より高いものは必ずしも明確な改善ではありません。」いずれかを選択するように求められた彼は、「30 fpsを超えるフレームレートに個人的に価値を置かない」ため、おそらくより高いフレームレートよりも高い解像度を好むと言いました。

これは、あなたの個人的な好みがあなたがプレイするゲームの種類に依存する可能性が高いため、あなたのミリジャの平均グラフィックスの領域です。フレームレートが高いほど、理論的入力ラグが低くなります（コントローラーにコマンドを入力して画面でアクションを表示するまでの間に、ミリ秒単位での遅延）。によると応答性の分析もともとGame Developer Magazineで公開されていた60 fpsコンソールゲームの現実世界の最小入力遅延は、3秒、または50ミリ秒の60分の1.10分の1.10分の1秒または100ミリ秒の数値です。 30 FPSコンソールゲーム。そのギャップは、非常に応答性の高いコントロールに依存するゲームに違いを生むことができます。

「超低入力レイテンシは、特定のジャンルのゲーム（戦闘機、マルチプレイヤーシューティングゲームなど）に具体的な利点があることを認めていますが、それらは私がプレイする傾向があるゲームではありません」とストラットンは言いました。

「ほとんどの場合、チームはフレームごとに16ミリ秒余分に16ミリ秒を使用したい」と彼は続けて、60 fpsと30 fpsでのゲーム間のフレーム時間の違いについて言及しました。 /リッチ/​​コンプレックス/素晴らしい、すべてを無駄にして、ゲームをプレイヤーの入力に対してわずかに応答します。」

Thomanは、Strattonの30 fpsよりもパフォーマンスのしきい値が高いですが、彼の意見は類似しています。

「私にとってより重要なことは、このジャンルに依存します。非常に反応に基づいたアクションゲーム以外の何でも、45以上のFPSで暮らすことができ、その境界を超えて[画質]を可能な限り増加させようとします」と彼は言いました。 「私は一般的に、〜45 [FPS]を超えるフレームレートに夢中になっていません。」

事実や人物の土地でさえ、個人的な好みは視覚の質についての議論において大きな役割を果たします。 ThomanとStrattonは、特定のコンソールへの投資を正当化しようとしているため、人々はフレームレートと解像度の重要性について議論することに同意しました。しかし、Thomanによると、これらの数字はコンソール戦争で弾薬として機能することを超えて重要であり、重要なはずです。

「私はゲーマーを強く信じていますすべき前者はゲームをはるかに良くし、後者がそれを行い、さらにプレイ可能にするため、解像度とフレームレートに注意してください」と彼は言いました。 「出版社が解決の違いは重要ではないと主張しているとき、私はいつも驚きました。もしそうなら、なぜ彼らのほとんどがスクリーンショットを8Kでレンダリングするのかを送信するのはなぜですか？」

「並んでいる比較では、平均的な消費者が720pと1080pの違いを伝えることができるとは思わない」と、創設者、最高技術責任者、最高クリエイティブオフィサーであるデジタルイメージングの専門家であるバリー・サンドリュー博士は述べた。のlegend3d、よく知られている立体的な3Dおよび視覚効果がしっかりしています。 「4Kや8Kのような高解像度に入ると、明らかな違いがありますが、画面の近くに座ってテレビが55インチを超える場合に違いが最も高く評価されます。」

StrattonとThomanによると、開発者は、特定のハードウェアプラットフォームからますます慣れるにつれて、ますます多くのパフォーマンスを絞ることができます。実際、Stratton氏は、これがコンソールがより新しい、より強力なコンピューターに覆われてからずっと後に関連性を維持するものであると説明しました。

ストラットンはまた、彼が生計を立てるためにコンソールハードウェアを使用する前にこれが真実であるとは完全に信じていなかったと指摘しました。学生として、彼は開発者がライフサイクルの早い段階でコンソールのパワーを十分に活用して、「後のタイトルで改善するためのヘッドルームを与える」ために、コンソールのパワーを十分に活用していないと考えました。しかし、彼の学校を訪れた経験豊富な開発者は、その概念をストラットンを否定しました。

個人は、すべてのゲームが開発者がアクセスできるシステムリソースの100％を使用していると説明しました。 「追加できません何でも最初に既存の技術を改善してそのためのスペースを作ることなく続編に」とストラットンは開発者が言ったことを思い出しました。

「ゲーム開発者は常に学習し、絶えず最適化し、トリックを互いに常に交換して、各世代のハードウェアをよりよく使用することを可能にします」とストラットンは続けました。 「プラットフォームレベルでも同じことが言えます。私のようなファーストパーティのコア技術チームは、OSとコアレンダリングライブラリのパフォーマンスをたゆまぬ能力を向上させ、開発者に改善を渡しています。」

PS4およびXbox Oneの寿命から6か月後、1080p60の聖杯に到達するコンソールには多くのゲームがありません。しかし、おそらく、開発者が時間の経過とともにそこに到達する可能性もあります。

これは、コンソール間に存在する可能性のあるパワーの違いにも適用されます。現在の状況を以前のコンソール生成と比較してください。 Xbox 360は開発者が作業するのが簡単だったため、そのシステム上のゲームは、世代の初期にPS3のカウンターパートよりもうまく機能しました。しかし、ゲームメーカーは最終的にPS3ハードウェアの特異性を理解し、パフォーマンスの大幅な格差を排除することができました。

11月中旬、新しいコンソールが発売される直前に、私たちは1つの主要なマルチプラットフォームタイトルの開発者と話をしました。両方で十分な時間 - パフォーマンスのギャップは「完全に一時的な」です。

「私は詳細に入ることはできませんが」と、PS4の公式レンダリングAPIの執筆を含むストラットンは言いました。