コンピュータ グラフィックスは、軽量のラップトップであっても、最新のコンピュータ システムに不可欠な部分です。 「GPU」はグラフィックス プロセッシング ユニットの略で、画面上に表示される画像を処理する PC の部分です。
GPUの役割
Web を閲覧したり、オフィス ソフトウェアやデスクトップ アプリケーションを使用したりするためなど、コンピュータを基本的な目的でのみ使用する場合は、GPU についてこれ以上知る必要はありません。モニターに表示される内容を決定するのは PC の一部であり、それだけです。
ただし、ゲーマーや、3D レンダリング、ビデオ エンコーディングなど、GPU で高速化できる作業を行う人にとっては、GPU はさらに多くの作業を実行します。そういった人は GPU をさらに活用する必要があるため、さらに詳しく見ていきましょう。
さまざまな種類の GPU
最新の PC で入手できる GPU には、主に 2 種類あります。統合型と個別型です。後者は注意を避けることとは何の関係もありません。この意味での離散とは、分離している、または別個であることを意味します。
グラフィックス カードは通常、1 つ、2 つ、場合によっては 3 つのファンを備えたデスクトップ PC 用の大きくてかさばるドロップイン コンポーネントです。これらのカードには、実際のグラフィックス プロセッサ チップと、ビデオ ゲームなどのより高いグラフィックス負荷を処理するための RAM が含まれています。ファンはコンポーネントを冷却します。
デスクトップ グラフィックス カードは、アップグレードが最も簡単なコンポーネントの 1 つです。カードを PCIe x16 スロットに挿入し、ケーブルを電源に接続し (必要な場合)、ドライバーをインストールするだけです。
ラップトップには個別の GPU を搭載することもできます。ただし、かさばるカードの代わりに、目立たないラップトップ GPU はマザーボードにはんだ付けされた単なるチップです。デスクトップ上のものとは異なり、アップグレードはそれほど簡単ではありません。
次に、プロセッサに直接組み込まれた 統合グラフィックス があります。すべての CPU がこれを備えているわけではありません。たとえば、AMD の主力デスクトップ Ryzen CPU は、統合グラフィックスがまったくないことで有名です。ただし、同社は、Accelerated Processing Unit (APU) と呼ばれる統合グラフィックスを備えたデスクトップ プロセッサを製造しています。
モデル番号が「F」で終わるインテルのデスクトップ Core チップにも、モデル番号が「X」で終わる Core X シリーズ CPU と同様にグラフィックスがありません。これらのプロセッサには GPU が搭載されていないため、低価格で販売されています。
グラフィックスのないプロセッサはデスクトップにとってのみ問題となります。繰り返しますが、ラップトップはパッケージ取引として販売されるため、個別の GPU またはプロセッサに組み込まれた統合グラフィックスのいずれかが必要です。
統合グラフィックスを備えた最新のプロセッサは、驚くほど強力です。グラフィック設定を下げた場合でも、一部の古い AAA タイトルを再生可能なフレーム レートで実行できるものもあります。
夢のようなグラフィックス カードをまだ購入できない人にとっては、コスト効率の高い選択肢となります。ただし、本格的なゲームをしたい場合は、 別の GPU が必要に なります。
GPUの役割
GPU の機能を理解する最も簡単な方法は、ビデオ ゲームについて話すことです。ゲームでは、コンピューターで生成された人物、風景、または 3D オブジェクトの複雑な詳細モデルの画像が表示されることがあります。私たちが見ているものが何であれ、それはすべてグラフィックス処理ユニットのおかげです。
ビデオ ゲームは、画面上に画像を表示するために多くの数学的計算を並行して行う必要がある複雑な作業です。 GPU は、画像のジオメトリ、色、シェーディング、テクスチャなどのグラフィックス情報を処理することを目的として構築されています。その RAM は、GPU に送られる大量の情報と、画面に送られるフレームバッファーとして知られるビデオ データを保持するために特化されています。
GPU は、画面上に画像を描画するためのすべての命令を CPU から取得し、実行します。指示から完成したイメージに至るこのプロセスは、レンダリングまたはグラフィックス パイプラインと呼ばれます。
3D グラフィックスの作成を開始する基本単位はポリゴンです。具体的には三角形です。典型的なビデオ ゲームで見られるほぼすべてのものは、三角形の巨大なコレクションとして始まります。他の形状も使用できますが、大部分は三角形です。
他の線や点に加えて、これらの基本的な形状は「プリミティブ」として知られています。これらは、テーブル、木、杖を持った魔法使いなど、認識可能なオブジェクトを作成するために構築されています。オブジェクトに使用するポリゴンの数が増えるほど、完成した画像はより詳細になります。
各オブジェクトには、シーン内に設定される独自の座標セットがあります。たとえば、人間がダイニング ルームの絵を描く場合、テーブルと椅子をどこに置くべきか、またはこれらのオブジェクトを壁にどの程度近づけるべきかについては、私たち自身の判断を使用するでしょう。
コンピューターはこれらの判断を行うことができないため、配置には座標が必要です。これが、ビデオ ゲームで時々問題が発生し、突然空中にオブジェクトが表示される理由の 1 つです。
シーンが設定されると、GPU は「カメラ」がシーンを見ている場所に基づいて視点の計算を開始します。たとえば、路上での戦闘は、キャラクターが駐車中のバスの上に立って混乱を眺めている場合と、横転したタクシーの後ろにしゃがみながら盗み見している場合では、まったく違ったものになるでしょう。繰り返しになりますが、視野角を決定するには多くの数学が必要です。
もう少し調整すると、画像にテクスチャ、影、色、陰影が追加され、すべてが生き生きとしたものになります。
このグラフィックス処理はすべて超高速で行われ、大量の計算が必要になります。そのため、そもそも別の処理ユニットが必要になります。
GPU は、並列で行われる多くの数学計算を必要とするグラフィックス処理専用に構築されています。初期のビットコイン支持者が仮想通貨コインのマイニングに必要な計算を生成するために GPU を搭載したリグに目を向けたのは、計算と並列処理に重点が置かれていたためです。一方、CPU はそれほど特化されておらず、より汎用的です。
技術的には、グラフィックスを CPU に依存することもできますが、効率的ではなく、最終結果は視覚的に印象的なものにはなりません。 CPU には、ほとんどのゲームを実行するためのリソースがありません。すでにオペレーティング システム、他のプログラム、バックグラウンド プロセスが実行されています。また、物理計算、AI 操作、その他のタスクによるゲームの実行にも役立ちます。
どの GPU が必要ですか?
これで、GPU の機能の基本と、そこに存在するさまざまな種類について理解できました。では、どれが必要かをどうやって知ることができるのでしょうか?デスクトップでゲームをプレイする場合はグラフィック カードが必要ですが、最適なカードを選択するのに役立つレビューが世界中にあります。
通常、1080p、1440p、4K など、モニターの解像度に適したグラフィックス カードを必ず入手してください。ビデオ ゲームの機能は常に進化しており、新しいハードウェアが必要です。これは、グラフィックス カードが他のコンポーネントよりも早く廃止される傾向があることを意味します。デスクトップ所有者は、過去 2 ～ 3 年以内にリリースされた製品を購入する必要があります。
ラップトップでゲームをする場合は、非常に注意してください。多くのゲーム用ラップトップには、最大 2 世代前のディスクリート GPU が搭載されており、価格は新しい GPU を搭載したラップトップと同じくらい (またはほぼ同じ) です。
熱心なビデオ編集に重点を置く場合は、強力な CPU がより重要ですが、個別のグラフィックス カード (数世代前のものも) も必要です。
それ以外の人にとっては、統合されたグラフィックスで十分です。ビデオ ストリーミング、基本的な Web ゲーム、さらには基本的な写真編集のためにグラフィック カードを入手する必要はありません。 CPU に実際に統合された GPU が搭載されていることを確認してください。そうしないと、新しいデスクトップ ビルドを起動しようとしたときに、イライラするような驚きに見舞われる可能性があります。
興味がある場合は、 Windows 10 PC にどの GPU が搭載されているかを確認し てください。
