リフレッシュレート(Hz)とフレーム時間(ms)の関係

リフレッシュレートとフレーム時間は同じことを2つの違う角度から表しているだけで、その関係を理解すると、なぜ高いリフレッシュレートほど体感の伸びが小さくなっていくのかが見えてきます。

フレーム時間(ms)= 1000 ÷ リフレッシュレート(Hz)

60Hzのディスプレイは1000÷60≈16.67msごとに、144Hzのディスプレイは1000÷144≈6.94msごとに、240Hzのディスプレイは1000÷240≈4.17msごとに1回更新されます。

Hzが上がるほど、短縮されるミリ秒は少なくなっていく

60Hzから120Hzへ上げると1フレームあたり約8.3ms短縮されますが、120Hzから240Hzへ上げても短縮されるのは約4.2msにとどまります。これが、Hzの数字上の伸び幅は似ていても、高いリフレッシュレートほど体感の向上が小さく感じられる理由です。

リフレッシュレートはディスプレイの性能、フレームレートは実際に描画されている中身

144Hzのモニターは1秒間に最大144回まで画面を更新できますが、ゲーム側が60フレーム毎秒しか描画していない場合、モニターは新しい映像を作り出すのではなく、同じ描画済みのフレームを1回の更新周期の中で複数回表示することになります。

目標フレームレートは、厳密な描画時間の制約を課す

60fpsを維持するには、すべてのフレームを16.67ms以内に描画し終える必要があり、144fpsを維持する場合はこの制約が6.94msまで縮まります。どこか1フレームでもこの時間内に描画が間に合わないと、カクつきやフレーム落ちにつながります。

可変リフレッシュレート技術は、ディスプレイ側をフレームレートに合わせる

G-SyncやFreeSyncといった名称でよく知られる可変同期技術は、GPUが実際に出力するフレームに合わせてディスプレイのリフレッシュレートをフレームごとに変動させることで、固定リフレッシュレートと変動するフレームレートがずれることによる画面のティアリングやカクつきを減らします。

60Hzから144Hzより144Hzから240Hzの体感差が小さく感じられる理由

フレーム時間はHzに対して反比例の関係にあるため、見た目には同じような幅のリフレッシュレートの伸びでも、フレーム時間の短縮幅は同じにはなりません。60Hzと144Hzの差は1フレームあたり約9.7msですが、144Hzと240Hzの差はわずか約2.8msにとどまります。この絶対的な差の小ささが、すでに高いリフレッシュレートからさらに上げても体感の向上が小さく感じられる理由です。

リフレッシュレートとフレームレートを揃えることが、どちらか片方の数字よりも重要な理由

高リフレッシュレートのモニターを、それよりずっと低いフレームレートと組み合わせても、Hzの数字が示すような滑らかさは得られません。ディスプレイは新しい映像を頻繁に表示しているのではなく、同じフレームを繰り返し表示しているだけだからです。高いリフレッシュレートの恩恵を本当に受けるには、それに見合うフレームレートを実際に維持できるか、あるいは実際に出せるフレームレートにディスプレイ側を合わせてくれる可変リフレッシュレート技術が必要になります。

よくある質問

なぜ60Hzから144Hzへの変化は大きく感じるのに、144Hzから240Hzへの変化は小さく感じるのですか?

フレーム時間はHzに対して反比例の関係で縮んでいくためです。60Hzと144Hzの間のミリ秒の差は、144Hzと240Hzの間のミリ秒の差よりずっと大きく、Hzの数字だけを見ると同じくらいの伸びに見えても、実際の体感差には大きな開きがあります。

GPUがモニターのリフレッシュレートより少ないフレーム数しか描画できない場合はどうなりますか?

可変同期技術がない場合、ディスプレイは直前のフレームを繰り返し表示して余った更新周期を埋めることになり、タイミングのずれによって画面のティアリングやカクつきが目立つことがあります。G-SyncやFreeSyncのような可変リフレッシュレート技術は、ディスプレイの更新タイミングをGPUの実際の出力に合わせることでこれを軽減します。