VRM-FAQ

鉄道模型シミュレーター3の導入

Q:DirectXのバージョンとビデオカードについて教えてください

※このFAQは、パソコンの技術向上により最適な答えは常に変化します。記述されている内容は、DirectX9時点の情報です。最新の情報については、webを検索してください。


A:

鉄道模型シミュレーターをはじめとする立体表示を使用したゲームの多くは、DirectXと呼ばれるWindowsの機能を利用します。DirectXは、高速な画面表示、強力なサウンド、ネットワーク機能などを実現するシステムで、DirectXを土台にしてゲームが作成されます。

※Windowsの3D表示は、この他にOpenGLと呼ばれるシステムが組み込まれています。OpenGLは、3Dビジュアライゼーション向けのシステムで「精度」を優先して設計されています。また、安定動作のためにはQuadra(nVIDIAのGeForceの上位版)などOpenGL向けに設計されたグラフィックハードウェアが必要です。


DirectXは、リリース順にバージョン番号がついています。各リリースバージョンの特徴は次の通りです。
(新しいバージョンのXは、前のバージョンのシステムを完全に内包しています。)


DirectX7

ゲーム機と同様な機能にシステムが一新されたバージョンです。
ゲーム機では、3次元演算をCPUとは独立した専用の演算装置が計算します。CPUと並行して高速動作するため、全体の負荷が分散され高い描画性能を発揮します。

X7では、これと同様にCPUからビデオカードに処理が移動しました。ポリゴンの演算、表示の単純な高速化はこのバージョンで完成域に到達しています。

DirectX8

それまでのDirectXとは異なる流れで開発がすすめられた新しい統合グラフィックシステムをはじめて搭載したバージョンです。
DirectX8の最大の特徴は、プログラムで制御可能なバーテックスシェーダーとピクセルシェーダーの搭載にあります。

バーテックスシェーダーは、頂点の変形を自動化することができ、「台風で荒れる海」などの表現ができます。
ピクセルシェーダーは、ポリゴンを描画する際にピクセル単位で特殊な効果を実現する機能です。
これらは、専用のハードウェアが必要で、パソコンへの搭載率は1%にも満たないのが現状です。
また、nVIDIA系とATI系の2種類のシェーダープログラムがあり、高速なプログラムを実現するためにはそれぞれに最適化する必要があります。

※上の2つのプログラマブルシェーダーを使わないX8アプリは、X7アプリと変わりはありません。(市場にあるほとんどのアプリは、シェーダーを使いません。)X7とX8を比較するとX8の方が機能が減っています。
※バーテックスシェーダーは、CPUで処理しても十分機能します。実際にDirectX7以前でも同様な処理は普通に行われてきました。
※X8以降は、基本的な高速化という点では発展はありません。単純なスピードアップについてはX7で完成しています。X8以降は、「特殊な効果を高速に処理する」、「複雑なシーンでの速度の落ちる割合を小さくする」という2点について発展しています。

DirectX9

完成度の高いDirectX8・・・という面が非常に強いのがX9です。X8では、上に書いたように互換性の問題などをかかえてしまったため、それを払拭するという意味が強くあらわれています。

基本的にはX8の改良版で、バーテックスシェーダー、ピクセルシェーダーが新バージョンになります。(DirectX9にフルファンクションで対応するビデオカードは、現時点では存在しません。)
新しい機能は、ディスプレーメントマッピング、レベルオブディティールがシステムレベルで搭載される予定です。

※レベルオブディティールについては、X側で処理するよりアプリケーション側で処理した方が最適化されます。現時点でも多くのアプリケーションで使用されている技術で「目新しい」ものではありません。


※現時点まで伝統的に偶数番号のDirectXは、失敗作が多いようです。バージョン番号については、この他に「A」が末尾についてはじめて安定動作する・・・という特徴があります。



DirectXを高速化するための重要なハードウェアが、ビデオカードです。高速なビデオカードを装着することでパソコンの表示速度は劇的に改善されます。

※一般に1秒間にどれだけ画面書き換えができるかが速度の指標になります。
FPS(=フレーム毎秒)という単位が、それで数字が大きいほど、画面がなめらかになります。画面書き換えが遅いと動きがコマ送りのようになり、ジャンプしたり、もたつきが生じてきます。この状態を一般的に「重い」と表現します。

ビデオカードの選択は、お使いのパソコンの種類によって異なってきます。次の判断基準で選択していただくといいかと思われます。


1:パソコンの種類

お使いのパソコンがノートパソコンの場合、残念ながらビデオカードの装着はできません。ノートパソコンは、携帯性を実現するために拡張性を犠牲にしています。

デスクトップパソコンをお使いの場合は、PCIまたはAGPの差し込み口がパソコン内部に用意されているかご確認下さい。
一部のデスクトップパソコンでは、低価格を実現するためにPCI、AGPを省略したものがあります。差し込み口がない場合は、残念ながら装着できません。

PCIまたは、AGPがある場合は、「2」にお進み下さい。


2:差し込み口の種類

パソコン内部にハードウェアを追加するための差し込み口は、大きく分けてPCIとAGPの2種類があります。(細かく見ていけば多くの規格がありますが、ここでは話の対象外)

パソコンのふたをあけると、PCIは「白」、AGPは「茶色」の差し込み口がついています。
AGPは、高性能なグラフィックカードを装着できる差し込み口で、日本の大手メーカーが手がけている省スペースパソコンの多くには残念ながらついていません。もしAGPがあれば、AGP対応のビデオカードを選択してください。


3:本体の幅

省スペースパソコンは、幅を小さくするために特別な仕様の拡張カードが必要な場合があります。お使いのパソコンの取扱説明書に「ロープロファイル」と記載されていれば、幅の狭い特別な拡張カードを探す必要があります。
最近のメーカー製省スペースパソコンの場合は、「PCI対応」「ロープロファイル仕様」と明記されたビデオカードを選択することになるかと思われます。


4:液晶モニターの種類

意外と問題になるのが、お使いになっているパソコンが液晶モニターとのセット商品だった場合です。NECなどでは、こうしたセット商品に「専用液晶モニター」を採用している場合があります。

一般的な液晶モニターの場合は、DVIまたはアナログのコネクターが付属しています。専用液晶モニターの場合は、まったく別のメーカー独自コネクターの場合があり、この場合はビデオカードの選択枝が大きく制限されます。
アイオーデータなど、国内拡張パーツメーカーから発売されている専用モニター向けのビデオカードを選択してください。一般的に販売されているビデオカードには、専用モニターは接続できません。


(ここからは、AGPがある場合)

5:性能で選ぶ

現在発売されているビデオチップは、性能面でいくつかに分類されています。基本的にはそれぞれの性能面で二者択一になります。


コアクロック

コアクロックは、CPUのクロックと同様にビデオチップの動作速度をあらわしています。数字が大きいほど高速です。


プログラマブルシェーダー

現時点(2002年7月)では、互換性など諸問題を抱えていますが、将来は重要な性能基準になるのが特殊効果を実現するプログラマブルシェーダーです。機能的にも発展途上であり、ジオメトリパイプラインを完全変更することが将来予定されているため、現在のハードを先行投資の意味で保持することはお勧めできません。高性能カードのオマケ機能程度にとらえていただくと実情にあっています。この機能を搭載するビデオカードは、価格が大きくアップします。


メモリー帯域

3Dグラフィックは、同じ場所を何度も塗り直す・・・という大量のデータ移動処理が大半を占めています。メモリー帯域は、ビデオチップとビデオメモリーの間でどれだけ大量のデータをすばやくやりとりできるかを表しています。


ビット数

ビデオカードの場合、メモリーとの結線本数が多いほどデータのやりとりがスムーズに行えます。
一般にビット数という単位であらわされ、一般的なビデオカードで256ビットあります。ちなみに最多は、プレイステーション2で2000ビット以上で結線されています。


メモリーの種類

ビデオカードには、高速動作する高価なメモリーが使用されています。価格帯に応じて、メモリーも使い分けられており、高性能カードほど高速なメモリーが搭載されています。


ファンレス

生活環境としてのPC性能を重視される方は、重要な選択指標になります。ビデオチップは高性能なほど発熱量が大きく、ファンで冷却する必要があります。
ある程度性能面に目をつぶれば、うるさいファンを取り払ってヒートシンクのみで冷却が可能になります。


画質その1(映像品質)

画質は、2つの指標に分類できます。これらは全く別の特性ですので混同しないようにしてください。
映像品質は、モニターにくっきり映るか、ノイズがのらないかなどが選択基準になります。
一般的に、国内メーカーではカノープスのビデオカードに定評があります。海外メーカーでは、MATROXの評価が非常に高いです。DVIに相性問題を抱えていますが、ATIも出力信号の映像品質に定評があります。


画質その2(3D品質)

3Dグラフィックの場合は、ポリゴンの表示内容がビデオカードごとに大きく異なっています。表示内容を犠牲にして高速性をとるか、その逆の2種類にわかれます。

正確な表示内容を重視するタイプ:ATI RADEONシリーズ
多少不正確でも速度を重視するタイプ:nVIDIA GeForceシリーズ

GeForceシリーズの場合、Zバッファ比較の高速化による影響でZバッファ干渉や空間に斜めに配置されたポリゴンの表示に強い悪影響が出ます。また、フィルタリング処理が「手抜き」のため、透明色がフィルター値として回り込むという性質があります。(VRM2でフェンスが透けて見えないなどの問題が生じます)

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