新しいテストのご紹介: フレームタイム変動
最近のグラフィックス関連記事でいくつかお気づきかもしれませんが、私たちはフレームレート遅延の変化による影響を測定する新しいタイプのテスト基準の構築に取り組んでいます。これまで、グラフィックスカードのパフォーマンスを比較する際には、フレーム/秒（FPS）で表される平均フレームレートが主に用いられてきました。しかし、The Tech ReportのScott Wasson氏は、特定のグラフィックスサブシステムにおけるゲーム体験を平均フレームレートだけでは測れない点を、惜しみなく示してくれました。
スコット氏の研究を通してでも、あるいは私たち自身の研究を通してでも、マイクロスタッタリングと呼ばれる現象については既にご存知でしょう。これは、マルチカードCrossFireやSLI構成でよく見られる現象です。これは、画面に表示されるフレーム間の時間差が一定でない場合、平均フレームレートが高いにもかかわらず、ゲームプレイがカクカクして見える場合に発生します。例えば、平均24フレーム/秒で動作する2台のPCで、片方のPCではフレーム間の時間が不規則で、もう片方のPCではフレーム間の時間が規則的であれば、片方はカクカクして、もう片方は滑らかに見えるなど、異なる体験をもたらす可能性があります。
ご覧のとおり、システムBにはレンダリングに著しく長いフレームが4つあります。システムAの方が一貫性があります。平均フレームレートを超えて、その秒内のフレーム時間を見ると、問題は簡単に特定できます。しかし、時間ベースのベンチマークのほとんどは、十分なデータを生成するためにしばらく（少なくとも1分）実行されるため、60FPSでは少なくとも3,600個のデータポイントが得られます。これは、分かりやすいグラフに収めるには多すぎます。グラフの一部を拡大すると分かりやすくなります。しかし、分析に最も関連性の高いスライスをどのように選び出すのでしょうか？簡単な答えはありません。
さらに、フレームレートが高いとフレーム時間は短くなり、フレームレートが低いとフレーム時間は長くなるため、生のフレーム時間はパフォーマンス分析の決定的な指標ではありません。私たちが求めているのは、異常なフレームが理想的な基準からどれだけ離れているか、つまり分散です。
私たちは、このデータをシンプルで意味のある、理解しやすく分析しやすい形式にまとめることを優先しています。そのために、個々のフレーム時間を精査するのではなく、フレームの表示時間と、そのフレームの周囲のフレームの平均に基づいて算出された理想的な表示時間との間の差（または分散）を詳しく調べます。
例えば、上のグラフでは、システムBの平均フレーム時間は40ミリ秒弱です。しかし、システムBの4つのフレームでは、平均40ミリ秒と比較して、約10～20ミリ秒という異常に長い遅延が発生しています。
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この現象を説明するために、本日ご紹介するフレーム時間変動チャートには、ベンチマーク全体の平均時間変動、75パーセンタイル時間変動、そして95パーセンタイル時間変動が含まれています。パーセンタイルは、より大きなサンプル全体において、平均的に状況がどの程度悪化しているかを示します。例えば、75パーセンタイル結果は、サンプル全体の中で最も短い（最も良い）75%における、最も長い（最も悪い）フレーム時間変動を示しており、95パーセンタイルも同様に推移します。
以下に、上記の連続フレーム時間チャートにおけるシステム A とシステム B の違いをフレーム時間差異チャートでどのように表すかの例を示します。
ご覧の通り、このグラフは生のフレームレートを反映していません。本来の目的ではないからです。しかし、当面は平均フレームレートを記録し続けるので、これは問題ありません。パフォーマンスの全体像を示すものではないかもしれませんが、重要な指標であることに変わりはありません。新しいデータを追加することで、不足している部分を補っているだけです。
異なるCPU間で結果を比較することで、一部のモデルでこれまで定量化されていたよりも大幅に高いレイテンシが発生している問題を特定できることを期待しています。結果を見るとわかるように、ゲームごとに平均フレームタイムのばらつきも異なります。
ドン・ウォリグロスキーは、Tom's Hardwareの元シニアハードウェアエディターです。CPU、GPU、システム構築、新興技術など、PCハードウェアに関する幅広いトピックをカバーしています。
