コンピュータにおける映像出力（グラボとは）

おはようございます。またはこんにちは。もしくはこんばんわ。マゲっちSCと申します。2021年6月6日日曜日。愛媛松山は薄曇りの朝を迎えています。梅雨の中休みとでも申しましょうか。あまりジメジメ感は感じていません。お天気の話題は非常に便利で、このようにブログの挨拶としては重宝しています。ちなみに私はブログを書いたりゲームをする際の作業用BGMとして24時間生配信されているお天気番組を流しているのですが、皆さんはどんな作業用BGMを聴いておられますか？

前回・前々回のブログネタは補助記憶装置のお話ということで、主にHDDとSSDに関してお話しました。おさらいしておくと補助記憶装置とはデータの保管庫（倉庫・本棚）のようなものであり、常にアクセスするような場所ではなく、必要になった場合にデータを取得・保存しに行く場所であるということでした。必要なデータはメモリ上に展開してCPUが計算に使用し、データがメモリ上にない場合や保存するという命令が出ると補助記憶装置に対して読み込みや書き込みを行います。読み込みはロード、書き込みはセーブと呼ばれることもあります。データを保管する部品として主に使用されているのはHDDとSSDであり、それぞれに長所と短所があります。詳しくは前回・前々回のブログを読んでみてください。

さて今回は、コンピュータにおけるデータの映像出力に関してのお話になります。ノートPCでは少し分かりづらいかも知れませんが、基本的にモニターとコンピュータは別々の存在として扱われます。ノートPCの場合はオールインワンということもあり、PCとして必要最小限のものはすべて入っている状態で販売されています。例えばキーボード。マウスの代わりになるタッチパッド、それからスピーカーとモニターですね。これらはすべて内蔵されているため。マウスを別途買う方以外特に気にしない部分です。デスクトップ型PCも家電量販店でよくディスプレイされているものに関しては、ノートPCと同じくキーボード・マウス・モニター・スピーカーがセットになっているものが多いですね。最近ですとeスポーツブームもあり、家電量販店でも大きなところではゲーミングPCを扱っている店舗も存在しています。

ところが、ゲーミングPCや一部のデスクトップPCを見ると、筐体だけでキーボード・マウス・モニター・スピーカーは付属していません。そうです。PCの本体は筐体そのものであり、その他のデバイス（装置）はすべて周辺機器です。なので本来PCは筐体のみ（CPU・メモリ・補助記憶装置・電源・マザーボードの組み合わさったもの）を販売するものなのです。ただ、他の周辺機器を初心者の方がすべて揃えるにはそれなりの知識が必要ですし、すべて違うメーカーが販売していますので揃えるのは一苦労です。なのでPCメーカーは初めてPCを購入するお客様が混乱しないように基本的にPC本体とセットで販売しているのです。ゲーム機の場合はモニターとなるテレビはすでに各家庭にあるものとして販売しています。ハンディゲーム機（携帯型ゲーム機）に関しては本体にモニターとスピーカーが内蔵されています。ゲーム機の基本構成は本体・コントローラ・電源ケーブル・画面と音声出力用のHDMIケーブルあたりでしょうか。セット内容によってはもう少しいろいろあるかも知れません。

少し話がそれましたが、コンピュータにおける映像出力のお話をしていきます。以前主記憶装置のブログネタで、メモリ上にあるものが画面に出ているデータであるとお話させていただきました。しかし厳密にはメモリ上にあるデータをモニターへ出す部品が必要です。それがグラフィックボードです。最近では略してグラボと呼ばれたり、グラフィック専用のCPUという意味でGPUと呼ばれたりしています。以前のPCではビデオカードやビデオボードなどとも呼ばれていました。最近のCPUにはこのグラフィックを計算して出力する機能がついているものが多く（一部のCPUにはついていないものもあります）、ユーザは映像出力に関しては基本的に気にする必要はありません。特にノートPCの場合は電源ボタンを押すと本体とモニター両方に電源が入るためまったく気にしてない方も多いでしょう。デスクトップ型の場合は本体とモニターとスピーカーの電源を別々に入れる必要があります。

電源を入れることによってPC側でOSを起動させるための計算が始まり、メモリ上に展開されたデータがグラフィック出力機構を通って画面に出力されていきます。CPUはメモリ上に計算したデータを展開しますが、同時にそれをグラフィック出力機構へと送り出していて、グラフィックボード側はそれを受け取るとメインモニターへデータを計算して映像としてケーブルを伝って送信します。つまりユーザが目にしているデータはすべて映像という形になっています。文字でも画像でも動画でもゲームのCGでもすべて映像としてモニターに映し出しています。いまいちよくわからない方はテレビ番組の字幕を想像してみてください。あれは文字を映像で画面に映し出しています。ゲーム機でもPCと同様に、画面へ出力するためにデジタル信号を映像化するグラフィック処理を行う部品があり、それを通してモニターへ映像を出しています。

そして、それはビジネスソフトでもインターネット閲覧ソフトでもゲームソフトでも一緒です。例えば表計算ソフトで計算した結果をグラフとして表示しわかりやすい資料にしたいと考えたとします。そのとき数値データを映像として再構成し、映像化することで売上や販売成績などをよりわかりやすく可視化するわけですが、グラフィックボードが表計算ソフトの動作基準を満たしていないと、最悪の場合グラフ作成ができない場合があります。またグラフを作成できたものの、色が変に表示される場合もあります。グラフィックボードが非力であれば、表計算ソフトの表示そのものもおかしくなります。例えば、一つ一つのセル（マス目）が見慣れた大きさで表示されないことがあります。見慣れた画面よりも大きく表示されるはずなので非常に作業しづらくストレスを感じます。

インターネット閲覧の場合はその影響が顕著に現れます。グラフィックボードが非力な場合、使用可能な色の数も制限されてしまいます。ネット上にはイラストから写真まで様々な画像や映像があふれていますが、写真や動画などは基本的に1万色以上の色が使用されています。イラストや文字の色はだいたい256色あれば問題ないため影響はそうありませんが、ネット回線が発達して様々な画像や動画が見られるようになった今では基本的に1万色以上の画像・動画データが多いため、そこで256色しか使用できないと色合いが明らかにおかしくなります。それを見た方がコンピュータに詳しくない方であれば「壊れた！」と判断するくらいひどい状態になります。

ゲームの場合も影響は顕著ですね。昔のゲームはドットと呼ばれる点を組み合わせて画像を作っていました。処理できるデータはかなり少なく色も256色程度で済んでいました。しかし最近はゲームも進化し、ドット絵から3Dで描写されたリアルな表現になりました。最近のものは現実にありそうなくらいリアルな映像表現が可能となり、映画やドラマなどでも撮影後にCGで作ったキャラクターや物を置いています。アニメでも手書きで描かれるのは登場人物や家・電柱などくらいで、車や電車などはCGで後に追記されることがあります。現在のゲームにおける映像出力はすべて3DCGをコントローラからの出力に対して再計算し、動かしているのでグラフィックボードにはそれ相応の負荷が常にかかっています。オンラインゲームであればどこかの誰かが操作したキャラの情報をインターネット経由で入手して常に計算して画面に表示する必要があります。

というわけで、CPUやメモリ、HDD・SSDほど重要ではないにしろ、PCやソフトをお店で購入する際には、自身の持っているPCがどの程度の映像出力能力があるのかをある程度把握しておく必要があります。とはいえ、コンピュータに詳しくない方にはかなり厳しい作業であると言えますね。では最近のPCはどの程度の映像出力能力が備わっているのか？ということになります。最近売られているPCに関してはCPUに内蔵されているグラフィック出力機構でも問題なくビジネス系ソフトやネット閲覧用のソフトで映像が大きく表示されるとか、色合いがおかしいというような現象は起きません。内蔵グラフィッカーでもフルHD（1920×1080ドット）での映像出力は可能です。ビジネスソフトやOSにもよりますが、必要な映像出力環境はだいたい800×600ドットか1280×800ドットで出力できる能力が必要ですが、2021年現在店頭販売されているPCであれば条件はクリアできています。だったら知っておく必要はないのではないか？と思われる方もいらっしゃるでしょう。しかしほとんどの店頭で販売されているPC用ソフトに関しては映像出力能力に関しての記述があり、その知識が欠けていたためにこのソフトがきちんと自分の持っているPC上で動作するのかどうかが判別できず、結局ソフトを購入できなかったという事例もありますので、抑えておいて損はないはずです（よくわからないけどとりあえず購入したという人もいますが）。

今回はPC初心者の方に向けてのブログネタということで、グラフィックに関してのお話はこれで終わりにしたいと思います。自作PCを組み立てたりゲーミングPCを購入しようと思っている方に関しても基礎知識という形でお話させていただいてはいますが、内容的には不足している印象があるかと思います。自作PCやゲーミングPC購入を考えておられる方はある程度j自演に勉強されているはずですので、もう少し下調べを個人でしていただければ問題なく購入できるはずです。ビジネス目的でPCやソフトを家電量販店で買おうという方も今回のブログネタを抑えておいていただければ問題なく購入できるはずです。コンピュータ初心者の方は映像出力に関してざっくりとご理解いただければ幸いです。これまでのCPU・メモリ・補助記憶装置のお話と今回のグラフィックに関してのお話をきちんとご理解いただけていらっしゃれば、ソフトのパッケージに書かれているシステム要件（ソフトの動作環境》に関してはもう読んでも理解できるレベルになっているはずです。

それでは次回のブログネタに関してですが、マザーボードについてお話しようと思っています。今までCPUやメモリ、補助記憶装置や入力装置に関してお話をさせていただきましたが、それらがすべてつながるのは基本的にマザーボードと呼ばれる部品になります。最近のマザーボードは優秀でインターネットへ接続する機能や音声を出力する機能もマザーボードの機能として備わっているものが多いです。ネットへ接続するためのポートに関しても少しお話しようと思っておりますので、PCやPCソフト購入を考えておられる方はぜひお読みください。自作PC組み立て予定のある方には必須の内容となります。ご興味がありましたらお立ち寄りください。それでは失礼いたします。