4K, 60Hz, YCbCr=4:4:4

テレワークに限らず、PC作業環境の要は画面に表示される情報量です。PCディスプレイ、今はPCモニタと呼ばれることが多い表示装置としては、ピクセル解像度も色空間も、扱える情報量が多いに越したことはありません。特にLCDパネルの微細化が進んだ最近では、WQHD(2560×1440)や4K(3840×2160)といった高解像度のモニタも安価になりました。トレンドとしてはWQHDよりも4Kのほうが安いぐらいの勢いで、これはもう4K環境を整える機が熟したといえます。なお、4K/30Hz については、PCのGUI環境としては使用に耐えないため、本稿では意識的に触れていません。

よく知られた話ですが、PCとモニタの間の4K映像データ伝送には、DisplayPort 1.2 以上、もしくは HDMI 2.0 以上の規格が必要です。プロ向けにDisplayPortが先行して普及したこともあり、一般向けHDMIは4K規格に対応する機運がなかなか盛り上がらなかった感があります。ようやく4Kに本格対応した HDMI 2.0 対応のビデオカードが一般に出回り始めたのは、ここ3年ぐらいと思います。

特にデスクトップPC向け Intel CPU の内蔵GPU、いわゆるiGPUは、Haswell + 80番台チップセット世代の Intel HD Graphics 4200 以降で、DisplayPortについては本格的に4K対応になっていますが、HDMIについては最新の Comet Lake-S でも未だに対応できていません。デスクトップ向けCPUラインナップに与えられた Intel HD Graphics は、2016年の Kaby Lake 世代から停滞している状況です。これは、PCI-Express拡張スロットを持つデスクトップPCについては、本稿の主題にもなっているビデオカード、いわゆるdGPUの選択肢が広く、かつ極めて高性能であるため、戦略的にデスクトップPC向けiGPUへの投資(具体的には HDMI 2.0 以上への対応)を放置していると考えられます。

一方で、PCI-Expressビデオカードを利用できないノートPCやNUC向けのCPUについては、2017年の Gemini Lake に内蔵される Intel HD Graphics 600/605 から HDMI 2.0 に対応し、HDMIでの 4K/60Hz 出力が可能になっています。

ここでの「4K本格対応」という言い方は、60Hz以上で YCbCr=4:4:4 or RGB 24bit 以上の信号を送れることを指しています。じつは、4K/60Hz であっても YCbCr=4:2:0 などにして、つまり色空間を間引いて伝送量を抑えれば、転送量は HDMI 1.4 規格でも収まります(具体的な製品例は下表参照)。言うなれば「なんちゃって4K」ですが、これはこれで有効な手段です。しつこく繰り返すと(笑)、30Hzや24Hzではレスポンス性能が使用に耐えませんが、60Hzであればそれは実用レベルになり、小さなフォントを凝視しなければ、色空間を間引いていることには(特に4Kでは)気づきにくいでしょう。

PC側を 4K/60Hz 環境にするには大まかに3つの選択肢があり、

  • 本体に DisplayPort 1.2 もしくは HDMI 2.0 以上の映像出力端子が付いているPCを使う
  • 4K/60Hz 対応のビデオカードを使う
  • USBなどで外部映像出力する装置を使う

いずれかを選ぶことになります。ただしUSBのものは、いまのところ最新の USB 3.2 でようやく 20Gbps で、映像出力チップの性能も低く、対応製品もあまり無い状況ですので、実用を考えると選択肢には入りません。

PC本体は、中古で出回っているビジネス向けリースアップ品から上手に4K/60Hz対応のDisplayPortが付いているもの選べば、1万円程度で入手可能な状況です。これはとてもありがたいのですが、とはいえインテルCPU内蔵ビデオの性能は必要最小限であり、メインメモリの一部が映像処理用に取られてしまうので、ちょっとモヤっとします。実際にこのタイプのPCは、チップセットの世代による差異はあれども、メモリが足らなくなってくるとPCの挙動が不安定になる確率が少し高いように感じます。

そこでビデオカードの話です。相変わらず前振りが長い。所有するビデオカードを以下に挙げていますが、これには4K対応目的よりも前のタイミングで購入したものも含まれています。その時の目的は、子供用のテレビ兼用モニタとPCをHDMIで繋ぐこと、つまりPC側にHDMIポートを追加することでした。もうだいぶ昔のことなのに、偶然にもその Kepler 世代の製品が YCbCr=4:2:0 とはいえ4K/60Hz出力できるようになったというのはありがたく、そういうドライバをリリースしてくれたNVIDIAさんの見識はさすが。感服および感謝です。

Video Cards - PCI-Express, LowProfile, Single-Slot

ベンダカード型番GPUベンダ
[コードネーム]
チップ型番
メモリ出力ポート
(LPブラケット)
4K/60Hz対応
○YCbCr=4:2:0
◎YCbCr=4:4:4
ZOTACZT-71112-10LNVIDIA [Kepler]
GeForce GT 730
DDR3
1GB
HDMI 1.4
DL-DVI-D
○HDMI
MSIGT 710 2GD3H LPNVIDIA [Kepler]
GeForce GT 710
DDR3
2GB
HDMI 1.4a
DL-DVI-D
○HDMI
SAPPHIRER5 230 1G DDR3
PCI-E H/D/V
AMD [Caicos]
Radeon R5 230
DDR3
1GB
HDMI 1.4a
DL-DVI-D
×
玄人志向GF-GT710-E1GB/LPNVIDIA [Kepler]
GeForce GT 710
DDR3
1GB
HDMI 1.4
DL-DVI-D
○HDMI
NVIDIAQuadro K620NVIDIA [Maxwell]
Quadro K620
DDR3
2GB
DisplayPort 1.2
DL-DVI-I
◎DisplayPort
MSIR7 240 2GD3 64b LPAMD [Oland Pro]
Radeon R7 240
DDR3
2GB
HDMI 1.4a
SL-DVI-D
×
MSIGT 1030 2G LP OCNVIDIA [Pascal]
GeForce GT 1030
GDDR5
2GB
HDMI 2.0b
DisplayPort 1.4
◎HDMI
◎DisplayPort
YestonRX550 4GD5 LPAMD [Polaris]
Radeon RX 550
GDDR5
4GB
HDMI 2.0
DL-DVI-D
◎HDMI

勘のいい人は気づくと思いますが、LowProfileかつ1スロットに収まるタイプのカードばかりです。このタイプはあまり選択肢が無く、放熱の制約からエントリーモデルが中心です。それはつまり価格も安いということなので、もしかしてコンプできるのではという謎の蒐集欲が…。現実問題として、手持ちのPCがみんな、このタイプのカードしか挿さらないビジネス向けスリムタイプPCばかり、ということもありますけれども。

安価なのでだいたい新品を買っていますが、この中で Quadro K620 だけは中古で購入したものです。Quadroとしては1.5世代前(K型番なのに中身はKeplerではなくMaxwellなのでw)になりますが、30bit出力はくっきりとした画質で、さすがのQuadroといったところです。

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