1フレーム16.7msの内訳を数える — 入力から表示までの遅延を分解する

Posted at 2026-09-12

「遅延が大きい」という言葉は、対策の役に立ちません。どこで何ミリ秒使っているかが分からないと、削る場所を決められないからです。

60fps のゲームで 1フレームは約16.7ミリ秒。この長さを基準に、入力から表示までに挟まる処理を分解します。

基準となる長さ

まず、フレーム時間を確認します。

const frameMs = (fps) => 1000 / fps;

frameMs(30);   // 33.3
frameMs(60);   // 16.67
frameMs(120);  // 8.33
frameMs(240);  // 4.17

60fps の 16.7ms が、遅延を測るときの単位になります。「2フレーム遅い」は約33msということです。

この単位で考えると、後述する各項目が「何フレームぶんか」で比較できるようになります。ミリ秒のまま扱うより、影響の大きさが直感的になります。

ボタンを押してから画面が変わるまでを、順に並べます。

ここにオンライン対戦なら通信が加わります。

1〜6 は自分の環境だけで閉じますが、7〜9 は相手と回線が絡みます。 この違いが対策の方針を分けます。

上の表で見落とされやすいのが3番、次のフレームの入力読み取りまでの待ちです。

入力はフレーム境界でまとめて読まれます。フレームの直後に押せば、ほぼ1フレームぶん待たされます。直前に押せば、ほぼ待ちません。

// 平均待ち時間 ≒ フレーム時間の半分
const avgInputWait = (fps) => 1000 / fps / 2;

avgInputWait(60);   // 8.33ms
avgInputWait(120);  // 4.17ms

これは実装の不備ではなく、離散的にサンプリングしている以上避けられない待ちです。フレームレートを上げると、この待ちが機械的に半分になります。 描画品質のためではなく遅延のためにフレームレートを上げる、という判断はここから来ます。

対戦相手の入力が自分の画面に反映されるまでは、片道ではなく往復に近い時間がかかります。

const rtt = 40;               // 往復 40ms と仮定
const framesLate = rtt / frameMs(60);   // 約 2.4 フレーム

往復40msは、60fps でおよそ2.4フレームぶんです。相手の動きが2フレーム以上遅れて見えているという状態を、そのまま表示すると操作感が破綻します。

ここで採られるのが、遅延を隠す仕組みです。

入力遅延を挟む方式は、自分の入力も相手のぶんが届くまで待ってから反映します。全員が同じタイミングで同じ状態を見るので、状態のずれが起きません。代わりに、自分の操作にも常に遅れが乗ります。

予測して巻き戻す方式は、相手の入力を予測してひとまず進めます。実際の入力が届いた時点で予測が外れていれば、その時点まで巻き戻して再計算します。自分の操作は即座に反映されますが、巻き戻しの瞬間に表示が飛びます。

// 巻き戻しの概形
if (受信した入力.frame < 現在のframe) {
  状態を 受信した入力.frame の時点まで戻す
  その入力で再適用
  現在のframe まで再シミュレーション
}

再シミュレーションを1フレームで終える必要があるため、ゲームロジックは決定的で、かつ十分に速くなければなりません。 浮動小数点の扱いや乱数の種を含めて、同じ入力から同じ結果が出ることが前提になります。

この2つの選択は、ジャンルによって向き不向きが分かれます。どちらが優れているという話ではなく、何を犠牲にするかの選択です。

分解すると、対策の優先順位が決まります。

通信の物理的な下限は削れません。 サーバの配置を変えることはできても、光の速度は変わりません。だから予測と巻き戻しのような、隠す仕組みが必要になります。

逆にいえば、1〜6 は自分で削れる範囲です。ここを詰めずに回線だけを責めるのは、順序が逆になります。

分解して数えるには、区間ごとの計測が要ります。

平均RTTが同じでも、安定している回線と揺れる回線では体感がまったく違います。巻き戻しの発生頻度が変わるからです。平均だけでなく分布を見る必要があります。

なお、この「16.7ミリ秒の攻防」を扱ったコラムのほか、競技を支えるハードウェア、AIはeスポーツをどう変えるか、チートとインテグリティといった技術寄りの記事が e-Sports TODAY に並んでいました。競技シーン側の文脈と合わせて読むと、どの遅延がどれだけ勝敗に効くのかの感覚がつかめます。

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