グラフィックボード（GPU）のメモリとは | 高解像度・高画質でのゲームや画像生成AIでは重要度が高い

グラフィックボード（GPU）に搭載されているGPUメモリについての解説を行う。ビデオメモリやVRAM（Video Random Access Memory）とも称されるこのパーツについて、システムメモリ（RAM）との違いを交えながら詳説していく。

本稿ではまず、GPUメモリの基礎知識やゲーミングPCに最適な搭載容量についてまとめている。実際のベンチマーク数値を参照しながら、その重要性を紐解いていく。さらに記事後半では中上級者向けとして、GPUメモリの具体的な役割や内部構造など、より踏み込んだ内容についても解説する。

GPUメモリの概要（定義、規格、容量）

GPUメモリ（VRAM）とは？

GPUメモリとは、グラフィック処理に特化した専用メモリと考えると分かりやすいだろう。グラフィックボードのスペック表を見ると、必ずGPUメモリ容量が記載されている。PCのメインメモリがシステム全般のデータを保持するのに対し、こちらは映像データに特化した役割を持ち、ゲーム・画像生成AI・ローカルLLM・3D CADなどの高負荷なグラフィック処理において極めて重要だ。

映像処理をスムーズに行うためには、まずグラフィックボード（GPUチップ）の演算速度が優先される。しかし、リアルタイムで膨大な映像処理を行う際、データ転送が追いつかないと遅延が発生し、スムーズな描写ができなくなることがある。こうした負荷を軽減し、処理を円滑にするためにGPUメモリが活躍するのだ。

GPUメモリの容量が大きければ大きいほど、高精細なテクスチャなどの膨大な情報を一時保存でき、GPUチップとの高速なデータ交換が可能になる。最近のモデルでは、GPUメモリをより効率的に活かせるよう、GPUチップに近いキャッシュ構造が強化されている。具体的にはL1キャッシュやL2キャッシュなどだ。データ処理の優先順位は以下の通りだ。

GPUに近い場所でデータをやり取りできるほど高速で効率的なため、近年の設計ではこのキャッシュの重要性が増している。 ゲーム向けのGeForceシリーズでは、GPUメモリ容量は概ね2GB～32GBの範囲だ。「現行のグラフィックボード性能比較表」が示す通り、基本的には高性能なモデルほどメモリ容量も多くなる。プロフェッショナル向けのNVIDIA RTXシリーズ（旧Quadro）では、最大96GBもの大容量メモリを搭載したモデルもあり、大規模な3D CADやAI学習などの高度な処理においてその真価を発揮する。

GPUメモリの規格について

現行モデルの搭載GPUメモリ容量一覧

参考：グラフィックボード比較表【新旧170モデルの性能・コスパ掲載】

GPUメモリの役割（中上級者向け）

次にGPUメモリがどのような用途で使用されているのかを知る必要がある。かなり簡略化しているが下記のような役割がある。初心者の方や簡単に役割を知れれば十分だという方はスキップしていただいても問題ない。

テクスチャの読み込み

GPUメモリの基本的な役割は、テクスチャの読み込みだ。テクスチャとは、物体の表面の質感をリアルに表現するために貼り付ける画像データを指している。例えば、車の汚れやシミ、ビルの外壁の模様などを表現するために不可欠な技術であり、描写にリアリティを出すための要と言える。

メモリにロードされるテクスチャのサイズは、プレイするゲームタイトルや、適用されている画質設定によって異なる。例えば、かつて一世を風靡したスカイリムの高解像度テクスチャパックでは、約2.2GBのデータが含まれていた。当時の推奨VRAM容量は1GB以上だ。スカイリムがリリースされた頃のメインストリームのグラフィックボードのVRAM容量が512MB～1GBだったので、当時としては象徴的な出来事だったといえる。

近年の4K解像度をターゲットにした最新ゲームでは、さらに膨大なサイズのデータが扱われる。最近話題に上がることの多いモンスターハンターワイルズは約70GBという大容量だ。推奨VRAMは16GB以上（4Kだと20GB以上）となっている。ゲームプレイにおいてVRAM容量の重要度は増していることは間違いない。

ほとんどのアプリケーションにおいて、すべてのテクスチャデータが常にGPUメモリ内に常駐しているわけではない。メモリの空き容量を管理するため、必要に応じて動的にデータをロード（読み込み）したり、不要になったデータをアンロード（解放）したりする仕組みが取られている。ただし、特定のシーンを破綻なく描写するために必要なデータについては、必ずメモリ上に保持され続ける必要がある。

フレーム・バッファーの保持

GPUメモリには、フレームバッファを保持するという重要な機能もある。ディスプレイに出力される直前、あるいは描画の途中の画像イメージを保持するためにメモリが使用されるのだ。フレームバッファとは、複数のレイヤーに分かれたオブジェクトやエフェクトを最終的な1枚の画像として合成し、格納する領域のことだ。そのため、GPUメモリの使用量は出力する解像度やバッファの数に直接依存する。具体的に、1フレームあたりのデータ容量を計算すると以下のようになる。

さらに、特定のアンチエイリアス処理（FSAA、MSAA、CSAA、CFAAなど）を適用すると、描画すべきサブピクセルの数が飛躍的に増加するため、GPUメモリの消費量も大幅に増加する。特にMSAAなどのサンプリングベースのアンチエイリアス処理は、メモリ使用量に甚大な影響を与える。サンプルサイズ（2x、4x、8xなど）が増加するにつれて、必要なバッファ容量も比例して増えていくためだ。

一方で、FXAAやMLAAといったポストプロセス（後処理）型の手法は、描画済みの画像に対してフィルタをかける方式のため、メモリ消費への影響は軽微だ。このように、高解像度でのプレイや高度なアンチエイリアス設定は、テクスチャデータ以外にも多くのGPUメモリを占有することになる。

Zバッファーの保持

GPUメモリには、Zバッファを保持するという重要な役割もある。Zバッファとは、深度情報（奥行き）を活用することで、3次元画像の描写を効率化・高速化する技術のことだ。GPUメモリはこの深度情報を格納する領域として使用される。GPUメモリの容量に余裕があれば、より複雑で高精細な3Dモデルの深度情報を一括して保持できるため、大規模なデータの処理もスムーズに行える。これはゲームプレイ以上に、高度な3D制作やシミュレーションといったクリエイター作業において大きなメリットとなる。

実際、プロフェッショナル向けのNVIDIA RTXシリーズ（旧Quadro）やNVIDIA Tシリーズは、一般的なGeForceシリーズに比べてGPUメモリ容量が圧倒的に多く設計されている。これは、3D CADやハイエンドな映像制作において、膨大なポリゴン数や高精度の深度計算が要求されるため、それらを受け止めるための巨大な「作業台（メモリ容量）」が不可欠だからだといえる。

レイトレーシング

近年のゲームグラフィックスにおける最大の進化であるレイトレーシングも、GPUメモリの消費量を大きく引き上げる要因の一つだ。光の反射や屈折、影をリアルタイムでシミュレートするこの技術は、従来の描画方式（ラスタライズ法）に加えて、以下の2つの要素で追加のメモリ領域を必要とする。

BVH（境界ボリューム階層）の保持

レイトレーシングでは、放たれた「光線（レイ）」がシーン内のどのオブジェクトに当たったかを瞬時に計算する必要がある。この計算を高速化するために、シーン全体の3Dオブジェクトを階層構造で管理する「BVH（Bounding Volume Hierarchy）」という専用のデータ構造が作成される。このBVHデータは常にVRAM上に展開されている必要があり、シーン内のオブジェクト数やポリゴン数が増えるほど、数GB単位でVRAMを占有することがある。

デノイザー（ノイズ除去）

リアルタイムレイトレーシングでは、計算負荷を抑えるために少数の光線のみを飛ばす。そのため、そのままでは画像にザラつき（ノイズ）が発生する。これを滑らかにするためにデノイザーという処理を行うが、この過程で法線バッファ、深度バッファ、モーションベクターといった複数の高精度な中間バッファが必要になる。これらは通常のフレームバッファよりも高いビット深度（精度）で保持されることが多く、解像度に比例してVRAM消費を増大させる。

GPUメモリに関するお役立ち情報

GPUメモリ消費量の確認方法

GPUメモリの消費量についてはタスクマネージャーから確認することが可能だ。タスクマネージャーを開いて、”パフォーマンス”タブのGPU 1をクリックして専用GPUメモリを確認しよう。ゲームプレイ中やアプリケーションの使用中に、どのぐらいのGPUメモリを消費しているのかを把握すればイメージしやすくなるだろう。上記画像は画像生成AIを実行中のGPUメモリ消費量を表している。まだ見たことがない方はぜひ試してみてほしい。

GeForce RTX 4060 Tiの登場は議論を呼んだ

出典：（NVIDIA, 2023）

2023年5月にリリースされたGeForce RTX 4060 Ti（8GBモデル）は、GPUメモリ容量の少なさとメモリバス幅の狭さに起因する帯域幅の不足から多くの議論を呼んだ。前世代のGeForce RTX 3060 Tiが同じく8GBであり、さらに下位モデルであるはずのGeForce RTX 3060が12GBであったことを考えると、ユーザーが物足りなさを感じるのは当然と言えるだろう。そういうユーザー向けにGeForce RTX 4060 Ti 16GBも用意されている。

NVIDIAは、VRAM容量の少なさをL2キャッシュ容量の増量で十分にカバーできると説明している。L2キャッシュが増えれば、データがキャッシュ内に留まるキャッシュヒット率が上がり、低速なVRAMへアクセスする頻度を減らせるからだ。このトラフィックの減少により、限られたバス幅でもメモリ帯域をより効率的に使用できるようになる。NVIDIAの試算によれば、物理的な帯域幅は288.0 GB/sだが、キャッシュ効率を含めた実効帯域幅は554.0 GB/s相当まで跳ね上がるとされている。

実質的なターゲットとなるフルHD環境では、この設計思想による影響は軽微である一方、一部の重量級タイトルや高解像度環境では、依然としてVRAM容量そのものがボトルネックとなっている傾向があるのも事実だ。

ゲーム用途に必要なGPUメモリ容量を検証【2026年】

結論：最低8GB以上を推奨（理想は12GB以上）

ゲームプレイにおいては最低VRAM 8GBを搭載したモデルを選べば失敗する可能性は低いだろう。新のタイトルをWQHD以上でプレイしたいのであれば12GB以上が好ましい。レイトレーシングを本格的に使いたい方も同様だ。VRAM 12GBのGeForce RTX 5070とVRAM 16GBのGeForce RTX 5060 Tiであれば高解像度でも前者の方がフレームレートが伸びる。そう考えれば12GBがあればおおよそのタイトルに対応できるということだ。GeForce RTX 5070 TiやRadeon RX 9070 XTになるとVRAMが16GBになるのでさらに万全だ。現行モデルでいえばエントリーモデルであるGeForce RTX 5050でも満たせている。古い世代のグラフィックボードを選択する際は注意してほしい。今の時代だと3GB以下のモデルはおすすめしづらいが、古めのタイトルがメインなら大きな問題はない。最

検証データ

モンスターハンターワイルズ

Cyberpunk 2077（通常）

Cyberpunk 2077（レイトレ+アップスケーリング）

FF14

フォートナイト

Forza Horizon 5

当記事のまとめ

簡単に言えばGPUメモリは、映像データを一時的に保存してグラフィックボードが円滑に処理できるように助けてくれる役割を持つ。システムメモリ（RAM）がシステム全般のデータを保持するのとは、その役割が異なる。テクスチャの読み込み、フレームバッファやZバッファーの保持、BVHの保持などといった役割を果たしている。メインメモリやストレージよりも高速に処理が行えるため、ボトルネックが発生しづらくなっているのが特徴だ。

事実、DDR5メモリの帯域幅が38.4GB/s程度であるのに対し、次世代のGDDR7は最大1.79TB/sと驚異的なスピードを誇る。最新のゲームや画像生成AIなどの用途では、この大容量・高速なVRAMが性能を大きく左右する。現代のゲームシーンではVRAM 8GBが最低ラインと言えるだろう。VRAM容量が足りないとまともにゲームが起動しなくなってしまう。予算に余裕があれば、12GB以上を選択するのが賢明だ。

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参照外部サイト

• GeForce RTX 40 シリーズ グラフィックスカードにおけるVRAMの詳細（NVIDIA, 2023）