Linux ゲーミングの入力遅延測定：X11 vs Wayland、VRR、DXVK 比較
Marco Nett は自作の入力遅延計測装置を用いて、Linux ゲーミングにおける X11 と Wayland、VRR 設定、DXVK 最適化の影響を計測した。Diabotical ゲーム上での計測結果は 4.21～4.93 ms の範囲に収まり、X11 が Wayland より 0.14～0.22 ms 低遅延を示した。
Marco Nett は光ダイオードとマイクロコントローラを組み合わせた独自の計測装置を構築し、Linux ゲーミング PC 上の入力遅延を測定した。同装置はフォトダイオードでモニタの輝度変化を検知し、USB HID マウスクリックからスクリーン表示変更までの時間を計測する。計測には DirectX 11 ゲーム「Diabotical」を Heroic と Proton 経由で起動し、AMD Ryzen 7 5800X3D、NVIDIA GeForce RTX 4070 SUPER、MSI MAG 272QP QD-OLED（2560×1440、500 Hz）を搭載するシステムで実行した。
計測設定と装置仕様
使用した Adafruit QT Py RP2040 マイクロコントローラは 1000 Hz のポーリングレートで USB HID マウスを動作させ、フォトダイオードは 24 µs のサンプリング間隔で動作する。クリックあたり 12000 サンプルを USB シリアル経由でストリーム処理し、300 回のクリック × 100 回の反復 × 3 回の試行（各試行は約 2 分間）で計測した。テスト環境は CachyOS-Kernel 7.1.3-2-cachyos、NVIDIA ドライバ 610.43.03-1、KDE Plasma 6.7.2-1.1、xorg-server 21.1.24-1.1、proton-cachyos-native 1:11.0.20260602-3、DXVK 3.0 を使用した。
X11 と Wayland の遅延差
8 つの主要テストケースの中央値は 4.21～4.93 ms の範囲に収まり、最大差は 0.72 ms である。X11 は Wayland より 0.14～0.22 ms 低遅延を示した。平均的には X11 が Wayland より 0.18 ms 高速だった。一方、XWayland は純粋な Wayland 相当より 3.13 ms のレイテンシ追加があり（中央値 8.06 ms vs 4.93 ms）、低遅延有効時でも 1.12 ms の追加遅延が生じた。
VRR と低遅延フォークの効果
VRR 有効時は VRR 無効時比で 0.26～0.45 ms の遅延短縮をもたらした。さらに、VRR は遅延のばらつきを 2.6～3.0 ms から 2.1～2.2 ms へ低減した。dxvk-low-latency フォークは、フレームレート制限下で 0.10～0.29 ms の改善をもたらし、平均的には 0.20 ms の高速化を実現した。フレーム制限なしの場合、dxvk-low-latency は遅延を 0.84 ms 削減（5.27 ms → 4.43 ms）したものの、GPU 使用率は 100% から 95～97% に低下し、フレームレートは 715 FPS から 670 FPS へ 45 FPS 減少した。VRR と低遅延を有効にした場合、dxvk.maxFrameRate は 480 FPS に制限され、低遅延のみ無効時は 497 FPS、VRR のみ無効時は 500 FPS に達した。
計測結果の一貫性
全テストケースにおいて釣り鐘型分布が示され、外れ値は観測されなかった。全てのフレームレート制限ケースは安定した制限値を維持し、CPU バウンド シナリオでのテスト全体を通じて安定性が確認された。
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筆者の見立て
- X11 と Wayland の差は KWin 最適化の取り組みにより近いうち埋まるだろうと予想している
- 他の Wayland コンポジタは KWin よりも既に優れている可能性を示唆している
- 異なるセットアップでは絶対値は異なるが、獲得と喪失はおおよそ転用できると解釈している
- 最新の Linux システムではデフォルト設定として純粋な Wayland が想定されると解釈している
出典
Marco Nett "Measuring input latency on Linux: X11 vs Wayland, VRR, and DXVK" https://marco-nett.de/blog/measuring-input-latency-on-linux-x11-vs-wayland-vrr-dxvk/