StableDiffusionで画像を生成するために必要なGPUの性能とは？

種類や世代、コア数やクロック速度、メモリ容量やバス幅の影響を解説

• GPUの種類や世代
  • GPUには、NVIDIAやAMDなどのメーカーが製造するものがあります。
  • GPUには、GeForce RTX 40シリーズやRadeon RX 6000シリーズなどの世代があります。
  • GPUの種類や世代によって、性能や機能が異なります。
  • 一般的に、新しい世代のGPUは、古い世代のGPUよりも性能が高くなります。
• GPUのメモリ容量やバス幅
  • GPUのメモリ容量は、GPUが一度に保存できるデータの量を表します。
  • GPUのバス幅は、GPUとメモリの間でやり取りできるデータの幅を表します。
  • 一般的に、メモリ容量やバス幅が大きいGPUは、小さいGPUよりも性能が高くなります。
• GPUのコア数やクロック速度
  • GPUには、コアと呼ばれる小さな計算部分が多数存在します。
  • GPUのコア数は、GPUが同時に処理できるデータの量を表します。
  • GPUのクロック速度は、GPUが1秒間に処理できるデータの回数を表します。
  • 一般的に、コア数やクロック速度が高いGPUは、低いGPUよりも性能が高くなります。

StableDiffusionは、テキストを入力するだけで自動で画像を生成するAIです。
しかし、画像生成には高い計算能力が必要で、グラフィックボードの性能によって生成時間や品質が変わってきます。
そこで、今回はRTX 4090、RTX 4080、RTX 4070 Ti、RTX 4070の4つのグラフィックボードの性能と価格を比較し、StableDiffusionを使うために最適なグラフィックボードを選定してみました。

またStableDiffusionを利用するにあたり次のコアも重要になります。

Tensor Core:NVIDIA社が開発した深層学習に特化した演算回路で、1回のクロックで複数の演算を同時に実行することで、演算の高速化を実現します。また、Tensor Coreは、機械学習をより効果的に実践するための演算能力をGPUに与えています。

RT core:NVIDIA社が開発したレイトレーシングに特化した演算回路で、光線の追跡を大きく、以下の3つのステップで行います。
・レイジェネレーション：光線を生成します
・トラバーサル：光線とオブジェクトの交差を検出します
・シェーディング：交差点での色や明るさを計算します
RTコアは、レイトレーシングによって、よりリアルな映像表現を実現するために必要な演算能力をGPUに与えています。

1: RTX 4090

・GPU：Ada Lovelace
・CUDAコア数: 16384基
・Tensorコア数：512
・RTコア数: 128
・メモリタイプ: 24GB GDDR6X
・ブーストクロック：2.52 GHz
・メモリバス幅: 384-bit
・インターフェース: PCI-E 4.0 X16
・最大消費電力: 450W
・発売日: 2022年10月12日
RTX 4090は、非常に強力なグラフィックボードであり、高いCUDAコア数と大容量の高速メモリを備えています。これにより、高解像度の画像や大規模なモデルの処理において優れたパフォーマンスを発揮します。また、PCI-E 4.0 X16インターフェースを使用しており、データ転送速度が高速です。ただし、最大消費電力が高いため、十分な電力供給が必要です。

2: RTX 4080

・GPU：Ada Lovelace
・CUDAコア数: 9728
・Tensorコア数：304
・RTコア数: 76
・メモリタイプ: 16GB GDDR6X
・ブーストクロック: 2.51 GHz
・メモリバス幅: 256-bit
・インターフェース: PCI-E 4.0 X16
・最大消費電力: 320W
・発売日: 2022年11月16日
・価格: 20万円前後
RTX 4080は、高いCUDAコア数と大容量の高速メモリを備えた高性能なグラフィックボードです。処理能力が高く、多くの画像処理タスクや機械学習のモデルを効率的に処理できます。また、PCI-E 4.0 X16インターフェースを使用しており、データ転送速度も速いです。

3: RTX 4070Ti

・GPU：Ada Lovelace
・CUDAコア数: 7680
・Tensorコア数：240
・RTコア数: 60
・メモリタイプ: 12GB GDDR6X
・ブーストクロック: 2.61 GHz
・メモリバス幅: 192-bit
・インターフェース: PCI-E 4.0 X16
・最大消費電力: 285W
・発売日: 2023年1月5日
RTX 4070 Tiは、優れたパフォーマンスと高速なメモリを備えた中級のグラフィックボードです。多くの一般的な画像処理タスクや機械学習のモデルをスムーズに処理するのに十分な性能を提供します。PCI-E 4.0 X16インターフェースをサポートしているため、高速なデータ転送も可能です。

4: RTX 4070

・GPU：Ada Lovelace
・CUDAコア数: 5888
・Tensorコア数：184
・RTコア数: 46
・メモリタイプ: 12GB GDDR6X
・ブーストクロック: 2.48 GHz
・メモリバス幅: 192-bit
・インターフェース: PCI-E 4.0 X16
・最大消費電力: 200W
RTX 4070は、手頃な価格帯のグラフィックボードでありながら、十分な性能を提供します。一般的な画像処理やディープラーニングのタスクにおいて優れたパフォーマンスを発揮します。PCI-E 4.0 X16インターフェースをサポートしているため、高速なデータ転送が可能です。

グラフィックボード	GPU	CUDAコア	ブーストクロック	メモリ容量	バス幅	消費電力
RTX 4090	Ada Lovelace	16384基	2.52 GHz	24GB GDDR6X	384ビット	450W
RTX 4080	Ada Lovelace	9728基	2.51 GHz	16GB GDDR6X	256ビット	320W
RTX 4070 Ti	Ada Lovelace	7680基	2.61 GHz	12GB GDDR6X	192ビット	285W
RTX 4070	Ada Lovelace	5888基	2.48 GHz	12GB GDDR6X	192ビット	200W

ここからわかることは、RTX 4090が最も高性能であることです。CUDAコアの数やメモリ容量が他のグラフィックボードよりも圧倒的に多く、ブーストクロックも高いです。これは、StableDiffusionで画像を生成する際に、より多くのデータを処理できることを意味します。つまり、RTX 4090はStableDiffusionで最も高品質な画像を最も早く生成できるグラフィックボードと言えます。

しかし、高性能なだけではありません。RTX 4090は消費電力も最も高く、450Wという大きな電力を必要とします。これは、電気代や冷却システムにも影響することに注意しなければなりません。また、RTX 4090は価格も最も高額な値段です。これは一般的なゲーミングPCの価格よりも高いです。

では、他のグラフィックボードはどうでしょうか？RTX 4080はRTX 4090の78%の性能で75%の価格というコスパの高いグラフィックボードです。レイトレーシングやNVIDIA DLSSにも対応しており、RTX 3080 Tiよりも38%高速です。StableDiffusionで画像を生成する際にも、RTX 4090には及ばないものの、十分な品質と速度を得られるでしょう。消費電力も320WとRTX 4090よりも低いです。

RTX 4070 Tiは、RTX 4070の約1.8倍の性能を持つグラフィックボードです。RTX 3090 Tiに近い性能で半額以下の価格という驚異的なコスパを誇ります。レイトレーシングやNVIDIA DLSSにも対応しており、StableDiffusionで画像を生成する際にも優れた品質と速度を提供します。消費電力は285Wとやや高めです。