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Comparatif : 7 Cartes 3D Pro PCI Express
Cartes Graphiques
Publié le Vendredi 25 Mars 2005 par Damien Triolet

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Page 1 - Introduction

Introduction
Comme c’est le cas depuis quelques années, ATI et NVIDIA déclinent tous leurs GPU grand public en version professionnelle, ce qui a petit à petit fait disparaître les solutions spécialisées. NVIDIA est d’ailleurs devenu le leader incontesté de ce marché suivi, de loin, par son rival ATI. 3DLabs et SGI font parties des rescapés de cette industrie qui continuent à proposer des solutions dédiées au rendu 3D professionnel, mais les parts de marché de ces solutions sont en déclin constant. Jusque quand existeront-elles ?

Jusqu’il y a peu, il était simplement demandé à une carte graphique professionnelle d’avaler un maximum de polygones sans broncher, mais ceci est en train de changer. Les applications récentes permettent d’avoir un rendu de travail toujours plus évolué qui commence à faire appel aux pixel shaders, or SGI ne propose aucune carte qui en soit capable et 3DLabs semble avoir des problèmes de performances à ce niveau, ce que nous ne pouvons malheureusement pas vérifier dans ce test étant donné que nous n’avons pas pu nous procurer les dernières Wildcat de 3DLabs. Détail marquant de la transition, SGI utilise maintenant des GPU ATI dans plusieurs de ses machines.

Le coût de développement des processeurs graphiques récents est devenu très élevé, à tel point qu’il devient de moins en moins rentable de le réaliser pour un marché de niche tel que le marché professionnel. ATI et NVIDIA qui ont un volume de production très élevé pour le segment grand public ont ainsi décidé de proposer les mêmes puces aux professionnels, ce qui a fait chuter considérablement le coût d’une carte graphique "professionnelle". Bien entendu, au fil du temps, de légères optimisations spécifiques aux applications professionnelles ont étés apportées au processeur graphique. Physiquement il s’agit de la même puce mais pas le produit, qui lui est différent. Ce n’est d’ailleurs pas par hasard qu’ATI et NVIDIA utilisent des marques et des dénominations très différentes pour le grand public (Radeon et GeForce) et les professionnels (FireGL et Quadro) : le but est d’indiquer clairement que les produits sont différents. Une manière de faire passer la note plus facilement ?


Le prix
Car la différence que l’on remarque le plus facilement est le prix qui est bien plus élevé pour la déclinaison professionnelle d’un GPU. ATI et NVIDIA ont fait chuter le prix des accélérateurs graphiques professionnels, mais conservent malgré tout une marge bien plus importantes que pour leurs autres produits. Cette différence de prix s’explique en 3 points principaux.

Les cartes graphiques professionnelles sont souvent utilisées dans des stations de travail dont le prix est très élevés (de plusieurs milliers à plusieurs dizaines de milliers d’euros) et les marges conséquentes; il parait donc logique qu’ATI et NVIDIA veuillent adapter leur marge. Certaines options et optimisations ne sont ainsi activées et donc utilisables que sur les FireGL et Quadro de manière à protéger ce marché. Qui plus est ces utilisateurs raisonnent souvent plus en terme de gain de productivité que de rapport qualité prix.

La seconde explication est que les cartes professionnelles nécessitent un travail de développement supplémentaire au niveau des drivers, que ce soit pour l’intégration des quelques fonctions dédiées aux applications professionnelles ou pour les optimisations autour de ces mêmes applications. Ce développement a un coût et celui-ci n’est répercuté que sur les cartes professionnelles.

Et enfin, le marché des cartes professionnelles demande un niveau de fiabilité très élevés tant au niveau de l’affichage que du bon fonctionnement de la carte. Cela implique d’une part des tests de validations plus poussés et des marges de sécurité plus élevées que sur les produits grand public et d’autre part un support rapide et efficace en cas de problème qu’il soit matériel ou logiciel. Tant ATI que NVIDIA mettent en avant ce support, ce dernier précisant offrir un support de meilleure qualité ce que dément vigoureusement ATI. Il ne nous est malheureusement pas possible de départager ATI et NVIDIA sur ce terrain.

Page 2 - Drivers, OpenGL, les plus

Drivers
Les drivers des Quadro et des FireGL sont différents de ceux des GeForce et des Radeon bien que généralement basés sur des fichiers identiques. Une partie du code des drivers est réservé aux cartes professionnelles, bridant ainsi les cartes grand public. Il faut savoir que la majorité des applications de création 3D se contentent de surcharger la carte graphique au niveau géométrique, le filtrage des textures et les shaders passent au second plan et de loin, ce qui est complètement l’inverse dans le monde du jeu vidéo. Bien entendu ce n’est qu’une généralité, contredite par certains cas spécifiques, mais dans l’ensemble elle permet à ATI et NVIDIA d’optimiser leurs drivers pour ce cas de figure.

Une autre caractéristiques des applications professionnelles est leur manière de gérer l’affichage tridimensionnel qui diffère souvent fortement de celui des jeux vidéos. Le processeur y joue un rôle bien plus important et souvent le rendu n’est pas complètement pipeliné, c’est-à-dire que l’image 2 ne commence à être construite que quand l’image 1 est terminée. Ainsi, dans des scènes complexes, le processeur et la carte graphique restent souvent un facteur limitant, peu importe la puissance de l’autre. Réduire la charge processeur est donc très important, même dans les cas de figure qui poussent les GPU dans leurs limites. Si une partie de la charge CPU est fixée par l’application elle-même, une autre vient de l’API et du drivers. ATI et NVIDIA peuvent optimiser cette partie du traitement via leurs drivers ce qui augmente encore l’importance de ceux-ci et ce qui peut donner un très net avantage à l’un ou l’autre d’après le niveau d’efficacité du driver.

Tous deux proposent également des optimisations spécifiques à un grand nombre d’applications ainsi qu’un profil dédié qui se charge de paramétrer le driver correctement.




OpenGL
OpenGL est l’API 3D la plus courante, et de très loin, dans le monde professionnel. NVIDIA jouit d’un driver OpenGL dont la qualité a été maintes fois reconnue, contrairement à ATI qui tente depuis quelques années de redresser la barre à ce niveau. Heureusement pour ce dernier, la qualité de son driver a fortement progressé, mais NVIDIA reste la référence absolue à ce niveau. Il faut savoir qu’au départ, le driver OpenGL professionnel d’ATI était développé à part, en Allemagne, et a été fusionné au driver OpenGL grand public, lui-même en grand chantier, il y a quelques trimestres. Cette fusion a déplacé son développement en Californie, là où est développé le driver Direct3D, dont la qualité est, elle, clairement reconnue. Mais ce transfert, bien que Ben Bar-Haim, VP Software d’ATI, ait démenti ce fait, a causé de gros changements dans l’équipe de développement puisque seuls quelques-uns des développeurs de l’équipe FireGL ont rejoint la nouvelle équipe de développement. Il semble logique que la nouvelle équipe même assistée de quelques anciens de FireGL n’ait pas pu être complètement efficace dès le départ face au code de FireGL qu’ils ne connaissaient pas. Lors d’une visite du centre de développement Californien d’ATI, Joe Chien, qui dirige le développement des drivers, nous a indiqué qu’il avait bien l’intention d’élever la qualité du driver OpenGL au niveau de celle du driver Direct3D, que de nombreuses améliorations avaient déjà été apportées et que l’évolution serait continue au cours des prochains mois. Ce test sera l’occasion de voir où se situe le driver OpenGL ATI par rapport au driver NVIDIA.

openglNous avons également vérifié l’état actuel du support du langage de programmation de shader du haut niveau en OpenGL, le GLSL. 3DLabs fournit un utilitaire qui vérifie le bon fonctionnement de chaque point mais vérifie également que les fonctions de GLSL ne puissent pas être utilisées d’une manière inattendue, par exemple en passant à une fonction un paramètre de type incorrect. Si ATI obtient un joli 98%, NVIDIA doit se contenter de 48%, la majorité des tests n’étant pas passés avec succès. Interpellé à ce sujet, NVIDIA nous a indiqué que le problème vient du fait que l’utilitaire de 3DLabs est trop strict. Pourtant, jusqu’à preuve du contraire il suit les spécifications définies par l’ARB OpenGL et il semble donc que ce soit plutôt le driver de NVIDIA qui soit laxiste et permette des choses qui ne correspondent pas aux spécifications. Qui plus est cette explication n’est valable que pour une partie des tests qui échouent. Qu’est-ce que cela implique ? Principalement que rien ne garanti que des shaders GLSL développés sur les drivers NVIDIA fonctionneront sur d’autres drivers qui supportent GLSL ce qui est pourtant l’intérêt d’un langage standardisé…

Quoi qu’il en soit, les quelques démos technologiques qui utilisent des shader écrits en GLSL tournent sans problème tant chez NVIDIA que chez ATI. Signalons toutefois que la majorité des démos de 3DLabs utilisent des shaders trop complexes pour les GPU actuels d’ATI et sont donc rendus en software.

Il est utile de rappeler que NVIDIA dispose de son langage de programmation de haut niveau propriétaire (mais qui permet malgré tout de compiler les shaders vers le modèle ASM standard d’OpenGL), Cg. Celui-ci est très bien intégré dans le milieu professionnel et utilisé dans de nombreuses applications, ce qui est un avantage stratégique pour NVIDIA.



Les plus des cartes pro
Outre les optimisations qui concernent les performances, les drivers proposent également des fonctions supplémentaires.

La plus importante concerne l’accélération en hardware de l’anti-aliasing des points et des lignes qui diffère légèrement de l’anti-aliasing utilisé dans les jeux et qui n’est pas activée sur les GeForce et Radeon qui devraient donc voir leurs performances chuter lorsque cette option est activée.

Un mode quad-buffered stereo qui permet comme c’est le cas sur un nombre réduit de cartes grand public, de donner une impression de profondeur à l’image. Pour cela il faut bien entend disposer soit de lunettes stereo soit d’un écran avancé. Le principe est d’afficher en alternance des images dont le point de vue est légèrement modifié de manière à simuler la vision de chaque œil. Les lunettes, par exemple, se chargent de masquer à l’œil gauche les images destinées à l’œil droit et vice versa. Comme son nom l’indique, ce mode utilise 4 buffers au lieu des 2 buffers habituels (back buffet et front buffer) et utilise ainsi plus de mémoire mais demande également plus de puissance puisque pour conserver un nombre d’images par seconde "vues" identique à celui de l’affichage standard, l’image doit être calculée deux fois plus de fois.

Autre grosse différence, la gestion des affichages d’application est plus avancée, tout d’abord au niveau de la mémoire mais aussi au niveau de la réduction de certains calculs inutiles. Par exemple il est possible de faire afficher un menu (via les overlay planes) sur un affichage 3D sans toucher au contenu de cet affichage 3D et ainsi sans devoir recalculer l’image une fois le menu disparu. D’autres fonctions semblables existent, mais tout ceci n’est utile que dans des cas bien spécifiques étant donné qu’en temps normal le recalcul de ce qui était masqué temporairement par le menu, voir de l’image entière ne pose pas de problème.

Page 3 - Les cartes

Pour ce test, nous nous sommes limités aux cartes PCI-Express de dernière génération :

ATI
FireGL V5000


FireGL V5100


FireGL V7100


Ces cartes ATI utilisent un GPU de type R423 ou RV410 qui supportent les fonctions classiques de leurs équivalents grand public : Pixel et Vertex Shader de classe 2.0+. Les Pixel Shader sont limités à 512 instructions et ne prennent pas en charge les branchements et les boucles. Si un Pixel Shader plus complexe est envoyé au GPU dans une application professionnelle, et donc en OpenGL, celui-ci sera calculé par le CPU, réduisant considérablement les performances. Ce n’est cependant pas encore le cas sur les applications actuelles qui commencent tout juste à utiliser les shaders pour l’affichage en temps réel. Le format de calcul interne des pixels est de 24 bits en flottant (s16e7), ce qui jusqu’à preuve du contraire est suffisant même pour les applications professionnelles.


Toutes ces cartes supportent le Dual Link et le mode stereo. Le Dual Link permet de connecter un écran haute résolution comme le Cinema HD Display de 30" d’Apple (2560x1600).

Nous avons eu un petit souci étrange avec la FireGL V5000 (le problème se retrouve aussi sur les Radeon X700 Pro). Son étage d’alimentation utilise des composants low-cost qui vibrent ou sifflent en rythme avec la charge. Un bruit qui s’avère très gênant puisqu’il est irrégulier et varie directement par rapport à ce qui est affiché à l’écran. Il est presque possible de jouer une symphonie en ajoutant et retirant des objets dans 3D Studio Max. Bien entendu dans une station de travail bruyante, ce bruit devrait passer inaperçu, mais ce petit défaut, bien qu’il puisse être vu comme anecdotique sur une carte grand public à moins de 200€ n’est pas très élégant sur une carte professionnelle qui coûte plus de 700€…


NVIDIA
Quadro FX 540


Quadro FX 1400


Quadro FX 3400


Quadro FX 4400


Les Quadro PCI Express que nous avons testées sont toutes dérivées des GPU grand public de la 6ème génération. Elles supportent donc les Pixel et Vertex Shader de classe 3.0 et peuvent ainsi traiter en hardware des shader très complexes avec des branchements et des boucles. Si cet avantage ne se traduit pas encore en pratique, les développeurs d’applications professionnelles pourraient en tirer parti en écrivant leurs shaders d’une manière naturelle, comme le reste de leur code, sans se soucier des spécificités du matériel. NVIDIA aurait alors un avantage en accélérant le calcul d’un plus grand nombre de shader qu’ATI, mais tout ceci reste très théorique. La précision de calcul est de 32 bits en flottant (s23e8) et un format de précision réduite, 16 bits flottant (s10e5) est disponible. Cette précision supplémentaire offerte par NVIDIA n’est généralement pas nécessaire, mais encore une fois, elle peut l’être dans des cas bien spécifiques.


Force est de constater que NVIDIA utilise des GPU bridés, exceptés sur le haut de gamme qui se voit même équipé de 512 Mo de mémoire ! Des unités de rendu des pixels sont ainsi systématiquement désactivées, ce qui peut paraître étrange sur des cartes professionnelles vendues à un prix relativement élevé. Selon NVIDIA il s’agit d’une marge de sécurité supplémentaire sur la fiabilité. Notez que les Quadro FX 3400 et 4400 utilisent un NV45 qui est en fait une solution qui comprend un NV40 AGP et un bridge PCI Express qui n’est donc pas géré nativement.

Entre les prix pratiqués par ATI et ceux de NVIDIA, il y a un monde. Vous pourrez vous procurer 3 FireGL V7100 pour le prix d’une Quadro FX 4400. Mais encore une fois, si la Quadro peut amener un gain de productivité suffisant, peut importe son prix elle conservera un net intérêt pour certains.


Configuration de test :
Athlon 64 4000+
nForce 4 Ultra
1 Go DDR
Windows XP SP2
Drivers NVIDIA 71.24
Drivers ATI 8.083

Nous avons ajouté les scores des GeForce 6600GT, GeForce 6800GT, Radeon X700Pro et Radeon X800XT afin d’avoir une comparaison des performances avec les cartes classiques. Les tests ont tous été effectués en 1600x1200.

Page 4 - Tests synthétiques

Rightmark

Ce premier test représente le débit de vertices lors des calculs géométriques basiques. Les résultats dépendent presque exclusivement du nombre de vertex engines et de la fréquence du GPU et sont donc représentatifs de leurs capacités de calcul brutes. En toute logique, avec seulement 3 vertex engines et une fréquence de 300 MHz, la Quadro FX540 est loin derrière. Les performances sont semblables, que ce soit en T&L ou en Vertex Shader.



Cette fois 3 sources de lumières sont utilisées et un effet spéculaire est calculé, ce qui complexifie les opérations à effectuer sur la géométrie. Ce test met en lumière la suprématie de NVIDIA lorsqu’il s’agit de traitement T&L complexe. Même la Quadro FX540 pourtant allégée en unités de calcul se permet de taquiner les FireGL qui disposent de capacités brutes trois fois plus élevée ! NVIDIA a clairement optimisés ses vertex engines pour les calculs T&L qui sont très importants pour les applications professionnelles.

Une fois les calculs effectués en Vertex Shader 2.0, c’est ATI qui reprend le dessus. Les GPU de NVIDIA ont toujours un problème avec les branchements statiques qui devraient être plus rapides que leur équivalent dynamique. NVIDIA ne semble pas pressé de corriger le problème étant donné que celui-ci est maintenant connu depuis de nombreux mois, ce qui peut s’expliquer par le fait que les applications professionnelles n’utilisent pas, actuellement, des vertex shader très poussés, surtout en DirectX, et que les jeux vidéo sont loin de saturer les unités géométriques.



Ce troisième test théorique s’attache cette fois au calcul d’un éclairage par pixel. La Quadro FX540 est à la traîne, ce qui est logique étant donné qu’elle dispose d’un fillrate réduit. Les autres cartes se correspondent plus ou moins. NVIDIA est légèrement derrière ATI en pleine précision et légèrement devant en précision partielle, que ce soit en éclairage simple ou complexe.



Lorsqu’il s’agit de traiter un maximum de particules, les GPU ATI sont plus efficaces grâce à leur fillrate plus élevé.

Page 5 - Tests synthétiques, suite

Gestion textures
Fillrate en MPixels/s

A l’aide de l’utilitaire Texbench, nous avons poussé toutes les cartes à jongler avec une quantité importante de textures. Nous avons opté pour du quadri-texturing de textures de 1024x1024. De 5 à 40 groupes de 4 textures ont été utilisés pour obtenir des masses de textures de 80 à 640 Mo. Il y a 2 informations à tirer de ces chiffres. Premièrement les performances qui incluent également l’efficacité interne du GPU lors de l’accès à de larges textures et le mélange des textures. Ensuite, les chiffres marqués en rouge indiquent que l’affichage n’était pas fluide lors des tests. Grâce à ses 512 Mo, la Quadro FX 4400 est la seule carte qui a pu traiter d’une manière fluide 30 groupes de textures soit 480 Mo. A l’inverse, la Quadro FX 3400 est la seule à ne pas avoir traité correctement 320 Mo de textures. La raison vient probablement de l’utilisation d’un bridge entre l’AGP géré par le GPU et le port PCI Express. Notez que la GeForce 6800 GT n’a pas ce problème. Son fillrate 25% plus élevé ainsi que sa bande passante légèrement supérieure en sont probablement la raison.


PCI Express

Nous avons mesuré le débit de l’envoi des textures sous Texbench pour le test des 320 Mo. Les cartes ATI affichent une constance remarquable et les cartes NVIDIA sont nettement en retrait, ce qui est encore plus le cas pour les solutions équipées d’un bridge. Il reste étrange que les solutions PCI Express native de NVIDIA affichent un débit tant éloigné de celui des cartes ATI.



Serious Magic Texture Download n’envoie pas des textures, mais en récupère. Cette fois, c’est beaucoup plus serré entre les GPU ATI et NVIDIA mais les FireGL arrivent malgré à tirer leur épingle du jeu.


General Computing
Acoustics est une petite démo qui utilise les capacités de calcul des GPU pour calculer l’acoustique d’une pièce à l’aide d’un algorithme semblable au ray tracing. La source du bruit ainsi que le récepteur peuvent se déplacer et une multitude de "rayons sonores" sont émis. Leur interaction avec les murs est bien entendu prise en compte. Tout ceci est calculé principalement sur le GPU avec des Pixel Shader de classe 2.0.






Les GPU de NVIDIA dominent clairement leurs homologues d’ATI. Même la Quadro FX540 qui dispose pourtant du plus faible fillrate de ce comparatif s’en sort plus qu’honorablement.

Page 6 - 3D Studio Max

3D Studio MAX



Drivers spécifiques

3D Studio MAX est le logiciel de création 3D de référence, les fabricants de processeurs graphiques professionnels disposent donc tous d’un driver spécifique qui remplace le drivers OpenGL ou Direct3D "classique". Ces drivers apportent principalement un gain en performance significatif, ce que nous avons pu constater en utilisation pratique lors de nos essais. Quelques options supplémentaires arrivent également avec ce driver, mais rien de très important. Bien entendu ces drivers ne fonctionnent qu’avec les Quadro et FireGL. Pour ces tests nous avons donc utilisé le driver spécifique pour les cartes professionnelles et le driver OpenGL pour les Radeon et GeForce.


Line Anti-aliasing

Ces tests ont été effectués en mode performance et en mode qualité. La différence réside en 2 points principaux : filtrage des textures et line anti-aliasing. Ici, de gauche à droite nous avons un rendu sans anti-aliasing, avec anti-aliasing ATI et avec anti-aliasing NVIDIA. Vous remarquerez que la qualité de l’anti-aliasing des 2 concurrents est assez différente. ATI applique un effet d’anti-aliasing plus prononcé, mais épaissit par la même occasion les lignes. Il y a des pour et des contres pour les 2 méthodes mais en ce qui nous concerne, nous avons un petit penchant pour celle de NVIDIA qui permet de distinguer plus facilement les lignes sur des modèles complexes alors que la méthode d’ATI entraîne parfois la création d’un amas duquel on ne distingue plus les lignes.


Bugs : 1 partout

ATI aime visiblement les grosses lignes. Il arrive de temps en temps qu’un volet de visualisation reçoive un anti-aliasing étrange qui n’est cette fois rien d’autre qu’un épaississement des lignes.


Avec le driver spécifique de NVIDIA, toute surface sélectionnée devient automatiquement blanche, ce qui peut augmenter légèrement les performances mais empêche de distinguer correctement la surface. Il s’agit probablement d’un bug entre le driver et 3D Studio MAX 7.



Performances



Dans cette première partie des tests, ATI domine. Situation étrange, les cartes grand public ne voient pas leurs performances bouger, que le line anti-aliasing soit activé ou pas. Par contre les Quadro est les FireGL sont significativement plus rapides en mode performance. Dans le premier test les GeForce sont même 25% plus rapides que les Quadro en mode qualité. C’est à ne rien y comprendre ! Certaines optimisations sont des compromis qui augmentent les performances dans certaines situations et les réduisent dans d’autre. Il s’agit probablement de l’explication la plus logique.




Dans la seconde partie des tests, les opérations concernent principalement le T&L et cette fois NVIDIA passe devant mais d’une très courte tête. En fait toutes les cartes offrent ici un niveau de performance similaire, excepté la GeForce 6600GT qui est un gros cran en arrière.

Page 7 - 3D Studio MAX, suite, AutoCAD

3D Studio MAX, suite

Ce test qui représente une simulation de la charge graphique de 3D Studio MAX, est remporté par NVIDIA avec la FX4400. Les résultats d’ATI et NVIDIA sont cependant contradictoire : ATI semble limité par la puissance de calcul géométrique alors que NVIDIA semble plutôt limité par le fillrate. Les 3 cartes ATI ont ainsi des performances très proches, ce qui permet à la V5000 de dépasser la FX1400. La FX540 est, elle largué, au même titre que les cartes grand public.


AutoCAD

Nous avions au départ prévu d’utiliser les tests de simulation d’utilisation pratique d’AutoCAD de la suite de test AUGI Gauge. Malheureusement, ces cas pratiques, se sont avérés être entièrement limités par le CPU, ce qui est représentatif d’AutoCAD. Nous avons malgré tout conservé le test synthétique d’AUGI Gauge :


Il s’agit du temps nécessaire pour exécuter le test et force est de constater que le CPU est nettement limitant même s’il laisse un petit peu de marge pour que le GPU puisse s’exprimer. C’est ATI qui domine, même si de peu, ce test. Les Radeon sont un cran derrière mais la situation est différente pour les GeForce. La 6800 s’en sort correctement alors que la 6600 affiche le plus mauvais résultat. La FX540 est un petit peu en retrait, au niveau des Radeon.

Page 8 - CATIA, Cinema4D

CATIA

Ce second test de la suite Viewperf est nettement à l’avantage de NVIDIA : les FX3400 et FX4400 sont 30% plus rapides que leurs concurrentes. La FX1400 semble une nouvelle fois bridée par son fillrate et la FX540 est encore un cran derrière mais reste malgré tout 50% plus performante que les cartes grand public qui sont toutes limitées par le CPU.


Cinema4D
Cinebench 2003 est un benchmark tiré de Cinema 3D qui propose 2 scènes de test assez simples, dont les GPU actuels ne devraient faire qu’une bouchée :



Oui, il s’agit bien d’un temps de calcul en secondes. Un bug inexpliqué semble toucher les Quadro sur la scène 2, mais pas les GeForce, malgré l’utilisation d’un driver identique. Ce bug rend les Quadro 4x plus lentes qu’elles ne devraient l’être. Ce problème n’est pas présent sur la scène 1 et mis à part pour la FX540 qui est limitée par son fillrate, les performances sont similaires entre les différentes cartes.

Page 9 - Ensight, Lightscape

Ensight

Sous Ensight, ATI dispose d’une avance sur NVIDIA de quelques pourcents. Une nouvelle fois la FX540 est nettement en retrait, au niveau des cartes graphiques grand public. Notez à ce sujet le net avantage des Radeon sur les GeForce.


Lightscape

Situation inversée avec Lightscape où cette fois NVIDIA prend les devants en étant presque 20% plus rapide. La FX540 s’en sort très bien et tient tête à toutes les cartes ATI. Les cartes grand public sont larguées.

Page 10 - Maya

Maya

NVIDIA prend encore les devants sous ce tes de la suite Viewperf, mais cette fois dans des proportions très importantes : + de 40%. La FX540 n’a pas à rougir face à aucune des cartes ATI et les GeForce devancent les Radeon. Seule la FX1400 ne gagne pas son combat et est un petit peu en retrait. 2 explications possibles : soit ses 128 Mo de mémoire la limitent soit elle ne bénéficie pas de toutes les optimisations dont disposent ses grandes sœurs car il est clair que ici, c’est le driver qui fait toute la différence.



Nous avons également effectué quelques tests d’utilisation pratique sous Maya, premièrement avec la suite de benchmark dédiés de Spec :


NVIDIA confirme être très performant sous Maya : même les GeForce dépassent cette fois les FireGL. Les Radeon sont, elles, en retrait, principalement dans le second test. Vous noterez l’excellente tenue de la FX1400 qui se permet de dépasser ses grandes sœurs dans certains tests.


Maya 6.5 a introduit une gestion d’un mode de rendu temps réel haute qualité qui utilise des shaders écrits en Cg et compilés soit vers les extensions propriétaires de NVIDIA pour les GeForce et Quadro soit vers les extensions de l’ARB pour les autres GPU. Nous avons observé l’incidence sur les performances des différents modes de visualisation :


De gauche à droite : Wireframe, Wireframe + AA, Shaded, Shaded High Quality (le nouveau mode).



Si les résultats sont relativement serrés dans les 2 premiers modes, bien que NVIDIA ait un avantage une fois l’anti-aliasing activé, il en va tout autrement dès que le rendu se complexifie. NVIDIA domine très nettement ATI en étant plus de 2x plus performant. Vous noterez qu’il n’y a pas, ici, de différence entre les GPU professionnels et grand public par contre le rendu HQ est bugué sur les Radeon (mais correct sur les FireGL). La différence de performance dans ce mode est réellement significative et il vaut mieux être équipé d’une carte NVIDIA pour l’utiliser.

Page 11 - Patchwork 3D

Patchwork3D
Patchwork3D, développé par Lumiscaphe, est un outil destiné à la création de présentations interactives de haute qualité. Le but de l’application est donc d’atteindre un niveau de qualité bien au-dessus de ce que proposent les autres applications temps réel utilisées dans ce test. Une géométrie et des surfaces complexes sont utilisées pour atteindre ce niveau de qualité.

Malheureusement pour ATI, cet outil ne fonctionne qu’avec les GPU NVIDIA, pour la simple et bonne raison que les développeurs ne faisaient pas confiance aux drivers ATI. Si nous avons choisi d’intégrer cette applications dans ce test c’est en partie pour cette raison qui est le reflet d’une partie de l’industrie. Même si la qualité des drivers ATI a fortement évolué, NVIDIA reste la référence à ce niveau et se défaire d’une mauvaise réputation dans le monde professionnel prend beaucoup de temps.

Néanmoins, Lumiscaphe nous a indiqué que les progrès en fiabilité des drivers ATI avaient fini par les convaincre et qu’une nouvelle version compatible avec les GPU ATI était en préparation.



En attendant, nous avons testé les GPU NVIDIA avec la version actuelle. Lumiscaphe, que nous remercions au passage, a pu nous fournir 3 modèles pour nos tests, de complexité croissante : le premier utilise 146155 polygones, le second 165207 polygones mais cette fois avec des surfaces plus complexes et enfin le dernier met à genoux n’importe quel GPU avec ses 449990 polygones.


Les chiffres parlent d’eux-mêmes, les GPU sont réellement mis à mal. Le pauvre GeForce 6600 GT s’effondre et bien que la scène tourne, il n’arrive pas à atteindre 1 FPS. Seul le Quadro FX4400 est capable de passer la barrière des 10 FPS avec le dernier modèle. Le GeForce 6800 affiche des performances comparables aux Quadro.


Une fois passé en rendu filaire, les performances grimpent nettement et la dernière scène devient limitée par le CPU, excepté sur la FX540. La GeForce 6600 arrive cette fois à attendre le 1 FPS. La 6800GT n’arrive plus à suivre les Quadro cette fois-ci, qui elles disposent de drivers optimisées pour le rendu filaire.

Page 12 - Pro/ENGINEER, Unigraphics

Pro/ENGINEER

Une fois encore c’est la FX 4400 qui mène la danse mais cette fois les FireGL ne sont pas loin en étant au même niveau que la FX 3400. Les FX 1400 et FX 540 sont un cran derrière et les cartes grand public complètement larguées.

Nous nous sommes également servi de cette scène de test pour observer la précision du rendu des surfaces complexes. Sur les modèles complexes une très haute précision est nécessaire sous peine de voir des surfaces s’entrecroiser et des pixels clignoter.


A gauche NVIDIA, à droite ATI.

Force est de constater que NVIDIA utilise une précision supérieure à celle d’ATI. Le rendu est identique sur toutes les cartes NVIDIA et sur toutes les cartes ATI. Au premier coup d’œil, sur ce petit extrait, on peut distinguer 10 anomalies chez NVIDIA contre plus de 20 chez ATI.


Unigraphics

Sous le test Unigraphics de Viewperf, NVIDIA mène une nouvelle fois et il manque peu à la FX 1400 pour dépasser la V7100. Les cartes grand public sont à la traîne, surtout chez NVIDIA. Les Radeon limitent les dégâts et arrivent même devant la FX 540.

Page 13 - SolidWorks

SolidWorks

La situation est semblable à celle du test Pro/ENGINNER de Viewperf : la FX 4400 domine suivie par les FireGL et la FX 3400 qui sont dans un mouchoir de poche. La FX 540 est en retrait mais reste devant les cartes grand public.



Nous avons également utilisé la suite de tests pratiques de Spec pour SolidWorks. Nous avons limité les résultats à 4 d’entre eux, les autres étant de copies conformes qui n’apportent pas d’information supplémentaire.


En situation plus pratique, NVIDIA prend clairement les devants sur ATI, beaucoup plus que dans le tes de Viewperf puisque même la FX 540 est cette fois devant toutes les FireGL. La 6800GT est elle aussi devant les cartes ATI et la 6600GT l’est dans la moitié des tests.


Mode stereo

Nous avons installé un plugin afin de pouvoir activer le mode stereo dans SolidWorks. L’image ci-dessus est une photographie de l’écran qui représente ce que l’on voit lorsque l’on regarde un affichage stereo sans être équipé du système adapté pour le visionner. Notez que pour que l’effet soit plus parlant nous l’avons accentué au maximum ce qui n’a cependant pas d’influence sur les performances.


NVIDIA semble légèrement plus performant qu’ATI en mode stereo avec un coût de 45% contre 50% pour ATI. Cette différence n’est cependant pas significative. Par contre, une nouvelle fois, NVIDIA est devant ATI en terme de performances absolues.

Page 14 - Produits spécifiques, Conclusion

Des produits personnalisés
ATI et NVIDIA ne se contentent pas des concevoir des produits professionnels classiques que tout un chacun peut trouver dans le commerce. Tous deux sont capables de fournir des solutions personnalisées à base de leurs GPU. Bien entendu il faut mettre la main au portefeuille pour ce genre de solutions qui sont généralement demandées par des entreprises qui ont des besoins très spécifiques.

Par exemple, si vous avez regardé attentivement les photos, le PCB de la FireGL V7100 est capable d’accueillir 512 Mo bien qu’aucun produit FireGL avec cette quantité de mémoire n’ait été annoncé. Le NV40/45 est capable de gérer jusqu’à 2 Go de mémoire, ce qui permet à NVIDIA de satisfaire d’éventuelles demandes à ce niveau.

Depuis un bon moment, ATI fournit à Evans & Sutherland des solutions multi GPU pour les simulateurs de vols. NVIDIA a annoncé il y a peu un contrat avec Philips qui concerne l’équipement d’appareil médicaux. Le marché des cartes professionnelles est à la fois petit et très vaste, ce qui explique la différence de prix entre des cartes graphiques grand public, professionnelles classiques et professionnelles personnalisées.


Toujours à propos des "options", NVIDIA à mis sur le marché des cartes de série qui sont équipées d’un système de Frame Lock et de Genlock, ce qui permet de synchroniser l’affichage de plusieurs machines de manière, par exemple, à piloter un écran géant. En bref, chaque petite niche du marché professionnel intéresse ATI et NVIDIA, ce qui est logique étant donné les marges bénéficiaires qu’ils peuvent appliquer sur ces produits tout en contentant le client.


Conclusion
Régulièrement revient la question de savoir s’il est préférable d’opter pour une carte professionnelle d’entrée de gamme ou pour une carte grand public haut de gamme pour équiper une machine qui servira à jouer à et faire ses premiers pas dans le monde de la modélisation et de l’animation 3D. A cette question nous répondrons qu’il est préférable d’opter pour une GeForce 6800 GT qui sera plus polyvalente qu’une carte professionnelle d’entrée de gamme comme la Quadro FX 540.

Ces cartes ne prennent tout leur intérêt que dans un environnement professionnel, ce qui est logique. Le gain en confort grâce aux performances améliorées et à des options dédiées aux applications de traitement graphique, le gain en fiabilité et en qualité de support sont alors des éléments qui supplantent le rapport qualité/prix par rapport aux produits grand public.

Par exemple, travailler sur un projet important avec un affichage qui saccade régulièrement ou qui n’est pas très réactif fera rapidement baisser la productivité, alors qu’un produit adapté, même cher et avec un rapport qualité/prix très bas par rapport aux standards grand public, pourra corriger le problème et apporter en définitive bien plus que ce qu’il ne coûte.

Ceci étant dit, le but premier de cet article est de départager ATI et NVIDIA. Il ne fait aucun doute que leur gamme respective de cartes professionnelles apportent un plus par rapport aux produits grand public, mais une FireGL vaut-elle une Quadro et vice-versa ? Nos tests ont mis en évidence une domination marquée de NVIDIA au niveau des performances et le driver OpenGL de NVIDIA jouit toujours d’une reconnaissance de l’industrie qui fait confiance à sa qualité. Il ne fait donc aucun doute que dans l’absolu, la meilleure carte de ce comparatif est la Quadro FX 4400 et que la gamme NVIDIA domine globalement la gamme ATI.

ATI affiche cependant un avantage significatif, le prix, bien que, encore une fois il ne faille pas se borner au simple rapport qualité/prix habituel pour juger ces produits. Mais quand même, une FireGL V7100 coûte 3 fois moins cher qu’une Quadro FX 4400 ! ATI semble bien décidé à gagner quelques parts de marché en cassant les prix. La gamme ATI a également une particularité qui a probablement aidé cette baisse des prix : toutes les FireGL testées ici sont équipées de 6 vertex engines or ils sont les éléments qui jouent le plus dans les performances ce qui veut dire que cette gamme de cartes ne couvre qu’une petite plage de niveaux de performances. Logique donc qu’elle ne couvre pas une large plage tarifaire ! Ce qui veut également dire que la FireGL V5000 est la carte la plus intéressante de la gamme. Elle aurait pu être un produit encore meilleur si elle avait été équipée de 256 Mo de mémoire et d’un système d’alimentation un peu moins cheap, à la hauteur du marché visé.

Au final il apparaît clairement que les Quadro FX 3400 et 4400 sont réservées à un public averti qui les choisira pour des raisons bien précises, pour un gain de confort et de productivité qu’elles peuvent permettre. La Quadro FX 1400 et les FireGL combleront plutôt une recherche de performances moins spécifique, bien que le choix de l’une ou l’autre des cartes devra se faire d’après les applications utilisées. Par exemple pour une utilisation de Maya ou d’un outil qui ne fonctionne qu’avec les cartes NVIDIA forcément, la Quadro FX 1400 s’imposera naturellement.

Nous terminerons par un petit mot sur le FX 540 qui nous a laissé une impression globalement positive bien que sa situation par rapport aux autres cartes varie entre le meilleur et le moins bon. Grâce aux drivers extrêmement efficaces de NVIDIA elle s’en sort brillamment dans de nombreuses situations, mais dans d’autres ses spécifications d’entrée de gamme se mettent rapidement en évidence. Un premier prix est toujours une affaire de compromis.
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