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[MAJ] GDC: D3D12: AMD parle des gains GPU
GDC: Quelle API de bas niveau va s'imposer ?
GDC: D3D12: Une guerre des specs en vue ?
GDC: Mantle a rempli son rôle et est réorienté par AMD
GDC: AMD mise sur la VR, annonce LiquidVR
[MAJ] GDC: D3D12: AMD parle des gains GPU
En bas de page, nous avons mis à jour cette actualité initialement publiée le 16 mars. AMD nous a transmis une nouvelle présentation sur le sujet et Nvidia nous a précisé ce dont étaient également capables ses GPU en terme de traitement simultané des tâches.
De nombreuses sessions dédiées à Direct3D 12 étaient organisées à la GDC. Après celle de Microsoft consacrée à Direct3D, lors de laquelle les niveaux de fonctionnalités ont été mentionnés et des démonstrations ont été faites sur du matériel Nvidia, nous avons assisté à la session d'AMD. Lors de celle-ci, il a été question d'une nouvelle opportunité d'optimisation : améliorer les performances GPU en profitant du traitement simultané de certaines tâches liées au rendu 3D.
Si l'intérêt des API de plus bas niveau est avant tout d'optimiser les performances au niveau du CPU, en réduisant le surcoût des commandes des rendus et en profitant mieux de tous les cœurs, des gains peuvent également être obtenus au niveau du GPU. Dans la plupart des démonstrations auxquelles nous avons pu assister jusqu'ici, les gains mis en avant concernaient avant tout les GPU intégrés dont l'enveloppe thermique limite les performances. Si la charge CPU est réduite, le GPU a plus de marge au niveau de sa fréquence turbo et c'est ce qui permet de faire grimper ses performances.
Mais il y a d'autres possibilités au potentiel important. AMD a ainsi mis en avant l'opportunité d'améliorer les performances GPU en profitant du traitement concomitant de certaines tâches. Avec les API classiques, toutes les étapes du rendu sont traitées en série par le GPU. Par exemple, le calcul de la physique, la préparation des ombres dynamiques, le remplissage du G-Buffer, l'éclairage et le post processing sont traités l'un après l'autre, aussi vite que possible par les GPU, mais en série.
Chacune de ces tâches n'exploite cependant pas la totalité des capacités d'un GPU. Par exemple, la préparation des ombres et le remplissage du G-Buffer vont plutôt saturer le sous-système mémoire alors que la physique, l'éclairage et le post processing ont plutôt tendance à saturer les unités de calcul. Il semble ainsi logique que traiter en même temps certaines de ces tâches représente une optimisation intéressante pour mieux exploiter les GPU.
Et ça tombe bien, Direct3D 12, l'autorise. L'API de Microsoft semble reprendre exactement la base de Mantle sur ce point et prévoit 3 types de files d'attentes, également appelées "moteurs", dont les tâches peuvent être traitées en concomitance : Graphics, Compute et Copy. Au niveau des fonctionnalités prises en charge, Graphics est un superset de Compute qui est un superset de Copy. Cela veut dire que par défaut seul le moteur Graphics peut être exploité, puisqu'il est polyvalent. Il revient aux développeurs de spécifier l'utilisation des autres moteurs pour potentiellement optimiser les performances.
Il faut noter que ce type d'optimisation permet d'exploiter les ACE (Asynchronous Compute Engines) des GPU Radeon de la génération GCN. Pour rappel, AMD a implémenté ces processeurs de commandes secondaires justement pour pouvoir exécuter efficacement des tâches de type Compute en même temps que des tâches de type Graphics. D'autres GPU ne disposent pas de files d'attentes spécifiques au niveau matériel pour tous ces types de tâches et doivent alors les traiter de manière classique, en série. Ainsi, il n'est pas certain que les GPU Nvidia puissent profiter autant que ceux d'AMD de ce type d'optimisation.
Une bonne compréhension des architectures GPU et un profilage avancé des demandes de chaque tâche sont nécessaires. Il est également crucial de mettre en place correctement les barrières de synchronisation nécessaires, sans quoi des tâches dépendantes l'une de l'autre pourraient être exécutées en parallèle et causer des problèmes. AMD a insisté lourdement sur ce point, précisant que l'absence de barrières de synchronisation adéquates pourra passer inaperçue dans l'immédiat, sans bug visible, mais être source de gros problèmes avec de futurs GPU dont l'augmentation des performances profitera plus à certaines tâches qu'à d'autres. Comme le sait très bien AMD, les développeurs seront peu enclins à proposer un patch 2 ou 3 ans après la sortie d'un jeu, et appliquer un correctif au niveau des pilotes sera alors un véritable casse-tête, voire impossible dans certains cas.
Mais avec un code robuste et un bon profilage, les gains peuvent être conséquents. Il est question de 20 à 25% dans des situations réalistes et avec des GPU capables d'en profiter. Deux exemples ont été mentionnés. Le premier, accompagné d'une démonstration, découple le remplissage du G-Buffer du calcul de l'éclairage qui est réalisé à travers un compute shader. Au lieu de traiter ces 2 opérations l'une après l'autre, elles sont effectuées en parallèle et de manière asynchrone : pendant que l'éclairage est calculé pour l'image 1, les opérations sur le G-Buffer sont traitées pour l'image 2 et ainsi de suite.
[ Concomitance OFF ] [ Concomitance ON ]
Sans traitement concomitant des tâches Graphics et Compute, le temps de rendu total prend 3.346ms (299 fps), ce qui est la somme des 2.551ms de la partie Graphics (remplissage du G-Buffer) et des 0.747ms de la partie Compute (calcul de l'éclairage). En activant le traitement concomitant dans cette démonstration, le remplissage du G-Buffer prend 2.659ms, et le calcul de l'éclairage 2.822ms. Ces deux tâches prennent plus de temps à être traitées, mais elles le sont en même temps et le rendu total ne prend plus que 2.863ms (349 fps), ce qui représente un gain de 17%. La latence peut par contre être légèrement plus élevée.
Dans un autre exemple, AMD explique que streamer les textures et animer les particules via les moteurs Copy et Compute permet un petit gain puisque ces opérations sont alors traitées en concomitance avec les ombres et l'éclairage. Mais il est possible d'aller plus loin en constatant qu'il est plus efficace d'animer les particules en même temps que la préparation des ombres et de streamer les textures en même temps que le calcul de l'éclairage que de faire l'inverse. En évitant d'exécuter en même temps des tâches qui ont des demandes similaires en termes de ressources GPU, les gains sont plus importants. D3D12 offre des mécanismes aux développeurs pour pouvoir gérer cela.
Les GPU modernes doivent en général faire face à des limites de consommation directes ou indirectes (via la température) et mieux exploiter la totalité de leurs capacités revient bien entendu à les pousser plus souvent ou plus loin dans ces limites. La fréquence GPU des cartes graphiques est alors réduite quelque peu, ce qui impacte les performances, mais dans des proportions bien moins élevées que les gains liés à ce type d'optimisations. Elles restent donc totalement légitimes. A voir par contre si de tels moteurs graphiques seront qualifiés de "power virus" par AMD et Nvidia, comme c'est le cas de Furmark et d'OCCT qui font également en sorte de saturer toutes les unités des GPU…
Le set de slides de la session d'AMD à la GDC : (nous avons profité de la mise à jour pour remplacer nos clichés par des screenshots plus propres)
Mise à jour du 31/03 :
Quelques semaines après la GDC, AMD a décidé de mettre en avant ces possibilités d'optimisations auprès de la presse technique. Une présentation simplifiée nous a ainsi été distribuée il y a quelques jours. A noter que, bizarrement, elle était par contre accompagnée d'un embargo qui prenait fin ce matin… alors même que la présentation plus complète, dont nous vous avions parlé ci-dessus, est publique depuis la GDC. Peu de médias s'y étaient cependant intéressés et le département de marketing technique d'AMD a probablement voulu mettre en place une communication synchronisée sur le sujet.
Il n'y pas pas d'information supplémentaire dans cette présentation, mais elle est plus simple à comprendre et mieux finie que celle adressée aux développeurs, nous l'avons donc ajoutée à cette longue actualité. A noter que le marketing technique d'AMD parle d'Asynchronous Shaders pour faire référence à l'exécution concomitante de différentes tâches (même si les opérations de type Copy ne sont pas des shaders). Vous pourrez également observer le résultat obtenu sous une autre démo, que nous avions pu observer également pendant la GDC durant la présentation de LiquidVR. L'utilisation du traitement concomitant du rendu (Graphics) et du post processing (Compute) y permet un gain de performances de 46%.
Si cette stratégie de communication d'AMD ne nous en a pas appris plus, elle a par contre eu le mérite de pousser Nvidia à enfin communiquer sur le même sujet. L'occasion de faire le point sur ce dont sont capables tous les GPU récents, notre première supposition n'étant pas tout à fait correcte concernant les derniers GPU Maxwell.
Du côté d'AMD :
Tous les GPU de type GCN supportent le traitement concomitant des tâches Graphics/Compute/Copy. En plus d'un processeur de commande principal polyvalent, ils disposent au moins de 2 ACE (Asynchronous Compute Engine), dédiés aux tâches de type Compute, et de 2 DMA Engines dédiés aux tâches de type Copy.
Il y a par contre des limitations pour les GPU GCN 1.0 (Tahiti, Pitcairn, Cape Verde, Oland). Leurs DMA engines ne supportent pas toutes les fonctions de synchronisation avec le CPU, ce qui impose probablement des limites au niveau du traitement concomitant des tâches de type Copy. Ensuite, les GPU plus récents, GCN 1.1, supportent plus de files d'attente par ACE (8 au lieu de 1), qui peuvent par ailleurs être présents en plus grand nombre. Ils sont ainsi adaptés au traitement concomitant de nombreuses petites tâches de type Compute (par exemple pour la physique ?), contrairement à leurs prédécesseurs.
AMD a implémenté dans ses pilotes Direct3D 12 un support complet de traitement concomitant de tous les types de tâches, exactement comme c'est le cas sous Mantle. Par contre, nous ne savons pas si les pilotes AMD sont capables de profiter de certaines de ces possibilités pour apporter des optimisations sous certains jeux Direct3D 11.
Du côté de Nvidia :
Les GPU Fermi et Kepler se contentent d'un seul processeur de commandes qui ne peut pas prendre en charge simultanément des commandes de type Graphics et de type Compute. Soit il est dans un mode, soit dans l'autre, un changement d'état relativement lourd à opérer.
Par ailleurs, à l'exception des GK110/GK210, ces anciens GPU ne disposent que d'une seule file d'attente au niveau de leur processeur de commande qui doit traiter les tâches dans l'ordre dans lequel elles sont soumises. Cela limite fortement la possibilité d'en traiter plusieurs simultanément à l'intérieur du mode Compute lorsqu'il y a des dépendances entre elles.
Avec le GK110, Nvidia a introduit un processeur de commandes plus évolué, qui supporte une technologie baptisée Hyper-Q. Elle représente la capacité de prendre en charge jusqu'à 32 files d'attente, mais uniquement en mode Compute. Ce GPU, et les GM107/GM108 qui reprennent cette spécificité, sont ainsi adaptés au traitement concomitant de nombreuses petites tâches de type Compute (par exemple pour la physique ?). Le GK110 a également introduit un second DMA Engine, mais il est réservé aux déclinaisons Tesla et Quadro.
Enfin, avec les GPU Maxwell 2 (GM200/GM204/GM206), Nvidia a fait sauter toutes ces limitations, contrairement à ce que nous pensions. Tout d'abord, le second DMA Engine est bien actif sur les déclinaisons GeForce. Mais surtout, quand Hyper-Q est actif, une des 32 files d'attente peut être de type Graphics.
Au niveau de l'implémentation logicielle, un traitement concomitant complet de tous les types de tâches est supporté sous Direct3D 12 pour les GPU Maxwell 2. Il n'est par contre pas possible d'effectuer une exécution concomitante entre Direct3D 12 et CUDA, qui repose sur un pilote différent.
Nvidia a également implémenté dans ses pilotés un support limité de l'exécution concomitante sous Direct3D 11, pour les tâches compute uniquement. L'API ne permet pas d'y accéder explicitement, mais quelques astuces permettent aux pilotes d'activer un tel mode pour optimiser les performances (dans le cas de GPU PhysX ?). Nvidia nous a précisé que la question d'y ajouter le support d'un traitement concomitant complet de tous les types de tâches, comme sous Direct3D 12, restait en suspens. Ce n'est pas impossible si cela avait une utilité, mais aucun jeu Direct3D 11 actuel n'est prévu pour en profiter. Sans support explicité dans l'API il est très difficile pour les développeurs de faire en sorte que cela puisse fonctionner.
En résumé :
HD 7000 & Rx 240/250/270/280 : processeur de commandes x1 queue + 2 ACE x1 queue + 2 DMA engines
->Graphics/Compute/Copy avec limitations
HD 7790 & R7 260 : processeur de commandes x1 queue + 2 ACE x8 queues + 2 DMA engines
->Graphics/Compute/Copy
R9 285/290 : processeur de commandes x1 queue + 8 ACE x8 queues + 2 DMA engines
->Graphics/Compute/Copy
GTX 400/500/600/700 : processeur de commandes x1 queue + 1 DMA engine
->Pas de support
GTX 750/780/Titan : processeur de commandes x32 queues (limité) + 1 DMA engine
->Compute/Compute
GTX 900/Titan X : processeur de commandes x32 queues + 2 DMA engines
->Graphics/Compute/Copy
Au final, c'est surtout au niveau des anciens GPU que se différencient AMD et Nvidia, le premier ayant un support en place au niveau matériel depuis plus longtemps. Au niveau des cartes graphiques plus récentes, les GeForce GTX 900 pourront profiter pleinement des optimisations liées au traitement concomitant des tâches, tout comme le feront les Radeon R9 290 par exemple.
Par contre, il reste à voir ce qu'en feront les développeurs. Les gains ne seront pas automatiques et il faudra que les différentes étapes du rendu 3D s'y prêtent. Ce n'était de toute évidence pas le cas pour Battlefield 4 et le Frostbite Engine par exemple, dont la version Mantle ne profite pas réellement de ce type d'optimisation.
GDC: Quelle API de bas niveau va s'imposer ?
Au cours de la semaine de la GDC, nous avons demandé à la plupart de nos interlocuteurs quel était leur pronostic officiel dans la bataille qui s'annonce entre les différentes API de bas niveau. Vulkan va-t-il avoir une chance sous Windows ? La réponse a été quasi unanime : non. Explications.
Avec Mantle, AMD et Frostbite ont démontré qu'exploiter des API graphiques de plus bas niveau dans les moteurs de jeu PC était tout à fait réaliste et n'avait pas de raison d'être une exclusivité des consoles. Depuis, la liste de ces API s'est allongée :
- Mantle supporté par les Radeon sous Windows 7/8/10
- Direct3D 12 supporté par tous les GPU sous Windows 10 et par la Xbox One
- Metal supporté par les SoC Apple sous iOS
- Vulkan supporté par tout type de GPU sous tout type de plateforme
- et nous pouvons y ajouter GNM, l'API de la PS4
Sur le papier, Vulkan a un avantage important puisqu'il va permettre à un moteur graphique de supporter de nombreuses plateformes et notamment Android et Linux/SteamOS. Pourquoi ne pas supporter Windows au passage ? Si les spécialistes du moteur de jeu prévoiront probablement cette possibilité, personne ne s'attend à ce qu'elle soit exploitée.
Microsoft ne compte pas proposer de support de Vulkan pour la Xbox One, ce qui va forcer les développeurs à exploiter Direct3D 12. Vu la proximité avec la plateforme Windows, il n'y aura pas d'intérêt à y proposer Vulkan sur PC.
Mais ce n'est pas tout. Vulkan pourrait avoir des difficultés sur d'autres fronts. Alors que nous l'imaginions en bonne position sous Android, la plupart de nos interlocuteurs ont émis un avis plus mitigé. A la question de savoir pourquoi, nous avons en général reçu un sourire gêné en guise de réponse car une autre API est embusquée. C'est un secret de polichinelle dans le milieu des spécialistes de la 3D : Google prépare sa propre API graphique de bas niveau. Une annonce qui pourrait avoir lieu fin mai lors de la conférence Google I/O ou un peu plus tard cette année.
Cette API devrait être ouverte dans le sens où ses spécifications seront fixées par Google, mais son implémentation pourra se faire sur d'autres plateformes. De quoi venir concurrencer directement Vulkan, par exemple si elle était portée sous Linux et SteamOS.
Cela ne veut pas dire pour autant que Vulkan est mort-née. Il y aura vraisemblablement toujours des développeurs qui voudront profiter de son support multiplateformes, surtout dans le monde mobile. Mais à terme, il semble évident que chaque plateforme voudra contrôler sa propre API graphique de bas niveau, ce qui est naturel pour les acteurs concernés. Les spécialistes des moteurs graphiques, tels que l'Unreal Engine, l'Unity, le Cry Engine ou encore le Frostbite, y trouveront probablement leur compte, mais le développement de moteurs "indépendants" risque de devenir difficile à supporter pour de plus en plus de studios.
GDC: D3D12: Une guerre des specs en vue ?
Comme nous l'expliquions il y a peu, Microsoft a dévoilé à la GDC les 2 nouveaux niveaux de fonctionnalités de Direct3D 12 : 12_0 et 12_1. Mais d'autres segmentations plus subtiles existent, de quoi nous laisser penser que les départements communications d'AMD et de Nvidia pourraient se battre à coups de niveaux de support de DirectX 12.
De toute évidence, Microsoft avait demandé à AMD et Nvidia de ne pas lancer de polémique à la GDC sur le niveau de support des spécifications de Direct3D 12 de leurs GPU. Il n'y a ainsi eu aucune communication officielle à ce sujet mais nous avons pu gratter quelques détails lors de discussions informelles ou en posant des questions à la fin des différentes sessions.
Tout d'abord, nous pouvons confirmer que les GeForce Maxwell de seconde génération (GTX Titan X, 980, 970 et 960) supportent bien le niveau de fonctionnalité le plus élevé : 12_1. Il a de toute évidence été modelé d'après les spécifications de l'architecture de Nvidia. Nous ne savons par contre toujours pas s'il existe des GPU actuellement commercialisés de niveau 12_0.
Cela ne veut pas dire pour autant que les dernières GeForce GTX supportent la totalité des possibilités de Direct3D 12. Ainsi, en plus des niveaux de fonctionnalités, des niveaux de support appelés Tiers existent pour différents points.
Le principal concerne les capacités de gestion des différentes ressources (Resource Binding) qui augmente en passant du Tier 1 au Tier 2 et atteint un niveau presqu'illimité au Tier 3. Microsoft a précisé que sur base des dernières statistiques de Steam, et en ne prenant en compte que le matériel compatible avec Direct3D 12, 39% du parc installé est limité au Tier 1, 44% au Tier 2 et 17% supporte le Tier 3. Mais quel GPU supporte quel Tier ?
Selon nos informations, les GPU Maxwell sont en fait limités au Tier 2, qui est nécessaire au support des niveaux 12_0 et 12_1 et qui a probablement lui aussi été modelé autour de leurs capacités. Une des différences les plus importantes avec le Tier 3 concerne la gestion des Constant Buffer Views (CBV) : ceux-ci ne sont pas virtualisés et sont limités en nombre à 14. Il est probable que l'architecture Maxwell soit capable de virtualiser les CBV, mais que l'implémentation logicielle/matérielle de Nvidia profite d'un mode plus performant avec une gestion "fixe" des Constant Buffers. Un compromis qui limite quelque peu la flexibilité accordée aux développeurs pour s'assurer que les GPU GeForce restent dans un mode optimal sur le plan des performances.
Mais alors à qui correspond les 17% de GPU compatibles Tier 3 ? Toujours selon nos informations, il s'agit des Radeon de type GCN qui profitent d'une architecture très flexible à ce niveau. D'un côté les GeForce GTX 900 supportent le niveau 12_1, d'un autre les Radeon R9 200 supportent le Resource Binding Tier 3. Un combat de spécifications en perspective ? Difficile pour AMD d'attaquer les GTX 900 sur base de cela pour l'instant… mais cela risque de changer avec Fiji. Si ce futur GPU supporte le niveau 12_1 et le Tier 3, nul doute que vous en entendrez parler ! Si par contre Fiji est limité au niveau 12_0 et Tier 3, chacun devra préparer ses arguments.
Au final, voici comment le support des Resource Binding Tiers est de toute évidence réparti sur PC :
Tier 1 : Nvidia Fermi, Intel Haswell et Broadwell
Tier 2 : Nvidia Kepler et Maxwell 1/2
Tier 3 : AMD GCN
A noter que pour les fonctionnalités spécifiques au niveau 12_1, les Raster Ordered Views et la Conservative Rasterization, il existe également des Tiers 1 et 2 dont les spécificités nous sont pour l'heure inconnues. L'implémentation de Nvidia se limiterait au Tier 1 et il pourrait être possible là aussi pour AMD d'essayer de se démarquer. Affaire à suivre.
GDC: Mantle a rempli son rôle et est réorienté par AMD
Avec Mantle, AMD entendait faire bouger les lignes et démontrer qu'une API de plus bas niveau était quelque chose de réaliste, de réellement exploitable et non une source de complications insensée pour les jeux AAA. Il ne fait aucun doute que cet objectif a été atteint. Face à l'engouement des développeurs, Microsoft a rapidement annoncé prendre une voie similaire avec Direct3D 12 et le groupe Khronos a fait de même. Du coup, quel est l'avenir pour Mantle ?
Lors de l'annonce de Mantle, AMD avait indiqué avoir pour objectif, à termes, d'ouvrir son API à d'autres acteurs, si ceux-ci étaient intéressés. Toutes les options étaient alors sur la table, mais AMD avait bien insisté dès le départ sur le fait que son intention était d'apporter une solution à un problème et non de tenter de forcer l'utilisation d'une API propriétaire pour en obtenir un avantage stratégique.
Un premier billet publié sur le blog d'AMD il y a quelques jours a pu laisser penser que Mantle était abandonné au profit de DirectX 12. AMD y expliquait en effet l'arrivée sous peu d'un guide de programmation de 450 pages pour Mantle, mais l'abandon du projet de rendre public le SDK complet. Mantle reste totalement supporté par AMD pour les développeurs qui l'utilisent déjà, mais AMD réoriente les autres vers les API telles que Direct3D 12 et ce qui était alors connu sous le nom de GLnext. L'API Vulkan n'ayant pas encore été annoncée, AMD n'était pas très clair dans sa communication.
Un second billet publié après l'annonce de Vulkan a clarifié quelque peu la situation. De notre côté, à la GDC, nous avons pu aborder la question avec AMD et plus particulièrement avec Raja Koduri, Corporate Vice President Visual Computing, et Richard Huddy, Chief Gaming Scientist. Grossièrement, pour AMD, Vulkan est ce qu'aurait été un éventuel "open Mantle", et ce dernier n'a du coup plus aucune raison d'être.
AMD a offert Mantle comme base de travail au groupe Khronos, ce qui lui a permis d'avancer plus vite qu'à l'accoutumée. Il n'y avait bien entendu pas de raisons de réinventer la roue et de nombreux aspects de Vulkan sont très proches, voire identiques, à Mantle. Selon AMD, les modifications les plus importantes qui ont été apportées sont liées aux spécificités des GPU de type TBDR (PowerVR etc.). Nvidia, qui semble plutôt de mauvaise foi sur ce coup, voit les choses sous un autre angle et tente de rabaisser Mantle autant que possible, en ironisant sur l'inévitabilité de sa disparition. Pas simple d'admettre l'influence du travail de son concurrent.
Si Mantle 1.0 n'a plus réellement de raison d'être, excepté pour les jeux déjà en développement et qui vont arriver sous peu, le concept de Mantle est loin d'être mort. AMD explique ainsi qu'il y a d'autres demandes des développeurs au niveau de l'évolution des API et que ses équipes sont prêtes à essayer d'y apporter des réponses. Il ne faut pas insister beaucoup pour que Mantle 2.0 soit prononcé, et bien que nous n'avons pas pu savoir ce qu'AMD avait en tête, il nous a semblé évident que quelque chose est déjà en préparation. AMD s'est contenté de nous dire que sa stratégie reste d'expérimenter en vue d'apporter une solution concrète à un problème donné avec pour objectif d'ouvrir à tous le résultat de ce travail, pour peut-être influencer à nouveau la formation des futures API.
GDC: AMD mise sur la VR, annonce LiquidVR
AMD profite de la GDC pour rejoindre le mouvement d'engouement actuel autour de la réalité virtuelle (VR), en annonçant un SDK dédié : LiquidVR.
Proposer un rendu satisfaisant à travers les casques de réalité virtuelle représente un challenge, mais également une opportunité de se démarquer et potentiellement de nouveaux marchés pour les fabricants de processeurs graphiques tant la puissance demandée peut être élevée. Si elle est insuffisante, le résultat est rapidement catastrophique. Nvidia a annoncé travailler dans ce sens il y a quelques mois et c'est aujourd'hui au tour d'AMD de présenter son initiative.
L'objectif à très long terme est qualifié de "Full Presence" et correspond en quelque sorte aux réalités virtuelles les plus avancées que vous avez pu apercevoir dans les films de science-fiction. AMD estime qu'il faudra multiplier par un million les capacités actuelles pour y parvenir, ce n'est pas encore pour aujourd'hui.
A plus court terme, AMD a voulu essayer d'identifier les challenges actuels auxquels il était possible d'apporter une réponse dès aujourd'hui de manière à améliorer le confort, la compatibilité et le contenu. Grossièrement, cela revient à optimiser le time warping, à assurer un pilotage direct des casques de réalité virtuelle et à proposer un mode multi-GPU dédié.
Pour cela, le SDK LiquidVR 1.0, propose 4 fonctionnalités, dont les deux premières sont liées au time warping. Cette technique consiste pour rappel à réduire la latence en prenant en compte les informations des capteurs de mouvements après avoir débuté, voire terminé, le calcul de l'image. Ces informations plus récentes sont exploitées pour déformer la dernière image calculée de manière à émuler ce que nous aurions vu si l'image pouvait être calculée instantanément juste avant l'affichage.
Ces deux fonctionnalités proposées par AMD à ce niveau sont dénommées Latest Data Latch et Asynchronous Shaders. La première fait en sorte que le GPU puisse avoir un accès facilité aux dernières données de position, mise à jour constamment en parallèle par le CPU.
La seconde exploite une caractéristique des GPU de la génération GCN : les ACE pour Asynchronous Compute Engines. Il s'agit de processeurs de commandes secondaires qui peuvent lancer des tâches de type compute sur le GPU de manière transparente, en même temps que celui-ci est en train de traiter des commandes graphiques. Ce traitement en parallèle permet de réduire la latence en lançant l'opération de time warping avant que l'image finale ne soit totalement terminée mais également de débuter l'affichage de l'image avant que le time warping ne soit terminé sur toute l'image.
De quoi économiser quelques ms au niveau de la latence et surtout de quoi éviter toute saccade si le time warping et le calcul de l'image dépassent le délai imposé par le rafraichissement. Si le calcul de la nouvelle image prend trop de temps, le time warping, qui est traité en parallèle via les ACE, pourra appliquer de façon transparente les dernières données de position sur l'image précédente. Cela reste préférable de disposer de la dernière image et des dernières informations de positions bien entendu, et les Asynchronous Shaders permettent d'ailleurs de faire en sorte que ce soit plus souvent le cas, mais quand ce n'est pas possible, éviter un ralentissement est primordial.
Ensuite, le mode Affinity Multi-GPU permet de profiter de plusieurs GPU sans augmenter la latence et en réduisant le coût CPU globale. Le mode AFR classique est inadapté parce qu'il introduit trop de latence supplémentaire, raison pour laquelle le multi-GPU classique a rapidement été mis de côté, malgré les besoins de puissance de calcul qui dépassent bien souvent ce dont est capable un seul GPU. En mode Affinity, chaque GPU peut être assigné à un œil, mais sans calculer des images successives. Ils vont calculer la même image en même temps, simplement d'un point de vue différent. C'est assez logique en fait, mais encore fallait-il qu'AMD l'implémente.
Enfin, le Direct-to-Display permet aux pilotes AMD de directement gérer l'affichage sur tous les casques de réalité virtuelle, sans passer par un SDK tiers tels que celui d'Oculus. Les pilotes Catalyst vont reconnaître les casques, les considérer comme des écrans secondaires spécifiques et adapter le mode d'affichage à cet effet. De quoi simplifier nettement la configuration et améliorer la stabilité, tout du moins si les pilotes proposés par AMD s'avèrent ne pas souffrir de bug. A noter qu'Oculus, présent à la session d'AMD, a précisé avoir collaboré au développement de Direct-to-Display.
AMD proposait évidemment une démonstration de LiquidVR, basées sur un Oculus Rift Crescent Bay et l'animation Showdown, avec un excellent résultat. Difficile cependant sans comparer d'autres solutions côte-à-côte d'affirmer que LiquidVR apporte un avantage significatif. Lorsque nous avions testé cette même démo lors d'un évènement Nvidia en septembre dernier, le résultat était également très bon.
A noter que le système utilisé par AMD ne faisait pas appel au multi-GPU mais bien à une carte graphique basé sur un nouveau GPU. En d'autres termes, il s'agissait d'une Radeon R9 390X et du GPU Fiji.
Le SDK LiquidVR 1.0 et ses spécifications sont actuellement distribués par AMD au cas par cas aux différents acteurs engagés dans le développement de la réalité virtuelle.