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Lors d'un évènement presse organisé la semaine passée, AMD a dévoilé quelques nouveautés à venir concernant les sorties vidéos de ses GPU. Au menu : le support du HDR et de FreeSync via HDMI pour les GPU actuels ainsi que l'arrivée du HDMI 2.0a et du DisplayPort 1.3 avec de futurs GPU.

Avec les pilotes Crimson Edition, AMD a fait évoluer FreeSync, son implémentation de la fréquence de rafraîchissement variable qui permet de fluidifier l'image dans le cadre du jeu vidéo. AMD a ainsi fait évoluer son algorithme en y ajoutant une composante LFC qui permet de maintenir la fluidité à faible niveau de FPS, mais uniquement sur une partie des écrans, ceux dont la plage de variation de la fréquence de rafraîchissement est suffisamment large (au moins 2.5x la fréquence minimale).

Ce problème qualitatif étant résolu, AMD se penche dorénavant sur la généralisation du support de FreeSync avec tout d'abord l'arrivée d'un premier portable compatible : le Y700 de Lenovo qui combine un APU FX-8800P et une Radeon R9 M380. Il s'agit cependant d'une exclusivité Best Buy pour les Etats-Unis et son écran 15.6" 1080p doit se contenter d'une plage de variation limitée à 40-60 Hz.


A partir de début 2016, AMD apportera le support de FreeSync à travers la connectique HDMI. Contrairement au DisplayPort, le HDMI ne propose pas encore la fréquence de rafraîchissement variable de manière standardisée. Par conséquent, AMD a recours à une extension propriétaire de la norme, ce qui implique que seules les Radeon et les écrans pour lesquels les fabricants ont travaillé avec AMD pourront supporter FreeSync via cette connectique. AMD envisage d'ouvrir éventuellement son extension au reste de l'industrie mais entend garder le contrôle sur celle-ci.

L'intérêt de FreeSync via HDMI est de pouvoir proposer son support sur plus d'écrans, en particulier les modèles 1080p bon marchés. Plusieurs fabricants de contrôleurs ont accepté de travailler avec AMD pour intégrer ce support (Mstar, Novatek, Realtek) et une dizaine d'écrans sont déjà en préparation, principalement chez Samsung. Un support qui permettra également à certains portables (dont le GPU AMD pilote la sortie vidéo) de profiter de FreeSync sur un écran externe.


Ensuite, AMD misera en 2016 sur le HDR ou High Dynamic Range pour des images plus lumineuses, avec des couleurs plus fidèles. Comme vous le savez probablement, les jeux récents sont en général rendus en HDR avant qu'un algorithme de tone mapping transforme le tout en une image SDR affichable par nos écrans classiques. Ce n'est bien entendu pas idéal mais faute de mieux cela permettait de bénéficier en partie des avantages du HDR.


Cela va changer en 2016 avec l'arrivée progressive de TV et de moniteurs capables d'afficher des images HDR, plus fidèles et plus vives. Pour cela ces écrans devront proposer une luminosité supérieure (de 1000 à 2000 cd/m² pour les LCD et de 500 à 1000 cd/m² pour les OLED) et supporter un espace de couleurs étendu (BT.2020) avec un encodage 10-bit ou 12-bit adapté à ces nouvelles capacités (ST 2084 PQ).


AMD travaille d'ores et déjà avec certains développeurs de jeux vidéo de manière à ce qu'ils supportent ce mode d'affichage et implémentent un nouvel algorithme de tone mapping adapté aux spécificités du HDR "natif". Le gain qualitatif peut être énorme comme nous avons pu le voir sur certaines démonstrations, notamment à base de vidéos.

AMD précise que la collaboration de Microsoft sera également nécessaire pour profiter pleinement du HDR, Windows 10 n'étant actuellement pas compatible. Il est possible de passer outre la gestion des couleurs de Windows en mode plein écran exclusif, mais une mise à jour de son sous-système graphique sera nécessaire pour pouvoir combiner correctement des contenus HDR et SDR.



Certaines Radeon actuelles gagneront ce support en 2016 via une mise à jour des pilotes, AMD parle des R9 300 sans donner plus de détails au niveau du matériel compatible (quid des R9 200 ? des R7 300 ?) mais en précisant qu'il s'agira de HDR 10-bit en 1080p 120 Hz, 1440p 60 Hz ou 4K 30 Hz, autant via HDMI 1.4b que via DP 1.2.


Pour aller plus loin, et il s'agit du dernier point abordé par AMD, il faudra attendre l'arrivée de sa prochaine génération de GPU, prévue pour mi-2016. Au-delà du jeu vidéo, ces futures graphiques seront adaptées également au décodage de vidéo HDR et pourront supporter du HDR 10-bit en 4K 60 Hz grâce au support d'une connectique plus moderne.

AMD annonce ainsi l'arrivée du HDMI 2.0a (enfin puisque cette norme est supportée depuis plus d'un an par Nvidia !) et du DisplayPort 1.3, en précisant que les GPU Radeon de 2016 représenteront la première architecture mobile compatible avec ce standard. Des mots choisis prudemment et qui laissent penser que des cartes graphiques concurrentes pourraient le supporter avant sur PC de bureau.


Ces futurs GPU AMD supporteront évidemment le mode HBR3 du DP 1.3 qui offre jusqu'à 32.4 Gbps de bande passante. De quoi supporter la 4K jusqu'à 120 Hz (et donc FreeSync avec LFC) avec un seul connecteur ou encore des écrans 5K en 60 Hz (5120x2880).

AMD, et plus particulièrement le Radeon Technology Group, semble avoir décidé de rendre plus d'importance à la connectique et aux technologies d'affichage, un avantage traditionnel des Radeon qui avait été quelque peu délaissé dernièrement. De notre côté nous attendons avec impatience l'arrivée d'un écosystème HDR complet tant les premières démonstrations sont prometteuses avec un réel saut qualitatif, bien plus intéressant que le passage à une résolution supérieure.

Vous retrouverez la présentation complète ci-dessous :

Lors de notre test de Skylake, nous avions pu publier quelques détails sur le fonctionnement de son architecture graphique. L'IDF a cependant été l'occasion d'obtenir quelques précisions supplémentaires que nous allons essayer de vous détailler. En pratique la grande majorité des modifications a surtout un impact sur la consommation, et non sur les performances comme l'ont montrés nos tests pratiques.

Architecture

De haut niveau, la génération graphique 9 de Skylake est assez proche de celle de Broadwell. Comme nous l'indiquions à l'époque on retrouve les mêmes concepts de « slices » et d'EU. C'est à l'intérieur de ces unités que l'on retrouve les changements.

On notera au niveau de la gestion de la géométrie que toute la partie tessellation a été optimisée pour tenter de diminuer au maximum la génération de géométrie inutile (et donc améliorer les performances).


Au niveau du rasterizer on note quelques changements. Côté anti-aliasing un mode MSAA x16 apparait, tandis que les modes inférieurs gagnent en performance et l'on note l'augmentation de la taille du L3 graphique (qui passe de 512 Ko à 768 Ko). La compression ne se limite pas aux buffers de couleurs, mais s'applique également aux Render Target, une compression sans pertes est disponible (jusqu'a un ratio de 2:1) qui permet de réduire l'impact sur la mémoire et le cache. Un changement qui permet de réduire la consommation, et d'augmenter un petit peu les performances.

On notera enfin quelques petits changements qui visent plus précisément l'aspect « compute » avec une amélioration des performance de la gestion de la cohérence du cache et de nouvelles instructions atomiques (pour un élément, a l'inverse des instructions vectorielles qui s'appliquent a plusieurs éléments à la fois).

QuickSync et media

Nous avions dans notre test noté le saut de qualité offert par QuickSync en ce qui concerne l'encodage vidéo H.264. La raison principale de ce changement semble être l'ajout d'une gestion de l'adaptative rate control pour relancer l'encodage de frames jugées comme mal encodées après coup. Au delà de l'amélioration de qualité, nous avons noté que sur les transitions de scènes (hors I-Frame), Broadwell et Skylake se distinguent largement des architectures Intel précédentes, ce qui peut être lié à ce changement.


Cette amélioration nette de la qualité d'encodage n'est cependant pas le seul changement apporté. En pratique le GPU de Skylake inclut trois blocs pour ces traitements, un dédiée à l'encodage/décodage (MFX), un aux traitements vidéos (VQE), et un nouveau bloc pour les conversions de formats vidéo (changement d'espaces de couleur) et de scaling (SFC).

Du côté du MFX la plus grosse nouveauté concerne l'arrivée du décodage et de l'encodage du format H.265/HEVC 8 bit (le profil main). Intel confirme que pour l'instant, le HEVC 10 bit n'est pas décodé par le MFX, une accélération « GPU » est annoncée mais elle n'est pas transparente comme l'accélération DXVA des autres formats. Intel a également ajouté un encodage des formats JPEG et MJPEG, des formats triviaux à encoder pour le processeur, le but étant surtout de réduire la consommation via des unités fixes.


C'est d'ailleurs l'autre nouveauté que l'on retrouve au niveau de l'encodage H.264/AVC, Intel a ajouté des unités fixes pour réaliser un encodage temps réel (FF Mode). Le but de ce mode alternatif est de proposer un encodage d'une qualité un peu inférieure, mais avec un débit et un temps de compression prévisible.


Nous avons pu voir une démo sous Starcraft II, ou l'on pouvait noter une qualité en dessous de ce que l'on obtient via le mode classique, mais tout à fait suffisante pour streamer en temps réel une partie en ligne avec un impact minimal sur la consommation et les performances CPU.

Du côté du VQE, c'est le traitement des formats RAW qui est accéléré avec les opérations de correction de balance des blancs, conversions d'espace colorimétrique et correction de gamma nottament. Des traitements qui peuvent s'appliquer non seulement aux photos, mais également aux vidéos RAW en provenance de DSLR/caméras vidéos 4K.


Enfin, le SFC est une nouveauté, c'est lui qui permet la gestion de ce que Microsoft appelle le mode Multi Plane qui permet d'afficher les vidéos en limitant au maximum les interactions avec la mémoire en accélérant en temps réel les opérations de scaling et conversions de couleurs. Les vidéos décodés sont ainsi adaptées directement à l'écran sans avoir besoin de passer par la mémoire centrale ou un cache pour traitement. Une fonctionnalité qui est également implémentée par AMD dans ses APU Carrizo pour rappel.

Système d'affichage

De ce côté Intel a effectué plusieurs remises à niveau de sa plateforme, en supprimant la liaison FDI entre le CPU et le chipset et en supprimant dans ce dernier la gestion des sorties analogiques VGA. Aujourd'hui, si l'on souhaite ajouter à sa carte mère Skylake une sortie VGA, il faudra rajouter une puce pour convertir le signal numérique en analogique, ce qui explique la rareté des sorties VGA sur beaucoup de cartes mères annoncées par les constructeurs, là ou elles étaient pléthoriques dans les gammes Z87/Z97 !

On retrouve toujours à l'intérieur trois « display pipe » qui peuvent être utilisées en simultané pour gérer jusque trois écrans. En pratique chaque pipe est capable de « composer » les images à partir de plusieurs plans (4 dans Skylake, une nouveauté). Typiquement en plus d'un fond fixe, on peut avoir une ou plusieurs vidéos, ainsi qu'un plan dédié en général à l'affichage du curseur de souris. Les pipes composent ainsi indépendamment jusque trois images. Ces sorties sont enfin multiplexées vers les trois sorties DDI, qui s'occupent de convertir les images générées vers le format de sortie (DisplayPort ou HDMI).


Avec Skylake l'autre nouveauté principale est qu'il est désormais possible d'atteindre le 4K 60 Hz pour les versions desktop. Comme nous l'avions indiqué à l'époque, Intel ne gère pas le HDMI 2.0, même s'il est possible en théorie de convertir la sortie d'un port DP 1.2 vers le HDMI 2.0. Plusieurs cartes mères Z170 avaient été annoncées avec ce support mais comme nous l'avons vu chez Gigabyte, l'annonce de ce support a été retirée des spécifications même si le convertisseur est bien présent sur la carte, sans que l'on sache s'il s'agit d'un problème de firmware ou d'autre chose.


Notez que le support diffère sur les modèles U (15W) et Y (4.5W) ou le constructeur limite la résolution maximale pour limiter la consommation. On note avec attention que certains modes sont autorisés uniquement si l'OEM propose un refroidissement suffisant.


On notera enfin qu'en ce qui concerne l'affichage, Intel a indiqué être prêt à adopter l'extension « adaptive sync » de la norme DisplayPort. Cette extension qui permet de faire varier le taux de rafraichissement à la volée avait été développée pour rappel par AMD. On ne sait pas quand, ni avec quels iGPU l'adaptive sync pourrait être supporté par Intel. Théoriquement le support de la version eDP semble être présent depuis Broadwell mais rien ne dit que cela puisse s'appliquer aux DDI qui gèrent les sorties DP actuellement dans Broadwell et Skylake.

Bien caché dans un coin du stand du consortium VESA dédié au DisplayPort, nous avons pu apercevoir un prototype d'adaptateur capable de convertir le signal DisplayPort 1.2 vers du HDMI 2.0. Proposé par BizLink, qui était également le premier sur le hub DisplayPort, il s'agit d'un câble-adaptateur actif mais qui n'a pas besoin d'alimentation externe.

Pour prouver qu'il était bien fonctionnel, une démonstration connectait une TV 4K 60 Hz en HDMI 2.0 à un Mac Pro, équipé de FirePros incompatibles avec cette connectique. Il s'agissait bien d'un format de type 24-bits par pixel, sans réduction de la qualité, mais probablement sans HDCP 2.2. Nous ne savons pas si la commercialisation est prévue, et si c'est le cas quand elle devrait intervenir, mais techniquement cette conversion semble donc être possible.