Le patch Vulkan de Doom change la donne des performances PC
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La version PC du redémarrage de Doom 2016 a enfin la mise à jour de l’API Vulkan que nous attendions. Tout le monde est gagnant en termes de performances supérieures, mais pour les propriétaires d’AMD en particulier, il existe des améliorations qui changent la donne. Nos premiers tests suggèrent une augmentation de 30 à 40 % des performances de jeu pour les utilisateurs de Radeon, mais ce sont des chiffres initiaux approximatifs. Il pourrait en fait être plus élevé.
Alors, qu’est-ce que Vulkan exactement? Eh bien, considérez-le comme l’équivalent OpenGL de DirectX 12, avec bon nombre des mêmes avantages – principalement, une bien meilleure utilisation des processeurs multicœurs, ainsi que la mise en œuvre du calcul asynchrone GPU. Ce dernier élément en particulier voit de grandes améliorations pour le matériel Radeon, et il est largement utilisé dans Doom. Le principal programmeur de rendu d’id Software, Tiago Sousa, a récemment révélé des améliorations d’efficacité de 3 à 5 ms par image sur les versions console du jeu – un très gros problème lorsque vous avez un budget de rendu de 16 ms par image.
Dans une interview technique avec Digital Foundry (qui devrait être publiée dans son intégralité ce week-end), l’équipe id parle des avantages de Vulkan et du potentiel du calcul asynchrone en particulier.
“Oui, le calcul asynchrone sera largement utilisé sur la version PC Vulkan fonctionnant sur du matériel AMD”, nous dit le programmeur principal Billy Khan. “Vulkan nous permet enfin de coder beaucoup plus sur le ‘métal’. La couche de pilote épaisse est éliminée avec Vulkan, ce qui apportera des améliorations de performances significatives qui n’étaient pas réalisables sur OpenGL ou DX.”
Rich présente un premier aperçu des améliorations de performances apportées par Vulkan.
Jean Geffroy, programmeur moteur senior, approfondit les avantages profonds que le calcul asynchrone apporte à la table.
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“Lorsque l’on regarde les performances du GPU, quelque chose qui devient tout de suite assez évident est que certaines passes de rendu utilisent à peine des unités de calcul. Le rendu de la carte d’ombre, par exemple, est généralement goulot d’étranglement par le traitement de pipeline fixe (par exemple, la rastérisation) et la bande passante mémoire plutôt que le calcul brut Cela signifie que lors du rendu de vos shadow maps, si rien ne s’exécute en parallèle, vous gaspillez effectivement beaucoup de puissance de traitement GPU.
“Même les passes de géométrie avec des calculs d’ombrage plus intensifs ne seront potentiellement pas en mesure de maximiser de manière cohérente les unités de calcul pour de nombreuses raisons liées au pipeline graphique interne. Chaque fois que cela se produit, les shaders de calcul asynchrones peuvent exploiter ces unités de calcul inutilisées pour d’autres tâches. C’est l’approche que nous avons adoptée avec Doom. Notre post-traitement et notre mappage de tons, par exemple, s’exécutent en parallèle avec une partie importante du travail graphique. C’est un bon exemple d’une situation où il suffit de planifier votre travail différemment selon les graphiques et de calculer les files d’attente peuvent entraîner des gains de plusieurs ms.
“Ce n’est qu’un exemple, mais d’une manière générale, le calcul asynchrone est un excellent outil pour tirer le meilleur parti du GPU. Chaque fois qu’il est possible de chevaucher un travail gourmand en mémoire avec des tâches gourmandes en calcul, il existe une opportunité de gains de performances. Nous utilisons le calcul asynchrone de la même manière sur les deux consoles. Il existe quelques différences matérielles en ce qui concerne le nombre de files d’attente disponibles, mais avec la façon dont nous planifions nos tâches de calcul, ce n’était en fait pas si important.
La vidéo d’analyse originale de John Linneman pour Doom explique en profondeur pourquoi ce titre est une vitrine technologique si forte.
Alors, comment cela se passe-t-il en termes de code Vulkan réel que le logiciel d’identification a fourni aux utilisateurs de PC ? Eh bien, nous utilisons FCAT pour les tests de performances – un système qui marque chaque sortie d’image par le GPU avec une bordure colorée. C’est le meilleur moyen de suivre réellement ce que vous voyez réellement, au lieu de vous fier à des mesures internes.
Il n’y a qu’un seul problème ici – il n’y a pas de prise en charge de FCAT pour le moment dans Doom lui-même ou via Vulkan en général, tandis que la moyenne du temps de rendu GPU cumulatif OSD du jeu ne semblait pas fonctionner pour nous sur le matériel AMD. Pour rassembler des chiffres, nous avons utilisé une approche très simple : visiter trois scènes très différentes et mesurer le différentiel de performances sur une gamme de GPU.
Cela ne peut être considéré que comme un moyen très basique de juger du différentiel potentiel, mais les résultats tels qu’ils se présentent sont austères. Nous commencerons par une comparaison TSSAA 1440p/ultra/8x entre quatre GPU hautement performants – GTX 1080, GTX 1070, GTX 980 Ti et R9 Fury X. Nous avons fait la moyenne des scores sur les trois scènes ici, et les résultats sont clairs : le matériel Radeon sous-performe considérablement sous OpenGL par rapport à ses concurrents les plus proches – GTX 1070 et GTX 980 Ti – mais les devance en fait lorsque Vulkan est engagé.
| FPS moyen | GTX 1080 | GTX 1070 | GTX 980Ti | R9 Fureur X |
|---|---|---|---|---|
| Ouvrir GL | 134,0 | 107.7 | 109.3 | 88,7 |
| Vulcain | 149,0 | 115,0 | 115,0 | 123,7 |
| Amélioration des performances | +11,2% | +6,8% | +5,2 % | +39,5% |
Nous voulions également voir comment la nouvelle technologie Polaris d’AMD se vérifie avec Vulkan, nous avons donc répété exactement le même test avec le RX 480 – le même PC, les mêmes paramètres, les mêmes points de performance. Maintenant, dans un monde idéal, nous l’aurions comparé directement avec la prochaine GTX 1060, mais comme cela reste sous embargo, nous avons fait la meilleure chose suivante et pris en compte GTX 970 et GTX 980, les deux cartes que la prochaine offre de Nvidia remplace directement.
Les résultats mettent une fois de plus en évidence le net désavantage d’AMD dans la qualité de son pilote OpenGL. La GTX 970 est 7 % plus rapide que la RX 480, tandis que la GTX 980 avance avec 24 % d’avance. Cependant, encore une fois, la situation change remarquablement avec Vulkan. Le RX 480 dépasse le GTX 970 et se déplace dans la marge d’erreur avec le GTX 980.
Et nous devons souligner à nouveau que nous n’avons testé ici que sur une petite sélection de scènes relativement légères. Ce qui est clair, c’est que l’utilisation du processeur d’AMD a considérablement diminué, il peut donc y avoir des gains encore plus importants dans des scènes plus bourrées d’action. L’analyse comparative de Doom est très difficile – même si la métrique de temps d’image moyen du GPU sur l’OSD fonctionnait correctement pour nous avec AMD, le fait est que la nature hautement dynamique du jeu rend le gameplay répétable nécessaire pour un banc précis presque impossible à réaliser.
| FPS moyen | RX 480 | GTX 970 | GTX 980 |
|---|---|---|---|
| Ouvrir GL | 69,7 | 75,7 | 86,6 |
| Vulcain | 89,7 | 77,3 | 90,7 |
| Amélioration des performances | +28,7% | +3,4% | +4,7% |
Espérons que nous verrons bientôt un injecteur Vulkan FCAT, ou bien un mode de ligne de commande ajouté par le développeur lui-même – et en gardant à l’esprit les racines de ce jeu, ce serait formidable d’intégrer également le support de la démo à l’ancienne. Cependant, ici et maintenant, les résultats sont clairs. Tout le monde est gagnant avec Vulkan, quel que soit le matériel. Et rappelons que nos tests ont été réalisés avec un Core i7 6700K overclocké cadencé à 4,6 GHz. Que vous utilisiez des GPU Nvidia ou AMD, les optimisations du processeur devraient produire de grandes améliorations pour ceux qui ont des processeurs moins performants.
Cependant, en termes d’amélioration des performances brutes du GPU, nos chiffres montrent que Vulkan est un gros problème pour AMD. Le revirement avec le R9 Fury X en particulier est remarquable – alors que la force brute de GTX 1080 en termes de puissance GPU le maintient confortablement au sommet de la pile, le Fury X devançant à la fois GTX 1070 et 980 Ti est un résultat vraiment impressionnant pour une mise à niveau logicielle uniquement.
id Software lui-même est assez clair sur les avantages de Vulkan et du calcul asynchrone. Nous avons demandé à l’équipe si elle voyait un moment où le calcul asynchrone serait un facteur majeur dans tous les moteurs sur toutes les plates-formes.
“Le moment est venu, vraiment. Doom est déjà un exemple clair où le calcul asynchrone, lorsqu’il est utilisé correctement, peut apporter des améliorations drastiques aux performances et à l’apparence d’un jeu”, estime Billy Khan. “À l’avenir, le calcul et le calcul asynchrone seront encore plus largement utilisés pour idTech6. Il est presque certain que davantage de développeurs tireront parti du calcul et du calcul asynchrone à mesure qu’ils découvriront comment l’utiliser efficacement dans leurs jeux.”
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