Charts cartes graphiques : comment nous testons

Introduction

Image 1 : Charts cartes graphiques : comment nous testons

Comparatif de cartes graphiques 2012

Pour 2012, nous avons massivement augmenté le nombre de tests et passé plus de temps sur chacune des cartes listées. À titre d’exemple, la suite de test complète nécessite 3 heures et 12 minutes sur la plus performante d’entre elles, sachant que l’on ne compte pas l’installation/désinstallation ni les relevés de température et nuisances sonores dans ce cas. À partir de maintenant, nous ajouterons 20 cartes graphiques à ce comparatif tous les mois en portant une attention particulière aux segments d’entrée et de milieu de gamme : pour l’instant, ce sont surtout les cartes haut de gamme y compris les deux modèles bi-GPU les plus récents qui sont à l’honneur. Outre un plus grand nombre de cartes d’entrée et de milieu de gamme, le début du deuxième trimestre sera également l’occasion d’inclure des cartes bénéficiant d’un système de refroidissement propre à leurs constructeurs respectifs afin de les comparer aux modèles de référence.

Vu les nombreuses demandes sur le forum, cet article a pour but d’expliquer le comparatif et plus particulièrement le protocole de test sous-tendu ainsi que les réglages dans un souci de transparence, mais aussi pour faciliter les comparaisons. Il ne nous est pas possible d’anticiper et tester chaque cas particulier, mais les réglages de test ont été pensés pour être les plus représentatifs possible.

Machine de test

Notre configuration à base de Core i5 commençait à souffrir de goulets d’étranglement CPU dans quelques benchmarks peu gourmands niveau GPU mais exigeants en ressources CPU, par exemple DiRT3. De plus, les nouvelles cartes graphiques gravées en 28 nm atteignent de nouveaux records de performances et demandent une puissance de calcul CPU plus importante. Nous avons ainsi choisi un Core i7-2600K overclocké à 4,5 GHz pour la nouvelle plateforme de test, sur lequel l’Hyper – Threading (SMT) est activé au cas où certains titres pourraient en profiter.

ComposantsRéférence
CPUIntel Core i7-2600K @ 4,5 GHz
Dissipateur
Prolimatech SuperMega + Noiseblocker Multiframe                   
Carte mère
Gigabyte Z68X-UD7 B3
DRAM2 x 4 GB Kingston HyperX DDR3 1600
Stockage
Kingston V100+ 256 Go (SSD)
BoîtierCooler Master Lab
Alimentation
Corsair AX1200
OS
Windows 7 64 bits SP1

La carte mère et la RAM n’ont pas évolué par rapport à l’année dernière, mais nous sommes passés à une alimentation plus puissante afin de gérer jusqu’à 4 cartes graphiques (ou deux cartes bi-GPU) sans encombre. Enfin, le périphérique de stockage système est désormais un SSD Kingston 256 Go sur lequel benchmarks et jeux sont installés.

Image 2 : Charts cartes graphiques : comment nous testons

Nous avons ensuite fait le choix d’une desserte informatique mobile afin de pouvoir emporter facilement la configuration dans une pièce insonorisée pour les mesures acoustiques, plutôt que d’utiliser deux plateformes de test. Ce choix s’est imposé naturellement vu que la pièce qui sert à faire les autres tests est aussi bien climatisée (22°C) qu’inadaptée pour les mesures de bruit en raison des bruits parasites.

  

  

Moniteur et résolutions

Compte tenu des statistiques d’utilisation en matière de moniteurs, les tests ont été standardisés sur la base d’un ratio 16:9. Nous proposons maintenant trois résolutions sachant que chacune d’entre elles bénéficie de réglages graphiques qui lui sont propres. Afin d’avoir un avis aussi objectif que possible sur la qualité d’image, nous avons opté pour un écran muni d’une dalle H-IPS relativement rapide qui présente trois avantages par rapport à une dalle TN classique : gamut étendu, angles de vision plus larges et meilleure luminosité.

Image 3 : Charts cartes graphiques : comment nous testons

Le Dell U2711 a répondu à tous nos critères de choix.

Fiche technique
Référence
Dell U2711
Taille des pixels:0,233 mm
Résolution native:
2560 x 1440 (16:9)
Taille réelle de l’écran/Diagonale [pouces]:23,5 x 13,2 / 27
Fréquence de rafraîchissement [Hz]:56 – 75 (HDMI: 24 / 48 / 50 / 60)
Fréquence maximale d’un lien /Bande passante vidéo [kHz/MHz]:30 – 89 / 165
Profils colorimétriques/utilisateur: 7/1 et 4/1

   

Vu l’augmentation des performances constatées sur les nouvelles cartes haut de gamme et celles qui sortiront à l’avenir, la définition de 2560 x 1440 pixels (alias HD1440) est appelée à gagner en popularité. La plupart des moniteurs de 22 à 24 pouces proposent quant à eux du 1080p soit 1920 x 1080 pixels, définition que nous considérons comme médiane dans notre comparatif (et qui est la plus répandue à l’heure actuelle d’après les statistiques de Steam). Enfin, la plus modeste des définitions est le 720p, soit 1280 x 720p. À défaut de pouvoir effectuer les tests avec toutes les définitions existantes, on peut extrapoler les résultats sur la base du nombre de pixels grâce au tableau ci-dessous :


Largeur en pixelsHauteur en pixelsNombre de pixels
Ratio
SVGA800600480 0004:3
XGA1024768786 4324:3
XGA+1152768884 7363:2
HD7201280720921 60016:9
WXGA1280768983 04016:9
12808001 024 00016:10
13667681 049 08816:9
SXGA128010241 310 7205:4
WSXGA14409601 382 4003:2
SXGA+144010501 512 0004:3
WSXGA+168010501 764 00016:10
UXGA160012001 920 0004:3
HD1080192010802 073 60016:9
WUXGA192012002 304 00016:10
HD1440256014403 686 40016:9
WQXGA256016004 096 00016:10

Voilà pour ce qui est de l’écran et des résolutions ; passons maintenant aux trois profils de réglages graphiques qui nous permettent d’évaluer de manière réaliste les performances des cartes entrée, milieu et haut de gamme.

  

  

Réglages graphiques : Basique, Performance et Extrême

Afin d’évaluer un panel de cartes graphiques aux capacités extrêmement hétérogènes, l’index de performance a été étoffé par la création d’une catégorie en bas de l’échelle. On commence donc avec un niveau basique (« entry-level ») qui a été conçu spécifiquement pour les cartes d’entrée de gamme. La Radeon HD 6790 et la GeForce GTX 550 Ti constituent un bon exemple de ce que l’on peut attendre de cette catégorie en termes de résolution, qualité d’image et niveau de performances. Du côté Performance, la GTX 560 Ti et la HD 6950 sont des cartes emblématiques. Enfin, la catégorie Extrême correspond aux cartes haut de gamme que sont par exemple la HD 7950 et la GTX 580.

Image 4 : Charts cartes graphiques : comment nous testons

Comme on peut le voir ci-dessous, la barre a été placée assez haut dans chaque catégorie sans pour autant que la qualité d’image souhaitée ne soit hors d’atteinte. Que l’on soit en Basique, Performance ou Extrême, un score de 100 % signifie qu’une carte a répondu à tous les objectifs définis, lesquels peuvent varier d’un jeu à l’autre tout comme les résultats individuels. Les benchmarks ont été choisis de manière à éviter qu’un des deux fabricants ne soit privilégié sachant que suivant le pilote choisi, les résultats peuvent différer. Nous sommes cependant sereins par rapport au fait que la suite de tests permette d’évaluer objectivement les performances d’une carte graphique donnée.


Résolution
Paramètres graphiques
Basique (Entry)
1280×720 (HD720)
– Qualité graphique faible à moyenne suivant les cas
– Pas d’antialiasing
– Filtrage anisotrope moyen
– Pas d’ambient occlusion
– Profondeur de tessellation au minimum
– Textures en qualité normale
Performance
1920×1080 (HD1080)
– Qualité graphique élevée
– Antialiasing simple à moyen
– Filtrage anisotrope maximum
– Profondeur de tessellation moyenne
– Textures haute qualité, mais non-HD
Extrême
2560×1440 (HD1440)
– Qualité graphique maximale
– Antialiasing maximum (sans optimisation des pilotes)
– Filtrage anisotrope maximum
– Profondeur de tessellation maximale
– Textures en qualité maximale, HD si possible

   

Image 5 : Charts cartes graphiques : comment nous testons

Les paramètres ont donc été légèrement revus à la hausse pour chaque catégorie étant donné que la nouvelle génération de GPU gravés en 28 nm promet une nette progression des performances. À vrai dire, nous avons même attendu les premières cartes de cette génération pour y voir plus clair avant de remanier les critères de test.

  

  

Tests synthétiques

Il ne faudrait pas oublier la course aux pilotes les mieux optimisés, sachant que les tests synthétiques tendent à solliciter les fonctions graphiques bien au-delà de ce que ne demandent les jeux quel que soit le degré d’optimisation des pilotes. On peut considérer qu’ils illustrent des cas de figure particuliers ou encore les pires des situations, reste que les benchmarks synthétiques se doivent d’être intégrés à tout test. Outre l’incontournable 3DMark11 et Unigine Sanctuary que nous utilisons depuis 2011, nous avons ajouté Unigine Heaven 2.5.

3DMark11

3DMark11 est et restera un excellent indicateur de ce qu’il serait possible de constater si les pilotes graphiques étaient parfaitement optimisés pour chaque jeu. Ceci est particulièrement clair dans le cas des configurations multi-GPU dans la mesure où l’optimisation agressive des pilotes pour 3DMark aboutit à un échelonnement idéal des performances. Étant donné que le but est d’évaluer les seules performances graphiques aussi objectivement que possible, nous faisons délibérément l’impasse sur les scores CPU dans les scores finaux pour s’appuyer exclusivement sur les tests graphiques 1 à 4.

Image 6 : Charts cartes graphiques : comment nous testons


Résolution
Paramètres
Basique (Entry)1024×600
Mode avancé: profil “Entry”
Performance
1280×720
Mode avancé: profil “Performance”
Extrême
1920×1080
Mode avancé: profil ‘Extreme”

3DMark11 est le seul test pour lequel nous baissons la résolution pour chacune des trois catégories étant donné qu’aucune carte sur le marché ne tient le choc au-delà de 1920×1080.

Unigine Heaven 2.5

Outre le fait d’être devenu un classique pour évaluer les capacités des GPU en tesselation, ce benchmark est un très bon révélateur pour la performance des shaders ainsi que les changements architecturaux et autres avancées technologiques.

Image 7 : Charts cartes graphiques : comment nous testons


Résolution
Paramètres
Basique (Entry)1280×720
DirectX11
Shaders: bas
Tesselation: moyenne
Filtrage anisotrope: 8x
Antialiasing: sans
Performance
1920×1080
DirectX11
Shaders: moyen
Tesselation: normal
Filtrage anisotrope: 16x
Antialiasing: 4x
Extrême
2560×1440
DirectX11
Shaders: élevé
Tesselation: extrême
Filtrage anisotrope: 16x
Antialiasing: 8x

  

Unigine Sanctuary 2.3

Plus ancien, Unigine Sanctuary 2.3 constitue l’épreuve du feu pour les cartes graphiques en matière d’éclairages dynamiques, rendu HDR, parallax occlusion mapping, ambient occlusion mapping, transparence, éclairage/brouillard volumétrique, systèmes de particules et post-traitement. Le niveau d’exigence du benchmark sur ces fonctionnalités le rend particulièrement intéressant dans la mesure où il peut représenter les jeux DirectX10, lesquels sortent maintenant de notre comparatif au profit de titres DirectX11.

Image 8 : Charts cartes graphiques : comment nous testons


Résolution
Paramètres
Basique (Entry)1280×720
DirectX11
Shaders: bas
Ambient occlusion: sans
Filtrage anisotrope: 8x
Antialiasing: sans
Performance
1920×1080
DirectX11
Shaders: moyen
Ambient occlusion: activé
Filtrage anisotrope: 16x
Antialiasing: 4x
Extrême
2560×1440
DirectX11
Shaders: élevé
Ambient occlusion: activé
Filtrage anisotrope: 16x
Antialiasing: 8x

  

  

Jeux DirectX 9

Bien que daté, DirectX 9 reste malheureusement encore bien présent vu le nombre de titres développés en priorité pour les consoles. Parallèlement à cette situation, signalons tout de même l’existence de quelques classiques basés sur cette version de l’API qui sont encore largement pratiqués.

Nous avons retenu trois titres pour représenter DirectX 9 :

Crysis 2 – DirectX 9

Crysis 2 est suffisamment récent pour être testé en DirectX 9 comme en DirectX 11, avec textures haute résolution dans ce dernier cas. Il sera donc intéressant de voir quelles cartes graphiques ou pilotes bénéficient éventuellement du mode DirectX 11, sachant que les tests sont effectués avec le benchmark Adrenaline et bien entendu des réglages adaptés à chacun des trois profils de test.

Image 9 : Charts cartes graphiques : comment nous testons


Résolution
Paramètres
Basique (Entry)1280×720
DirectX 9, qualité élevée, sans antialiasing, sans textures haute résolution
Performance
1920×1080
DirectX 9, qualité extrême, antialiasing activé (edge blur), sans textures haute résolution
Extrême
2560×1440
DirectX 9, qualité ultra, antialiasing (Edge AA) et textures HD activées

  

Grand Theft Auto IV EFLC

Parce qu’il est encore joué sur PC (à défaut de Red Dead Redemption ?), GTA IV mérite sa place dans notre suite de tests. Il faut néanmoins souligner que la programmation du jeu n’est pas franchement idéale vu qu’un Core i7 o/c commencera à brider les performances dès lors que l’on associe une carte graphique haut de gamme à un faible niveau de détails : toute carte supérieure à la GTX 570 sera ainsi limitée par les performances CPU dans ce cas de figure. Ceci nous conforte d’autant plus dans l’idée que les cartes graphiques doivent être évaluées avec des paramètres graphiques adaptés à leur positionnement.

Image 10 : Charts cartes graphiques : comment nous testons


RésolutionParamètres
Basique (Entry)1280×720
DirectX 9, textures, reflets, eau, ombres: bas, filtrage anisotrope 4x, distance d’affichage (1+2): 25, trafic:  25
Performance
1920×1080
DirectX 9, textures et reflets : élevé, eau et ombres: moyen, filtrage anisotrope 8x, distance (1+2): 35, trafic: 35
Extrême
2560×1440
DirectX 9, textures, reflets, eau, ombres: maximum, filtrage anisotrope 16x, distance (1+2): 50, trafic: 50

  

Mafia 2

Bien que Mafia 2 fasse partie des portages consoles trop peu optimisés, sa présence est bienvenue du fait qu’il est exigeant en ressources graphiques tant que l’on maintient des réglages élevés. En outre, il utilise la plupart des fonctionnalités DirectX 9 et s’est assuré une durée de vie étendue par le biais de 6 DLC.

Image 11 : Charts cartes graphiques : comment nous testons


RésolutionParamètres
Basique (Entry)1280×720
Sans AA,  AF 4x, ombres: bas, sans ambient occlusion, géométrie: bas
Performance
1920×1080
AA activé, AF 8x, ombres: normal, ambient occlusion active, géométrie: normal
Extrême
2560×1440
AA activé, AF 16x, ombres: élevé, ambient occlusion active, géométrie: élevé

  

  

  

Jeux DirectX 11

Mis en orbite par Windows 7, DirectX 11 est de plus en plus adopté au point que certains portages pour consoles comme Crysis 2 ont profité des fonctionnalités qui lui sont propres.  C’est la raison pour laquelle les titres choisis ne se limitent pas seulement à la tesselation et au rendu visuel.

Metro 2033

Le FPS de 4A Games est un des jeux les plus exigeants qui soit, y compris pour les cartes graphiques haut de gamme récentes comme la Radeon HD 7970. Notons que son successeur initialement prévu cette année semble avoir été repoussé en 2013, ce qui légitime encore plus sa présence dans notre sélection.

Image 12 : Charts cartes graphiques : comment nous testons


Résolution
Paramètres
Basique (Entry)1280×720
DirectX11, qualité basse, AF 8x, antialiasing: AAA
Performance
1920×1080
DirectX11, qualité moyenne, AF 16x, antialiasing: MSAA 4x
Extrême
2560×1440
DirectX11, qualité très élevée, AF 16x, antialiasing: MSAA 4x

 

Crysis 2 – DirectX 11

Crysis 2 est particulièrement intéressant à étudier étant donné que la compatibilité DirectX 11 a été ajoutée par le biais d’un patch, lequel a rendu le jeu plus agréable visuellement parlant, mais aussi plus gourmand pour toutes les cartes ou presque : dans le cas des Radeon HD 79xx, on constate une augmentation des performances sous DirectX 11, surtout avec des paramètres très élevés. Notre profil extrême s’appuie d’ailleurs sur le pack de textures HD qui est fort heureusement géré par le benchmark Adrenaline.

Image 13 : Charts cartes graphiques : comment nous testons


Résolution
Paramètres
Basique (Entry)1280×720
DirectX11, qualité élevée, sans antialiasing ni textures HD
Performance
1920×1080
DirectX11, qualité extrême, antialiasing activé (edge blur), sans textures HD
Extrême
2560×1440
DirectX11, qualité ultra, antialiasing (Edge AA) et textures HD activées

  

Alien vs. Predator

Quel que soit le profil de test, le benchmark intégré à ce titre permet d’évaluer la jouabilité/performance globale en s’appuyant sur une qualité d’image et des niveaux de tesselation élevés (exception faite du profil Basique).

Image 14 : Charts cartes graphiques : comment nous testons


Résolution
Paramètres
Basique (Entry)1280×720
Qualité des textures: 1, AF 8x, antialiasing, ombres et SSAO: 0, tesselation désactivée
Performance
1920×1080
Qualité des textures: 2, AF 16x, antialiasing: 2, ombres: 2, SSAO: 1, tesselation désactivée
Extrême
2560×1440
Qualité des textures: 3, AF 16x, antialiasing: 4, ombres: 3, SSAO: 1, tesselation activée

  

  

  

Jeux DirectX 11 (suite)

Le deuxième volet de titres DirectX 11 est aussi bien constitué de nouvelles entrées, comme Batman Arkham City, que de titres repris du comparatif de cartes entrée de gamme 2011 tels que StarCraft II.

Batman Arkham City

L’attente a été longue, mais Batman AC est enfin correctement optimisé pour DirectX 11 tandis que son benchmark intégré produit des résultats parfaitement reproductibles. L’amélioration du rendu visuel au fur et à mesure que l’on augmente les paramètres graphiques est particulièrement sensible sur ce titre. Notons qu’afin de ne pas induire de biais, PhysX est systématiquement désactivé.

Image 15 : Charts cartes graphiques : comment nous testons


Résolution
Paramètres
Basique (Entry)1280×720
Détails bas, sans antialiasing, PhysX: désactivé
Performance
1920×1080
Détails élevés, anti-aliasing: MSAA 4x, PhysX: désactivé
Extrême
2560×1440
Détails extrêmes, anti-aliasing: MSAA 8x, PhysX: désactivé

  

StarCraft II

Plutôt que d’évaluer les performances au cours d’une partie en temps réel, ce qui solliciterait le CPU et risquerait de fausser les résultats, nous nous appuyons ici sur un enregistrement dont la vitesse de lecture est multipliée par 8. L’Hyper-Threading est désactivé sur ce test.

Image 16 : Charts cartes graphiques : comment nous testons


Résolution
Paramètres
Basique (Entry)1280×720
DirectX 11, textures: bas, qualité graphique: moyenne
Performance
1920×1080
DirectX 11, textures: élevé, qualité graphique: élevé
Extrême
2560×1440
DirectX 11, textures: ultra, qualité graphique: ultra

  

DiRT 3

Comme pour Crysis 2, nous utilisons l’utilitaire de benchmark Adrenaline vu que celui intégré au jeu est susceptible de rapporter des résultats faussés en plus de ne pas être reproductibles. DiRT 3 apprécie particulièrement les threads, d’où le fait que le Core i7 avec Hyper-Threading nous ait permis de constater des gains de performance en profil Basique, y compris avec une GTX 580. La comparaison avec les résultats de l’année dernière va en ce sens puisque le Core i5 utilisé à l’époque avait sensiblement limité les performances.

Image 17 : Charts cartes graphiques : comment nous testons


Résolution
Paramètres
Basique (Entry)1280×720
DirectX 11, qualité graphique: bas, sans antialiasing, course: Finlande 0, nombre de voitures: 1
Performance
1920×1080
DirectX 11, qualité graphique: élevé, antialiasing: MSAA 4x, course: Finlande 0, nombre de voitures: 1
Extrême
2560×1440
DirectX 11, qualité graphique: ultra, antialiasing: MSAA 8x, course: Finlande 0, nombre de voitures: 1

  

Battlefield 3

Il ne fait aucun doute pour nous que les missions en solo affichent un nombre d’ips plus élevé que les parties multijoueurs. Ceci dit, nous sommes tout de même restés sur le mode solo pour évaluer deux scènes de la mission « Sword breaker », laquelle repousse les cartes graphiques dans leurs derniers retranchements et constitue donc un très bon indicateur de performance. Nous sommes parvenus à des résultats reproductibles en exécutant un script à trois reprises pour ensuite calculer une moyenne en guise de résultat final.

Image 18 : Charts cartes graphiques : comment nous testons


Résolution
Paramètres
Basique (Entry)1280×720
DirectX 11, champ visuel (FoV): 60, qualité graphique: bas
Performance
1920×1080
DirectX 11, champ visuel (FoV): 75, qualité graphique: élevé
Extrême
2560×1440
DirectX 11, champ visuel (FoV): 90, qualité graphique: ultra

  

  

  

  

Benchmarks GPGPU

Maintenant qu’OpenCL est établi comme API multiplateforme pour le calcul GPU, il est relativement simple d’évaluer les performances en GPGPU pourvu que les programmes de test soient aussi bien compatibles AMD que NVIDIA : étant donné que l’univers GPGPU a longtemps été divisé entre CUDA (NVIDIA) d’un côté et Stream (AMD) de l’autre, nous avons souvent été coincés par des programmes qui ne géraient qu’une seule des deux marques et rendaient donc les comparaisons impossibles.

Bitcoin Mining

Parallèlement aux tests synthétiques, Bitcoin Mining est un des rares benchmarks utiles sur un plan pratique pour le GPGPU bien que la portée des résultats soit quelque peu limitée. <ce benchmark pose toutefois quelques difficultés avec les GPU qui viennent de sortir étant donné que le miner OpenCL tend à ne pas pouvoir les prendre en charge : il nous faut donc le mettre à jour régulièrement et souvent réexécuter les tests eux-mêmes.

Image 19 : Charts cartes graphiques : comment nous testons

Luxmark

Deuxième programme GPGPU de notre suite de tests, Luxmark s’appuie sur le programme de rendu gratuit LuxRender. Une deuxième version du benchmark est maintenant disponible, mais nous préférons tout de même la scène « Luxball HDR » issue de la première version puisque le but est de tester un maximum de cartes graphiques, or les deux scènes de LuxMark v2.0 sont nettement plus complexes. Sachant que nous voulons également pouvoir comparer les performances GPGPU des cartes graphiques à celles des APU et IGP, nous ne passerons à Luxmark v2.0 que fin 2012 au plus tôt.

Image 20 : Charts cartes graphiques : comment nous testons

GPU Caps Viewer

Nous n’exécutons ici qu’un test synthétique, lequel associe calculs sous OpenCL à des opérations de post-traitement et rendu graphique avec/sans antialiasing. Le test PostFX est une variante de la démonstration NVIDIA pour l’API oclPostprocessGL qui figure dans son SDK GPU Computing, laquelle consiste en l’ajout d’un effet de flou post-traitement.

Image 21 : Charts cartes graphiques : comment nous testons

Le test de particules est traditionnellement un point fort chez NVIDIA. Cependant, l’architecture GCN permet à AMD de rattraper son retard au pas de course.

Image 22 : Charts cartes graphiques : comment nous testons

NQueens

NQueens (problème des huit dames en français) est un problème mathématique complexe issu du jeu d’échecs : le but est de placer huit dames sur un échiquier 8×8 cases sans que ces dernières ne se menacent entre elles suivant les règles des échecs (la couleur n’a ici aucune importance). Le but est de parvenir à la solution en un minimum de temps.

 Image 23 : Charts cartes graphiques : comment nous testons

Mesure des nuisances sonores

Décibels ou Sone ?

La définition de la sensation d’intensité sonore ou Sonie est bien entendu liée au niveau sonore. La sonie d’un son d’1 KHz à 40 dB équivaut à 40 phones, ce que l’on définit comme 1 sone. Lorsqu’une personne perçoit un signal sonore deux fois plus fort, on parle de 2 sones. Lorsqu’un signal est perçu comme deux fois moins fort, on parle de 0,5 sone. Jusqu’ici tout semble pratique et logique, mais il y a en fait de nombreux pièges avec cette unité de calcul.

Au-delà du seuil de 40 phones (ou 1 sone), la sensation d’intensité est doublée tous les 10 phones. En revanche, la situation est plus complexe en dessous de 40 phones : une réduction du niveau sonore inférieure à 10 phones est déjà perçue comme une diminution par moitié de l’intensité sonore. Étant donné que les cartes graphiques au repos sont en dessous de 40 dB (soit 40 phones ou 1 sone) dans l’immense majorité des cas, le fait de faire figurer des relevés en charge/au repos en sone génèrerait sûrement des résultats confus. La recommandation ISO R. 131. 1959 et sa formule ne sont tout simplement pas applicables ici.

Image 24 : Charts cartes graphiques : comment nous testons

D’autre part, si le sone s’appuie sur un son unique de 40 dB, le bruit généré par les ventilateurs est généralement un mélange de plusieurs fréquences. Sachant de plus qu’il existe des ventilateurs axiaux et radiaux, la situation est encore plus complexe. Parce que son but est de mesurer le bruit perçu, l’intensité sonore en sone est très dépendante du spectre sonore d’un ventilateur lorsque celui-ci est dans un boîtier. Malgré le fait que cette échelle de mesure soit la meilleure en théorie, elle est ici inutilisable en pratique.

Le troisième problème tient à la physiologie de l’oreille humaine. Afin d’émuler ne serait-ce que partiellement la réponse sonore de l’oreille, les mesures s’appuient généralement sur des courbes sonores normalisées par exemple celles spécifiées dans le CEI 61672-2. Ces courbes constituent des filtres qui tentent de reproduire la réponse en fréquence de l’oreille humaine lors de relevés sonores. Elles sont bien entendu approximatives, mais suivant la précision du sonomètre, le résultat en dB(A) peut être plus pertinent que les données en sone lorsque l’on traite des signaux sonores inférieurs à 40 dB. Bien entendu, il faut systématiquement accompagner une valeur en dB de la distance qui sépare le sonomètre de la source sonore.

Nous utilisons donc la courbe de pondération (A) comme filtre, d’où le dB(A) comme unité de mesure pour les relevés sonores.

Les relevés sonores en pratique

Comment s’y prend-on concrètement ? Sachant que notre plateforme de test est maintenant mobile, les émissions sonores peuvent être relevées dans une pièce dédiée qui ne sera pas parasitée par les bruits d’autres configurations, des montres, etc. Les fenêtres sont isolées, le sol est couvert d’un tapis épais et les murs équipés d’un compartiment à trois épaisseurs, garni de mousse insonorisée en forme de boite d’œufs pour supprimer les bruits ambiants.

Image 25 : Charts cartes graphiques : comment nous testons

Nous utilisons un sonomètre Voltcraft SL 400 avec enregistreur de données intégré, lequel est monté sur un trépied, lui-même placé sur un support en feutrine pour éviter les bruits causés par d’éventuels mouvements parasites. Le micro est placé à 50 cm de la carte graphique et orienté vers le ventilateur ou bien la zone entre les ventilateurs s’il y en a deux. Le sonomètre est nativement certifié pour des mesures allant jusqu’à 30 dB(A), mais nous l’avons calibré à l’aide d’un sonomètre professionnel pour descendre jusqu’à 27 dB(A). Les écarts constatés entre les deux sonomètres se sont avérés être négligeables et pourraient tout simplement être le fruit du hasard. Il est par contre très délicat de descendre en dessous de 27 dB(A) lorsque la pièce insonorisée n’a pas été conçue et réalisée par des professionnels.


Températures

La pièce dédiée aux tests autres que les mesures sonores est donc climatisée à 22°C. Par précaution, toutes les cartes sont mises dans cette pièce au moins une heure avant le début des tests afin qu’elles soient toutes à température ambiante et donc sur un pied d’égalité. En charge comme au repos, nous attendons 15 minutes pour que les températures se stabilisent avant de relever les valeurs grâce au logiciel MSI Afterburner.

Image 26 : Charts cartes graphiques : comment nous testons

Bitcoin Mining (GPGPU) nous sert à mesurer les températures en charge. Pour les cartes n’étant pas capables de gérer ce programme, nous utilisons une boucle préprogrammée du test Perlin-Noise de 3DMark. On arrive ainsi à des températures très élevées comme celles qu’il est possible d’atteindre sous Furmark, mais sans risque de réduction des fréquences (et donc de la consommation) par les pilotes. Ce sont donc vraiment les valeurs maximales en charge qui sont rapportées.

Image 27 : Charts cartes graphiques : comment nous testons

Pourquoi ne pas faire de relevés de température avec un jeu exigeant comme Metro 2033 ? La réponse est simple : les situations de charge extrême se produisent très souvent quand on ne les attend pas. Concrètement, certains jeux peuvent générer un nombre d’ips extrêmement élevé au sein de leurs menus et la consommation peut alors non seulement égaler, mais dépasser ce que l’on peut constater dans Metro 2033. Il arrive même que l’on s’approche des résultats obtenus avec une boucle de Perlin-Noise. De plus, le nombre d’applications pratiques en GPGPU va augmenter à coup sûr. Dès lors que l’on choisit son boîtier et son alimentation en tenant compte des températures et de la consommation d’une carte graphique bien précise, il nous semble assez malvenu de parler d’une consommation et de températures « typiques » en jeu.

Les relevés de température et de consommation étant effectués en même temps, voyons maintenant ce qu’il en est côté consommation.

Consommation

Une fois de plus, il a fallu prendre la décision de mesurer la consommation de la configuration complète ou bien celles des cartes. Étant donné que la première solution n’est pas vraiment transparente et aboutit à des résultats incomparables entre eux, c’est la deuxième solution qui a été retenue. S’il est plus simple d’évaluer la consommation d’une configuration complète, il existe des solutions pour mesurer celle qui est propre aux cartes graphiques. Signalons au passage que les alimentations peuvent induire des erreurs de mesure comme on le verra plus loin.

Après avoir fait bon nombre de relevés et changements de composants, nous avons mesuré la consommation de la plateforme de test sans carte graphique mais à pleine charge CPU. Celle-ci n’embarque plus de disque dur, bien que les écarts dus à ce composant n’excèdent pas 2 à 3 Watts au final. L’affichage est assuré par une carte vidéo en PCI ayant quelques dizaines d’années tandis que le CPU est poussé à fond par une session de Prime 95. Sur la base de ces paramètres, la consommation de la configuration a été mesurée à 135 Watts, valeur de référence pour toutes les mesures qui suivent.

Image 28 : Charts cartes graphiques : comment nous testons

Afin de relever la consommation des cartes de la manière la plus précise possible, il faut laisser la carte vidéo PCI au sein de la configuration puis soumettre Prime 95 en priorité basse au CPU et enfin lancer le benchmark adéquat (Bitcoin Miner ou Perlin-Noise) en fonction de la carte graphique PCIe. C’est alors que l’on peut soustraire la valeur précédemment enregistrée à la consommation mesurée dans ce contexte pour isoler la consommation due à la seule carte graphique. La photo ci-dessus prouve que la méthode porte ses fruits puisque l’on l’obtient 150 Watts avec la Radeon HD 7970 au repos, auxquels on soustrait les 135 Watts correspondants à la configuration sans carte graphique PCI Express pour arriver à 15 Watts au final. C’est précisément la consommation au repos annoncée par AMD.

L’alimentation et ses implications sur les relevés méritent quelques explications rapides. Comme on le sait bien, le rendement d’une alimentation varie en fonction de la charge et de ce que l’alimentation elle-même est en mesure de fournir à la configuration. Partant du principe que nous avons assemblé une configuration qui consomme 80 % de sa puissance maximale et que son rendement a été calculé sur la base de ces paramètres, l’augmentation de la charge influera sur le rendement et provoquera donc des écarts. Pour cette raison, nous installons une pince ampèremétrique sur les rails 12 Volts et imputons à cette même pince les (petites) tensions rapportées par les autres ports PCIe.

Lorsque l’on compare la consommation mesurée au point (secondaire) CC avec la différence entre la consommation CA (primaire) et nos 135 Watts de base, on arrive à des résultats très proches. En déterminant la courbe de rendement de l’alimentation, on peut ensuite affiner cette mesure et revérifier la précision de la pince ampèremétrique par la même occasion. L’écart maximal relevé était de 5 Watts lorsque la configuration consommait 435 Watts, soit 300 Watts pour la seule carte graphique ; avec une marge d’erreur inférieure à 2 % dans ce cas de figure extrême, le protocole nous a semblé suffisamment fiable.

Conclusion

Les 19 premiers benchmarks de notre comparatif constituent une bonne base pour choisir une carte graphique, qu’il s’agisse d’examiner les performances d’une carte bien précise suivant les jeux ou bien de voir quelles cartes permettent de jouer pour un des trois profils donnés. Avec 13 tests graphiques déclinant chacun 39 mesures multipliées par 3 profils, chacun pourra trouver son bonheur en connaissance de cause. Au-delà des performances brutes, les relevés de température et nuisances sonores permettent de voir si une carte est supportable au quotidien comme de faire un choix d’alimentation/boîtier en conséquence. Enfin, les 5 tests en GPGPU complètent le tableau sur ce tour d’horizon complet des performances.

Comparatif cartes graphiques 2012

Image 29 : Charts cartes graphiques : comment nous testons

Voilà donc pour l’envers du comparatif, en espérant que cet article aura su satisfaire les demandes de transparence par rapport à la méthodologie employée pour évaluer les performances des cartes graphiques.

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