Test • Bilan de PhysX en 2012

Que penser de PhysX en 2012 ?

Il y a quelques années, en 2006, AGEIA avait eu l'excellente idée de créer une routine dont le rôle était de décharger le processeur central des calculs liés à la physique au profit de sa carte dédiée. L'avantage était qu'elle pouvait donc s'appairer avec les cartes Nvidia et AMD, son gros inconvénient qui lui coûta la vie était que personne ou presque ne crût en elle; vu comme ça, c'est ballot. C'est ainsi que la firme coula et que le caméléon finalisa le rachat début 2008. Du coup il n'en fallut pas plus pour que 2 courants d'idée viennent à l'esprit à ce moment-là : le premier était que PhysX allait devenir une exclusivité Nvidia, ce qui est parfaitement le cas encore aujourd'hui, et le second qu'enfin sous l'impulsion des verts les jeux estampillés allaient fleurir. En 2012 nous allons faire un rapide point et voir un peu comment ça se passe.

• C'est quoi qu'on essaie et c'est comment qu'on fait

En fait la donne a finalement très peu changé depuis le rachat par Nvidia. Les jeux qui sont optimisés pour ne sont pas légion, tout au plus on peut compter sur un voire deux gros titres par an, ce qui fait franchement maigre. Si Ageia n'avait pas eu les reins assez solides pour se maintenir, Nvidia en a plus dans l'escarcelle, mais l'échec est encore présent en 2012. Pourquoi ? Tout d'abord parce que malgré les moyens mis à disposition, les développeurs n'ont pas su se servir de cet outil de manière optimale, les effets se contentant encore d'être du genre un peu de brouillard par ci, quelques éclats explosifs par là, bref rien qui n'apporte une vraie plus value ou une grosse dose immersion ingame.

Autre point qui dessert finalement beaucoup : AMD et ses Radeon présentant un parc de gamers non négligeables, PhysX en tant que technologie propriétaire est mise de côté pour ménager la chèvre et le chou. Alors en 2012, Nvidia se sert encore de PhysX comme d'un bonus apporté à ses cartes, mais ce dernier n'a pas du tout la dimension qu'il devrait avoir. C'est plus un argument de vente qu'un argument ingame. Et pour finir, il faut aussi reconnaitre une chose : 90% des jeux qui sont optimisés PhysX tournent sous Unreal Engine 3, ils sont rares à avoir fait des infidélités à ce couple-là. Quelle que soit la forme de l'UE3, avec ou sans Cell Shading, on tourne un peu en rond d'un point de vue améliorations graphiques apportées.

Ce qui coûte aussi bien cher, c'est également le fait que d'autres solutions physiques tout aussi crédibles existent et qui fonctionnent pour tous les GPU/CPU, il n'y a pas d'exclus. On comprend pour autant Nvidia qui a investi et qui ne voudrait pas voir son concurrent bénéficier gratuitement de ses deniers, mais tant que la technologie sera fermée, le bon sens fait penser qu'elle ne pourra pas s'imposer, la preuve depuis 2008 : ça stagne. De plus les CPU étant devenus franchement solides, la gestion de la physique par ce dernier telle qu'elle est implémentée n'est pas si préjudiciable que ça en termes de performances.

Est-ce qu'il faut donc en conclure que PhysX est fini ? Pas vraiment en fait si on regarde le travail fait récemment par les développeurs. Chez Gearbox, on a intégré PhysX intelligemment avec le jeu Borderlands 2, et c'est bien la première fois depuis la création d'Ageia qu'un jeu se sert astucieusement des routines, on pense inévitablement à la qualité de la gestion des fluides, bien dans l'esprit du jeu. Certes ça ne fait pas beaucoup, mais cette porte ouverte laisse penser que ça sera bien meilleur avec l'Unreal Engine 4 par exemple d'ici une paire d'années...

Nous avons voulu tester les performances PhysX dans 4 jeux importants qui sont Batman Arkham City, Metro 2033, Mafia 2 et Borderlands 2. Mais pour ce faire, nous avons sélectionné 3 cartes récentes, les GTX 470, 660 et 680, mélangé GTX 470 + GTX 660 et GTX 680 + GTX 660, et une résolution adaptée à l'époque, le Full HD. Bien entendu il est question de voir ce qu'un gamer peut obtenir, aussi les détails sont mis au maximum (exception faite de Metro 2033 et le DOF désactivé) y compris la physique.

La plateforme de test est aussi solide pour éviter un éventuel bridage des performances, c'est un Core i7 3930K avec Hyperthreading activé et ayant un Turbo bloqué à 4 GHz. Pourquoi ? Parce qu'un gamer ne s'amuse pas à aller dans le bios pour désactiver l'HT à chaque fois qu'il veut jouer. Du coup, pour voir l'impact du CPU, c'est-à-dire du nombre de coeurs et de threads, et des fréquences, nous avons fait varier tout cela pour voir les conséquences. On retrouvera donc :

Ce test CPU est fait sur Borderlands 2 avec PhysX à fond, comme tous les détails, et avec une GTX 680 de réference. Globalement on devrait y voir plus clair en fin d'article sur les besoins de la technologie et sur le coût en termes d'images par seconde vis à vis de la sacro-sainte fluidité

• Configurations

Matérielle :

Logicielle :

• Batman Arkham City : apports de PhysX

Nous avons décidé de vous montrer ce qu'apportait PhysX visuellement dans chaque jeu avant d'aborder les performances ingame. Dans Batman, c'est simple et classique nous dirons. Les effets de brouillard localisé (image 3), beaucoup de particules et de débris lors d'explosions (images 1 et 4), des feuilles qui volent au passage de personnages (image 2), voilà en gros ce qu'il faut attendre !

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l'illustration par la vidéo

• Performances

Le benchmark utilisé est celui intégré par Rocksteady, préalablement réglé avec tous les effets DX11 activés en détails élevés, nous avons forcé l'aniso x16 via le panneau de contrôle des pilotes. Occlusion ambiante et tesselation sont de la partie, regardons les résultats :

On distingue bien 2 groupes, ceux qui sont proches des 50 ips de moyenne, et ceux qui sont autour des 70. À ce jeu on peut voir que les 448 Cuda Cores de la GTX 470 font quasiment jeu égal avec les 960 de la GTX 660. Au-dessus la GTX 680 creuse un vrai écart significatif, les mariages de la GTX 470+660 et 660+680 ne font pas vraiment mieux avec un minimum quasiment stable selon les solutions. Une GTX 680 suffit déjà, pas la peine de lui allouer un GPU dédié, quant aux GTX 660 ou 470, elles apprécient leur union avec un 40% de perfs en plus que l'une ou l'autre isolée.

• Borderlands 2 : apports de PhysX

Voici venir Borderlands 2, autre jeu mû par l'Unreal Engine 3 et mâtiné d'une couche de Cell Shading. Sur la première image, on peut voir des débris au sol générés en temps réel et les 2 liquides fluo vert et mauve en train de se mélanger. Certes cette partie du benchmark est programmée pour exagérer les effets, mais il y a d'autres cas où cela apporte un réel plus. Sur l'image 2, de l'huile s'échappe par l'arrière du distributeur, l'explosion du baril de fuel image 3 déplace les masses liquidiennes de manière crédible. D'ailleurs cette gestion des fluides est la vraie starlette dans ce jeu avec PhysX, image 4 vous voyez 2 fuites de flotte via les tuyaux, le rendu temps réel est cohérant, pour ne pas dire crédible. Borderlands 2 constitue le premier vrai cas, à notre sens, où PhysX apporte vraiment une plus value au jeu, loin devant les autres, même devant Batman.

En cliquant, tout devient plus grand !

Et le tout en vidéo !

Après ce tour du propriétaire, voyons comment se comporte le jeu avec nos cartes ?

• Performances

Après Batman, encore de l'Unreal Engine 3, mais cette fois PhysX apporte pas mal, il serait intéressant de voir combien il en coûte à nos 3 cartes et 5 solutions ? Parce que finalement si on doit tout sacrifier pour ça... Toujours est-il que ce moteur est en 2012 très bien utilisé, il n'y a pas de raisons que les cartes se vautrent !

Et effectivement, quelle que soit la solution, il n'y a rien à dire, c'est tout à fait jouable dans les conditions maximales offertes par le jeu, en se rappelant qu'il n'est pas DX11 et que donc il n'y a pas de tesselation dans ce titre. La GTX 470 tient bien son rang, preuve que le caméléon avait bien réussi son calcul, la GTX 660 la devance de très peu là aussi, tout ce monde à bonne distance encore une fois de la GTX 680. Et comme à chaque fois, cette dernière parvient à devancer le couple GTX 470 + GTX 660, mais se trouve quand même fort soulagée en y collant une GTX 660.

• Mafia 2 : apports de PhysX

Nous passons à un jeu réputé sorti durant l'été 2010, Mafia 2. Son style, sa liberté, sa réalisation lui ont valu des accessits, c'est aussi un jeu bien poussé aux fesses par le caméléon puisque PhysX est géré. Qu'apporte la technologie Nvidia dans ce titre ? En fait toujours la même chose, une génération de débris en grande quantité lors d'impact de balles sur les décors, de même lors d'explosions.

Oun Cliquage et ché toun gran !

Ratatatatattataatatatatatattatatatattat, boum.

Globalement cela reste agréable même si la quantité des particules générées est très exagérée !

• Performances

Nous avons voulu tester PhysX dans les mêmes conditions que décrites dans le protocole, tout à fond, antialiasing maison pas très efficace, aniso 16x, et PhysX sur élevée, histoire de profiter complètement de la technologie. La séance est lancée 3x d'affilée et les relevés sont notés par fraps via le benchmark intégré.

Première chose, GTX 660 et GTX 470 se tiennent franchement, impossible de les départager. La GTX 680 seule se démarque facilement de ses deux concurrentes amies, et fait même mieux que GTX 660 et GTX 470 réunies avec la GTX 470 dédiée à la physique. Adjoindre une GTX 660 à la GTX 680 fait gonfler les scores allègrement, nous sommes dans le même cas de figure que Borderlands 2.

• Metro 2033 : apports de PhysX

On termine le tour des jeux avec Metro 2033, le titre de A4 Games qui une fois encore fait pédaler n'importe quelle carte graphique une fois toutes les options mises à fond. De base le benchmark gère une certaine physique via le CPU, mais les effets sont atténués par rapport à ceux gérés par le GPU, et créent de sacrées baisses d'images par seconde durant de courts laps de temps rendant la session de jeu injouable. Toutefois une fois PhysX en place, on peut dire que ça reste extrêmement timide, et pas franchement emballant, mais le framerate joue moins au yoyo.

Sur l'image 1 on peut voir un brouillard plus dense, quelques éclats et étincelles sur l'image 2, on retrouve ces mêmes étincelles sur l'image suivante lors du freinage de la locomotive, tandis que sur l'image 4 on peut voir des débris tomber après impact de balles sous le ponton à droite. Oui ça ne casse pas trois pattes à un canard, voyons plutôt les perfs, après une vidéo qui n'illustre pas franchement davantage la situation :

Avec des images animées

• Performances

Gourmand, le titre édité par THQ l'est assurément. Le test a été réalisé tout à fond, en DX11 et tesselation, la seule chose que nous nous sommes autorisés de faire, c'est de désactiver le Depth Of Field. Cette option normalement fait tomber si bas les performances que tester PhysX avec elle activée n'aurait eu aucun sens. Voyons les résultats compilés !

Pour tout le monde, c'est un minimum d'images par seconde quasi identique. La GTX 470 reste cette fois un cran derrière la GTX 660, 20% à peu près sur le FPS Moyen, mais tout ce monde encore reste loin de la GTX 680 grosso modo 50% plus véloce que sa petite cadette GTX 660. Unir GTX 470 et GTX 660 ne change pas grand chose, on reste au niveau de la GTX 660 seule alors qu'elle n'a plus à se soucier de la physique, on peut faire le même raisonnement avec la GTX 680 qui ne se trouve pas franchement délestée même en présence de la GTX 660.

• Influence du CPU dans la gestion de PhysX

Dernier volet de notre petit voyage en terre PhysX, il s'agit de voir dans quelle mesure le CPU intervient sur les performances. Vous avez lu que nous utilisions un Core i7 3930K avec HT actif et le tout overclocké à 4 GHz, bien utile pour limiter un éventuel bridage CPU. Cette fois nous allons faire marche arrière, à savoir que nous avons retenu Borderlands 2, parce que c'est le dernier jeu en date à gérer la techno de Nvidia, mais aussi parce que c'est celui qui est le plus crédible dans son approche. Mais nous avons aussi retenu la GTX 680 car elle représente le haut de gamme mono GPU du caméléon, ses soeurs GTX 670 et 660Ti n'étant pas beaucoup derrière une fois overclcokées.

Le principe est simple, on lance le benchmark en faisant varier la fréquence, nous avons arbitrairement choisi 2, 3 et 4 GHz, mais aussi le nombre de coeurs/threads en jouant avec les capacités de la carte mère de n'activer que ce que l'on souhaite, et donc cela revient aussi à jouer avec et sans hyperthreading. Avec cela on obtient trois cas 2, 4 et 6 coeurs avec et sans HT. Cela est intéressant, car permet de préjuger ce que les "petits" CPU dualcores peuvent donner, de même qu'un vrai quadcore par rapport à un dualcore+HT, soit 4 threads dans ces 2 cas. Bien entendu la mémoire cache du 3930K ne peut être réduite, soit 12Mo de L3 qui majorent de quelques pourcents les résultats par rapport aux autres CPU.

Passons au graphique pour comprendre un peu mieux !

Première chose, avec ce jeu, cette carte graphique et PhysX, un vrai dualcore n'est pas recommandé. A 2 GHz, il se paye un bonnet d'âne incontestable, et même en montant les fréquences (pas possible chez les CPU Intel depuis quelque temps), on reste derrière. Notez qu'avec une fréquence doublée, soit 100%, on récupère 85% de performances, ce qui n'est pas mal du tout comme scaling.

Autre analyse, un dualcore+HT simulé, ça marche pas mal, mais ça reste encore en deçà de la vraie puissance d'un quadcore sans HT. Augmenter les fréquences dans ces 2 cas offre un boost intéressant, et l'écart type entre les fréquences se réduit d'un cran à l'autre. Concrètement l'écart type à 2 GHz est de +11 ips, de +8ips à 3 GHz et de +3 ips à 4 GHz pour les 2 cas comparés 2C/4T et 4C/4T, ce qui signifie qu'overclocker lisse les différences et les déficits de coeurs matériels.

À partir de 4c/8t, on conserve des performances stables au sein d'une même fréquence et des différentes configurations CPU. L'Hyperthreading n'est pas une menace pour les performances dans ce jeu, si avec un CPU dualcore, ça aide bien, l'impact reste cependant plus mesuré dès qu'on possède un CPU d'au moins 4 coeurs. Autre détail, un processeur Intel à 3 GHz, c'est le minimum pour exploiter ce jeu avec PhysX, tous les autres cas de figure supérieurs n'apportent pas franchement de performances en plus, 67 vs 71 images par seconde

• Pour conclusationner...

Nous voici à présent à la fin de cet article. L'objectif premier était de voir quelles étaient les performances avec des cartes récentes du caméléon, celles dont on savait que la puissance serait suffisante, ce qui exclut de facto les Geforce série 8 et 9.

Premier enseignement qui découle de cet article : le choix d'une configuration homogène pour le jeu est un aspect capital qui mérite réflexion. Au risque de se répéter, pendre un CPU peu puissant avec un GPU trop puissant ne sera pas, pour ne pas dire pas du tout, le meilleur choix. Certes les dualcores d'aujourd'hui sont meilleurs que ceux d'il y a 5 ans, mais quand on voit les résultats de notre Core i7 3930K avec la GTX 680 pour profiter de PhysX, on voit immédiatement le fossé qui ne peut être comblé, ni par l'hyperthreading, ni par la fréquence. Il est clair qu'il faut un vrai quadcores pour jouer, ne serait-ce parce que sur un PC il y a toujours un coeur qui est chargé par les processus de l'OS par exemple. Etant donné les tarifs, cela n'a rien de problématique d'envisager un quadcore, quitte à dégrader le GPU vers quelque chose de type puissance équivalent à HD 7870 ou GTX 660. 

Autre point, PhysX reste, exception faite de Borderlands 2, très léger sur ses apports. En 2012, nous avons clairement la sensation que PhysX est le même depuis 2008, et que sur ce point les progrès sont confidentiels. Déjà à l'époque des Ghost Recon Advanced Warfighters, PhysX se contentait de triangles lors d'explosions, et c'était encore Agiea qui officiait.

Cependant la prochaine génération de moteurs 3D, on pense inévitablement à l'Unreal Engine 4, devrait sceller le sort de PhysX. Et en même temps on ne peut s'empêcher de penser que son sort reste réglé tant qu'il sera propriété exclusive du caméléon. Autre détail, PhysX n'occupe pas non plus la même importance chez Nvidia depuis l'avènement de 3D Surround, où posséder un GPU puissant reste plus intéressant d'un point de vue résultats financiers que PhysX comme argument de vente. En tout état de cause, il ne sert guère d'investir dans un autre GPU Nvidia si le votre est un moyen de gamme, les résultats de nos tests ont plutôt tendance à montrer que ça sert sur un GPU haut de gamme, et pourtant les résultats de ce gros GPU seul sont suffisants pour PhysX, on se mord la queue (quand Flo essaye de le faire, il tombe du canapé !) Quand on associe 2 GPU de milieu de gamme, le gain est bon sans casser trois pattes à un canard, mais il vaut mieux baisser PhysX d'un cran que de claquer dans une autre carte, ce qui fera monter la conso générale et vous délestera de quelques dizaines d'euros si vous trouvez la bonne occasion.

Le PhysX apportait une finition irréprochable à Mirror's Edge en 2009.

PhysX est encore un gros gadget, un truc en plus, mais ne peut légitimement orienter votre choix lors d'un achat d'une carte graphique. Trop peu de développeurs s'investissent dedans, trop chronophage pour trop peu de résultats ; et c'est bien dommage car les petits plus que la technologie apporte lorsqu'elle est bien gérée renforcent l'immersion. Espérons que la brèche ouverte avec Borderlands 2 en appellera d'autres avec pourquoi pas l'Unreal Engine 4. Bon jeu !

Nous remercions tout naturellement les différents partenaires pour la mise à disposition du matériel