Annoncée lors du dernier Comdex Fall qui se déroulait en Novembre 1999, la 3dfx Voodoo 5 5500 AGP est disponible depuis quelques semaines dans notre beau pays. Il est donc temps de faire un test de cette carte, qui signe le retour de 3dfx dans les cartes graphiques hautes performances.

Le VSA-100

Le cœur de la Voodoo5 5500 AGP, c´est bien sur le chip graphique qu´elle utilise (enfin, les deux, comme nous le verrons un peu plus loin). Bien que ce chip soit le dernier né des laboratoires de recherche et développement 3dfx, il s´avère que ce dernier n´offre pas grand chose de plus qu´un TNT 2. En fait, quant on regarde ses caractéristiques, il ne fait en théorie que combler le gouffre qui séparait TNT 2 et Voodoo 3 en terme de fonctionnalités 3d.

En effet, ce ne sont pas les performances du chip qui font a priori la différence. Il s´agit ni plus ni moins d´un TNT 2 composé de 14 Millions de transistors gravés en 0.25 Microns et cadencés à 166 Mhz. A cette fréquence, le VSA-100 offre un fillrate théorique de 333 Mpixel /s en single texturing, et de 166 Mpixel /s en dual texturing : c´est 10% de mieux qu´un TNT2 Ultra. En terme de performances brutes, le VSA-100 en soit n´a donc rien d´exceptionnel, mais 3dfx a pensé à tout puisqu´il est possible d´utiliser plusieurs VSA-100 sur une même carte.

La grosse différence entre le Voodoo 3 et le VSA-100, se situe au niveau des fonctionnalités. En effet, la majeure partie des fonctions 3D absentes du Voodoo 3 sont désormais présentent dans le VSA-100. Ce dernier supporte donc le rendu 32 bits, les textures 32 bits, mais aussi un Z-buffer 24 bits ainsi qu´un stencil buffer de 8 bit. Côté texture, le VSA-100 n´est pas limité à des tailles de 256*256 pixels et peut gérer des textures d´une taille de 2048*2048 pixels. Des textures d´une telle taille seront d´ailleurs gérées plus facilement grâces à des systèmes de compression de textures tels que le S3TC ou le FXT1. Le FXT1 est un format de compression open source développé par 3dfx. C´est ce format de compression qu´utilise la Voodoo5 en OpenGL. Ainsi, sous Quake III, lorsque l´on lance un niveau, toutes les textures sont converties au format FXT1. Si en théorie le rendu est un peu meilleur, en pratique je n´ai pas vu de réelle différence par rapport au S3TC tel qu´il est utilisé sur une Radeon ou une GeForce (exception faite du Ciel qui est très mal rendu en S3TC avec la GeForce).

Côté performances, le VSA-100 s´avère également plus rapide qu´un Voodoo3 à fréquence égale. En effet, d´une part les performances en single texturing ont été améliorées (deux pixel calculés par cycle dans cette configuration, contre un auparavant), et d´autre part 3dfx a effectué quelques optimisations au niveau du moteur de rendu, d´ou un gain d´environ 20%.

Bref d´un point de vue des fonctionnalités, le VSA-100 est un chip plutôt complet, mais il omet de prendre en charge des fonctions telles que le T&L ou les Pixel Shader, gérées par le GeForce2 et le Radeon. Mais tout comme la Voodoo3 à son époque, le VSA-100 disposent de fonctions destinés aux jeux actuels, et pas forcément aux jeux qui sortiront peut-être-si-les-développeurs-le-veulent-bien dans quelques mois.

SLI, le retour

Mais, comme je l´ai déjà dis, la où le VSA-100 prend toute son ampleur c´est lorsqu´il est utilisé en SLI ... un mot qui en a fait rêver plus d´un (moi inclus!). A l´époque des Voodoo2, il s´agissait de faire fonctionner deux cartes en parallèle, une carte s´occupant du rendu des lignes paires et l´autre des lignes impaires.

Le SLI du VSA-100 n´a hérité que du nom de son ancêtre, puisque la méthode utilisée est tout à fait différente. Néanmoins, le résultat théorique est le même, c´est à dire des performances doublées. Ainsi, la Voodoo 5 5500 AGP (2x) utilise deux chips VSA-100, fonctionnant bien entendu en SLI. Elle dispose donc d´un fillrate théorique de 666 Mpixel /s en single texturing, et de 333 Mpixel /s en dual texturing. A titre de comparaison, celui d´un GeForce256 est de 480 Mpixel /s en single texturing et 240 Mpixel /s en dual texturing, et celui d´un GeForce2 GTS de 800 Mpixel /s en single texturing et en dual texturing. La Voodoo5 5500 est donc en théorie nettement plus rapide qu´une GeForce256, mais aussi nettement plus lente qu´une GeForce2 GTS.

Comment fonctionne le SLI sur une carte telle que la Voodoo5 5500 AGP ? C´est simple. Tout d´abord, les 64 Mo de SDRAM 166 Mhz sont en fait 2x32 Mo, 32 Mo étant attribués à chacun des deux chips VSA-100. Chaque chip dispose d´un bus 128 bits pour accéder à sa zone mémoire, soit une bande passante cumulée de 2.47*2 = 4.94 Go /s, contre 4.47 Go /s pour une GeForce256 DDR ou 4.94 Go /s pour une GeForce2 GTS.

Un des deux chips se charge du rôle de maître, alors que le premier à le rôle de l´esclave. C´est le VSA-100 maître qui va se charger de découper chaque image en bande de plusieurs lignes (de 1 à 128 lignes, la technologie est flexible), et de repartir ces bandes équitablement avec VSA-100. Il va envoyer toutes les informations nécessaires au rendu de ces bandes au VSA-100 esclave, qui lui enverra après rendu les données à écrire dans le frame buffer (zone mémoire dans laquelle est stockée l´image finale), qui se situe dans les 32 Mo du VSA-100 Maître.

Du fait de cette architecture, la bande passante mémoire tout comme les capacités mémoires ne sont pas directement comparables avec celles d´une GeForce car elles ne sont pas vraiment cumulables. Par exemple, pour la bande passante, les écritures dans le Frame Buffer se feront en qu´a 2.47 Go /s. De même, chaque chip devra stocker dans ses 32 Mo de mémoire les textures qui lui seront nécessaires pour effectuer le rendu de ces bandes. Il est donc possible qu´une même texture doive être utilisée par les deux chips en même temps, et qu´elle soit donc stockée en double.

Les résultats de tests sous Quake III corroborent cette théorie. D´une part, les performances de la Voodoo5 5500 en 1600*1200 32 bits (dans cette résolution c´est la bande passante mémoire qui limite le plus les performances) sont légèrement supérieures à la GeForce DDR (25.1 contre 23.5 fps) mais restent inférieures à celles de la GeForce2 GTS (29.4 fps), et d´autre part sous la démo Quaver, très lourde en texture, la Voodoo5 5500 se comporte plus comme une carte 32 Mo. Ainsi en 1600*1200 32 bits, avec les textures à fond, elle obtient 22.7 fps avec S3TC 10.5 fps sans, contre 22.1 et 12.3 fps pour une GeForce DDR (a titre indicatif une GeForce2 GTS 64 Mo obtient 25.9 fps sans S3TC).

My name is Buffer, T-Buffer

La Voodoo5 5500 supporte, du fait de la présence de deux VSA-100, une nouvelle technologie propriétaire à 3dfx, le T-Buffer. Le T-Buffer est en fait un dérivé de l´Accumulation Buffer, une technologie que l´on doit à des ingénieurs de Silicon Graphics et qui permet de stocker plusieurs rendus légèrement différents d´une même scène afin de les combiner de différentes manières afin d´effectuer divers effets spéciaux.

Les effets pouvant être crées par le T-Buffer sont divers, et nous aborderons un peu plus loin sur le FSAA (Full Scene Anti Aliasing), fonction qui mérite plus d´attention qu´un simple paragraphe.

Pour le reste, le T-Buffer permet notamment d´effectuer un Motion Blur, littéralement flou cinématique. Cet effet permet en fait de recréer une scène telle qu´elle sera enregistrée avec une simple caméra : un objet en mouvement est flou et laisse une ´trace´ derrière lui, ce qui permet d´améliorer la fluidité d´une scène à fps égale lorsqu´on active cet effet.

Le Depth of Field, ou effet de focale, permet d´insister sur un objet en le faisant apparaître très net. Ainsi, si l´objet visé par la caméra est au premier plan les objets situés a l´arrière plan seront flou, et inversement bien sur. Le T-Buffer permet également de rendre plus réaliste le reflet d´on objet sur certains matériaux via le Reflectance Blur (plus l´objet est éloigné de la surface réfléchissante plus la réflexion est floue) ou les ombres portées, via le Soft Shadows (de même).

Toutefois, mêmes si ces effets sont intéressants, ils ne constituent pas le principal intérêt du T-Buffer.

Le Full Scene Anti Aliasing

C´est en effet le Full Scene Anti Aliasing qui est l´effet issu du T-Buffer le plus intéressant, d´une part parce qu´il comble un réel besoin, et d´autre part parce qu´il fonctionne d´office sur tous les jeux existants, ce qui n´est pas le cas des autres effets.

L´aliasing, qu´est ce que c´est ? Au sens général du terme, il s´agit de tout les défauts visuels liés d´une image qui font qu´elle n´est pas photo réaliste, du fait de limites techniques. Dans une scène 3D, ces limitations viennent notamment du nombre de pixels restreint dont on dispose pour rendre l´image. Les deux défauts usuels dus à l´Aliasing sont les effets d´escalier et le pixel popping.

Ce graphique illustre l´effet d´escalier sur une image 3D. A gauche, la courbe telle qu´elle devrait être représentée, a droite, la courbe telle qu´elle sera représenté sur 10x10 pixels (chaque carré correspondant à un pixel). Le pixel (contraction de Picture Element), est un point d´une image informatique. Il est indivisible, et dans le cas ci dessus sera donc soit noir, soit blanc. De ce fait, il est donc impossible de représenter exactement la forme de gauche ... il faudra faire une approximation pixel par pixel ... ce qui nous donne l´image de droite. Bien entendu, l´effet est ici complètement exagéré, chaque pixel étant représenté par une case de 18*17 pixel.

Ce nouveau graphique, issu d´un datasheet de 3dfx, illustre pour sa part le Pixel Popping (ou Polygon Popping), un phénomène qui apparaît lorsque l´on utilise des objets assez petits, comme des lignes électriques ou des poteaux dans des jeux de ´oitures : au fur et à mesure que l´on avance, certaines parties de ces objets sont visibles, invisibles, visibles, invisibles (etc. ...).

Afin de réduire ces défauts, on utilise l´anti-aliasing. Plusieurs techniques d´anti aliasing sont utilisées pour arriver à ce but, à savoir l´over-sampling pour les Radeon et les GeForce, et le multi-sampling pour la Voodoo 5 via son T-Buffer.

La technique de l´over-sampling est assez simple, et peut être en théorie implémentée sur toute carte graphique digne de ce nom. Il s´agit en fait d´effectuer le rendu de l´image dans une résolution plus haute que celle demandée, puis de revenir à la résolution de base en appliquant un bon vieux bilinear filtering.

Le multi-sampling de 3dfx est différent, puisque cette fois ci l´image est rendue en double ou en quadruple (1 ou 2 image par chip), chacune des images étant légèrement décalée (la taille du décalage est de l´ordre d´un pixel). Ce décalage est illustré par le graphique ci dessous. La figure (a) représente une partie de la scène initiale, la figure (b) représente les 4 images légèrement décalées qui seront calculées (le triangle gris n´est pas rendu, il s´agit juste de la position de triangle originel à titre indicatif). La figure (c) indique pour sa part la position de chacun des 4 pixels qui seront utilisés afin de définir la couleur du pixel qui sera affiché.

D´un point de vue théorique, ces deux techniques offrent donc strictement la même qualité d´affichage, la seule différence entre deux FSAA 4x (4 pixels pour définir le pixel final) se situant au niveau de l´orientation des pixels qui seront utilisés pour définir la couleur du pixel final (le jaune au milieu) :

(A gauche avec over-sampling, a droite avec multi-sampling)

Du fait de cette orientation, le multi-sampling de 3dfx sera en fait plus efficace sur des lignes proches de l´horizontal ou de la verticale que l´over-sampling. C´est un avantage certain pour 3dfx, car il se trouve que ce genre de lignes sont très nombreuses dans les jeux (qui représentent dans la plupart des cas notre monde ´civilisé´, qui est fait a partir de telles lignes) et que c´est notamment sur ce genre de lignes que l´effet d´escalier est le plus frappant.

Qualité du FSAA - Quake III et Homeworld

Tout d´abord voici deux screenshots sous Quake III, comparant le FSAA 4x (pas de 2x car impossible de faire un screenshot sur la V5) des GeForce et de la Voodoo5. Comme vous pouvez le voir, il est assez difficile de trouver des différences, c´est un peu le jeu des 7 familles (en dehors du problème de résolution des textures, que nous aborderons plus loin). Sur certaines parties de l´image, l´effet d´escalier semble un peu plus atténué sur la Voodoo5, mais les différences sont tellement peu visibles sur cette image fixe qu´a 60 fps on ne verra presque pas la différence!

Ces screenshots, effectués en Direct 3D sous Homeworld, sont plus parlants. Cette fois ci, le FSAA 4x de 3dfx s´avère plus performant que celui de NVIDIA. Le FSAA 2x de 3dfx arrive d´ailleurs au même niveau que le FSAA 4x de NVIDIA sur le vaisseau, mais échoue sur la planète.

Pour avoir essayé les FSAA de 3dfx et de NVIDIA sous divers jeux, j´effectuerais le classement suivant en terme de qualité visuelle: FSAA 4x 3dfx > FSAA 4x NVIDIA > FSAA 2x 3dfx > FSAA 2x NVIDIA (ou 2.25x, comme c´est le cas par défaut en OpenGL). Toutefois, à chaque fois les différences ne sont pas énormes !

Performances du FSAA - Quake III

Voici maintenant quelques tests de performances du FSAA, effectués sous Quake III Arena 1.17 sur un Pentium III 700 doté de 256 Mo de SDRAM. Il est a noter que le FSAA 2x n´est pas disponible en OpenGL sur les GeForce, j´ai donc du effectuer un test en FSAA "2.25"x (résolution multipliée par 1.5 en hauteur et en largeur).

Comme vous pouvez le voir, le FSAA affecte beaucoup les performances, et c´était prévisible. Le FSAA 4x est vraiment trop gourmand, et seule une carte comme la Voodoo 5 6000, dotée de 4 VSA-100, sera capable de le gérer correctement. Le FSAA 2x offre quant à lui des performances correctes. Ainsi, jusqu´au 800*600 16 bits on ne perd pas grand chose en performances sur la Voodoo5. C´est différent en 800*600 32 bits, ou l´on tombe à 54 fps. Toutefois cette moyenne devrait convenir à la majeure partie des joueurs. Au delà des benchs, je dois dire que beaucoup de jeux s´avèrent parfaitement jouables en FSAA 2x en 800*600 32 bits, voir même en 1024*768 32 bits pour certains.

Il est a noter que les GeForce s´en tirent très bien, et la GeForce2 GTS s´avère même plus rapide que la Voodoo5 en FSAA 2x (beaucoup en 16 bits, moins en 32 bits). Toutefois, il ne faut pas perdre de vue que le FSAA 2x de 3dfx offre une qualité d´image légèrement supérieure. De plus, et c´est un point important, le FSAA de 3dfx fonctionne dans la quasi totalité des jeux Direct 3D, Glide et OpenGL, ce qui n´est pas vraiment le cas chez NVIDIA, malgré les updates de drivers. A titre d´exemple, sous Grand Prix 3 seule la Voodoo5 permet d´activer l´anti aliasing sans bugs.

Maintenant, reste une question ... le FSAA apporte t´il un réel plus ? A mes yeux, cela ne fait pas de doute, du moment que l´on se contente d´un FSAA 2x, ce qui permet de jouer en 800*600 32 bits ou en 1024*768 32 bits avec le FSAA. Toutefois, ce jugement est vraiment subjectif : chacun à sa propre vision de la "qualité graphique´, et nombreux préféreront jouer dans des plus hautes résolutions sans FSAA, ou encore jouer dans des basses résolutions sans FSAA pour avoir une fluidité maximale (vous avez dit Quakeur fou ? Présent!). D´ailleurs, cela dépend également du type de jeu : personnellement, je ne me vois pas jouer en 800*600 32 bits avec FSAA à Quake III ... en revanche ca ne me posera pas de problèmes – au contraire - dans un jeu comme NFS5 ou Ground Control. Bien sur, si vous avez un 14" limité au 800*600, la question d´utiliser ou pas le FSAA ne se pose pas, mais bon dans ce cas je vous conseille plutôt de changer d´écran !

Je n´ai pas trouvé de titre, désolé

Pour le reste, je dois dire que la Voodoo5 n´a pas posé le moindre problème, tant au niveau software que hardware. Du fait de la présence d´un connecteur d´alimentation externe (la carte s´alimente comme un disque dur), elle ne pose pas de problème de consommation électrique comme c´était le cas de certaines cartes NVIDIA sur certaines cartes mères. Attention toutefois, la carte fait pas moins de 27 cm de long, ce qui pourrait poser des problèmes dans certains boitiers !

La compatibilité avec les jeux est quasi parfaite (quasi car je n´ai personnellement pas eu de problèmes, mais je n´ai pas testé tout les jeux de la terre non plus, on ne sait jamais), et le Glide permet souvent d´apporter un petit plus aux vieux jeux, qui ne disposant pas toujours d´un moteur Direct 3D des plus performants (c´est également le cas pour certains pour les jeux basés sur le moteur d´Unreal ! Unreal Tournament, Deus ex). Bref, la Voodoo5 est une carte sans soucis ...

La qualité graphique est de très bon niveau, et le 16 bits s´avère notamment de très bonne qualité, la Voodoo5 disposant tout comme la Voodoo3 d´un filtre au niveau du ramdac destiné à offrir une qualité proche du 22 bits. Reste que si ce pseudo 22 bits de 3dfx offre un meilleur rendu sur certains dégradés par rapport au 16 bits, on est loin de la qualité atteinte en 32 bits pour certaines scènes hautes en couleurs (je pense notamment à certaines maps de Quake III dotées de brouillard volumétrique).

J´ai toutefois deux reproches à faire à la carte, ou plutôt aux drivers actuels. Tout d´abord, bien que celle ci supporte le trilinear filtering, ce dernier est bizarrement désactivé par défaut en OpenGL. Pour l´activer, il faut mettre l´option Mipmap Dithering sur On dans les drivers de la carte. Les performances sous Quake III baissent légèrement (0.5 fps environ), et l´on dispose désormais d´un trilinear filtering ... qui s´avère être malheureusement d´une qualité plutôt médiocre. Espérons permette d´activer un trilinear de meilleure qualité dans une future version des drivers. Voici quelques screenshots (avec un trait noir pour vous indiquer le changement de Mip Map visible en bilinear texturing sur chacune des deux cartes).

L´autre reproche, c´est le LOD Bias. En effet, par défaut, 3dfx utilise des Mip Map de moins bonne qualité pour les objets éloignés, afin de gagner un peu de place en mémoire vidéo. A titre de rappel, lorsqu´un polygone est plus petit que la texture qui doit lui être appliquée, des effets de scintillement indésirables peuvent apparaître. Pour résoudre ce problème, on utilise le Mip Mapping. Une même texture est stockée sous plusieurs résolutions appelés mip maps, et selon l´éloignement du polygone on utilise le mip map adapté. L´utilisation par 3dfx de Mip Maps de moins bonne qualité donne un impression de flou général sur les objets éloignés assez désagréable.

Toutefois, depuis la dernière révision des drivers, il est possible de modifier le LOD Bias. Réglé à - 0.5 / - 1, il offrira des mip maps comparables à ceux utilisés sur les autres cartes graphiques. Il est même possible de le régler encore plus bas le LOD Bias afin de disposer de textures de meilleure qualité, mais malheureusement dans ce cas le Mip Mapping perd de son intérêt et les effets de scintillement reviennent au galop. Néanmoins, l´activation du FSAA atténue fortement cet effet.

2D, DVD, OpenGL Pro

Bien entendu, une carte graphique, même d´origine 3dfx, ne sert pas forcément que pour les jeux. J´ai donc effectué quelques tests dans d´autres utilisations.

En 2D, rien à dire, la carte offre des performances suffisantes, même dans des résolutions élevées. Pour ce qui est de la vidéo, et plus particulièrement du MPEG-2, utilisé dans les DVD, j´ai mesuré un taux d´utilisation processeur de 85% sur un Celeron 300 et de 60% sur un Celeron 300 @ 450 lors de la lecture d´un DVD, en l´occurrence Taxi à l´aide de Cinemaster 2000. Ces taux sont normaux étant donné que la carte ne prend pas en charge l´IDCT ni le Motion Compensation. Néanmoins un processeur puissant saura combler cette faiblesse.

Pour ce qui est de l´infographie 3D, 3dfx pèche par son driver OpenGL. En effet, si ce dernier est assez performant dans les jeux, il ne l´est pas vraiment dans les applications 3D. Sous 3D Studio Max par exemple, la Voodoo 5 5500 s´avère bien souvent moins rapide qu´une simple TNT 2 pour des animations dans le Viewport. La GeForce reste bien entendu intouchable dans ce domaine, les logiciels tels que 3DS supportant le T&L via l´API OpenGL.

Bref, en dehors de l´infographie 3D, la Voodoo 5 5500 s´en sort correctement.

Le test

Les tests ont étés effectués sur les configuration suivantes :

• Carte Mère ABIT BF6
• Carte Mère ASUS A7V
• Bios optimisé
• Pentium III 700E
• AMD Athlon (Tbird) 700
• Celeron 300A @ 450
• 256 Mo de SDRAM (CAS 2)
• GeForce DDR 32 Mo / Drivers 5.30
• GeForce2 GTS 32 Mo / Drivers 5.30
• 3dfx Voodoo5 5500 AGP / Drivers 1.01.00
• Disque Dur Quantum Fireball KA
• DVD Rom Pioneer 10x
• Windows 98
• Derniers Bios, drivers disponibles au 22 Juillet 2000

Certains tests ont été effectués avec des benchmarks fournis par des sociétés tierces (ID Software, Epic, Melbourne House). Ces sociétés n´ont effectué aucune vérification de tests et ne garantissent pas les résultats des tests.

Quake III

Comme vous pouvez le voir, en basses résolutions les GeForce disposent d´un avantage non négligeable, du au T&L. Toutefois, en 1024*768 et en 1600*1200 la Voodoo5 rattrape son retard, les performances étant plus limitées par le fillrate et la bande passante mémoire de la carte que par la puissance en calcul géométrique du PC. En 16 bits tout comme en 32 bits, la Voodoo5 s´avère un peu plus rapide qu´une GeForce DDR. Toutefois les tests ont été faits avec les réglages par défaut : en 1024*768 32 bits l´action du trilinear dans les drivers et le passage à un LOD de -0.5 fait baisser le framerate de 1.5 fps. Bref, on peut dire que les deux cartes offrent des performances comparables. La GeForce2 GTS reste au dessus, notamment en 16 bits ou le GeForce2 peut s´exprimer sans être limité par sa bande passante mémoire.   

Le passage du Pentium III 700E a Thunderbird 700 ne bouleverse pas la donne. Au passage, vous noterez que sur cette configuration les cartes sont légèrement moins performantes (entre 0 et 5%).

Unreal Tournament

Le passage du PIII au Tbird n´affecte en rien le classement. Par contre, c´est cette fois ci le Tbird qui offre les meilleurs performances, même si la différence est minime (1-2%!).

Dethkarz

Overclocking

Il est a noter que la carte testée ne supportait pas très bien les fréquences de bus élevées. Ainsi, dès que le bus AGP dépassait les 83 Mhz le système plantait. Sur un chipset BX, il sera donc impossible de dépasser les 124 Mhz de FSB, ce qui est un peu léger (bien entendu cela ne posera pas de problèmes avec un chipset i815, VIA 133A)

Pour conclure