Lumière !

Microsoft a publié les préversions de deux nouvelles technologies liées au ray tracing : Clustered Geometry et PTLAS. Elles promettent l’allègement des calculs liés à la lumière dans bon nombre de scénarios, avec des gains parfois significatifs.

Pour comprendre les améliorations proposées, il faut d’abord parler du ray tracing – ou lancer de rayons – pour comprendre le problème.

Ce lancer de rayons simule le trajet de la lumière. Pour chaque pixel, le GPU envoie des rayons et cherche ce qu’ils touchent dans la scène. Cette technique permet de produire des reflets, ombres et éclairages nettement plus réalistes que les méthodes précédentes. Les jeux compatibles avec le ray tracing ont souvent mis en avant cette fonction, dont on sait qu’elle est vorace en puissance de calcul.

La difficulté, en effet, est que la scène contient généralement des millions de triangles, utilisés pour la composition des objets 3D. Tester chaque rayon émis sur chaque triangle en temps réel est impossible.

La carte graphique s’appuie donc sur un résumé de la scène, que l’on nomme « structure d’accélération », dans laquelle les objets sont rangés dans des boites, elles-mêmes rangées dans d’autres boites. Par exemple, une fenêtre appartient à une maison, qui appartient à un quartier, qui appartient à une ville. Ce classement est important, car il permet d’écarter d’un coup tout ce qu’un rayon ne peut pas toucher. Le résumé dispose en outre de deux étages : le bas décrit chaque objet en détail, tandis que le haut décrit la scène complète, donc où se trouve chaque objet.

Où se situe le problème alors ? Dans le mouvement ! Dès que la scène bouge, tout se complique. Un personnage qui marche, un arbre agité par le vent ou autre oblige à recalculer une partie du résumé, parfois à chaque image. Dès qu’une scène devient très détaillée, ce travail de réorganisation peut couter plus cher en calculs que le lancer de rayons lui-même. Pour éviter que les GPU n’arrivent plus à suivre la cadence (donnant des performances exécrables), de nombreux jeux calculent les reflets et autres éléments sur la base d’objets simplifiés.

Ce que Microsoft a présenté

Le 28 octobre, Microsoft a donc lancé deux nouvelles technologies en préversions. L’entreprise présente ces évolutions comme les plus importantes pour DXR (DirectX Raytracing) depuis son lancement en 2018.

La première se nomme Clustered Geometry. Au lieu de construire d’une traite le résumé d’un objet, on le découpe en paquets contenant un maximum de 256 triangles, à la manière de briques de construction. Chacune est préparée une seule fois, puis réutilisée et assemblée selon les besoins. Quand un objet change de niveau de détail (par exemple quand le personnage s’approche), il n’y a pas de reconstruction, le GPU assemblant d’autres briques déjà prêtes. Et pour les objets qui se déforment, comme des personnages animés ? Microsoft prévoit des gabarits, selon le même fonctionnement : la forme des briques est préparée à l’avance, seule leur position étant mise à jour.

La seconde est appelée PTLAS, pour Partitioned Top-Level Acceleration Structures. Pour l’étage haut (donc le descriptif de la scène complète), la scène est découpée en zones. Dans une scène 3D, si une caisse tombe par exemple dans un coin, seule cette zone est mise à jour, le reste étant conservé à l’identique d’une image à l’autre. Les objets qui bougent sans arrêt peuvent être mis à part pour ne pas forcer l’actualisation de toute leur zone.

Dans les deux cas, une autre amélioration est liée : le GPU peut décider de lui-même de ce qu’il faut reconstruire. Un changement de taille, car c’est le CPU qui s’occupe aujourd’hui de préparer une bonne partie de ces opérations. Avec Clustered Geometry et PTLAS, il n’y a presque plus d’allers-retours entre le GPU et le CPU, soulageant d’autant ce dernier.

Précisons quand même que l’idée n’est pas nouvelle : elle vient de NVIDIA. La firme au caméléon propose actuellement ces techniques sous l’appellation RTX Mega Geometry. Gears of War: E-Day est d’ailleurs le premier jeu à l’exploiter. Cependant, sa « standardisation » (en quelque sorte) dans DirectX rend ces techniques utilisables par les autres GPU, ce qui change la donne.

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Pour qui ?

L’un des avantages de cette approche est que ces techologies ne réclament aucun nouveau matériel. En théorie, Clustered Geometry et PTLAS sont compatibles avec un très grand nombre de GPU existants.

En résumé, pour l’instant :

• NVIDIA : toutes les cartes GeForce RTX
• AMD : les Radeon RX 9000
• Intel : les Arc série B et certains processeurs Core Ultra récents
• Qualcomm : les Snapdragon X2 (pilotes attendus au premier semestre 2027)

Techniquement, il suffit que les entreprises concernées mettent à jour leurs pilotes pour profiter de ces améliorations. Chacune devra déterminer quelles cartes seront compatibles. Par exemple, il n’y a aucune information sur le support des Radeon RX 7000, il faudra donc attendre pour en savoir bien.

Bon, et les performances alors ?

Commençons par la mauvaise nouvelle : oui, il est nécessaire que les éditeurs de jeux rendent leurs titres compatibles avec ces techniques pour en profiter. Il n’y a donc aucun jeu prenant en charge Clustered Geometry et PTLAS aujourd’hui, et il faudra attendre que les entreprises concernées s’expriment sur le sujet.

La bonne nouvelle maintenant : le gain peut être significatif, voire… gigantesque. Dans une démonstration de Microsoft sur une Radeon RX 9070, la scène passe de 1,2 à 79 images par seconde, et la mémoire vidéo consacrée au sommaire de la scène tombe d’environ 7,3 Go à 774 Mo.

Cette multiplication des performances par 66 a fait le tour du web ces derniers jours. Et pour cause, on n’a pas souvent l’occasion de voir de tels gains. Mais calmons tout de suite les espoirs, sans les doucher : il s’agit d’un cas extrême, mis en avant par Microsoft pour illustrer le potentiel de ses deux techniques. Ensuite, la comparaison est faite avec le pire scénario possible, c’est-à-dire une reconstruction complète à chaque image. Comme on l’a vu précédemment, les développeurs ont déjà des astuces pour éviter ce type de scénario. Enfin, on n’a rien sans rien : la mémoire de travail nécessaire pendant la reconstruction augmente fortement, mais les autres gains permettent en théorie un bon compromis dans tous les cas.

Microsoft l’indique clairement dans son billet de présentation, il ne faut pas s’attendre à des gains d’une telle ampleur dans tous les jeux. Une démonstration plus réaliste, fournie par NVIDIA, met ainsi en scène des milliers de dominos qui tombent. La mise à jour de la scène passe de 2,88 ms à 0,79 ms par image, alors que le lancer de rayons lui-même devient légèrement plus lent. Le bilan reste positif, mais on est loin d’un facteur 66 (le nombre d’images par seconde passe de 116 à 125).

Même si les gains réels seront plus mesurés et limités aux titres exploitant le ray tracing, une hausse des performances sans changer de matériel est toujours appréciable. Les deux techniques laissent imaginer des mondes ouverts plus denses et plus animés en lancer de rayons, des reflets et des ombres plus fidèles au décor, et une consommation de mémoire vidéo moindre.

Enfin, notez que ces annonces se sont accompagnées d’une autre en parallèle : Advanced Shader Delivery, qui doit réduire les saccades dues à la compilation des shaders en livrant des shaders déjà compilés. La fonction est déjà prise en charge par AMD pour ses Radeon RX 7000 et 9000 dans les derniers pilotes. Chez Intel et NVIDIA, il faudra attendre une nouvelle mouture.

Discord travaille à se débarrasser d’Electron pour son client « desktop », à destination de Windows, macOS et Linux. La rumeur courait depuis un moment, mais Stanislav Vishnevskiy en personne, cofondateur et directeur technique de l’entreprise, l’a confirmé sur X.

Son message s’accompagne d’ailleurs d’une capture, montrant le processus « Discord Phoenix » (nom de code de cette future mouture) et sa consommation de 290 Mo de mémoire vive. On remarque d’autres éléments, dont probablement un clin d’œil à Steam et ses 856 Mo consommés, l’application de Valve utilisant des technologies web.

Ce changement est attendu de pied ferme, car Discord peut consommer jusqu’à plusieurs Go de mémoire. Nous l’évoquions fin septembre, quand l’arrivée d’un mode jeu avait été révélée par le compte Discord Previews. La différence pourrait donc s’avérer énorme, libérant une grande quantité de RAM au profit des jeux, Discord étant souvent associé aux plaisirs vidéoludiques.

Dans son message, Stanislav Vishnevskiy indique que la nouvelle application sera intégralement en Rust, langage que l’entreprise utilise déjà pour différents composants. L’interface sera bâtie avec GPUI, un framework accéléré matériellement par le GPU pour Rust. Dans des réponses données sous son tweet d’origine, on apprend également que l’application aura exactement la même apparence qu’aujourd’hui, que le support de Linux devrait en être amélioré et qu’une version web continuera d’exister, Discord abandonnant l’actuel JavaScript pour du WebAssembly (Wasm).

Enfin, Stanislav Vishnevskiy espère que cette nouvelle version sera « bientôt » proposée en test aux utilisateurs. Le responsable n’en parle pas, mais il s’agira probablement du canal Canary de l’application.

Ram, ram, rameurs ramez...

Microsoft l’assure encore : Windows 11 consomme moins de mémoire vive. Ce serait surtout le cas pour les machines dotées de 8 Go de RAM, dans un contexte toujours plus tendu de pénurie et d’explosion des prix. Bien que la communication ait une visée marketing, l’entreprise assure que les efforts se poursuivent.

2026 doit marquer un tournant dans l’histoire de Windows 11. Microsoft communique abondamment depuis le début de l’année sur un effort général et profond autour de son système, afin de répondre aux critiques. L’éditeur aura pris le temps de la réflexion, depuis la commercialisation de son produit en octobre 2021.

Comme le rappelle notamment Windows Central, la sortie du MacBook Neo et de ses 8 Go de mémoire a mis en lumière les défaillances de Windows dans ce domaine. Le système est accusé d’être lent, peu réactif, un ogre vorace en mémoire aux interfaces bâties sur des technologies web et pénible à utiliser. Avec les tensions croissantes sur la mémoire vive et la NAND (dans les SSD), et probablement sous pression des constructeurs qui aimeraient lancer des configurations plus chichement équipées, Microsoft devait réagir. D’autant que Windows 11 demande officiellement 4 Go de mémoire pour fonctionner.

Trois axes d’amélioration

Dans son billet du 3 novembre, Microsoft commence par indiquer qu’une mémoire pleine n’est pas en soi un problème : les données et applications se tiennent prêtes dans un certain contexte, qui peut évoluer à mesure que les besoins changent au cours de la session. « Le vrai test est de savoir si votre PC reste réactif, pas de la quantité de mémoire inutilisée », affirme l’entreprise.

Trois leviers sont quand même mentionnés pour les améliorations de ce mécanisme. La compression des données d’abord, pour réduire la taille des informations moins utilisées. La fonction existe depuis des années, mais elle a été retravaillée pour les configurations à 8 Go, a priori pour être plus agressive. En conséquence, Windows 11 peut garder jusqu’à 2 Go de données actives supplémentaires en mémoire, réduisant les chances qu’un onglet ou une application ait besoin d’être complètement rechargé.

Microsoft indique ensuite avoir donné la priorité aux interactions, surtout les principales comme le menu Démarrer, le clic droit, la recherche, les paramètres, l’Explorateur ou encore l’outil Capture d’écran. Autant de composants qui répondraient jusqu’à 20 % plus vite, sans que Microsoft ne détaille sa méthode de calcul. Le système sait mieux suspendre certaines activités quand la machine est sollicitée par l’utilisateur, par exemple l’indexation.

Un mécanisme de lancement accéléré a également été mis en place, dont Edge est la première application à profiter. Le gain de temps peut grimper jusqu’à 33 %, mais il est de 15 % en moyenne. Microsoft ajoute que ce mécanisme est ouvert aux applications tierces. À propos d’Edge, le navigateur met désormais en veille les onglets après 15 min par défaut, contre 2 heures jusqu’à présent.

Enfin, Microsoft travaille sur les applications courantes. Dans des scénarios multitâches impliquant Windows, Edge et la suite Office, les gains observés grimpaient jusqu’à 900 Mo, dont jusqu’à 360 Mo pour Office. L’éditeur explique que les améliorations viennent aussi bien de la manière dont la mémoire est gérée et de comment elle est utilisée par les applications, mais sans donner plus de détails.

Les éditeurs tiers doivent eux aussi profiter de ces améliorations, en théorie. Microsoft cite l’exemple du client WhatsApp pour Windows, qui aurait constaté un gain à deux chiffres, là encore sans plus de précision. Drôle de choix d’ailleurs, car cette application est probablement l’une des pires en matière d’efficacité : WhatsApp a mis fin à son application native et a basculé sur des technologies web, avec une consommation oscillant entre 1 et 3 Go de mémoire. À moins de besoins spécifiques, la version web du service fera largement l’affaire.

La route sera longue

La fin du billet mentionne plusieurs autres améliorations en préparation. Par exemple, une compression des données en mémoire « encore plus intelligente et efficace ». Plus intéressant, il y a un travail en cours pour qu’un plus grand nombre de fonctions et d’applications partagent des éléments communs, avec moins de chargements en mémoire à la clé. La recherche et les widgets devraient ainsi partager un seul moteur web. Idem pour OneDrive et Photos, même si on ignore s’il s’agit là encore d’un moteur web ou d’autres composants.

D’autres chantiers sont en cours, dont la progression du framework natif WinUI 3 pour un nombre croissant d’applications. Microsoft dit également être en discussion avec les fabricants de PC et de puces pour « optimiser » la quantité de mémoire que le matériel réclame pour fonctionner. L’éditeur affirme enfin travailler avec des développeurs tiers pour « aider leurs apps à utiliser plus efficacement la mémoire ».

Toutes ces informations manquent cependant de précision. Les notes en bas de page montrent que les gains observés sont souvent basés sur un faible nombre de machines et dans des cas favorables. Il ne semble pas y avoir pour l’instant de tests indépendants. Si le mouvement de fond va dans le bon sens, il est donc difficile de savoir aujourd’hui dans quelle mesure ces améliorations sont efficaces.

Ce billet comporte en outre une dimension marketing très claire. D’une part, il se termine justement par des offres sur des PC peu onéreux, comme une offre à 429 dollars chez Walmart. D’autre part, il est évident que Microsoft travaille au successeur de Windows 11. Le système ayant agacé par de nombreux aspects depuis sa sortie, l’éditeur doit redorer son image avant d’avoir un nouveau produit à vendre.

Ce point est loin d’être anodin. La fin précipitée de Windows 10 (même si l’Europe a un traitement de « faveur »), le passage forcé à Windows 11, l’expérience utilisateur moyenne, la montée en puissance de Linux ou encore l’agacement engendré par la prolifération des outils IA sont autant de facteurs à prendre en compte. Si « Windows 12 » n’est pas suffisamment attirant, la question d’une bascule vers un autre environnement se posera d’autant. Microsoft a donc tout intérêt à continuer le travail sur ce que l’on attend d’un système d’exploitation : performances, fiabilité et sécurité.