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Quelle est la station de travail qui convient le mieux pour Autodesk Showcase et 3ds max et comment choisir une configuration ?

Autodesk Showcase et 3ds max sont des outils de visualisation très efficaces dans les domaines de l'industrie, de la conception et du développement de produits, en particulier pour réaliser des revues de conception virtuelles. L'un des premiers problèmes que rencontrent les professionnels est de savoir comment optimiser leur station de travail. CADplace a regardé les deux applications de plus près et a mesuré les effets de leur fonctionnement sur les CPUs et GPUs.

Un point sur la configuration matérielle requise :

Puisque les deux applications ont été conçues pour réaliser des graphiques 3D interactifs, vous pourriez être tenté de les traiter de la même manière lorsque vous choisissez une station de travail. Nos tests vous montrent à quel point ces programmes sont différents en terme de configuration matérielle requise. Les résultats confirment certains points auxquels on pouvait s'attendre en ce qui concerne les programmes 3D mais nous réservent aussi une ou deux surprises.

Autodesk Showcase et 3ds max sont tous les deux des programmes 3D en temps réel mais ces deux programmes utilisent la station de travail de différentes manières.

3ds max et 3ds max design proposent de la modélisation 3D, de l'animation et du rendu dans une vaste gamme de domaines allant de l'architecture aux jeux en passant par le design mécanique. Le programme a une longue histoire derrière lui puisqu'il remonte à MS DOS, sorti avant même la naissance du premier produit Windows baptisé 3D Studio Max au milieu des années 90. Il est très performant dans les trois domaines de la modélisation, de l'animation et du rendu. La modélisation et l'animation sont des processus 3D extrêmement interactifs dans 3ds max alors que le rendu l'est beaucoup moins pour de nombreux utilisateurs de 3ds max.

La raison d'être d'Autodesk Showcase est de proposer un rendu en temps réel très haut de gamme. La force de ce produit est la conception automobile : il a été développé par l'équipe d'Alias, équipe responsable des outils de conception. Autodesk est devenu propriétaire de Showcase en faisant l'acquisition d'Alias il y a plusieurs années. Le produit met en œuvre un puissant système de représentation de scènes appelé SceniX. Ce système est au cœur de tout programme 3D et en l'occurrence, SceniX a été conçu pour produire le rendu en temps réel le plus rapide et de la meilleure qualité possible. SceniX est également utilisé dans des produits de RTT et de Bunkspeed.

Ces applications nécessitent des stations de travail fonctionnant rapidement et des cartes graphiques professionnelles

Les systèmes que nous avons essayés sont des stations de travail professionnelles équipées de cartes graphiques professionnelles. Nous avons testé les stations de travail suivantes :

Les cartes graphiques professionnelles essayées étaient les suivantes :

  • AMD FirePro W8000
  • NVIDIA Quadro 6000
  • NVIDIA Quadro K5000

Toutes les stations de travail essayées étaient équipées de bi-processeurs Intel Xeon. En utilisant différentes configurations de stations de travail pour tester de petits et grands modèles, nous avons pu identifier les situations où les systèmes offraient des performances équilibrées, celles où la performance rencontrait des obstacles, et celles où ces obstacles étaient finalement levés.

Dans ces essais nous avons utilisé le contrôle performance Windows pour observer le niveau de saturation des processeurs du système. Nous avons ainsi pu déterminer quand le système utilisait efficacement les cœurs multiples et tester si les applications utilisaient efficacement ces cœurs multiples. Nous avons utilisé un programme similaire pour mesurer, pour chaque activité, le niveau de saturation du CPU et observer comment le GPU se comportait, et quels en étaient les résultats. Enfin, nous avons pu observer le fonctionnement de la technologie Turbo Boost d'Intel pendant nos tests, et noter à quel moment Turbo Boost permettait d'augmenter la vitesse du CPU.

Notre modèle, pour cet essai, était soit une seule Ferrari ou un parking entier de 25 Ferrari, qui représentent 5 jours de production. Notre essai a donc consisté à comparer le rendu de chaque programme, à observer les changements de qualité du rendu et de la performance en fonction des tailles des modèles, et à mesurer combien ces modèles affectent les niveaux de saturation des CPUs et GPUs.

Quelles étaient nos attentes ? Comment pensions-nous que Showcase et 3ds max utiliseraient le matériel ?

En matière de modélisation et de visualisation 3D interactifs avec un rendu matériel en temps réel et de bonne qualité, la règle générale est qu'un cœur CPU soit saturé et que le GPU fonctionne également à capacité maximale, que ce soit pour la CAO, l'animation ou le design. Un équilibre parfait consisterait à ce que le cœur CPU soit presque plein, tout comme le GPU, et à avoir une excellente fréquence d'images (nombres d'images par seconde) .

Avec le rendu final ou le traçage (ray-tracing), qui sont des processus hautement parallèles et nécessitent de très nombreux calculs, on peut s'attendre à voir chaque cœur CPU fonctionner à une capacité de 100%. À moins que le programme de rendu n'utilise le GPU pour accélérer ces calculs, nous pourrions nous attendre à ce que le GPU tourne au ralenti.

En d'autres termes, si la plus grande partie de votre travail avec ces deux produits est interactive, et si vous n'utilisez pas le mode ray-tracing d' Autodesk Showcase ni le rendu en réseau pour 3ds max, vous pourrez très bien configurer votre station de travail avec un seul processeur Xeon, pour autant qu'il soit rapide, et un GPU très rapide également.

3ds max : performance et configuration

Selon notre règle générale, 3ds max devrait faire fonctionner un seul CPU et un seul GPU à des niveaux correspondant aux exigences et à la taille de notre modèle.

3ds max utilise une méthode d'affichage en temps réel qui s'appelle la dégradation adaptative. Cette méthode permet de simplifier l'image pour maintenir le nombre d'images par seconde puis de continuer à raffiner l'image une fois que vous avez arrêté de déplacer le modèle. Cette méthode d'affichage, que l'on rencontre fréquemment, est acceptable pour la majorité des modélisateurs. L'interactivité est prioritaire sur la qualité de l'image.

En commençant par une seule Ferrari, nous n'avons constaté aucun problème avec les configurations que nous avons testées. Le CPU, tout comme le GPU, étaient légèrement sollicités, et l'interactivité constatée était excellente. Et vous ne rencontrerez aucun problème avec un bi-processeur Xeon 3.3GHz équipé d'une Quadro 6000.

De grands modèles en 3ds max posent un challenge à la configuration de la station de travail.

Lorsque nous avons effectué ces tests sur notre grand modèle, la performance de 3ds max est restée fluide et interactive avec l'affichage à dégradation adaptative. Un seul des cœurs du CPU s'est trouvé saturé à 100% comme on pouvait s'y attendre.

Quelles ont donc été nos surprises ? Tout d'abord, le fait que le GPU soit à peine sollicité : environ 20% seulement, la plupart du temps. Ceci indique que si vous travaillez de manière interactive sur des modèles petits ou grands avec 3ds max, vous n'aurez pas besoin des GPUs haut de gamme ou ultra haut de gamme que nous avons essayés ici et qu'une carte graphique Quadro ou FirePro de milieu de gamme fera très bien l'affaire. Seul un cœur du CPU est sollicité, et par conséquent une station de travail à un seul CPU représente également votre meilleure option.

Pour le CPU, la règle générale s'applique. Les cartes graphiques interactives utilisent rarement la technologie “multi-threading” et donc un seul CPU, pour autant qu'il soit rapide, est la meilleure option.

En ce qui concerne la carte graphique, les tests ont donné lieu à eu une petite surprise. Vous vous attendriez normalement à ce qu'un programme 3D interactif nécessite la carte graphique la plus rapide possible. Mais 3Ds max ne nécessite pas de carte graphique haut de gamme ou ultra haut de gamme. Ce n'est pas parce que des graphiques rapides ne sont pas requis. C'est parce que 3ds max ne peut tout simplement pas tirer avantage de cartes graphiques plus rapides.

Nous en reparlerons plus tard, mais gardez à l'esprit que ceci s'applique à une station de travail 3ds max pour la modélisation et l'animation interactifs. Nous recommandons dans ce cas d'utiliser un seul processeur relativement rapide avec une carte graphique solide de milieu de gamme.

Showcase performance et configuration

En tant que programme de rendu 3D interactif en temps réel, on pourrait s'attendre à ce que Showcase ait deux caractéristiques principales:

  • qu'il sollicite le GPU à presque 100% de ses capacités
  • qu'il utilise un seul cœur CPU

Il existe une grosse exception, qui est évidente, dans Showcase. Le programme est également doté d'un mode de rendu ray-tracing interactif qui est basé sur des calculs relevant seulement du CPU. Ce mode ne sature pas le GPU et il utilise autant de cœurs CPU que le système met à sa disposition.

Pour le reste, notre distinction s'applique bien là aussi. Les différences de rendu entre les petits et grands modèles ont montré que le GPU était saturé avec le petit modèle de Ferrari et offrait une performance impressionnante en termes d'images par seconde, de 70 à 100 IPS avec un rendu matériel de grande qualité.

À la différence de 3ds max, la qualité visuelle est la priorité de Showcase. Ceci signifie que le nombre d'images par seconde baisse avec le plus grand modèle, mais que la qualité du rendu demeure exceptionnelle.

Avec le modèle représentant 25 Ferrari, le nombre d'images par seconde s'abaisse comme prévu, mais le rendu demeure interactif (5 à 6 IPS). C'est la raison pour laquelle Showcase et d'autres programmes similaires sont basés sur des moteurs 3D à très haute performance tels que SceniX. La qualité du rendu en temps réel à ce taux d'images par seconde, qui est bien au-delà des capacités de 3ds max, est une caractéristique absolument essentielle d'Autodesk Showcase.

Lors des tests réalisés sur la Quadro K5000, une carte graphique plus rapide, nous avons observé que le niveau de saturation du GPU descendait à 50% selon la quantité de données visibles sur notre scène. Ceci met en évidence un problème au sein du CPU et de ses systèmes connexes. Si le GPU n'est pas totalement sollicité par un programme tel que Showcase, la raison en est que le reste de la station de travail ne peut alimenter le GPU suffisamment rapidement. Le système était plus équilibré lorsque nous utilisions la Quadro 6000 pour faire tourner notre modèle de 25 Ferrari.

Avant d'aborder nos options de configuration, tentons de répondre à un certain nombre de questions connexes. La première concerne la technologie Turbo Boost.

Les technologies Scenix et iray exploitent le GPU pour des stations de travail graphiques plus performantes.

L'utilisation de SceniX dans Showcase vaut la peine d'être mentionnée car c'est une technologie-clé pour permettre à Showcase de proposer un rendu réaliste et en temps réel pour des revues de design virtuelles. C'est la raison d'être de ce produit et bien que cet objectif puisse être atteint sans SceniX, il serait beaucoup plus difficile de le faire.

L'autre technologie, iray, fait partie de 3ds max et a été développée par la Mental Images team de NVIDIA. Elle permet d'exploiter le GPU pour accélérer le rendu final. Cela vaut non seulement la peine d'y jeter un œil mais si vous l'utilisez, elle changera votre configuration requise pour 3ds max.

Comment configurer votre station de travail pour Autodesk Showcase et 3ds max?

Voyons quelles conclusions on peut tirer des données de performance glanées en utilisant ces deux programmes de visualisation. Notre règle générale a été démentie par 3ds max mais s'applique à Showcase.

Nous nous concentrerons sur les choix de GPU et de processeur(s). Il est évident qu'une quantité suffisante de mémoire et qu'un système de stockage rapide sont nécessaires. Il est inutile d'avoir de très bons outils logiciels et d'investir dans de bonnes cartes graphiques et de bons processeurs si le reste de la station de travail ne peut pas suivre.

3ds max est un programme proposant un grand nombre de fonctions. À la différence de Showcase, sa raison d’être n'est pas de fournir un rendu interactif ultra-réaliste. Et le moteur 3D n'est clairement pas optimisé pour cette fonction, à la différence du moteur 3D de Showcase, qui est optimisé exactement pour cette fonction. Nos tests concernant le modelage 3D interactif et la manipulation du modèle montrent que le programme ne tire aucun profit de la présence de processeurs multiples, et n'exploite pas la pleine puissance d'un GPU haut de gamme ou ultra haut de gamme.

Notre configuration 3ds max consiste en

  • Une station de travail équipée d'un seul processeur rapide
  • Une carte graphique professionnelle de milieu de gamme

Les exemptions sont les suivantes :

  • S'il s'agit de votre système de rendu principal pour les rendus finaux et animations dans 3ds max, c'est à dire, si le rendu ne se fait pas en réseau.
  • Si vous utilisez iray pour le rendu, utilisant plusieurs GPUs pour le rendu final.

Si ces exceptions s'appliquent à votre configuration, mettez à niveau et optez pour un système bi-processeur. Si vous utilisez iray, mettez à niveau et optez pour un GPU haut de gamme ou ultra haut de gamme.

Autodesk Showcase tirera parti de la carte graphique la plus rapide que vous pourrez installer dans votre station de travail. Ceci dit, vous devrez vous assurer que le reste du système soit aussi performant pour que le GPU puisse être sollicité à 100%. Bien que ceci n'implique pas forcément d'installer deux processeurs, il vous faudra vous procurer le processeur simple le plus rapide possible, une carte-mémoire performante et un système de stockage rapide.

Notre configuration Autodesk Showcase consiste en :

  • Un GPU professionnel haut de gamme ou ultra haut de gamme
  • Un CPU Xeon simple, très rapide

L'exception à cette configuration est

  • si vous pensez faire un usage extensif du mode de rendu ray-tracing de Showcase.

Si c'est le cas, vous devrez opter pour l'ajout d'un deuxième CPU à votre station de travail.

Harmoniser la configuration

Il est assez probable que vous utilisiez ces applications sur une seule et même station de travail et dans ce cas, il est assez facile d'harmoniser la configuration. Concernant les configurations non-exceptionnelles, vous auriez intérêt à utiliser la configuration Showcase pour les deux applications car ceci vous procurera une solution graphique de meilleure performance. Ce faisant, vous augmenterez également la performance d'iray dans 3ds max.

Si votre utilisation de Showcase est un peu plus modeste, vous pourriez vous satisfaire de la configuration 3ds max recommandée, mais ils sera alors préférable de choisir une carte graphique un peu plus haut de gamme.

Enfin, ne perdez pas de vue que cette station de travail sera utilisée en production pendant plusieurs années. Anticipez vos besoins d'au moins un an lorsque vous évaluez les tailles des modèles et exigences du système, puis planifiez votre configuration de station de travail en fonction de ces prévisions.

Trois technologies différentes qui permettent d'améliorer la performance :  

Maintenant, un dernier point sur trois technologies mises en œuvre dans les programmes que nous avons évoqués.

Iray et SceniX sont des technologies graphiques essentielles dans 3ds max et Showcase

Iray et Scenix proposent une technologie graphique absolument fondamentale, respectivement dans 3ds max et Showcase. Ces deux logiciels ont été conçus par NVIDIA et partagent un héritage allemand. Iray a été conçu par l'équipe de Mental Images à Berlin, en Allemagne. Mental Images représente depuis de nombreuses années une référence en matière de programmes de rendu haut de gamme. L'entreprise a également collaboré avec NVIDIA pour le développement de ses logiciels avant d'être achetée par cette dernière. Iray est vendu à de nombreux développeurs de logiciels dont Autodesk pour 3ds max.

SceniX, auparavant connu sous le nom de NV Scenegraph, est un logiciel en libre utilisation développé par l'autre groupe d'experts de la 3D de NVIDIA à Aix-la-Chapelle en Allemagne. Au départ, l'équipe d'Aix-la-Chapelle avait été rachetée par NVIDIA à l'entreprise graphique allemande ELSA GmbH à la fin des années 90. Ce logiciel est gratuit ce qui fait que tous les développeurs qui en ont besoin peuvent avoir accès à la technologie graphique haute performance en temps réel. Et le logiciel est, à sa façon, devenu une référence dans notre secteur. Par exemple, il y a de grandes chances que la revue de design virtuelle réalisée avant de produire la voiture que vous avez dans votre garage ait été effectuée à l'aide de SceniX puisque tous les grands produits de visualisation du design, y compris Autodesk Showcase, utilisent SceniX.

La technologie Turbo Boost améliorera-t-elle la performance sur des applications multi-threadées?

Dans une évaluation que nous avions faite de Turbo Boost, nous avions commis une erreur. La technologie Turbo Boost 2.0 est capable d'augmenter la fréquence d'horloge des cœurs CPU même lorsque tous les cœurs fonctionnent à 100% de leurs capacités. Nous l'avons remarqué à de nombreuses reprises lors de nos essais, et c'était une agréable surprise à laquelle nous ne nous attendions pas.

Intel a décrit Turbo Boost 2.0 à CADplace juste après le lancement, intervenu récemment, de Dell Precision à Londres. Le fait est, tout simplement, que Turbo Boost 2.0 est une technologie relativement intelligente qui stimule la performance à chaque fois qu'elle le peut en plus de ne pas augmenter les vitesses du CPU lorsque le CPU ne peut tirer avantage d'une telle augmentation.

Tarifs d' Autodesk Showcase et de 3ds Max

Les prix de Showcase et de 3ds Max sont disponibles sur le site d'Autodesk :

Autodesk Showcase 2014 : €1,100 

Autodesk 3ds Max et 3ds Max Design 2014 : €3;900