Test de la Nvidia GeForce RTX 4090 : l’excès de puissance

La Nvidia GeForce RTX 4090 représente ce que Nvidia sait faire de mieux en 2022 pour les joueurs et les créateurs de contenu. La marque met à contribution sa nouvelle architecture Ada Lovelace avec un nouveau procédé de fabrication custom TSMC 4N tout en maximisant les caractéristiques. Cela donne un produit de tous les superlatifs, jusque dans le prix démarrant à 1949 euros pour le modèle Founder Edition.

Un tel test ne se destine donc pas tant à réellement sonder un futur achat, mais surtout à mesurer l’état de l’art du côté de GeForce pour les mois à venir.

Ada Lovelace et GeForce RTX 4090

La GeForce RTX 4090 est donc basée sur la nouvelle architecture Ada Lovelace. Nous vous proposons un dossier dédié à Ada Lovelace pour comprendre en détail les nouveautés introduites. Retenez que le nouveau procédé de fabrication de TSMC a permis à Nvidia d’augmenter le nom d’unités de calcul et la fréquence de fonctionnement. De plus, elle introduit plusieurs changements notamment du côté des RT Core pour offrir plus de performances dans les jeux modernes utilisant le ray tracing. Il y a enfin les nouveaux Tensor Core chargés de faire tourner le tout frais DLSS 3 que nous testons également ici.

Voici les caractéristiques de la carte Founder Edition que nous testons.

• AD102
• 16384 CUDA Cores
• 512 Tensore Core (4e génération)
• 128 RT Cores (3e génération)
• Fréquence boost : 2520 MHz
• VRAM : 24 Go GDDR6X – 384 bit – 21 Gb/s
• Bande passante mémoire : 1000 Go/s
• Double moteur NVENC (encodage 2x plus rapide sur les applications compatibles)
• TSMC 4N
• TGP : 450W
• Taille de la puce : 608,5 mm²

Notre exemplaire de test nous a été prêté par Nvidia.

Une Founder Edition encombrante et pourtant compacte

Avant de passer aux résultats de performance, il faut tout de même parler du design de la GeForce RTX 4090 Founder Edition de Nvidia, tant on parle d’une carte hors norme. Il s’agit ici du modèle maison de Nvidia, qui est donc « compact » face aux modèles développés par les autres fabricants (Asus, MSI, Gigabyte, etc.). Et pourtant, il s’agit d’un véritable monstre.

N’importe quelle carte graphique conventionnelle apparait minuscule à côté d’une GeForce RTX 4090. Cette dernière occupe pas moins de trois slots de hauteur dans un boitier, pour un volume de 304 mm en longueur et 138 mm en largeur.

L’alimentation de la carte, nous reviendrons plus bas sur sa consommation, se fait à l’aide du nouveau port PCIe Gen 5. Comme sur la génération 3000, Nvidia prévoit un adaptateur. Cette fois, il permet de connecter 4 x 8 broches PCIe d’alimentation. C’est la première fois que nous voyons une carte avec autant de connecteurs d’alimentation.

Source : Anthony Wonner – Frandroid

Source : Anthony Wonner – Frandroid

Pour le reste la qualité de fabrication est toujours au rendez-vous et Nvidia réutilise dans les grandes lignes le design des Founder Edition de la génération 3000. Dans le détail, on remarque un agrandissement de la taille des ventilateurs et quelques changements dans la circulation de l’air.

Source : Anthony Wonner – Frandroid

Source : Anthony Wonner – Frandroid

Source : Anthony Wonner – Frandroid

Source : Anthony Wonner – Frandroid

Configuration utilisée

• Carte mère : X570 Asus ROG Crosshair VIII HERO (Wi-Fi)
• Processeur : AMD Ryzen 7 5800X (3,8 / 4,7 GHz, 8 cœurs, 16 threads)
• Mémoire : 32 Go de RAM DDR4 2666 MHz (deux kits Corsair Vengeance CMK16GX4M2Z2666C16)
• SSD : Samsung 970 1 To NVMe, MSI M480 Play 1 To
• Alimentation : BeQuiet Dark Power Pro 1500W
• Boitier : In Win 303
• Logiciel : Windows 11 2022 (avec les pilotes Nvidia Game Ready 521.90)

Nous avons utilisé un moniteur ASUS ROG XG27UQR de 27 pouces avec une définition 4K UHD 3840 x 2160 pixels capable de monter à 144 Hz.

Benchmarks synthétiques

On commence par des benchmarks synthétiques, pratiques pour se donner une première idée du niveau de performance offert par la carte et la comparer aux autres cartes.

3DMark Time Spy Extreme

Time Spy Extreme de 3DMark reste la référence pour tester les performances sur une scène 3D très complexe en rastérisation et en 4K UHD.

La GeForce RTX 4090 explose assez littéralement tout ce qui se faisait jusque-là avec un score record de 18 957 points (GPU Score). À titre de comparaison, une GeForce RTX 3090 Ti qui représentait le meilleur de la génération précédente atteignait péniblement les 13 000 points sur ce test. Cela représente un gain de 45 % de puissance de calcul d’une génération sur l’autre, et ici, on n’intègre aucune assistance comme le DLSS 3.

3DMark Ray Tracing

3DMark propose aussi un benchmark entièrement dédié à la fonction ray tracing. Elle sollicite énormément les cartes graphiques à genoux et les met généralement à genoux. Généralement, car la GeForce RTX 4090 affiche un résultat insolent : 134 images par seconde en moyenne.

Là encore il faut comparer avec l’ancienne génération pour vraiment se rendre compte du gap important franchi par Nvidia. Une GeForce RTX 3080 Ti testée par nos soins atteignait 54,61 images par seconde. D’après 3DGuru, une GeForce RTX 3090 Ti overclockée affichait 62 images par seconde.

La GeForce RTX 4090 fait donc tout simplement mieux que le double de performances face à la 3090 Ti. Cela vérifie les assertions de Nvidia concernant les progrès réalisés par son architecture et ses RT cores en particulier. La nouvelle architecture Ada Lovelace est non seulement très performante pour les jeux historiques, mais donne tout son souffle avec du ray tracing.

3DMark DLSS

Le Nvidia DLSS feature test est un autre benchmark de 3DMark dédié à une fonction précise. Nous ne l’utilisons pas habituellement puisqu’elle concerne une technologie propriétaire de Nvidia et qu’il n’est pas vraiment pertinent de la tester individuellement. Nous faisons exception ici, car nous avons pu voir une build de 3DMark intégrant le support de DLSS 3.

Le logiciel a donc fait tourner la même scène 3D avec et sans DLSS 3, dans les deux cas en 3840 x 2160 pixels. Avec la GeForce RTX 4090 on passe de 55,51 FPS sans le DLSS à 167,86 FPS avec la fonction activée, soit une multiplication par trois de la fluidité.

V-Ray

Le V-Ray Benchmark permet d’évaluer les performances de la carte graphique dans un usage professionnel de modélisation 3D en utilisant du ray tracing. Sur ce test, la GeForce RTX 4090 est capable de gérer 5291 vrays. À titre de comparaison, le site 3DVF avait obtenu 2859 vrays sur une GeForce RTX 3090 Ti.

Sur le test V-Ray GPU CUDA, la RTX 4090 obtient 4209 vpaths, contre 2153 pour la RTX 3090 Ti chez Puget Benchmark.

Performances dans les jeux vidéo

Cyberpunk 2077

Cyberpunk 2077 a beau avoir eu un lancement chaotique, il reste à ce jour le meilleur benchmark vidéoludique. Le jeu propose en effet à la fois un open world très gourmand en ressource avec une grande ville et de la population, et en même temps tous les derniers effets techniques comme un rendu en ray tracing.

Malheureusement, nous n’avons pu avoir accès au futur mode mis en avant par Nvidia pour augmenter le nombre d’effets en ray tracing. En revanche, nous avons eu accès à une build avec le DLSS 3 disponible. Nous avons réglé tous les paramètres graphiques au maximum et le ray tracing en ultra.

On obtient un jeu qui tourne à 40 images par seconde en moyenne en 3840 x 2160 pixels ce qui est déjà un excellent résultat. En activant le DLSS 2, on passe à 77 images par seconde et on dépasse donc la barre des 60 FPS souvent demandée par les joueurs. Avec le DLSS 3, la fluidité s’encode à 132 images par seconde. Ici, la génération d’images remplit parfaitement son rôle et permet de multiplier par deux les performances en jeu.

Flight Simulator

Le jeu Flight Simulator de Microsoft est un cas très intéressant pour Nvidia et le DLSS 3. En effet le jeu est à la fois une claque graphique depuis son lancement en 2020 et constitue ainsi un défi pour tous les PC de jeux, et en même temps un jeu fortement lié au processeur. Avec ses énormes besoins en simulation, la fluidité de Flight Simulator peut donc être limitée par le CPU, le processeur central du PC. Le DLSS 3 intègre un système de génération d’image utilisant entièrement la carte graphique de façon autonome. Autrement dit, cette technologie permet de lever les limitations causées par le CPU.

C’est ce que nous avons pu vérifier dans une build du jeu intégrant le DLSS 3. Nous avons trouvé un exemple parfait pour l’illustrer avec un vol sur New York. Sans DLSS, sur le vol découverte au-dessus de Central Park, notre jeu tournait à 44 images par seconde. En activant le DLSS 2, le jeu tourne encore à 44 images par seconde. Oui, exactement le même résultat, car c’est notre processeur qui freine les performances de la carte graphique. En activant le DLSS 3 et la génération d’image en revanche, on passe à 93 images par seconde et on double la fréquence de fonctionnement.

Avec d’autres vols, nous avons été en mesure de retrouver les performances avancées par Nvidia et monter à 123 images par seconde. Notez que sur le jeu Flight Simulator nous avons relevé une augmentation de la latence système. Sur notre voyage autour de Central Park, nous relevons ainsi une latence de 65 ms avec DLSS 3 contre 57 ms sans la fonction et sans Nvidia Reflex.

Les habitués des simulations de vol savent qu’il était encore inespéré il y a quelques années de monter au-dessus des 40 images par seconde, d’autant plus sur quelque chose d’aussi abouti techniquement que Flight Simulator. Autant dire qu’atteindre 120 images par seconde n’appartenait même pas au domaine du rêve.

On découvre donc les plus grandes capitales et merveilles du monde avec une qualité graphique invraisemblable et dans une fluidité sans pareil. Tout cela a tout de même un coût sur la qualité d’image sur lequel nous allons revenir plus bas.

Red Dead Redemption 2

Le dernier titre de Rockstar Games est un jeu à la fois très gourmand et toujours impressionnant graphiquement en 2022. Il n’intègre pas les dernières techniques de rendu comme le ray tracing, mais il représente ce que l’on sait faire de mieux avec les technologies jusque-là.

Il illustre bien sa gourmandise puisque le benchmark intégré du jeu affiche une fluidité de 108 images par seconde en moyenne avec une définition de 3840 x 2160 pixels et les paramètres graphiques poussés au maximum.

Watch Dogs Legion

Parmi les jeux d’Ubisoft, Watch Dogs Legion propose un moteur graphique plus moderne prenant en charge le ray tracing. Il intègre un benchmark que nous avons fait tourner avec les options au maximum dont les effets de ray tracing.

Le jeu n’a pas besoin du DLSS pour tourner correctement dans ces conditions avec une GeForce RTX 4090. On atteint en effet un résultat de 58 images par seconde en moyenne. Le niveau de performance est très stable avec 1 % Low FPS à 45. Cela signifie que l’on tombe très rarement en dessous des 45 images par seconde.

Overwatch 2

Le jeu de tir à la première personne a fait son retour avec un deuxième épisode particulièrement mis en avant par Nvidia. Le jeu prend en compte Nvidia Reflex et permet à la firme de mettre en avant des performances de ses cartes pour multiplier les images par seconde et réduire la latence.

Et des performances de pointe, la GeForce RTX 4090 est capable de les tenir. En 3840 x 2160 pixels avec les détails réglés sur Ultra, la carte est capable de monter à 317 images par seconde, bien au-delà des 144 Hz de notre écran. La latence moyenne de notre PC à ce niveau est de 10 ms en moyenne, c’est très faible.

Fortnite

Toujours parmi les jeux compétitifs multijoueurs où les performances comptent avant tout, nous avons Fortnite. Nous avons fait tourner le jeu avec toutes les options graphiques au maximum et en 4K UHD. Le ray tracing est également activée avec tous les paramètres au maximum.

Sans DLSS, le jeu affiche seulement 48 images par seconde en moyenne. Nous testons le jeu pendant une longue session de plusieurs scènes 3D émulant les différents aspects du jeu (scène de construction, scène d’affrontement, etc.). On voit que Fortnite est toujours un jeu relativement gourmand malgré son apparence quand on active le ray tracing. En activant le DLSS 2 en mode performance, on passe à 91 images par seconde en moyenne.

Mais, si vous souhaitez jouer en mode compétitif, le ray tracing a sans doute peu d’importance pour vous. Sans cette option, le jeu affiche entre 130 et 180 images par seconde selon que l’on profite ou non du DLSS.

Les autres jeux que l’on a testés

Nous avons également testé d’autres jeux qui ne méritaient pas forcément une emphase. Dans tous les cas nous les testons avec les options au maximum et en 4K UHD (3840 x 2160 pixels).

• Spider-Man Remastered : 96 images par seconde (DLSS 2, limité par le CPU)
• Doom Eternal (RT, pas de DLSS) : 217 images par seconde
• Metro Exodus (Extreme, RT Ultra, pas de DLSS) : 70 images par seconde
• F1 2022 (DLSS 3) : 167 images par seconde
• Resident Evil Village : 178 images par seconde

Comme nous l’indiquons, dans le cas du jeu Spider-Man Remastered, nous avons clairement une limite venant du processeur ou du jeu lui-même qui nous empêchait d’atteindre des fréquences très élevées.

Le DLSS 3 : des gains en fluidité, mais la qualité d’image ?

Comme on l’a vu tout au long des différents tests, le DLSS continue d’être la solution miracle de Nvidia pour multiplier les performances. Avec le DLSS 3, on passe un nouveau palier et l’on atteint facilement les 120 images par seconde, même dans les jeux les plus exigeants.

Sur le gain de performance, le résultat est donc indéniable. En revanche, le DLSS n’augmente pas le nombre de FPS par « magie ». Le DLSS 3 repose sur plusieurs technologies pour fonctionner :

• DLSS 2
• Frame Generation
• Nvidia Reflex

Le DLSS 2 tout d’abord qui est du Super Sampling par IA, il crée des pixels pour augmenter la définition d’une image donnée. Il y a aussi la nouvelle fonction Frame Generation qui crée des images entières par IA. Nvidia Reflex a été ajouté comme prérequis pour les développeurs afin de réduire la latence générée par Frame Generation.

Une fois le gain en performance prouvé se pose alors une grande question : est-ce que l’on « voit » les éléments générés par l’IA et est-ce que cela dégrade l’expérience de jeu ?

D’après nos premiers résultats sur les quelques jeux compatibles avec DLSS 3, nous n’avons pas été en mesure de déceler pendant le jeu des problèmes majeurs à l’œil nu avec le système ni rien d’aberrant. En regardant de plus près avec des captures vidéo sous la main, les artefacts apparaissent de façon évidente, notamment dans les objets demandant beaucoup de détails comme les feuilles d’un arbre ou la végétation. Dans ces exemples, le rendu natif propose donc une meilleure qualité d’image, mais d’après nous la différence de qualité ne mérite souvent pas de diviser la fluidité du jeu par deux en désactivant le DLSS.

On préfère de loin profiter de Flight Simulator à 120 images par seconde en 4K.

Sur un jeu comme Flight Simulator, cette perte de détails peut avoir un impact sur la lisibilité des instruments de bords face au rendu natif. Il faut davantage zoomer avec la caméra pour avoir un bon niveau de clarté sur la lecture des instruments. Dans les faits, une fois en jeu, ce n’est pas pénible du tout et on préfère de loin profiter de Flight Simulator à 120 images par seconde en 4K.

Aujourd’hui, les freins principaux du DLSS 3 restent le manque de jeux compatibles et la latence générée (mais compensée par Reflex) qui rend son utilisation moins pertinente pour les jeux compétitifs. Dans certains jeux, les artefacts générés par le DLSS (2 ou 3) peuvent se révéler gênants, mais cela reste très rare.

Création 3D et montage vidéo AV1

Les cartes graphiques de la gamme 90 ne s’adressent pas uniquement aux joueurs de jeu vidéo, mais aussi au monde professionnel. C’est d’ailleurs ce qui explique la grande quantité de VRAM intégrée en comparaison des gammes 70 et 80, ainsi que le prix de vente beaucoup plus élevé.

Toutes les cibles professionnelles se réunissent sous le terme général Nvidia Studio qui concerne tous les créateurs de contenu, du petit streamer sur Twitch au développeur qui modélise en 3D sous blender.

Création 3D

Pour mettre à l’épreuve la GeForce RTX 4090 pour ce public cible, nous avons utilisé plusieurs benchmarks professionnels. Tout d’abord Blender Benchmark (Monster), où la carte affiche 6382 samples par minute, contre 2879 pour la GeForce RTX 3090 Ti.

Sur Octanebench 2020.1.5, la GeForce RTX 4090 obtient un score de 1176 points, là encore une progression impressionnante face aux 694 points enregistrés par la GeForce RTX 3090 Ti.

AV1 et montage vidéo

Autre nouveauté de la GeForce RTX 4090, l’intégration d’un nouveau moteur d’encodage capable de gérer l’AV1. Ce nouveau codec se veut un standard de l’industrie et est déjà poussé par Nvidia, Google (YouTube) et la plupart des géants du secteur. Lors de la présentation des GeForce RTX 4000, Nvidia a promis qu’une version optimisée d’OBS Studio et Discord arriverait sous peu.

Ce nouveau codec permet d’offrir une meilleure qualité d’image à compression égale avec une définition plus importante, ou de réduire le débit nécessaire.

Consommation

Sur son site officiel, Nvidia indique une consommation nominale de 450 W, soit l’équivalent d’une GeForce RTX 3090 Ti. Dans les faits, c’est également ce que nous avons mesuré à l’aide du logiciel HWInfo.

Nous mesurons une consommation maximale de 434W sur les tests les plus gourmands. On peut toutefois noter une baisse de la consommation du PC quand le DLSS est utilisé. Cela s’explique par un bénéfice entre l’ajout de la consommation des tensor core nécessaires pour le DLSS et les efforts réduits pour le reste des composants. Un résultat qui sera d’autant plus intéressant quand les GeForce RTX 4000 seront proposées avec le DLSS 3 sur PC portable.

Pour la RTX 4090 qui nous occupe ici et ses 434 W, c’est un niveau de consommation élevé, comme attendu sur une carte graphique haut de gamme, mais pas aussi élevé que l’on aurait pu attendre à l’annonce des RTX 4000. C’est même plutôt une bonne surprise puisque l’on reste au niveau de la génération 3000 tout en proposant un excédant de puissance de calcul très important.

Nos outils ne nous ont pas permis de détecter les micro-pics de consommation que l’on pouvait connaitre sur la génération GeForce RTX 3000. Les craintes de cartes poussant aux rachats d’alimentation étaient peut-être de trop, même si le standard ATX 3.0 devrait permettre aux alimentations de mieux tenir les pics de surconsommation.

Prix et disponibilité

Le lancement de la GeForce RTX 4090 est le 12 octobre pour un prix conseillé de 1949 euros dans cette version Founder Edition.