Utiliser DirectStorage sous Windows 11 pour améliorer les jeux PC

Accueil » Hardware » Utiliser DirectStorage sous Windows 11 pour améliorer les jeux PC

Si vous jouez sur PC et que vous possédez un SSD moderne, vous avez probablement déjà entendu parler de DirectStorage dans Windows 11 : une révolution ! Pour réduire les temps de chargement et améliorer la fluidité, cette technologie, issue directement des consoles Xbox Series X|S, promet d'offrir une expérience de chargement quasi instantanée sur PC, à condition que le matériel et les jeux soient compatibles. bien configuré.

Cependant, DirectStorage suscite beaucoup de bruit, des attentes très élevées et une certaine confusion. Tous les appareils ne sont pas compatibles, et tous les jeux n'en tirent pas encore parti.Et son véritable impact va bien au-delà d'une simple accélération du chargement du jeu. Dans cet article, nous examinerons de plus près ce qu'est cette fonctionnalité, comment elle fonctionne, ce que le joueur y gagne réellement et quelles sont ses limitations actuelles sur PC.

Qu'est-ce que DirectStorage et d'où vient-il ?

En termes simples, DirectStorage est une API Microsoft intégrée à DirectX 12 Ultimate Conçu pour optimiser la gestion des données transférées du disque dur vers la carte graphique, il ne s'agit pas d'un composant physique (ni carte, ni puce), mais d'une couche logicielle qui modifie la façon dont les données circulent au sein du PC.

Cette technologie a été introduite pour la première fois sur les consoles Xbox Series X|S dans le cadre de ce que l'on appelle Architecture Xbox VelocityCette technologie associe un SSD NVMe ultrarapide à un système de compression et de décompression matériel. Face à ces résultats, Microsoft a décidé de l'intégrer à Windows 11 pour PC, puis de la prendre en charge dans Windows 10 à partir de la version 1909, malgré certaines limitations de performances.

L'objectif de DirectStorage est que Les jeux peuvent communiquer « quasiment directement » avec le GPU et le SSD NVMeCela permet de contourner certaines tâches habituellement effectuées par le processeur. Cela libère des ressources processeur pour d'autres tâches telles que l'IA, la logique du jeu ou les simulations physiques, ce qui est particulièrement important dans les jeux en monde ouvert comportant de nombreux éléments affichés simultanément à l'écran.

Microsoft fait la promotion de DirectStorage comme le chaînon manquant entre les SSD ultra-rapides d'aujourd'hui et les logicielsCar jusqu'à présent, nous disposions d'une bande passante de stockage suffisante, mais les jeux chargeaient encore les données en utilisant des chemins conçus pour les disques durs mécaniques, avec de nombreux petits appels et une forte dépendance au processeur.

Comment charger des données sans DirectStorage

Pour comprendre le progrès que cela représente, il est utile d'examiner comment cela fonctionne. chargement de données traditionnel dans un jeu PCEn général, les fichiers du jeu (textures, modèles 3D, audio, scripts, etc.) sont stockés sur un disque dur (HDD) ou un SSD. Lorsque le jeu a besoin de données, le système les lit, les transmet au processeur (CPU), qui les décompresse et les prépare, puis les envoie au processeur graphique (GPU) pour le rendu.

Ce processus implique plusieurs étapes et une intervention fréquente du processeur: appels au système de fichiers, copies dans la RAM, décompression dans le processeur, copies supplémentaires dans la VRAM de la carte graphique… Tout cela fonctionnait plus ou moins bien avec les disques durs classiques, où le goulot d'étranglement résidait dans les disques eux-mêmes, mais avec les SSD NVMe, la situation a changé.

Aujourd'hui, les SSD NVMe PCIe 3.0 et, surtout, PCIe 4.0 peuvent déplacer plusieurs gigaoctets par secondeCependant, les jeux ne tirent pas toujours parti de cette bande passante car le chemin d'accès reste le même qu'à l'époque des disques durs : de nombreux petits appels, beaucoup de travail du processeur et un flux de données moins direct qu'il ne pourrait l'être.

Par conséquent, même si vous remplacez un SSD SATA par un SSD NVMe très rapide, Les temps de chargement ne sont pas réduits proportionnellement à l'augmentation de la vitesse théoriqueLe goulot d'étranglement devient alors le processeur et la manière dont le système d'exploitation et l'API graphique gèrent ces requêtes d'E/S et la décompression.

Que fait concrètement DirectStorage sur le plan technique ?

DirectStorage change la donne. permettre aux données compressées de transiter du SSD vers le GPU avec une intervention du processeur beaucoup moins importante.L'idée est que les unités de traitement graphique elles-mêmes se chargeront de la décompression et d'une grande partie de la gestion des transferts.

Pour ce faire, l'API s'appuie sur les unités DMA (accès direct à la mémoire) intégrées au GPUIl s'agit de petits processeurs chargés de transférer des données entre les différents composants du système sans solliciter systématiquement le processeur central. Au lieu que ce dernier copie les données du SSD vers la RAM puis vers la VRAM, des commandes spécifiques sont générées pour que le GPU coordonne ces transferts.

Sur les consoles Xbox Series X|S, les choses sont encore plus simples car le système possède mémoire unifiée pour le CPU et le GPU et un bloc matériel dédié, le Velocity Engine, conçu pour accélérer ces types de tâches. Sur PC, en revanche, la RAM système et la VRAM sont séparées ; les données transitent donc toujours par la mémoire principale, mais leur gestion est beaucoup plus efficace et sollicite moins le processeur.

Cette approche est connue sous le nom de Décomposition de la charge de travailCela implique de répartir le travail auparavant effectué presque exclusivement par le processeur, en déléguant certaines tâches à d'autres composants plus performants, comme le GPU. Le pilote de la carte graphique joue un rôle crucial : il crée des listes de commandes et exploite le calcul asynchrone (les shaders de calcul fonctionnant en parallèle avec le rendu traditionnel) pour effectuer la décompression et le transfert sans bloquer la génération d'images.

GDeflate et DirectStorage 1.1 : Décompression à plein régime

Avec la version 1.1, DirectStorage introduit GDeflate, une variante de l'algorithme classique DEFLATE Conçu pour être décompressé directement par le GPU à haute vitesse. L'idée est de stocker les données du jeu sur le SSD dans ce format afin que la carte graphique puisse les décompresser sans surcharger le processeur.

Décompresser à plusieurs gigaoctets par seconde n'est pas une mince affaire pour un processeur, même haut de gamme. Le transfert de cette tâche au GPU réduit considérablement l'utilisation du processeur., jusqu'à environ 20 à 40 % dans certains scénarios, selon les estimations publiées et les tests effectués par certains développeurs.

Cette approche permet déplacer une quantité de données beaucoup plus importante en moins de tempsCela permet de réduire la taille des installations de jeux grâce à la compression, sans pour autant subir de longs temps de décompression. Pour l'utilisateur, cela se traduit par un chargement beaucoup plus rapide en mémoire vive de collections entières de textures, de modèles et autres ressources.

En termes de conception des niveaux, tout cela ouvre la porte à Des mondes beaucoup plus vastes, avec plus de détails et moins de subterfuges pour dissimuler la cargaisonLes couloirs étroits, les portes qui s'ouvrent lentement ou les interminables trajets en ascenseur servent en grande partie à donner au jeu le temps de charger les données ; avec DirectStorage et GDeflate, ces limitations sont réduites.

Avantages pratiques du jeu sur PC

Lorsque l'écosystème dans son ensemble est aligné (matériel, système d'exploitation et jeu conçu pour celui-ci), DirectStorage peut offrir une réduction très notable des temps de chargementDans des titres compatibles tels que Forspoken, il a été démontré que les écrans de chargement duraient moins d'une seconde dans certaines configurations.

Au-delà des écrans de chargement initiaux, l'un des grands avantages est le capacité à diffuser en continu des textures et de la géométrieCela signifie que le jeu peut transférer des éléments du décor du SSD vers la VRAM en fonction des besoins, sans avoir à tout charger d'un coup ni à conserver d'énormes quantités de données dans la RAM pendant une longue période.

Le concept des jeux modernes est utilisé depuis des années. atlas des texturesAu lieu de charger des milliers de fichiers de texture individuels, une « mégatexture » ​​est créée, regroupant un grand nombre d'entre eux. Lorsque certaines textures ne sont plus utilisées, elles sont remplacées par d'autres chargées depuis le stockage. DirectStorage facilite ces remplacements avec une latence réduite et un fonctionnement plus fluide.

La géométrie (modèles 3D) peut également bénéficier d'une approche similaire, bien que l'utilisation d'atlas géométriques soit moins courante en pratique. Avec un chemin de données plus direct et une décompression GPU, Le chargement des éléments de scène peut être beaucoup plus rapide et une grande partie des « bégaiements » ou des apparitions soudaines est réduite.à condition que le moteur du jeu soit conçu dans cette optique.

Du point de vue du joueur, tout cela se résume à Des mondes plus fluides, avec moins d'écrans noirs et moins d'artifices.Changer de zone, entrer dans un bâtiment ou se déplacer vers un autre biome peut se faire beaucoup plus facilement, réduisant ainsi les temps d'arrêt et préservant mieux l'immersion.

Impact sur l'utilisation du processeur et du GPU

L'un des aspects les plus intéressants de DirectStorage est que réduit considérablement la charge sur le processeurEn n'étant plus principalement responsable de la décompression et des multiples copies de données, le processeur libère davantage de ressources pour d'autres tâches exigeantes.

Dans un jeu moderne, cela peut se traduire par Une IA plus avancée, une physique plus complexe ou plus de personnages à l'écransans surcharger le processeur. De nombreux développeurs de jeux en monde ouvert ont accueilli cette technologie avec optimisme précisément pour cette raison : elle leur offre une liberté créative sans qu’ils aient à se soucier autant de la surcharge du processeur.

L’autre côté de la médaille est que Le GPU a désormais une tâche supplémentaire.En plus du rendu, de l'exécution des shaders et de la gestion des effets, il doit désormais également gérer la décompression des données. Sur les cartes graphiques puissantes, cela ne pose généralement pas de problème, bien que l'utilisation Programmes pour optimiser et accélérer les jeux PC Cela peut être utile sur des modèles plus modestes.

Certaines analyses préliminaires suggèrent que, dans certains cas, le Taux d'images par seconde peut Ne pas augmenter ni même diminuer légèrement Lorsque DirectStorage est fortement sollicité, c'est parce que le GPU répartit ses ressources entre le rendu et la décompression. Cependant, l'objectif principal de cette API n'est pas d'augmenter le nombre d'images par seconde, mais plutôt de réduire les temps de chargement et d'améliorer la fluidité globale du flux de données.

Configuration matérielle et système requise pour l'utilisation de DirectStorage

Pour profiter de DirectStorage, il ne suffit pas d'avoir Windows 11 installé. Il existe un certain nombre d'exigences matérielles et logicielles très spécifiques qui déterminent le bénéfice qui peut être obtenu :

• Système d'exploitation: Windows 11 Il intègre DirectStorage par défaut et est optimisé pour en tirer le meilleur parti. Windows 10 est également compatible à partir de la version 1909, mais Microsoft indique clairement que les meilleures performances sont obtenues avec Windows 11.
• Unité de stockageDirectStorage fonctionne avec les disques durs et SSD SATA, mais c'est avec un SSD NVMe PCIe 3.0 ou supérieurAvec ces appareils, la bande passante disponible est suffisante pour constater des améliorations nettes des temps de chargement et de diffusion.
• Une carte graphique compatible avec DirectX 12 et le Shader Model 6.0 est requise. Sur NVIDIA, cela signifie Série GeForce RTX 20 et supérieures (RTX 20, 30 et 40). Sur AMD, cela nécessite Radeon RX 6000 ou supérieureLa série RX 5000 est exclue. Les cartes Intel Arc prennent également en charge DirectX 12 Ultimate. Ils n'ont pas de problèmes de support.
• Jeu compatibleLe point le plus important, peut-être. Même si votre matériel répond à toutes les exigences, Si le jeu n'est pas conçu pour tirer parti de DirectStorage, vous ne constaterez aucune amélioration.Les développeurs doivent intégrer l'API à leurs moteurs et planifier le flux de données en tenant compte de cette technologie.

Microsoft et certains fabricants ont ajouté des moyens simples de vérifier la compatibilité. La barre de jeu Xbox dans Windows 11Par exemple, il peut indiquer si votre système (SSD, GPU et système d'exploitation) est « optimisé » pour DirectStorage, en précisant quels disques répondent aux critères.

DirectStorage dans Windows 11 vs Windows 10

Bien que Microsoft ait annoncé que DirectStorage fonctionnerait également sous Windows 10, son objectif principal reste clairement Windows 11. Le nouveau système d'exploitation a été conçu dès le départ pour ces flux de données plus modernes., avec des optimisations de stockage et d'autres fonctionnalités axées sur le jeu.

La documentation et la communication officielle soulignent que Windows 11 offrira de meilleurs résultats avec DirectStorage Grâce à des modifications internes apportées à la pile de stockage et à la gestion des E/S, vous remarquerez tout de même des améliorations dans Windows 10. Toutefois, la plateforme de référence pour l'avenir est la dernière version du système.

De plus, Windows 11 a été lancé avec d'autres améliorations destinées aux joueurs, telles que : HDR automatique pour étendre la gamme de couleurs des titres compatibles, un Microsoft Store repensé et une intégration plus aboutie des fonctionnalités de jeu, le tout conçu pour améliorer l'expérience de jeu sur PC.

Compatibilité du disque et emplacement du système d'exploitation

Une question assez courante est de savoir si Il est obligatoire d'installer le système d'exploitation sur un SSD NVMe. pour profiter de DirectStorage, ou s'il suffit d'avoir les jeux installés sur un disque NVMe et d'utiliser un SSD SATA comme disque de démarrage.

La logique de fonctionnement de DirectStorage est axée sur où les données du jeu sont installées et quel lecteur est utilisé pour les lireTant que le jeu est installé sur un SSD NVMe compatible et que le système d'exploitation prend en charge l'API, vous pouvez continuer à utiliser un disque SATA comme disque de démarrage sans perdre les principaux avantages de DirectStorage dans le jeu installé sur NVMe.

L'important c'est que L'unité qui héberge les jeux répond aux exigences (NVMe, pilotes appropriés, format correct) et que votre carte graphique et votre version de Windows prennent en charge DirectStorage. Le fait que le système démarre depuis un disque SATA n'empêche pas le jeu de tirer parti du chemin de données plus rapide entre le disque NVMe et la carte graphique.

Avantages en matière de conception de jeux et de mondes ouverts

Là où DirectStorage fait une réelle différence, ce n'est pas seulement en accélérant le chargement des écrans, mais aussi dans la manière dont il Les études proposent la conception de leurs mondes et de leurs niveauxGrâce à un chemin de données plus rationalisé, il n'est plus nécessaire de découper l'expérience en petits segments séparés par des temps de chargement visibles.

Les développeurs peuvent se permettre Des mondes ouverts plus vastes, avec une densité plus élevée d'objets et de PNJ.et avec des changements d'environnement plus fréquents. En réduisant la latence d'accès aux textures et à la géométrie, le moteur de jeu peut charger et supprimer du contenu beaucoup plus librement sans autant pénaliser le joueur.

Dans un titre linéaire, cela signifie que Les transitions entre les niveaux ou les scènes cinématiques peuvent être beaucoup plus rapides.sans recourir à des vidéos ou séquences forcées pour masquer les temps de chargement. Dans un monde ouvert, parcourir la carte d'un bout à l'autre ou passer d'un biome à l'autre est plus fluide, sans apparition soudaine d'objets ni chargement tardif de textures floues.

De plus, le processeur étant moins sollicité par les tâches d'E/S, les studios peuvent consacrer davantage de ressources à IA avancée, systèmes physiques plus réalistes ou simulations complexesCeci est particulièrement intéressant pour les expériences de réalité virtuelle et de réalité augmentée, où la latence et la cohérence avec le monde sont essentielles.

Limitations actuelles et adoption par le marché

Malgré toutes ses promesses, DirectStorage est encore en développement. une phase d'adoption assez précoce sur PCÀ l'époque de son lancement, pratiquement aucun jeu ne l'utilisait, et même aujourd'hui, le catalogue de titres qui en tirent pleinement parti reste restreint.

Forspoken a été l'un des premiers à utiliser publiquement et visiblement cette technologie, en la démontrant temps de chargement remarquablement bas et gestion des données agressiveCependant, la réalité est que, pour que cette API change véritablement la donne, il faudra des années : les studios ont besoin de temps pour adapter leurs moteurs, leurs outils et leurs flux de travail.

Une autre limitation importante est la Impact limité sur le taux de FPSBien que DirectStorage puisse améliorer la fluidité globale en réduisant les saccades dues au flux de données, il ne s'agit pas d'une solution miracle pour augmenter le nombre d'images par seconde. Dans certains cas précis, il peut même entraîner une légère baisse de la fréquence d'images lors de chargements intensifs, car le GPU répartit ses ressources entre le rendu et la décompression.

De plus, le bénéfice réel dépend fortement du matériel informatique de l'utilisateur. Toute personne ne possédant pas de SSD NVMe ou de GPU moderne compatible Vous pourriez constater des améliorations minimes, voire aucune, malgré la compatibilité annoncée du jeu avec DirectStorage. De ce fait, l'expérience peut varier considérablement d'un ordinateur à l'autre.

Malgré ces inconvénients, le sentiment général dans le secteur reste optimiste. Les développeurs considèrent DirectStorage comme un outil très puissant pour lever certains obstacles traditionnels à la conception des niveaux et mieux exploiter le matériel actuel et futur.

DirectStorage s'impose comme un élément clé de l'évolution du jeu sur PC : une API qui Cela n'augmente pas comme par magie le nombre d'images par seconde, mais cela redéfinit la façon dont les données circulent et sont décompressées.Le déchargement du processeur offre davantage de possibilités aux SSD NVMe et permet des conceptions de mondes plus ambitieuses ; toutefois, son véritable potentiel ne se révélera que lorsque davantage de titres s’adapteront et que le matériel compatible deviendra la norme plutôt que l’exception.