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Quelle accélération matérielle attendre avec sa carte graphique ? - 6/7
Publié le 16 juin 2016 / Mis à jour le 06 mai 2018

 

Nos ordinateurs regorgent aujourd'hui de puissance mais seule une petite partie est le plus souvent utilisée à un moment t. Les fabricants de logiciels commencent à le comprendre et délèguent certains de leurs calculs aux cartes graphiques et non plus seulement au processeur. Pour notre plus grand bonheur Homo Sapiens pressé ! Parallèlement à cette évolution bienvenue, on observe également une amélioration de l'affichage des dégradés grâce aux fameuses tables LUT sur 10 bits. Mais de quoi parle-t-on ?

Nos chères cartes graphiques savent aujourd'hui faire bien d'autres choses que de simplement afficher nos belles images ou nos jeux vidéos. Certaines savent en effet aujourd'hui seconder le processeur (CPU) dans certains calculs complexes grâce à diverses améliorations logicielles ou matérielles - on parle d'accélération matérielle - pour rendre les temps de traitement de nos images ou de nos vidéos toujours plus courts et permettre parfois d'accéder à des qualités d'affichage toujours améliorées grâce au codage sur 10 bits (avec un écran, un système d'exploitation et un logiciel compatibles) comme nous le verrons plus spécifiquement sur la page suivante : Affichage 10 bits . Il est donc sage de faire le point pour savoir qui fait quoi et si vous en avez réellement besoin...

   
 
 

 
     
 


 


L'accélération matérielle, les technologies de calculs spécifiques : CUDA, OPEN CL, OPEN GL

Commençons par le plus important ! Vous êtes nombreux à me demander des conseils à propos de votre future carte graphique et à me demander si la carte graphique a une influence sur la qualité d'affichage des photos, des couleurs ? Et bien commençons par tordre le cou à un fantasme : 

Pour calculer et donc afficher nos images ou nos vidéos avec fluidité, les deux fabricants de cartes graphiques que sont NVidia et ATI n'utilisent pas les mêmes moteurs de calculs. Ils possèdent chacun leur propre savoir-faire et leur propres optimisations. Or ces optimisations et singularités ne seront pas visibles pendant l'affichage simple des images dans Photoshop car il s'agît de quelques choses d'assez "simple" à faire et surtout d'universel. Toutes les cartes graphiques du marché savent le faire sans que l'on se pose de question. Donc à quel moment le choix d'une carte graphique devient plus sensible ?

Depuis quelques années - depuis qu'INTEL et AMD, fabricants de processeurs, ont plus de mal à doubler leurs puissances de calculs bruts tout les 18 mois -, ils ont eu l'idée non plus de chercher à augmenter uniquement la puissance des CPUs mais de multiplier le nombre d'unités de calculs à l'intérieur d'un même CPU : on appelle cela les cœurs.

   
 

Ce processeur Intel Core i7 possède par exemple 6 cœurs de calculs.

 

Or pour que nos logiciels utilisent cette puissance de calcul "différente" il faut qu'ils soient réécrits afin d'en profiter. Ce procédé de calcul de n'importe quel traitement à partir non plus d'un processeur mais de multiples cœurs s'appelle la parallélisation. Plusieurs calculs sont faits par les différents cœurs en même temps. Exemple imagé : imaginons que vous ayez besoin de faire 10 calculs différents. "Avant", il fallait que le CPU fasse les 10 opérations à la queue leu-leu ! Aujourd'hui, si vous avez dix cœurs dans votre CPU, chacun fera un seul calcul et le résultat final sera rendu 10 fois plus vite ! (Pour faire court car dans la vraie vie cela va tout de même un poil moins vite !).

Essentiel ! La parallélisation des calculs ne peut se faire que si vous avez un processeur à multiples cœurs ET un logiciel réécrit pour tenir compte de cette force de calculs démultipliées. 

Dans la même logique, les concepteurs de logiciels se sont dit qu'ils pourraient davantage utiliser la puissance des très nombreux cœurs des cartes graphiques car, surtout en retouche Photoshop, elles n'ont pas grand chose à faire - la vie d'une carte graphique qui affiche uniquement des images dans Photoshop est plutôt pépère ! - Et bien curieusement, plutôt que de réécrire les logiciels une fois pour toute, il a fallu encore réécrire les logiciels pour tenir compte de cette autre source de puissance de nos machines ! Quelle perte de temps ! 

Note ! Pour parler de parallélisation, on parle aujourd'hui davantage d'accélération matérielle. On utilise mieux la puissance matérielle d'une machine pour seconder le CPU et réduire les temps de traitements.

   
Activer l'accélération matérielle dans Photoshop graçe à la carte graphique
 

Activation de l'accélération matérielle dans Photoshop CC. Elle n'accélère que quelques outils ou filtres (donc vous pourriez ne pas le sentir) mais c'est alors assez spectaculaire. Comme cela fonctionne avec presque toutes les cartes graphiques autant la cocher !

 

Dans le meilleur des mondes dans lequel nous vivons, on se dit que tous les fabricants de matériels et logiciels se sont mis définitivement autour d'une table afin de nous pondre une façon de faire universelle une bonne fois pour toute. Et bien asseyez-vous bien ! NON ! Ne dites pas que je ne vous avais pas prévenu. Chacun a pondu SA solution avec, il va s'en dire des tonnes de bonnes raisons. C'est pour notre bien ne l’oublions jamais ! Cela dit je suis ironique mais je peux parfaitement comprendre certains arguments tout à fait logiques. Cela dit également, cela n'arrange nos affaires !

Plusieurs accélérations matérielles... pour différents logiciels !

Ces moteurs de calculs d'accélérations matérielles s'appellent donc soit Cuda chez NVidia ou encore OPEN CL chez ATI et NVidia (et Open GL pour finir). Toutes les cartes NVidia gèrent le CUDA (certaines cartes NVidia Quadro s'en font même la spécialité) ET l’OpenCL mais les cartes ATI ne gèrent que l'OpenCL. Donc lorsque vous aurez une conjonction favorable des astres - Euh non ! - entre votre logiciel ET le type d'accélération matérielle de votre carte graphique, vous gagnerez réellement en temps de calcul. Mais à cause de ces différentes configurations, vous pouvez très bien vous retrouver avec une super carte graphique ultra-puissante mais pas le bon logiciel optimisé pour elle... ou l'inverse !

Essentiel ! L'accélération matérielle n'est possible que si vous utilisez la "bonne" carte graphique avec le "bon" logiciel. En dehors de cette combinaison, vous n'aurez que peu gain de temps de calcul malgré la débauche de puissance potentielle. L'accélération matérielle a donc presque un côté ON/OFF. 

Les concepteurs de logiciels d'assemblage panoramiques comme Autopano ou PTGui mais encore plus les logiciels de modélisation 3D, les logiciels de retouches d'images que sont DXO et Capture One, de traitement vidéo comme Adobe Première ou encore Photoshop mais dans une moindre mesure se sont donc mis au travail et on réécrit leur logiciel (ou une partie) afin qu'ils utilisent toutes les ressources de calculs de nos ordinateurs et sachent répartir les calculs entre tous ces périphériques. Quand l'optimisation est bien écrite, le résultat est spectaculaire ! 

Pour faire le point ! Aujourd'hui, l'accélération matérielle est présente partout - entendez chez monsieur et madame tout le monde - et de plus en plus de logiciels l'utilisent en partie donc pour un gain disons plutôt faible. C'est toujours cela de pris cependant ! Elle apporte donc sur presque toutes les machines un petit plus le plus souvent car rares sont les cas d'optimisations optimales et spectaculaires. Ces cas se rencontrent davantage avec les logiciels professionnels très gourmands comme dans le monde de la 3D, de la vidéos, le monde médical, de la physique et en partie dans le monde de la retouche photo mais paradoxalement, Photoshop est celui qui l'utilise le moins

   
 
 

À lire ! À ce titre les essais de Christophe Métairie sont extrêmement intéressants et instructifs. Une carte NVidia Quadro de base - dont je reparle ci-dessous - fait bien mieux sous Capture One qu'une grosse carte de jeu : les temps de calculs sont divisés par deux ! En revanche sous Camera Raw ou Lightroom, le gain est minime malheureusement... - Accélération matérielle et carte graphique - cmp-color


Test d'accélération matérielle avec la carte graphique réalisé par cmp-color.fr

 
     
 

 

Mon conseil ! Si vous utilisez un de ces logiciels gourmands en ressources mais dont vous savez qu'il a été optimisé pour un type de cartes graphiques, vous vous mettrez sûrement en quête de ce Graal mais il faudra alors peut-être faire un choix cornélien. Le plus avec un logiciel peut être le moins avec un autre (les jeux par exemple).

Exemples d'optimisation matérielles :

 Capture One ou DXO OpticsPro - Ces logiciels de retouches d'images très appréciés de leurs utilisateurs adorent les cartes à technologie CUDA comme sur les cartes NVidia Quadro. Avec ces cartes graphiques, ils sont capables de diviser les temps de traitements jusqu'à X3... et au passage donnent accès à l'affichage 10 bits (dont je reparle sur page suivante). En revanche, ces cartes très spécialisées ne vous seront d'aucune utilité avec vos jeux préférés si vous êtes un adepte des FPS de temps en temps car ils n'utilisent pas les mêmes ressources ! 

  FinalCut Pro X - Les monteurs vidéos qui travaillent sous FinalCut Pro X (logiciel Apple uniquement) utilisent souvent un Mac Pro où sont installées des cartes ATI FirePro D700, D500 ou D300 par paire depuis 2013. L'ensemble a été parfaitement optimisé par Apple et les résultats sont là. Il est, semble-t-il, aisé de travailler en flux 4K en temps réel. En revanche n'attendez pas des cartes ATI FirePro de vous aider à réduire les temps de calculs dans Capture One, DXO ou Camera Raw et Lightroom. Tout juste quelques accélérations d'affichage sous certains outils... comme avec des cartes moins puissantes ou moins spécifiques.

  Adobe Première est optimisé pour l’accélération matérielle CUDA ou OpenCL. Sur Mac Pro 2013et suivant il utilisera l’accélération matérielle OpenCL des D700, D500 ou D300. Sous Windows, vous aurez le choix d'une accélération CUDA avec les cartes NVidia Quadro mais également certaines GT ou GTX (Liste sur le site d'Adobe), ou bien l'accélération OpenCL avec les cartes ATI FirePro et certaines Radeon (Liste sur le site d'Adobe). A priori, Adobe Première préfère tout de même CUDA et si possible en X2.

 Curieusement, Photoshop CC, même dans sa dernière version 2018, n'est pas tellement optimisé pour l'accélération matérielle. Seuls quelques filtres en profitent comme la netteté optimisée ou la fonction de sur échantillonnage. Le gain est alors très sensible. Cela permet également d'accélérer un peu certains rafraîchissements d'images pendant un zoom ou une rotation. On aimerait tellement que davantage de fonctions ou filtres en profitent... Les cartes NVidia Quadro et Photoshop CC 

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La qualité d'affichage et nombre de bits des cartes graphiques

Les images peuvent être en 8 ou 16 bits. Les cartes graphiques peuvent être en 8 ou 10 bits. Les tables LUT des écrans peuvent être 8, 10, 14 ou 16 bits. Mais quels avantages ces différences apportent-elles sur l'affichage de nos images ?

Essentiel ! Entendons nous bien, il existe des tas de raisons pour lesquelles certaines de nos images possèdent des cassures de tons et cela n'est absolument pas dû à l'affichage 8 ou 10 bits de la carte graphique ou aux tables LUT 8 ou 14 bits de l'écran mais bien à un traitement un peu brutal ou limite dans l'immense majorité des cas de nos images.  L'affichage de cassures de tons dans les dégradés de nos images est donc multifactoriels et les bits élevés ne résoudront pas tous les problèmes !

Mais voyons maintenant, à partir d'un beau fichier de dégradé (fichier créé dans Photoshop, en 16 bits, sur un nouveau document rempli d'un dégradé de gris), à quel moment il pourrait être dégradé par le matériel et comment cela se verra.

Dégradés, cassures de tons : de quoi parle-t-on ?

Les meilleures dalles affichent de très beaux dégradés de gris ou de couleurs très progressifs (à partir de fichiers de qualité cela va s'en dire mais disons le tout de même !), sans cassure de tons et surtout sans cassure colorée contrairement à l'image ci-dessous. Quand on affiche, à partir de ces mêmes fichiers de dégradés, l'image ci-dessous c'est qu'il y a un problème matériel. Cependant, ceux-ci peuvent avoir plusieurs origines que nous allons détailler.

   
Cassures de tons dans un dégradé de gris crée dans Photoshop
   
 

Préambule ! Je trouve que de plus en plus d'écrans, calibrés avec les dernières sondes X-Rite ou Datacolor, offrent des dégradés beaucoup plus propres, même sur des écrans "entrée de gamme" comme mon Asus VC239H et pourtant avec des cartes graphiques "normales" et sans calibrage hardware, censé être la crème de la crème ! Les progrès matériels vont donc dans le bon sens...

Commençons par les bits des images : 8 ou 16 bits ?

Comme nous l'avons vu sur la page consacrée à l’œil humain et les couleurs, un œil humain doué d'une très belle acuité visuelle est capable de distinguer deux cents nuances pour chaque couleur primaire RVB. Comme notre vue est basée sur un modèle de mélange RVB cela nous donne huit millions de possibilités donc de couleurs, le fameux espace couleurs L*a*b*.  Ainsi, pour afficher ces couleurs, nous avons besoin d'un modèle informatique basé sur l'octet (huit bits) car cela permet 256 valeurs par couleur primaire. (En sept bits nous n'aurions eu que 128 possibilités). Nous nous retrouvons donc avec seize millions de combinaisons possibles alors que nous ne voyons que huit millions de couleurs au maximum ! Pour être affichée correctement, une image n'a donc absolument pas besoin d'être en 16 bits. 8 bits suffisent largement. Mais alors à quoi servent les images 16 bits ? Et bien uniquement pendant la phase de retouche. Chaque couleur primaire étant alors décrite sur 65536 niveaux , les conversion de profil, les niveaux et autres saturations se feront avec un tel niveau de précisions que les pertes seront largement minimisées.

Point clef ! Une image pour être affichée correctement n'a pas besoin d'être en 16 bits. 8 bits suffisent. En revanche, les risques de dégradations seront largement réduits sur une images en 16 bits lors des différentes retouches (quand on resserrent les seuils par exemple de manière importante plusieurs fois de suite). La qualité d'affichage d'un dégradé même en 8 bits peut donc parfaite. C'est ailleurs que la qualité d'affichage se joue...

8, 10, 14 ou 16 bits... pour la table LUT de l'écran ?

Les tables LUT (tables de conversion du signal reçu - celui de l'image - vers le signal envoyé à l'écran) des écrans peuvent donc être en 8, 14 ou même 16 bits. Mais pourquoi faire ? Tout est une question d'erreurs d'arrondis pendant les conversions ! Voyons cela maintenant... 

Vocabulaire pour comprendre - Un peu de technique pour commencer : un signal RVB de votre photo doit être envoyé à votre carte graphique puis à votre écran pour être affiché correctement, si possible sans perte. Or il peut subir une dégradation lors de sa transmission de l'un à l'autre. Le passage de témoin du signal original (celui de votre fichier numérique), se fait dans ce que l'on appelle une table LUT. Il existe une table LUT dans votre carte graphique et une autre dans votre écran. LUT est un acronyme anglais qui veut dire en un mot table de conversion. Or le problème est très simple : quand un signal RVB de votre fichier est envoyé à un autre périphérique - ici vers votre carte graphique puis vers votre écran - et comme on travaille en numérique donc en bit et non en continu (on travaille sur 256 niveaux), il peut y avoir des approximations dans le passage de témoins pendant ce que l'on appelle la conversion. Le fichier source possède une valeur RVB donnée et cette valeur RVB doit être légèrement modifiée par l'appareil de destination (pour différentes raisons que j'explique sur ma page dédiée à la conversion). C'est lors de ce calcul de conversion qui peut y avoir des erreurs d'approximation que l'on appelle aussi des erreurs d'arrondis et qui vont se matérialiser par... ces fameuses cassures de tons. Notre fichier source contient un beau dégradé de bleu du ciel et il apparaît pourtant avec des cassures de tons sur l'écran... 

Point clef ! Notez que l'on parle bien de beaux fichiers images et pas d'images sur-traitées donc forcément pleines de cassures de tons réelles, elles, et qui n'ont donc aucune raison de ne pas apparaître comme telles sur l'écran ! On parle bien de ne pas ajouter de cassures à un fichier qui n'en contenait pas.

Pour éviter cela au maximum, les fabricants installent donc des tables LUT dans leurs écrans qui travaillent en 10 bits (ou plus) et non en 8 bits classiquement donc sur 1024 niveaux au lieu de 256 afin de "lisser" ces pertes. Mais comme le marketing passe par là et que les tables LUT en 10 bits existent depuis plus de cinq ans, on parle maintenant de tables LUT en 16 bits. Et pourquoi pas en 32 bits aussi !!! L'objectif étant juste de rendre minuscule l'erreur d'arrondi, cet objectif peut déjà être atteint en 10 bits et à fortiori en 14 bits donc le 16 bits est un argument marketing.

Mon avis : effectivement, les écrans avec table LUT sur 10 bits et plus affichent toujours des dégradés très progressifs à partir de fichiers "propres" (avec des photos sous exposées et trop éclaircies, vous aurez des cassures de tons même sur ces configurations matérielles de luxe). Cependant, les dégradés d'un iMac récents sont très beaux également et pourtant en 8 bits ! Quant aux tables LUT écran à plus de 10 bits, vous savez maintenant ce que j'en pense... Un affichage en 10 bits est toujours bon car synonyme de volonté de qualité de la part du fabriquant mais on peut trouver du très beau également en 8 bits. Le 10 bits améliore à la marge donc ne vous attendez jamais à quelque chose de spectaculaire. Il faut souvent se rapprocher de l'écran tant les erreurs de conversions sont faibles quand on travaille sur de beaux fichiers et sur des écrans récents correctement calibrés.

Et enfin l'affichage 10 bits des cartes graphiques ?

Cela méritait bien une page spécifique : 


À quoi sert l'affichage 10 bits ?  
 

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Qu'est-ce que le calibrage hardware ?

Pour réaliser un calibrage hardware, vous aurez besoin :

  • d'un écran compatible,
  • d'un câble USB dédié,
  • d'un logiciel de calibrage compatible (comme ColorNavigator ou Spectraview).

Un calibrage se fait toujours en deux étapes : l'étalonnage puis la caractérisation, processus pendant lequel est vraiment créé le profil ICC. D'habitude, lors de l'étalonnage, vous choisissez des valeurs cibles (luminosité, illuminant, contraste, etc) dans le logiciel puis vous placez votre colorimètre sur l'écran afin qu'il vous aide à atteindre ces valeurs. Pour cela, vous avez à votre disposition les touches et les menus OSD de l'écran. En suivant les instructions qui s'affichent à l'écran vous savez s'il vous faut baisser ou augmenter la luminosité de votre écran avec les touches dédiées. Quand l'écran est bien réglé - bien étalonné - alors seulement, le logiciel fait défiler les plages colorées pour caractériser celui-ci.

Avec certains écrans haut de gamme et certains logiciels de calibrage comme ColorNavigator ou Spectraview II, la partie étalonnage peut être prise en charge automatiquement, sans que vous ayez à intervenir sur l'écran. Vous définissez des valeurs cibles à atteindre dans le logiciel et il va faire directement les modifications dans la table LUT de l'écran. Cela est censé permettre d'afficher des courbes plus régulières donc des dégradés sans cassures de tons. J'avais cette possibilité sur mon ancien Quato et j'ai cette possibilité sur mon Eizo CS240 et franchement, je ne vois pas la différence avec/sans (toujours à partir de beaux dégradés en 16 bits). Sur le papier c'est mieux mais dans les faits, sur les très bons écrans et en aveugle, on ne voit pas forcément la différence... Le dernier avantage reste la possibilité d'injecter directement dans la table LUT de l'écran le profil ICC donc une fois calibré il peut être installé sur un autre ordinateur.

Pages suivantes...

7 / 7 - À quoi sert l'affichage 10 bits ?

 

 
 

 
     
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À travers ces 7 pages je vais partager avec vous mes conseils pour bien choisir votre écran de retouche photo ou de montage vidéo...
 
- Conseils généraux
- Quelle taille d'écran choisir ?
- Passer à la 4K... ou pas encore ?
- Technologie, gamut, homogénéité...
- Quelle carte graphique et connectique ?
- Accélération matérielle et table LUT ? 6/7
  - Qu'est-ce que l'accélération matérielle ?
- Qualité d'affichage et table LUT
- Qu'est-ce que le calibrage hardware ?

- À quoi sert l'affichage 10 bits ?
 

- Mon guide d'achat 2018 des écrans !
- Mes 23 tests complets d'écrans


 

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