Introduction

Dans cette article, je ne vais décrire que les notions matérielles nécessaires à avoir pour l’animation 3D et les jeux vidéo.

Je vous laisse découvrir le reste selon vos préférences et vos divertissements.

Même si vous n’êtes pas destiné(e) à être un(e) pro en informatique il faut quand même avoir quelques bases et surtout comprendre ce que vous faites et pourquoi vous le faites. Ce sera une grande aide pour ne pas perdre de temps et surtout pour ne pas persister dans l’erreur.

J’aborderais quelques matériels informatiques en détail s’ils sont incontournables pour notre industrie, vous les trouverez dans le menu Education >Bases en informatique.

• Matériel = outil
  Exemples : marteau, scie, tournevis, clavier, souris, carte mère, processeur…
  
• Matériau = composant, matière
  Exemples : clou, sable, ciment, plastique, verre…
  

Boitier

Le choix d’une solution rangement est nécessaire si on veut assembler un ordinateur.

Il existe différents types de boitier pour tout type de configuration : PC, serveur, super-calculateur, kit de développement, NAS, etc.

Selon les besoins il faut que la taille du boitier et celle des composants correspondent. Il n’est pas obligatoire mais fortement recommandé pour un rangement et un accès pratique.

Alimentation

Pour alimenter votre ordinateur, il faut de l’électricité. Le bloc d’alimentation est là pour remplir ce rôle et protéger ses différents composants.

Selon la quantité et la complexité de l’assemblage, il faut une alimentation capable de délivrer suffisamment de puissance électrique. Dans le cas contraire, votre PC va ralentir, redémarrer dès qu’il aura atteint ses limites ou s’éteindre. Un peu comme pour votre équipement et votre abonnement électrique domestiques qui risquent de disjoncter s’il n’est pas adapté.

Si vous choisissez l’assemblage d’un PC et que vous projetez de le faire évoluer en rajoutant des composants dans le futur, prenez une alimentation plus puissante que prévue. Qui peut le plus, peut le moins alors que l’inverse n’est pas vrai.

Sinon il faudra changer l’alimentation. Pour savoir combien de puissance il faut prévoir, vous devez lire les spécifications techniques de consommation électrique de chaque composant et faire un calcul de pic de consommation.

Carte mère

Elle se présente souvent sous la forme d’une grande planche électronique. Voici l’exemple de dimensions normalisées d’un carte mère ATX : 305 mm x 244 mm afin d’entrer dans un boitier.

Pour plus d’information sur les dimensions des cartes mères, voici un lien.

Elle accueille des cartes supplémentaires, parfois appelé cartes filles selon les tâches à accomplir. La plupart des fabricants proposent des cartes mères avec des composants intégrés de base et de plus en plus acceptables : son, vidéo, réseau, etc.

Ce qu’il faut retenir c’est que la carte mère est un composant essentiel afin d’y brancher des périphériques. Soit la carte mère possède des connectiques ou alors il faut rajouter des cartes filles spécialisées qui seront beaucoup plus performantes.

Selon le prix que vous voudrez investir vous pourrez trouver des cartes mères pouvant accueillir 1, 2, 4 processeurs et plus. Ces cartes mères sont chers et sont plus adaptées pour les professionnels qui cherchent à effectuer des calculs le plus rapidement possible.

Chipset

C’est la contraction de 2 mots anglais : chip + set.

• Chip = puce
  
• Set = jeu, assemblage, ensemble, assortiment

Il met alors plusieurs choses à notre disposition :

• Le BIOS, des sondes thermiques, des connectiques pour ventilateurs…
  
• Le socket CPU ou le support d’accueil pour le processeur,
  
• L’option d’une carte son et carte vidéo intégrées,
  
• Des connectiques pour brancher des interfaces comme des claviers, souris, écran, ports USB…
  
• Des ports PCI, PCI Express, IDE, SSD…
  
• Un beeper, des LED…
  

Le chipset permet de connaitre les composants soudés sur la carte mère ainsi que les connectiques présentes. Il est très important de se documenter afin de ne pas se tromper. Heureusement, de nos jours, des sites commerçants proposent des outils en ligne permettant de composer un ordinateur. Selon les choix effectués les bases de données permettent de mettre en relation les composants compatibles et par la même occasion de ne pas se tromper.

Processeur

Également appelé micro-processeur ou CPU (Central Processing Unit). On l’appelle le cœur ou le cerveau de l’ordinateur car c’est lui qui traite les instructions et effectue les calculs demandés. C’est un composant essentiel pour un ordinateur.

En effet, on peut se passer d’un écran, d’une carte graphique, d’une carte son et même d’interface car à partir du moment où le processeur sait ce qu’il doit faire pas besoin d’autres choses pour y arriver.

Pour en savoir plus sur les processeurs : Tout savoir sur les processeurs Intel Core.

Mémoire

Il existe plusieurs type de mémoire, selon l’utilité et le coût il faudra prendre ce composant en compte. Avant tout, la mémoire permet à un ordinateur de stocker des données pour un accès rapide.

• Mémoire morte
  Appelée aussi ROM (Read Only Memory), c’est une mémoire statique qu’on ne peut pas modifier. Les composants électroniques peuvent embarquer une ROM avec des instructions et des séquences à exécuter machinalement. Par exemple quand vous allumez votre ordinateur, il s’allume et va exécuter des commandes dans sa mémoire morte très rapidement.

• Mémoire vive
  Appelée aussi RAM (Random Access Memory), c’est une mémoire dynamique qu’on peut modifier. La particularité de cette mémoire est de se vider dès qu’on éteint l’ordinateur. Son accès est rapide et sert de stockage temporaire pour retenir des informations.

• Mémoire cache
  La mémoire cache est une mémoire qui est généralement placée en périphérie du processeur. Elle est très rapide, encore plus que la ROM ou la RAM et elle coûte très cher. Elle est utilisée par le processeur pour calculer et stocker les registres. La quantité de cache fait varier le prix du processeur du simple au double.

• Mémoire de stockage
  Le stockage est une stratégie pour enregistrer des volumes de données énormes auxquelles on accède de temps en temps voir très rarement. Un disque dur interne, un disque dur externe, une clé USB, un CD-ROM, CD-RW, DVD-ROM, DVD-RW, BlueRay… sont des mémoires de stockage. Certaines sont statiques et d’autres dynamiques.
  

Pour faire une analogie avec la réalité. La mémoire de stockage c’est une grande bibliothèque (ex: la bibliothèque François Mitterrand) dans laquelle vous avez beaucoup d’œuvres et de livres. La mémoire vive c’est la bibliothèque de votre ville ou quartier. La mémoire cache c’est la bibliothèque chez vous. Vous accéderez aux livres avec des vitesses différentes selon vos besoins et les disponibilités.

Carte fille

Elle possède une taille et des connectiques selon des spécifications techniques qu’il faut bien prendre en compte. Si on ne fait pas attention, elle risque de ne pas entrer dans le boitier de votre ordinateur ou, encore pire, elle ne pourra pas se brancher sur la carte mère.

Il faut donc prendre en compte plusieurs propriétés :

• Ses dimensions en profondeur/largeur, longueur et hauteur,
  
• La connectique avec la carte mère, est-ce qu’elle est PCI 32 bits, PCI-Express X1, PCI-Express X4, PCI-Express X16…
  
• Les connectiques de sortie,
  
• L’alimentation ou la consommation électrique qu’on néglige souvent et qui peut être très gourmand. Il faudra alors penser à changer l’alimentation selon les cas.
  

Une carte fille est spécialisée pour traiter les signaux d’une interface ou pour ajouter des fonctionnalités que la carte mère ne possède pas. Par conséquent elle transforme les signaux analogiques du monde réel en signaux numériques compréhensible par l’ordinateur et vice-versa.

Voici quelques exemples de cartes filles :

• Carte graphique 2D, 3D ou 2D/3D
  
• Carte de transfert de données : USB 3.x, SCSI, Thunderbolt, etc.
  
• Carte son pour bénéficier de ports audio, prise MIDI, etc.
  
• Carte industrielle ou spécialisée pour mesurer la température, la pression atmosphérique, l’humidité de l’air, etc…

Avec l’amélioration des ports USB et surtout sur leur taux de transfert de données, les périphériques font de moins en moins appel à des cartes filles dédiées. Dans le passé, il fallait une carte fille pour un scanner, un modem, un caméscope, etc…

Carte graphique

La carte graphique est une carte fille très importante de nos jours. Elle permet de gérer les informations pour l’affichage. C’est pourquoi dans les jeux vidéo et le graphisme 3D il est essentiel de bien la choisir en fonction de ses besoins.

Toutefois, il faudra prendre le soin de bien sélectionner tous les autres composants pour que le tout fonctionne en symbiose. Il est idiot d’acheter une carte graphique dernier cri si votre processeur ne suit pas ou que la RAM est insuffisante.

En 2021, les ventes de cartes graphiques NVidia de génération RTX ont dépassées des records à cause de plusieurs facteurs. On pourra quand même mettre en avant leurs performances même si cela reste quand même un argument de vente commercial. Car je rappelle, espérer posséder une carte graphique dernier cri signifie parfois le rachat d’un nouveau PC.

Dans l’animation 3D, les cartes graphiques ne font pas tout. Si vous souhaitez obtenir de bonnes performances il faudra mettre l’accent surtout sur les points suivants :

• Le chipset de la carte en choisissant un fabricant comme NVidia, AMD, Intel…
  
• La capacité mémoire de la carte,
  
• Le type de mémoire,
  
• Le nombre de traitement de polygones par seconde,
  
• La compatibilité CUDA.
  

Pour plus d’informations sur les chipsets de carte graphique.

Le framerate par exemple ne sera pas très important dans un logiciel 3D. Ca ne sert à rien de vouloir afficher une scène à 144 fps dans un viewport. Par contre si vous souhaitez effectuer des tests 3D en temps réel avec un moteur de jeu comme Unity ou Unreal Engine là il faudra bien le prendre en compte.

Tout est histoire de compromis quand on n’a pas les moyens. Il faudra réaliser un tableau de synthèse en pesant les pour et les contres puis faire un choix. Si vous êtes riches achetez des cartes graphiques professionnelles aux performances exceptionnelles. Exemple d’une carte mère NVidia RTX A6000 à 6000 €.

Périphériques

Comme le nom l’indique, ce sont des composants matériels externe et donc autour de l’ordinateur.

On les appelles également interfaces et servent à l’utilisateur pour communiquer avec l’ordinateur.

Il existe différents types de périphériques et même des exotiques que vous ne connaissez peut-être pas car ils sont surtout utilisés en industrie ou dans des domaines tellement spécialisés qu’on en entend jamais parler.

Il ne faut pas confondre carte fille et périphérique. Une carte son n’est pas un périphérique mais une carte fille. Un micro, un synthétiseur MIDI, une enceinte audio… sont des périphériques.

Serveur

C’est comme un PC mais de loin. La différence est qu’un serveur possède beaucoup plus de processeurs, de mémoires, de disques durs, etc… Il permet de collaborer pour du travail en groupe, pour fournir une puissance de calcul sur le réseau ou un accès à des données.

Par conséquent il a pour rôle de centraliser toutes les ressources afin d’optimiser des tâches.

Un PC qui se connecte sur un serveur s’appelle un client. D’où la notion de communication client-serveur. Par exemple, quand vous regardez une vidéo Viméo, Youtube ou Dailymotion, vous vous connectez à un serveur qui envoie les données sur le client, votre PC. Cependant, vous n’êtes pas seul(e) car il peut y avoir des milliers ou des millions de personnes à s’y connecter en même temps.

Vous l’aurez compris, un serveur a cette capacité à recevoir et à répondre à un nombre conséquent de requêtes. Cependant il a des limites que des pirates exploitent pour essayer de le faire « tomber », c’est ce qu’on appelle un DDoS.

Un serveur est un terme abusif mais tout dépend de la taille de la structure. Pourquoi abusif ? Que le serveur soit composé d’un seul serveur ou de plusieurs centaines de milliers de serveurs on appelle cela un serveur mais c’est pour simplifier la compréhension.

Pour en savoir plus sur les serveurs informatiques : fiche Wikipédia sur les serveurs informatiques.

Il existe des configurations matérielles hybrides. Les NAS, les clusters, un PC serveur, etc… Hybrides car ces solutions n’ont pas pour vocation d’être des serveurs mais on détourne leur fonctionnement pour des problématiques de coût et émuler celui d’un serveur. Par exemple, µTorrent est un réseau de PC sur internet qui permet de partager des sources et chaque PC peut fournir une partie ou la totalité des données.

Render farm

Traduit par ferme de rendu en français, elle regroupe des serveurs dédiés aux calculs de rendu d’image 3D.

Des compagnies se sont spécialisées dans cette niche commerciale afin de proposer une puissance de calcul très intéressante à leurs clients. Une image que votre PC mettrait 20 minutes à calculer peut l’être en 2 minutes sur une ferme de rendu.

Le principe est de payer un abonnement avec une formule adéquate. Vous devrez définir le logiciel, le moteur de rendu et le fichier utilisés. Selon le prix que vous y mettrez, vous pourrez solliciter plusieurs processeurs pour vos calculs.

Les grandes entreprises comme Pixar ou Disney ont leur propres render farms.

Superordinateur

Ce sont des serveurs spéciaux, dans la mesure où ils sont dédiés à des calculs très complexes.

Ils peuvent servir pour la météorologie, le calcul de résistance de matériaux, le cassage de codes de protection, etc…

Au delà et conclusion

Le matériel ne se limite pas à ce que nous venons de voir, il existe du matériel pour quasiment tout et n’importe quoi. Selon vos besoins vous devrez effectuer les recherches qui conviennent.

Si vous souhaitez travailler dans l’industrie de l’animation 3D ou du jeu vidéo, vous rencontrerez ces différentes configurations.

Ainsi, pour ne pas être pris au dépourvu, intéressez vous à ces technologies et n’hésitez pas à poser des questions quand vous êtes junior. On ne peut pas tout savoir mais il y a des choses qu’on ne peut pas ignorer.