130 FPS en 1440p sur une RTX 3080 sans Ray Tracing : ce moteur forestier codé à la main donne une leçon à l’Unreal Engine 5
Alors que la majorité des productions AAA sous Unreal Engine 5 peinent à maintenir 60 images par seconde en forêt sans imposer un upscaling agressif, le développeur et moddeur indépendant Toni Macaroni vient de dévoiler une démonstration technique remarquable. Développé quasiment de zéro en huit mois, son moteur 3D forestier codé à la main maintient une moyenne de 130 FPS en 1440p natif sur une simple NVIDIA GeForce RTX 3080 sortie en 2020, le tout sans utiliser la moindre unité matérielle de Ray Tracing.
Pourquoi quitter Godot pour coder un moteur 3D forestier sur mesure ?
Connu au sein de la communauté PC pour ses travaux de modding sur Sons of the Forest, le créateur a partagé les coulisses de son projet sur sa chaîne YouTube officielle Toni Macaroni. Avant de se lancer dans cette refonte intégrale en C++ et Vulkan, il avait longuement expérimenté l’illumination globale et les textures virtuelles au sein du moteur open source Godot Engine.
Le constat technique s’est rapidement imposé : greffer un pipeline de végétation ultra-dense sur un moteur généraliste conçu pour répondre à tous les genres de jeux engendre une lourdeur structurelle inévitable. En repartant d’une feuille blanche il y a huit mois, le développeur a bâti une architecture taillée pour une mission unique mais redoutable : afficher simultanément des centaines de milliers d’arbres, de fougères et de rochers haute géométrie tout en intégrant dès les fondations un système météorologique dynamique.
CLODs, voxels et illumination globale hybride : le secret des 130 FPS sans RT Cores
Pour obtenir un sous-bois photoréaliste sans effondrer la bande passante mémoire ni saturer les unités de calcul d’une carte graphique de génération Ampere, ce moteur propriétaire combine trois briques algorithmiques particulièrement ingénieuses :
- Géométrie virtuelle par CLODs (Clustered Levels of Detail) et voxels : plutôt que d’utiliser des imposteurs 2D plats (billboards) qui trahissent immédiatement la transition visuelle au loin, le moteur découpe la géométrie en clusters dynamiques et bascule vers une représentation volumétrique en voxels à moyenne distance.
- Proxies sans données d’instance à très longue distance : pour dessiner la canopée jusqu’à l’horizon sans multiplier les appels de rendu (draw calls), les arbres lointains sont regroupés dans des proxies allégés dépourvus de métadonnées d’instanciation individuelles.
- Illumination globale hybride Screen-Space + Voxels : la diffusion de la lumière du soleil à travers le feuillage et l’occlusion ambiante des sous-bois reposent sur un couplage entre l’espace écran et une grille de voxels. Aucun calcul de lancer de rayons matériel n’est sollicité.
Sur une GeForce RTX 3080 (10 Go GDDR6X) en définition 2560 x 1440 pixels, le résultat mesuré oscille entre 80 FPS au cœur des bosquets les plus touffus et jusqu’à 200 FPS lors des survols aériens de la vallée, pour une moyenne stabilisée autour de 130 FPS avec près d’un million d’instances et quatre millions de triangles actifs.
Comparatif technique : Custom Forest Engine face aux moteurs généralistes
| Caractéristique | Custom Forest Engine (Toni Macaroni) | Moteurs AAA généralistes (type UE5 Lumen / Nanite) |
|---|---|---|
| Temps de développement | Environ 8 mois (codé à la main par 1 développeur) | Plusieurs années (équipes de centaines d’ingénieurs) |
| Gestion de la géométrie | CLODs (géométrie virtuelle), voxels et proxies sans instance | Nanite (microtriangles) ou LODs traditionnels + imposteurs 2D |
| Éclairage indirect (GI) | Hybride Screen-Space + Voxels (100 % logiciel, zéro Ray Tracing) | Lumen (Software ou Hardware Ray Tracing très gourmand) |
| Performances en 1440p (RTX 3080) | 130 FPS en moyenne (80 FPS en sous-bois dense à 200 FPS en vue aérienne) | Souvent entre 40 et 60 FPS en forêt dense sans DLSS ni Frame Gen |
| Système météo & vent | Intégré nativement à l’architecture bas niveau | Souvent ajouté en surcouche lourde en ressources CPU/GPU |
L’optimisation ciblée face à la course aux GPU nouvelle génération
Cette prouesse rappelle à quel point le délaissement de l’optimisation bas niveau pèse aujourd’hui sur le portefeuille des joueurs PC. Pendant que les studios compensent régulièrement la lourdeur de leurs scènes par de la génération d’images ou par des réglages système complexes comme le nouveau contrôle de priorité GPU introduit dans la NVIDIA App 11.0.9.585, voir une carte sortie en 2020 faire tourner une telle densité végétale à 130 FPS change la donne.
Pour les joueurs qui souhaitent néanmoins faire face aux moteurs actuels bien moins optimisés en 1440p et 4K, le passage à l’architecture Blackwell reste la solution matérielle la plus directe sur le marché français :
NVIDIA GeForce RTX 5070 Ti (16 Go GDDR7)
- Architecture NVIDIA Blackwell (GB203)
- 16 Go GDDR7 sur bus 256 bits
- Support DLSS 5 et Multi Frame Generation
- Idéale pour le 1440p Ultra et la 4K
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Mon avis sur cette fiche technique
En analysant l'architecture retenue par Toni Macaroni, je retrouve exactement la philosophie d'ingénierie qui manque cruellement à trop de productions modernes. Certes, un moteur dédié à l'affichage d'un biome forestier n'embarque pas encore toute la logique d'intelligence artificielle, de physique complexe ou de scripts de quête d'un RPG en monde ouvert. Mais le choix de marier des CLODs avec une grille de voxels à distance et des proxies dépourvus de données d'instance prouve qu'il est parfaitement possible d'éliminer le popping disgracieux des arbres sans sacrifier la moitié du budget de temps d'image dans du Ray Tracing matériel. Maintenir 80 FPS au plus profond des fougères et 130 FPS de moyenne en 1440p sur une RTX 3080 vieille de six ans démontre que nos cartes graphiques ont encore une marge de puissance colossale sous le pied lorsque le code va droit à l'essentiel. Nous n'avons pas encore eu ce matériel entre les mains à la rédaction : si le constructeur souhaite nous confier un exemplaire de test pour le passer sur notre protocole complet en conditions réelles, notre banc d'essai lui est grand ouvert.
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Passionné de hardware et de jeu vidéo, Arthur « Heimdall » navigue entre la France et l'Angleterre où il travaille dans la vente de solutions logicielles B2B. Diplômé d'école de commerce et passionné de bancs d'essai, il monte et démonte des PC depuis son enfance, traquant chaque degré thermique et chaque milliseconde de latence d'affichage. Joueur éclectique passé par Assassin's Creed et Roblox, c'est sur les raids de World of Warcraft qu'il a rencontré Grimtag et Chaya avant de rejoindre l'aventure Pro-Gamer.
