Les cartes graphiques USB : multipliez les écrans

Introduction

Quand on travaille sur un ordinateur, l’espace fourni par un seul moniteur peut parfois sembler étriqué, et c’est normal. La solution la plus simple, c’est de prendre un écran plus grand, mais on se heurte souvent à deux défauts : augmenter la résolution n’est pas toujours la meilleure solution et le prix peut être un frein. La deuxième solution, la plus souvent retenue, consiste à installer un deuxième écran.

La problématique du second écran

Pour brancher un second écran, il y a plusieurs solutions : soit la carte graphique propose deux sorties (comme la majorité des modèles actuels), soit on branche une seconde carte graphique (en PCI-Express ou en VGA), mais ce n’est pas trivial. De plus, pour les amateurs de PC portables, brancher un écran en DVI est souvent un problème. C’est là qu’interviennent les cartes graphiques USB de DisplayLink.

Le multi-écran

Sous Windows, la gestion de plusieurs écrans date de 1998, avec le Windows sorti cette année-là. À ce moment-là, la seule possibilité était d’utiliser deux cartes graphiques, une par écran. En 1999, Matrox a innové avec la G400 : c’était la première carte grand public permettant de brancher deux écrans (avec deux sorties VGA). Depuis, cette possibilité a été proposée par nVidia, puis ATI, avant de se généraliser à l’ensemble des cartes graphiques.

Les avantages du multi-écran

En plus d’offrir une plus grande surface de travail, des études ont montré que la productivité augmentait de 9 % avec un second écran, et qu’elle peut même être augmentée de 50 % quand les utilisateurs utilisent fréquemment les fonctions de copier/coller. Toutes les personnes qui ont travaillé sur un ordinateur avec plusieurs écrans reviennent difficilement à une configuration équipée d’un seul moniteur.

En 2008, brancher deux écrans

Actuellement, si on a besoin de plusieurs écrans, la solution la plus simple est donc d’utiliser la deuxième sortie de la carte graphique, présente sur la majorité des machines (sauf celles équipées d’un contrôleur graphique intégré au chipset, qui ne disposent généralement que d’une seule sortie). Les ordinateurs portables, même ceux équipés d’un IGP, peuvent généralement recevoir un second écran (en plus de celui intégré) mais généralement uniquement en VGA, les sorties DVI sont rares sur les ordinateurs portables.

Brancher plus de deux écrans

Si on veut travailler avec plus de deux écrans, un problème se pose généralement : il faut rajouter une carte graphique. Sur un PC classique, deux cas peuvent arriver : votre carte mère dispose de plusieurs emplacements PCI-Express 16x (c’est de plus en plus courant) et il suffit de brancher une carte graphique, ou bien la carte mère ne dispose que d’un seul emplacement PCI-Express 16x. Dans ce cas-là, en dehors des cartes graphiques PCI (très lentes), point (ou presque) de salut.

Les cartes graphiques USB

C’est à ce moment-là que les cartes graphiques USB entrent en jeu. Simples à utiliser, elles permettent de brancher un écran sur un port USB. De plus, on peut utiliser jusqu’à 6 de ces cartes graphiques en même temps, et certains constructeurs proposent même des écrans ou l’ensemble est déjà intégré.

Les cartes graphiques USB : comment ça fonctionne

Parlons technique, et analysons comment fonctionnent les cartes graphiques USB. Premièrement, il ne s’agit pas à proprement parler de cartes graphiques, même si le résultat final est comparable. La carte graphique USB sert essentiellement à décoder les données envoyées par le programme.

Un programme très important

Pour faire simple, la technologie utilise un programme qui va s’intercaler entre le système et l’affichage lui-même. Tous les appels à la carte graphique sont interceptés par ce programme, qui va récupérer ceux qui sont destinés à un écran USB et traiter les données. Le résultat est envoyé à la carte graphique USB et le système croit qu’il utilise une carte graphique tout à fait classique. Comme on le voit, le pilote est très important et c’est lui qui permet de définir les fonctions de la carte graphique USB. La dernière version permet par exemple de supporter Direct3D sous Windows Vista. De plus, le processeur du PC est aussi un maillon important de la chaîne : il doit compresser les images à envoyer à la carte graphique USB.

Un décodeur en USB

La carte graphique USB en elle-même ne fait que recevoir un flux compressé par le programme. La puce dispose d’un peu de mémoire (16 ou 32 Mo) et se contente de décompresser les images envoyées par le programme. Techniquement, n’importe quelle technologie capable de transporter des données est supportée, de l’Ethernet au Wi-Fi en passant par le FireWire.

Uniquement les mouvements

Le programme, pour éviter de saturer la bande passante de l’USB et la puissance du processeur, détecte les parties de l’écran qui sont en mouvements et ne compresse (et ne transmet) que celles-ci. Moins l’écran bouge, moins la bande passante de l’USB et le processeur seront sollicités (et inversement). Le système permet de limiter la bande passante nécessaire et plusieurs cartes graphiques peuvent êtres chaînées. Certains modèles intègrent d’ailleurs un hub USB.

Une compression en fonction de la bande passante

Pour rester efficace en permanence, DisplayLink dispose d’une astuce : la façon de transmettre peut varier. Plus il y a de mouvements à l’écran, plus le niveau de compression augmente (et l’usage CPU) et plus la bande passante nécessaire diminue. DisplayLink utilise cinq niveaux de compression : trois sans pertes, deux avec pertes (compression type JPEG), avec une utilisation CPU de plus en plus élevée. En pratique, une page Web avec quelques animations utilisera un profil sans pertes, avec un usage CPU faible, alors qu’une vidéo en plein écran nécessitera de passer à la compression la plus élevée, avec des pertes et un usage CPU élevé.

La technologie permet de s’adapter à la bande passante assez faible de l’USB, et le passage en compression avec pertes sera rare, réservé aux utilisateurs qui regardent des vidéos en plein écran sur plusieurs moniteurs, par exemple.

Un exemple :

Voici deux photos de la même vidéo en USB et en DVI. C’est une photo car les captures d’écrans récupèrent l’image avant la compression de DisplayLink.

Comme on peut le voir (en omettant les aberrations chromatiques sur l’image en DVI), l’image est plus nette sur l’écran en DVI. À l’usage, c’est perceptible si on se rapproche de l’écran. Ce n’est pas flagrant sur les photos, mais la pixellisation est plus présente sur une vidéo jouée sur un écran en USB, par exemple. De plus, l’utilisation du processeur est plus élevée en USB, mais ce n’est pas problématique avec un seul écran (si le processeur est puissant).

Les cartes graphiques USB : présentation

Les cartes graphiques USB se présentent sous la forme d’un petit boîtier, qui propose une sortie DVI ou VGA (en fonction des modèles). Bien évidemment, les boîtiers sont alimentés par le port USB de l’ordinateur.

Deux modèles en test

Pour le test, nous avons testé deux modèles, tous les deux d’origine DisplayLink. Les deux cartes graphiques sont équipées d’une sortie DVI mais peuvent recevoir un adaptateur DVI vers VGA pour les écrans plus anciens. Le design des cartes diffère entre les deux modèles : le premier est sobre, un parallélipipède aux coins arrondis, gris foncé. Le second modèle offre une coque en plastique argenté, qui semble de qualité très moyenne. Heureusement, les cartes ne seront normalement pas visibles, donc l’aspect reste secondaire.

Les différences

La première carte utilise une puce DL-120 alors que le second dispositif utilise une puce DL-160. La différence essentielle entre les deux puces vient de la résolution supportée : la DL-120 permet de gérer environ 1,5 million de pixels, et se limite aux écrans avec une résolution de 1 280 x 1 024 (ou 1 440 x 900 en wide) alors que la DL-160 permet d’atteindre le 1 600 x 1 200 (ou le 1 680 x 1 050). Concrètement, les modèles de base sont donc à réserver aux possesseurs d’écran 17 ou 19 pouces, alors que les utilisateurs de 20 ou 22 pouces se tourneront vers les cartes à base de DL-160. Pour les amateurs d’écran avec une plus haute résolution, point de salut.

La cible

Bien évidemment, ces cartes graphiques USB ne ciblent pas les joueurs (le support de la 3D est rudimentaire) mais ces cartes graphiques visent essentiellement les utilisateurs de PC portables et les entreprises, dont les PC sont souvent peu évolutifs. Notons que les pilotes des cartes graphiques sont livrés sur une clé USB.

Le prix

Les modèles que nous avons testés sont des produits de référence. Les cartes sont vendues par d’autres marques que DisplayLink, et les prix annoncés varient de 80 à 100 € la carte environ. Le prix peut paraître élevé si on a la possibilité de rajouter une carte graphique, mais il peut aussi paraître faible quand on connaît le prix des cartes graphiques PC Card ou ExpressCard. Disons que c’est abordable, sans plus.

SyncMaster 940ux : un écran USB chez Samsung

Nous avons testé un troisième dispositif équipé de la technologie de DisplayLink, un écran USB Samsung. Le SyncMaster 940ux est un écran de 19 pouces (format 5/4) équipé d’une connectique USB en plus des entrées DVI et VGA.

Un écran complet

Le 940ux est un écran haut de gamme (dans sa diagonale) : il est réglable en hauteur, la dalle peut pivoter et il dispose d’un hub USB (deux ports). En entrée, il peut fonctionner en VGA, en DVI et évidemment en USB.

• Temps de réponse : 5 ms
• Résolution : 1 280 x 1 024
• Luminosité : 300 cd/m²
• Contraste : 1 000:1 en classique (2 000:1 en dynamique)
• Angle de vue : 160° (horizontal et vertical)

Comme on le voit, c’est un écran de 19 pouces classique, avec des angles de vue moyen. Notons que l’entrée DVI n’est pas HDCP et que notre modèle de test n’était livré qu’avec un câble DVI et ne proposait donc ni le VGA ni l’USB.

Une installation simple

L’installation du 940ux est très simple : Samsung a pensé à intégrer les pilotes dans l’écran. En fait, l’écran intègre 8 Mo de mémoire flash accessibles comme une clé USB, mais en lecture seule, et cette mémoire flash contient les pilotes de l’écran. Dès que l’on branche l’écran à un PC sous Windows, l’autorun se lance et installe les pilotes de l’écran. Un redémarrage plus tard et l’écran est fonctionnel.

Le prix

Pour le prix, le SyncMaster 940ux est un écran un peu onéreux : son prix (

€) dépasse celui de certains écrans de 22 pouces. Alors certes, une carte graphique USB vaut près de 100 € en moyenne, l’écran de Samsung est un modèle haut de gamme, est réglable en hauteur et peut tourner, mais ça reste un écran de 19 pouces. Il est donc à réserver à ceux qui ont besoin d’un écran USB, donc.

Les cartes graphiques USB sous Windows XP

Nous avons testé les cartes graphiques USB sur deux PC portables : le premier sous Windows XP, le second sous Windows Vista.

Sous Windows XP, nous avons utilisé un MacBook Pro 15 pouces avec Boot Camp.

• Core 2 Duo T7500 (2,2 GHz)
• Geforce 8600M GT 512 Mo (128 Mo dédiés) avec sortie DVI DualLink
• 4 Go de RAM
• Windows XP Home SP2 avec derniers pilotes

L’ensemble comprenait l’écran Samsung 940ux, deux cartes graphiques USB (DL-120) branchées sur le hub de l’écran (avec chacune un écran de 19 pouces en DVI) et une carte graphique USB (DL-160) sur un autre port USB avec un écran de 22 pouces. Un écran de 30 pouces (Samsung 305T) était branché directement en DVI sur la machine de test pour vérifier les différences éventuelles de qualité.

Windows XP : pas de 3D

Sous Windows XP, il n’y a pas de support de la 3D, et les cartes graphiques seront uniquement utilisables en bureautique. Durant nos tests, nous n’avons pas pu remarquer de différences entre un écran branché en direct et un écran branché en USB. En bureautique, le processus qui gère les écrans n’a jamais dépassé les 10 % d’occupations CPU et l’ensemble est resté fluide en permanence.

Nous avons essayé de lire des vidéos, mais le résultat est moins bon : on remarque bien que l’image est recompressée et le gestionnaire des cartes utilise une grande partie du CPU. Pour la lecture d’une vidéo en DivX qui nécessite environ 15 % du CPU en temps normal (Core 2 Duo 2 GHz Merom en bus 800 MHz), le programme utilise près de 25 % du même processeur pour la transmission à la carte graphique. Il est possible de lire deux vidéos en plein écran simultanément, mais à partir de trois, l’occupation CPU passe à 100 % (dont près de 75 % pour le programme de DisplayLink) et les vidéos saccadent.

Le support de la 3D est bien absent sous Windows XP et utiliser un programme qui nécessite une accélération Direct3D sous Windows XP est impossible.

Les cartes graphiques USB et Vista

Sous Windows Vista, nous avons utilisé un PC portable Acer (2920).

• Core 2 Duo T7300 (2 GHz)
• GMA X3100 avec sortie VGA
• 2 Go de RAM
• Windows Vista Home Premium avec derniers pilotes

L’ensemble comprenait l’écran Samsung 940UX et deux cartes graphiques USB (DL-120) branchées sur le hub de l’écran (avec chacune un écran de 19 pouces en DVI). Un écran de 22 pouces était branché directement en VGA sur la machine de test pour vérifier les différences éventuelles de qualité.

Windows Vista

Sous Windows Vista, le fonctionnement est similaire (avec les mêmes performances en vidéo) mais la gestion de la 3D est présente. Attention, ce n’est pas la carte graphique USB qui gère la 3D, mais bien le GPU principal de la machine. DisplayLink utilise une des fonctions de Vista qui permet de partager les ressources du GPU. Aero est par exemple parfaitement utilisable sur les écrans USB, même avec un GPU du type GMA.

Pour les programmes qui utilisent de la 3D, DisplayLink ne propose pour le moment que le support de Direct 3D en fenêtre. La majorité des jeux sont donc inutilisables, mais des programmes comme Google Earth fonctionnent parfaitement. Il faut juste bien garder en tête que c’est le GPU principal qui est utilisé, ce qui peut être limitant pour les performances avec plusieurs écrans.

Au final, que ce soit sous Windows XP ou sous Windows Vista, les cartes graphiques USB sont très efficaces pour de la bureautique (ou tout ce qui ne nécessite pas de 3D en général) et utilisables pour regarder de la vidéo (si on se limite à un seul écran). La 3D, même si elle est utilisable partiellement sous Windows Vista, est à éviter.

DisplayLink : le futur

Pour le moment, la technologie de DisplayLink se concentre sur l’USB et sur trois types de produits : les écrans USB (comme le Samsung testé), les cartes graphiques USB (vendues sous diverses marques) et les stations d’accueil pour PC portables (Toshiba, par exemple).

Dans le futur : projecteurs et télévisions

Dans le futur, l’intégration de la technologie dans des projecteurs et des télévisions est prévue. Dans le premier cas, elle permettra de brancher facilement un PC portable dépourvu de sortie VGA à un projecteur (qui utilisent généralement cette connectique). Dans le second cas, les utilisateurs pourront utiliser un PC portable pour montrer rapidement des images ou des vidéos à leurs amis sur une télévision grand écran.

Du sans fil

Une autre possibilité, et nous avons pu en voir un prototype, c’est le passage au Wireless USB. Cette technologie devrait permettre de transmettre des données sans fil sur des distances faibles avec des débits corrects. Une version WirelessUSB des cartes graphiques est prévue pour la fin de l’année (septembre ou octobre 2008).

Pour les smartphones

En intégrant la solution dans des projecteurs ou des télévisions et en proposant le pilote pour des smartphones, il sera possible de diffuser facilement des images depuis un appareil bien plus mobile qu’un PC portable et de simplifier les présentations.

Mac OS X et Linux

En plus de Windows XP et Vista, DisplayLink devrait proposer des pilotes pour les autres systèmes d’exploitation majeurs. Mac OS X devrait devenir compatible en mars 2008 et des pilotes Linux sont attendus pour 2008.

Conclusion, intéressant ou pas ?

Au final, que ce soit sous Windows XP ou sous Windows Vista, les cartes graphiques USB sont très efficaces pour de la bureautique (ou tout ce qui ne nécessite pas de 3D en général) et utilisables pour regarder de la vidéo (si on se limite à un seul écran). La 3D, même si elle est utilisable partiellement sous Windows Vista, est à éviter.

Les possesseurs d’ordinateurs portables qui ont besoin de plusieurs écrans ou ceux qui n’ont pas la possibilité de mettre à jour une machine de bureau apprécieront donc ces cartes graphiques USB, mais elles seront inutiles pour le grand public et tous les bidouilleurs. Notons que le prix est relativement correct : environ 100 € la carte. Ce n’est pas ce que l’on peut appeler bon marché, mais le prix reste intéressant face aux autres solutions disponibles comme les 300 € des Matrox.