CPU与GPU渲染有什么区别,哪一个最适合你呢?

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CPU与GPU渲染有什么区别,哪一个最适合你呢?

2023-08-30 05:02| 来源: 网络整理| 查看: 265

Corona Renderer

Renderman Engine

请记住,虽然上面的渲染图像看起来很棒,但您不能通过查看设计图来真正判断渲染器,重要的是创建它们的设计师。

几乎任何渲染引擎都能够创建任何类型的样式和质量,正是您可以做到的速度使它们与众不同。

基于 GPU 的渲染和以 GPU 为中心的渲染引擎,GPU 渲染是使用一张或多张显卡来渲染 3D 场景的过程。

与 CPU 渲染相比,使用 GPU 渲染有几个好处。

一方面,GPU 在 3D 渲染方面比 CPU 好得多,因为它们针对图形计算和并行处理进行了优化。这意味着它们能够同时处理许多任务,这与串行操作的 CPU 不同。而且由于渲染任务很容易并行化(拍摄光线、采样像素或仅渲染序列中的单个帧),拥有数千个内核的 GPU 可以轻松提升渲染性能。

这也意味着,与 CPU 不同,您可以更轻松地向计算机添加越来越多的 GPU,以获得更高的性能(在一定程度上)。因此,它们在这方面非常具有可扩展性和灵活性。并且由于其特定的优化,GPU 可以比 CPU 更有效地执行许多其他操作(例如视频编辑和转码)。然而,GPU 并非没有缺点。被设计用于一个非常特定的目的——图形——它们并不擅长做 CPU 擅长的许多事情。

例如,GPU 在进行浮点数学运算方面非常糟糕,因此对于需要大量浮点运算的渲染或模拟没有用处。GPU 也不太擅长连续执行大量小任务,而 CPU 在这方面做得很好。

GPU 的内存容量也比大多数 CPU 有限。典型的显卡可以访问 8-12GB 的板载 VRAM,而 CPU 可以更轻松地访问在现代系统中通常为 16-128GB 的系统 RAM。是的,GPU 也可以使用系统 RAM,但这样做对它们来说要慢得多,因为它们必须通过 PCIe 总线,然后通过主板访问 RAM 插槽。

所有这一切也必须由 CPU 管理,因此只有当 GPU 可以使用 VRAM 中而不是系统 RAM 中的场景数据时,它们才能真正快速。这是什么意思?这意味着您将在 GPU 上看到最大的加速,这些 GPU 可以将您的整个 3D 场景放入其 VRAM 中。

如果场景太复杂并溢出到系统 RAM 中,渲染性能将受到严重影响。

以下是一些 GPU 渲染引擎及其功能示例。

Octane Renderer

Redshift Engine

ProRender Engine

何时使用 CPU 或 GPU 渲染(或两者兼而有之!)

那么,哪个更快,更适合您?嗯,这是一个很难回答的问题,因为这完全取决于您的用例是什么以及您要呈现什么。

通常,在大多数渲染任务中,GPU 会比 CPU 快。这是因为 GPU 擅长处理大量信息并在其数千个内核上快速并行处理。是的,GPU 有数千个内核(3090 有超过 10,000 个内核),而 CPU 最多“只有”64 个。

诚然,GPU 核心(CUDA、流处理器、着色器核心、张量核心)比成熟的 CPU 核心要小得多、弱得多。但是渲染的本质很容易分解为大量非常简单的任务,而 GPU 擅长处理这些任务。

CPU 可能是一个多用途的强者,可以处理任何类型的工作负载,但与执行为其高度优化的代码的 GPU 相比,它会变得迟钝并迅速落后。

这也是为什么很难比较 CPU 渲染引擎和 GPU 渲染引擎的速度的原因。大多数情况下,它们运行在完全不同的代码库上。例如,基于CUDA的Redshift引擎无法与仅使用 CPU 的Corona进行比较。

在仅使用 CPU 的渲染引擎上加速渲染非常困难,尤其是当迭代和实时预览至关重要时。

但是,GPU 的缺点是 VRAM 或视频内存的数量有限。

如果您的场景占用的内存超过您的 GPU 所能提供的内存,您将无法渲染场景 – 或者不得不依赖某些 GPU 渲染引擎可能支持的核外功能。

如果您的 3D 场景不适合 GPU 的 VRAM,这允许它们溢出到系统 RAM。但是,如上所述,这会大大降低您的渲染速度。现在,另一方面,如果您要渲染精度至高无上的复杂场景——物理模拟、水模拟等,最好使用 CPU。这是因为 CPU 擅长处理大量信息并准确执行,并且不受 VRAM 的限制。

这是因为您的 CPU 使用常规 ol' RAM 而不是 VRAM,与每次要渲染复杂的内存占用场景时购买整个“另一个GPU”或新 GPU相比,升级要容易得多且成本更低。

一般来说,大多数大型工作室更喜欢 CPU 渲染,因为它的多功能性和灵活性,但通常也是最昂贵的选择。

但是当你你正在制作下一部轰动一时的动画电影并且你需要每一个模拟、每一种织物和灰尘,每一个细节都做到像素完美时,这个就不重要了。

而且他们通常不关心速度,因为在那个级别上,您有 10,000 个 CPU 一起工作来创建该杰作。但另一方面,大多数时候情况恰恰相反。自由职业者和独立开发者没有资金投资于这样的巨大超级计算机设置。

因此,他们寻求更易于访问但在大多数情况下仍然具有适应性和可用性的东西---GPU 渲染。

当客户希望在 9 点完成项目时,您需要一些快速且难以区分的东西,而不是完美的东西。但这一切仍然取决于您的用例。如果他们的 GPU 经常遇到内存问题,即使是自由职业者也可以从切换到 CPU 渲染中受益。

使用CPU 渲染,您正在运行需要大量内存的进程,只要您具有准确性和稳定性,就不必关心速度。

如果您希望以非常好的结果快速完成渲染,请使用GPU 渲染——即使它可能不是最准确的(但差异可以忽略不计),并且您不需要为 24k 纹理、5000 万个多边形占用大量内存模型。

您应该选择什么:GPU 或 CPU 渲染 - 总结

让我们快速分解它。会剥夺您选择权并推动您使用 GPU 或 CPU 渲染的因素:

您已经拥有一堆许可证并且已经在特定引擎中工作了很长时间 您已经拥有一堆适合两者之一的硬件 您正在从事或客户提供的项目已在特定引擎中设置

以上所有内容将使您远离 GPU 与 CPU 的决定。显然,除非您付费转换场景以使其与另一个引擎一起工作,否则您将希望继续在场景已经设置的引擎中工作。

如果您已经拥有许多适用于特定引擎的许可证或硬件,那么更改为另一个的成本将很高,除非您完全知道从长远来看它会给您带来好处。

从一种引擎更改为另一种引擎总是与质量下降或达到特定质量水平所花费的时间增加有关,直到您开始使用新引擎。

如果您没有时间为您正在处理的这个项目进行这样的过渡,请学习可能更适合您的新引擎。当您以相同的时间投入获得相同的质量时,请切换。

如果您不受上述因素的约束,那么以下因素可能会将您推向一个或另一个方向:

GPU渲染 对于大多数场景,通常比 CPU 渲染更快,因为您的 VRAM 足够大以适合场景 更快的项目迭代(和更频繁)得益于快速的交互式预览渲染,可提高您的项目质量并使您更具竞争力 可以更轻松地在硬件方面进行扩展。只需将一堆 GPU 安装到 PC 中,而无需获得第二个 自由职业者和小型工作室的最佳选择,他们的工作站中可以有许多 GPU,而无需获得渲染农场

CPU渲染 访问容量通常高于 VRAM 的可轻松升级的系统 RAM。提供处理疯狂复杂场景的能力 CPU 渲染引擎中的功能集通常更广泛。CPU 引擎存在的时间更长,而且 CPU 擅长各种计算 可以成为处理需要大量引擎和 3d 软件功能的复杂项目的大型工作室的最佳选择

查看我们的CPU 和 GPU 渲染引擎兼容性表,了解市场上可用的引擎以及支持哪种硬件的引擎。

混合渲染

尽管大多数引擎只支持 CPU 或 GPU 渲染,但有些引擎两者都支持。Chaos 的 V-Ray和Blender 的 Cycles就是两个这样的渲染引擎。他们可以同时使用您的 GPU 和 CPU。

虽然这听起来像一个漂亮的功能,但加速通常是微不足道的。用于支持两个硬件组件的代码必须在某处妥协,并且很少针对两端进行优化。

因为 GPU 渲染本身也已经需要相当大的 CPU 处理能力,所以通常没有多少剩余的空间可以显着增加 CPU 性能。

但是,如果您已经在仅 CPU 模式下使用这些混合渲染引擎之一,那么切换到混合或仅 GPU 对您来说很容易,因为您已经熟悉它。

如果您希望减少渲染时间,它还有助于充分利用组件的性能。

不过,就我个人而言,我喜欢使用仅 GPU 的渲染引擎,而且我的 CPU 使用率不高,以至于无法再在我的工作站上工作。

仅GPU渲染会留下一些 CPU 资源空闲,这让我可以在等待渲染完成时进行合成、一些视频编辑和其他任务,而不会让缓慢的 PC 拖累我。

不同类型渲染的硬件

CPU 渲染需要什么硬件?

不用说,您将需要一个强大的 CPU,它能够有效地呈现您将要做的工作。

当你的CPU的确切规格会根据你将做的工作,你需要用CPU,在非常如果你希望工作在任何合理的速度至少,4个核和8个线程。

虽然出去购买你能找到的最强大的 CPU 很诱人,但你应该花时间思考你将如何使用你的 CPU,你真正需要以多快的速度完成渲染,然后平衡它超出你的预算。

因为非常适合 CPU 渲染的高核 CPU 对于活动工作(例如建模或动画)来说也非常糟糕,所以您需要在内核数量和时钟速度之间找到正确的平衡点。

GPU 渲染需要什么硬件?

GPU 渲染比 CPU 渲染稍微复杂一些,在开始之前了解您将要了解的内容很重要。为 GPU 渲染选择硬件时要考虑的主要问题是您是否要将 PC 用于其他用途。

另一件要考虑的事情是您想要的 GPU 类型。用于渲染的 GPU 主要有两种类型,消费卡和专业卡。专业和消费者之间最大的区别之一是卡的内存量。

消费卡的内存量往往较低,而专业卡的内存量要大得多。如果您打算以大分辨率渲染、使用高分辨率纹理、保存 deepEXR,或者拥有包含大量多边形和微位移的复杂场景,则需要大量显存。

您还需要考虑要使用的 GPU 数量。

大多数人一开始只使用一个,但很快就会注意到他们可以使用第二个甚至第三个,以几乎线性地提高渲染性能。不过,毫无疑问,您必须从一开始就购买合适的 PC、合适的主板、CPU 和 PSU,才能安装更多 GPU。这是如何做到这一点。

对于更复杂的项目,您可以利用NVLink 等技术,让您能够组合某些支持的 GPU 的内存,以减少与内存相关的限制。这将使您获得更高的质量,但您也只能像这样链接在一起的 GPU 数量有限。但对于大型工作室来说,这更像是一个问题。

我们关于构建用于 3D 建模和渲染的 PC 的一般指南是开始寻找合适硬件的好地方。此外,请务必在此处查看我们的渲染引擎兼容性表,以确保您为渲染引擎购买了正确的硬件。

用于 CPU 和 GPU 渲染的云渲染和渲染农场

云渲染是远程渲染的一种形式,它利用远程渲染服务器在网络中的多台计算机之间分配渲染工作负载。随着渲染农场的可用性,云渲染变得越来越流行,并且被娱乐行业的许多工作室用于渲染动画和视觉效果。

云渲染的优势在于它可以利用网络中多台计算机的计算资源来降低成本,也可以减少完成渲染任务所需的时间。有许多渲染农场使用云渲染的强大功能来加速 CPU 和 GPU 渲染。

使用渲云云渲染,全面支持各类3D软件及插件,可根据需求定制,根据需求选择配置,可批量渲染,渲染速度更快,更加节省成本,工作效率更高。

CPU 和 GPU 渲染都有其用途。因此,很难直接推荐您使用一种而不是另一种。GPU 渲染通常比 CPU 渲染快得多,但您可能会遇到内存管理问题。

如果您可以访问大量内存和高端 CPU,那么使用 CPU 渲染可能会更好。您必须仔细查看项目的要求,并找出最适合您的要求。

如果感觉选择CPU或者GPU太复杂,或者没有这么多的资金购买硬件的话,那么还可以选择赞奇云工作站

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