一、渲染的定义
渲染是使用计算机应用程序从 2D 或 3D 模型生成最终图像的过程。渲染过程就像一幅画的最终着色。最初，这幅画从简单的素描开始，当艺术家为画作添加颜色和纹理时，它最终变得栩栩如生。类似地，在渲染中，原始模型被赋予所有微小的细节，例如纹理、光照和摄像机角度，直到我们得到最终输出。
CPU 渲染引擎提供了更多功能来微调场景中的各种参数。现代 CPU 拥有多达 64 个内核，可提供出色的渲染性能。CPU 渲染还受益于它可以访问板载随机存取存储器 (RAM) 的事实。这允许用户相对轻松地渲染具有大量数据的场景。CPU 渲染也以其渲染质量而闻名。例如，皮克斯使用CPU 渲染，因此其电影的视觉质量非常出色。
GPU 有数千个以相对较低的时钟速度运行的小内核。在这种情况下，正是这些核心的数量让 GPU 能够提供强大的渲染性能。GPU 本质上被设计为以并行方式运行任务。这使它们比 CPU 更具优势，因为渲染是一项通常涉及许多元素的任务。因此，GPU 以其极快的渲染时间而闻名。
二、CPU和GPU渲染的差异
设计
Threadripper 3990x等功能强大的 CPU几乎有 64 个内核（而普通 PC 有 4 到 8 个内核）。与 GPU 内核相比，这些内核的数量可能更少，但它们更高的时钟频率使它们能够更快地运行任务。对于渲染，更高的核心数通常更好。
相比之下，GPU 拥有数千个内核——在Nvidia RTX 3090的情况下为 10,496 个。然而，这些内核的时钟频率比 CPU 低得多。只有绝对数量的内核才能弥补它们的速度，并且在某些渲染场景中，GPU 才能胜过 CPU。
质量
与 GPU 相比，CPU 具有更少的内核，但它们的通用性要高得多，并且旨在执行复杂的指令集。这使得 CPU 可以毫不费力地运行几乎任何算法，从而提供更好的质量结果。
在质量方面，GPU 无法与 CPU 匹敌。您通常会发现 GPU 渲染中的噪点更多。
内存优势
CPU 可以访问系统内存。这使他们可以使用大量内存，这些内存可以升级。Threadripper 3990x 可以支持 512 GB 的 DDR4 RAM。这使 CPU 能够在具有许多对象和细节的复杂场景中渲染大量数据。
GPU 受到其内置视频 RAM (VRAM) 的限制。最新的 Nvidia 3090 只有 24 GB 的 VRAM，这对于大多数用户来说已经绰绰有余，但在元素众多的复杂场景中，它可能会成为瓶颈。
复杂场景
CPU可以通过设计处理各种任务。这在工作类型不一致或一次处理的工作量太多的工作负载中很有用。
GPU 主要受其硬件能力的限制。它们的设计目的单一，通常用于重复运行相同的任务。此外，RAM 限制加上较慢的内核限制了它们有效渲染各种场景的能力。
稳定
CPU 内置于系统中并与系统良好集成。所有应用程序的构建都考虑了操作系统核心的 CPU。并且由于 CPU 用于渲染的时间很长，因此大多数 bug 已被修复。当您使用 CPU 进行渲染时，这本质上会带来更好的整体系统稳定性。
GPU 更容易出现故障。突然的电源波动、驱动程序更新以及与某些系统缺乏兼容性，都会导致 GPU 性能不佳和不稳定。
速度
GPU 并行运行任务，这通常会提高速度，因为可以同时渲染场景的各种元素。这会导致更快的周转并有助于重复过程。GPU 也主要用于需要实时渲染的领域（如视频游戏）。
CPU 的内核较少，旨在按顺序运行任务。因此，它们通常比 GPU 慢。CPU 的资源可用性也受到限制。由于它必须执行许多任务，CPU 不能仅将其所有硬件都用于渲染。这也导致速度较慢。
定期改进
随着我们（似乎）接近摩尔定律的极限，每一代新一代 CPU 之间的飞跃似乎都在放缓。随着时间的推移，这可能会导致性能停滞不前，甚至可能导致 GPU 不断改进。
最近，我们看到 GPU 创新出现了惊人的飞跃，AMD和Nvidia等公司都在该领域展开了激烈的竞争。GPU的创新周期肯定比CPU快。而且由于升级 GPU 要容易得多，因此您可以期待每一代新一代的渲染性能都会提高。
硬件成本
与性能级 CPU 相比，GPU 接近价格范围的低端。一个好的 GPU，比如RTX 3090，可以花费大约 1500 美元，而像Threadripper 3990x这样强大的 CPU 的价格是 5000 美元。
GPU 还在升级方面为您提供优势。您只需将另一个 GPU 连接到您预先存在的设置，就可以了。当您希望使用 CPU 进行升级时，除了 CPU 的成本之外，您可能还需要投资购买更多兼容的硬件。
渲染引擎
渲染引擎是决定 CPU 和 GPU 渲染的另一个关键因素。许多渲染引擎仅在 CPU 或 GPU 上工作。因此，渲染引擎还决定了您可以在系统上运行哪些渲染软件。
Arnold、Corona 和 3Delight 等渲染引擎在 CPU 上工作并产生稍高质量的结果。同时，Blender Cycles、Octane 和 Redshift 等渲染器针对 GPU 进行了优化。
渲染硬件
设置系统硬件的方式也会影响渲染性能。也许一个好的 CPU 会比几十个 GPU 做得更好，或者你可以为你的工作流使用一个带有强大 GPU 的基本 CPU。这可以通过一些硬件基准来评估。
判断渲染性能的两种流行方法是用于 CPU 渲染的Cinebench和用于 GPU 渲染的Octanebench 。它们都是业内最好的基准标准。根据CG Director 的基准测试，具有更高时钟速度的多核 CPU 是您工作流程的更好选择。最新的AMD 第 3 代 CPU 在性能方面具有明显优势，并且比 Intel CPU 相对便宜。但是，如果您想要最好的，Threadripper 3990x在 CPU 渲染方面几乎是无与伦比的。
在Octanebench 基准测试中，根据其渲染分数、性能和价格对各种 GPU 进行比较。Nvidia RTX 卡成为渲染部门的王者。仔细评估后，您还可以观察到，当您将更多 GPU 耦合在一起时，您可能会从 GPU 中获得更好的性能和价值，同时增加 VRAM。
三、结论
如果您的工作流程需要速度、复杂性较低并且在工作中保持一致，那么 GPU 渲染设置会对您有好处。除了降低硬件成本外，工作质量与 CPU 渲染不相上下。GPU 渲染也会以更好的方式适合初学者的个人资料。
如果你是一个优先考虑质量的人，在硬件上花费的预算更大，并且可以等待质量结果，那么 CPU 渲染就是要走的路。您不仅将从渲染质量中受益，而且轻松处理复杂场景的能力将为您带来竞争优势。
