什么是 GPU 渲染？
GPU 渲染使您可以使用显卡而不是 CPU 进行渲染。从广义上讲，GPU渲染允许许多并行操作同时运行。这提高了执行速度，因为现代 GPU 旨在计算大量数据。快速渲染使 GPU 能够实时处理图形。但是，在这种情况下，由于使用同一显卡进行显示和渲染时内存和交互问题更加有限，渲染具有许多组件的体积详细、复杂的场景并不是很好
处理器在并行处理过程时不允许性能水平的线性扩展，但它可以执行更多不同类型的任务。该解决方案可以让您获得最详细的结果。
GPU 加速渲染对各种应用都有很高的需求，包括 GPU 加速分析、3D 模型图形、游戏中的神经图形处理、虚拟现实、人工智能创新以及建筑、动画、电影等行业的真实感渲染。和产品设计。近年来，GPU 被设计为在可用的专用软件上进行渲染
如今，例如 NVIDIA 的 IRay、Chaos Group 的 VRay RT、Otoy 的 OctaneRender、MAXON 的 Redshift 等。Quadro Nvidia 和 AMD FirePro 系列卡专门针对专用软件的高性能进行了优化，并与来自计算机图形学领域的领先开发商。
那么，渲染需要GPU吗？答案是 GPU 不仅可以加快图像渲染速度并提高最终质量，而且对于 3D 渲染也至关重要。当然，许多程序（例如 Blender Cycles、Maya、Arnold 和 Cinema4D）都可以不使用 GPU 进行渲染，但是您需要一个具有尽可能多内核的处理器。这可能很复杂并且相当昂贵。GPU通过以最快的速度使用实时渲染来解决这个问题。
需要显卡来渲染什么？
与视频编辑相比，图形渲染对视频卡的性能要求更高。首先，我们需要最大数量的 CUDA 核心和更多的显存。同时，只要您的 3D 场景适合显卡的总视频内存 (VRAM)，显卡就可以充分利用其性能。实际上，这意味着，如果您有一个包含数百万个多边形、一个显示元素或大型纹理的复杂场景，那么您将需要比仅包含几个对象的相对简单场景更多的内存。
CUDA 计算核心包含在 Nvidia 的显卡中。CUDA 技术是 Nvidia 产品独有的。这些核心不仅专用于图形计算，而且是显卡可以在需要时处理不同任务的纯粹且多功能的功能。
绝大多数 3D 图形渲染软件都经过优化，可以最有效地利用 CUDA 内核，因此显卡中的 CUDA 内核越多，渲染模型、视频等的速度就越快。
最流行的 GPU 渲染引擎 Octane 和 Redshift 一般都是基于 CUDA 技术构建的，这意味着它们通常只有在您只有 Nvidia 显卡的情况下才能使用。在这些渲染程序中，渲染速度随着显卡上 CUDA 核心数量的增加而线性增加。有些程序（例如 After Effects 或 Premiere Pro）支持 Nvidia 和 AMD 显卡，但大多数情况下 Nvidia 运行速度更快。
Nvidia 的 RTX 系列显卡配备了相当数量的 VRAM，从 8 到 11 GB，但如果您需要更多，您应该考虑 RTX Quadro，它具有高达 48 GB 的 VRAM。
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CPU 与 GPU 渲染的差异
速度
考虑 CPU 和 GPU 渲染差异的第一个也是最明显的因素是速度。虽然 CPU 的处理器核心数量有限（平均约 24 个），这使得它能够高效地进行顺序计算和按顺序运行进程，但 GPU 比普通计算机处理器包含更少数量的核心，这使得它们能够执行同时执行多项任务，从而提高速度。
使用最好的 GPU 时，渲染时间可以缩短为几分钟，并简化成像过程。这个因素在需要实时渲染的领域（例如视频游戏）也很关键。如果速度是您工作流程中的首要任务，那么基于 GPU 的渲染是首选解决方案。
渲染机制
在 CPU 和 GPU 渲染之间进行选择时的另一个关键因素。许多渲染引擎专门在 CPU 或 GPU 上运行。因此，渲染引擎还决定您可以在计算机上运行哪些软件。
Arnold、Corona 和 3Delight 等渲染引擎在 CPU 上运行，产生的效果稍好一些。同时，Blender Cycles、Octane 和 Redshift 等渲染工具针对 GPU 进行了优化。
成本
GPU 比功能强大的 CPU 便宜得多。一个好的 GPU，例如 RTX 3090，价格约为 1,500 美元，而功能强大的 CPU，例如 Threadripper 3990x，价格高达 5,000 美元。
GPU 还在升级和扩展方面为您提供优势。您只需将另一个 GPU 插入现有系统即可。如果您想使用 CPU 进行扩展和加电，除了 CPU 本身的成本之外，您还必须投资升级所有相关硬件（主板、电源等）。也就是说，GPU 可以显着降低硬件成本，并且无需多台 PC 或服务器即可完成专业质量的工作。您可以通过一个带有视频卡的小型工作站在几分钟内完成所有操作。
图形质量和保真度
如前所述，与 GPU 相比，CPU 的核心数量较少，但用途更加广泛，并且旨在执行复杂的指令集。这使得 CPU 能够以最小的努力运行几乎任何算法，从而提供更高质量的结果。许多人认为 GPU 根本无法与 CPU 的质量相媲美。此外，有时您仍然会注意到 GPU 渲染可能包含更多噪声。
一般来说，虽然完成一幅图像渲染可能需要几个小时（甚至几天）的时间，但传统的基于 CPU 的渲染更有可能提供更好的图像质量和更清晰、更少的噪点。但可惜的是，如果CPU没有足够的能力，结果的质量将会很差。
实时可视化
某些工作流程（例如视觉特效、图形设计和动画）需要大量时间来设置场景和控制照明，这通常发生在软件的视口中。GPU 可以控制工作室软件中的视口性能，从而允许实时查看和操作 3D 模型、光源和三维投影。
某些仅使用 GPU 的渲染软件甚至可以让您在启用实时渲染的情况下完全在视口中工作，从而提高结果并最大限度地减少在其他程序中渲染时可能出现的错误。
内存
CPU 上的渲染可以访问计算机的 RAM。这允许使用大量内存，并且可以随时扩展。在这种情况下，CPU 在包含许多对象和细节的复杂场景中显示大量数据。
GPU 仅限于板载视频内存 (VRAM)。最新的Nvidia 3090只有24GB显存，对于大多数用户来说已经绰绰有余，但在复杂场景、元素较多的情况下，这将是一个瓶颈。
执行复杂场景
处理器的设计可以执行多项任务，换句话说，它们是多功能的。这对于场景类型不一致或太大而无法同时处理的工作负载非常有用。
图形处理器的硬件功能有限。它们是为一个目的而设计的，通常用于多次运行相同的任务。此外，RAM 限制加上较慢的内核，限制了它们有效渲染不同场景的能力。
GPU 渲染效果更好吗？
如果您优先考虑质量，有大量的设备预算，并且有时间等待质量结果，那么CPU 渲染是最好的。您不仅可以获得高质量的结果，而且可以轻松处理复杂的场景，从而在市场上获得竞争优势。
但是，如果您的工作流程需要速度、复杂性较低和一致性，请选择使用 GPU 进行渲染。除了降低硬件成本之外，工作流程的质量将与在 CPU 上渲染一样好。此外，对于初学者来说，在显卡上渲染也比较好。
请记住，GPU 并不是要取代，而是要加速和优化现有实践和工作流程，最大限度地提高性能并补偿应用程序中的资源密集型计算。与基于 GPU 的渲染相比，基于 CPU 的渲染的优势似乎显得苍白无力，但这最终取决于您或您的工作室的需求。此外，同时使用这些工具将为您的工作和演示带来更多好处，并显着提高计算机快速将您的创作变为现实的能力。
选择 GPU 进行渲染时需要考虑的事项
在讨论 2023 年 GPU 列表之前，我们先来看看选择最佳渲染显卡时要考虑的主要标准：
- 该卡属于哪条线。要处理视频和图形，您需要专业芯片。它们由 NVIDIA 和 AMD 生产。在这种情况下，NVIDIA 是首选，因为这些卡支持 CUDA 核心，并且可以很好地集成到现代图形程序中。
- 内存类型。为了有效地执行视频和图形处理任务，您需要 GDDR5 或更高的内存类型。较旧的内存标准无法提供所需的速度。
- 是否支持ECC。如果支持纠错码，这将是一个很大的优势。在重负载下，偶尔会出现可能导致崩溃的错误。带 ECC 的内存将避免这些问题，这在处理大量数据时尤其重要。
- CUDA 核心的数量。如果您计划使用 3D 图形，这一点至关重要。CUDA 核心越多，渲染速度就越快。
3D 渲染最佳显卡推荐
Nvidia Quadro RTX 8000
Nvidia Quadro RTX 8000 被认为是世界上最强大的专业工作流程显卡。尽管 NVIDIA 放弃了其显卡的 Quadro 名称，但与 Quadro 品牌相关的性能和效率仍然保留在该系列的显卡中。Nvidia Quadro RTX 8000 仍然是今年 3D 渲染和建模最好的专业显卡之一。Quadro RTX 8000 提供光线追踪、深度学习和高级着色的最新硬件加速。
Quadro RTX 8000 可以通过物理上准确的阴影、反射和折射来渲染复杂的模型和场景，为用户提供即时洞察。48GB 高速 GDDR6 显存和 NVIDIA NVLink 可轻松提升性能和可扩展性。来自各个行业的设计师和艺术家现在可以在处理最大、最复杂的光线追踪、深度学习和视觉计算工作负载时突破可能的界限。Quadro RTX 8000 的全新 VirtualLink3 端口可轻松连接到下一代高分辨率 VR 显示器。借助 Nvidia Quadro RTX 8000，您可以获得强大的渲染和 3D 建模能力，将 CUDA 和 OpenCL 应用程序提升到新的水平，并使任何其他显卡处于相对较弱的状态。
Nvidia Quadro RTX A6000
NVIDIA 的 A6000 专为 3D 渲染和建模专业人士而设计，并拥有针对渲染应用程序的广泛专业认证。NVIDIA GPU拥有10,752个CUDA核心、84个下一代RT核心、48GB GDDR6显存，并支持PCI Express 4.0 x16接口。NVIDIA 卡将 RTX 6000 GPU 的内存增加了一倍，达到 48GB GDDR6，使其能够处理更大、更复杂的 3D 建模数据集。预算不限、需要 48GB 以上内存的专业人士可以通过 NVIDIA NVLink 安装两张 A6000 卡，以获得总共 96GB 的 DDR6 视频内存。该卡还支持 PCI Express Gen 4，可提高 PCIe Gen 3 吞吐量和内存传输。该卡的最大功耗为300W。
Nvidia GeForce RTX 3090
极其强大的 GPU，可实现 TITAN 级性能的渲染。其核心是第二代 NVIDIA RTX 架构 Ampere，通过增强型光线追踪 (RT) 核心、张量核心和新的流式多处理器，将光线追踪和人工智能技术的性能提高一倍。该显卡还配备令人印象深刻的 24GB G6X 视频内存，旨在提供卓越的图形性能。借助 NVIDIA Studio 平台（配备专用驱动程序和独特工具），加速流行的图形应用程序并探索新的人工智能功能。3D、高达 8K 的视频编辑或高质量流媒体的出色性能。
这款用于渲染的显卡具有强大而庞大的冷却系统，专为那些计划使用最高质量设置和 RT 以 4K 分辨率进行游戏的玩家而设计。最大扩展为7680×4320。
值得注意的是，另一个型号 - NVIDIA RTX 3090 TI - 被认为是 Blender 的最佳 GPU。因此，如果习惯使用该程序，RTX 3090 TI 将是您的最佳解决方案。
Nvidia Quadro RTX 4000
NVIDIA Quadro 系列的另一款卡值得关注，用于在 GPU 上进行专业 3D 渲染。这是我们推荐的工作站级显卡，价格实惠，在设计应用中具有出色的性能。它采用时尚的单插槽设计，有助于安装在较小的机箱中，并且比体积较大的 GeForce 卡所需的功耗更低。特别是，OpenCL 和 Cuda 应用程序充分利用了新的图灵架构，这意味着实时光线追踪是其主要功能之一。
Quadro 4000 针对创意工作进行了优化，因此如果您使用 AutoCAD 和 Solidworks 等 CAD 应用程序，您会注意到它可以非常明显地加快该软件中的插件和过滤器速度，并提高视点和动画等领域的性能。这款用于 3D 渲染的 GPU 的核心频率为 1005 MHz，但当您加载繁重的处理工作负载时，时钟速度可以升至 1545 MHz。Quadro RTX 4000 提供足够的 8GB 视频内存空间，可快速存储您所需的文件。此外，RTX 4000还拥有2304个用于高速渲染的CUDA核心、288个Tensor核心和36个RT核心。RT 核心加速了光和声音在三维环境中如何移动的计算，速度高达每秒 10 g 射线。
Nvidia GeForce RTX 3060 TI
在高达 2k 的显示器上进行游戏和 3D 建模的绝佳选择。以这个实惠的价格，您会对这张卡的速度感到惊讶。RTX 3060 Ti 稍逊一筹的地方是在 4K 显示器上。您可能需要减少一些设置才能获得稳定的帧速率。这个GPU只是不支持4K。
在不启用 RT 的情况下，GeForce RTX 3060 Ti 可以在许多游戏中以最大图形设置提供舒适的 2.5K 分辨率 (2560×1440/2560×1600)（在某些游戏中您可以切换到 4K 分辨率，但在某些游戏中，在相反，您必须降低游戏质量或启用 DLSS/FSR 支持）。8GB内存应该足够使用很长时间了。当然，就光线追踪而言，GeForce RTX 3060 Ti 在相应游戏中实现了 RT 支持与 DLSS 相结合的所有优势。对于同样的2.5K分辨率，开启RT+DLSS时的性能已经足够了。
除了上述一般渲染最佳显卡的优点外，您还可以添加一块尺寸相对紧凑的Palit卡（247×120×40毫米），让您可以在小情况下使用它，而不是最吵闹的CO（不再低于34 dBA），并且带有冷却器的图形核心温度不超过70°C。
GPU 渲染逐渐在许多领域得到广泛应用和需求，并被用作传统基于 CPU 的渲染系统的替代方案。鉴于其巨大的潜力，Autodesk Arnold 推出了 GPU 渲染引擎。AMD 和 Nvidia 等公司也在这一领域展开激烈竞争，开发和改进新型号的 GPU。由于升级 GPU 变得更加容易，因此您可以预期每一代新产品的渲染性能都会有所提高。但如果您仍然喜欢使用 CPU 并寻找最佳的渲染 CPU，我们建议您相应地关注 AMD Ryzen 7 2700X 或 Intel Core i9 12900K 进行视频编辑。
在选择 3D 渲染的最佳显卡时，您需要考虑一些基本事实，例如核心数量、显存、支持的最大分辨率等。