渲染引擎对比:Cycles和其他

Cycles 作为一款基于 GPU 的渲染引擎,效果上已经越来越成熟,但相比较其他引擎,孰优孰劣呢?

本文挑选了以下几个渲染引擎,用于和 Blender 的 Cycles 做一次简单对比:

不过这次的比较无法做出绝对的公正,只能在一定层面上做一个简单地比较。

测试过程

基于 CPU 渲染的测试,设备为  Intel i7 3770 ,内存12 GB,操作系统为 Windows 7。

对于 Octane 这样的纯 GPU 渲染器,这里使用了一张 Nvidia GTX 650的显卡。 (因为其性能和 Intel i7 3770极为接近)。

首先我建立一个简单的场景,只包含一些方块或者猴头这样的模型,视图观察不同材质在不同渲染引擎和灯光设置下的效果区别。

接着我尽可能去收集一些资料,包括官方文档和论坛,以及各个视频网站,尝试理解不同引擎的渲染算法区别,以及最佳的渲染设置。

了解完全部渲染器之后,我便开始准备了3个场景,分别是一个车辆渲染,一个室内效果,一个短片中的一帧。我使用所有的渲染器来渲染所有的场景,并且记录下了每个效果的区别,当然挑选的过程是随机的。

好吧,这个测试差不多花费了3个月,不过过程倒是很有趣的。

在开始之前,我需要告诉几件大家需要了解关于 Blender 的事情。

可用于 Blender 的渲染成本

渲染引擎 价格 集成方式 材质结点 视图渲染
Cycles 免费 内置 支持 支持
LuxRender 免费 官方插件 支持 支持
Maxwell 650美金 非官方插件 不支持 不支持
Mitsuba 免费 非官方插件 不支持 不支持
Octane 460美金 独立软件 支持 支持
V-Ray 350美金 独立软件 支持 不支持

Cycles 和 LuxRender 都是由其自身开发者完成集成的渲染器,它们都拥有十分完整的文档支持。

Maxwell 和 Mitsuba 采用插件的方式集成,但是开发这些插件的人并不是渲染器本身的开发者,所以在文档和支持方面上会略微逊色。

Octane 和 V-Ray 作为一个独立的软件,没有集成在 Blender 中。同时由于 Blender 的版本快速更新,其发布进度还远远跟不上,因为开发者每次都需要根据 Blender 的更新调整其代码,才能满足完全的兼容。

结点化材质和视图渲染是目前最火的技术功能之一,但这并不是最重要的,所以仅供参考。

第1轮: 汽车渲染

渲染引擎对比:Cycles和其他

喜闻乐见的汽车效果渲染技术!

本次渲染的设置包含以下几点:

  • 均使用 HDR 来照明,所以采样上每个引擎的光影效果会略有不同。
  • 大量高光材质,这也因此导致大量光斑。
  • 大量的复杂模型细节,会增加渲染的计算量。

那么接下来就看看各个渲染器的表现吧:

渲染引擎对比:Cycles和其他 渲染引擎对比:Cycles和其他

第1轮测试结果

渲染引擎对比:Cycles和其他渲染时间(越快越好)

看来 Cycles 的表现并不是很好,但是光斑数量却较少,令人惊讶。

Maxwell 是最慢的,噪点量也较大,但是噪点效果的风格更接近电影的画面。

LuxRender 的渲染时间还可以接受,但是画面相比较 Cycles 并不是特别干净。

那么 Mitsuba, Octane 和 V-Ray 自然就成为了本轮的赢家,而且噪点也较少。

推荐渲染器:

Mitsuba 真的是一款性能优异的渲染器,其速度惊人,而且效果也相当不错。

第2轮:室内效果

渲染引擎对比:Cycles和其他

室内渲染对于渲染引起将面临极大的挑战,因为室内中会出现大量的间接光,这样会十分考验反弹计算,稍不慎就会产生大量噪点。

那么这个场景中:

  • 使用1个太阳光和2个面光源照明(1个放在屋顶1个放在窗户边)。
  • 没有补光,全部靠光线自己的反弹。
  • 有大量的图片贴图。
  • 地毯上添加了毛发。

渲染引擎对比:Cycles和其他 渲染引擎对比:Cycles和其他

第二轮测试结果

渲染引擎对比:Cycles和其他渲染时间(越快越好)

尽管 Cycles 是倒数第二名,但是效果依然令人满意,少的惊人的光斑。

Maxwell 又一次拖了后腿,但是其电影般的渲染效果依然让其令人惊叹。

Mitsuba, Octane 和 V-Ray 的成绩比较接近,不过看上去噪点都很严重。

而效果和性能最赞的呢,居然是 LuxRender!不过看上去有点失焦。

建议:

尽管 LuxRender 的表现如此出彩,但是我依然建议使用 V-Ray 来制作室内场景,其画面比起 LuxRender  更锐利,而且速度也不错,并且在间接光的渲染表现上很出色。

第3轮:动画片段

渲染引擎对比:Cycles和其他

我们选择了开源电影 《Caminandes》中的Koro!

这个场景中包含:

  • 卡通毛发!
  • 真实的景深(非后期合成)。
  • 采用实例化生成子物体的粒子系统(包括石头和草)。

渲染引擎对比:Cycles和其他 渲染引擎对比:Cycles和其他

第3轮结果

渲染引擎对比:Cycles和其他渲染时间(越快越好)

Cycles 这次的速度依然很慢,但是比起其他渲染效果,画面看上去更干净。

LuxRender 的新 API 并不支持毛发,所以只能使用旧的接口,速度自然慢了很多。

而对于 Maxwell,这次的表现反而不错,是画面中最接近毛发质感的了。Octane 和 V-Ray 紧随其后,但是毛发的效果看上去有点奇怪。

遗憾的是,Mitsuba 还不支持在 Blender 中渲染毛发。

建议:

毛发渲染一定得是 Maxwell,毛发效果太赞了。

但是如果你更追求速度,画面更干净,卡通色彩更优秀的话,那 V-Ray 将是最好的选择。

结论:

那么,看看每个引擎的渲染平均时间吧:

平均渲染时间

渲染引擎对比:Cycles和其他渲染时间(越快越好)

如果你追求速度,那么 V-Ray 无疑是最佳的渲染,但实际上并不会看上去那么简单。

接下来分别看看每个渲染器的表现吧

Cycles

渲染引擎对比:Cycles和其他

Cycles 无疑是这里面最年轻的渲染器了,但是其性能不输前辈哦。

未来它的发展空间还很大,可以看看最新为了优化它而发起的开源电影项目《 Cosmos Laundromat 》吧。

我不得不说它的开发速度也是最快的,你可以看看它最新的更新日志,就可以知道有多少更酷的功能在逐渐加入了。

那么,我们就来仔细看看这个渲染器:

优势

  • 非常简单,易学易用。
  • 材质结点和视图渲染是最超前的功能。
  • 完善的文档

劣势

  • 实在是太年轻,所以还需要大量的优化。
  • 只有2个渲染算法,无法实现焦散等渲染效果。

LuxRender

渲染引擎对比:Cycles和其他

我对 LuxRender 最深刻的印象就是其精确的物理还原能力,但是速度非常慢。最近更新其 API 接口至2.0版本,希望这些改进可以让其步入主流渲染器的应用行列。

优势

  • 可使用 CPU 和 GPU 渲染。
  • 大量渲染算法和采样模式可选。
  • 拥有大量后期处理工具,例如镜头效果和降噪功能等。
  • 完善的文档以及大量的案例

劣势

  • 新功能还不支持一些特性,例如毛发。
  • 非常复杂,学习起来很困难。

Maxwell

渲染引擎对比:Cycles和其他

从总体表现上看,Maxwell 无疑是速度最慢的,但是其画面表现十分独特,拥有真实摄像机的噪点效果。

优势

  • 使用现实中的单位做计量,使用上非常方便。
  • 简单而强大的材质系统。
  • 其‘多重照明’功能允许你在渲染结束后,还可以改变每一盏灯光的强度效果。

劣势

  • 没有材质结点,所以在使用贴图时会比较复杂。
  • 最慢也是噪点最多的。

Mitsuba

渲染引擎对比:Cycles和其他

Mitsuba 实际上是一款用于研究型的渲染器,所以根本没有打算应用到商业 3D 流程中。所以这意味着,你可能会面对一些尚未集成的功能,例如毛发,但是却十分适合用于测试各类渲染的算法。

优势

  • 拥有大量的渲染算法和采用模式。
  • 完善的文档
  • 开源且主要运用于研发过程中,所以特别适合尝试加入一些还没有运用到主流应用中得实验性功能。

劣势

  • 不适合正式的3D 生产流程(因为缺少大量的功能)。
  • 非常复杂,不容易入门。

Octane

渲染引擎对比:Cycles和其他

这是开发 Cycles 的开发人员开发的商业版本渲染器,所以两者十分类似。这也是第一款商业化支持 Blender 的渲染器,我想这也许会让其他渲染器的开发者开始考虑支持 Blender,说你呢,Arnold

优势

  • 和 Cycles 类似,非常易学入门。
  • 完善的文档
  • 可以为动画渲染时优化网格。

劣势

  • 较少的渲染算法。
  • 你需要购买授权,才能在 Blender 下使用 Octane。

V-Ray

渲染引擎对比:Cycles和其他

在这么多渲染器中,V-Ray 可谓是最流行的一款了。

为什么呢?因为它足够快,而且功能完善。

优势

  • 功能真的很完善,大量的渲染算法,采样模式以及针对动画或静祯各自不同的优化选项。
  • 你可以在一次渲染中采用多种渲染算法。
  • 非常流行,这意味着你可以找到大量的教程和示例。

劣势

  • 由于功能完善,所以也相当庞大,需要大量学习和实践才能掌握。
  • 文档真的很烂。

结论:

如果3D 只是作为一个个人爱好,那么倒不至于去花掉300或700美金。所以幸运的是我们还有大量的免费选项(RenderMan 最近也考虑要免费了)。不过如果你像尝试一下这些收费渲染器,你可以去它们的官网上下载 Demo 试用,或者下载一个非商用授权的版本。

如果你是专业 Blender 用户,那么最好都一一尝试一下,选择其中你最偏好的一款即可。这样不仅可以让你更清楚渲染过程中的每一项区别,还可以增加一份找到工作的机会。

有必要申明一下

我想现在你可能会在评论栏里开始输入你的想法,告诉我这些都是错得,但是请先慢,因为我也不能保证我的实验是最准确的。

渲染是一项非常复杂的工程,渲染师可能会花上好几天时间去调节尝试优化。所以这里的比较包含着对每一个渲染引擎的学习过程,尝试去找到它们之间的区别,得到适合对应效果的最佳方案。

所以,我并没有考虑一些例如 GPU 渲染性能,次表面反射计算能力,体积材质渲染和运动模糊,当然更没包含动画渲染和分布式渲染的比较了!

好了!

希望本文可以为你在选择上提供一些参考,分享一些使用上的经验,祝 Happy blending!

鸣谢

  • 感谢 Maxwell, Octane 和 Chaos Group (V-Ray) 提供的免费测试版本。
  • Mitsuba,LuxRender 和 Blender 的渲染工具是免费公开的。
  • Andrew Price 和 Greg Zaal 的反馈。
  • 文中使用的场景来自 Blendswap 网站和 Blender Foundation。

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