GPU-Rendering

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GPU-Rendering bezeichnet das Berechnen von 3D-Bildern mithilfe der Graphics Processing Unit (GPU), also des Grafikprozessors einer Grafikkarte. Beim Rendering werden aus einer 3D-Szene mit Modellen, Materialien, Lichtquellen und Kameras fertige Bilder erzeugt.

Im Gegensatz zum CPU-Rendering, bei dem hauptsächlich der Prozessor die Berechnungen übernimmt, nutzt GPU-Rendering die vielen Rechenkerne der Grafikkarte. Dadurch können bestimmte Renderaufgaben erheblich schneller ausgeführt werden.

Wie funktioniert GPU-Rendering?

Eine 3D-Szene kann aus sehr vielen einzelnen Berechnungen bestehen. Für jeden Bildpunkt müssen beispielsweise Informationen über Licht, Schatten, Reflexionen, Transparenz und Materialien berechnet werden.

Eine moderne GPU besitzt sehr viele Recheneinheiten, die zahlreiche dieser Berechnungen parallel durchführen können. Dadurch eignet sie sich besonders für Aufgaben, bei denen viele ähnliche Berechnungen gleichzeitig ausgeführt werden müssen.

Vorteile von GPU-Rendering

Ein großer Vorteil ist die hohe Geschwindigkeit. Gerade bei bestimmten Rendering-Verfahren kann eine leistungsfähige GPU deutlich schneller arbeiten als eine CPU.

Weitere Vorteile sind:

• schnelle Berechnung komplexer Szenen
• effiziente parallele Verarbeitung
• schnelle Vorschau beim Arbeiten an einer Szene
• besonders geeignet für interaktives Arbeiten
• Unterstützung moderner Echtzeit- und Raytracing-Technologien

GPU-Rendering ist deshalb beispielsweise für Animationen, Produktvisualisierungen, Architekturvisualisierungen und VFX interessant.

GPU und Raytracing

Moderne Grafikkarten besitzen teilweise spezielle Hardware für Raytracing. Dabei werden Lichtstrahlen virtuell durch eine Szene verfolgt, um beispielsweise realistische Reflexionen, Schatten und Lichtbrechungen zu berechnen.  Dadurch kann GPU-Rendering bei fotorealistischen Darstellungen besonders leistungsfähig sein.

Nachteile und Einschränkungen

GPU-Rendering hat aber auch Nachteile. Ein wichtiger Punkt ist der Grafikspeicher (VRAM). Sehr große 3D-Szenen mit hochauflösenden Texturen, komplexer Geometrie und vielen Objekten können mehr Speicher benötigen, als auf der Grafikkarte vorhanden ist.

Außerdem unterstützen nicht alle Renderer und Funktionen GPU-Rendering gleichermaßen. Manche speziellen Berechnungen können weiterhin besser oder ausschließlich auf der CPU ausgeführt werden.

Bekannte GPU-Renderer

GPU-Rendering wird unter anderem von verschiedenen modernen Render-Engines unterstützt, beispielsweise Arnold GPU, V-Ray GPU, Redshift und OctaneRender. Auch Blender Cycles kann je nach verwendeter Hardware über GPU berechnen.

GPU-Rendering vs. CPU-Rendering

Kurz zusammengefasst: GPU-Rendering nutzt die hohe Parallelverarbeitung moderner Grafikkarten, um 3D-Szenen schnell zu berechnen. Besonders bei komplexen Animationen, Raytracing und fotorealistischen Renderings kann dies die Renderzeit deutlich reduzieren.