Radeon GPUの実力をBlender・Radeon Pro Renderで検証！

　GPUを活用したレンダリングは至るところで目にするようになった。GPUカードが登場した頃は主にゲーム用グラフィックの描画専用機器としての域を出なかったが、昨今では様々な画像処理や、深層学習によるAI支援、仮想通貨を採掘するためのマイニングというような活用も盛んになってきている。GPUレンダリングもその一例であり、CPUでは何時間も掛かってしまうような処理が重いレイトレーシング計算を、並列処理が得意なGPUによって加速するという活用の仕方は、GPUカードの最も効果的な使い方だと言って間違いはない。
　一般的にパソコン内蔵タイプでよく使われているGPUカードはNVIDIA製とAMD製が存在する。ゲーム用途であれば、描画するピクセル数にもよるが、最近発売されているGPUカードのローエンドモデルでも十分な性能を有している場合が多い。そして自分が求める性能と価格のバランスを見ながらNVIDIA・AMD両社の製品から選ぶことができる。しかし、GPUレンダリングとなると話は別となり、Arnold、RenderMan、RedshiftなどはAMD製Radeon GPUへの対応はまだ開発段階であり常用できるようなレベルではない。

Radeon GPU

　Radeon シリーズにおける特筆すべきこととして、最新のRX 6800シリーズはAMD RDNA2アーキテクチャーを搭載しており、128MBのAMD Infinity Cache、最大16GBの専用GDDR6メモリー、リアルタイムレイトレーシングエンジンなどを備え、同時期に発売されているNVIDIA製GPUと比べても肩を並べる性能となっている。それだけに、このRadeon GPUをレンダリングに使えないということはとても惜しい話だといえる。

　しかし、そのような状況でも一早くRadeonシリーズに対応して実用化されているGPUレンダラーが存在している。
　今回はそのような中からRadeon Pro RenderとBlenderを用いてGPUレンダリングの検証を行ってみた。
　比較に使用したのは、最新の「Sapphire NITRO+ AMD Radeon ™ RX 6800」と1世代前の製品である「MSI Radeon RX 5700 XT EVOKE OC」だ。両社は7nmプロセスルールで製造されるNAVIアーキテクチャではあるが１世代差があり、ストリームプロセッサ数で1.5倍の差、搭載しているメモリーの容量にも倍の差がある。

　それらの差が検証結果にどのような違いをもたらすのか、また同じレンダラーでもCPU（Ryzen 9 5950X）と比較するとどうなのかということも検証してみた。

Radeon Pro Render

https://www.amd.com/ja/technologies/radeon-prorender
　Radeon Pro Render（以下RPR）もバージョン３となり、かなりの項目でアップデートが行われている。今回使用したバージョンはv3.3で、主に以下のような機能が新しくなっている。

テスト１　　USD KITCHEN

　Maya2022においてPIXERのUSD KITCHINデータをArnoldからコンバートしてレンダリング。

Arnoldでレンダリング

サンプリング　　4/2/2/2/2/2
サイズ　　1920ｘ1080

RPRのコンバータを使ってArnoldのデータを変換しRPRでレンダリング
MAXサンプリング　　64
サイズ　　1920ｘ1080

Arnold （CPU）　　40秒
Radeon RX 6800　　21秒
Radeon RX 5700 XT　　33秒

　Radeon シリーズを使った場合のレンダータイムの速さもさることながら、RPRの自動コンバートで変換されたArnoldのUSD KITCHINデータが同じようにレンダリングされている点がすごい。 RX 6800はRX 5700 XTと比較して1.57倍速いという結果になった。残念ながらArnoldではRadeon シリーズを使ったGPUレンダリングが行えないため、レンダラー同士のGPU対決という検証は行うことができなかった。

テスト2　　自然史博物館

　おなじみ自然史博物館のシーンをArnoldからコンバートしたうえでRPRでレンダリング。

Arnoldでレンダリング

サンプリング　　4/2/2/2/2/2
サイズ　　1920ｘ1080

RPRにコンバートしてレンダリング
MAXサンプリング　　256
サイズ　　1920ｘ1080

Arnold （CPU）　　23分25秒
RPR Radeon RX 6800　　4分20秒
RPR Radeon RX 5700 XT　　7分44秒

　こちらは複雑なシェーダーネットワークを使用しているためか、自動コンバートを使っても全く同じような見え方にはなりにくかったが、ライトの数やジオメトリも複雑になっているためレンダータイムはCPUとGPUでかなりの差が付いた。さらにRX 6800はRX 5700 XTに対して1.78倍もの速度差を出している。

Blender Cycles

https://www.blender.org/
　Radeon Pro Renderと同じようにRadeon GPUを活用できるレンダラーがBlenderのCyclesだ。Blenderはオープンソース開発のためか最新のトレンドをいち早く取り入れる傾向がある。Radeonを使ったGPUレンダリングもその一つだろう。
Blenderは最新版の2.93を使用した。

テスト3　　BMW

　おなじみBlenderのテストシーンBMWをCPUとRadeonシリーズを使って検証。

サイズ　　1920ｘ1080 100%

CPU　　6分27秒
Radeon RX 6800　　2分53秒
Radeon RX 5700 XT　　4分58秒

　BMWシーンはデータも軽いためかUSD KITCHENと同じような傾向になっている。CyclesにおけるRX 6800はRX 5700 XTと比較して1.7倍速くCPUと比べても2.2倍速い。

テスト4　　BarberShop Interior

　理髪店のデモファイルを使用した分岐パストレーシングによる検証。GPUレンダリングではレンダータイルサイズによるレンダリング速度の差も検証してみた。

サイズ　　1920ｘ1080 100%

CPU　タイル16　　13分17秒
Radeon RX 6800　タイル64　　4分18秒
Radeon RX 6800　タイル256　　3分48秒
Radeon RX 5700XT　タイル64　　7分17秒
Radeon RX 5700XT　タイル256　　7分12秒

　こちらはBMWよりも複雑なシーンのためかCPUとGPUでかなりの差が付いた。RX 6800はCPUと比べて3.5倍も速くRX 5700 XTと比べ ても1.9倍速い。GPUでレンダリングを行う場合はレンダータイルサイズにも注意が必要だ。CPUと比べて計算が速いため小さすぎるタイルサイズはレンダータイムが少し長くなってしまう。RX 6800ではタイルサイズの違いでレンダータイムに明確な差が付いたが、RX 5700 XTではそれほど差が付かなかった。

検証結果

　最新のレンダラーはGPU対応がマストとなっている。CPUかGPUのどちらかではなくどちらも使用できることが当たり前の時代となった。その中でもRADEON GPUを使いこなせるレンダラーはまだ数が少なく、GPUの主戦場であるゲームグラフィックから後れを取ってしまっている。最新のRadeon シリーズは最先端の製造プロセスやストリームプロセッサの数だけでなく、グラフィックメモリーの搭載容量やInfinity Cacheの採用など、NVIDIA製の同価格帯GPUをコストパフォーマンスで上回るものも少なくない。またリアルタイムレイトレーシングエンジンなどの採用もあり、1世代前のRX 5700 XTから2倍近いパフォーマンスを叩き出すことができるようだ。Radeon シリーズを活用したGPUレンダラーの拡充が期待される。