Blenderには、絵の焼き方がまったく違うレンダラが2つ入っています。速いEEVEEと、正しいCyclesです。どちらを使うかは「時間か、画質か」の交換条件だと説明されることが多くて、eightもずっとそう理解していました😊

ただ、いざ自分で使おうとすると困ります。その交換条件が、具体的にどのあたりで釣り合うのかが分からないからです。「EEVEEで十分」と言う人もいれば「結局Cyclesに戻る」と言う人もいて、どちらも正しそうに聞こえます。

そこで今回は、同じシーンを両方で焼いて、時間と画質を並べて測りました。前回の Geometry Nodesで街を作る・実践編 で作った街も、比較用のシーンとしてそのまま使っています。

結果を先に言うと、eightが立てた3つの見込みのうち2つは当たり、1つは半分外れました。そして予想していなかった発見がひとつあり、それが記事のタイトルになっています。

「どこまでEEVEEで足りるのか」を数字で言いたかった

「EEVEEとCyclesを比べてみた」という記事はたくさんあります。でも多くは絵を2枚並べて「Cyclesのほうが綺麗ですね」で終わってしまい、どのくらい違うのかが分かりません。「綺麗」は主観なので、そのままでは判断材料になりません。

そこで今回は、Cyclesを長時間かけて焼いた絵を「正解」と決めて、そこからどれだけ離れているかを数値にしました。基準があると「EEVEEはどれくらい違うのか」を印象ではなく距離で言えます。

なお、OptiXやPersistent Dataといった「レンダリングを速くする手法」は今回は触りません。設定は固定したまま、素の状態での性格の違いを見ます。

用語集

この記事に出てくる言葉を先に片づけておきます。

用語	意味
EEVEE	Blenderに入っている速いほうのレンダラ。ゲームと同じ描き方（ラスタライズ）で、光の回り込みなどは「それらしく見せる近似」で済ませる。5.x系では単に「EEVEE」で、4.2の頃に呼ばれていた「EEVEE Next」という名前はもう使われていない
Cycles	正しいほうのレンダラ。目から光線を飛ばして跳ね返りを追いかける（パストレーシング）。物理的に正しい代わりに時間がかかる
サンプル数	Cyclesが1画素あたり何本の光線を撃つか。多いほど正確でザラつきが減るが、そのぶん時間がかかる。EEVEEにも同名の設定があるが、意味は「ぼかしや影を何回重ねるか」で別物
ノイズ除去（デノイズ）	光線の本数が足りずにザラついた絵を、あとから均して整える機能。BlenderにはOpenImageDenoiseが入っている
GI（グローバルイルミネーション）	光の回り込み。窓から入った日光が床で跳ね返って天井を照らす、といった間接的な明るさのこと
ライトプローブ	EEVEEが「この場所はどれくらい明るいか」を先に計算して保存しておく仕組み。屋内を扱うならほぼ必須。この事前計算を「ベイク」と呼ぶ
RMSE	2枚の絵の食い違いを1つの数字にしたもの。0なら完全一致で、数字が大きいほど離れている。今回は0〜255の画素値で計算している

2つのレンダラの違いは、図にするとこうです。たどる向きが逆だと思うと分かりやすいと思います。

比べ方：Cyclesの4096サンプルを「正解」に置く

比べ方はこうしました。

1. Cyclesの4096サンプル・ノイズ除去なしで焼いた絵を「正解」とする
2. EEVEEとCyclesで、サンプル数を変えながら同じシーンを焼く
3. それぞれの絵が「正解」からどれだけ離れているかをRMSEで測る
4. かかった時間と並べて、時間と画質の曲線を描く

シーンは性格が正反対のものを2つ用意しました。1つの条件だけで決めると本番で崩れる、というのは前回の街の記事でも実際にやらかしています。

	シーン	中身	狙い
A	屋内（自作）	窓から日射が入る6m×5m×3mの部屋。赤い壁・鏡の球・ガラス球・金属球・「開いた箱」	光の回り込みで差が出る側
B	屋外（p973の街）	約2万インスタンスの街。反射も屈折も使わない	物量で差が出る側

屋内シーンには、差が出そうな要素だけをわざと1カットに集めてあります。

仕込み	何を見るか
窓からの日射が床で跳ね返る	間接光で天井や壁が明るくなるか
正面の壁が赤い	赤が白い箱や床に移るか（色の回り込み）
鏡の球	カメラの後ろにある青い壁が映るか
ガラス球	向こう側が歪むか、集光模様が出るか
開いた箱	直射日光が一切入らない。中の球が見えるかどうかが、回り込みの有無そのもの

条件は5つです。EEVEEを3段階に分けたのは、5.xのEEVEEは既定でレイトレーシングが切れているからです。これを知らずに「EEVEEは映り込みが出ない」と結論すると、EEVEEに対して条件を揃えたことになりません。

条件	中身
EEVEE 既定	何も触らない状態
EEVEE レイトレON	レイトレーシングを有効にした状態
EEVEE 設定を詰めた版	さらにライトプローブを焼き、ガラスをレイトレース屈折にした「EEVEEでちゃんとやった」状態
Cycles ノイズ除去なし	素のCycles
Cycles ＋ノイズ除去	OpenImageDenoiseを有効にした状態

★結論：Cyclesは8サンプルで足りた

まず、いちばん意外だった結果からいきます。

下の2枚を見比べてみてください。左が正解（4096サンプル・41.9秒）、右が8サンプル＋ノイズ除去（3.59秒）です。

ぱっと見で違いが分かるでしょうか。eightは分かりませんでした😳 数値でもズレはわずか2.8です。11.7分の1の時間で、ここまで来ています。

ノイズ除去なしの8サンプルはズレ40.9で、見るからにザラザラです。つまりノイズ除去を入れるかどうかで、同じ8サンプルの絵が40.9から2.8まで変わるということになります。

しかもノイズ除去のコストはほぼ固定費でした。屋内では8サンプルのとき+2.80秒、1024サンプルのときでも+2.61秒とほとんど変わりません。低いサンプル数ほど、相対的な負担は大きくなります。街の8サンプルでは、レンダー本体0.64秒に対してノイズ除去が1.95秒＝本体の3倍でした。

裏を返すと、ノイズ除去を使うなら「サンプル数を削る」の効果はすぐ頭打ちになるということでもあります。固定費のほうが大きくなるからです。

★EEVEEはサンプルを増やしても近づかない

次が、この記事の背骨になった結果です。時間と画質の曲線を描くとこうなりました。

Cyclesの2本（青と緑）は、時間をかけるほど下に降りていきます。当たり前に見えますが、この「当たり前」がEEVEEには起きません。

EEVEEの3本は、完全に真横に伸びるだけです。

条件	サンプル1	サンプル4	サンプル16	サンプル64	サンプル256
EEVEE 既定	64.8	64.8	64.8	64.8	64.8
EEVEE レイトレON	57.5	58.0	58.0	57.9	57.9
EEVEE 詰めた版	34.6	31.3	30.7	30.6	30.5
Cycles ノイズ除去なし	40.9（8サンプル）		21.9（32）	11.4（128）	4.5（1024）

サンプル数を256倍にしても、EEVEEのズレは64.8から64.8です。時間だけが0.18秒から0.97秒に増えます。

これは「EEVEEが劣っている」という話ではありません。EEVEEのサンプル数は主にギザギザ（アンチエイリアス）や影の柔らかさを整えるためのもので、そこはちゃんと効いています。ただ、光の回り込みが足りない分は、回数では埋まらないのです。

なぜ近づかないのか──絵で見る3つの差

数値だけだと何が起きているか分からないので、実際の絵を並べます。

右上のEEVEE既定が、いちばん分かりやすく壊れています。部屋全体が、窓の外の空の青で塗り潰されています。壁も床も球も、全部うすい青一色です。

これは、屋外の空の光が、壁を無視して部屋の中まで届いているために起きます。EEVEEは既定だと遮蔽をきちんと計算しないので、「外が明るいなら中も明るいはず」という状態になってしまうわけです。

3つの見どころを拡大して並べます。まず鏡の球です。

正解では、カメラの後ろにある青い壁と、画面に写っている赤い壁の両方が球に映っています。ところがEEVEEのレイトレONでは、赤い壁は映るのに青い壁が映りません。

理由は名前のとおりで、EEVEEの映り込みはスクリーン空間、つまり「画面に写っているもの」を材料にして作られるからです。画面の外にあるものは材料が無いので映しようがありません。これは設定でどうにかなる話ではなく、やり方の性質そのものです。

次が「開いた箱」の中です。ここには直射日光が一切入らないので、見えるとしたら跳ね返りの光だけです。

正解では、中の球が跳ね返りの光でやわらかく浮かび上がります。EEVEE既定では箱の中も外と同じ明るさで、そもそも「箱の中」に見えません。遮蔽が効いていないことが、いちばん端的に出ている場所です。

EEVEEでちゃんとやる＝ライトプローブを焼く

ここまでは「EEVEEが負ける」話ばかりでしたが、EEVEEには屋内向けの正攻法があります。ライトプローブを置いて、事前に明るさを計算（ベイク）しておくやり方です。

これを入れたのが「設定を詰めた版」です。効果は、はっきり出ました。

右の絵では、あれだけ強かった青かぶりが消えています。壁がニュートラルな灰色になり、赤い壁がちゃんと赤く、開いた箱の中の球も跳ね返りの光で見えるようになりました。ズレも48.6から30.5へ大きく改善しています。

ただ、正解になったわけではありません。2つ問題が残りました。

• 今度は暗すぎる。明るさを合わせる倍率で見ると、プローブ前は正解の約1.65倍明るく、プローブ後は逆に約0.86倍まで暗くなりました。通り越しています
• 壁と天井にまだら模様が出る。プローブの格子に由来する斑で、プローブを入れる前には無かったものです

そして相変わらず、サンプル数を増やしてもズレは30.6から30.5までしか動きません。EEVEEの天井が上がっただけで、天井があること自体は変わっていない、ということになります。

⚠つまずき：小さいプローブほどベイクが遅い

このライトプローブで、今回いちばん引っかかったつまずきに当たりました。

最初に組んだ測定用のスクリプトは、プローブの大きさを部屋のサイズで決め打ちしていました。屋内シーンのために書いたものをそのまま街にも使ってしまったわけです。結果、240m四方の街に対して、原点付近の6m×5m×3mだけを焼いていました。

これは絵にも数値にも出ていて、街では「詰めた版」と「レイトレONだけ」の結果が小数点以下まで完全に一致していました。プローブが何の仕事もしていなかったわけです。

おかしいのは、その無意味なベイクに1回77秒かかっていたことでした。全体25分41秒のうち約9分がこれです。そこで、プローブの大きさだけを変えて測り直しました。

直感と逆でした。プローブを大きくするほど、ベイクは速くなります。77.96秒だったものが、シーンの実寸に合わせると0.61秒。約120倍の差です。位置ではなく大きさが原因で、小さいプローブを同じ中心に置き直しても68秒かかりました。

これは実務でも踏みやすい罠だと思います。ベイクが終わらないときは、まずプローブがシーンに対して小さすぎないかを疑うと早いかもしれません。

屋外ならEEVEEでいけるのか──天井は22で止まった

屋内はCyclesの独壇場でした。では屋外ならEEVEEでいけるのか。これがeightの見込みで、半分外れました。

まず当たった側です。街のEEVEEは、屋内よりずっと健闘しています。ズレは屋内の57.9に対して22.0。建物の形も影の向きも遠景も、正解とほぼ同じに見えます。差は「街路の谷間の影がEEVEEだと浅い」「全体がわずかに明るい」程度です。閉じた部屋と違って、屋外は遮蔽の影響が小さいからだと思います。

外れたのはここからです。

条件	ズレ	時間（256サンプル）
EEVEE 既定	29.2	1.18秒
EEVEE レイトレON	22.0	1.90秒
EEVEE ＋実寸プローブ	22.9	1.83秒
Cycles 8サンプル＋ノイズ除去	1.4	2.59秒

ひとつめ。ライトプローブを正しく置いても、屋外では良くなりませんでした（22.0→22.9とむしろ微増）。屋内であれだけ効いた手が、ここでは効きません。しかも絵を見ると、街路や建物の日陰側がほぼ黒に潰れています。屋内と同じで、正解に近づいたのではなく通り越して暗い側へ行った形です。

ふたつめ。屋外はCyclesもそもそも安いのです。屋内では1024サンプルに41.9秒かかったのに、街では4.5秒で終わります。53倍と7.1倍で、重さの伸び方がまるで違います。閉じた部屋では光線が壁の中で何度も跳ね返るのに対し、屋外では空へ抜けてしまうからだと思います。

結果として、街でもCycles＋ノイズ除去が2.59秒でズレ1.4に届きます。EEVEEの1.83秒とほとんど変わらない時間で、ズレは16分の1です。

★アニメーションだけは話がひっくり返る

ここまでは静止画1枚の話です。アニメーションにすると、結論はひっくり返ります。

24フレーム焼くと、屋内で10.5倍、街で8.2倍の差がつきます。1枚あたりでは0.75秒対7.83秒という差でも、24枚積み上がれば18秒対188秒です。

ここで効いてくるのがノイズ除去の固定費です。1枚あたり約2.6秒の固定費は、静止画1枚なら誤差の範囲ですが、24枚だと62秒になります。枚数に比例して増える固定費なので、アニメーションでは効き方が変わります。

つまり、こういう整理になります。

• 静止画1枚なら、EEVEEで削れるのはせいぜい数秒。その数秒のために大きな画質差を受け入れることになる
• 連番で何百枚も焼くなら、1枚あたり7秒の差が積み上がって効いてくる。ここはEEVEEの土俵

⚠つまずき：初回だけ15秒かかるのは誰のせいか

もうひとつ、測り方そのものでつまずいた話を書いておきます。

eightは事前に「EEVEEは1枚目に下ごしらえの時間がかかるはず」と見込んでいました。EEVEEはシェーダを事前にコンパイルする必要があるので、その分が最初に乗るだろう、という予想です。

これを測るために、Blenderを起動し直して1枚目を5回測るという手順を組みました。ところが結果は5回とも0.79〜0.81秒。まったく差がありません。予想が外れたのかと思いましたが、そうではありませんでした。

切り分けたところ、こうでした。

1. 1つのプロセスの中でレイトレーシングをオン・オフに切り替えても、切替直後の1枚は定常値と同じ。設定の切替コストはゼロ
2. Blender自身のシェーダキャッシュは、バックグラウンド実行では1ファイルも使われていない
3. 本命はグラフィックドライバ側のシェーダキャッシュだった

ドライバのキャッシュを退避してから測り直すと、こうなりました。

キャッシュの状態	プローブのベイク	1枚目	2枚目	3枚目
温まった状態	1.273秒	0.218秒	0.108秒	0.144秒
消した直後	13.369秒	11.924秒	0.191秒	0.150秒
再度温めた後	1.256秒	0.228秒	0.106秒	0.142秒

レンダリングだけを見ても、キャッシュを消した直後は15.75秒かかり、2枚目からは0.68秒に戻ります。約23倍です。同じことをCyclesでやっても、増えるのは0.8秒だけでした。

実務的には、そのマシンで初めてEEVEEを回すときだけ15秒ほど余分にかかると思っておけば良さそうです。24枚焼くなら、その15秒を足してもEEVEEが5倍以上速いままなので結論は変わりません。ただし1枚だけ焼く場合は、この15秒で順位が入れ替わります（EEVEE約18秒 対 Cycles約9.9秒）。

★結局どう使い分けるか

測り終えて、eightの中では使い分けの基準が最初と変わりました。「時間か画質か」ではなく、「何枚焼くか」が先に来ます。

やりたいこと	選ぶもの	理由
静止画を1〜数枚	Cycles＋ノイズ除去	8サンプルで数秒。EEVEEで削れるのはせいぜい数秒で、引き換えに大きな画質差を負う
連番を何百枚	EEVEE	1枚あたり7秒の差が積み上がる。屋内なら10.5倍、屋外でも8.2倍
作業中のプレビュー	EEVEE	構図・大きさ・動きを見るには十分。正確さは最後に確かめればよい
屋内・映り込み・ガラス	Cycles	EEVEEは天井が低い。画面外のものは映せず、遮蔽も苦手
屋外・物量の多いシーン	どちらでも	EEVEEは屋外だと健闘する。ただしCyclesもここでは安い

それと、これは自分への戒めでもあるのですが、Cyclesを使うならノイズ除去を必ず入れる。今回いちばん実用的な発見はこれでした。入れるだけで、必要なサンプル数が2桁変わります。

逆にEEVEEでサンプル数を増やしても画質は上がりません。ギザギザや影の質は整いますが、光の回り込みが足りない分は埋まりません。時間をかけるつまみとしては期待できない、と覚えておくのが良さそうです。

まとめ

今回わかったことをまとめます。

• 「Cyclesは遅い」の大部分はノイズ除去を使っていないだけだった。8サンプル・3.59秒でズレ2.8＝正解とほぼ見分けがつかない
• ノイズ除去は固定費（約2.6秒）。サンプル数によらずほぼ一定なので、低サンプルほど比率としては重い
• EEVEEはサンプル数を増やしても正解に近づかない。1→256でズレ64.8→64.8。近づく先がそもそも違う
• EEVEEは既定でレイトレーシングが切れている。屋内では空の光が壁を無視して回り込み、部屋が青く塗り潰される
• ライトプローブを焼くと屋内は大きく改善（48.6→30.5）するが、今度は暗くなりすぎ、格子由来の斑も出る
• ★小さすぎるライトプローブは、小さいがゆえに致命的に遅い（77.96秒 → 実寸に合わせて0.61秒）。格子の数が固定だから
• 屋外ではEEVEEが健闘する（ズレ57.9→22.0）が、屋外はCyclesも安くなるので静止画では優位が逆転しない。EEVEEの天井は22前後
• アニメーション24枚では結論がひっくり返る。EEVEEが屋内10.5倍・屋外8.2倍速い
• ★「初回だけ遅い」の正体はドライバのシェーダキャッシュ。プロセスごとではなくマシンごとに1回で、最初にGPUシェーダを要求した処理が払う（EEVEEは約23倍、Cyclesは1.1倍）

「時間か画質か」という単純な交換条件だと思っていたものが、測ってみると「何枚焼くか」で答えが変わる問題だった、というのが今回いちばんの収穫でした。同じシーンを両方で焼いてみるのは、思っていたより発見が多かったです😊

今回使ったシーンの生成スクリプトと計測スクリプトは、どちらもBlenderのPython APIだけで書いてあります。手元のBlenderで blender -b --python scene_room.py のように回せば同じ部屋が作れるので、条件を変えて試すこともできると思います。

それでは、今回はここまで。最後までありがとうございました😊