NeRF vs 3D Gaussian Splatting : Le Comparatif Définitif 2026

Entraînement d'un modèle de 3D Gaussian Splatting en cours
Le splatting pendant son entraînement : c'est là que se joue la comparaison.
Deux paradigmes, une mission : le rendu 3D photoréaliste. Analyse technique approfondie avec benchmarks, code et recommandations architecturales.
Avancé
50 min
Nerfstudio, gsplat, PyTorch, COLMAP
"Le débat NeRF vs 3DGS n'est pas un combat. C'est une évolution. Le ray marching implicite cède progressivement la place au splatting explicite, mais chaque approche conserve des avantages irréductibles selon le contexte."

1. Fondamentaux : Implicite vs Explicite

La différence fondamentale entre NeRF et 3D Gaussian Splatting (3DGS) réside dans leur représentation de la scène. NeRF encode la scène dans les poids d'un réseau de neurones (représentation implicite), tandis que 3DGS utilise des millions de gaussiennes 3D explicites avec position, covariance, opacité et harmoniques sphériques.

setup_both.sh
# Installation de l'environnement comparatif
mamba create -n neural3d python=3.11 -y
mamba activate neural3d

# Nerfstudio (inclut Instant-NGP, Nerfacto, etc.)
pip install nerfstudio

# 3D Gaussian Splatting
pip install gsplat
git clone https://github.com/graphdeco-inria/gaussian-splatting.git
pip install plyfile tqdm

# COLMAP pour la reconstruction SfM prealable
mamba install colmap -c conda-forge
Critère NeRF (Implicite) 3DGS (Explicite)
Représentation MLP / Grille de hash Gaussiennes 3D anisotropes
Rendu Ray marching (lent) Rasterisation différentiable (rapide)
Éditabilité Faible (poids du réseau) Élevée (manipulation directe)
Taille modèle ~50 MB ~200-800 MB

Plongeons dans l'implémentation concrète de chaque approche pour comprendre ces différences en pratique.

2. Pipeline NeRF avec Nerfstudio

Nerfstudio est devenu la plateforme de référence pour l'entraînement et l'évaluation de NeRFs. Son architecture modulaire permet de tester rapidement différentes variantes : Nerfacto, Instant-NGP, TensoRF.

train_nerf.sh
# Etape 1 : Preparation des donnees avec COLMAP
ns-process-data images --data ./photos/ --output-dir ./processed/

# Etape 2 : Entrainement Nerfacto (meilleur compromis qualite/vitesse)
ns-train nerfacto --data ./processed/ \
    --pipeline.model.num-proposal-samples-per-ray 64 \
    --pipeline.model.num-nerf-samples-per-ray 32 \
    --max-num-iterations 30000 \
    --viewer.quit-on-train-completion True

# Etape 3 : Export du rendu
ns-render camera-path --load-config outputs/processed/nerfacto/config.yml \
    --camera-path-filename camera_path.json \
    --output-path renders/
nerf_évaluation.py
import torch
from nerfstudio.pipelines.base_pipeline import Pipeline

# Charger le modele entraine
pipeline = Pipeline.load("outputs/processed/nerfacto/")
model = pipeline.model.eval()

# Evaluation sur les vues de test
metrics = pipeline.get_average_eval_image_metrics()
print(f"PSNR  : {metrics['psnr']:.2f} dB")
print(f"SSIM  : {metrics['ssim']:.4f}")
print(f"LPIPS : {metrics['lpips']:.4f}")
Le conseil de Florent : Pour des scènes à grande échelle (façades de bâtiments), utilisez Instant-NGP plutôt que Nerfacto. Son encodage par grille de hash lui donne l'avantage sur les grandes surfaces peu texturées. L'écart tient surtout au réglage par défaut : Nerfacto repose lui aussi sur cet encodage.

Voyons maintenant l'approche rivale qui domine les benchmarks de vitesse.

3. Pipeline 3D Gaussian Splatting

Le 3D Gaussian Splatting représente la scène comme un ensemble de gaussiennes 3D anisotropes. Chaque gaussienne possède 59 paramètres optimisables : position (3), rotation quaternion (4), échelle (3), opacité (1), et harmoniques sphériques (48 pour le degré 3).

train_3dgs.sh
# Entrainement 3DGS classique
python gaussian-splatting/train.py \
    -s ./processed/ \
    --iterations 30000 \
    --densify_until_iter 15000 \
    --densification_interval 100 \
    --opacity_reset_interval 3000 \
    --sh_degree 3

# Rendu temps reel
python gaussian-splatting/render.py \
    -m ./output/ \
    --skip_train
gsplat_custom.py
import torch
from gsplat import rasterization

def render_gaussians(means3d, scales, rotations, opacities, sh_coeffs, camera):
    """Rendu par rasterisation differentiable avec gsplat."""
    rendered_image, rendered_alpha, info = rasterization(
        means=means3d,           # (N, 3)
        quats=rotations,         # (N, 4)
        scales=scales,           # (N, 3)
        opacities=opacities,     # (N,)
        colors=sh_coeffs,        # (N, K, 3) harmoniques spheriques
        viewmats=camera.world_to_cam[None],
        Ks=camera.intrinsics[None],
        width=camera.width,
        height=camera.height,
        sh_degree=3,
    )
    return rendered_image, rendered_alpha

# Mesure des FPS
import time
start = time.time()
for _ in range(100):
    img, alpha = render_gaussians(means, scales, quats, opac, shs, cam)
    torch.cuda.synchronize()
fps = 100 / (time.time() - start)
print(f"Performance : {fps:.0f} FPS @ 1080p")
Pour aller plus loin : Le module gsplat est le backend optimisé CUDA de référence en 2026. Il est 2x plus rapide que l'implémentation originale INRIA grâce au tri par tuiles ameliore et au kernel de rasterisation fusionne.

Les deux modèles sont entraînés. Comment les comparer objectivement ?

4. Benchmark Comparatif : Qualité, Vitesse, Mémoire

Nous avons entraîné les deux approches sur 5 scènes standard (MipNeRF-360, Tanks&Temples) avec un matériel identique : RTX 4090, 64 GB RAM, NVMe 2 TB.

benchmark.py
import json
from dataclasses import dataclass
from typing import Dict

@dataclass
class BenchmarkResult:
    method: str
    scene: str
    psnr: float
    ssim: float
    lpips: float
    train_time_min: float
    render_fps: float
    model_size_mb: float
    vram_peak_gb: float

def run_comparison(scenes: list, methods: list) -> Dict:
    """Execute le benchmark complet sur toutes les scenes."""
    results = []
    for scene in scenes:
        for method in methods:
            result = train_and_evaluate(scene, method)
            results.append(result)
            print(f"{method} | {scene} | PSNR: {result.psnr:.2f} | FPS: {result.render_fps:.0f}")
    return results

scenes = ["garden", "bicycle", "truck", "train", "playroom"]
methods = ["nerfacto", "instant-ngp", "3dgs", "3dgs-mcmc"]
results = run_comparison(scenes, methods)
Méthode PSNR (dB) SSIM Train (min) FPS 1080p Taille (MB)
Nerfacto 28.4 0.874 35 0.8 48
Instant-NGP 29.1 0.891 8 4.2 55
3DGS 30.2 0.918 22 148 410
3DGS-MCMC 30.5 0.922 28 135 320
Le piège : Le PSNR seul ne suffit pas pour juger la qualité perceptuelle. Un modèle peut avoir un PSNR élevé mais produire des artefacts visuels gênants (flou, halos). Utilisez toujours LPIPS (plus proche de la perception humaine) en complément.

Les chiffres sont clairs. Mais quel impact concret sur les cas d'usage industriels ?

5. Cas d'Usage : Quand Choisir Quoi ?

Le choix entre NeRF et 3DGS dépend du contexte d'utilisation. Voici notre matrice de décision basée sur des projets réels déployés en production.

Cas d'usage Recommandation Raison
Visite virtuelle immobilier 3DGS Rendu temps réel obligatoire (>60 FPS)
Inspection infrastructure NeRF (Nerfacto) Meilleure gestion des réflexions spéculaires
Jumeau numérique urbain 3DGS Éditabilité et scalabilité
Documentation patrimoniale 3DGS + NeRF hybride Qualité maximale + archivage compact
Entraînement IA (données synthétiques) NeRF Contrôle fin de l'éclairage et des matériaux
décision_helper.py
def recommend_method(requirements):
    """Recommande NeRF ou 3DGS selon les contraintes projet."""
    score_nerf = 0
    score_3dgs = 0

    if requirements.get("realtime", False):
        score_3dgs += 3
    if requirements.get("edit_scene", False):
        score_3dgs += 2
    if requirements.get("specular_surfaces", False):
        score_nerf += 2
    if requirements.get("compact_model", False):
        score_nerf += 2
    if requirements.get("web_deployment", False):
        score_3dgs += 3  # WebGL splatting viewers
    if requirements.get("semantic_queries", False):
        score_nerf += 1  # LERF
        score_3dgs += 1  # LangSplat

    if score_3dgs > score_nerf:
        return "3D Gaussian Splatting"
    elif score_nerf > score_3dgs:
        return "NeRF (Nerfstudio)"
    else:
        return "Approche hybride recommandee"

result = recommend_method({
    "realtime": True,
    "edit_scene": True,
    "web_deployment": True
})
print(f"Recommandation : {result}")

Au-delà du choix technologique, comment optimiser le déploiement pour la production ?

6. Optimisation Production : Compression et Streaming

Les modèles 3DGS bruts sont volumineux (400+ MB). Pour le déploiement web ou mobile, la compression est indispensable. Les techniques de quantization et de pruning permettent de réduire la taille de 80% avec une perte de qualité minimale.

compress_3dgs.py
import torch
import numpy as np

def compress_gaussians(model_path, output_path, target_ratio=0.2):
    """Compresse un modele 3DGS par pruning + quantization."""
    data = torch.load(model_path)
    means = data["means"]
    opacities = data["opacities"]
    n_original = len(means)

    # Etape 1 : Pruning par opacite
    opacity_threshold = torch.quantile(opacities, 1.0 - target_ratio)
    keep_mask = opacities > opacity_threshold

    # Etape 2 : Pruning par taille (supprimer les gaussiennes geantes)
    scales = data["scales"]
    size_mask = scales.max(dim=1).values < 0.5  # max 50cm
    final_mask = keep_mask & size_mask

    # Etape 3 : Quantization des SH (float32 -> float16)
    compressed = {}
    for key, val in data.items():
        if "sh" in key:
            compressed[key] = val[final_mask].half()
        else:
            compressed[key] = val[final_mask]

    n_compressed = final_mask.sum().item()
    ratio = n_compressed / n_original
    print(f"Gaussiennes : {n_original:,} -> {n_compressed:,} ({ratio:.1%})")

    torch.save(compressed, output_path)
    return compressed

compress_gaussians("model.pt", "model_compressed.pt", target_ratio=0.25)
Le concept : Pour le streaming web, découpez le modèle 3DGS en octree tiles. Le viewer charge d'abord les tuiles proches de la caméra (Level of Détail), puis raffine progressivement. C'est l'approche retenue par les visualiseurs qui diffusent du 3DGS à l'échelle d'une ville, sur le modèle des tuiles 3D de Cesium.

Quel sera l'état de l'art dans les prochains mois ?

7. Tendances 2026 : Vers la Convergence

La frontière entre NeRF et 3DGS s'estompe. Les architectures hybrides émergent, combinant la compacité des représentations implicites avec la vitesse du splatting explicite.

hybrid_architecture.py
# Architecture hybride conceptuelle : NeRF-guided Gaussian Splatting
class HybridRenderer:
    """Combine un NeRF leger pour la geometrie et des gaussiennes pour le rendu."""

    def __init__(self):
        self.geometry_net = TinyMLP(layers=4, hidden=64)  # SDF implicite
        self.gaussians = GaussianCloud()               # Rendu explicite

    def train_step(self, batch):
        # Phase 1 : Le NeRF guide le placement des gaussiennes
        sdf_values = self.geometry_net(batch.sample_points)
        surface_points = extract_surface(sdf_values)

        # Phase 2 : Les gaussiennes sont densifiees sur la surface
        self.gaussians.densify_on_surface(surface_points)

        # Phase 3 : Rendu par splatting (rapide)
        rendered = self.gaussians.render(batch.camera)
        loss = photometric_loss(rendered, batch.gt_image)
        return loss

Les tendances clés pour la suite de 2026 :

Conclusion : Le Bon Outil pour le Bon Problème

Le verdict est nuancé. 3D Gaussian Splatting domine sur la vitesse de rendu et l'éditabilité, tandis que NeRF conserve des atouts sur la compacité, les surfaces spéculaires et l'intégration sémantique mature.

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Sur ce sujet : Ce que la formation couvre en acquisition et reconstruction.

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