網絡環境下集群渲染技術初探
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摘要：在動畫制作中渲染技術已經成為重要制作技術。基于中央處理器的網絡渲染技術與三維集群渲染技術，分析和研究該項技術的工作流程，建立原則以及渲染管理軟件等，在此基礎之上分析三維集群渲染平臺的研究現狀，希望能夠促進我國集群渲染技術的發展。
渲染技術屬于計算機圖像生成技術，在計算機內部建立幾何模型，并且結合材質，色彩和紋理，按照光照條件計算出場景圖形。渲染技術需要依賴于計算機程序，硬件會影響渲染速度，但是不會使渲染結果發生改變。渲染技術當中的非實時渲染主要電影和動畫所常應用的技術，實時渲染是通過程序計算出來的，預先渲染為動畫序列，之后按照相應速率播放動畫。
一、渲染技術的發展歷程
在制作大型系列動漫項目時，由于存在較多特效和復雜場景，因此在渲染時會花費較多時間，渲染速度問題已經成為影響動漫制作以及影視特效制作的主要問題。所以需要全面提升渲染速度，尤其是電影節目與三維動畫制作的渲染速度，這樣才能夠確保動漫制作以及影視化創造的質量。
（一）基于中央處理器渲染技術
在分析該項渲染技術時，可以按照渲染4K分辨率進行討論。將每幀渲染時間設定為1h，那么1min動畫需要耗費60d進行渲染處理，那么120min動畫則需要20年才能夠完成渲染工作，由于耗費時間比較長，因此無法滿足動漫創作與影視化創作的需求。因此需要加快圖像處理速度，此時就可以通過中央處理器全面提升渲染速度。
（二）基于圖像處理器的渲染技術
圖像處理器是在上世紀九十年代由國外企業所提出，該種處理器的處理速度明顯高于中央處理器。圖像處理器的運算速度顯著高于中央處理器，這主要因為圖像處理器是為實現實時渲染而出現的新型處理器，因此能夠提供并行計算與長流水線。因此在使用圖像處理器實現渲染處理，可以全面提升渲染速率。
（三）網絡渲染
在網絡環境中，由于網絡節點的獨立圖像處理器與中央處理器使用局限性比較大，所以通過網絡渲染技術能夠全面展現出網絡資源的優勢，所以為了提升渲染速率，需要對節點渲染能力進行計算分析。某些研究學者在實行網絡渲染時主要采用專業化的渲染管理軟件，并且借助若干臺計算機渲染3Dmax場景文件，最大限度提升了文件渲染加速比值。
二、三維集群渲染平臺
（一）渲染工作流程
對于三維集群渲染平臺來說，在實際渲染期間主要應用集群計算機的各項優勢作用，并且通過3D渲染軟件、網絡分發軟件，聯合集群網絡中的計算機硬件資源實現渲染。在計算3D場景之后可以確保獲取動畫圖像和預覽圖像，以此對最終渲染效果進行優化調整，還可以為后期制作與合成處理提供重要技術支持。三維集群渲染平臺主要是智能化和自動化過程，因此該平臺可以在一定程度上展現出制作技術的未來發展。本研究以迪斯尼所建立的三維集群渲染平臺為例，該渲染平臺已經占領電影制作公司的首要位置。該渲染系統是由多個3.06GHz處理器組成，主要應用高性能計算機群系統，炫我渲染集群管理軟件所構成。所應用的三維集群渲染平臺在對1min時長影片進行渲染時，所花費的時間小于24h。在對該平臺的物理連接方式進行分析可以發現，客戶端，數據存儲中心，集群渲染節點，以及管理中心均利用交換機傳輸數據以及實現通信。
（二）集群渲染系統的建立原則
第一，由多臺計算機組成并共同完成渲染人物，充分提升硬件資源和人力資源利用率。第二，具備完善的管理系統，能夠優化調配各項任務。第三，具有良好的算法，這樣能夠發揮出所有渲染節點的作用，這樣能夠最大加快渲染速度。第四，傳輸設備運輸速度比較快，這樣能夠確保制作動畫過程中能夠傳輸大量數據。
（三）集群渲染系統的管理軟件與作業管理
在實施集群渲染過程中，各個節點與時間都會出現負載不平衡現象，因此在集群渲染期間需要全面實現平衡負載，此目標已經成為渲染任務分配和調度的重要目標，屬于集群渲染系統中負載平衡的核心，其可以在較大程度上提升系統性能，還能夠實現均衡負載的各項技術手段，主要包括算法調度，評價負載，反饋修正，建立系統等內容。在大部分情況下，實現負載平衡的關鍵在于提出準確有效的作業調度措施。由于算法調度具有較強的對應性，所以在不同環境中應用會相應提升性能差異性。因此調度策略制定期間所產生的問題主要包括資源利用率，響應時間，公平性以及周轉時間等。
三、結束語
綜上所述，在現代網絡環境下，合理應用集群渲染平臺可以制作出較多動漫作品和視頻，還可以為動漫制作提供快速渲染平臺，確保其可以在較廣范圍內實現網絡集群渲染技術。對于地理位置不同的渲染客戶端和渲染平臺可以存在于異構網絡環境中，并且全面提升渲染效率和負載平衡。因此為了處理各項技術問題，需要統一化處理計算資源和存儲資源的調度技術，在此基礎之上全面加強非對稱動漫渲染運算技術，在多模式下分解與合成動漫渲染任務。
參考文獻
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作者:金瑛浩 單位:通化師范學院
