動(dòng)漫云計(jì)算渲染平臺(tái)的應(yīng)用

朱華西++謝厚亮

摘 要：動(dòng)漫產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成規(guī)模，市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品的要求也越來越高，傳統(tǒng)的動(dòng)漫產(chǎn)品渲染占用了大量的時(shí)間，效率低下。云渲染平臺(tái)的出現(xiàn)，保證了產(chǎn)品畫面質(zhì)量，節(jié)約了渲染時(shí)間，大大提高了工作效率。國內(nèi)自主研發(fā)的云渲染平臺(tái)內(nèi)自主研發(fā)的云渲染平臺(tái)，深受到中小動(dòng)漫企業(yè)的青睞，實(shí)現(xiàn)了線上服務(wù)模式，為動(dòng)漫產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了有力的保障。同時(shí)在高校數(shù)字化建設(shè)中漸漸意識(shí)到云渲染平臺(tái)的重要性，加大了云計(jì)算的投入，做到資源整合，為高校產(chǎn)學(xué)研的合作打下基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：高校 云計(jì)算 渲染 平臺(tái) 動(dòng)漫產(chǎn)業(yè)

中圖分類號(hào)：TP31 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）05（c）-0152-02

經(jīng)過多年國家對(duì)動(dòng)漫產(chǎn)業(yè)的大力扶持，動(dòng)漫產(chǎn)業(yè)漸漸形成規(guī)模。近十年來中國動(dòng)漫產(chǎn)業(yè)值翻了十倍，到2016年中國動(dòng)漫產(chǎn)業(yè)值達(dá)到1100億。3D電影的出現(xiàn)，視覺效果沖擊著傳統(tǒng)電影行業(yè)，觀眾對(duì)畫面的追求不斷提升。市場(chǎng)對(duì)動(dòng)漫產(chǎn)品需求日益增加，傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的渲染已經(jīng)無法滿足實(shí)際需求，云渲染平臺(tái)的應(yīng)用解決了動(dòng)漫產(chǎn)品渲染的難題。

1 云計(jì)算機(jī)渲染平臺(tái)的應(yīng)用背景與意義

每一部動(dòng)漫產(chǎn)品的誕生都是很多藝術(shù)家付出努力的結(jié)果。在動(dòng)漫產(chǎn)品的制作過程中，前期建模、材質(zhì)、動(dòng)畫花費(fèi)很多精力去制作，但都要通過渲染來完成作品最后的展示，渲染在動(dòng)漫產(chǎn)品生產(chǎn)過程中占有重要地位。影視動(dòng)漫行業(yè)對(duì)特效要求越來越高，高質(zhì)量了畫面，炫目的特效需要大量的數(shù)據(jù)處理，每一幀畫面的生成都離不開計(jì)算機(jī)的辛勤工作。一秒三維動(dòng)畫大概要24幀組成，動(dòng)畫師完成動(dòng)畫的制作可能要花費(fèi)十幾分鐘，但傳統(tǒng)的渲染生成要花費(fèi)數(shù)以十倍時(shí)間來完成，還要考驗(yàn)計(jì)算機(jī)性能是否夠用。傳統(tǒng)的方式下，渲染一部動(dòng)畫片需要數(shù)周乃至數(shù)月。3D動(dòng)畫《馴龍高手》在基于由1萬個(gè)處理核心，以第周7 d，每天24 h全天工作量計(jì)算，渲染過程持續(xù)了28周，通過云渲染這部動(dòng)畫電影可以在10 d內(nèi)完成。大型科幻電影《阿凡達(dá)》，影片特效制作占用了CPU內(nèi)核數(shù)量約4萬多個(gè)處理核心，需要10G網(wǎng)絡(luò)連接的數(shù)據(jù)中心渲染一年多時(shí)間，如果用云渲染技術(shù)三個(gè)月甚至更短的時(shí)間就可以完成[4]。云渲染實(shí)現(xiàn)了渲染應(yīng)用與超級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了線上渲染的服務(wù)模式，為高校動(dòng)漫和相關(guān)企業(yè)提供了有力的保障。

2 云計(jì)算渲染平臺(tái)

云計(jì)算（cloud computing）是基于互聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)服務(wù)的增加、使用和交付模式，通常涉及通過互聯(lián)網(wǎng)來提供動(dòng)態(tài)易擴(kuò)展且經(jīng)常是虛擬化的資源。云現(xiàn)在可以看做網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)稱，以前用云來代表電信網(wǎng)絡(luò)。云計(jì)算甚至可以讓你體驗(yàn)每秒百萬億次的運(yùn)算能力，擁有這么強(qiáng)大的計(jì)算能力可以模擬核爆炸、預(yù)測(cè)氣候變化和市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)。

簡單的云技術(shù)已經(jīng)走入人們生活，比如說大家熟悉云郵箱、云盤等，用戶可以通過注冊(cè)帳號(hào)，從中獲得計(jì)算機(jī)云存儲(chǔ)空間和信息服務(wù)。云盤為代表的幾家科技公司主要是百度網(wǎng)盤、金山云U盤、Windows SkyDrive（微軟公司推出的一項(xiàng)云存儲(chǔ)服務(wù)微云網(wǎng)盤）以及華為網(wǎng)盤等深受用戶們喜愛。很多大型科技公司如Amazon、Google、IBM、Microsoft、Intel、Oracle、Sun等都加入到云計(jì)算技術(shù)改革中。作為云計(jì)算的發(fā)起者和主流使用者，Google以發(fā)表學(xué)術(shù)論文的形式公開了其云計(jì)算三大成果：GFS、Mapreduce、BigTable，并在美國和中國的高等學(xué)府開設(shè)了云計(jì)算編程課程，且允許第三方通過Google App Engine 運(yùn)行大型并行應(yīng)用程序[1]。

關(guān)于云渲染平臺(tái)的核心技術(shù)，主要包含云服務(wù)、云存儲(chǔ)以及虛擬化技術(shù)等幾個(gè)方面，現(xiàn)階段主要有以基礎(chǔ)設(shè)施作為服務(wù)的（IaaS）虛擬機(jī)、存儲(chǔ)器、網(wǎng)絡(luò)物理資源層；以平臺(tái)作為服務(wù)的（PaaS）用于構(gòu)應(yīng)用的API，管理中間件層；以軟件作為服務(wù)的（SaaS）完整的終端用戶應(yīng)用，SOA構(gòu)建層[1]。不同的云服務(wù)類型發(fā)揮著不同的作用，云計(jì)算能夠有效的執(zhí)行劃分、部署以及安全虛擬資源池，借助集群中的各個(gè)渲染節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)渲染效果佳，時(shí)間短的效率最優(yōu)化。

3 云計(jì)算技術(shù)在三維動(dòng)畫渲染中的運(yùn)用

三維動(dòng)畫渲染通過對(duì)模型、燈光、材質(zhì)、貼圖等元素的組合設(shè)定，將動(dòng)漫技術(shù)通過計(jì)算機(jī)程序完整的計(jì)算轉(zhuǎn)化成圖像的過程。渲染環(huán)節(jié)對(duì)設(shè)備要求非常高，普通的計(jì)算機(jī)很難實(shí)現(xiàn)高精度特效畫面的效果。目前電影中三維特效實(shí)用也越來越多，渲染環(huán)節(jié)會(huì)消耗大量的時(shí)間，特別是3D電影高清作品，渲染任務(wù)超出想象，渲染同時(shí)人員閑置，只有機(jī)器在動(dòng)作。云技術(shù)的出現(xiàn)，解決了上述難題，國內(nèi)自主研發(fā)的云渲染平臺(tái)如炫云、Render?bus、Csrender、阿里渲染云（render farm）等[2]。眾所周之的創(chuàng)造國產(chǎn)動(dòng)漫票房神話的三維動(dòng)畫電影《大圣歸來》，該片的渲染工作由多家渲染云平臺(tái)完成，量子云未來信息科技有限公參與其中，該公司2014年正式成立，致力于云計(jì)算技術(shù)研究、云系統(tǒng)構(gòu)建及云計(jì)算行業(yè)解決方案。其核心技術(shù)團(tuán)隊(duì)來自硅谷，短短兩年公司成為名副其實(shí)的“獨(dú)角獸”企業(yè)。云技術(shù)的高速推廣和發(fā)展，造就了動(dòng)漫產(chǎn)業(yè)規(guī)劃產(chǎn)值不斷提高，如今量子云渲染農(nóng)場(chǎng)在400平米面積的IDC內(nèi)，計(jì)算能力達(dá)到每秒150萬億次（150TFlops，相當(dāng)于國家天河一號(hào)的1/8），存儲(chǔ)達(dá)到 5千萬億字節(jié)（5PB，相當(dāng)于存儲(chǔ)16.6萬藍(lán)光影片），網(wǎng)絡(luò)吞吐 達(dá)到每秒15.36萬億次（15.36Tbps）。 以此為基礎(chǔ)，量子云重新定義渲染行業(yè)，帶領(lǐng)大家進(jìn)入 云渲染的秒速時(shí)代。

以Renderbus云渲染公司為例，此公司是中國起步最早、規(guī)模最大、用戶數(shù)量最多的云渲染平臺(tái)，是中國“自助式云渲染”的開創(chuàng)者、阿里云視覺云計(jì)算全球戰(zhàn)略合作伙伴，同時(shí)也是全球最大的渲染農(nóng)場(chǎng)之一[3]。渲染產(chǎn)品的過程有以下幾個(gè)步驟。

（1）下載Renderbu渲染平臺(tái)的客戶端，進(jìn)行帳號(hào)注冊(cè)、充值和登錄。

（2）將準(zhǔn)備渲染的動(dòng)畫文件3ds Max或Maya軟件導(dǎo)入到“分析列表”。

（3）逐個(gè)選擇上傳分鏡頭文件，點(diǎn)擊下一步進(jìn)行渲染參考的設(shè)置，完成之后點(diǎn)提交上傳。

（4）“渲染任務(wù)”按要求開始渲染，同時(shí)可以查看渲染結(jié)果。

（5）在“我的下載”中可以查看渲染的結(jié)果，進(jìn)行下載。

4 高校云渲染平臺(tái)的建設(shè)

近幾年隨著高校數(shù)字化建設(shè)的推廣，以改善學(xué)校硬件條件為基礎(chǔ)，各高校在計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備方面投入大量的資金。由于渲染和存儲(chǔ)設(shè)備價(jià)格昂貴，仍然無法滿足學(xué)院二級(jí)部門的專業(yè)需求。如果學(xué)校建設(shè)起數(shù)字化云平臺(tái)服務(wù)，將學(xué)校閑置設(shè)備統(tǒng)一管理，進(jìn)行拓展云服務(wù)空間，實(shí)現(xiàn)資源的合理利用。學(xué)校自助云渲染平臺(tái)建設(shè)好以后，終端用戶可以通過校內(nèi)網(wǎng)訪問學(xué)校云渲染平臺(tái)，免費(fèi)進(jìn)行注冊(cè)和渲染，減少了學(xué)校基礎(chǔ)建設(shè)資金投入，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了資源的共享。

5 結(jié)語

動(dòng)漫產(chǎn)業(yè)不斷擴(kuò)大，涉及領(lǐng)域也越來越廣泛。國家對(duì)云技術(shù)的支持力度不斷增加，為動(dòng)漫產(chǎn)業(yè)發(fā)展助力，武漢市在漢陽造文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)園建立了華中最大云渲染計(jì)算中心；上海試點(diǎn)推出影視“云渲染”公共服務(wù)平臺(tái)；國家動(dòng)漫園攜手炫我科技打造天津最大云渲染中心等等。影視動(dòng)漫等產(chǎn)業(yè)渲染問題也推動(dòng)云技術(shù)不斷更新與進(jìn)步。隨著云技術(shù)渲染平臺(tái)的推廣，“獨(dú)角獸”云科技公司也會(huì)越來越多，采用云渲染已經(jīng)成為動(dòng)漫企業(yè)必然的選擇。高校數(shù)字化校園建設(shè)中，云渲染服務(wù)平臺(tái)建設(shè)越來越受到重視，同時(shí)也為動(dòng)漫專業(yè)進(jìn)一步深化產(chǎn)學(xué)研合作帶來了機(jī)遇。

參考文獻(xiàn)

[1] 宋旸，朱毅.基于云計(jì)算的動(dòng)漫渲染技術(shù)的研究[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2011（7）：7448-7449.

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[3] 徐靜.淺談云計(jì)算技術(shù)在3D動(dòng)畫渲染中的作用[J].中國教育技術(shù)裝備，2016（8）：48-49.

[4] 陳璠.“天河——酷卡”動(dòng)漫與影視超級(jí)渲染云計(jì)算平臺(tái)正式啟動(dòng)[N].天津日?qǐng)?bào)，2011-8-23（9）.