淺談云計(jì)算技術(shù)在3D動畫渲染中的作用

徐靜

摘要 在對云計(jì)算與3D動畫渲染的相關(guān)概念進(jìn)行闡述的基礎(chǔ)上，分析當(dāng)前國內(nèi)外較為主流的云渲染平臺及運(yùn)用現(xiàn)狀，以及在職業(yè)學(xué)校中通過數(shù)字化校園平臺實(shí)現(xiàn)云渲染的可行性。

關(guān)鍵詞 云計(jì)算；3D動畫渲染；數(shù)字化校園

中圖分類號：G712 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2016）08-0048-02

1 引言

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，現(xiàn)階段3D動畫對于畫面的要求越來越高，這對于渲染的需求逐漸提升，意味著傳統(tǒng)的渲染技術(shù)已經(jīng)無法滿足實(shí)際需求。因此，當(dāng)前的3D動畫領(lǐng)域研究的核心問題是如何通過高新技術(shù)來提升3D渲染效率、減少渲染時(shí)間。對此，云計(jì)算技術(shù)在該領(lǐng)域發(fā)揮作用是顯而易見的，而這也是本文研究的重點(diǎn)。

同時(shí)，筆者作為一名中職學(xué)校的教師，對中職學(xué)校的動漫課程開設(shè)情況做過調(diào)研，發(fā)現(xiàn)學(xué)生作品渲染速度成為學(xué)生實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)的瓶頸。為此，渲染過程往往被教師在講課過程中忽略或者減弱。通過數(shù)字化校園平臺利用云計(jì)算技術(shù)是解決該問題的有效方法，這也是本文研究的現(xiàn)實(shí)意義所在。

2 相關(guān)概念

云計(jì)算技術(shù)

云計(jì)算技術(shù)是基于網(wǎng)格計(jì)算、分布式計(jì)算以及并行計(jì)算而形成的，并且屬于商業(yè)計(jì)算模型。通常情況下，云計(jì)算的特征主要體現(xiàn)在可以自助服務(wù)、快速便捷、服務(wù)計(jì)量易于實(shí)現(xiàn)、劃分獨(dú)立資源池以及網(wǎng)絡(luò)訪問。關(guān)于云計(jì)算的架構(gòu)，具體可劃分為四層，分別為管理層、中間層、顯示層以及基礎(chǔ)設(shè)施層。其中，前者屬于縱向的層，后三者則屬于橫向的層。

云渲染在3D動畫制作過程中，為了追求畫面真實(shí)感，建模方式越來越精細(xì)，燈光和場景的表現(xiàn)越來越豐富。復(fù)雜的建模和場景搭建用到了數(shù)量龐大的幾何模型、精度極高的參數(shù)設(shè)置和計(jì)算復(fù)雜的動作流程。渲染能夠有效地將材質(zhì)、陰影以及燈光效果加入三維模型中，而此時(shí)就需要借助于計(jì)算機(jī)技術(shù)來完成。

渲染技術(shù)的實(shí)際需求包括：首先，需要占用大量的CPU資源來完成操作；其次，在渲染時(shí)需要從網(wǎng)絡(luò)供銷存儲中對文件進(jìn)行讀??；再次，由于渲染需要進(jìn)行材質(zhì)貼圖以及圖像處理，因此需要消耗較大的內(nèi)存；最后，渲染時(shí)各個(gè)渲染節(jié)點(diǎn)都會產(chǎn)生大量的輸入輸出請求，因此對輸入輸出性能也具有較大的需求。

關(guān)于云渲染平臺的核心技術(shù)，主要包含云服務(wù)、云存儲以及虛擬化技術(shù)等多個(gè)方面：云服務(wù)代表的是可實(shí)現(xiàn)用戶借助于互聯(lián)網(wǎng)來對數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲與讀取，現(xiàn)階段主要有IaaS、PaaS和SaaS三種類型，并且每種云服務(wù)類型發(fā)揮的作用是不同的；云存儲是指能夠通過集群應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)或分布式文件系統(tǒng)等功能，有效地將網(wǎng)絡(luò)中的存儲設(shè)備進(jìn)行集合，以實(shí)現(xiàn)協(xié)同工作；虛擬化技術(shù)則是指能夠在一臺物理機(jī)來實(shí)現(xiàn)對多個(gè)虛擬機(jī)的操作，也就是說同一臺物理機(jī)可同時(shí)對不同的操作系統(tǒng)與應(yīng)用程序進(jìn)行操作與管理。最后是面向云計(jì)算的工作流和負(fù)載均衡集群技術(shù)，此技術(shù)在云計(jì)算中能夠有效地執(zhí)行劃分、部署以及安全虛擬資源池，特別是在資源的管理與優(yōu)化、任務(wù)的調(diào)動方面具有很好的體現(xiàn)?？傊?，借助于集群中的各個(gè)渲染節(jié)點(diǎn)能夠?qū)崿F(xiàn)對渲染時(shí)間的大幅度縮短。

3 云計(jì)算技術(shù)在3D動畫渲染中的運(yùn)用

在科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的過程中，逐漸衍生出眾多云渲染平臺，其中國外較為主流的平臺有Respower、Renderrocket、Rebusfarm等；與此同時(shí)，國內(nèi)在近幾年隨著科技研究力度的逐漸深入，也出現(xiàn)了渲云、Foxrenderfarm、Renderbus等。能夠看出云渲染技術(shù)在3D動畫制作過程中發(fā)揮的作用日益顯著。下文以部分國內(nèi)較為主流的云渲染平臺為研究對象，來分析云渲染平臺的實(shí)際運(yùn)用。

Renderbus渲染平臺

Renderbus云渲染平臺是國內(nèi)最大的渲染農(nóng)場，部署有海量的計(jì)算資源。12核CPU、64 G內(nèi)存的渲染機(jī)器集群以及數(shù)百TB的高速存儲設(shè)備，隨時(shí)待機(jī)可用。與傳統(tǒng)的渲染平臺進(jìn)行對比與分析后，能夠看出Renderbus云渲染平臺的最大優(yōu)勢主要體現(xiàn)在集中式規(guī)?；c自助式服務(wù)當(dāng)中。具體來說，傳統(tǒng)的渲染農(nóng)場很容易便出現(xiàn)系統(tǒng)空跑的情況，其重要的原因是服務(wù)器的空置率較高；而Renderbus平臺是基于云計(jì)算集中，將所有的計(jì)算資源整合在云端上，而在對計(jì)算機(jī)動畫制作的過程中能夠有眾多公共服務(wù)來對其進(jìn)行服務(wù)。總的來說，由于云端中包含眾多服務(wù)器來對渲染技術(shù)進(jìn)行處理，因此在處理效率與質(zhì)量方面具有較大的優(yōu)勢，在影視動畫創(chuàng)作當(dāng)中也具有很好的作用。

關(guān)于Renderbus自助式渲染的操作方式同樣包含四個(gè)步驟：其一，對待渲染的動畫場景文件進(jìn)行上傳；其二，實(shí)現(xiàn)對文件進(jìn)行壓縮；其三，在對輸出文件格式、長寬等渲染參數(shù)進(jìn)行設(shè)置后，開始渲染；其四，對得到的渲染結(jié)果進(jìn)行下載。

渲云渲染平臺 渲云渲染平臺作為國內(nèi)云渲染平臺的代表，對于國內(nèi)3D動畫技術(shù)的發(fā)展是非常重要的。由于該平臺實(shí)現(xiàn)了線上渲染的服務(wù)模式，因此在成本方面具有較大的優(yōu)勢。在渲云平臺執(zhí)行的過程中主要包含四個(gè)步驟：

其一，將待渲染的3D動畫文件進(jìn)行壓縮，使其成為ZIP格式，其中需要選擇壓縮包的保存路徑并進(jìn)行保存，在確認(rèn)沒有問題后進(jìn)行保存；

其二，登錄渲云網(wǎng)站來對PC客戶端進(jìn)行下載，在登錄后對需要渲染的文件進(jìn)行提交，通過點(diǎn)擊“上傳渲染文件”使得存儲到客戶端當(dāng)中，最后點(diǎn)擊“提交渲染”的按鈕；

其三，在線支付可借助于網(wǎng)頁端來進(jìn)行快捷的、安全的運(yùn)行，這時(shí)操作人員需要點(diǎn)擊“支付并下載”按鈕來對動畫渲染的費(fèi)用進(jìn)行支付，當(dāng)用戶的余額不足時(shí)還需要進(jìn)行充值操作，提交后便可對渲染后的結(jié)果進(jìn)行下載；

其四，在網(wǎng)頁端能夠隨時(shí)查看用戶的任務(wù)的渲染狀態(tài)，當(dāng)高速渲染完成后便可以下載渲染結(jié)果，通常情況下在下載時(shí)用戶可選擇下載的工具。

總的來說，渲云作為我國核心的云渲染平臺，對于3D動畫領(lǐng)域的發(fā)展是非常重要的；但是需注意的是，與國外云渲染技術(shù)相比，仍然存在較大的差距。

Foxrenderfarm渲染平臺 Foxrenderfarm云渲染平臺與國內(nèi)多個(gè)平臺較為相似，同時(shí)也是Renderbus的兄弟品牌。Foxrenderfarm是由我國瑞云科技有限公司所提供的云渲染服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)平臺，該平臺最大的優(yōu)勢是24小時(shí)都擁有上千臺集群服務(wù)器處于運(yùn)行狀態(tài)，因此在處理效率方面是其他平臺不能與抗衡的。Foxrenderfarm渲染平臺現(xiàn)階段已經(jīng)成為國際規(guī)模最大的云渲染平臺之一，并且在計(jì)算能力方面與國外的云渲染平臺不相上下。2014年，獲得第86屆奧斯卡“最佳動畫短片獎”的《哈布洛先生》的渲染工作，就是采用Foxrenderfarm渲染平臺來完成的。它的畫面制作得不但細(xì)膩逼真，而且極具美感和藝術(shù)價(jià)值，代表了電腦動畫藝術(shù)的最高水準(zhǔn)，可以說是計(jì)算機(jī)技術(shù)與藝術(shù)的完美結(jié)合。

總的來說，F(xiàn)oxrenderfarm云渲染平臺借助于一流的渲染集群技術(shù)，能夠在任何時(shí)間、任何空間對用戶的渲染處理請求進(jìn)行處理，采用自助的方式來接受用戶的請求并按照要求完成操作，然后用戶只需點(diǎn)擊下載便可將渲染后的結(jié)果從云端下載到本地。

4 云渲染技術(shù)在職業(yè)院校數(shù)字化校園平臺中的應(yīng)用分析

近年來，云計(jì)算的優(yōu)勢逐漸被認(rèn)可。一些職業(yè)院校在數(shù)字化校園建設(shè)中通過部署數(shù)字校園私有云，給學(xué)校的信息化管理、行政決策、科研計(jì)算服務(wù)等帶來新的機(jī)遇。通過利用私有云，將基礎(chǔ)設(shè)施作為服務(wù)層，開發(fā)統(tǒng)一的交互界面，提供登錄服務(wù)，提供良好的用戶體驗(yàn)。由此可以使學(xué)生較早地使用和體驗(yàn)云渲染，完整地熟悉和了解動畫設(shè)計(jì)的完整過程。同時(shí)，通過私有云可以整合學(xué)校的閑置資源，避免硬件的重復(fù)建設(shè)。在操作過程中，各專業(yè)還可以根據(jù)課程實(shí)訓(xùn)的需要，合理、動態(tài)、彈性地分配渲染節(jié)點(diǎn)，從而達(dá)到理想效果。

5 總結(jié)

通過全文的分析，能夠看出云計(jì)算技術(shù)在3D動畫渲染過程中發(fā)揮的作用不可小視。而將云渲染技術(shù)與傳統(tǒng)的3D動畫渲染技術(shù)進(jìn)行對比，能夠看出無論是在渲染效率還是在渲染成本方面，都具有較明顯的優(yōu)勢。職業(yè)學(xué)?？梢岳米约旱臄?shù)字化校園平臺，通過搭建私有云實(shí)現(xiàn)云渲染，同時(shí)在此基礎(chǔ)上發(fā)展云渲染公務(wù)服務(wù)平臺。但是需注意的是，云渲染技術(shù)在使用過程中會受到眾多因素的影響，其中包含網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器等。總之，在云計(jì)算技術(shù)日益發(fā)展的過程中，相信會逐漸對自身存在的問題進(jìn)行有效解決，以更好地促進(jìn)3D動畫技術(shù)的發(fā)展。