网络集群渲染实验室的建设

2011-10-23曹永正

中国现代教育装备 2011年9期

关键词：动漫集群文化产业

曹永正

天津美术学院天津 300141

网络集群渲染实验室的建设

曹永正

天津美术学院天津 300141

目前集群渲染已经成为动漫、建筑、工业等多媒体制作所依赖的不可缺少的重要环节,我院根据形势需要,建设网络集群渲染实验室,搭建“产、学、研”一体化创新平台,创造有利条件,解决教学、科研和社会服务等多方面的问题。

动漫；三维；集群渲染；实验室建设

Abstract: Nowadays cluster rendering has become an important and indispensable segment in the animation, architecture, industry and multimedia production, according to the situation requirement, we construct a network cluster rendering laboratory and build an integrative and innovative platform of “product, study and research”, to create favorable conditions and solve the issues coming from teaching, research, social services and etc.

Key words: animation; three-dimension; cluster rendering; laboratory construction

中国的动漫产业发展势头迅猛,2009年国务院出台的《文化产业振兴规划》标志着文化产业已经上升为国家的战略性产业,而动漫产业列入国家八大重点发展的文化产业门类之一。天津拥有全国最大的动漫产业基地—国家动漫产业综合示范园,着力打造成为中国动漫版图上的新地标,文化创意产业的不断发展,将成为支撑中国第三增长极的重要创新极。

在动漫创作以及影视制作、游戏、广告、工业设计、建筑设计等创作过程中,其图形图像渲染的过程对设备硬件、机器的运算速度要求非常高,一般的计算机难以胜任。网络集群渲染系统由很多渲染节点组成,采用先进的分布式渲染技术,系统将自动确定网络中可用的渲染节点和资源,同时将任务分解到相应渲染节点,借助其强大的渲染能力来完成最终作品。通过此设备进行分布式计算,仅使用原来几十分之一,甚至是几百分之一的时间,大大提高工作效率。

我院现有现代艺术学院动漫专业,设计艺术学院工业设计、环境设计、视觉媒体等专业对图形图像的渲染需求比较高,现有的计算机设备已经满足不了实际需求,所以,组建先进、稳定、开放、成熟又有拓展研究性的、易维护和易管理的多媒体数字渲染平台,建设网络集群渲染实验室势在必行。

1 建设集群渲染实验室的必要性

1.1 大背景下的实际需求

我院是全国美术院校中具有较大影响力的艺术院校,历史积淀浓厚,在服务区域经济、文化创意产业发展方面,扮演着重要角色。我院在创新人才培养,科研创作,社会服务方面,应当把握当前难得的历史发展机遇,紧紧围绕服务区域经济,文化创意产业的发展。在天津建设全国最大的动漫产业基地,打造文化创意产业方面新标杆的大背景下,我院建设渲染实验室,打造教学、科研、产业服务一体化平台,是非常有实际意义的。

1.2 与主流产业制作流程保持一致

渲染是图形图像制作中的必要环节,也是知识转化为产品或生产力最直接的环节,为了提升产出效率,节约开发成本,已经有越来越多的企事业或科研单位开始使用集群渲染系统,该系统乃至配套软件逐渐成为行业主流制作流程中的标准配置。因此,学习、掌握并熟练应用渲染系统,有助于师生对整个行业制作流程的了解与掌握,使我院教学与行业制作流程的主流相吻合。

1.3 解决现实需要

随着数字化生产越来越广,我院教师、学生参与社会上动漫、三维设计等科研项目越来越多,在学院正常的教学实践环节中,动漫专业、产品设计、环艺设计等大型三维设计课程随时需要图形图像的渲染。这些项目的规模,都不是简单的几台电脑搭个简易的渲染环境就能解决的,需要专业的渲染环境和渲染设备,才能从根本上解决如生产成本、使用效率、利用方便等多方面的现实问题。

2 集群渲染系统规划和设计

方案拓扑如图1所示：

图1 天津美术学院集群渲染系统结构图

网络集群渲染系统主要有渲染服务器,文件分发服务器,中央存储系统,渲染管理软件等组成。

2.1 渲染服务器

我们选择的是刀片服务器,刀片服务器具有低功耗、空间小、单机售价低等特点,同时它还继承发扬了传统服务器的一些技术指标,比如把热插拔和冗余技术运用到刀片服务器之中,这些设计满足了密集计算环境对服务器性能的需求；还可以通过负载均衡技术,有效地提高服务器的稳定性和核心网络性能。而从外表看,与传统的机架/塔式服务器相比,刀片服务器能够最大限度地节约服务器的使用空间和费用,并为用户提供灵活、便捷的扩展升级手段。

2.2 管理和任务分发服务器

主要承担2种任务,提供基本的网络服务,调度渲染服务器上的任务。

2.3 中央存储器

集群渲染系统需要连接海量存储以保存渲染出来的电影序列,渲染1小时的高清序列大概需要1TB左右的存储空间,但是还要材质、贴图以及场景和粒子缓存文件等大量数据需要放到中央存储上。中央存储需要文件服务器来管理文件数据和访问权限,并且使用可选的方案来拓展带宽空间。整套集群渲染系统部署在42U工业标准机柜中,通过千兆网络连接各个服务器。

2.4 渲染管理软件

考虑到我院学科特色和专业设置情况,需要管理软件的兼容性好,稳定性高,使用方便,维护成本低等特性,我们选用了最成熟的分布式并行计算解决方案之一的EnFuzion,专门针对动画影视行业的EnFuzion for Render Farm作为集群渲染管理软件,其专门为CG用户设计,可以直接在Maya,3ds max,XSI等动画软件内部采用很简单的方式提交动画工程到服务器进行渲染。

3 实验室功能定位

3.1 培养学生的实践能力

一直以来,学生注重理论,疏于动手的局面没有完全有效解决,其中有部分原因是缺乏动手实践的环境,换句话说,就是没有可以去动手实践操作的机会,作为艺术类高校,实践性是其专业特性,我们应该创造条件,搭建这类平台,满足学生的动手实践操作需求。

通过在集群渲染实验室的实践操作和实习过程,学生对集群渲染系统的组成结构、系统构成有比较直观的了解,能够对渲染过程有更进一步的认识,使得在以后的动画或三维设计中对某些后期制作过程中需要注意的地方有提前预见性的考虑,还能够对整个动画或三维作品的生产流程有了全局的把握,使学生的动手实践操作能力得到进一步加强。

3.2 对学科发展的支撑作用

集群渲染技术的应用,使得动画、影视制作、产品设计和建筑设计等制作进程进一步加快,制作能力进一步增强,能够制作出更精细、大型、复杂和动态的效果,能够有效地促进学科的健康发展,同样,有了该平台的支撑,还可以促进新专业的建设,带动学科的延伸。教师对该平台的掌握和运用,可以提升其在科研、教学中对动画、三维制作过程的全盘把握和时间测算,可以满足其对项目进度中各个节点的准确掌握和计算。

3.3 服务区域经济、创意文化产业发展

目前,集群渲染作为高端系统设备,前期投资较大,很多中小级制作企业还不能普及。我院利用自身美术院校学科优势,拥有良好的师资力量、先进的大型设备、浓郁的历史积淀、较大的社会影响力,通过建设集群渲染实验室,建立产、学、研一体化科研创新平台,使学校的创新人才培养模式与企业的高新技术人才需求紧密结合,形成无缝链接,促进学校与企业之间的进一步合作,着力打造共赢局面。为区域经济、创意文化产业发展提供创新型人才和产业的高端服务。

4 实验室开放运行的具体要求

集群渲染实验室,作为稀缺资源,应该着眼于学科发展、科研创作和社会服务方面尽量提高其设备利用率,逐步降低使用成本,不断提升设备效能,还要着眼实际,充分照顾到我院动漫专业和工业设计、环境设计、视觉设计等各专业的实验教学需求以及成果转化需要,应从实验室管理体制、人员配备、运行维护机制和保障措施等方面给予明确。

针对渲染实验室的特殊性,其对专业技术人员的要求比较高,既有计算机网络方面的专业知识,又熟练掌握各种三维动画软件的专业知识,对渲染环境的搭建、维护和渲染过程中的设置能够熟练掌握,并能够完成各种软件升级带来的软硬件的兼容测试,还能及时解决出现的各种问题。Enfuzion系统针对用户提供了后期开发的接口,专业技术人员可以在此基础上根据自身的需要开发相应的管理软件,解决各种实际需求。

另外,实验室应能做到全天候开放,专业技术人员应该养成填写设备使用记录的习惯,将平常使用过程中所遇到的问题和解决的方法实时记录下来,形成文字材料,最后作为设备操作指导书和技术档案留存,供后期查阅。