网络环境下集群渲染技术初探
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摘要：在动画制作中渲染技术已经成为重要制作技术。基于中央处理器的网络渲染技术与三维集群渲染技术，分析和研究该项技术的工作流程，建立原则以及渲染管理软件等，在此基础之上分析三维集群渲染平台的研究现状，希望能够促进我国集群渲染技术的发展。
渲染技术属于计算机图像生成技术，在计算机内部建立几何模型，并且结合材质，色彩和纹理，按照光照条件计算出场景图形。渲染技术需要依赖于计算机程序，硬件会影响渲染速度，但是不会使渲染结果发生改变。渲染技术当中的非实时渲染主要电影和动画所常应用的技术，实时渲染是通过程序计算出来的，预先渲染为动画序列，之后按照相应速率播放动画。
一、渲染技术的发展历程
在制作大型系列动漫项目时，由于存在较多特效和复杂场景，因此在渲染时会花费较多时间，渲染速度问题已经成为影响动漫制作以及影视特效制作的主要问题。所以需要全面提升渲染速度，尤其是电影节目与三维动画制作的渲染速度，这样才能够确保动漫制作以及影视化创造的质量。
（一）基于中央处理器渲染技术
在分析该项渲染技术时，可以按照渲染4K分辨率进行讨论。将每帧渲染时间设定为1h，那么1min动画需要耗费60d进行渲染处理，那么120min动画则需要20年才能够完成渲染工作，由于耗费时间比较长，因此无法满足动漫创作与影视化创作的需求。因此需要加快图像处理速度，此时就可以通过中央处理器全面提升渲染速度。
（二）基于图像处理器的渲染技术
图像处理器是在上世纪九十年代由国外企业所提出，该种处理器的处理速度明显高于中央处理器。图像处理器的运算速度显著高于中央处理器，这主要因为图像处理器是为实现实时渲染而出现的新型处理器，因此能够提供并行计算与长流水线。因此在使用图像处理器实现渲染处理，可以全面提升渲染速率。
（三）网络渲染
在网络环境中，由于网络节点的独立图像处理器与中央处理器使用局限性比较大，所以通过网络渲染技术能够全面展现出网络资源的优势，所以为了提升渲染速率，需要对节点渲染能力进行计算分析。某些研究学者在实行网络渲染时主要采用专业化的渲染管理软件，并且借助若干台计算机渲染3Dmax场景文件，最大限度提升了文件渲染加速比值。
二、三维集群渲染平台
（一）渲染工作流程
对于三维集群渲染平台来说，在实际渲染期间主要应用集群计算机的各项优势作用，并且通过3D渲染软件、网络分发软件，联合集群网络中的计算机硬件资源实现渲染。在计算3D场景之后可以确保获取动画图像和预览图像，以此对最终渲染效果进行优化调整，还可以为后期制作与合成处理提供重要技术支持。三维集群渲染平台主要是智能化和自动化过程，因此该平台可以在一定程度上展现出制作技术的未来发展。本研究以迪斯尼所建立的三维集群渲染平台为例，该渲染平台已经占领电影制作公司的首要位置。该渲染系统是由多个3.06GHz处理器组成，主要应用高性能计算机群系统，炫我渲染集群管理软件所构成。所应用的三维集群渲染平台在对1min时长影片进行渲染时，所花费的时间小于24h。在对该平台的物理连接方式进行分析可以发现，客户端，数据存储中心，集群渲染节点，以及管理中心均利用交换机传输数据以及实现通信。
（二）集群渲染系统的建立原则
第一，由多台计算机组成并共同完成渲染人物，充分提升硬件资源和人力资源利用率。第二，具备完善的管理系统，能够优化调配各项任务。第三，具有良好的算法，这样能够发挥出所有渲染节点的作用，这样能够最大加快渲染速度。第四，传输设备运输速度比较快，这样能够确保制作动画过程中能够传输大量数据。
（三）集群渲染系统的管理软件与作业管理
在实施集群渲染过程中，各个节点与时间都会出现负载不平衡现象，因此在集群渲染期间需要全面实现平衡负载，此目标已经成为渲染任务分配和调度的重要目标，属于集群渲染系统中负载平衡的核心，其可以在较大程度上提升系统性能，还能够实现均衡负载的各项技术手段，主要包括算法调度，评价负载，反馈修正，建立系统等内容。在大部分情况下，实现负载平衡的关键在于提出准确有效的作业调度措施。由于算法调度具有较强的对应性，所以在不同环境中应用会相应提升性能差异性。因此调度策略制定期间所产生的问题主要包括资源利用率，响应时间，公平性以及周转时间等。
三、结束语
综上所述，在现代网络环境下，合理应用集群渲染平台可以制作出较多动漫作品和视频，还可以为动漫制作提供快速渲染平台，确保其可以在较广范围内实现网络集群渲染技术。对于地理位置不同的渲染客户端和渲染平台可以存在于异构网络环境中，并且全面提升渲染效率和负载平衡。因此为了处理各项技术问题，需要统一化处理计算资源和存储资源的调度技术，在此基础之上全面加强非对称动漫渲染运算技术，在多模式下分解与合成动漫渲染任务。
参考文献
[1]宋辉,姜忠鼎.基于游戏引擎的图形用户界面集群渲染系统设计与实现[J].微型电脑应用,2016,32(10):5-9.
[2]洪志国,王永滨,石民勇,等.基于3DSMax脚本反馈机制的动漫渲染计算节点开发[J].黑龙江大学自然科学学报,2015,32(06):815-819.
作者:金瑛浩 单位:通化师范学院
