动画渲染的技术与艺术

从熊猫盼盼到功夫熊猫，日益丰富的视觉体验丰富了我们的生活，但当我们看到优秀的动漫作品中不失生动的人物造型、夸张表情设计以及充满童趣的对白时，是否想过制作这些作品所需要花费的时间呢？这个过程究竟有多复杂？以大家熟悉的《玩具总动员》为例，如果仅使用1台电脑(单一处理器)，这部长达77分钟影片的渲染时间将会是43年。因此，对于渲染而言，超强计算性能的专业平台必不可少。

　　“渲染”是艺术更是技术

　　所谓“渲染”就是对前期电脑中建立的动漫模型进行着色和转换，从而体现出色彩、质感以及光线明暗变化等视觉效果，使其动漫形象更为生动。
目前在多数动漫作品创作过程中，一般是在原有的工作站上采用分层渲染，然后到后期再以图层合并的方式进行制作。然而，由于制作中数据量较大，这种分层渲染的方式，无疑不利于生产效率的提高。

　　既然分层渲染存在问题，那么什么样的渲染才能够满足要求呢？

　　集群渲染：“化整为零”

　　对于动漫公司，高效和设备的可扩展性是首要考虑的，因此在建设高性能平台的时候要不仅要满足目前的需求，还要为以后的需求打好基础，基于这样的要求曙光工程师给我们提出了这样一种解决方案：渲染集群内部通过千兆以太网连接起来，所有计算节点由管理分发服务器进行统一监管，文件服务器负责管理存储并建立与分发管理服务器以及计算节点之间的数据共享。前端的2D和3D设计组可以通过千兆网络连接到分发管理服务器上提交渲染任务，由部署在渲染集群的渲染分发管理软件进行任务分发和管理。所有的渲染结果将保存在磁盘阵列上，前端设计制作组可以通过千兆网直接访问文件服务器中的数据。

　　这种方案可以广泛的应用于动漫渲染、图形制作等数字娱乐工业，从总体来看，方案强调的是“服务器集群的渲染”。例如由曙光和水晶石联合在北京打造的集群渲染系统，已经出色的完成了多项渲染任务。系统由曙光TC2600刀片服务器以及现有的多台PC和网络连接设备构成，曙光多台刀片服务器组成一个渲染集群，另一台服务器则承担着控制节点的工作，而那些原有的PC则作为客户端连入这个系统。

　　这趟系统很好的运用了“集成原理”，系统中每个客户端会将制作好的三维场景文件提交给集群渲染的服务器，由集群渲染服务器将任务发配给系统中任意一个节点，渲染完成后每个节点再将结果返回渲染服务器，最后由渲染服务器把视频信号输出到视频设备(如Beta Cam、DVD制作设备和打印机)或者三维/视频工作站。
通俗地说，这一过程就相当于将渲染工作划分成诸多小单元，分摊到多个CPU去完成，之后将结果再组合起来。这种方式的关键点在于加快了系统进行渲染的速度。如果仍以《玩具总动员》为例的话，在采用集群渲染系统后，77分钟的影片只需1天即可完成。

　　小农经济与工业革命

　　从笔墨丹青到绘图板，从简单的ps到大动干戈的渲染，动漫产业的发展随着技术的发展而不断壮大，将创意变成现实，不仅需要头脑的灵光，更需要强有力的“电脑”支持。

　　有专家把这个“集成渲染”的过程，打了一个形象的比喻：这种集群式的网络渲染工作方式和单机渲染的工作方式的差距，就如同后工业社会同过去的小农经济之间的差距一样。这么一说，它们之间的生产效率差别就可想而知了。

　　近年来，中国的动漫产业面临重大的发展机遇，而国内又缺乏与国际接轨的产业技术平台。曾有业内人士做过测算，如果制作一部三维动画的制作周期可以缩短三个月，那么动漫公司在成本上就可节省50%，因此技术对于艺术呈现的贡献已经越来越大。作为国内唯一拥有刀片自主知识产权的曙光公司，通过不断了解动漫产业的需求，为动漫客户推出了基于TC2600刀片服务器平台的解决方案，不仅浮点运算能力了得，自由拆卸、异构混插的高密度刀片更为日后的性能扩展提供良好的支持。曙光TC2600刀片服务器已经成功服务了包括水晶石数码科技有限公司、成都动漫基地等众多业内一流的数字娱乐开发商，成为他们不可或缺的超级利器。

　　曙光能够为动漫产业成功搭建功能强大的公共技术平台，一方面得益于曙光近年来不断增强的整体方案应用能力，另一方面也得益于其产品自身的卓越品质。相信有曙光高性能计算平台的支持，我们的动漫产业将会呈现更加美好的未来。