曙光動漫行業(yè)解決方案

Page 1 of 62 曙光動漫行業(yè)解決方案 曙光信息產業(yè)（北京）有限公司 2015-6-18 Page 2 of 62 目 錄 1. 動漫行業(yè)計算機需求分析 . 4 1.1. 動畫制作介紹 . 4 1.1.1. 計算機動畫設計的發(fā)展 . 4 1.1.2. 計算機動畫制作流程 . 5 1.2. 渲染集群需求 . 7 1.2.1. 什么是動畫渲染 . 7 1.2.2. 動畫渲染的瓶頸 . 7 1.2.3. 集群系統(tǒng)在動畫渲染領域的優(yōu)勢 . 8 1.3. 圖形工作站需求 . 9 1.4. 動漫行業(yè)計算機需求一覽表 . 10 2. 曙光動漫行業(yè)解決方案 . 11 2.1. 曙光動漫行業(yè)競爭優(yōu)勢分析 . 11 2.1.1. 專業(yè)硬件廠商帶來高性價比的產品 . 11 2.1.2. 提供最豐富的產品線及解決方案 . 11 2.1.3. 深入動漫行業(yè)研究提供優(yōu)化的配置方案 . 12 2.1.4. 解決用戶售后服務方面的后顧之憂 . 12 2.1.5. 方案商優(yōu)劣對比一覽表 . 12 2.2. 曙光渲染集群解決方案設計 . 13 2.2.1. 集群渲染系統(tǒng)介紹 . 13 2.2.1.1. 集群渲染系統(tǒng)組成 . 13 2.2.1.2. 集群渲染完成的工作 . 14 2.2.1.3. 集群渲染的特點 . 14 2.2.2. 集群渲染系統(tǒng)硬件設計 . 16 2.2.2.1. AMD 處理器很早與動漫結緣 . 16 2.2.2.2. AMD 處理器的結構性優(yōu)勢 . 18 2.2.2.3. 刀片服務器節(jié)點 . 21 2.2.2.4. 胖服務器節(jié)點 . 23 2.2.2.5. Intel 四核也是選擇之一 . 24 2.2.3. 基礎設施支撐平臺 . 25 2.2.3.1. 機柜 及工業(yè)布線子系統(tǒng) . 25 2.2.3.2. 電源輸入及分配系統(tǒng) . 28 2.2.3.3. 大規(guī)模 KVM 及遠程控制系統(tǒng) . 29 2.2.3.4. 集 群硬件監(jiān)控系統(tǒng) . 33 2.2.3.5. 集群管理軟件系統(tǒng) . 34 2.2.3.6. 集群部署軟件系統(tǒng) . 35 2.2.4. 曙光渲染集群方案優(yōu)勢 一覽表 . 36 2.3. 曙光圖形工作站 . 37 2.3.1. 概述 . 37 2.3.2. 典型應用 . 37 Page 3 of 62 2.3.3. 功能特性 . 37 2.3.4. 技術規(guī)格 . 38 2.4. 應用軟件適應性 . 40 2.5. 典型配置方案 . 42 3. 曙光服務支持計劃 . 45 3.1. 前期方案咨詢及論證服務 . 45 3.2. 項目實施支持 . 46 3.3. 售后維護支持 . 46 3.3.1. 原廠五年免費服務 . 46 3.3.2. 快速響應時間 . 47 3.4. 培訓支持 . 47 4. 成功案例與經驗分享 . 48 4.1. 曙光公司簡介 . 48 4.2. 曙光大型高性能計算機成功案例 . 51 4.2.1. 曙光 3000 助力北京華大基因研究中心 . 51 4.2.2. 曙光氣象專用機助力 2008 年北京奧運會氣象預報平臺 . 52 4.2.3. 曙光 4000A 助力上海超算中心國家網(wǎng)格計劃 . 53 4.2.4. 曙光 TC4000L 助力 “找油先鋒 ” . 54 4.3. 曙光動漫領域成功案例 . 56 4.3.1. 動漫領域部分案例列表 . 56 4.3.2. 上海多媒體公共服務平臺 . 56 4.3.3. 中國傳媒大學 . 57 4.3.4. 杭州動漫產業(yè)基地 . 59 Page 4 of 62 1. 動漫行業(yè)計算機需求分析 1.1. 動畫制作介紹 1.1.1. 計算機動畫設計的發(fā)展 動畫作為一種獨特的視覺藝術形式一直受到廣泛歡迎。 從早期的二維動畫設計到目前的三維動畫設計，經歷了將近 10 年的發(fā)展， 已經步入全盛時期 。這里提到的二維動畫是指以 “分層 ”技術 為基礎的動畫設計方法 。動畫師將運動的物體和靜止的背景分別繪制在不同的透明膠片上 ，然后疊加在一起拍攝。發(fā)達的電腦技術與優(yōu)秀動畫師的聯(lián)姻進一步推動了二維動畫的發(fā)展，各個層開始在電腦上直接合成，電腦還能繪制出大自然、科幻式奇效等手繪無法完成的畫面。 而目前最為流行的三維動畫設計則是 依賴的 CG 技術通過電腦強大的運算能力來模擬現(xiàn)實，建模、運動、渲染是制造三維動畫的基本步驟。 總體說來 二維動畫更接近于繪畫，而三維動畫則更接近于攝影。 目前，三維動畫設計強大的優(yōu)勢越來越被人們所認可。同二維動畫相比三維動畫有著更為優(yōu)美的動畫畫面和更加逼真的視覺效果。另外 三維動畫還具有許多突出優(yōu)勢：它不受幀數(shù)的限制，在模 擬動作燈光都設置妥當?shù)那疤嵯?，渲染程序可以自動產生足量的畫面，使影片看起來如同現(xiàn)實一般流暢自然；在著色方面，三維動畫的渲染步驟是一次性的過程，不必再像二維動畫那樣逐幀著色，大大減少了重復勞動。 就拿我們熟知的 海底總動員為例，制作人員先依據(jù)原畫，以點、線、面逐步完善的方式，創(chuàng)建出小魚與周圍的海洋環(huán)境的幾何信息，這種搭 “骨架 ”的方式就是 “建模 ”；之后是“運動 ”，在有了模型的基礎上，通過運動捕捉、力場模擬等方法來讓小魚們按照設計運動起來；接下來的 “渲染 ”，則是在三維世界中添加虛擬的燈光、通過攝像機來模擬攝影， 此時小魚的膚色和紋理都變得十分清晰和逼真，海水也被賦予了流動的波紋；當然，建模、運動、渲染只是三個 “基本 ”步驟，在經過 “光照計算 ”，并按照虛擬攝影機的設置來逐幀成像之后，那些各式各樣、色彩斑斕的魚才能真正游動了起來。 Page 5 of 62 1.1.2. 計算機動畫制作流程 計算機動畫制作主要可以分為三個步驟：第一步是動畫前期制作；第二步是三維動畫制作過程；最后是動畫后期合成。 1、動畫前期制作 概念設計 業(yè)內通用的專業(yè)動畫流程前期制作，內容包括根據(jù)劇本繪制的動畫場景、角色、道具等的二維設計以及整體動畫風格定位工作，給后面三維制作提供參考 。 分鏡故事板 根據(jù)文字創(chuàng)意劇本進行的實際制作的分鏡頭工作，手繪圖畫構筑出畫面，解釋鏡頭運動，講述情節(jié)給后面三維制作提供參考 。 2、動畫中期制作（三維動畫制作過程） 3D 粗模 在三維軟件中由建模人員制作出故事的場景、角色、道具的粗略模型，為 Layout 做準備 。建模工作 從簡單的基本形體開始逐步修改、變形得到復雜的模型是建模的一項重要技術?；拘误w的建立參數(shù)可以在創(chuàng)建之前設置，也可在創(chuàng)建之后編輯。 其中 復合物體主要是布爾運算（ Boolean， 19 世紀英國數(shù)學家），主要是體塊間的相并（ Union)、相交（ Intersection）和相減（ Substraction）操作，可用于諸如在墻面上挖門洞、窗洞。 3D 故事板（ Layout） 用 3D 粗模根據(jù)劇本和分鏡故事板制作出 Layout（ 3D 故事板）。其中包括軟件中攝像機機位擺放安排、基本動畫、鏡頭時間定制等知識。 3D 角色模型 3D 場景 道具模型 Page 6 of 62 根據(jù)概念設計以及客戶、監(jiān)制、導演等的綜合意見，在三維軟件中進行模型的精確制作，是最終動畫成片中的全部 “演員 ”。 貼圖材質 根據(jù)概念設計以及客戶、監(jiān)制、導演等的綜合意見，對 3D 模型 “化妝 ”，進行色彩、紋理、質感等的設定工作，是動畫制 作流程中的必不可少的重要環(huán)節(jié)。貼圖，顧名思義，就是使用一幅或多幅圖像 “貼 ”到模型上，制作物體表面的紋理（ Texture）或繪圖特征 。 很顯然，對具體的圖像就要貼到特定的位置，三維軟件使用了一種貼圖坐標（ Map Coordinate）的概念，一般有平面（ Plannar）、柱體（ Cylindrical）和球體（ Spherefy）貼圖，分別對應于不同的需求（注： Maya 的貼圖概念略有差別）。材質，即材料的質地，體現(xiàn)于物體的顏色、透明度、反光度和反光強度、自發(fā)光特性以及粗糙程度等特性上面。對于模型 “毛坯 ”，如果不作貼 圖處理，就要對它設置相應的材質屬性。 毫不夸張地說，材質和貼圖是一件作品的靈魂，好的材質和貼圖可以彌補建模的不足。對于精細的物體，一般都需要多重貼圖，如對一片葉子，可能要用到顏色貼圖，凹凸貼圖 等。 骨骼蒙皮 根據(jù)故事情節(jié)分析，對 3D 中需要動畫的模型（主要為角色）進行動畫前的一些變形、動作驅動等相關設置，為動畫師做好預備工作，提供動畫解決方案。 分鏡動畫 參考劇本、分鏡故事板，動畫師會根據(jù) Layout 的鏡頭和時間，給角色或其它需要活動的對象制作出每個鏡頭的表演動畫。 燈光 根據(jù)前期概念設計的風格定位，由燈光師 對動畫場景進行照亮、細致的描繪、材質的精細調節(jié)，把握每個鏡頭的渲染氣氛。 計算機中的燈光一般都有泛光燈（如太陽、蠟燭等四面發(fā)射光線的光源）和方向燈（如探照燈、電筒等有照明方向的光源）。燈光起著照明場景，投射陰影以及增添氛圍的作用。同真實的燈一樣，你可以選擇光色、強度，設置衰減等，也包括一些真實燈光所沒有的特性，如對場景中的物體選擇性的影響以及是否投射陰影的控制。 由于計算機中的物體沒有反射性（除非使用輻射度（ Radiosity）渲染器），因此設置一個恰當?shù)恼彰鳝h(huán)境是個比較麻煩的過程。 3D 特效 根據(jù)具體故事 ，由特效師制作。若干種水、煙、霧、火、光效在三維軟件中的實際制作表現(xiàn)方法。 分層渲染 /合成 動畫、燈光制作完成后，由渲染人員根據(jù)后期合成師的意見把各鏡頭文件分層渲染，提供合成用的圖層和通道。 Page 7 of 62 3、動畫后期合成 配音配樂 由劇本設計需要，由專業(yè)配音師根據(jù)鏡頭配音，根據(jù)劇情配上合適背景音樂和各種音效 剪輯 用渲染的各圖層影像，由后期人員合成完整成片，并根據(jù)客戶及監(jiān)制、導演意見剪輯成不同版本，以供不同需要用。 動畫 合成 傳統(tǒng)的賽璐珞（ cel）動畫已經過時，計算機逐漸取代了他的位置。計算機動畫一般使用關鍵幀（ keyframe）的概念，即由設定動畫主要畫面（一般是動畫中動作或場景變化較大的那一瞬間）并設置關鍵幀，而關鍵幀之間的過渡由計算機來完成，這個過程稱為插值（ Interplet）。 為了形象化動畫信息，更好地不編輯動畫情態(tài)，三維軟件大都將動畫信息以動畫曲線（ Animation Curve）表示。動畫曲線的橫軸是時間（幀），豎軸是動畫值，可以從動畫曲線上看出動畫設置的快慢急緩、上下跳躍。 1.2. 渲染集群需求 1.2.1. 什么是動畫渲染 從動畫中期制作過程中可以看到一個重要的環(huán)節(jié)稱為渲染 ，英文為 Render， 也有的把它稱為著色，但習慣把 Shade 稱為著色，把 Render 稱為渲染。 Shade 是一種顯示方案，一般出現(xiàn)在三維軟件的主要窗口中，和三維模型的線框圖一樣起到輔助觀察模型的作用。 Shade可以 顯示出簡單的燈光效果、陰影效果和表面紋理效果， 但是 Shade 采用的是一種實時顯示技術，硬件的速度限制它無法實時地反饋出場景中的反射、折射等光線追蹤效果。而現(xiàn)實工作中我們往往要把模型或者場景輸出成圖像文件、視頻信號或者電影膠片，這就必須經過 渲染 程序。 渲染 是基于一套完整的程序計算出來的，硬件對它的影響只是一個速度問題，而不會改變渲染的結果，影響結果的 是看它是基于什么程序渲染的 。因此渲染可以細致的 顯示出紋理貼圖、光源影響甚至陰影效果 ， 比如是光影追蹤還是光能傳遞 等技術細節(jié) 。 1.2.2. 動畫渲染的瓶頸 三維圖像處理過程由創(chuàng)建三維模型及執(zhí)行幾何運算開始。一個完整的三維圖像處理過程可分為物理運算、幾何轉換、剪切及光效、三角形設定和像素渲染四個階段，其中需要進行 Page 8 of 62 大量的浮點運算（包括物理實體、幾何轉換、剪切、光效，以及三角形設定）和整數(shù)運算（包括三角形設定和像素渲染）。 因此 在 這種 背景 下 ， 勢必 存在繁重低效的過程，也就 是 “渲染瓶頸 ”。在進行三維創(chuàng)作過程，動畫設計者大都使用圖形工 作站來完成渲染的任務。單機渲染視圖和動畫時所需時間往往讓人難以忍受， 30 幀動畫就可能耗費數(shù)小時，顯然渲染時間顯得十分困窘，使用單機工作站渲染視頻動畫的方式速度實在很低，往往是以數(shù)天計算，甚至上月的；這樣的渲染占制作時間 很大的 比例。 因此，傳統(tǒng)的單機工作方式逐漸被淘汰。 另外， 必須考慮解決 渲染過程中的 I/O 瓶頸 。 當動畫越來越逼真、模型越來越細膩 、渲染要求越來越高 的 情況下 ，伴隨著文件變大、素材庫變大，龐大的數(shù)據(jù)處理將使得 對計算設備的 I/O 要求非常高，因此，非常關注 I/O 系統(tǒng)的設計。 1.2.3. 集群系統(tǒng)在動畫渲染領域的優(yōu)勢 隨著動畫渲染應用的發(fā)展， 關于 Renderfarm（渲染農場）的話題目前開始談得多起來了，也算得近兩年 CG 行業(yè)的熱門話題之一 。 Renderfarm（渲染農場）其實是一種通俗的叫法，實際上我們應該叫他 “分布式并行集群計算系統(tǒng) ”，這是一種利用現(xiàn)成的 CPU、以太網(wǎng)和操作系統(tǒng)構建的超級計算機，它使用主流的商業(yè)計算機硬件設備達到或接近超級計算機的計算能力。 集群（ cluster）指的是一組計算機通過通信協(xié)議連接在一起的計算機群，它們能夠將工作負載從一個超載的計算機遷移到集群中的其他計算機上，這一特性稱為負載均衡（ load balancing），它的目標是使用主流的硬件設備組成網(wǎng)格計算能力，達到、甚至超過天價的超級計算機的計算性能。 目前的集群技術絕大多數(shù)都具有負載平衡的特性，他們主要應用與科學計算，包括航天航空、石油、科研、網(wǎng)絡等行業(yè) 。 這種技術應用于電影電視、 CG 行業(yè)時，因為主要用來解決長時間的圖像渲染問題，所以被稱為 “RenderFarm（渲染農場） ”，最近的幾部大片的制作都依賴 Renderfarm 系統(tǒng)來進行快速渲染，比如 Weta 制作的魔戒，如果沒有 Renderfarm（渲染農場）平臺，我們不知需要多少年以后才能看 到這部電影，或者導演根本就不可能考慮制作這樣視覺效果的電影。 分布式并行計算分為空間上的并行和時間上的并行?？臻g上的并行是指用多個處理器并發(fā)的執(zhí)行計算，比如 Mentalray 渲染器就支持單幀畫面分割渲染，時間上的并行就是指流水線技術，比如使用強氧 Renderfarm 提交渲染電影序列?，F(xiàn)在的集群計算系統(tǒng)的前沿科學研究主要是空間并行方面的，時間上的流式并行計算已經得到廣泛應用。 以電影制作為例，一段電影圖像序列需要很長時間的渲染，（通常 2K 分辨率所需要的渲染時間能被大家接受的大概是在每幀 1 小時左右），管理節(jié)點將 序列圖像分割為若干單元 Page 9 of 62 通過 Web 分配給其他節(jié)點，這個過程是動態(tài)的，集群軟件會檢查每個節(jié)點的當前負載，如果某個計算節(jié)點硬件配置比較高，很快完成了第一次分配的渲染工作，那么管理節(jié)點繼續(xù)會將剩余工作分割為若干單元然后再發(fā)送給這個已完成渲染的空閑計算節(jié)點，直到渲染工作完成。目前用于 CG 渲染的商業(yè) RenderFarm 軟件的核心功能其實就是動態(tài)分配渲染進程、網(wǎng)絡監(jiān)控和數(shù)據(jù)管理。 負載均衡系統(tǒng)使計算負載可以在計算機集群中盡可能平均分攤處理。負載一般是需要應用程序處理，這樣的系統(tǒng)適合于運行同一組應用程序的大量用戶，比如用于 Maya 渲染的工作組，每個節(jié)點都可以處理一部分工作，并且可以在集群節(jié)點之間動態(tài)分配負載，以實現(xiàn)平衡。 集群計算管理需要涉及網(wǎng)絡流量和流量管理。負載均衡應用服務要求集群軟件檢查每個節(jié)點的當前負載，并確定哪些節(jié)點可以接受新的作業(yè)，這最適合運行如數(shù)據(jù)分析等串行和批處理作業(yè)，所以很容易允許具有批渲染能力的應用軟件加載集群功能，一些集群軟件被開發(fā)出來，它們通過 TCP/IP 進行流量管理，并且針對特定的應用程序的 API 或 Script 接口編寫批處理命令，如 Muster，并且這些集群軟件還可以配置成關注某特定節(jié)點的硬件或操作 系統(tǒng)功能（受應用軟件制約），這樣，群集中的節(jié)點就沒有必要是一致的，硬件和系統(tǒng)異構也就很容易實現(xiàn)。 1.3. 圖形工作站需求 由于動漫制作最主要的工作就是圖形設計，因此圖形工作站在動漫領域的應用最廣泛。評估圖形工作站的幾個參數(shù)中除了 CPU、內存、磁盤 I/O 等，最重要的就是圖形卡了。圖形工作站的圖形卡通常屬于專業(yè)級別，和消費類顯卡有很大區(qū)別。但是不管是 專業(yè)圖形卡 還是消費類顯卡，這幾年都隨著圖形芯片技術的 快速發(fā)展而進步神速。 動漫領域圖形工作站的使用 早就從昂貴的 Unix 工作站向高端的桌面 Windows/Linux 機器移植， 這種趨勢大大 降低了入行的門檻 ， 大大拓展了創(chuàng)意人員的空間 ，之前只能在 RISC平臺上做的工作現(xiàn)在都能很好地在開放的平臺上運行 。 我們還需要留意， 在工作室中，圖形工作站有數(shù)個用途，除了有幾臺專門的渲染服務器之外，還要把通常做圖的機器在下班的空閑時間當做渲染服務器用，這種中高強度的工作流程使得圖形工作站的負擔相當重，它的可靠性 變得非常重要 。 因此，普通的高端 PC 或者DIY 的產品是無法滿足這種工作要求 。 此外，出于圖形設計的需求，一般要給圖形工作站配置大屏的 LCD，要求較高的分辨率和快速的響應時間。 Page 10 of 62 1.4. 動漫行業(yè)計算機需求 一覽表 隨著計算機輔助設計技術的發(fā)展，計算機設備成為動漫領域舉足輕重的應用工具。以下針對動漫制作各個環(huán)節(jié)對計算機設備的需求做一個總結。 序號 制作平臺模塊 需求情況 備注 1 三維工作站 硬件： 圖形工作站（動畫及模型、特效） 大屏 LCD 顯示器 軟件： Z-brush 2 數(shù)字造型軟件 Maya Unlimited 8.0/3DMax 等 圖形工作站 2 二維無紙動畫系統(tǒng) 硬件： 圖形工作站 大屏 LCD 顯示器 WACOM Intuos 36 11 專業(yè)繪圖版 軟件： Toonz 5.0 全功能軟件，包括掃描， 上色，鏡頭合成及渲染功能 Toonz light table 5.0 無紙原動畫， Toonz Camera,Render&Color Model 5.0 鏡頭規(guī)劃、特效合成軟件 Manga Studio 漫畫工作室 Comic Studio 增強版 圖形工作站 3 定格動畫系統(tǒng)（專業(yè)、基礎的動畫制作） 這個系統(tǒng)采用的都是專業(yè)的設備（視頻HD/SD 輸入輸出系統(tǒng)，專業(yè)單反相機系統(tǒng)，定格動畫百寶箱），對圖形工作站和服務器基本沒有需求。 4 動作捕捉器及三維掃描儀 除專業(yè)動作捕捉器及三維掃描儀以外，需配置 圖形工作站 。 圖形工作站 5 渲染農場 硬件： 渲染集群 軟件： Muster/Enfusion for render Farm/Qube!等渲染管理軟件 Mental Ray、 render Man 等渲染器 集群系統(tǒng)（服務器和存儲） 6 高清編輯系統(tǒng) Apple 等專業(yè)工作站（ Final cut Pro 非線性編輯和包裝系統(tǒng)）及 Shake 合成軟件 7 高端非編制作系統(tǒng) 配置高端圖形工作站（ Maya 軟件、 flame）用于高端非編制作和后期合成，還包括 Sony 高清錄像機和高清放像機等周邊設備 圖形工作站 Page 11 of 62 2. 曙光 動漫行業(yè)解決方案 2.1. 曙光動漫行業(yè)競爭優(yōu)勢分析 目前市場上提供動漫行業(yè)解決方案的公司非常多，主要可以分為三類： 1、動漫領域專業(yè)集成商：此類服務商一般都是依靠自身對動漫領域專業(yè)技術的積累，并且代理一些國外的動漫軟件，很多還捆綁或者 OEM 一些硬件設備，來為用戶提供整體的前后端解決方案。此類服務商的優(yōu)勢在于對軟件以及周邊專業(yè)配套設備的了解和應用非常熟悉，但是他們對計算機硬件的了解不多。 2、計算機專業(yè)硬件廠商：隨著動漫市場的擴大特別是動畫渲染需求的持續(xù)增長，很多計算機設備制造商也針對動漫領域提供了專業(yè)的解決方案。此 類廠商的優(yōu)勢在于硬件，而對相關軟件及周邊設備相對有一些劣勢。 3、領先的動漫制作商業(yè)公司：市場上有一些較大的動漫制作商業(yè)公司，他們本身就是用戶，但是因為各方面積累比較多，因此也有時會出來為院校的動漫專業(yè)或者后來進入的動漫制作公司提供系統(tǒng)集成服務。此類公司的優(yōu)勢同樣是熟悉軟硬件和周邊專業(yè)配套設備，但是他們有時會跟用戶存在一定的競爭關系，存在商業(yè)保密的問題。 曙光也應該是屬于第二類，是計算機硬件廠商。但是我們在了解自身劣勢的情況下做了一些努力和改進，并且形成了自身的核心競爭力。 2.1.1. 專業(yè)硬件廠商帶來高性價比的產品 作為專業(yè)的計算機硬件制造商，存在制造和銷售的規(guī)模效應，這帶來的好處是降低了用戶的采購成本。因此，與其他類型的服務商相比，用戶可以從我們這里買到更高性價比的產品。這也是很多用戶選擇硬件廠商作為合作伙伴的原因。 2.1.2. 提供最豐富的產品線及解決方案 計算機硬件廠商提供的產品線應該是最豐富的。曙光在服務器領域擁有全最完整的產品線。無論是從萬元以下的單臺服務器還是到上億元的超級服務器，均有非常成熟的產品和解決方案。在硬件平臺上用戶既可以選擇 Intel 也可以選擇 AMD 的產品，既可以選擇單機支持四路 /八路的高端 PC 服務器，也 可以選擇高密度的刀片服務器。我們還配套提供豐富的存 Page 12 of 62 儲產品線和圖形工作站產品供用戶選擇。這些都是其他類服務商或者其他計算機硬件廠商無法提供的。 2.1.3. 深入動漫行業(yè)研究提供優(yōu)化的配置方案 由于曙光在高性能計算領域深耕運作了十幾個年頭，已經對各類高性能計算應用進行細分，而動漫渲染作為高性能計算的新興需求，我們已經投入專門的人員進行專業(yè)領域研究，對相關應用軟件以及周邊專業(yè)配套設備有了深入的了解，形成了一批具備動漫專業(yè)領域知識的資深工程師。 通過對專業(yè)領域的了解，再結合自身對硬件系統(tǒng)的了解，我們在優(yōu)化方案配置方面有著得天獨 厚的優(yōu)勢，我們可以通過前期咨詢以及性能評測，為用戶提供最佳的解決方案。曙光在北京總部的開放實驗室設有專門的動漫領域測試平臺。 2.1.4. 解決用戶售后服務方面的后顧之憂 曙光作為硬件廠商，對計算機設備的售后服務支持是具備優(yōu)勢的。而我們在國內首先推行核心部件 5 年質保、整機 5 年免費上門服務的策略，更是為用戶節(jié)約了大量的維護成本，降低總體擁有成本，這是其他服務商所不可比擬的。 2.1.5. 方案商優(yōu)劣對比一覽表 對比項目 動漫專業(yè)集成商 專業(yè)硬件廠商 動漫制作商業(yè)公司 自有計算機產品 多數(shù)沒有，少數(shù)有的也都是 OEM 有，是自主產品 無， 一般是推薦合作較多的硬件廠商 產品豐富性 一般 很豐富 N/A 產品性能 一般 很好，很豐富的硬件設計經驗和選型測試 N/A 成本 一般 低，規(guī)?；?高 售后維護服務 差，沒有專業(yè)的硬件支持隊伍，而且覆蓋地區(qū)少 高，原來就有龐大的技術服務隊伍 高，但前提條件是硬件廠商承諾直接服務 了解專業(yè)性應用 強 一般，這是硬件廠商的弱項，但是動漫用戶一般都很專業(yè)，否則就可能用不好，所以彌補了這點不足。 強 商業(yè)秘密保證 能夠保證 能夠保證 用戶有些擔心 Page 13 of 62 2.2. 曙光渲染集群解決方案設計 2.2.1. 集群渲染系統(tǒng)介紹 2.2.1.1. 集群 渲染系統(tǒng)組成 每個工作站制作好的三維場景文件提交給管理節(jié)點服務器，由管理節(jié)點服務器將任務分發(fā)給系統(tǒng)中任意個計算節(jié)點，渲染完成后每個節(jié)點再將結果返回管理節(jié)點服務器，最后由管理服務器把視頻信號輸出到視頻設備（如 Beta Cam、 DVD 制作設備和打印機）或者三維 /視頻工作站。 1）管理節(jié)點 管理節(jié)點主要承擔兩種任務，為計算節(jié)點提供基本的網(wǎng)絡服務，以及調度計算節(jié)點上的工作，通常集群的工作調度程序應該運行在這個節(jié)點上。 2）計算節(jié)點 計算節(jié)點是整個集群系統(tǒng)的計算核心，它的功能就是執(zhí)行計算。這需要根據(jù)你的需要和預算 來決定采用什么樣的配置，對于集群系統(tǒng)來說，多 CPU 節(jié)點作為渲染系統(tǒng)的計算節(jié)點具有廣泛的用戶群，以及更高的性價比。 3）存儲節(jié)點 如果集群系統(tǒng)的應用運行需要大量的數(shù)據(jù)存儲，比如 HD 素材，就需要一個存儲節(jié)點。顧名思義，存儲節(jié)點就是集群系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲器和數(shù)據(jù)服務器。 4）交換機 Page 14 of 62 集群計算的進程遷移需要高速硬件連接設備，進行計算機之間的數(shù)據(jù)傳輸，可選的設備包括千兆網(wǎng)卡、交換機或者光纖卡以及相應的光纖交換機。對于中小型的集群系統(tǒng)來說，千兆的傳輸速率完全能夠滿足了。 2.2.1.2. 集群渲染完成的工作 首先， 渲染程序通過三維場景中的攝 像機獲取了需要渲染的范圍 ， 一般來說，三維軟件已經提供了四個默認的攝像機，那就是軟件中四個主要的窗口，分為頂視圖、正視圖、側視圖和透視圖。渲染的是透視圖， 而 透視圖的攝像機基本遵循真實攝像機的原理，所以結果才會和真實的三維世界一樣，具備立體感。 接下來，體現(xiàn)空間感，渲染程序決定哪些物體在前面、哪些物體在后面和那些物體被遮擋等。 之后，就要計算光源對物體的影響，這和真實世界的情況又是一樣的。許多三維軟件都有默認的光源，否則，我們是看不到透視圖中的著色效果的，更不要說渲染了。因此，渲染程序就是要計算我們在場景中添加 的每一個光源對物體的影響。渲染程序往往要計算大量的輔助光源。渲染程序還要計算一種特殊的陰影 軟陰影，場景中的光源如果使用了光源特效，渲染程序還將花費更多的系統(tǒng)資源來計算特效的結果，特別是體積光，也稱為燈光霧，它會占用 大 量的系統(tǒng)資源。 最后 ，渲染程序還要根據(jù)物體的材質來計算物體表面的顏色，材質的類型不同，屬性不同，紋理不同都會產生各種不同的效果。而且，這個結果不是獨立存在的，它必須和前面所說的光源結合起來。如果場景中有粒子系統(tǒng)，比如火焰、煙霧等，渲染程序都要加以 “考慮 ”。 2.2.1.3. 集群渲染的特點 具有強大渲染能力 渲染集群中的渲染節(jié)點 一般 采用目前浮點運算性能強勁的的多處理器，配置大容量內存 ， 合理科學的分布式的結構，充分發(fā)揮系統(tǒng)的整體浮點運算能力，使得整體渲染效能大幅提升。提高產品輸出效率；節(jié)省設計師的時間，讓他們去做創(chuàng)造性的工作而不是讓他們的能力浪費在冗長的等待中。 獨有功能 動態(tài)服務：你可以聯(lián)機或切斷機器不需要停止你的程序 ， 將會認別每一個修改和自動地恢復任何動態(tài)渲染。 容錯功能：將渲染封包指派給機器 ， 及時檢查遺失的幀與幀大小的差異 。 也可以查覺機器和重新改變封包路徑。 Page 15 of 62 單幀處理：可以使用一些工具的渲染功能部分去分割單 一幀圖片 ， 透過幾個有用的工具可以產生測試渲染結果或大的打印圖片。 響應快、渲染快 集群渲染服務器采用了分布式網(wǎng)絡渲染技術，對于所建的模型文件小、用面省；同樣的模型，分布式渲染器較傳統(tǒng)單機工作站渲染速度提高約數(shù)倍，甚至數(shù)十倍，上百倍，渲染時間縮短到原先的 1/3、 1/5、甚至幾十分之一。 支持三維設計軟件廣泛 支持市面上常見三維設計軟件 Alias|Wavefront Maya 4.0， 4.5， 5.0 和 6.0 Softimage|3D Softimage|XSI Newtek Lightwave 3D Studio Max 6.0 Apple Shake Adobe After Effects 6.0 Mental Ray for Maya 或 mental ray standalone 分布式渲染等軟件，集群渲染系統(tǒng)在后期將支持更多的設計軟件 積木式的構造方法，構建方便 集群渲染服務器中采用積木式的靈活構造方法，使得動畫設計者能夠根據(jù)自身需要制定渲染集群的組合方式或處理時間，給使用者提供了很大的選擇空間。支持多平臺客戶端渲染，包括 Windows NT/2000/XP， Linux（ Redhat 8.0 以上版本） ， Irix 6.5 和 Mac OS X (Apple OS X version 10.3 )機器上使用。完美的和多平臺工作環(huán)境融合，充分利用已有設備，降低成本，提高工作效能。 渲染輸出結果方便 集群渲染服務器采用面向對象的三維渲染技術，渲染方式簡單、方便、直觀，符合后期合成設計人員工作習慣和思維方式。集群渲染服務器的輸出手段靈活多樣，可以直觀地修改渲染的各類參數(shù)，也可以通過對輸出屬性的調整，及時改變輸出結果特性與類型。 智能化渲染系統(tǒng) 集群渲染服務器是智能化的工具型渲染系統(tǒng)，它不僅能夠合理分配用戶輸入模型， 而且能夠對各個渲染節(jié)點處理能力進行自動匹配適應，使所渲染結果自然、合理。并采用了有效的渲染管理技術，分布式渲染器可以根據(jù)用戶的需求繼續(xù)渲染功能管理，如指定隊列，任務渲染。 使用方式靈活，費用低 集群渲染服務器對于自由設計者和小型動畫工作室用戶來說，可以采用臨時租用的方 Page 16 of 62 式，這樣相對成本低，效率高 。 對于長期有大量渲染需求的用戶來說，購買系統(tǒng)是一筆不算高的的 花費 ， 通過集群渲染系統(tǒng) 可以有效提高公司的業(yè)務處理能力，在單位時間內處理客戶業(yè)務更多，創(chuàng)造價值更多，從長遠上增加公司競爭力，相比之下長期成本成本更低。 2.2.2. 集群渲染 系統(tǒng)硬件設計 2.2.2.1. AMD 處理器很早與動漫結緣 長期以來，好萊塢的電影大師都是采用專用圖形工作站進行電腦特技制作的。但是，最近在全球同步公映的好萊塢巨片星球大戰(zhàn) ：西斯的反擊卻使用了基于 AMD 皓龍?zhí)幚砥骱?Windows 64 位操作系統(tǒng)的通用圖形工作站。與此同時，最近上演的史瑞克 、罪惡之城、從塵埃到榮耀、鯊魚黑幫，以及由羅伯 .科恩導演、 近期 上演的絕密飛行等熱門電影的特技制作，都采用 AMD 皓龍?zhí)幚砥鳌?初闖好萊塢 AMD 與好萊塢的結緣始于星戰(zhàn)前傳 。當時，負責星球大戰(zhàn)前傳 -克隆人進攻后期處理的盧卡斯數(shù)字制作公司一直使用 SGI 及其它采用 RISC 技術的工作站。但是這次他們的任務相當緊急，所有工作必須在短短的幾個月時間內完成，同時還要盡可能節(jié)約成本。而此時略顯老邁的 SGI 工作站顯然力不從心，以渲染一個太空場景為例，就需要相當強勁的處理器浮點性能。如果再添置新的同類設備又會大大增加制作成本。于是，導演喬治盧卡斯找到了 AMD，希望使用 32 位的速龍 (Athlon)MP 處理器來完成繁重的后期處理任務。果然，基于 AMD 速龍 MP 雙處理器的服務器不負盧卡斯數(shù)字制作公司的厚望，電影制作速度有了明顯的提升 ，大量運算的繪圖工作可以在很短時間內完成，為工作及時完成提供了保障，同時電影畫面效果也完全符合導演的主題訴求。 相信大家很難忘記星戰(zhàn)前傳 中 50 多位代表正義的杰迪武士深入克隆人基地拯救奧比萬、阿納金與女王而傷亡殆盡的壯闊悲情的一幕，這是全片的出彩之處，也奠定了續(xù)集星戰(zhàn) 中道消魔長的劇情基調。這些特技鏡頭正是采用 AMD 速龍 MP 處理器制作完成的。 決勝星戰(zhàn) 在拍攝星戰(zhàn) 時，盧卡斯希望能夠進一步把電影制作推向一個新的高度，尤其要在畫面細節(jié)方面做得更好，人物更加逼真自然。影片畫面的細節(jié)提升就意味著 后期處理的任務量要增加數(shù)倍，要消耗極大的人力物力來做這項艱巨的工作。當然你也可以用自己的家用電腦來進行這些運算，不過那需要好幾十年的時間才能完成。在數(shù)