动漫云计算渲染平台的应用

       经过多年国家对动漫产业的大力扶持，动漫产业渐渐形成规模。近十年来中国动漫产业值翻了十倍，到2016年中国动漫产业值达到1100亿。3D电影的出现，视觉效果冲击着传统电影行业，观众对画面的追求不断提升。市场对动漫产品需求日益增加，传统计算机的渲染已经无法满足实际需求，云渲染平台的应用解决了动漫产品渲染的难题。 
　　1 云计算机渲染平台的应用背景与意义 
　　每一部动漫产品的诞生都是很多艺术家付出努力的结果。在动漫产品的制作过程中，前期建模、材质、动画花费很多精力去制作，但都要通过渲染来完成作品最后的展示，渲染在动漫产品生产过程中占有重要地位。影视动漫行业对特效要求越来越高，高质量了画面，炫目的特效需要大量的数据处理，每一帧画面的生成都离不开计算机的辛勤工作。一秒三维动画大概要24帧组成，动画师完成动画的制作可能要花费十几分钟，但传统的渲染生成要花费数以十倍时间来完成，还要考验计算机性能是否够用。传统的方式下，渲染一部动画片需要数周乃至数月。3D动画《驯龙高手》在基于由1万个处理核心，以第周7 d，每天24 h全天工作量计算，渲染过程持续了28周，通过云渲染这部动画电影可以在10 d内完成。大型科幻电影《阿凡达》，影片特效制作占用了CPU内核数量约4万多个处理核心，需要10G网络连接的数据中心渲染一年多时间，如果用云渲染技术三个月甚至更短的时间就可以完成[4]。云渲染實现了渲染应用与超级计算机系统的有机结合，实现了线上渲染的服务模式，为高校动漫和相关企业提供了有力的保障。 
　　2 云计算渲染平台 
　　云计算（cloud computing）是基于互联网的相关服务的增加、使用和交付模式，通常涉及通过互联网来提供动态易扩展且经常是虚拟化的资源。云现在可以看做网络的统称，以前用云来代表电信网络。云计算甚至可以让你体验每秒百万亿次的运算能力，拥有这么强大的计算能力可以模拟核爆炸、预测气候变化和市场发展趋势。 
　　简单的云技术已经走入人们生活，比如说大家熟悉云邮箱、云盘等，用户可以通过注册帐号，从中获得计算机云存储空间和信息服务。云盘为代表的几家科技公司主要是百度网盘、金山云U盘、Windows SkyDrive（微软公司推出的一项云存储服务微云网盘）以及华为网盘等深受用户们喜爱。很多大型科技公司如Amazon、Google、IBM、Microsoft、Intel、Oracle、Sun等都加入到云计算技术改革中。作为云计算的发起者和主流使用者，Google以发表学术论文的形式公开了其云计算三大成果：GFS、Mapreduce、BigTable，并在美国和中国的高等学府开设了云计算编程课程，且允许第三方通过Google App Engine 运行大型并行应用程序[1]。 
　　关于云渲染平台的核心技术，主要包含云服务、云存储以及虚拟化技术等几个方面，现阶段主要有以基础设施作为服务的（IaaS）虚拟机、存储器、网络物理资源层；以平台作为服务的（PaaS）用于构应用的API，管理中间件层；以软件作为服务的（SaaS）完整的终端用户应用，SOA构建层[1]。不同的云服务类型发挥着不同的作用，云计算能够有效的执行划分、部署以及安全虚拟资源池，借助集群中的各个渲染节点实现渲染效果佳，时间短的效率最优化。 
　　3 云计算技术在三维动画渲染中的运用 
　　三维动画渲染通过对模型、灯光、材质、贴图等元素的组合设定，将动漫技术通过计算机程序完整的计算转化成图像的过程。渲染环节对设备要求非常高，普通的计算机很难实现高精度特效画面的效果。目前电影中三维特效实用也越来越多，渲染环节会消耗大量的时间，特别是3D电影高清作品，渲染任务超出想象，渲染同时人员闲置，只有机器在动作。云技术的出现，解决了上述难题，国内自主研发的云渲染平台如炫云、Render?bus、Csrender、阿里渲染云（render farm）等[2]。众所周之的创造国产动漫票房神话的三维动画电影《大圣归来》，该片的渲染工作由多家渲染云平台完成，量子云未来信息科技有限公参与其中，该公司2014年正式成立，致力于云计算技术研究、云系统构建及云计算行业解决方案。其核心技术团队来自硅谷，短短两年公司成为名副其实的“独角兽”企业。云技术的高速推广和发展，造就了动漫产业规划产值不断提高，如今量子云渲染农场在400平米面积的IDC内，计算能力达到每秒150万亿次（150TFlops，相当于国家天河一号的1/8），存储达到 5千万亿字节（5PB，相当于存储16.6万蓝光影片），网络吞吐 达到每秒15.36万亿次（15.36Tbps）。 以此为基础，量子云重新定义渲染行业，带领大家进入 云渲染的秒速时代。 
　　以Renderbus云渲染公司为例，此公司是中国起步最早、规模最大、用户数量最多的云渲染平台，是中国“自助式云渲染”的开创者、阿里云视觉云计算全球战略合作伙伴，同时也是全球最大的渲染农场之一[3]。渲染产品的过程有以下几个步骤。 
　　（1）下载Renderbu渲染平台的客户端，进行帐号注册、充值和登录。 
　　（2）将准备渲染的动画文件3ds Max或Maya软件导入到“分析列表”。 
　　（3）逐个选择上传分镜头文件，点击下一步进行渲染参考的设置，完成之后点提交上传。 
　　（4）“渲染任务”按要求开始渲染，同时可以查看渲染结果。 
　　（5）在“我的下载”中可以查看渲染的结果，进行下载。 
　　4 高校云渲染平台的建设 
　　近几年随着高校数字化建设的推广，以改善学校硬件条件为基础，各高校在计算机硬件设备方面投入大量的资金。由于渲染和存储设备价格昂贵，仍然无法满足学院二级部门的专业需求。如果学校建设起数字化云平台服务，将学校闲置设备统一管理，进行拓展云服务空间，实现资源的合理利用。学校自助云渲染平台建设好以后，终端用户可以通过校内网访问学校云渲染平台，免费进行注册和渲染，减少了学校基础建设资金投入，同时实现了资源的共享。 
　　5 结语 
　　动漫产业不断扩大，涉及领域也越来越广泛。国家对云技术的支持力度不断增加，为动漫产业发展助力，武汉市在汉阳造文化创意产业园建立了华中最大云渲染计算中心；上海试点推出影视“云渲染”公共服务平台；国家动漫园携手炫我科技打造天津最大云渲染中心等等。影视动漫等产业渲染问题也推动云技术不断更新与进步。随着云技术渲染平台的推广，“独角兽”云科技公司也会越来越多，采用云渲染已经成为动漫企业必然的选择。高校数字化校园建设中，云渲染服务平台建设越来越受到重视，同时也为动漫专业进一步深化产学研合作带来了机遇。 
　　参考文献 
　　[1] 宋旸，朱毅.基于云计算的动漫渲染技术的研究[J].电脑知识与技术，2011（7）：7448-7449. 
　　[2] 田红，韩晓红.云计算技术在高校动漫专业渲染阶段的应用[J].自动化与仪器仪表，2014（12）：131-132. 
　　[3] 徐静.浅谈云计算技术在3D动画渲染中的作用[J].中国教育技术装备，2016（8）：48-49. 
　　[4] 陈璠.“天河——酷卡”动漫与影视超级渲染云计算平台正式启动[N].天津日报，2011-8-23（9）.