星盈科技助力亚洲中学界最大渲染梦工厂起航

香港翁佑中学3D动画在美国路易斯维尔-国际学生媒体节中获得高中组「优秀媒体制作奖」；继早前在澳洲国际动画大赛扬威后，天水围顺德联谊总会翁佑中学学生原创3D作品再次在美国的赛事中获奖，实力再次得到充分证明。两套由该校中三、中四学生创作的3D作品在美国路易斯维尔─国际学生媒体节2009（International Student Media Festival）中，打败全球逾140支队伍，分别在初中及高中组比赛中获得「优秀媒体制作奖」，为港争光,为国争光.该媒体节由1974年开办至今35年，是美国历史最悠久，规模最大的国际学生大赛之一。

香港翁佑中学是港内及至全国独家在中学阶段开展3D动画课程的学校，自2007年由星盈科技独家组建第一套渲染平台（24台星盈科技超级刀片计算机4.0）以来，已经取得非常傲人的业绩。随着3D动画课程设计的不断深入，渲染时调用的素材越来越多,渲染任务更加复杂繁重,渲染时间变得需要更长的时间，于是更高性能更快速的渲染平台被推上议事日程.一般建设一个渲染中心需要半年左右的时间,在星盈科技的大力支持下,一套55节点由星盈超级刀片计算机5.0组成的渲染平台从设计至交付使用仅两个月时间.可以看出翁佑中学大力推进多媒体教学的决心和雄厚的财务实力以及星盈科技建设单位高效专业的工作态度.

一、     为什么需要渲染农场？

长期以来，好莱坞的电影大师都是在专用图形工作站进行好莱坞巨片电脑特技制作的。其中原因是不不言而喻,那当然就是可以省却大量的电影拍摄费用.但无论是3D动画软件还是2D图像合成，免不了会耗费掉非常长的渲染时间，尤其当制作的图像是电影规格或是HDTV格式时，渲染所需时间会更长。仅仅使用单台或者多台工作站进行渲染计算，速度非常之慢，并且在渲染计算过程中动画制作人员已经无法使用工作站再进行其他工作。单机渲染的制作方式严重影响了动画产品的制作效率。与此同时，随着视频技术的高速发展，数字电视、高清电视的普及，对高清节目的制作也提出了更高的要求。一般而言，高清电视节目制作时所需的渲染时间大约是标清节目的数倍或更多，这样的渲染速度几乎是不能被用户接受的。所以国内现在很多多媒体团队都在问一个同样的问题，我们如何解决渲染时间问题，是否需要建设渲染农场？

接下来我们看看渲染梦工厂的渲染流程:

前期由动画设计师在专业多媒体工作站上制作好的三维场景文件,仍后提交给管理节点，由管理节点任务分发给系统中的计算节点，渲染完成后每个节点再将结果返回管理节点，最后由管理节点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/视频工作站中来进行后期生成动画.

以上渲染梦工厂的流程是一种非常理想的渲染平台,但我们再看看目前国内大多数制作团队的工作方式有可能是白天前期制作，晚上进行中期渲染或者是渲染过程一直占据着白天和晚上的时间。不管是前者还是后者，随着渲染场景不断丰富,白天制作完的场景在晚上都几乎不可能渲染完成，都很迫切需要额外的大型机群机器来完成繁杂的渲染工作。再来看看我们平时项目的渲染效率,如果平均渲染时间每帧画面超过5分钟，而制作时间和渲染时间的比例达到甚至超过3:1，那么可以考虑渲染农场的问题了。最后再来看看项目制作过程中的需求。对于一个上百号人的制作团队，当要考虑制作大中型项目的时候，就得考虑提前半年以上的时间购置渲染系统，留给制作人员和渲染农场调试的时间。综合所述来看，如果上述问题也是你们制作团队已经遇到的问题，那么说明，你们可以考虑应该购买一套高效渲染农场系统了。

二、        基于星盈科技超级刀片计算机5.0的渲染解决方案

电脑动画是计算机图形学和艺术相结合的产物,它给人们提供了一个充分展示个人想像力和艺术才能的新天地。目前, 电脑动画已经广泛应用于影视特技、商业广告、游戏、计算机辅助教育等领域。而在各种影视和动画领域令人难以置信的视觉效果背后是众多的三维动画制作软件和视频特技制作软件。三维动画不仅需要非常强大的设计软件，更需要能提供强大运算能力的硬件平台。星盈科技作为国内服务器技术领先的企业，拥有丰富行业经验。可为动画设计行业的用户提供全面周到专业的HPC相关产品解决方案。

星盈科技针对不同行业客户的应用需求推出的星盈超刀片计算中心,完全可以满足各级规模用户对高性能计算的复杂需求。对于渲染农场解决方案用户完全可以针对客户自身需求来选择所需节点的数量，并且随时可以针对自己企业业务的增加而进行随意扩展，并能享受到星盈科技HPC团队为您搭建的超高性能HPC系统平台和专业的HPC技术服务支持。

3.1 渲染应用特点分析

下图是星盈科技渲染(Render Farm）的基本架构，如图所示：

图中所显示的计算节点主要用来处理渲染任务。管理节点主要是用来管理整个渲染农场，它除了分配计算节点进行渲染任务外，也会针对所有的Render Farm下达渲染的任务进行合理智能的分配,同时也要对渲染的结果进行合并及处理.管理节点也承担着负责检查整个机群的使用状态,包括每个计算节点的使用状况，如果发现有计算节点处理闲置状况时，就会另外再指派新的任务给这些闲置的计算节点，同时管理节点也是控制整个数据流量中心，所以管理节点和存储节点以及计算节点和存储节点的通讯和I/O带宽要求也会非常高。星盈采取数据链路管理网络相分离的原则,同时数据网络采用更高带宽更低延迟的InfiniBand网络进行数据通信,确保整个机群网络的带宽畅通无阻.管理网络采用千兆交换机进行通讯,确保管理网络的畅通无阻.

星盈对渲染系统计算节点的推荐:

因为动画渲染是一个计算密集型的计算，对CPU的浮点运算能力要求较高，渲染应用通常会占用大量的CPU资源，一个分辨率较高的画面在渲染时会耗费几小时甚至十几个小时的时间。CPU基本上满负荷运行.星盈科技采用超级刀片计算机5.0来作为计算节点,此节点配置两颗最新Intel最新至强四核处理器,线程数的增多，非常有利于快速完成大规模的计算量。并配置大容量的内存,因为渲染任务开始后，大量的材质贴图将被读取到内存中，然后开始渲染图像，在此过程中，CPU与内存的通讯非常频繁。分辨率越高，材质贴图越多，所以内存带宽要求越高。该机群的理论锋值高达4T Tflops,在亚洲地区中学界计算规模高居榜首.另外采用了3套星盈自主研发的IB存储，整个数据网络采用InfiniBand网络,从而极大地提高了整个系统的IO带宽及数据处理能力。

星盈机群渲染系统目前可以很好的支持3dsmax，maya,softimages、lightwave等软件设计模型的网络渲染工作。在实际应用的过程中，渲染系统将可以根据具体设计软件调整参数结合使用，较好地解决了复杂情况下的模型渲染问题。对于已经构造好的三维模型，也可以利用集群渲染，可以通过简单的设置对来对渲染模型属性参数进行交互式的编辑与修改，以达到迅速设定渲染模型的目的。 使用渲染平台系统能够大大节省了渲染时间、减轻了渲染劳动强度，同时能够为高效率地完成后续合成工作打下了坚实的基础。这一点在中、大型建筑模型应用和计算机动画等多媒体制作领域作用非常明显。

三、   为什么继续选用星盈科技渲染平台

星盈渲染平台具有如下优势:

1)   强大渲染能力

渲染集群中的计算节点采用目前浮点运算性能强劲的的Intel多核多处理器，配置大容量内存,合理科学的分布式的架构，充分发挥系统的整体浮点运算能力，使得整体渲染效能大幅提升, 渲染时间缩短到原先的几分之一甚至几十分之一。提高渲染产品输出效率,节省动画设计师的宝贵时间，让他们可以把工作的重点放在创造性上而不是让他们的能力浪费在冗长的渲染等待之中。

2)   超强的I/O带宽

星盈渲染平台采用高带宽低延迟InfiniBand(双向40Gb)网络系统,来解决渲染过程中的I/O瓶颈问题.

3)   专业的售前售中售后服务

   星盈科技HPC服务团队可以为HPC客户提供一站式的软硬件一体化的专业HPC技术咨询及服务,确保客户的HPC机群能运行良好.

4)   支持多种渲染软件

机群渲染中心采用了分布式网络渲染技术，支持三维设计软件广泛支持市面上常见三维设计软件 Alias|Wavefront Maya,Softimage3D，Softimage XSI，Newtek Lightwave，3D Studio Max，Apple Shake， Adobe After Effects， Mental Ray for Maya 或 mental ray standalone 等分布式渲染等软件。

5)   智能渲染系统

星盈渲染平台系统是一套智能化的渲染系统，它不仅能够合理分配用户提交的渲染任务，而且能够对各个渲染节点处理能力进行自由调度，同时它又是集管理监控于一身的平台,用户可以实时查看系统内所有提交任务的运行情况,又可以对机群内每个节点进行有效的监控及管理.

    翁佑中学的3D动画负责人陈老师对此套渲染平台给予了高度评价,星盈的机群产品不仅品质运行稳定,而且服务非常专业,在非常短的时间内将高性能的渲染平台部署完成并交付学校使用.

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