合理配置三維動漫實訓設備的探討

崔曉鋒

1 引言

動漫設備配置好壞影響三維動漫制作效果的環節和存在的問題是:在制作前期，用三維軟件創建較復雜的模型時速度變慢、顯示不正常；在制作中期材質球顯示緩慢，調整材質和燈光效果、預渲染速度緩慢、耗時長；大、中型項目后期渲染制作時速度非常慢且時間很長。因此，修改和調整圖像效果耗時且困難，時間緊的設計項目很難保證質量和時間。

近幾年國家不斷加大對職業教育尤其是三維動漫的投入。而計算機設備更新快，圖形制作設備的技術含量高、價格昂貴，以前的舊設備多數不是專業圖形設備，所以不能用或不好用。在有限的資金條件下，如何正確、合理地使用這些資金為三維動漫實訓教學添置設備，成為許多學校在采購中犯難的問題。有些從事三維設計的公司和個人在采購圖形制作設備時也遇到相似的問題。如何解決這些問題呢？

2 問題解決

根據實際調查，大體可以分成以下三類配置方式。

1）有人主張將錢主要花在購置高性能的CPU上，某個學校花了200萬購置25臺配有八核至強CPU的刀片服務器，分別安裝在五個大機柜中做成一個CPU渲染農場。其好處是后期渲染速度慢的問題較好地解決了；缺點是不能用來高速完成前期、中期的三維制作任務，使用Adobe Premiere、AE做后期編輯，在學習的過程中執行小型任務渲染時用它太浪費，除了執行中、大型任務渲染任務外，教師和學生都不能使用它，使用率不高。因為資金被占用，教師和學生只能使用配置不高的普通家用電腦來備課和上課。

2）有人主張將錢主要花在顯卡上，配置高、中端的專業級顯卡，使用普通雙核CPU。這樣一來，三維制作的前期、中期速度還滿意，但是做后期動畫渲染、使用Adobe Premiere、AE做后期編輯速度太慢，無法接受。

3）對上面的電腦設備配置優缺點進行總結和研究，查閱大量相關的資料并作了市場調查，通過綜合考量，最后經過公共交易平臺公開招標，使用資金53萬元，計劃對學校新添置的電腦設備采用如下配置。

①學生機:28臺HP620。

操作系統:Ubuntu 12.04 Linux

CPU:E5-1650 v2（六核 HT，3.5 GHz Turbo，12 MB）十二線程

主板芯片:英特爾C602

內存:四通道 16 GB（4 GB×4）1866 MHz DDR3 ECC RDIMM

硬盤:2 TB 3.5 inch Serial ATA（7200 rpm）

顯卡:NVIDIA Quadro K4000；芯片型號NVIDIA Quadro FX4000；核心位寬256 bit；顯卡接口標準支持PCI Express 2.0；輸出接口1×DVI-I接口，2×Display Port接口；顯存容量3 GB；顯存類型DDR 5；顯存位寬192 bit；顯存封裝Micro BGA/FBGA；流處理器數量768個；3D API支持DirectX 11；支持MAX分辨率2560×1600；散熱描述散熱風扇；其他性能卡型4.376×9.5，單槽寬度，最大功耗80 W

顯示器:與主機同一品牌24英寸寬屏LED背光顯示器；16:10，分辨率1920×1200高清分辨率；IPS（平面轉換），3H硬化涂層防眩光；對比度:1000:1（典型值），2000000:1（動態）；響應時間:8毫秒（灰階到灰階）；像素間距:0.27毫米；可調節高度的支架，可傾斜、可側轉、可沿樞軸轉動；自帶1個支持HDCP的數字視頻接口（DVI-D），1個Display Port（DP）接口，1個視頻圖形陣列（VGA）接口；1個USB 2.0上行端口，4個USB 2.0下行端口

音頻/音響:集成式Realtek ALC269Q高保真音頻

網絡:集成英特爾82579千兆以太網控制器，支持遠程喚醒、PXE和巨型幀

遠程連接:Tera2 PCoIP?

端口:前置3個USB2.0端口，1個USB 3.0端口，1個麥克風端口，1個耳機端口，19合1介質卡讀卡器（可選）；內置3個USB 2.0端口，2個SATA 6 Gb/s端口，2個SATA 3 Gb/s端口，2個SATA 6 Gb/s端口；背面3個USB 2.0端口，3個USB 3.0端口，2個PS2端口，1個串行端口，1個RJ45端口，1個1394a 400端口（通過附加卡可選）

鍵盤鼠標:標準鍵盤，激光六鍵鼠標

電源:1個能效高達90%電源，800 W（220 V），電源自帶診斷燈

②教師機:1臺HP820。

操作系統:Windows? 7 Ultimate（64位）

CPU:E52650 v2（八核 HT，2.6 GHz Turbo，20 MB）十六線程

內存:四通道32 G內存（8 G×4）1866 MHz DDR3 ECC RDIMM

顯卡:2塊NVIDIA Quadro K6000；芯片型號Quadro K6000；顯卡接口支持PCI Express 3.0；輸出接口DVI-I DL+DVI-D DL+2×DP1.2+Stereo；顯存容量12 GB；顯存類型DDR 5；顯存位寬384 bit；流處理器數量2880個；最大DP1.2分辨率4096×216060 Hz，最大DVI-I DL分辨率2560×160060 Hz，最大DVI-I SL分辨率1920×120060 Hz，最大VGA分辨率2048×153685 Hz；圖像應用程序接口shade model 5.0，OpenGL 4.3，DirectX11；計算機應用程序接口CUDA，Direct compute，Open CL；散熱描述超靜音主動散熱；最大功耗225 W；支持SLI；最多支持3個功率最高675 W（顯卡總功率）的第2代或第3代PCI Express? x16顯卡

硬盤:1塊256 G Serial ATA固態硬盤+1塊3 TB Serial ATA（7200 rpm）硬盤；最高可配8個2.5英寸SATA或SAS驅動器；可選350 GB PCI-E固態硬盤

光驅:16x DVD+/-RW

電源:電源自帶診斷燈，1個能效高達90%電源，1100 W（220 V）

其余配置與學生機相同。

③移動工作站1臺。

CPU:i7-4930MX處理器（四核，8 M緩存，3.0 GHz，含HD顯卡4600）

主板芯片:英特爾? QM87高速移動芯片組

內存:16 GB（4 GB×4），1866 MHz內存

顯卡:NVIDIA Quadro K5100M+T 8 GB GDDR5

屏幕:17.3英寸全高清（1920×1080），Ultra Sharp?多點觸控，LED背光，十指同時觸控，完美面板保證

硬盤:1個256 GB 2.5 inch SATA固態硬盤；1個750 GB 2.5 inch SATA（7200 rpm）硬盤

光驅:吸入式8X R+W刻錄機

音頻、攝像頭:兩個集成高品質揚聲器和兩個集成除噪數字陣列麥克風；Waves Maxx Audio? Pro高級音頻增強工具套件；集成光敏高清視頻網絡攝像頭

網絡:集成英特爾82579M/V 10/100/1000千兆以太網；英特爾迅馳?Ultimate-N 63003×3；藍牙:藍牙? 4.0

端口:1個鎖插槽，1個VGA接口，4個USB 3.0，1個RJ-45，1個Display Port，1個eSATA/USB 2.0，1個無線開關，1個麥克風接口，1個HDMI接口1.4，1個耳機接口，1個9合1介質卡讀卡器，1個智能卡讀卡器，1個54毫米Express Card插槽

外形及構造:材質采用鋁鎂合金，MIL-STD-810G環境認證，雙散熱風扇

讀卡器:基礎智能卡讀卡器

學生機配置為NVIDIA Quadro K4000高端專業顯卡，保證前期和中期有較高的制作速度；選擇NVIDIA Quadro K系列顯卡是因為它支持NVIDIA Maximus?技術，以后增加NVIDIA Tesla? GPUs加速卡后可獲得更高效能運算威力。既提高GPU進行預渲染或渲染速度，還能以較快的速度單獨完成中、小型設計項目的后期渲染和修改任務，使用Adobe Premiere、AE做后期編輯。

CPU為主頻3.5 GHz Turbo的Inter至強六核十二線程，主頻高，支持英特爾睿頻加速技術，標志著可以自動超頻，核心多且支持超線程技術，可以保證后期使用CPU渲染獲得較快的速度（有些渲染器如VRAY目前僅支持CPU進行產品級渲染），有較高的性價比。若通過網絡使用多臺學生機的CPU或GPU進行分布式渲染，可進一步大幅度地提高最終渲染速度，快速完成大、中型設計項目的后期渲染和修改任務。

同理，教師機的配置既能保證前期和中期有更高的制作速度，還能以更快的速度單獨完成中、小型設計項目的后期渲染修改，使用Adobe Premiere、AE做后期編輯，完成相關教學演示任務。通過網絡也可以作大、中型三維制作項目的后期分布式渲染的客戶端或服務端。之所以沒有采用NVIDIA Maximus?技術來提高GPU渲染速度，是因為k5000或k5000以上的顯卡都支持SLI技術，采用雙顯卡配置，這樣既可使GPU預演染或渲染速度疊加，還可分開使用，使兩臺電腦同時具有較高的GPU渲染速度，比采用NVIDIA Maximus?技術配置更靈活多變。

類似地，移動工作站能保證前期和中期有較高的制作速度，同時也能以較快的速度單獨完成中、小型設計項目后期CPU或GPU渲染和修改以及相關教學演示任務，同時可以方便攜帶用于備課和交流。

三維動漫制作實訓的全過程包括:前期創建模型、燈光、攝像機、賦材質等，中期的實時預渲染或產品級渲染，調整燈光、攝像機、材質，渲染器參數和總體渲染效果，后期完成大、中、小項目的最終產品級渲染。

經過觀察分析不難發現:前面第一種配置方式，無法保證高速、高效地完成前期和中期的工作，只能保證高速完成大、中型項目后期CPU渲染工作；而第二種配置方式，可以保證高速、高效地完成前期和中期的工作，卻不能保證高速完成中、小型項目的后期CPU渲染工作；只有第三種配置方案才能同時滿足高速、高效地完成前期和中期的工作，保證高速完成大、中型項目后期的CPU或GPU渲染工作，還兼顧學生和教師的不同需求，真正做到既節省資金，又提高使用效率，既支持傳統的CPU產品級渲染，也支持更有發展潛力的GPU產品級渲染或者CPU和GPU混合渲染。

3 結論

1）盡可能保證每一臺學生和教師使用設備的CPU和顯卡等采用較好的硬件配置，使其能夠單獨勝任以較高的速度完成三維動漫制作實訓的全過程。然后，通過網絡同時使用多臺學生機和教師機的CPU或GPU進行分布式渲染，大幅度提高后期的最終渲染速度，快速完成大、中型設計項目的后期CPU或GPU動畫渲染和修改任務，使用功能強大的GPU配合Adobe Premiere、AE軟件做后期編輯。

2）要使配置的三維動漫實訓設備達到較好的使用效果，除了需要必要的資金保障外，想要真正合理地配置三維動漫實訓設備，必須根據學校現有設備的具體情況、資金的數量、三維動漫實訓和與它相關教學、設計的具體需求和市場上電腦硬件的發展狀況、價格等因素綜合地考量，隨著時間的推移不斷地做出調整，使設備配置在目前保持較高的性價比，才能做出好的最終配置方案，避免資金浪費和使用效率低的情況出現。

3）當個人或設計公司在采購圖形制作設備遇到相似的問題時，也可以借鑒以上解決方式。

[1]圖形渲染是CPU重要還是顯卡重要[EB/OL].[2012-02-01].http:wenku.baidu.com.