淺談云計算技術在3D動畫渲染中的作用

徐靜

摘要 在對云計算與3D動畫渲染的相關概念進行闡述的基礎上，分析當前國內外較為主流的云渲染平臺及運用現狀，以及在職業學校中通過數字化校園平臺實現云渲染的可行性。

關鍵詞 云計算；3D動畫渲染；數字化校園

中圖分類號：G712 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2016）08-0048-02

1 引言

隨著計算機技術的快速發展，現階段3D動畫對于畫面的要求越來越高，這對于渲染的需求逐漸提升，意味著傳統的渲染技術已經無法滿足實際需求。因此，當前的3D動畫領域研究的核心問題是如何通過高新技術來提升3D渲染效率、減少渲染時間。對此，云計算技術在該領域發揮作用是顯而易見的，而這也是本文研究的重點。

同時，筆者作為一名中職學校的教師，對中職學校的動漫課程開設情況做過調研，發現學生作品渲染速度成為學生實訓環節的瓶頸。為此，渲染過程往往被教師在講課過程中忽略或者減弱。通過數字化校園平臺利用云計算技術是解決該問題的有效方法，這也是本文研究的現實意義所在。

2 相關概念

云計算技術

云計算技術是基于網格計算、分布式計算以及并行計算而形成的，并且屬于商業計算模型。通常情況下，云計算的特征主要體現在可以自助服務、快速便捷、服務計量易于實現、劃分獨立資源池以及網絡訪問。關于云計算的架構，具體可劃分為四層，分別為管理層、中間層、顯示層以及基礎設施層。其中，前者屬于縱向的層，后三者則屬于橫向的層。

云渲染在3D動畫制作過程中，為了追求畫面真實感，建模方式越來越精細，燈光和場景的表現越來越豐富。復雜的建模和場景搭建用到了數量龐大的幾何模型、精度極高的參數設置和計算復雜的動作流程。渲染能夠有效地將材質、陰影以及燈光效果加入三維模型中，而此時就需要借助于計算機技術來完成。

渲染技術的實際需求包括：首先，需要占用大量的CPU資源來完成操作；其次，在渲染時需要從網絡供銷存儲中對文件進行讀取；再次，由于渲染需要進行材質貼圖以及圖像處理，因此需要消耗較大的內存；最后，渲染時各個渲染節點都會產生大量的輸入輸出請求，因此對輸入輸出性能也具有較大的需求。

關于云渲染平臺的核心技術，主要包含云服務、云存儲以及虛擬化技術等多個方面：云服務代表的是可實現用戶借助于互聯網來對數據進行存儲與讀取，現階段主要有IaaS、PaaS和SaaS三種類型，并且每種云服務類型發揮的作用是不同的；云存儲是指能夠通過集群應用、網絡技術或分布式文件系統等功能，有效地將網絡中的存儲設備進行集合，以實現協同工作；虛擬化技術則是指能夠在一臺物理機來實現對多個虛擬機的操作，也就是說同一臺物理機可同時對不同的操作系統與應用程序進行操作與管理。最后是面向云計算的工作流和負載均衡集群技術，此技術在云計算中能夠有效地執行劃分、部署以及安全虛擬資源池，特別是在資源的管理與優化、任務的調動方面具有很好的體現。總之，借助于集群中的各個渲染節點能夠實現對渲染時間的大幅度縮短。

3 云計算技術在3D動畫渲染中的運用

在科學技術快速發展的過程中，逐漸衍生出眾多云渲染平臺，其中國外較為主流的平臺有Respower、Renderrocket、Rebusfarm等；與此同時，國內在近幾年隨著科技研究力度的逐漸深入，也出現了渲云、Foxrenderfarm、Renderbus等。能夠看出云渲染技術在3D動畫制作過程中發揮的作用日益顯著。下文以部分國內較為主流的云渲染平臺為研究對象，來分析云渲染平臺的實際運用。

Renderbus渲染平臺

Renderbus云渲染平臺是國內最大的渲染農場，部署有海量的計算資源。12核CPU、64 G內存的渲染機器集群以及數百TB的高速存儲設備，隨時待機可用。與傳統的渲染平臺進行對比與分析后，能夠看出Renderbus云渲染平臺的最大優勢主要體現在集中式規模化與自助式服務當中。具體來說，傳統的渲染農場很容易便出現系統空跑的情況，其重要的原因是服務器的空置率較高；而Renderbus平臺是基于云計算集中，將所有的計算資源整合在云端上，而在對計算機動畫制作的過程中能夠有眾多公共服務來對其進行服務。總的來說，由于云端中包含眾多服務器來對渲染技術進行處理，因此在處理效率與質量方面具有較大的優勢，在影視動畫創作當中也具有很好的作用。

關于Renderbus自助式渲染的操作方式同樣包含四個步驟：其一，對待渲染的動畫場景文件進行上傳；其二，實現對文件進行壓縮；其三，在對輸出文件格式、長寬等渲染參數進行設置后，開始渲染；其四，對得到的渲染結果進行下載。

渲云渲染平臺 渲云渲染平臺作為國內云渲染平臺的代表，對于國內3D動畫技術的發展是非常重要的。由于該平臺實現了線上渲染的服務模式，因此在成本方面具有較大的優勢。在渲云平臺執行的過程中主要包含四個步驟：

其一，將待渲染的3D動畫文件進行壓縮，使其成為ZIP格式，其中需要選擇壓縮包的保存路徑并進行保存，在確認沒有問題后進行保存；

其二，登錄渲云網站來對PC客戶端進行下載，在登錄后對需要渲染的文件進行提交，通過點擊“上傳渲染文件”使得存儲到客戶端當中，最后點擊“提交渲染”的按鈕；

其三，在線支付可借助于網頁端來進行快捷的、安全的運行，這時操作人員需要點擊“支付并下載”按鈕來對動畫渲染的費用進行支付，當用戶的余額不足時還需要進行充值操作，提交后便可對渲染后的結果進行下載；

其四，在網頁端能夠隨時查看用戶的任務的渲染狀態，當高速渲染完成后便可以下載渲染結果，通常情況下在下載時用戶可選擇下載的工具。

總的來說，渲云作為我國核心的云渲染平臺，對于3D動畫領域的發展是非常重要的；但是需注意的是，與國外云渲染技術相比，仍然存在較大的差距。

Foxrenderfarm渲染平臺 Foxrenderfarm云渲染平臺與國內多個平臺較為相似，同時也是Renderbus的兄弟品牌。Foxrenderfarm是由我國瑞云科技有限公司所提供的云渲染服務的網絡平臺，該平臺最大的優勢是24小時都擁有上千臺集群服務器處于運行狀態，因此在處理效率方面是其他平臺不能與抗衡的。Foxrenderfarm渲染平臺現階段已經成為國際規模最大的云渲染平臺之一，并且在計算能力方面與國外的云渲染平臺不相上下。2014年，獲得第86屆奧斯卡“最佳動畫短片獎”的《哈布洛先生》的渲染工作，就是采用Foxrenderfarm渲染平臺來完成的。它的畫面制作得不但細膩逼真，而且極具美感和藝術價值，代表了電腦動畫藝術的最高水準，可以說是計算機技術與藝術的完美結合。

總的來說，Foxrenderfarm云渲染平臺借助于一流的渲染集群技術，能夠在任何時間、任何空間對用戶的渲染處理請求進行處理，采用自助的方式來接受用戶的請求并按照要求完成操作，然后用戶只需點擊下載便可將渲染后的結果從云端下載到本地。

4 云渲染技術在職業院校數字化校園平臺中的應用分析

近年來，云計算的優勢逐漸被認可。一些職業院校在數字化校園建設中通過部署數字校園私有云，給學校的信息化管理、行政決策、科研計算服務等帶來新的機遇。通過利用私有云，將基礎設施作為服務層，開發統一的交互界面，提供登錄服務，提供良好的用戶體驗。由此可以使學生較早地使用和體驗云渲染，完整地熟悉和了解動畫設計的完整過程。同時，通過私有云可以整合學校的閑置資源，避免硬件的重復建設。在操作過程中，各專業還可以根據課程實訓的需要，合理、動態、彈性地分配渲染節點，從而達到理想效果。

5 總結

通過全文的分析，能夠看出云計算技術在3D動畫渲染過程中發揮的作用不可小視。而將云渲染技術與傳統的3D動畫渲染技術進行對比，能夠看出無論是在渲染效率還是在渲染成本方面，都具有較明顯的優勢。職業學校可以利用自己的數字化校園平臺，通過搭建私有云實現云渲染，同時在此基礎上發展云渲染公務服務平臺。但是需注意的是，云渲染技術在使用過程中會受到眾多因素的影響，其中包含網絡、服務器等。總之，在云計算技術日益發展的過程中，相信會逐漸對自身存在的問題進行有效解決，以更好地促進3D動畫技術的發展。