曙光动漫行业解决方案.doc

曙光动漫行业解决方案曙光信息产业（北京）有限公司2019-7-18page 63 of 63目 录1.动漫行业计算机需求分析41.1.动画制作介绍41.1.1.计算机动画设计的发展41.1.2.计算机动画制作流程51.2.渲染集群需求71.2.1.什么是动画渲染71.2.2.动画渲染的瓶颈71.2.3.集群系统在动画渲染领域的优势81.3.图形工作站需求91.4.动漫行业计算机需求一览表102.曙光动漫行业解决方案112.1.曙光动漫行业竞争优势分析112.1.1.专业硬件厂商带来高性价比的产品112.1.2.提供最丰富的产品线及解决方案112.1.3.深入动漫行业研究提供优化的配置方案122.1.4.解决用户售后服务方面的后顾之忧122.1.5.方案商优劣对比一览表122.2.曙光渲染集群解决方案设计132.2.1.集群渲染系统介绍.集群渲染系统组成.集群渲染完成的工作.集群渲染的特点142.2.2.集群渲染系统硬件设计.amd处理器很早与动漫结缘.amd处理器的结构性优势.刀片服务器节点.胖服务器节点.intel四核也是选择之一242.2.3.基础设施支撑平台.机柜及工业布线子系统.电源输入及分配系统2.大规模kvm及远程控制系统2.集群硬件监控系统3.集群管理软件系统3.集群部署软件系统352.2.4.曙光渲染集群方案优势一览表362.3.曙光图形工作站372.3.1.概述372.3.2.典型应用372.3.3.功能特性372.3.4.技术规格382.4.应用软件适应性402.5.典型配置方案423.曙光服务支持计划453.1.前期方案咨询及论证服务453.2.项目实施支持463.3.售后维护支持463.3.1.原厂五年免费服务463.3.2.快速响应时间473.4.培训支持474.成功案例与经验分享484.1.曙光公司简介484.2.曙光大型高性能计算机成功案例514.2.1.曙光3000助力北京华大基因研究中心514.2.2.曙光气象专用机助力2008年北京奥运会气象预报平台524.2.3.曙光4000a助力上海超算中心国家网格计划534.2.4.曙光tc4000l助力“找油先锋”544.3.曙光动漫领域成功案例564.3.1.动漫领域部分案例列表564.3.2.上海多媒体公共服务平台564.3.3.中国传媒大学574.3.4.杭州动漫产业基地591. 动漫行业计算机需求分析1.1. 动画制作介绍1.1.1. 计算机动画设计的发展动画作为一种独特的视觉艺术形式一直受到广泛欢迎。从早期的二维动画设计到目前的三维动画设计，经历了将近10年的发展，已经步入全盛时期。这里提到的二维动画是指以“分层”技术为基础的动画设计方法。动画师将运动的物体和静止的背景分别绘制在不同的透明胶片上，然后叠加在一起拍摄。发达的电脑技术与优秀动画师的联姻进一步推动了二维动画的发展，各个层开始在电脑上直接合成，电脑还能绘制出大自然、科幻式奇效等手绘无法完成的画面。而目前最为流行的三维动画设计则是依赖的cg技术通过电脑强大的运算能力来模拟现实，建模、运动、渲染是制造三维动画的基本步骤。总体说来二维动画更接近于绘画，而三维动画则更接近于摄影。目前，三维动画设计强大的优势越来越被人们所认可。同二维动画相比三维动画有着更为优美的动画画面和更加逼真的视觉效果。另外三维动画还具有许多突出优势：它不受帧数的限制，在模拟动作灯光都设置妥当的前提下，渲染程序可以自动产生足量的画面，使影片看起来如同现实一般流畅自然；在着色方面，三维动画的渲染步骤是一次性的过程，不必再像二维动画那样逐帧着色，大大减少了重复劳动。就拿我们熟知的海底总动员为例，制作人员先依据原画，以点、线、面逐步完善的方式，创建出小鱼与周围的海洋环境的几何信息，这种搭“骨架”的方式就是“建模”；之后是“运动”，在有了模型的基础上，通过运动捕捉、力场模拟等方法来让小鱼们按照设计运动起来；接下来的“渲染”，则是在三维世界中添加虚拟的灯光、通过摄像机来模拟摄影，此时小鱼的肤色和纹理都变得十分清晰和逼真，海水也被赋予了流动的波纹；当然，建模、运动、渲染只是三个“基本”步骤，在经过“光照计算”，并按照虚拟摄影机的设置来逐帧成像之后，那些各式各样、色彩斑斓的鱼才能真正游动了起来。1.1.2. 计算机动画制作流程计算机动画制作主要可以分为三个步骤：第一步是动画前期制作；第二步是三维动画制作过程；最后是动画后期合成。1、动画前期制作 概念设计业内通用的专业动画流程前期制作，内容包括根据剧本绘制的动画场景、角色、道具等的二维设计以及整体动画风格定位工作，给后面三维制作提供参考。 分镜故事板根据文字创意剧本进行的实际制作的分镜头工作，手绘图画构筑出画面，解释镜头运动，讲述情节给后面三维制作提供参考。2、动画中期制作（三维动画制作过程） 3d粗模在三维软件中由建模人员制作出故事的场景、角色、道具的粗略模型，为layout做准备。建模工作从简单的基本形体开始逐步修改、变形得到复杂的模型是建模的一项重要技术。基本形体的建立参数可以在创建之前设置，也可在创建之后编辑。其中复合物体主要是布尔运算（boolean，19世纪英国数学家），主要是体块间的相并（union)、相交（intersection）和相减（substraction）操作，可用于诸如在墙面上挖门洞、窗洞。 3d故事板（layout）用3d粗模根据剧本和分镜故事板制作出layout（3d故事板）。其中包括软件中摄像机机位摆放安排、基本动画、镜头时间定制等知识。 3d角色模型3d场景道具模型根据概念设计以及客户、监制、导演等的综合意见，在三维软件中进行模型的精确制作，是最终动画成片中的全部“演员”。 贴图材质根据概念设计以及客户、监制、导演等的综合意见，对3d模型“化妆”，进行色彩、纹理、质感等的设定工作，是动画制作流程中的必不可少的重要环节。贴图，顾名思义，就是使用一幅或多幅图像“贴”到模型上，制作物体表面的纹理（texture）或绘图特征。很显然，对具体的图像就要贴到特定的位置，三维软件使用了一种贴图坐标（map coordinate）的概念，一般有平面（plannar）、柱体（cylindrical）和球体（spherefy）贴图，分别对应于不同的需求（注：maya的贴图概念略有差别）。材质，即材料的质地，体现于物体的颜色、透明度、反光度和反光强度、自发光特性以及粗糙程度等特性上面。对于模型“毛坯”，如果不作贴图处理，就要对它设置相应的材质属性。毫不夸张地说，材质和贴图是一件作品的灵魂，好的材质和贴图可以弥补建模的不足。对于精细的物体，一般都需要多重贴图，如对一片叶子，可能要用到颜色贴图，凹凸贴图等。 骨骼蒙皮根据故事情节分析，对3d中需要动画的模型（主要为角色）进行动画前的一些变形、动作驱动等相关设置，为动画师做好预备工作，提供动画解决方案。 分镜动画参考剧本、分镜故事板，动画师会根据layout的镜头和时间，给角色或其它需要活动的对象制作出每个镜头的表演动画。 灯光根据前期概念设计的风格定位，由灯光师对动画场景进行照亮、细致的描绘、材质的精细调节，把握每个镜头的渲染气氛。计算机中的灯光一般都有泛光灯（如太阳、蜡烛等四面发射光线的光源）和方向灯（如探照灯、电筒等有照明方向的光源）。灯光起着照明场景，投射阴影以及增添氛围的作用。同真实的灯一样，你可以选择光色、强度，设置衰减等，也包括一些真实灯光所没有的特性，如对场景中的物体选择性的影响以及是否投射阴影的控制。由于计算机中的物体没有反射性（除非使用辐射度（radiosity）渲染器），因此设置一个恰当的照明环境是个比较麻烦的过程。 3d特效根据具体故事，由特效师制作。若干种水、烟、雾、火、光效在三维软件中的实际制作表现方法。 分层渲染/合成动画、灯光制作完成后，由渲染人员根据后期合成师的意见把各镜头文件分层渲染，提供合成用的图层和通道。3、动画后期合成 配音配乐由剧本设计需要，由专业配音师根据镜头配音，根据剧情配上合适背景音乐和各种音效 剪辑用渲染的各图层影像，由后期人员合成完整成片，并根据客户及监制、导演意见剪辑成不同版本，以供不同需要用。 动画合成传统的赛璐珞（cel）动画已经过时，计算机逐渐取代了他的位置。计算机动画一般使用关键帧（keyframe）的概念，即由设定动画主要画面（一般是动画中动作或场景变化较大的那一瞬间）并设置关键帧，而关键帧之间的过渡由计算机来完成，这个过程称为插值（interplet）。为了形象化动画信息，更好地不编辑动画情态，三维软件大都将动画信息以动画曲线（animation curve）表示。动画曲线的横轴是时间（帧），竖轴是动画值，可以从动画曲线上看出动画设置的快慢急缓、上下跳跃。1.2. 渲染集群需求1.2.1. 什么是动画渲染从动画中期制作过程中可以看到一个重要的环节称为渲染，英文为render，也有的把它称为着色，但习惯把shade称为着色，把render称为渲染。shade是一种显示方案，一般出现在三维软件的主要窗口中，和三维模型的线框图一样起到辅助观察模型的作用。shade可以显示出简单的灯光效果、阴影效果和表面纹理效果，但是shade采用的是一种实时显示技术，硬件的速度限制它无法实时地反馈出场景中的反射、折射等光线追踪效果。而现实工作中我们往往要把模型或者场景输出成图像文件、视频信号或者电影胶片，这就必须经过渲染程序。渲染是基于一套完整的程序计算出来的，硬件对它的影响只是一个速度问题，而不会改变渲染的结果，影响结果的是看它是基于什么程序渲染的。因此渲染可以细致的显示出纹理贴图、光源影响甚至阴影效果，比如是光影追踪还是光能传递等技术细节。1.2.2. 动画渲染的瓶颈三维图像处理过程由创建三维模型及执行几何运算开始。一个完整的三维图像处理过程可分为物理运算、几何转换、剪切及光效、三角形设定和像素渲染四个阶段，其中需要进行大量的浮点运算（包括物理实体、几何转换、剪切、光效，以及三角形设定）和整数运算（包括三角形设定和像素渲染）。因此在这种背景下，势必存在繁重低效的过程，也就是“渲染瓶颈”。在进行三维创作过程，动画设计者大都使用图形工作站来完成渲染的任务。单机渲染视图和动画时所需时间往往让人难以忍受，30帧动画就可能耗费数小时，显然渲染时间显得十分困窘，使用单机工作站渲染视频动画的方式速度实在很低，往往是以数天计算，甚至上月的；这样的渲染占制作时间很大的比例。因此，传统的单机工作方式逐渐被淘汰。另外，必须考虑解决渲染过程中的i/o瓶颈。当动画越来越逼真、模型越来越细腻、渲染要求越来越高的情况下，伴随着文件变大、素材库变大，庞大的数据处理将使得对计算设备的i/o要求非常高，因此，非常关注i/o系统的设计。1.2.3. 集群系统在动画渲染领域的优势随着动画渲染应用的发展，关于renderfarm（渲染农场）的话题目前开始谈得多起来了，也算得近两年cg行业的热门话题之一。renderfarm（渲染农场）其实是一种通俗的叫法，实际上我们应该叫他“分布式并行集群计算系统”，这是一种利用现成的cpu、以太网和操作系统构建的超级计算机，它使用主流的商业计算机硬件设备达到或接近超级计算机的计算能力。集群（cluster）指的是一组计算机通过通信协议连接在一起的计算机群，它们能够将工作负载从一个超载的计算机迁移到集群中的其他计算机上，这一特性称为负载均衡（load balancing），它的目标是使用主流的硬件设备组成网格计算能力，达到、甚至超过天价的超级计算机的计算性能。目前的集群技术绝大多数都具有负载平衡的特性，他们主要应用与科学计算，包括航天航空、石油、科研、网络等行业。这种技术应用于电影电视、cg行业时，因为主要用来解决长时间的图像渲染问题，所以被称为“renderfarm（渲染农场）”，最近的几部大片的制作都依赖renderfarm系统来进行快速渲染，比如weta制作的魔戒，如果没有renderfarm（渲染农场）平台，我们不知需要多少年以后才能看到这部电影，或者导演根本就不可能考虑制作这样视觉效果的电影。分布式并行计算分为空间上的并行和时间上的并行。空间上的并行是指用多个处理器并发的执行计算，比如mentalray渲染器就支持单帧画面分割渲染，时间上的并行就是指流水线技术，比如使用强氧renderfarm提交渲染电影序列。现在的集群计算系统的前沿科学研究主要是空间并行方面的，时间上的流式并行计算已经得到广泛应用。以电影制作为例，一段电影图像序列需要很长时间的渲染，（通常2k分辨率所需要的渲染时间能被大家接受的大概是在每帧1小时左右），管理节点将序列图像分割为若干单元通过web分配给其他节点，这个过程是动态的，集群软件会检查每个节点的当前负载，如果某个计算节点硬件配置比较高，很快完成了第一次分配的渲染工作，那么管理节点继续会将剩余工作分割为若干单元然后再发送给这个已完成渲染的空闲计算节点，直到渲染工作完成。目前用于cg渲染的商业renderfarm软件的核心功能其实就是动态分配渲染进程、网络监控和数据管理。负载均衡系统使计算负载可以在计算机集群中尽可能平均分摊处理。负载一般是需要应用程序处理，这样的系统适合于运行同一组应用程序的大量用户，比如用于maya渲染的工作组，每个节点都可以处理一部分工作，并且可以在集群节点之间动态分配负载，以实现平衡。集群计算管理需要涉及网络流量和流量管理。负载均衡应用服务要求集群软件检查每个节点的当前负载，并确定哪些节点可以接受新的作业，这最适合运行如数据分析等串行和批处理作业，所以很容易允许具有批渲染能力的应用软件加载集群功能，一些集群软件被开发出来，它们通过tcp/ip进行流量管理，并且针对特定的应用程序的api或script接口编写批处理命令，如muster，并且这些集群软件还可以配置成关注某特定节点的硬件或操作系统功能（受应用软件制约），这样，群集中的节点就没有必要是一致的，硬件和系统异构也就很容易实现。1.3. 图形工作站需求由于动漫制作最主要的工作就是图形设计，因此图形工作站在动漫领域的应用最广泛。评估图形工作站的几个参数中除了cpu、内存、磁盘i/o等，最重要的就是图形卡了。图形工作站的图形卡通常属于专业级别，和消费类显卡有很大区别。但是不管是专业图形卡还是消费类显卡，这几年都随着图形芯片技术的快速发展而进步神速。动漫领域图形工作站的使用早就从昂贵的unix工作站向高端的桌面windows/linux机器移植，这种趋势大大降低了入行的门槛，大大拓展了创意人员的空间，之前只能在risc平台上做的工作现在都能很好地在开放的平台上运行。我们还需要留意，在工作室中，图形工作站有数个用途，除了有几台专门的渲染服务器之外，还要把通常做图的机器在下班的空闲时间当做渲染服务器用，这种中高强度的工作流程使得图形工作站的负担相当重，它的可靠性变得非常重要。因此，普通的高端pc或者diy的产品是无法满足这种工作要求。此外，出于图形设计的需求，一般要给图形工作站配置大屏的lcd，要求较高的分辨率和快速的响应时间。1.4. 动漫行业计算机需求一览表随着计算机辅助设计技术的发展，计算机设备成为动漫领域举足轻重的应用工具。以下针对动漫制作各个环节对计算机设备的需求做一个总结。序号制作平台模块需求情况备注1三维工作站硬件：l 图形工作站（动画及模型、特效）l 大屏lcd显示器软件：l z-brush 2数字造型软件l maya unlimited 8.0/3dmax等图形工作站2二维无纸动画系统硬件：l 图形工作站l 大屏lcd 显示器l wacom intuos 3611专业绘图版软件：l toonz 5.0全功能软件，包括扫描，上色，镜头合成及渲染功能l toonz light table 5.0无纸原动画，toonz camera,render&color model 5.0镜头规划、特效合成软件l manga studio 漫画工作室l comic studio增强版图形工作站3定格动画系统（专业、基础的动画制作）这个系统采用的都是专业的设备（视频hd/sd输入输出系统，专业单反相机系统，定格动画百宝箱），对图形工作站和服务器基本没有需求。4动作捕捉器及三维扫描仪除专业动作捕捉器及三维扫描仪以外，需配置图形工作站。图形工作站5渲染农场硬件：l 渲染集群软件：l muster/enfusion for render farm/qube!等渲染管理软件l mental ray、render man等渲染器集群系统（服务器和存储）6高清编辑系统apple等专业工作站（final cut pro非线性编辑和包装系统）及shake合成软件7高端非编制作系统配置高端图形工作站（maya软件、flame）用于高端非编制作和后期合成，还包括sony高清录像机和高清放像机等周边设备图形工作站2. 曙光动漫行业解决方案2.1. 曙光动漫行业竞争优势分析目前市场上提供动漫行业解决方案的公司非常多，主要可以分为三类：1、动漫领域专业集成商：此类服务商一般都是依靠自身对动漫领域专业技术的积累，并且代理一些国外的动漫软件，很多还捆绑或者oem一些硬件设备，来为用户提供整体的前后端解决方案。此类服务商的优势在于对软件以及周边专业配套设备的了解和应用非常熟悉，但是他们对计算机硬件的了解不多。2、计算机专业硬件厂商：随着动漫市场的扩大特别是动画渲染需求的持续增长，很多计算机设备制造商也针对动漫领域提供了专业的解决方案。此类厂商的优势在于硬件，而对相关软件及周边设备相对有一些劣势。3、领先的动漫制作商业公司：市场上有一些较大的动漫制作商业公司，他们本身就是用户，但是因为各方面积累比较多，因此也有时会出来为院校的动漫专业或者后来进入的动漫制作公司提供系统集成服务。此类公司的优势同样是熟悉软硬件和周边专业配套设备，但是他们有时会跟用户存在一定的竞争关系，存在商业保密的问题。曙光也应该是属于第二类，是计算机硬件厂商。但是我们在了解自身劣势的情况下做了一些努力和改进，并且形成了自身的核心竞争力。2.1.1. 专业硬件厂商带来高性价比的产品作为专业的计算机硬件制造商，存在制造和销售的规模效应，这带来的好处是降低了用户的采购成本。因此，与其他类型的服务商相比，用户可以从我们这里买到更高性价比的产品。这也是很多用户选择硬件厂商作为合作伙伴的原因。2.1.2. 提供最丰富的产品线及解决方案计算机硬件厂商提供的产品线应该是最丰富的。曙光在服务器领域拥有全最完整的产品线。无论是从万元以下的单台服务器还是到上亿元的超级服务器，均有非常成熟的产品和解决方案。在硬件平台上用户既可以选择intel也可以选择amd的产品，既可以选择单机支持四路/八路的高端pc服务器，也可以选择高密度的刀片服务器。我们还配套提供丰富的存储产品线和图形工作站产品供用户选择。这些都是其他类服务商或者其他计算机硬件厂商无法提供的。2.1.3. 深入动漫行业研究提供优化的配置方案由于曙光在高性能计算领域深耕运作了十几个年头，已经对各类高性能计算应用进行细分，而动漫渲染作为高性能计算的新兴需求，我们已经投入专门的人员进行专业领域研究，对相关应用软件以及周边专业配套设备有了深入的了解，形成了一批具备动漫专业领域知识的资深工程师。通过对专业领域的了解，再结合自身对硬件系统的了解，我们在优化方案配置方面有着得天独厚的优势，我们可以通过前期咨询以及性能评测，为用户提供最佳的解决方案。曙光在北京总部的开放实验室设有专门的动漫领域测试平台。2.1.4. 解决用户售后服务方面的后顾之忧曙光作为硬件厂商，对计算机设备的售后服务支持是具备优势的。而我们在国内首先推行核心部件5年质保、整机5年免费上门服务的策略，更是为用户节约了大量的维护成本，降低总体拥有成本，这是其他服务商所不可比拟的。2.1.5. 方案商优劣对比一览表对比项目动漫专业集成商专业硬件厂商动漫制作商业公司自有计算机产品多数没有，少数有的也都是oem有，是自主产品无，一般是推荐合作较多的硬件厂商产品丰富性一般很丰富n/a产品性能一般很好，很丰富的硬件设计经验和选型测试n/a成本一般低，规模化效应高售后维护服务差，没有专业的硬件支持队伍，而且覆盖地区少高，原来就有庞大的技术服务队伍高，但前提条件是硬件厂商承诺直接服务了解专业性应用强一般，这是硬件厂商的弱项，但是动漫用户一般都很专业，否则就可能用不好，所以弥补了这点不足。强商业秘密保证能够保证能够保证用户有些担心2.2. 曙光渲染集群解决方案设计2.2.1. 集群渲染系统介绍. 集群渲染系统组成每个工作站制作好的三维场景文件提交给管理节点服务器，由管理节点服务器将任务分发给系统中任意个计算节点，渲染完成后每个节点再将结果返回管理节点服务器，最后由管理服务器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。1）管理节点管理节点主要承担两种任务，为计算节点提供基本的网络服务，以及调度计算节点上的工作，通常集群的工作调度程序应该运行在这个节点上。2）计算节点计算节点是整个集群系统的计算核心，它的功能就是执行计算。这需要根据你的需要和预算来决定采用什么样的配置，对于集群系统来说，多cpu节点作为渲染系统的计算节点具有广泛的用户群，以及更高的性价比。3）存储节点如果集群系统的应用运行需要大量的数据存储，比如hd素材，就需要一个存储节点。顾名思义，存储节点就是集群系统的数据存储器和数据服务器。4）交换机集群计算的进程迁移需要高速硬件连接设备，进行计算机之间的数据传输，可选的设备包括千兆网卡、交换机或者光纤卡以及相应的光纤交换机。对于中小型的集群系统来说，千兆的传输速率完全能够满足了。. 集群渲染完成的工作首先，渲染程序通过三维场景中的摄像机获取了需要渲染的范围，一般来说，三维软件已经提供了四个默认的摄像机，那就是软件中四个主要的窗口，分为顶视图、正视图、侧视图和透视图。渲染的是透视图，而透视图的摄像机基本遵循真实摄像机的原理，所以结果才会和真实的三维世界一样，具备立体感。接下来，体现空间感，渲染程序决定哪些物体在前面、哪些物体在后面和那些物体被遮挡等。之后，就要计算光源对物体的影响，这和真实世界的情况又是一样的。许多三维软件都有默认的光源，否则，我们是看不到透视图中的着色效果的，更不要说渲染了。因此，渲染程序就是要计算我们在场景中添加的每一个光源对物体的影响。渲染程序往往要计算大量的辅助光源。渲染程序还要计算一种特殊的阴影软阴影，场景中的光源如果使用了光源特效，渲染程序还将花费更多的系统资源来计算特效的结果，特别是体积光，也称为灯光雾，它会占用大量的系统资源。最后，渲染程序还要根据物体的材质来计算物体表面的颜色，材质的类型不同，属性不同，纹理不同都会产生各种不同的效果。而且，这个结果不是独立存在的，它必须和前面所说的光源结合起来。如果场景中有粒子系统，比如火焰、烟雾等，渲染程序都要加以“考虑”。. 集群渲染的特点 具有强大渲染能力渲染集群中的渲染节点一般采用目前浮点运算性能强劲的的多处理器，配置大容量内存，合理科学的分布式的结构，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。提高产品输出效率；节省设计师的时间，让他们去做创造性的工作而不是让他们的能力浪费在冗长的等待中。 独有功能n 动态服务：你可以联机或切断机器不需要停止你的程序，将会认别每一个修改和自动地恢复任何动态渲染。n 容错功能：将渲染封包指派给机器，及时检查遗失的帧与帧大小的差异。也可以查觉机器和重新改变封包路径。n 单帧处理：可以使用一些工具的渲染功能部分去分割单一帧图片，透过几个有用的工具可以产生测试渲染结果或大的打印图片。 响应快、渲染快集群渲染服务器采用了分布式网络渲染技术，对于所建的模型文件小、用面省；同样的模型，分布式渲染器较传统单机工作站渲染速度提高约数倍，甚至数十倍，上百倍，渲染时间缩短到原先的1/3、1/5、甚至几十分之一。 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 4.0，4.5，5.0和6.0softimage|3dsoftimage|xsinewtek lightwave3d studio max 6.0apple shakeadobe after effects 6.0mental ray for maya 或 mental ray standalone 分布式渲染等软件，集群渲染系统在后期将支持更多的设计软件 积木式的构造方法，构建方便集群渲染服务器中采用积木式的灵活构造方法，使得动画设计者能够根据自身需要制定渲染集群的组合方式或处理时间，给使用者提供了很大的选择空间。支持多平台客户端渲染，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 )机器上使用。完美的和多平台工作环境融合，充分利用已有设备，降低成本，提高工作效能。 渲染输出结果方便集群渲染服务器采用面向对象的三维渲染技术，渲染方式简单、方便、直观，符合后期合成设计人员工作习惯和思维方式。集群渲染服务器的输出手段灵活多样，可以直观地修改渲染的各类参数，也可以通过对输出属性的调整，及时改变输出结果特性与类型。 智能化渲染系统集群渲染服务器是智能化的工具型渲染系统，它不仅能够合理分配用户输入模型，而且能够对各个渲染节点处理能力进行自动匹配适应，使所渲染结果自然、合理。并采用了有效的渲染管理技术，分布式渲染器可以根据用户的需求继续渲染功能管理，如指定队列，任务渲染。 使用方式灵活，费用低集群渲染服务器对于自由设计者和小型动画工作室用户来说，可以采用临时租用的方式，这样相对成本低，效率高。对于长期有大量渲染需求的用户来说，购买系统是一笔不算高的的花费，通过集群渲染系统可以有效提高公司的业务处理能力，在单位时间内处理客户业务更多，创造价值更多，从长远上增加公司竞争力，相比之下长期成本成本更低。2.2.2. 集群渲染系统硬件设计. amd处理器很早与动漫结缘长期以来，好莱坞的电影大师都是采用专用图形工作站进行电脑特技制作的。但是，最近在全球同步公映的好莱坞巨片星球大战：西斯的反击却使用了基于amd皓龙处理器和windows 64位操作系统的通用图形工作站。与此同时，最近上演的史瑞克、罪恶之城、从尘埃到荣耀、鲨鱼黑帮，以及由罗伯.科恩导演、近期上演的绝密飞行等热门电影的特技制作，都采用amd皓龙处理器。初闯好莱坞amd与好莱坞的结缘始于星战前传。当时，负责星球大战前传-克隆人进攻后期处理的卢卡斯数字制作公司一直使用sgi及其它采用risc技术的工作站。但是这次他们的任务相当紧急，所有工作必须在短短的几个月时间内完成，同时还要尽可能节约成本。而此时略显老迈的sgi工作站显然力不从心，以渲染一个太空场景为例，就需要相当强劲的处理器浮点性能。如果再添置新的同类设备又会大大增加制作成本。于是，导演乔治卢卡斯找到了amd，希望使用32位的速龙(athlon)mp处理器来完成繁重的后期处理任务。果然，基于amd速龙mp双处理器的服务器不负卢卡斯数字制作公司的厚望，电影制作速度有了明显的提升，大量运算的绘图工作可以在很短时间内完成，为工作及时完成提供了保障，同时电影画面效果也完全符合导演的主题诉求。相信大家很难忘记星战前传中50多位代表正义的杰迪武士深入克隆人基地拯救奥比万、阿纳金与女王而伤亡殆尽的壮阔悲情的一幕，这是全片的出彩之处，也奠定了续集星战中道消魔长的剧情基调。这些特技镜头正是采用amd速龙mp处理器制作完成的。决胜星战在拍摄星战时，卢卡斯希望能够进一步把电影制作推向一个新的高度，尤其要在画面细节方面做得更好，人物更加逼真自然。影片画面的细节提升就意味着后期处理的任务量要增加数倍，要消耗极大的人力物力来做这项艰巨的工作。当然你也可以用自己的家用电脑来进行这些运算，不过那需要好几十年的时间才能完成。在数字动画领域，高成本和低成本的影片主要差距就是在后期电影特效处理的渲染时间，即在电脑被告知该作什么之后多长时间能渲染出影片。在北美地区拍一个电影，通常30%到40%的整体预算是花在特效上。像星战这样的巨片更对渲染时间有着苛刻的要求。尝到甜头的卢卡斯决定加强与amd的合作，建成一个包含约100颗amd皓龙(opteron)处理器的64位计算机系统。果然，基于amd皓龙处理器的系统为乔治卢卡斯大大缩短了渲染时间。举个有趣的例子，以前卢卡斯在制作星战的时候，他每星期去一次摄影棚，其他大部分时间都在等待影片渲染处理。而拍摄星战的时候卢卡斯每天都可以去一趟摄影棚，布置新的工作。借助amd的平台，卢卡斯可以实时地渲染影片，无需任何等待。这样卢卡斯就可以随时提出意见，随时修改影片。这对于人和计算机来说是一场巨大的革命，只要卢卡斯一有灵感，就能实时通过计算机来实现。思维的火花无需等待就像行云流水般一气呵成。而灵感一旦不能被立即实现，极有可能就此消失，再什么时候会产生灵感就很难说了。amd数字媒体和娱乐总监charles boswell曾向好莱坞的媒体透露，卢卡斯的工作班子总共做出了大约6800个镜头，最后他从中精选了2200个镜头。而在星战中仅仅做出了4500个镜头。庞大的剪辑资源可以使影片情节更为紧凑连贯。这些成果不仅仅要归功于性能强大的64位opteron处理器，更要归功于amd的两项先进的数据处理架构技术。首先，通过direct connect架构技术，amd消除了前端总线、直接连接处理器、存储控制器和i/o等方面的瓶颈，使数据传输无需等待，从而提高了整体系统的性能与效率。另外一项是hypertransport总线技术，它是一种新型、高速、高性能的为主板上的集成电路互联而设计的端到端总线技术，它可提供比目前的技术更宽的带宽和更小的反应时间，并与标准的pc总线相适应。hypertransport最突出的技术特点是具有6.4gb/s的高速数据吞吐能力。可以说正是amd的处理系统赋予了银幕上那些杰迪武士生动的原力。光明的未来2005年5月2日，梦工厂正式宣布与amd签署一份合作协议，在未来3年内使用基于amd处理器和windows 64位操作系统的影片后期处理系统。他们的第一个作品就是由罗伯特罗德里格兹执导、下个月上映的马达加斯加。乔治卢卡斯、罗伯科恩、罗伯特罗德里格兹这些都是美国好莱坞响当当的影视制作人。究竟是什么让他们摒弃了传统的专业影视处理系统，转而投向pc平台的怀抱呢？amd的秘密就是opteron架构，它可以处理大块的64位数据，它的瞬时突发数据处理能力要比32位的处理器强劲许多。另外它也有着非常高效的处理32位数据的能力，可以兼容大多数32位平台应用软件。早在2003年amd就发布了性能强大的opteron处理器。它比intel的芯片性能更强劲价格更便宜。在耗资1亿3千万美元的空中战斗影片绝密飞行中，音效师布赖恩使用6台基于windows操作系统和amd处理器的电脑来运行音效软件。他可以实时的为电影配音，同时控制110路数码管弦立体声，为影片营造复杂而逼真的声音特效。像这样的海量运算是以往的pc难以应付的，而amd强劲的处理器平台让我们看到了崭新的希望。后记星战等巨片的带动，将使得全球影视制作产业和观众充分领域数字制作的魅力。而基于amd处理器的图形工作站，由于采用高性能低成本的pc架构，将推动数字制作产业走向平民化。这一趋势将对中国的影视界产生深远的影响，资金实力不及国际大厂的中国电影制片厂，现在也能够享受得起数字制作技术了。相关影片简介马达加斯加梦工厂的又一部3d卡通电影，由埃力克达尼尔亲自指导。它是一部极为绚丽充满异域风情的3d卡通大作。罪恶之城(sin city)，罗伯特罗德里格兹最新的作品。它是由frank miller的小说改编而成。影片讲述三个发生在一个虚构的城市的故事。充满了血腥、暴力、虚幻的味道。绝密飞行(stealth)，罗伯科恩的2005力作，讲述发生在未来世界的战争故事。航母、飞机、人工智能，充满了未来高科技味道。星球大战3西斯的反击(star wars：rebel strike rogue squadron)，将于5月19日正式上映。全球亿万星战迷们都在翘首企盼这一天的到来。看过预告片之后，其激烈浩大的星战场面和充满了奇幻色彩的剧情叫人欲罢不能。. amd处理器的结构性优势在本方案中，采用了amd最新推出的opteron 四核处理器，其代号为“巴塞罗那”（bacelona）。它不仅兼容以前的2000系列处理器，在不用对平台进行任何改动的情况就直接兼容，同时在性能上有了极大的提高。同时，从双核到四核的改变，不仅仅增加了cpu core的数量，同时在每一个cpu core内部，将sse执行单元加宽至128位，极大的提高了单核心的浮点处理性能。1、全球首颗真四核x86指令集处理器20新的高效缓存结构拥有共享 l3 缓存cpu 核心增强dram 控制器增强针对 sse128全面升级虚拟化增强amd 四核处理器架构 barcelona增强的电源管理可以将浮点运算能力提高四倍平衡专用和共享缓存，以获得最佳的四核性能通过改进内核的总体效率和性能，使应用从中获益新的“嵌套分页”特性，使虚拟化应用获得接近真实的性能提供粒度级电源管理，提高能效通过真四核处理，改进总体内存性能“巴塞罗那”（bacelona）是首枚真正的、兼容x86指令集的四核心处理器。跟intel公司推出的四核处理器（clovertown）在一枚管芯上集成两枚双核核心不同，bacelona是将四颗核心集成到一枚管芯上，因此amd称其为“原生四核”处理器。采用真四核的opteron处理器能够充分发挥四颗cpu核心所带来的性能提升。opteron cpu从双核到四核，不仅仅不仅仅增加了cpu core的数量，同时在每一个cpu core内部，增加其浮点处理单元和总线带宽，提高了但核心的性能。2、128 sse-大幅提高浮点处理性能opteron 2核心处理器opteron 4核心处理器sse指令执行带宽64位128位取指带宽16 byte/ cycle32 byte/ cyclel1数据cache带宽264 bit / cycle2128 bit / cyclel2 cache带宽64 bit/ cycle128 bit/ cycle图：amd opteron cpu的体系结构对比老一代的k8架构可以同时执行两条sse指令，不过每个sse执行单元只有64位宽。bacelona将老k8的64位sse执行单元加宽至128位，因此现在在处理128位的sse指令时就无需再对其进行拆分操作。这样还意味着现在拥有更多的空余解码带宽可用，因为128位的sse指令无需再占用两个微操作了。此外，浮点调度器也同样拥有能够直接操作128位sse指令的能力。 bacelona将取指带宽由每周期的16字节提高到32字节。这使得不仅提高了浮点处理性能，同时定点处理也受益匪浅。bacelona将一级数据cache到sse寄存器的带宽从每周期2条64为位，提升到每周期2条128位。3、更快的内置内存控制器内存访问速度一直是影响应用程序运行速度的一个非常重要的愿意。特别是在升级到四核心以后，访存的速度越来越影响到实际的性能。amd新的四核心处理在原有的基础上提高了访存的带宽。 bacelona改进了内存控制器，内存控制器不是一碰到写操作就立马执行，而是先将其储存在一个缓冲区中。待到缓冲区中写操作数达到预设值之后在一并将其按顺序发送出去。这样做的好处是在节省带宽的同时避免读写跳转带来的惩罚，减少延迟。 老k8内核（socket-940/939/am2）内置一个128位的内存控制器。在bacelona中，amd将单128内存控制器拆分成两个，每个64位。这样做到好处是两个内存控制器可以各自独立开工，从而将效率大大提高。特别是在处理四核任务时，每个核心都各自工作在不同内存存取模式的线程上，双64内存控制器的效果更为明显。 巴塞罗那大北桥也为了配合更高的带宽而得到改良，更深的缓冲区能够更加充分利用高带宽的优势。此外，新北桥已经对未来的内存类型做好了准备。 新核心支持48位硬件寻址，将可以寻址256tb空间的物理内存。amd加入了1gb内存分页，通常cpu的内存分页只有4kb或2 mb。 bacelona核心拥有三级缓存架构。l1缓存为64kb，l2缓存为512kb，而l3缓存为2mb。这里l1和l2缓存是每个内核拥有的大小，而l3缓存是所有内核共享的大小。4、其他的核心性能优化除了上述将sse从64位提升到128位以外，在提升性能方面，新的opteron 四核心处理器还做了很多的优化工作。具体如下： 更高级的分支预测功能：amd新架构增加了一倍返回堆栈容量，添加了更多分支历史比特数据，并且内建了一个512项的间接分支预测器（indirect branch predictor），降低了cpu分支预测失误的比率，提升了性能。 32字节的指令预取：通过减少预取指令的分拆来大幅提升处理效率。 边带堆栈优化器（sideband stack optimizer）：有了这一技术后，所有堆栈指令都将不再通过巴塞罗那的3路解码器跟整合执行单元，从而以最低成本间接有效的加大了新核心的带宽资源。堆栈优化将减少对单位带宽的占用。 乱序载入处理（out-of-order load execution）：某些指令在实际运行当中可以绕过其他指令的处理，而且指令的存储也可以不按顺序进行，这在某些环境下对效率的提高有着很关键的作用。 其他：还包括对转换旁视缓冲器（tlb）的优化、附加的fastpath指令、比特操作扩展和sse指令集等等。. 刀片服务器节点1、计算密度更高提高计算密度是刀片服务器发展的主要动力之一。对于超级计算中心的大规模并行计算机来说，提高计算密度尤其重要。峰值性能为10万亿次的曙光4000a，基于2u 4路机架式服务器，系统共包含45个计算机柜。而提供同样的计算能力，使用曙光刀片式集群，只需要3个机柜；计算系统提高10倍，构造100万亿次的超级计算机，也只需要25个机柜，占用200平米的机房空间。2、机房要求降低大规模高性能计算机将对机房空间提出较高的要求，并且要为系统的扩容升级留下空间。刀片式集群系统实现了较高的计算密度，并且有效降低了系统功耗，对系统空调等散热系统的要求也相对降低。3、功耗散热降低刀片服务器的功耗部件较少。刀片柜中的电源将由多个刀片共享，所以会使用高效率电源，减小了系统功耗，同时产生的热量减少，减少了冷却系统的耗电量。节能的设计体现在曙光刀片服务器的各个层面：1）根据实时功耗确定工作电源个数，使电源工作在最佳效率曲线上。 2）修改计算刀片操作系统内核，实现节能 3）多计算刀片任务调整调度 4、布线简单在机架式服务器构成的集群系统中，系统布线是一个很大的问题。系统的线缆可能包括高性能计算网络（infiniband，myrinet，以太网等）、数据网络、管理网络、监控网络、电源网络、kvm网络等，这些线缆需要连接到每一个计算单元。尤其是在高密度、计算单元数目又比较多的情况下，系统布线是令设计人员头疼的问题。刀片式集群系统可以大大减少系统布线的数量。多个刀片服务器可以共用冗余电源，内置的交换机将高速网络（infiniband等）、数据网络、管理网络、kvm网络集成在一起，只需要对刀片柜进行布线，刀片柜内部的计算刀片通过背板连接，无需布线。根据计算，使用刀片式集群，可以节省85%以上的系统布线。5、可靠性提高曙光刀片服务器采用无源背板进行系统互连，与传统的线缆连接方式相比，把可靠性提高到了一个数量级以上。刀片系统采取模块化、冗余、热插拔设计，进一步提高了系统的可靠性。可靠性的提高对高性能计算应用有着重要的价值。目前，采取进程动态迁移和checkpoint来保证并行作业的可靠性还不成熟，所以对高性能计算机系统的整体可靠性要求比较高。在并行作业运行的一个周期内，要求所有参与运算的部件都不能出现故障，曙光刀片集群系统的高可靠性是其用户高性能计算的一大保证。6、管理方便曙光刀片服务器管理监控高度集成：通过统一的监控界面，监控所有刀片资源，包括机箱电源、风扇、计算刀片、背板、交换机。管理系统整合目前两大监控技术，即ipmi以及kvm (over ip)，真正实现监视控制一体化。同时，为实现方便快捷的刀片服务器管理，通过优化的管理软硬件设计，