3D网络集群渲染技术解决方案

集群渲染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）。

渲染农场是一种通俗的叫法，实际上规范的名称应该是“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。

网络集群渲染其实就是将集群渲染技术放在云端，在需要的时候连接到云端就可以达到集群渲染处理的方案，使用更加便捷灵活，可以通俗的称为常说的云渲染。

 

集群渲染系统的原理和组成

并行集群渲染系统由一台或几台服务器,多台pc和网络连接设备构成，每台PC都拥有中央处理器、主板、内存以及存储设备。工作站制作好的三维场景文件提交给集群渲染服务器，由集群渲染服务器将任务分配给系统中的任意个节点，渲染完成后每个节点再将结果返回集群渲染服务器，最后由渲染服务器再把视频信号输出。视频工作站，这种集群式网络渲染工作方式和单机渲染工作方式的差距就如同后工业社会同小农经济之间的差距一样，它们之间生产效率的差距非常明显。

集群渲染需要更多的硬件设备，它们的主要作用是:

1、完成并行计算，大大缩减渲染时间，提高产品输出效率；

2、节省cg制作者渲染时间，帮助他们把精力更多地用在创造性的工作中。

 

集群渲染系统现状

目前我国有数以千计的动画、影视工作机构，其中除中央电视台外，其他单位都使用图形工作站来完成渲染任务。然而，这种渲染方式的速度很低，而且在渲染时动画制作人员无法使用计算机进行工作，降低了动画产品的制作效率。

同时，随着视频技术的高速发展，数字电视、高清电视正在普及，许多电视台、制作公司将以高清节目取代之前的标清节目，而高清电视节目制作时的渲染时间是标清节目的数倍，制作人员在工作中进行预览操作也会耗费时间。显然，在视频产品的制作过程中渲染所需要的时间越来越多，利用工作站来进行渲染的方式将无法负担庞大的计算量。所以我们需要一个方法来发挥所有硬件资源及动画制作人员的效能，提高生产效率，并行集群渲染系统不失为一种良好的方式。

 

并行集群渲染系统

在较大规模的动画制作项目中，特别是三维动画和电影节目的制作，由于复杂的场景和特效，后期渲染需要大量的时间，渲染计算量非常大，即使大型计算机也只能勉应付，但利用多台计算机共同运算则可以解决问题，这就是并行集群渲染系统。

并行集群渲染系统是由若干台PC构成的计算机网络系统。之所以称其为“并行”，是因为这个系统中所有计算机同时负担同一工作的不同部分。虽然每台PC都无法与高端工作站抗衡，但是系统合力却比一台高端工作站强许多倍。

 

集群渲染系统的优势与特点

事实上，渲染计算工作主要由CPU来完成，因此，可以借助带有多个CPU的UNIX主机或由一定数量的PC机组成的网络系统来完成运算。显然，多CPU的UNIX主机价格昂贵，升级、开发的剩余空间非常小，性能价格比低，不适合动画的渲染着色工作。而构建并行集群渲染硬件系统，可以达到低成本，高效率。

集群渲染的工作原理，就是把渲染任务分配给多台PC机来完成，也就是将任务分而治之。

集群渲染系统应该：

1、具完善的管理系统，可以方便地进行任务调配；

2、具备有优秀的算法，充分发挥每个节点(指系统中每台PC机)的作用，能够大幅度地提高渲染速度，从而减少渲染时间；

3、具备快速的传输设备，以保证动画制作过程中大量的数据传输。

4、完美的批处理任务

一部电影由很多的帧组成，每一帧都由上面光线追踪算法计算出每个像素点的颜色。注意：每一张图片，都可以分别计算的，互相之间并不影响。

渲染是创建 3D 模型并将其转换为 2D 图像的过程。 在 Autodesk 3ds Max、Autodesk Maya 和 Blender 等应用程序中创作 3D 场景文件。 Autodesk Maya、Autodesk Arnold、Chaos Group V-Ray 和 Blender Cycles 等渲染应用程序可生成 2D 图像。 有时，可以从场景文件创建单一的图像。 但是，常见的操作是建模并渲染多个图像，然后将其组合成动画。

传媒娱乐行业往往使用渲染工作负荷来生成特效 (VFX)。 广告、零售、石油和天然气及制造等其他众多行业也会使用渲染。

渲染过程属于计算密集型工作；要生成的帧/图像数可能很多，而渲染每个图像可能需要大量的时间。 因此，渲染是一个完美的批处理工作负荷，可以利用 Batch 类服务来并行运行多个渲染器。

自主搭建一个渲染集群，首先需要建设机房，考虑承重、散热和供电问 题；其次考虑服务器、交换机、机柜、lcd控制台等硬件设备选型；再考虑渲染集群管理软件和操作系统等软件选型；尤为重要的是还得考虑系统集成、培训、后续的运维和技术支持等。也许可以将一些设备 “拼凑”起来使用，但在使用过程中会经常碰到诸如软件崩溃、渲染停 滞、cpu利用率低、蓝屏重启等问题；不仅成本高，而且很麻烦。

其实最简单的方式就是使用渲云-云渲染，操作简单，灵活使用，根据自身的需求选择合适的云端配置，按需付费，随时随地都能使用，渲云云渲染-3D网络集群渲染的优势：

1、强大的公有云资源配置，海量节点弹性扩展，服务器规格灵活调配，可一键加载各种渲染环境，满足各种渲染任务执行

2、全链路数据安全传输及管控，无人为接触，客户端删除任务，服务器同步清理数据，安全可控。并且通过ISO27017、美国MPAA认证。

3、超带宽传输引擎，可充分利用用户本地带宽资源，实现文件秒速上传。

4、全面支持3D软件及插件，还能根据用户提供的定制插件进行云端快速部署使用

5、7*24小时在线客服与TD团队支持，极速排查与解答渲染问题与疑难杂症解答，可根据业务需要定制渲染软件与插件

6、支持批量处理任务，实时预览等多种智能服务

7、云端存储最大5T容量，渲染结果云盘备份，云端协作多人办公。

 

渲云是江苏赞奇科技股份有限公司自主研发并运营的云渲染公共服务平台，面向建筑设计、VR/AR、互动游戏、影视动漫、工业设计等多领域三维内容制作提供云端渲染服务，帮助用户快速完成三维内容、动画及效果图的渲染计算，规避因本地电脑配置不足导致渲染慢的问题，大幅提高工作效率，降低用户固定资产投资成本，为用户提供灵活、高效、海量节点无限拓展的极速云端渲染服务。

公司研发实力雄厚，拥有江苏省GPU云集群3D渲染工程技术研究中心、江苏省博士后创新实践基地、江苏省企业研究生工作站。公司研发团队50余人，专注于渲染集群调度及三维渲染技术方面的研发与运维，目前公司拥有授权发明专利及软件著作50余项，注册商标40余个。同时公司可针对项目需求提供定制化开发，不断完善云渲染业务支持范围，形成全领域覆盖。