浅谈云计算技术在3D动画渲染中的作用

徐静

摘要 在对云计算与3D动画渲染的相关概念进行阐述的基础上，分析当前国内外较为主流的云渲染平台及运用现状，以及在职业学校中通过数字化校园平台实现云渲染的可行性。

关键词 云计算；3D动画渲染；数字化校园

中图分类号：G712 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2016）08-0048-02

1 引言

随着计算机技术的快速发展，现阶段3D动画对于画面的要求越来越高，这对于渲染的需求逐渐提升，意味着传统的渲染技术已经无法满足实际需求。因此，当前的3D动画领域研究的核心问题是如何通过高新技术来提升3D渲染效率、减少渲染时间。对此，云计算技术在该领域发挥作用是显而易见的，而这也是本文研究的重点。

同时，笔者作为一名中职学校的教师，对中职学校的动漫课程开设情况做过调研，发现学生作品渲染速度成为学生实训环节的瓶颈。为此，渲染过程往往被教师在讲课过程中忽略或者减弱。通过数字化校园平台利用云计算技术是解决该问题的有效方法，这也是本文研究的现实意义所在。

2 相关概念

云计算技术

云计算技术是基于网格计算、分布式计算以及并行计算而形成的，并且属于商业计算模型。通常情况下，云计算的特征主要体现在可以自助服务、快速便捷、服务计量易于实现、划分独立资源池以及网络访问。关于云计算的架构，具体可划分为四层，分别为管理层、中间层、显示层以及基础设施层。其中，前者属于纵向的层，后三者则属于横向的层。

云渲染在3D动画制作过程中，为了追求画面真实感，建模方式越来越精细，灯光和场景的表现越来越丰富。复杂的建模和场景搭建用到了数量庞大的几何模型、精度极高的参数设置和计算复杂的动作流程。渲染能够有效地将材质、阴影以及灯光效果加入三维模型中，而此时就需要借助于计算机技术来完成。

渲染技术的实际需求包括：首先，需要占用大量的CPU资源来完成操作；其次，在渲染时需要从网络供销存储中对文件进行读取；再次，由于渲染需要进行材质贴图以及图像处理，因此需要消耗较大的内存；最后，渲染时各个渲染节点都会产生大量的输入输出请求，因此对输入输出性能也具有较大的需求。

关于云渲染平台的核心技术，主要包含云服务、云存储以及虚拟化技术等多个方面：云服务代表的是可实现用户借助于互联网来对数据进行存储与读取，现阶段主要有IaaS、PaaS和SaaS三种类型，并且每种云服务类型发挥的作用是不同的；云存储是指能够通过集群应用、网络技术或分布式文件系统等功能，有效地将网络中的存储设备进行集合，以实现协同工作；虚拟化技术则是指能够在一台物理机来实现对多个虚拟机的操作，也就是说同一台物理机可同时对不同的操作系统与应用程序进行操作与管理。最后是面向云计算的工作流和负载均衡集群技术，此技术在云计算中能够有效地执行划分、部署以及安全虚拟资源池，特别是在资源的管理与优化、任务的调动方面具有很好的体现。总之，借助于集群中的各个渲染节点能够实现对渲染时间的大幅度缩短。

3 云计算技术在3D动画渲染中的运用

在科学技术快速发展的过程中，逐渐衍生出众多云渲染平台，其中国外较为主流的平台有Respower、Renderrocket、Rebusfarm等；与此同时，国内在近几年随着科技研究力度的逐渐深入，也出现了渲云、Foxrenderfarm、Renderbus等。能够看出云渲染技术在3D动画制作过程中发挥的作用日益显著。下文以部分国内较为主流的云渲染平台为研究对象，来分析云渲染平台的实际运用。

Renderbus渲染平台

Renderbus云渲染平台是国内最大的渲染农场，部署有海量的计算资源。12核CPU、64 G内存的渲染机器集群以及数百TB的高速存储设备，随时待机可用。与传统的渲染平台进行对比与分析后，能够看出Renderbus云渲染平台的最大优势主要体现在集中式规模化与自助式服务当中。具体来说，传统的渲染农场很容易便出现系统空跑的情况，其重要的原因是服务器的空置率较高；而Renderbus平台是基于云计算集中，将所有的计算资源整合在云端上，而在对计算机动画制作的过程中能够有众多公共服务来对其进行服务。总的来说，由于云端中包含众多服务器来对渲染技术进行处理，因此在处理效率与质量方面具有较大的优势，在影视动画创作当中也具有很好的作用。

关于Renderbus自助式渲染的操作方式同样包含四个步骤：其一，对待渲染的动画场景文件进行上传；其二，实现对文件进行压缩；其三，在对输出文件格式、长宽等渲染参数进行设置后，开始渲染；其四，对得到的渲染结果进行下载。

渲云渲染平台 渲云渲染平台作为国内云渲染平台的代表，对于国内3D动画技术的发展是非常重要的。由于该平台实现了线上渲染的服务模式，因此在成本方面具有较大的优势。在渲云平台执行的过程中主要包含四个步骤：

其一，将待渲染的3D动画文件进行压缩，使其成为ZIP格式，其中需要选择压缩包的保存路径并进行保存，在确认没有问题后进行保存；

其二，登录渲云网站来对PC客户端进行下载，在登录后对需要渲染的文件进行提交，通过点击“上传渲染文件”使得存储到客户端当中，最后点击“提交渲染”的按钮；

其三，在线支付可借助于网页端来进行快捷的、安全的运行，这时操作人员需要点击“支付并下载”按钮来对动画渲染的费用进行支付，当用户的余额不足时还需要进行充值操作，提交后便可对渲染后的结果进行下载；

其四，在网页端能够随时查看用户的任务的渲染状态，当高速渲染完成后便可以下载渲染结果，通常情况下在下载时用户可选择下载的工具。

总的来说，渲云作为我国核心的云渲染平台，对于3D动画领域的发展是非常重要的；但是需注意的是，与国外云渲染技术相比，仍然存在较大的差距。

Foxrenderfarm渲染平台 Foxrenderfarm云渲染平台与国内多个平台较为相似，同时也是Renderbus的兄弟品牌。Foxrenderfarm是由我国瑞云科技有限公司所提供的云渲染服务的网络平台，该平台最大的优势是24小时都拥有上千台集群服务器处于运行状态，因此在处理效率方面是其他平台不能与抗衡的。Foxrenderfarm渲染平台现阶段已经成为国际规模最大的云渲染平台之一，并且在计算能力方面与国外的云渲染平台不相上下。2014年，获得第86届奥斯卡“最佳动画短片奖”的《哈布洛先生》的渲染工作，就是采用Foxrenderfarm渲染平台来完成的。它的画面制作得不但细腻逼真，而且极具美感和艺术价值，代表了电脑动画艺术的最高水准，可以说是计算机技术与艺术的完美结合。

总的来说，Foxrenderfarm云渲染平台借助于一流的渲染集群技术，能够在任何时间、任何空间对用户的渲染处理请求进行处理，采用自助的方式来接受用户的请求并按照要求完成操作，然后用户只需点击下载便可将渲染后的结果从云端下载到本地。

4 云渲染技术在职业院校数字化校园平台中的应用分析

近年来，云计算的优势逐渐被认可。一些职业院校在数字化校园建设中通过部署数字校园私有云，给学校的信息化管理、行政决策、科研计算服务等带来新的机遇。通过利用私有云，将基础设施作为服务层，开发统一的交互界面，提供登录服务，提供良好的用户体验。由此可以使学生较早地使用和体验云渲染，完整地熟悉和了解动画设计的完整过程。同时，通过私有云可以整合学校的闲置资源，避免硬件的重复建设。在操作过程中，各专业还可以根据课程实训的需要，合理、动态、弹性地分配渲染节点，从而达到理想效果。

5 总结

通过全文的分析，能够看出云计算技术在3D动画渲染过程中发挥的作用不可小视。而将云渲染技术与传统的3D动画渲染技术进行对比，能够看出无论是在渲染效率还是在渲染成本方面，都具有较明显的优势。职业学校可以利用自己的数字化校园平台，通过搭建私有云实现云渲染，同时在此基础上发展云渲染公务服务平台。但是需注意的是，云渲染技术在使用过程中会受到众多因素的影响，其中包含网络、服务器等。总之，在云计算技术日益发展的过程中，相信会逐渐对自身存在的问题进行有效解决，以更好地促进3D动画技术的发展。