渲染已經(jīng)存在的方式是：單機渲染，多機渲染，集群渲染這幾種基本方式，這里面又視情況有不同的具體方式，多機渲染就有多機渲染共同一幀或者多機分別渲染一幀的形式，后一種方式是大中型公司采用的方式，單機渲染屬于小型工作室或者個人采取的方式，最后一種集群渲染方式則是需要大量資金和技術(shù)支持的群集方式，其特點是對需要很長時間計算的復(fù)雜數(shù)據(jù)流更有效率。

　　【摘要】渲染是一種將虛擬的三維空間通過計算變成二維平面計算方式最終得到某種儲存格式的圖片的過程。本文對動畫大規(guī)模渲染技術(shù)進行了分析研究，僅供參考！

　　【關(guān)鍵詞】電子技術(shù)論文,渲染,數(shù)據(jù),軟體,二進制文件

　　前言

　　渲染群的組建方式，需要解決的首要問題是數(shù)據(jù)傳送問題，因為數(shù)據(jù)，比如texture，reference（貼圖、參考文件、緩存文件）等等，這些數(shù)據(jù)很多需要頻繁的IO（進出操作術(shù)語）操作，解決機器間的數(shù)據(jù)快速傳送問題首要的是解決帶寬問題，其次是讀寫均衡問題，讀寫問題不僅僅是一個硬件問題，對于傳送的軟體數(shù)據(jù)也會產(chǎn)生十分重大的影響，合理的使用二進制文件要比直接使用壓縮格式的文件更有效率。

　　渲染群需要軟件來進行工作的自主分配，合理的工作分配能提升渲染效率。優(yōu)先權(quán)的設(shè)定能使渲染工作人性化。

　　主要創(chuàng)新點：使用硬件和軟件結(jié)合的方式，根據(jù)實際的情況，轉(zhuǎn)換二進制文件，實現(xiàn)數(shù)位長度傳輸，IO分離解決帶寬瓶頸。

　　背景：CG產(chǎn)業(yè)在中國發(fā)展近20年，國家原創(chuàng)事業(yè)發(fā)展迅速，對于CG渲染技術(shù)需求與日俱增，很多時候，已經(jīng)不是創(chuàng)造力部夠的問題，而是渲染時間過長使藝術(shù)家不得不放棄一些想法來實現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)下的可行性要求。

　　意義：增加渲染質(zhì)量，降低渲染時間，充分利用現(xiàn)有資源，增加國有動畫成品質(zhì)量和數(shù)量。

　　研究內(nèi)容、研究方法與思路：（1）通過對渲染數(shù)據(jù)傳送方式的研究，優(yōu)化數(shù)據(jù)傳送，找到針對CG制作的優(yōu)化傳送方式。（2）使軟件根據(jù)硬件的不同配置，主動的分配渲染幀，達到資源的優(yōu)化組合。（3）分離渲染掛機和渲染分配的操作過程，達到資源的100%利用。（4）OI（讀寫）分離操作，解決局域網(wǎng)傳送瓶頸。

　　根據(jù)實際情況有針對的編寫腳本命令完成機器數(shù)控流操作。

　　1渲染技術(shù)概述

　　渲染是一種將虛擬的三維空間通過計算變成二維平面計算方式最終得到某種儲存格式的圖片的過程。在渲染的過程中，我們需要有效的將三維空間中的坐標點映射到平面上，形成一張張的圖片，再通過圖片序列的連續(xù)播放實現(xiàn)動畫。所以渲染需要解決的是三維空間二維成像問題。

　　二維成像需要解決的三個重要問題，一個是數(shù)據(jù)映射時候的大塊不連續(xù)數(shù)據(jù)多目標傳輸問題，專業(yè)的說就是“I”操作問題。第二個是數(shù)據(jù)切片問題，這發(fā)生在數(shù)據(jù)傳輸完成以后，渲染時候，需要將數(shù)據(jù)切割成小塊，并且完成符合于渲染器的解壓縮工作，專業(yè)的說就是“二進制文件化”操作。第三個就是數(shù)據(jù)輸出的“O”操作，圖片是否能順利的保存，這是我們渲染的目的，其對于大尺寸圖片來說尤其有意義。

　　所以渲染總的來說是一個技術(shù)性和實際情況結(jié)合很強的工作，需要程序者的頭腦和藝術(shù)家的天賦才能勝任。

　　2渲染IO軟件問題

　　渲染存在數(shù)據(jù)傳輸，這個數(shù)據(jù)分為輸入數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)，輸入數(shù)據(jù)的代表就是“texture”貼圖文件，由于一般的貼圖文件是可視化的壓縮文件，所以傳輸時候存在軟件的頭文件和尾文件檢測，也就是說，如果我們要使用貼圖的一小部分，我們也需要將貼圖的所有部分完全傳輸完成才能生效，一般來說，這是由于壓縮格式引起的，按照IP協(xié)議，一個文件的傳輸完成與否，在于核對文件的頭文件和尾文件來達到檢測的目的，所以，如果我們按照現(xiàn)有的圖片文件方式，就一定會遇到這個情況。試想，如果能讓我們只讀取我們需要渲染的那部分圖片的，那會減少傳輸?shù)膱D片，對于一個網(wǎng)絡(luò)集群來說，多點重復(fù)可不是可以簡單算出來的。那有沒有辦法解決這樣的問題呢？

　　“二進制文件”格式就是一個很好的解決方法，理論上來說，二進制文件不是按照頭尾文件來確定是否傳輸完成的，它是依靠偏移來確定讀入數(shù)據(jù)的，由于我們需要的數(shù)據(jù)可以通過確定需要多少數(shù)額來表示，我們完全可以實現(xiàn)需要哪塊數(shù)據(jù)就只讀取哪塊數(shù)據(jù)的方式，這樣就十分便捷的實現(xiàn)了大數(shù)據(jù)切塊和精確傳輸?shù)膯栴}。

　　在maya本身的制作文件里面，也就是maya的bin文件夾里面，都有一個數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的模塊的，其中有負責(zé)錐心紋理的轉(zhuǎn)換程序，也有maya自帶使用的BOT文件紋理轉(zhuǎn)換程序。

　　Maya-BOT紋理轉(zhuǎn)換方式（詳細請見副本技術(shù)手冊）

　　3渲染IO硬件問題

　　從硬件角度來考慮，如果一個72節(jié)點的4核心渲染群，如果產(chǎn)生一個節(jié)點1兆的貼圖傳送量，那72個節(jié)點就是72兆，72兆需要乘以8換算成網(wǎng)卡的傳輸量，那就是576兆，對于一千兆網(wǎng)卡來說已經(jīng)占用了一半的帶寬，而往往一個場景貼圖的量是200兆，也就是說，數(shù)據(jù)在硬件上的傳輸是一個很大的瓶頸。

　　如果我們在硬件傳輸數(shù)據(jù)的過程里面加入時間這個概念，你就會發(fā)現(xiàn)，很多情況下硬件的傳輸都是發(fā)生在一個爆炸時間，也就是說大家都擠在一塊了，試想如果我們將這種需求分開，是不是能緩解甚至解決這個問題呢，答案是肯定的，因為大家很容易看出如果我們將機器的總帶寬乘以時間，可以看出，持續(xù)時間的傳輸量是驚人的，完全可以滿足我們的帶寬需求，但是怎么做才可以達到我們的要求呢，這需要分成兩步走，第一步、我們需要通過光纖連接計算機的每個節(jié)點，讓其基礎(chǔ)傳送量達到一個比較良好的帶寬；第二步、我們需要讓軟件預(yù)判斷出下次需要渲染傳送的數(shù)據(jù)，這樣，在下一次峰值到來前，先分批傳送數(shù)據(jù)到每個節(jié)點的緩存里面，或者本地硬盤上面，由于本地硬盤傳輸速度快于服務(wù)器傳輸，而且是一對一的傳輸，所以，完全可以緩解并發(fā)的壓力，達到分時傳送數(shù)據(jù)。

　　有了數(shù)據(jù)傳入，就一定有數(shù)據(jù)傳出，如果數(shù)據(jù)傳出時候，和數(shù)據(jù)傳入是在一個地方，也就是說，傳出數(shù)據(jù)的服務(wù)器和接收數(shù)據(jù)的服務(wù)器是一個服務(wù)器，那就勢必造成網(wǎng)絡(luò)沖突，如果不造成沖突，也會使服務(wù)器網(wǎng)卡傳送的帶寬下降，因為讀入和讀出必然是要錯開的，不能同時進行。于是硬件架構(gòu)上，要求連接兩個服務(wù)器，一個服務(wù)器專門處理數(shù)據(jù)輸出服務(wù)，而另外一個專門處理數(shù)據(jù)輸入服務(wù)，這樣就能很好的使用，雖然有人提出更加合理的負載平衡的方式，但是，由于不能很好的估計實際情況，所以使用性不是很強。

　　4渲染方式

　　渲染方式分為：單機渲染，多機渲染和集群渲染。單機渲染就是說，一臺機器掛上一卡，單獨進行渲染，這樣的做法是最原始的，因為這樣不能很好的實現(xiàn)時間控制和管理，當(dāng)一卡渲染完畢以后，需要人為的再去掛卡。多機渲染，必須借助軟件管理，有多機渲染共同一幀或者多機分別渲染一幀，這個渲染是軟件自動分配的，所以人為的掛機完全可以在集中的時間完成，這樣也增加了機器的利用效率，可以實現(xiàn)機器的不間斷連續(xù)渲染，提高了工作效率。集群渲染方式則是需要大量資金和技術(shù)支持的群集方式，其特點是對需要很長時間計算的復(fù)雜數(shù)據(jù)流更有效率。

　　按照現(xiàn)在公司的情況，制作機器上百臺，可以按照白天工作，晚上連機渲染的方式，這樣可以使機器利用率最大化。

　　提出的問題是，進行連機渲染的人，需要高度集中的了解渲染的整個過程，包括數(shù)據(jù)傳送，機器性能，任務(wù)分配，任務(wù)優(yōu)先方式等等，只有合理的使用軟件，才能將機器的工作效率提高到最高，達到資源的合理分配。

　　5總結(jié)

　　渲染是一個和硬件軟件都密切相關(guān)的技術(shù)工作，只有在了解數(shù)據(jù)傳送，硬件實際情況，渲染文件的實際情況，IO平衡的方式，帶寬的多少等等，才能得出一個合理的渲染方式，這絕不是千篇一律的，這篇文章涉及很多領(lǐng)域的技術(shù)，只有了解了這些，才能很好的進行渲染工作，讓渲染真的為藝術(shù)服務(wù)。

　　參考文獻：

　　[1]mentalRay渲染技術(shù).

　　[2]mayaSoftware渲染精粹.