【正文】 . 動(dòng)畫制作介紹 . 計(jì)算機(jī)動(dòng)畫設(shè)計(jì)的發(fā)展 動(dòng)畫作為一種獨(dú)特的視覺藝術(shù)形式一直受到廣泛歡迎。 從早期的二維動(dòng)畫設(shè)計(jì)到目前的三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)，經(jīng)歷了將近 10 年的發(fā)展， 已經(jīng)步入全盛時(shí)期 。動(dòng)畫師將運(yùn)動(dòng)的物體和靜止的背景分別繪制在不同的透明膠片 上，然后疊加在一起拍攝。 而目前最為流行的三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)則是 依賴的 CG 技術(shù)通過電腦強(qiáng)大的運(yùn)算能力來模擬現(xiàn)實(shí)，建模、運(yùn)動(dòng)、渲染是制造三維動(dòng)畫的基本步驟。 目前，三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)越來越被人們所認(rèn)可。另外 三維動(dòng)畫還具有許多突出優(yōu)勢(shì)：它不受幀數(shù)的限制，在 模擬動(dòng)作燈光都設(shè)置妥當(dāng)?shù)那疤嵯?，渲染程序可以自?dòng)產(chǎn)生足量的畫面，使影片看起來如同現(xiàn)實(shí)一般流暢自然；在著色方面，三維動(dòng)畫的渲染步驟是一次性的過程，不必再像二維動(dòng)畫那樣逐幀著色，大大減少了重復(fù)勞動(dòng)。 Page 5 of 62 . 計(jì)算機(jī)動(dòng)畫制作流程 計(jì)算機(jī)動(dòng)畫制作主要可以分為三個(gè)步驟：第一步是動(dòng)畫前期制作；第二步是三維動(dòng)畫制作過程；最后是動(dòng)畫后期合成。 ? 分鏡故事板 根據(jù)文字創(chuàng)意劇本進(jìn)行的實(shí)際制作的分鏡頭工作，手繪圖畫構(gòu)筑出畫面，解釋鏡頭運(yùn)動(dòng)，講述情節(jié)給后面三維制作提供參考 。建模工作 從簡(jiǎn)單的基本形體開始逐步修改、變形得到復(fù)雜的模型是建模的一項(xiàng)重要技術(shù)。 其中 復(fù)合物體主要是布爾運(yùn)算（ Boolean， 19 世紀(jì)英國數(shù)學(xué)家），主要是體塊間的相并（ Union)、相交（ Intersection）和相減（ Substraction）操作，可用于諸如在墻面上挖門洞、窗洞。其中包括軟件中攝像機(jī)機(jī)位擺放安排、基本動(dòng)畫、鏡頭時(shí)間定制等知識(shí)。 ? 貼圖材質(zhì) 根據(jù)概念設(shè)計(jì)以及客戶、監(jiān)制、導(dǎo)演等的綜合意見，對(duì) 3D 模型 “化妝 ”，進(jìn)行色彩、紋理、質(zhì)感等的設(shè)定工作，是動(dòng)畫 制作流程中的必不可少的重要環(huán)節(jié)。 很顯然，對(duì)具體的圖像就要貼到特定的位置，三維軟件使用了一種貼圖坐標(biāo)（ Map Coordinate）的概念，一般有平面（ Plannar）、柱體（ Cylindrical）和球體（ Spherefy）貼圖，分別對(duì)應(yīng)于不同的需求（注： Maya 的貼圖概念略有差別）。對(duì)于模型 “毛坯 ”，如果不作 貼圖處理，就要對(duì)它設(shè)置相應(yīng)的材質(zhì)屬性。對(duì)于精細(xì)的物體，一般都需要多重貼圖，如對(duì)一片葉子，可能要用到顏色貼圖，凹凸貼圖 等。 ? 分鏡動(dòng)畫 參考劇本、分鏡故事板，動(dòng)畫師會(huì)根據(jù) Layout 的鏡頭和時(shí)間，給角色或其它需要活動(dòng)的對(duì)象制作出每個(gè)鏡頭的表演動(dòng)畫。 計(jì)算機(jī)中的燈光一般都有泛光燈（如太陽、蠟燭等四面發(fā)射光線的光源）和方向燈（如探照燈、電筒等有照明方向的光源）。同真實(shí)的燈一樣，你可以選擇光色、強(qiáng)度，設(shè)置衰減等，也包括一些真實(shí)燈光所沒有的特性，如對(duì)場(chǎng)景中的物體選擇性的影響以及是否投射陰影的控制。 ? 3D 特效 根據(jù)具體故 事，由特效師制作。 ? 分層渲染 /合成 動(dòng)畫、燈光制作完成后，由渲染人員根據(jù)后期合成師的意見把各鏡頭文件分層渲染，提供合成用的圖層和通道。 ? 動(dòng)畫 合成 傳統(tǒng)的賽璐珞（ cel）動(dòng)畫已經(jīng)過時(shí)，計(jì)算機(jī)逐漸取代了他的位置。 為了形象化動(dòng)畫信息，更好地不編輯動(dòng)畫情態(tài)，三維軟件大都將動(dòng)畫信息以動(dòng)畫曲線（ Animation Curve）表示。 . 渲染集群需求 . 什么是動(dòng)畫渲染 從動(dòng)畫中期制作過程中可以看到一個(gè)重要的環(huán)節(jié)稱為渲染 ，英文為 Render， 也有的把它稱為著色，但習(xí)慣 把 Shade 稱為著色，把 Render 稱為渲染。 Shade可以 顯示出簡(jiǎn)單的燈光效果、陰影效果和表面紋理效果， 但是 Shade 采用的是一種實(shí)時(shí)顯示技術(shù)，硬件的速度限制它無法實(shí)時(shí)地反饋出場(chǎng)景中的反射、折射等光線追蹤效果。 渲染 是基于一套完整的程序計(jì)算出來的，硬件對(duì)它的影響只是一個(gè)速度問題，而不會(huì)改變渲染的結(jié)果，影響結(jié)果 的是看它是基于什么程序渲染的 。 . 動(dòng)畫渲染的瓶頸 三維圖像處理過程由創(chuàng)建三維模型及執(zhí)行幾何運(yùn)算開始。 因此 在 這種 背景 下 ， 勢(shì)必 存在繁重低效的過程，也就 是 “渲染瓶頸 ”。單機(jī)渲染視圖和動(dòng)畫時(shí)所需時(shí)間往往讓人難以忍受， 30 幀動(dòng)畫就可能耗費(fèi)數(shù)小時(shí)，顯然渲染時(shí)間顯得十分困窘，使用單機(jī)工作站渲染視頻動(dòng)畫的方式速度實(shí)在很低，往往是以數(shù)天計(jì)算，甚至上月的；這樣的渲染占制作時(shí)間 很大的 比例。 另外， 必須考慮解決 渲染過程中的 I/O 瓶頸 。 . 集群系統(tǒng)在動(dòng)畫渲染領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì) 隨著動(dòng)畫渲染應(yīng)用的發(fā)展， 關(guān)于 Renderfarm（渲染農(nóng)場(chǎng)）的話題目前開始談得多起來了，也算得近兩年 CG 行業(yè)的熱門話題之一 。 集群（ cluster）指的是一組計(jì)算機(jī)通過通信協(xié)議連接在一起的計(jì)算機(jī)群，它們能夠?qū)⒐ぷ髫?fù)載從一個(gè)超載的計(jì)算機(jī)遷移到集群中的其他計(jì)算機(jī)上，這一特性稱為負(fù)載均衡（ load balancing），它的目標(biāo)是使用主流的硬件設(shè)備組成網(wǎng)格計(jì)算能力，達(dá)到、甚至超過天價(jià)的超級(jí)計(jì)算機(jī)的計(jì)算性能。 這種技術(shù)應(yīng)用于電影電視、 CG 行業(yè)時(shí)，因?yàn)橹饕脕斫鉀Q長時(shí)間的圖像渲染問題，所以被稱為 “RenderFarm（渲染農(nóng)場(chǎng)） ”，最近的幾部大片的制作都依賴 Renderfarm 系統(tǒng)來進(jìn)行快速渲染，比如 Weta 制作的《魔戒》，如果沒有 Renderfarm（渲染農(nóng)場(chǎng)）平臺(tái)，我們不知需要多少年以后才能 看到這部電影，或者導(dǎo)演根本就不可能考慮制作這樣視覺效果的電影。空間上的并行是指用多個(gè)處理器并發(fā)的執(zhí)行計(jì)算，比如 Mentalray 渲染器就支持單幀畫面分割渲染，時(shí)間上的并行就是指流水線技術(shù)，比如使用強(qiáng)氧 Renderfarm 提交渲染電影序列。 以電影制作為例，一段電影圖像序列需要很長時(shí)間的渲染，（通常 2K 分辨率所需要的渲染時(shí)間能被大家接受的大概是在每幀 1 小時(shí)左右），管理節(jié)點(diǎn) 將序列圖像分割為若干單元 Page 9 of 62 通過 Web 分配給其他節(jié)點(diǎn)，這個(gè)過程是動(dòng)態(tài)的，集群軟件會(huì)檢查每個(gè)節(jié)點(diǎn)的當(dāng)前負(fù)載，如果某個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)硬件配置比較高，很快完成了第一次分配的渲染工作，那么管理節(jié)點(diǎn)繼續(xù)會(huì)將剩余工作分割為若干單元然后再發(fā)送給這個(gè)已完成渲染的空閑計(jì)算節(jié)點(diǎn)，直到渲染工作完成。 負(fù)載均衡系統(tǒng)使計(jì)算負(fù)載可以在計(jì)算機(jī)集群中盡可能平均分?jǐn)偺幚怼? 集群計(jì)算管理需要涉及網(wǎng)絡(luò)流量和流量管理。 . 圖形工作站需求 由于動(dòng)漫制作最主要的工作就是圖形設(shè)計(jì)，因此圖形工作站在動(dòng)漫領(lǐng)域的應(yīng)用最廣泛。圖形工作站的圖形卡通常屬于專業(yè)級(jí)別，和消費(fèi)類顯卡有很大區(qū)別。 動(dòng)漫領(lǐng)域圖形工作站的使用 早就從昂貴的 Unix 工作站向高端的桌面 Windows/Linux 機(jī)器移植 ， 這種趨勢(shì)大大 降低了入行的門檻 ， 大大拓展了創(chuàng)意人員的空間 ，之前只能在 RISC平臺(tái)上做的工作現(xiàn)在都能很好地在開放的平臺(tái)上運(yùn)行 。 因此，普通的高端 PC 或者DIY 的產(chǎn)品是無法滿足這種工作要求 。 Page 10 of 62 . 動(dòng)漫行業(yè)計(jì)算機(jī)需 求一覽表 隨著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)設(shè)備成為動(dòng)漫領(lǐng)域舉足輕重的應(yīng)用工具。 序號(hào) 制作平臺(tái)模塊 需求情況 備注 1 三維工作站 硬件： ? 圖形工作站（動(dòng)畫及模型、特效） ? 大屏 LCD 顯示器 軟件： ? Zbrush 2 數(shù)字造型軟件 ? Maya Unlimited 圖形工作站 2 二維無紙動(dòng)畫系統(tǒng) 硬件： ? 圖形工作站 ? 大屏 LCD 顯示器 ? WACOM Intuos 36 11 專業(yè)繪圖版 軟件： ? Toonz 全功能軟件，包括掃描 ，上色，鏡頭合成及渲染功能 ? Toonz light table 無紙?jiān)瓌?dòng)畫， Toonz Camera,Renderamp。 4 動(dòng)作捕捉器及三維掃描儀 除專業(yè)動(dòng)作捕捉器及三維掃描儀以外，需配置 圖形工作 站。此類服務(wù)商的優(yōu)勢(shì)在于對(duì)軟件以及周邊專業(yè)配套設(shè)備的了解和應(yīng)用非常熟悉，但是他們對(duì)計(jì)算機(jī)硬件的了解不多。 此類廠商的優(yōu)勢(shì)在于硬件，而對(duì)相關(guān)軟件及周邊設(shè)備相對(duì)有一些劣勢(shì)。此類公司的優(yōu)勢(shì)同樣是熟悉軟硬件和周邊專業(yè)配套設(shè)備，但是他們有時(shí)會(huì)跟用戶存在一定的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，存在商業(yè)保密的問題。但是我們?cè)诹私庾陨砹觿?shì)的情況下做了一些努力和改進(jìn)，并且形成了自身的核心競(jìng)爭(zhēng)力。因此，與其他類型的服務(wù)商相比，用戶可以從我們這里買到更高性價(jià)比的產(chǎn)品。 . 提供最豐富的產(chǎn)品線及解決方案 計(jì)算機(jī)硬件廠商提供的產(chǎn)品線應(yīng)該是最豐富的。無論是從萬元以下的單臺(tái)服務(wù)器還是到上億元的超級(jí)服務(wù)器，均有非常成熟的產(chǎn)品和解決方案。我們還配套提供豐富的存 Page 12 of 62 儲(chǔ)產(chǎn)品線和圖形工作站產(chǎn)品供用戶選擇。 . 深入動(dòng)漫行業(yè)研究提供優(yōu)化的配置方案 由于曙光在高性能計(jì)算領(lǐng)域深耕運(yùn)作了十幾個(gè)年頭，已經(jīng)對(duì)各類高性能計(jì)算應(yīng)用進(jìn)行細(xì)分，而動(dòng)漫渲染作為高性能計(jì)算的新興需求，我們已經(jīng)投入專門的人員進(jìn)行專業(yè)領(lǐng)域研究，對(duì)相關(guān)應(yīng)用軟件以及周邊專業(yè)配套設(shè)備有了深入的了解，形成了一批具備動(dòng)漫專業(yè)領(lǐng)域知識(shí)的資深工程師。曙光在北京總部的開放實(shí)驗(yàn)室設(shè)有專門的動(dòng)漫領(lǐng)域測(cè)試平臺(tái)。而我們?cè)趪鴥?nèi)首先推行核心部件 5 年質(zhì)保、整機(jī) 5 年免費(fèi)上門服務(wù)的策略，更是為用戶節(jié)約了大量的維護(hù)成本，降低總體擁有成本，這是其他服務(wù)商所不可比擬的。 強(qiáng) 商業(yè)秘密保證 能夠保證 能夠保證 用戶有些擔(dān)心 Page 13 of 62 . 曙光渲染集群解決方案設(shè)計(jì) . 集群渲染系統(tǒng)介紹 . 集 群渲染系統(tǒng)組成 每個(gè)工作站制作好的三維場(chǎng)景文件提交給管理節(jié)點(diǎn)服務(wù)器，由管理節(jié)點(diǎn)服務(wù)器將任務(wù)分發(fā)給系統(tǒng)中任意個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)，渲染完成后每個(gè)節(jié)點(diǎn)再將結(jié)果返回管理節(jié)點(diǎn)服務(wù)器，最后由管理服務(wù)器把視頻信號(hào)輸出到視頻設(shè)備（如 Beta Cam、 DVD 制作設(shè)備和打印機(jī)）或者三維 /視頻工作站。 2）計(jì)算節(jié)點(diǎn) 計(jì)算節(jié)點(diǎn)是整個(gè)集群系統(tǒng)的計(jì)算核心，它的功能就是執(zhí)行計(jì)算。 3）存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn) 如果集群系統(tǒng)的應(yīng)用運(yùn)行需要大量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，比如 HD 素材，就需要一個(gè)存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)。 4）交換機(jī) Page 14 of 62 集群計(jì)算的進(jìn)程遷移需要高速硬件連接設(shè)備，進(jìn)行計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸，可選的設(shè)備包括千兆網(wǎng)卡、交換機(jī)或者光纖卡以及相應(yīng)的光纖交換機(jī)。 . 集群渲染完成的工作 首先， 渲染程序通過三維場(chǎng)景中的 攝像機(jī)獲取了需要渲染的范圍 ， 一般來說，三維軟件已經(jīng)提供了四個(gè)默認(rèn)的攝像機(jī)，那就是軟件中四個(gè)主要的窗口，分為頂視圖、正視圖、側(cè)視圖和透視圖。 接下來，體現(xiàn)空間感，渲染程序決定哪些物體在前面、哪些物體在后面和那些物體被遮擋等。許多三維軟件都有默認(rèn)的光源，否則，我們是看不到透視圖中的著色效果的，更不要說渲染了。渲染程序往往要計(jì)算大量的輔助光源。 最后 ，渲染程序還要根據(jù)物體的材質(zhì)來計(jì)算物體表面的顏色，材質(zhì)的類型不同，屬性不同，紋理不同都會(huì)產(chǎn)生各種不同的效果。如果場(chǎng)景中有粒子系統(tǒng)，比如火焰、煙霧等，渲染程序都要加以 “考慮 ”。提高產(chǎn)品輸出效率；節(jié)省設(shè)計(jì)師的時(shí)間，讓他們?nèi)プ鰟?chuàng)造性的工作而不是讓他們的能力浪費(fèi)在冗長的等待中。 ? 容錯(cuò)功能：將渲染封包指派給機(jī)器 ， 及時(shí)檢查遺失的幀與幀大小的差異 。 Page 15 of 62 ? 單幀處理：可以使用一些工具的渲染功能部分去分割 單一幀圖片 ， 透過幾個(gè)有用的工具可以產(chǎn)生測(cè)試渲染結(jié)果或大的打印圖片。 ? 支持三維設(shè)計(jì)軟件廣泛 支持市面上常見三維設(shè)計(jì)軟件 Alias|Wavefront Maya ， ， 和 Softimage|3D Softimage|XSI Newtek Lightwave 3D Studio Max Apple Shake Adobe After Effects Mental Ray for Maya 或 mental ray standalone 分布式渲染等軟件，集群渲染系統(tǒng)在后期將支持更多的設(shè)計(jì)軟件 ? 積木式的構(gòu)造方法，構(gòu)建方便 集群渲染服務(wù)器中采用積木式的靈活構(gòu)造方法，使得動(dòng)畫設(shè)計(jì)者能夠根據(jù)自身需要制定渲染集群的組合方式或處理時(shí)間，給使用者提供了很大的選擇空間。完美的和多平臺(tái)工作環(huán)境融合，充分利用已有設(shè)備，降低成本，提高工作效能。集群渲染服務(wù)器的輸出手段靈活多樣，可以直觀地修改渲染的各類參數(shù)，也可以通過對(duì)輸出屬性的調(diào)整，及時(shí)改變輸出結(jié)果特性與類型。并采用了有效的渲染管理技術(shù)，分布式渲染器可以根據(jù)用戶的需求繼續(xù)渲染功能管理，如指定隊(duì)列，任務(wù)渲染。 對(duì)于長期有大量渲染需求的用戶來說，購買系統(tǒng)是一筆不算高的的 花費(fèi) ， 通過集群渲染系統(tǒng) 可以有效提高公司的業(yè)務(wù)處理能力，在單位時(shí)間內(nèi)處理客戶業(yè)務(wù)更多，創(chuàng)造價(jià)值更多，從長遠(yuǎn)上增加公司競(jìng)爭(zhēng)力，相比之下長期成本成本更低。但是，最近在全球同步公映的好萊塢巨片《星球大戰(zhàn) Ⅲ ：西斯的反擊》卻使用了基于 AMD 皓龍?zhí)幚砥骱?Windows 64 位操作系統(tǒng)的通用圖形工作站。 初闖好萊塢 AMD 與好萊塢的結(jié)緣始于《星戰(zhàn)前傳 Ⅱ 》。但是這次他們的任務(wù)相當(dāng)緊急，所有工作必須在短短的幾個(gè)月時(shí)間內(nèi)完成，同時(shí)還要盡可能節(jié)約成本。如果再添置新的同類設(shè)備又會(huì)大大增加制作成本。果然，基于 AMD 速龍 MP 雙處理器的服務(wù)器不負(fù)盧卡斯數(shù)字制作公司的厚望，電影制作速度有了明顯的提 升，大量運(yùn)算的繪圖工作可以在很短時(shí)間內(nèi)完成，為工作及時(shí)完成提供了保障，同時(shí)電影畫面效果也完全符合導(dǎo)演的主題訴求。這些特技鏡頭正是采用 AMD 速龍 MP 處理器制作完成的。影片畫