高性能计算与动漫渲染的无缝结合

中国传媒大学高性能计算中心副研究员高鹏东博士 

近几年来，高性能计算在我国很多领域都取得了很大的发展。我国在高性能计算机的研制上也取得了相当大的突破。从各级政府、科研院校到广大企业，都对“通过高性能计算机模拟来提高技术创新能力，加快创新速度，降低开发成本”的策略有了更深入的认识，上海、北京、西安、成都、深圳等地一大批高性能计算中心、超算中心的项目因此纷纷上马。但是，高性能计算产业的发展仍然存在有结构性的矛盾，突出表现在硬件和软件发展不平衡、应用跟不上高性能计算机的发展步伐。针对目前的科研体制，虽然国家近几年在高性能计算软件方面有一些投资，但却存在着严重的低水平重复建设现象，很难做出有突破性和创新性的成果出来。本文就从动漫渲染这一应用来讲述作者及其团队所做的一些探索和研究工作。

中国传媒大学是教育部直属的国家“211工程”重点建设大学，被誉为“中国广播电视及传媒人才摇篮”、“信息传播领域知名学府”。学校设有全国最早的动画与数字艺术学院，专门培养各类动画设计与影视特效的专业人才，也是国内最早采用高性能计算集群进行动画渲染和影视特效制作的单位之一，在集群渲染上有深厚的技术积累。在目前国家大力提倡建设数字文化创意产业的时代背景下，文化创意产业得到了国内各大城市的重视，划拨专项资金扶持，呈现出一片欣欣向荣的景象。其中，动漫、网游率先成为文化创意产业中倍受青睐的主导领域。而集群渲染作为文化创意产业中一项重要的支撑技术，再次受到了国内外动漫渲染以及影视特效用户的青睐。

中国传媒大学高性能计算中心正是抓住了这样的机遇，结合学校特色以及自身优势，通过整合原有的技术积累和资源，先后和戴尔、国家超级计算天津中心以及北信酷卡（北京）文化传播有限公司合作，完成了北京市信息职业技术学院集群渲染平台以及“天河-酷卡”动漫与影视超级渲染云计算平台的开发工作，走出了一条独具特色的高性能计算应用之路。

2009年，中国传媒大学高性能计算中心与戴尔公司合作，为北京信息职业技术学院打造了一个高性能的动漫渲染平台。该平台包括112片戴尔PowerEdge M610刀片服务器，2台戴尔PowerEdge R710机架式服务器作为管理节点，7台戴尔PowerEdge R710机架式服务器作为I/O节点以及1套光纤SAN存储阵列。其中中国传媒大学高性能计算中心负责提供完整的应用和管理软件以及整个项目的实施和技术服务。该平台建成后，项目负责人胡永先生不无感慨的介绍说：“以往我们渲染一个高清标准的1000帧动画，往往需要几周的时间，而且还得夜以继日。现在我们只需要1个多小时就可以完成相同的渲染任务，这对于我们来说是一个质的“飞跃”。戴尔提供的高性能服务器在该平台近三年的满负荷运转中体现出了优异的质量品质，在经历了多次突发性的停电、UPS故障等问题后依然能够正常的启动和使用。用户高度认可戴尔产品的可靠性和稳定性，对戴尔产品的环保和节能也是大加赞扬。

2011年，中国传媒大学高性能计算中心与国家超级计算天津中心、北信酷卡（北京）文化传播有限公司合作，为“天河一号A”定制开发了“天河-酷卡”动漫与影视超级渲染云计算平台。通过对“天河一号A”底层的网络通信、资源管理系统以及应用软件的接口进行相应处理，“天河-酷卡”动漫与影视超级渲染云计算平台实现了渲染应用与“天河一号”超级计算机的无缝结合，实现了渲染作业管理与渲染业务管理的无缝结合，以及对各种主流渲染应用软件的完美支持。近三个月的测试运行表明，基于“天河一号”所构建的超大规模渲染云计算平台，无论是从规模还是技术水平上来说，都当之无愧地堪称世界一流。迄今为止，世界上还没有第二个这样规模的动漫与影视特效渲染平台。该平台的应用，将增强我国三维制作行业的实力和影视产业的核心竞争力，大大提升渲染作业的质量和速度，成为三维制作行业发展的新旗帜。