基于.hadoop平台下的集群渲染系统作业管理的研究

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1、第一章绪论1．1课题研究背景及意义自从CG技术传入中国后，被广泛应用于影视动画、电影电视剧特技、医疗模拟、军事模拟、游戏、玩具、汽车及广告等行业，CG元素几乎充斥了我们生活的每一个角落，当你行走在路上路边的广告牌、当你打开电视机、当你进入电影院、当你打开手机，无时无刻CG元素都围绕在你身边。再加之国家为促进全国文化产业的发展，财政部和国家税务总局于2009年7月31日联合发布了《关于扶持动漫产业发展有关税收政策问题的通知》，以及各地政府都为扶持动画产业都在打造各地的动漫基地，以扶持国内动漫产业增强自主创新能力。我国目前的原创

2、动画片绝大多数都是用于电视播放的长篇动画系列剧，动画电．影很少，动画短片多以非商业用途为主。长篇动画连续剧具有剧情持续性发展、角色相对固定、单集制作时间压力大、投资回报周期较长等特点，建立一套合理有效．的产业化生产模式对动画产业的发展有着至关重要的作用。动画作为一种独特的视觉艺术形式一直受到广泛欢迎。从早期的二维动画设计到目前的三维动画设计，经历了将近10年的发展，已经步入全盛时期。这里提到的⋯二维动画是指以“分层"技术为基础的动画设计方法。动画师将运动的物体和静止的背景分别绘制在不同的透明胶片上，然后叠加在一起拍摄。发达的

3、电脑技术与优秀动画师的联姻进一步推动了二维动画的发展，各个层开始在电脑上直接合成，电脑还能绘制出大自然、科幻式奇效等手绘无法完成的画面。而目前最为流行的三维动画设计则是依赖的CG技术通过电脑强大的运算能力来模拟现实，建模、运动、渲染是制造三维动画的基本步骤。总体说来二维动画更接近于绘画，而三维动画则更接近于摄影。在进行三维创作过程，动画设计者往往遇上这样尴尬的事情，他们大都使用图形工作站来完成渲染的任务。单机渲染视图和动画时所需时间往往让人难以忍受，30帧动画就可能耗费数小时，显然渲染时间显得十分困窘，使用单机工作站渲染视频

4、动画的方式速度实在很低，往往是以数天计算，甚至上月的；这样的渲染占到很广东工业大学硕士学位论文大的制作时间比例。在渲染时动画设计者就无法使用计算机进行工作，降低了动画产品的制作效率，甚至影响了作品及时的交付。这个问题己经成为CG产业的最大瓶颈。早在上世纪七十年代计算机厂商和研究机构就开始了对集群系统的研究和开发。将多台同构或异构的计算机连接起来协同完成特定的作业就构成了集群系统，由于它具有投资风险小、可扩展性好、可继承现有软硬件资源以及开发周期短、可编程性好等特点，已成为并行处理和商业应用的热点和主流。因此，针对上述CG产业

5、的瓶颈问题，在国内外的3D制作中，考虑采用集群计算机并行渲染的方法来提高渲染效率的人越来越多。为了使动画作品更加完美逼真，往往需要更精细的艺术造型创作、更方便的制作软件、更快捷的计算速度和更有效的设备使用。为达到上述目的，使用网络集群渲染技术是必然的。它主要解决了3D动画快速生成，在以流水线式的动画制作方式中和在用3D动画描述突发事件等方面得到了广泛应用，极大地提高了制作效率，解决了制作时间并提高了设备利用率。在制作过程中，在完成模型设计和动作设定后，需要对每个镜头进行渲染，以便进行实际效果的审查：在最终作品完成时，要进行最

6、终的动画场景生成。1．2国内外研究现状1．2．1集群渲染的发展与应用在现阶段，许多网络集群渲染计算往往是通过手工或简单的自动分配来完成某些特定的渲染工作的。对于智能化的网络集群渲染，国内的若干研究机构和应用单位也作了不同程度的尝试，但由于技术和经验的限制，在生产上还没有成功地大规模应用，但其理论结构和应用流程已被国内业界人士广泛认可，成为目前突破3D制作工作中的瓶颈、改善工作流程、提高效益的首选方案。通过采用网络集群渲染，合理应用集群作业管理系统(JobManagementsystem)的强大功能，不但可以大大缩短3D动画制

7、作时间，提升工作效率，而且可以提高系统的容错能力，全面发挥系统和设备所具有的各种优势。2第一章绪论在国内，中央电视台使用了一套由10台HP主机组成的并行集群渲染系统，它使用TurboLinux操作系统，采用PlatfomLSF5和EnFuzion集群管理软件进行任务的管理和调度。湖南国家数字媒体技术产业化基地三维集群渲染系统拥有10个CPU，采用Deadline渲染管理软件和mentalray渲染软件，支持3dsMax、Maya等制作软件。常州国家动画产业基地二期三维动画制作软件和集群渲染系统主要使用Maya和3dsMax，

8、以及Muster搭建而成。此集群渲染系统使用Muster软件管理渲染分发任务，可以精确控制到每个CPU的工作，可以渲染运行的中途添加和减少参与运算的CPU数量。上海市多媒体公共服务平台选用-j"Soflimage／XSI4．0、3dsMax、Maya等三维制作软件和RenderMan、me