索南尖措　陳碩　何琪芳　隗立志

摘 要： 渲染是一種計算機圖形圖像生成技術，它以存儲在計算機中的幾何場景模型為基礎，經(jīng)過附加色彩、紋理及材質(zhì)，并根據(jù)設定的光照條件及場景光照關系，計算生成具有高真實度的視景圖像。實現(xiàn)3D動畫渲染十分消耗計算機的性能，為了減少3D動畫渲染所花費的時間，利用德國maxon公司Cinema 4D軟件的Cinema 4D Team Render 對3D動畫進行分布式渲染測試。結果表明，此種方法確實可以成倍地減少3D動畫渲染所花費的時間。

關鍵詞： 3D動畫渲染； Team Render； 集群； 分布式渲染

中圖分類號：TP37 文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228（2016）01-63-03

Construction and realization of Cinema 4D Team Render

Suonan Jiancuo1， Chen Shuo1， He Qifang2， Wei Lizhi1

（1. The Research Center of Tibetan Information Technology， Tibet University， Lhasa， Tibet 850000， China； 2. Management College， Beijing Union University）

Abstract： Rendering is a computer graphic image generation technology， which takes geometric scene model stored in the computer as the foundation， through addition of colors， textures and materials， and according to the set of lighting conditions and the scene illumination relationship， computes and generates the high-fidelity visual images. Rendering 3D animation is very consumption of computer performance. In order to reduce the time spent on 3D animation rendering， the software Cinema 4D Team Render is used to test distributed rendering of 3D animation. The results show that this method can exponentially reduce the time spent on 3D animation rendering.

Key words： 3D animation rendering； Team Render； cluster； distributed rendering

0 引言

計算機3D動畫在當今各行各業(yè)的應用有很多，無論是成熟的動畫行業(yè)，還是廣告、商業(yè)演示、醫(yī)療影像和各類仿真，都涉及到3D動畫[1]。3D動畫制作的最后一步是渲染，用3D動畫軟件進行渲染需要功能強大的計算機支撐，這需要購置大量的專業(yè)工作站，其代價是十分昂貴的。所以，對于任意一個公司或團隊都特別需要一套價廉質(zhì)優(yōu)的快速渲染解決方案，而分布式渲染就是解決3D動畫的一個有效辦法[2-3]，Cinema 4D Team Render便可以實現(xiàn)，只要是能夠運行CINEMA 4D客戶端（Team Render Client）的計算機，其本機的計算能力都能夠支持分布式集群式渲染，這是通用性、廉價性和靈活的渲染方式。無論是初創(chuàng)的小公司或小團隊，還是財力雄厚的大公司，毫無疑問，Cinema 4D Team Render都是優(yōu)秀的集群渲染解決方案[4-5]。

筆者以一段1分鐘的動畫進行了實驗，渲染的幀率為每分鐘24幀，需要渲染的圖片數(shù)量是1440張，在開啟環(huán)境吸收（Ambient Occlusion，AO）和全局光照（Global Illumination，GI）狀態(tài)下，通過實驗得出每張圖片的渲染平均需要花費10min，通過計算得出單臺計算機總共需要10天時間，可見時間成本是相當可觀的。接下來用Cinema 4D軟件的Cinema 4D Team Render，加入其中20臺相同配置的計算機，最終只花費了12個小時，便將一分鐘的3D動畫成功渲染出來，具體如表1所示。

我們可以得出結論：使用Team Render技術能夠大大節(jié)省時間，也能在最短的時間內(nèi)渲染出最好的動畫質(zhì)量。這就是研究Team Render的動機。

1 Team Render的介紹

1.1 Team Render的簡介

MAXON公司是專業(yè)三維建模、繪制、動畫和渲染解決方案的開發(fā)商。旗下備受稱贊的Cinema 4D是一套整合3D模型、動畫與算圖的高級三維繪圖軟件，一直以高速圖形計算速度著名，并有令人驚奇的渲染器和粒子系統(tǒng)，其渲染器在不影響速度的前提下，使圖像品質(zhì)有了很大提高，可以面向打印、出版、設計及創(chuàng)造產(chǎn)品視覺效果。同時也用來制作令人驚嘆的視覺特效，其運用領域涉及優(yōu)秀故事片、電視秀和商業(yè)廣告、頂尖游戲影視藝術、醫(yī)學科技展示、建筑和工業(yè)設計運用。

而Team Render便是這款優(yōu)秀軟件下的一個功能，其類似于BitTorrent系統(tǒng)的解決方案，可以在混合型網(wǎng)絡中使用（不同的CPU，計算結果可能會不同）。任何參數(shù)都可以在Team Render管理器里調(diào)整，同時其提供了一個在局域網(wǎng)內(nèi)直接的計算機整合方式，渲染的時候，即使其中一臺計算機出現(xiàn)了故障，原本分配的任務會重新分配至局域網(wǎng)內(nèi)其他計算機。

1.2 Team Render的優(yōu)勢

Team Render通過集群計算機共同渲染一個動畫，其具有很多的優(yōu)勢。

首先，可以實現(xiàn)對所有的資源一鍵聯(lián)網(wǎng)渲染，即整體分布式渲染，還可以通過網(wǎng)絡連接的數(shù)臺計算機來對靜幀圖片進行分布式渲染，即單幀分布式渲染。

其次，Team Render可以使局域網(wǎng)內(nèi)所有獲得Cinema 4D許可的或者已經(jīng)安裝了渲染客戶端（Team Render Client）的計算機都可以參與到渲染中去，無論是功能強大的工作站還是一般的辦公計算機都有能力參與到渲染中去。此外，各計算機都是自動化的配置，不需要人工進行配置，而且不需要管理員權限或者專用的服務器。

最后，Team Render會將環(huán)境吸收（Ambient Occlusion，AO）和全局光照（Global Illumination，GI），以及表面緩存分布至 Team Render中的每臺計算機上[6]，有效的避免了計算機運行緩存過大而導致死機等問題。

2 Team Render的實現(xiàn)

任何安裝了Cinema 4D的計算機都可以作為渲染服務器（Team Render Server），同時也可以作為渲染客戶端（Team Render Client），渲染服務器（Team Render Server），就是負責為局域網(wǎng)內(nèi)的客戶端分發(fā)相關文件和收集合成。

在有了渲染服務器之后，就需要客戶端在局域網(wǎng)內(nèi)從服務器（Team Render Server）下載相關數(shù)據(jù)段，進行計算合成并反饋給服務器（Team Render Server）。通過Cinema 4D客戶端，可以設置本地計算機是否啟用Team Render、電腦名稱、安全驗證碼以及端口、渲染線程數(shù)量和是否總是從服務器（Team Render Server）獲取資源以及存儲路徑。

在對需要加入混合組網(wǎng)進行分布式集群式渲染的電腦上安裝好所需要的客戶端之后，便可以通過交換機（Switch）或者路由器（Route）和服務器進行連接，其連接簡明原理圖如圖1所示。然后服務器分發(fā)數(shù)據(jù)，當在客戶端上選擇項中勾選“總是從服務器獲取數(shù)據(jù)”時，客戶端總是從服務器下載數(shù)據(jù)，客戶端對相關數(shù)據(jù)進行計算然后返回給服務器。

在服務器（Team Render Server）里點擊添加機器，使用程序控制臺，輸入ipconfig/all命令查詢客戶端計算機IP，輸入相應客戶端計算機的IP+端口，輸入驗證碼，如此便可以添加到Team Render機器中。

添加Team Render機器成功后，在服務器端即可看到相關計算機的配置信息和連接狀態(tài)，在Team Render機器界面中，勾選的方框意味著此臺計算機將參與渲染，否則不參與渲染，如圖2所示。通過Team Render機器，相關計算機的配置信息和狀態(tài)都一目了然，具體如表2所示。

綜上所述，當所有計算機都處于同一局域網(wǎng)內(nèi)并在服務器（Team Render Server）里通過IP+端口的方式添加并驗證了客戶端（Team Render Client）機器后，只要單機鼠標“Team Render到圖片查看器”即可開始渲染視頻或是單幀圖片，十分簡單快捷。

3 結論及展望

通過實驗證明，Cinema 4D Team Render分布式集群式渲染只需簡單幾步，便可成功布置Team Render進行分布式集群式渲染工作。由Cinema 4D Team Render實現(xiàn)分布式集群式3D動畫渲染，不但可以體驗簡便與快捷操作，還節(jié)省了大量寶貴的時間。所以，不論是小團隊，還是資金雄厚的大公司，Cinema 4D Team Render都有很大的使用價值，都可以節(jié)省更多的時間成本，提升項目推進速度。所以說，Team Render所代表的分布式集群式渲染將是3D軟件及渲染軟件的未來發(fā)展趨勢。

參考文獻（References）：

[1] 熊西滿.基于3D圖形引擎的霧化渲染方法及實現(xiàn)[D].電子科

技大學，2010.

[2] 鄒平吉.VRay分布式渲染的實現(xiàn)[J].甘肅科技縱橫，

2013.12：42-44

[3] 梁志遠.分布式渲染系統(tǒng)架構研究與優(yōu)化[D].華南理工大學，

2010.

[4] 解讀并行集群渲染系統(tǒng)[J].CAD/CAM與制造業(yè)信息化，

2004.10：55-59

[5] 李樹聲.網(wǎng)絡集群渲染在3D動畫制作中的應用[J].廣播與電

視技術，2004.9：63-64

[6] 程龍，郭立，袁紅星，陳曉琳.基于光場渲染的動態(tài)3D目標重

構技術[J].中國科學院研究生院學報，2009.6：781-788