多媒体渲染网格的研究与实现

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1、上海大学硕士学位论文第一章绪论课题研究背景及意义渲染‘21，英文为Render，也有的把它称为着色，但习惯把Shade称为着色，把Render称为渲染。Shade是一种显示方案，一般出现在三维软件的主要窗口中，和三维模型的线框图一样起到辅助观察模型的作用。Shade可以显示出简单的灯光效果、阴影效果和表面纹理效果，但是Shade采用的是一种实时显示技术，硬件的速度限制它无法实时地反馈出场景中的反射、折射等光线追踪效果。而现实工作中我们往往要把模型或者场景输出成图像文件、视频信号或者电影胶片，这就必须经过渲染程序。在多

2、媒体处理领域，如图形图像渲染、动画设计等应用中，各种全局光的渲染软件得到了广泛的应用。渲染器就能根据光的反射和折射以及能量的传递等条件进行灯光的自动计算。以至于一个能力很普通的效果图制作者能够制作出比现实更漂亮的效果图，让客户感到很满意。然而全局光渲染器在提高图片渲染效果的同时也带来了很大的副作用，因为需要进行庞大的数据计算，以至于稍微复杂一点的图像就需要配置性能很高的计算机进行几个甚至几十个小时渲染。诚然，当前多核处理器发展迅速，双核、四核，甚至八核处理器已经问世。但对于上百帧、千帧或者万帧以上的图形图像的渲染任务

3、来说，在单机上是无法运行的，即使能够有足够大的磁盘空间以及大容量的内存做支持，计算这么庞大的计算任务，所花费的时间也是难以估计的。但如果借助于分布式渲染器‘31，把大型渲染作业导入网格渲染系统，通过网格中集群渲染强大的数据处理能力，就能够迅速地按需求对动画或帧进行渲染。通过分布式计算，往往可以将一个大型的渲染作业时间缩短到原来的几分之一，甚至几十分之一，大大提高工作效率。网格渲染系统是由很多渲染节点组成，采用领先的分布式渲染技术‘31，系统将自动确定网络中可用的渲染节点和资源，同时将任务分解到相应渲染节点，自动负载平

4、衡功能可以优化工作流程中每个渲染节点的使用效率。如果某一个上海大学硕士学位论文渲染节点与网络断开，内置式故障保护功能管理端，将自动将作业重新路由到渲染网格中的其他渲染节点，确保渲染工作如期完成。因此，使用网格进行渲染能够大大节省了渲染时间、减轻了渲染劳动强度，同时能够为高效率地完成后续合成工作打下了坚实的基础。这一点，在中、大型建筑模型应用和计算机动画等多媒体制作领域作用尤为明显。1．2项目的来源与支持本项目是由上海市多媒体公共服务平台与上海大学合作，目的是利用现有的若干集群资源，在上海市科委目前委托给多媒体公共服务

5、平台开发的多媒体渲染服务项目的支持下，设计研发一个多媒体渲染网格平台。该平台的服务对象是国内动画、影视制作及工业设计等需要高性能渲染计算和影视后期制作的企业和个人。平台将积极开拓服务功能，为多媒体企业提供优质的特色服务。1．3多媒体渲染网格的特点及研究现状1．3．1多媒体渲染网格的主要特性传统计算网格具有典型的基本特征‘41，诸如虚拟组织性，异构性，动态性等。本篇论文所介绍的多媒体渲染网格从分类上仍属于计算网格的一种表现形式，所以它含有传统计算网格的一般特征，但由于多媒体渲染的特殊应用，渲染网格有不同于传统计算网格的

6、特性。它的主要特性表现总结如下：①作业结构的复杂性：在传统计算网格中，用户所计算的作业结构往往比较简单，因为用户提交到负载运算的作业就是其作业全部，作业内部不再有更细的结构划分，并且用户在提交作业时通常会把该提交作业的所需要的计算参数文件一起打包送到调度器中，因此调度程序无需关心用户作业下文件的关联性以及作业与其计算参数的对应性。而在渲染网格中，由于渲染作业的自身特点，其作业内部的文件结构较为复杂，一个用户下往往有多个作业项目文件，每个作业项目文件下包含若干个2上海大学硕士学位论文场景文件，每个场景文件根据用户需要细

7、化出众多帧(帧组)。实际上，最终提交到资源负载上计算的为帧或帧组单元，而不是作业或场景本身。因此，在底层作业调度器来看，作业的结构是复杂的，调度程序必须主动建立用户作业下的作业一场景一帧(帧组)之间的关联，以保证用户作业的完整性；另外，渲染用户在提交作业文件时并不包含其计算参数，而是在提交作业后在渲染门户网页上继续填写对应于该作业文件的渲染参数，即作业与参数是前后分离的，由于渲染网格系统采用的是B／S架构，在底层调度程序来看，作业文件与其对应的渲染参数是完全独立的，所以调度程序必须同步建立起作业与其渲染参数的对应关系

8、。这样由渲染作业本身带来的复杂性必须由渲染网格进行严格地处理，并建立起健壮的关联来保证用户文件的完整性与一致性。②需要资源数量的不确定性：在传统的计算网格中，一般情况下，用户在提交作业计算时需要事前和网格管理员申请计算其作业所需要的资源负载数，申请后用户在网格系统中所持有的资源负载数目将是恒定的，即使用户的作业量很大，也只能在其申请到的节点上运