3D 渲染集群，你了解多少？

摘要：渲染是批处理运行模式，那能不能使用 Docker 容器技术，做大规模的渲染集群呢？

我们先说说 3D 渲染涉及哪些领域：

1、什么是 3D 渲染

简单粗暴的讲：就是将虚拟世界里的 3D 模型，变为（人眼看到）平面图片。

比如你画了个 3D 模型，经过渲染，变成了最终我们看到的图片：

（3D 模型）

（2D 图片）

2 、3D 模型，怎么得到 2D 图片

将一个想象的“摄像机”放到 3D 空间中，去拍摄图片。这个“摄像机”跟我们的眼睛类似，它看到的就是 2D 的图片（视网膜上）。

墙裂建议去看看这个教程：https://www.khanacademy.org/partner-content/pixar/rendering/rendering1/v/overview-rendering

所以简化后就是，一个“摄像机”+ 一个“视窗”。如下图：

画重点：从摄像位，发出一束射线，穿过栅格，打到 3D 模型上，并记录下击中的那个点的颜色。

重复上述步骤，扫描每个栅格上面的点，得到所有点的颜色。这就得到栅格最终的图片：

这种方式也叫光线追踪，这个词也比较常见。

每张图片里的每个像素点，都是通过“摄像机”+“栅格”拍摄出来的。

3 、3D->2D 更复杂的场景

实际渲染情况下，并不只是这么简单，因为 3D 模型表面的颜色，会受到它周围的环境的影响。比如：3D 模型的附近有个光源，3D 模型的表面光滑程度等等。

所以即使你知道“摄像机”发出的那束光击中了 3D 模型的位置，你也并不能马上得到该点的颜色（底色+干扰=最终颜色）。

所以真正计算像素点的颜色，工作量还是非常大的。注意，这还是一张图片（一帧）的计算量，一部动画电影得有多少帧图片？

4 、完美的批处理任务

一部电影由很多的帧组成，每一帧都由上面光线追踪算法计算出每个像素点的颜色。注意：每一张图片，都可以分别计算的，互相之间并不影响。

（每一帧，单独进行渲染处理）

• 渲染是创建 3D 模型并将其转换为 2D 图像的过程。 在 Autodesk 3ds Max、Autodesk Maya 和 Blender 等应用程序中创作 3D 场景文件。 Autodesk Maya、Autodesk Arnold、Chaos Group V-Ray 和 Blender Cycles 等渲染应用程序可生成 2D 图像。 有时，可以从场景文件创建单一的图像。 但是，常见的操作是建模并渲染多个图像，然后将其组合成动画。

• 传媒娱乐行业往往使用渲染工作负荷来生成特效 (VFX)。 广告、零售、石油和天然气及制造等其他众多行业也会使用渲染。

• 渲染过程属于计算密集型工作；要生成的帧/图像数可能很多，而渲染每个图像可能需要大量的时间。 因此，渲染是一个完美的批处理工作负荷，可以利用 Batch 类服务来并行运行多个渲染器。

5 、渲染云厂商

各大通用类云厂商，一般都是通过直接买买买，获得了云渲染的能力。

也有一些是直接定位为渲染领域的专业云：

瑞云，又独立搞了个“青椒云”。这么看来，华为云如果想要进入渲染计算，也得买个小帮手才行啊~

6 、渲染大客户

一般就是各大渲染厂商，也就是制作动画片的大厂。比较有名的“追光动画”大家总有听说过吧。

今年疫情，电影行业受挫，估计这些渲染厂家日子不好过。。

7 、渲染软件的生态

要计算那些光线追踪的像素颜色，就得有专门的软件。

这些软件有开源的，有商业的。大部分都在 Windows 或者 Mac 上面（毕竟 Mac 才是设计师们的宝贝）。当然，也有不少是支持在 Linux 的。

看 Google 趋势，热门的渲染软件如上。基本上渲染软件都在下面：

8 、容器搞渲染集群？

既然渲染是完美的批处理，每个步骤的处理互相不影响，可以分布式大规模同时进行。

同时，容器技术，天然适合大规模运行环境的复制。

那能不能使用 Docker 容器技术，做大规模的渲染集群呢？

答案当然是肯定的。

2019 年 1 月份，Google Cloud 与 Sony Pictures Imageworks 合作推出了 OpenCue，高性能的开源渲染管理器，专门针对 VFX 和动画功能而设计。Apache 2.0许可

Google 云，也基于 OpenCue，推出了渲染解决方案：

https://cloud.google.com/solutions/creating-a-render-farm-on-gcp-using-opencue?hl=zh-cn

9 、容器渲染集群尝试

毕竟咱是搞容器的嘛，所以小组也针对这个 OpenCue 做过原型验证，还给他们提了贡献呢:-）

安装 Maya，安装插件：

配置渲染任务：

投递渲染任务，容器们开干啦：

额，容器估计要统一宇宙了。

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