本文關(guān)鍵詞：基于場(chǎng)景鏡頭內(nèi)數(shù)據(jù)相關(guān)性的集群渲染優(yōu)化與研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在國(guó)家文化產(chǎn)業(yè)振興的大背景下,中國(guó)的CG影視產(chǎn)業(yè)已經(jīng)開始呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng),CG電影逐步向著超高清、3D電影等方向發(fā)展。隨著畫質(zhì)越來越高,畫面越來越細(xì)膩,渲染一幀圖像所需的計(jì)算量日益增加,渲染電影動(dòng)畫中的一幀圖像往往需要數(shù)個(gè)小時(shí),這帶來的結(jié)果是渲染整個(gè)電影動(dòng)畫的整體時(shí)間越來越長(zhǎng)。渲染電影動(dòng)畫,單個(gè)計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力是難以滿足其巨大的計(jì)算能力需求的,采用集群進(jìn)行并行渲染成為一種常用的加快整體渲染時(shí)間的方法。采用集群并行渲染時(shí),傳統(tǒng)的渲染管理軟件都是將渲染任務(wù)作為普通的任務(wù)來處理的,并沒有考慮到渲染應(yīng)用的特殊性質(zhì),比如渲染任務(wù)與任務(wù)之間的在時(shí)間上的連續(xù)性、渲染任務(wù)需要的數(shù)據(jù)上的相關(guān)性等。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn),同一個(gè)渲染鏡頭內(nèi)存在共享數(shù)據(jù),多個(gè)并行渲染的任務(wù)之間都需要訪問相同的靜態(tài)幾何數(shù)據(jù)和紋理數(shù)據(jù),針對(duì)該特性,本文對(duì)集群上的并行渲染做了特定優(yōu)化處理。本文的主要工作是在集群渲染環(huán)境下,圍繞同一個(gè)鏡頭內(nèi)的渲染幀任務(wù)之間存在共享的幾何數(shù)據(jù)和紋理數(shù)據(jù)的特性,即幀任務(wù)之間的數(shù)據(jù)相關(guān)性,所展開的研究。為了能夠利用鏡頭內(nèi)幀任務(wù)的數(shù)據(jù)上的相關(guān)性,需要將并行執(zhí)行的、所處理的任務(wù)同屬一個(gè)鏡頭的渲染引擎進(jìn)程,通過消息通信的方式連接成為一個(gè)整體,由這個(gè)整體統(tǒng)一管理整個(gè)鏡頭中的共享數(shù)據(jù),本文稱每個(gè)這樣的整體為一個(gè)渲染單元,稱負(fù)責(zé)管理共享數(shù)據(jù)的部分為共享數(shù)據(jù)管理。每一個(gè)渲染單元負(fù)責(zé)處理同屬于一個(gè)鏡頭的渲染任務(wù)。當(dāng)渲染單元內(nèi)的節(jié)點(diǎn)需要訪問共享數(shù)據(jù)時(shí),需要向共享數(shù)據(jù)管理發(fā)出數(shù)據(jù)請(qǐng)求,然后共享數(shù)據(jù)管理針對(duì)該請(qǐng)求做相應(yīng)操作。由于渲染單元作為一個(gè)整體來處理同屬一個(gè)鏡頭的幀任務(wù),這意味著需要對(duì)用戶任務(wù)進(jìn)行多級(jí)調(diào)度：鏡頭級(jí)任務(wù)調(diào)度、幀任務(wù)調(diào)度。其中前者在渲染管理軟件進(jìn)行,而后者由渲染單元負(fù)責(zé)處理。本文中實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)管理模塊設(shè)計(jì)上參考了分布式文件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法,支持位置透明性、數(shù)據(jù)訪問透明性和數(shù)據(jù)復(fù)制等特性：位置透明性和數(shù)據(jù)訪問透明性使得渲染引擎及其使用的三方庫可以透明的使用共享數(shù)據(jù)管理,無需進(jìn)行大量的應(yīng)用代碼修改,并且在需要時(shí)可以方便的切換至使用操作系統(tǒng)庫進(jìn)行文件訪問的狀態(tài)。由于渲染既是一個(gè)計(jì)算密集型應(yīng)用,同時(shí)也是數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用,為了避免對(duì)正常渲染造成影響,共享數(shù)據(jù)管理只能將共享數(shù)據(jù)分散存放在整個(gè)渲染單元的各個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)上,這帶來了異地?cái)?shù)據(jù)訪問的問題。本文中介紹了三種可用來實(shí)現(xiàn)異地?cái)?shù)據(jù)訪問的方法,基于MPI單邊通信、基于RDMA和基于TCP協(xié)議棧的方法,并實(shí)現(xiàn)和測(cè)試了基于RDMA的方法。本文中所做工作為國(guó)家863項(xiàng)目《真實(shí)感動(dòng)漫渲染系統(tǒng)應(yīng)用與研究》的一部分,渲染引擎為項(xiàng)目組自主開發(fā)的Bleman, Bleman是符合Renderman規(guī)范的渲染引擎。
【關(guān)鍵詞】：集群系統(tǒng) 渲染 MPI RDMA
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：J954;TP391.41
【目錄】：

• 摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 第1章 緒論12-17
• 1.1 課題背景及研究意義12-13
• 1.2 國(guó)內(nèi)外的研究和發(fā)展?fàn)顩r13-14
• 1.3 本文主要工作14-15
• 1.4 本文組織結(jié)構(gòu)15-17
• 第2章 相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)17-24
• 2.1 集群系統(tǒng)17-18
• 2.2 渲染相關(guān)知識(shí)18-19
• 2.3 消息通信編程模型與Infiniband網(wǎng)絡(luò)19-24
• 2.3.1 消息通信編程模型19-21
• 2.3.2 InfiniBand網(wǎng)絡(luò)21-22
• 2.3.3 RDMA相關(guān)知識(shí)22-24
• 第3章 渲染單元框架設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)24-37
• 3.1 渲染管理系統(tǒng)整體框架介紹24-25
• 3.2 場(chǎng)景鏡頭內(nèi)任務(wù)的數(shù)據(jù)相關(guān)性25-26
• 3.3 渲染單元26-31
• 3.3.1 渲染單元簡(jiǎn)介26-27
• 3.3.2 渲染單元設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)27-28
• 3.3.3 渲染單元與渲染管理服務(wù)器通信28-31
• 3.4 多級(jí)任務(wù)調(diào)度方法31-32
• 3.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析32-35
• 3.6 本章小結(jié)35-37
• 第4章 共享數(shù)據(jù)管理架構(gòu)與實(shí)現(xiàn)37-54
• 4.1 共享數(shù)據(jù)管理理論基礎(chǔ)37-40
• 4.1.1 渲染時(shí)間構(gòu)成分析37-38
• 4.1.2 集群系統(tǒng)并行渲染的數(shù)據(jù)訪問瓶頸38-40
• 4.2 共享數(shù)據(jù)管理架構(gòu)40-42
• 4.2.1 共享數(shù)據(jù)管理架構(gòu)概述40
• 4.2.2 共享數(shù)據(jù)管理的三個(gè)執(zhí)行階段40-42
• 4.3 共享數(shù)據(jù)的訪問透明性42-45
• 4.3.1 共享數(shù)據(jù)訪問透明性方法43-44
• 4.3.2 關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)44-45
• 4.4 異地內(nèi)存數(shù)據(jù)訪問45-50
• 4.4.1 基于MPI單邊通信的異地內(nèi)存訪問方法47-48
• 4.4.2 基于RDMA的異地內(nèi)存訪問方法48-49
• 4.4.3 基于TCP協(xié)議棧的異地內(nèi)存訪問方法49-50
• 4.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析50-53
• 4.5.1 功能測(cè)試50-51
• 4.5.2 性能測(cè)試51-53
• 4.6 本章小節(jié)53-54
• 第5章 總結(jié)與展望54-56
• 5.1 本文主要工作54-55
• 5.2 未來工作展望55-56
• 參考文獻(xiàn)56-60
• 致謝60-62
• 攻讀學(xué)位期間參與的科研項(xiàng)目及獲獎(jiǎng)情況62-63
• 附件63

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 田紹亮;左明;吳紹偉;;一種改進(jìn)的基于動(dòng)態(tài)反饋的負(fù)載均衡算法[J];計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì);2007年03期

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 景華鈞;基于OpenPBS的機(jī)群渲染管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];山東大學(xué);2009年

2 徐越;面向高性能計(jì)算的分布式內(nèi)存文件緩存系統(tǒng)[D];華中科技大學(xué);2013年

  本文關(guān)鍵詞：基于場(chǎng)景鏡頭內(nèi)數(shù)據(jù)相關(guān)性的集群渲染優(yōu)化與研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：315755