合理配置三維動漫實(shí)訓(xùn)設(shè)備的探討

崔曉鋒

1 引言

動漫設(shè)備配置好壞影響三維動漫制作效果的環(huán)節(jié)和存在的問題是:在制作前期，用三維軟件創(chuàng)建較復(fù)雜的模型時速度變慢、顯示不正常；在制作中期材質(zhì)球顯示緩慢，調(diào)整材質(zhì)和燈光效果、預(yù)渲染速度緩慢、耗時長；大、中型項(xiàng)目后期渲染制作時速度非常慢且時間很長。因此，修改和調(diào)整圖像效果耗時且困難，時間緊的設(shè)計(jì)項(xiàng)目很難保證質(zhì)量和時間。

近幾年國家不斷加大對職業(yè)教育尤其是三維動漫的投入。而計(jì)算機(jī)設(shè)備更新快，圖形制作設(shè)備的技術(shù)含量高、價(jià)格昂貴，以前的舊設(shè)備多數(shù)不是專業(yè)圖形設(shè)備，所以不能用或不好用。在有限的資金條件下，如何正確、合理地使用這些資金為三維動漫實(shí)訓(xùn)教學(xué)添置設(shè)備，成為許多學(xué)校在采購中犯難的問題。有些從事三維設(shè)計(jì)的公司和個人在采購圖形制作設(shè)備時也遇到相似的問題。如何解決這些問題呢？

2 問題解決

根據(jù)實(shí)際調(diào)查，大體可以分成以下三類配置方式。

1）有人主張將錢主要花在購置高性能的CPU上，某個學(xué)?；?00萬購置25臺配有八核至強(qiáng)CPU的刀片服務(wù)器，分別安裝在五個大機(jī)柜中做成一個CPU渲染農(nóng)場。其好處是后期渲染速度慢的問題較好地解決了；缺點(diǎn)是不能用來高速完成前期、中期的三維制作任務(wù)，使用Adobe Premiere、AE做后期編輯，在學(xué)習(xí)的過程中執(zhí)行小型任務(wù)渲染時用它太浪費(fèi)，除了執(zhí)行中、大型任務(wù)渲染任務(wù)外，教師和學(xué)生都不能使用它，使用率不高。因?yàn)橘Y金被占用，教師和學(xué)生只能使用配置不高的普通家用電腦來備課和上課。

2）有人主張將錢主要花在顯卡上，配置高、中端的專業(yè)級顯卡，使用普通雙核CPU。這樣一來，三維制作的前期、中期速度還滿意，但是做后期動畫渲染、使用Adobe Premiere、AE做后期編輯速度太慢，無法接受。

3）對上面的電腦設(shè)備配置優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)和研究，查閱大量相關(guān)的資料并作了市場調(diào)查，通過綜合考量，最后經(jīng)過公共交易平臺公開招標(biāo)，使用資金53萬元，計(jì)劃對學(xué)校新添置的電腦設(shè)備采用如下配置。

①學(xué)生機(jī):28臺HP620。

操作系統(tǒng):Ubuntu 12.04 Linux

CPU:E5-1650 v2（六核 HT，3.5 GHz Turbo，12 MB）十二線程

主板芯片:英特爾C602

內(nèi)存:四通道 16 GB（4 GB×4）1866 MHz DDR3 ECC RDIMM

硬盤:2 TB 3.5 inch Serial ATA（7200 rpm）

顯卡:NVIDIA Quadro K4000；芯片型號NVIDIA Quadro FX4000；核心位寬256 bit；顯卡接口標(biāo)準(zhǔn)支持PCI Express 2.0；輸出接口1×DVI-I接口，2×Display Port接口；顯存容量3 GB；顯存類型DDR 5；顯存位寬192 bit；顯存封裝Micro BGA/FBGA；流處理器數(shù)量768個；3D API支持DirectX 11；支持MAX分辨率2560×1600；散熱描述散熱風(fēng)扇；其他性能卡型4.376×9.5，單槽寬度，最大功耗80 W

顯示器:與主機(jī)同一品牌24英寸寬屏LED背光顯示器；16:10，分辨率1920×1200高清分辨率；IPS（平面轉(zhuǎn)換），3H硬化涂層防眩光；對比度:1000:1（典型值），2000000:1（動態(tài)）；響應(yīng)時間:8毫秒（灰階到灰階）；像素間距:0.27毫米；可調(diào)節(jié)高度的支架，可傾斜、可側(cè)轉(zhuǎn)、可沿樞軸轉(zhuǎn)動；自帶1個支持HDCP的數(shù)字視頻接口（DVI-D），1個Display Port（DP）接口，1個視頻圖形陣列（VGA）接口；1個USB 2.0上行端口，4個USB 2.0下行端口

音頻/音響:集成式Realtek ALC269Q高保真音頻

網(wǎng)絡(luò):集成英特爾82579千兆以太網(wǎng)控制器，支持遠(yuǎn)程喚醒、PXE和巨型幀

遠(yuǎn)程連接:Tera2 PCoIP?

端口:前置3個USB2.0端口，1個USB 3.0端口，1個麥克風(fēng)端口，1個耳機(jī)端口，19合1介質(zhì)卡讀卡器（可選）；內(nèi)置3個USB 2.0端口，2個SATA 6 Gb/s端口，2個SATA 3 Gb/s端口，2個SATA 6 Gb/s端口；背面3個USB 2.0端口，3個USB 3.0端口，2個PS2端口，1個串行端口，1個RJ45端口，1個1394a 400端口（通過附加卡可選）

鍵盤鼠標(biāo):標(biāo)準(zhǔn)鍵盤，激光六鍵鼠標(biāo)

電源:1個能效高達(dá)90%電源，800 W（220 V），電源自帶診斷燈

②教師機(jī):1臺HP820。

操作系統(tǒng):Windows? 7 Ultimate（64位）

CPU:E52650 v2（八核 HT，2.6 GHz Turbo，20 MB）十六線程

內(nèi)存:四通道32 G內(nèi)存（8 G×4）1866 MHz DDR3 ECC RDIMM

顯卡:2塊NVIDIA Quadro K6000；芯片型號Quadro K6000；顯卡接口支持PCI Express 3.0；輸出接口DVI-I DL+DVI-D DL+2×DP1.2+Stereo；顯存容量12 GB；顯存類型DDR 5；顯存位寬384 bit；流處理器數(shù)量2880個；最大DP1.2分辨率4096×216060 Hz，最大DVI-I DL分辨率2560×160060 Hz，最大DVI-I SL分辨率1920×120060 Hz，最大VGA分辨率2048×153685 Hz；圖像應(yīng)用程序接口shade model 5.0，OpenGL 4.3，DirectX11；計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序接口CUDA，Direct compute，Open CL；散熱描述超靜音主動散熱；最大功耗225 W；支持SLI；最多支持3個功率最高675 W（顯卡總功率）的第2代或第3代PCI Express? x16顯卡

硬盤:1塊256 G Serial ATA固態(tài)硬盤+1塊3 TB Serial ATA（7200 rpm）硬盤；最高可配8個2.5英寸SATA或SAS驅(qū)動器；可選350 GB PCI-E固態(tài)硬盤

光驅(qū):16x DVD+/-RW

電源:電源自帶診斷燈，1個能效高達(dá)90%電源，1100 W（220 V）

其余配置與學(xué)生機(jī)相同。

③移動工作站1臺。

CPU:i7-4930MX處理器（四核，8 M緩存，3.0 GHz，含HD顯卡4600）

主板芯片:英特爾? QM87高速移動芯片組

內(nèi)存:16 GB（4 GB×4），1866 MHz內(nèi)存

顯卡:NVIDIA Quadro K5100M+T 8 GB GDDR5

屏幕:17.3英寸全高清（1920×1080），Ultra Sharp?多點(diǎn)觸控，LED背光，十指同時觸控，完美面板保證

硬盤:1個256 GB 2.5 inch SATA固態(tài)硬盤；1個750 GB 2.5 inch SATA（7200 rpm）硬盤

光驅(qū):吸入式8X R+W刻錄機(jī)

音頻、攝像頭:兩個集成高品質(zhì)揚(yáng)聲器和兩個集成除噪數(shù)字陣列麥克風(fēng)；Waves Maxx Audio? Pro高級音頻增強(qiáng)工具套件；集成光敏高清視頻網(wǎng)絡(luò)攝像頭

網(wǎng)絡(luò):集成英特爾82579M/V 10/100/1000千兆以太網(wǎng)；英特爾迅馳?Ultimate-N 63003×3；藍(lán)牙:藍(lán)牙? 4.0

端口:1個鎖插槽，1個VGA接口，4個USB 3.0，1個RJ-45，1個Display Port，1個eSATA/USB 2.0，1個無線開關(guān)，1個麥克風(fēng)接口，1個HDMI接口1.4，1個耳機(jī)接口，1個9合1介質(zhì)卡讀卡器，1個智能卡讀卡器，1個54毫米Express Card插槽

外形及構(gòu)造:材質(zhì)采用鋁鎂合金，MIL-STD-810G環(huán)境認(rèn)證，雙散熱風(fēng)扇

讀卡器:基礎(chǔ)智能卡讀卡器

學(xué)生機(jī)配置為NVIDIA Quadro K4000高端專業(yè)顯卡，保證前期和中期有較高的制作速度；選擇NVIDIA Quadro K系列顯卡是因?yàn)樗С諲VIDIA Maximus?技術(shù)，以后增加NVIDIA Tesla? GPUs加速卡后可獲得更高效能運(yùn)算威力。既提高GPU進(jìn)行預(yù)渲染或渲染速度，還能以較快的速度單獨(dú)完成中、小型設(shè)計(jì)項(xiàng)目的后期渲染和修改任務(wù)，使用Adobe Premiere、AE做后期編輯。

CPU為主頻3.5 GHz Turbo的Inter至強(qiáng)六核十二線程，主頻高，支持英特爾睿頻加速技術(shù)，標(biāo)志著可以自動超頻，核心多且支持超線程技術(shù)，可以保證后期使用CPU渲染獲得較快的速度（有些渲染器如VRAY目前僅支持CPU進(jìn)行產(chǎn)品級渲染），有較高的性價(jià)比。若通過網(wǎng)絡(luò)使用多臺學(xué)生機(jī)的CPU或GPU進(jìn)行分布式渲染，可進(jìn)一步大幅度地提高最終渲染速度，快速完成大、中型設(shè)計(jì)項(xiàng)目的后期渲染和修改任務(wù)。

同理，教師機(jī)的配置既能保證前期和中期有更高的制作速度，還能以更快的速度單獨(dú)完成中、小型設(shè)計(jì)項(xiàng)目的后期渲染修改，使用Adobe Premiere、AE做后期編輯，完成相關(guān)教學(xué)演示任務(wù)。通過網(wǎng)絡(luò)也可以作大、中型三維制作項(xiàng)目的后期分布式渲染的客戶端或服務(wù)端。之所以沒有采用NVIDIA Maximus?技術(shù)來提高GPU渲染速度，是因?yàn)閗5000或k5000以上的顯卡都支持SLI技術(shù)，采用雙顯卡配置，這樣既可使GPU預(yù)演染或渲染速度疊加，還可分開使用，使兩臺電腦同時具有較高的GPU渲染速度，比采用NVIDIA Maximus?技術(shù)配置更靈活多變。

類似地，移動工作站能保證前期和中期有較高的制作速度，同時也能以較快的速度單獨(dú)完成中、小型設(shè)計(jì)項(xiàng)目后期CPU或GPU渲染和修改以及相關(guān)教學(xué)演示任務(wù)，同時可以方便攜帶用于備課和交流。

三維動漫制作實(shí)訓(xùn)的全過程包括:前期創(chuàng)建模型、燈光、攝像機(jī)、賦材質(zhì)等，中期的實(shí)時預(yù)渲染或產(chǎn)品級渲染，調(diào)整燈光、攝像機(jī)、材質(zhì)，渲染器參數(shù)和總體渲染效果，后期完成大、中、小項(xiàng)目的最終產(chǎn)品級渲染。

經(jīng)過觀察分析不難發(fā)現(xiàn):前面第一種配置方式，無法保證高速、高效地完成前期和中期的工作，只能保證高速完成大、中型項(xiàng)目后期CPU渲染工作；而第二種配置方式，可以保證高速、高效地完成前期和中期的工作，卻不能保證高速完成中、小型項(xiàng)目的后期CPU渲染工作；只有第三種配置方案才能同時滿足高速、高效地完成前期和中期的工作，保證高速完成大、中型項(xiàng)目后期的CPU或GPU渲染工作，還兼顧學(xué)生和教師的不同需求，真正做到既節(jié)省資金，又提高使用效率，既支持傳統(tǒng)的CPU產(chǎn)品級渲染，也支持更有發(fā)展?jié)摿Φ腉PU產(chǎn)品級渲染或者CPU和GPU混合渲染。

3 結(jié)論

1）盡可能保證每一臺學(xué)生和教師使用設(shè)備的CPU和顯卡等采用較好的硬件配置，使其能夠單獨(dú)勝任以較高的速度完成三維動漫制作實(shí)訓(xùn)的全過程。然后，通過網(wǎng)絡(luò)同時使用多臺學(xué)生機(jī)和教師機(jī)的CPU或GPU進(jìn)行分布式渲染，大幅度提高后期的最終渲染速度，快速完成大、中型設(shè)計(jì)項(xiàng)目的后期CPU或GPU動畫渲染和修改任務(wù)，使用功能強(qiáng)大的GPU配合Adobe Premiere、AE軟件做后期編輯。

2）要使配置的三維動漫實(shí)訓(xùn)設(shè)備達(dá)到較好的使用效果，除了需要必要的資金保障外，想要真正合理地配置三維動漫實(shí)訓(xùn)設(shè)備，必須根據(jù)學(xué)校現(xiàn)有設(shè)備的具體情況、資金的數(shù)量、三維動漫實(shí)訓(xùn)和與它相關(guān)教學(xué)、設(shè)計(jì)的具體需求和市場上電腦硬件的發(fā)展?fàn)顩r、價(jià)格等因素綜合地考量，隨著時間的推移不斷地做出調(diào)整，使設(shè)備配置在目前保持較高的性價(jià)比，才能做出好的最終配置方案，避免資金浪費(fèi)和使用效率低的情況出現(xiàn)。

3）當(dāng)個人或設(shè)計(jì)公司在采購圖形制作設(shè)備遇到相似的問題時，也可以借鑒以上解決方式。

[1]圖形渲染是CPU重要還是顯卡重要[EB/OL].[2012-02-01].http:wenku.baidu.com.