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Situation Fernsehen und Renderfilme:

Das aktuelle HD-Fernsehformat „1080i50“ arbeitet mit einer Auflösung von 1920×1080 Pixel und einer Bildwiederholfrequenz von 50 Halbbildern pro Sekunde. Kommende Formate, die bereits in der Entwicklung, bzw. sich teils sogar schon in der Testphase befinden, arbeiten mit nochmals vervierfachter Auflösung. Dies wird allgemein als 4K bezeichnet.

Der gestalterische Anspruch an Computergrafiken im Medienbereich ist im Laufe der Zeit kontinuierlich gestiegen. Ebenso nimmt der Anteil an computergeneriertem Content in aktuellen Produktion in Film und Fernsehen immer weiter zu, sodass mittlerweile ganze Charaktere komplett aus dem Computer kommen. Als Beispiele seien hier nur kurz genannt: „Gollum“ (Herr der Ringe), Tron Legacy, u. a. Auch wurden die Algorithmen zur Berechnung von Lichteffekten, Transparenz, Texturen oder physikalischen Vorgängen immer komplexer, sodass die Rechnersysteme immer häufiger an die Grenzen ihrer Leistungsfähigkeit stoßen. Eine einzelne Workstation kann beispielsweise eine Bildsequenz von 250 Einzelbildern, die nach Fertigstellung nur eine 10 Sekunden-Sequenz darstellt, bei der die Berechnung eines Bildes aber eine Stunde dauert, nicht mehr in einer annehmbaren Zeitspanne bewältigen.

Lösung Renderfarm:

Um dieses Problem zu lösen, haben sich Renderfarmen als ein sinnvolles Werkzeug etabliert. Sie bestehen aus einem Verbund von Servern, auf denen die verschiedenen Renderapplikationen, die aktuell am Markt sind, in einer  ferngesteuerten Version arbeiten. Ein Render Manager als zentrale Instanz kümmert sich dabei um die Verteilung der Arbeitspakete an diese einzelnen Server. Hat ein Server sein Arbeitspaket fertiggestellt, teilt er dies dem Render Manager mit, sodass dieser ihm das nächste Arbeitspaket zuteilen kann. Das Ergebnis des Server wird nun in einem entsprechenden Verzeichnis abgelegt und steht somit für die weitere Verarbeitung zur Verfügung.

Renderfarm (en) sind aber trotz ihrer internen, verteilten Struktur nicht darauf beschränkt, auschließlich die Berechnungen von Animationen zu beschleunigen. Ebenfalls bieten die Softwareprodukte, die auf den Servern zum Einsatz kommen, die Möglichkeit, die Berechnung eines einzelnen Bildes auf eine Anzahl von Servern zu verteilen. Dies wird notwendig, wenn der dargestellte Inhalt äußerst komplex und in sehr hoher Auflösung benötigt wird.

Um diese Aufgaben zu bewältigen, sind die Server, die auch „Render Nodes“ genannt werden, mit leistungsstarken CPUs und einer großen Menge an Arbeitsspeicher ausgestattet, welcher notwendig ist, um die große Datenmenge auf Grund komplexer und hochauflösender Texturen zu bewältigen. Hierbei sind zwischen 32 und 64 Gigabyte Arbeitsspeicher durchaus die Regel.

Neben dem Render Manager, welcher die komplette Verwaltung und Organisation der Renderfarm übernimmt, spielt das Netzwerk, über welches alle Rechner miteinander kommunizieren, eine zentrale Rolle für die Performance einer Renderfarm.

Kosten Renderfarm:

Es gibt verschiedene Abrechnungssysteme. Zum einen ist es möglich, die eigentliche Rechenzeit in einer abstrakten Einheit, der GHz/h, abzurechnen. Dabei wird ermittelt, wieviele CPUs der Renderfarm wie lange mit den Berechnungen beschäftigt waren. Die Taktung der einzelnen CPUs und deren Anzahl an physikalischen Kernen dienen dabei als Berechnungsgrundlage. Die genaue Menge an GHz/h kann im Vorfeld nur geschätzt werden. Eine genaue Abrechnung erfolgt am Ende über die Auswertungen des Rendermanagers.

Zum anderen können auch Teile der Renderfarm oder die Renderfarm als Ganzes für eine bestimmte Zeit gemietet werden. Sie steht dann dem Nutzer zur freien Verfügung. Dies wird pauschal über die Anzahl der vermieteten Rendernodes und die Mietdauer abgerechnet.

Was ist eine GHz/h?

Ein kurzes Beispiel. Ein Core i7 3770 hat 4 physikalische Kerne mit 3,4 Ghz. Wenn dieser Prozessor 1h lang bei 100% Auslastung rechnet, fallen 13,5 Ghz /h an ( 3,4Ghz*4Cores*1h).  Bei einem Dual Xeon System mit einem E5 2650 mit 16 physikalischen Kernen zu je 2 Ghz, sind es nach einer Stunde 32 Ghz/h ( 2Ghz*16Core*1H). Viele heutige CPU´s haben sogenanntes Hyper-Threading. Diese Technologie von Intel nutzt die Rechenwerke einer CPU optimaler aus. Eine genaue Erklärung würde den Rahmen des Artikels sprengen, nur soviel, wenn eine CPU Daten verarbeitet, entstehen oft Wartezyklen, da diese aus dem Arbeitsspeicher geladen werden müssen. Oft kommt es aber vor, dass für andere Berechnung , Daten schon vorliegen. Diese Berechnung wird dann in die „Lücke“ der Warteschlange eingeschoben und vorher berechnet. Somit nutzt man die Rechenwerke der CPU effektiver. Man hat somit eine Mehrleistung, speziell beim Rendern von ca. 25%. Prozessoren mit HT Technologie haben 4 physikalische und 4 virtuelle Kerne. Nun kommt es leider zu einem Problem, der I7 hat 4 echte und 4 virtuelle Kerne. Demzufolge ändert sich die Berechnung von 13,5 ghz/h (3,4Ghz*4Cores*1h) auf 27Ghz/h ( 3,4Ghz*8Cores*1h). bei nur 25% Mehrleistung. Es ist also ratsam die Preise genau zu vergleichen, ob eine Farm HT mit berechnet oder nicht.

Ablauf am Beispiel render4you>>

Am Beispiel des Render-Dienstleisters Render4You soll im folgenden kurz, wie die Daten bereit gestellt und die Abarbeitung einen Auftrages erfolgen kann.

Der User benutzt auf der Render4you den Kostenrechner um einen groben Überblick der entstehenden Kosten zu haben. Auf Basis dieser Daten wird ein passendes Ghz-Paket gekauft. Der User bekommt die Zugangsdaten der Farm zugeschickt und kann sich einloggen.

Zuerst ist es notwendig, alle Szenendaten gemeinsam in einen separaten Ordner zu exportieren, um die Vollständigkeit der zu übermittelnden Daten sicher zu stellen. Sollten bspw. Texturen fehlen, führt das beim Rendern zu unbrauchbaren Ergebnissen, die u. U. erst nach Fertigstellung des Rendervorganges in Erscheinung treten. Alle aktuellen Softwaresysteme bieten hierfür entsprechende Funktionen. Der User benutzt das von render4you zu Verfügung gestellte Plugin und überträgt den zuvor angelegten Ordner zu der Renderfarm. Dort wird der Job abgearbeitet und die fertigen Frames werden zum User zurück übertragen. Es ist sinnvoll zuerst einzelne Frames zu berechnen, zum Beispiel jedes 25. Bild, um sicherzustellen oder die Ergebnisse den Erwartungen entspricht.

Als Sonderfall sei an dieser Stelle der Licht-Cache, sowie die Berechnungsmodi für die IR-Maps genannt, die häufig Fehlerquellen darstellen. Dort gibt es eine spezielle Lösung.

Welche Vorteile haben Sie durch renderforyou ?

1. Sie können Ihre Kapazitäten erweitern und auch Großprojekte realisieren.
2. Sie wissen im Vorfeld welche Kosten des Renderings auf Sie zu kommen.
3. Sie müssen selbst keine Investitionen riskieren und können die Renderfarm projektbezogen einsetzen.
4. Keinerlei administrativen Aufwand und Kosten für den laufenden Betrieb und können sich ihrer Projekte widmen

TIP:
Benötigen Sie weitere Informationen oder sind Sie an einem persönlichen Gespräch interessiert? Dann rufen Sie uns an unter (0711) 90099-0. Aktuelle Termine zu unseren Veranstaltungen erhalten Sie im Internet unter www.frankwill.com