正在阅读:《阿凡达》 梦想美元与IT技术的集中喷发《阿凡达》 梦想美元与IT技术的集中喷发

2010-01-16 02:28 出处:PConline原创 作者:勤行、小回 责任编辑:wenzhicheng
1《阿凡达》的前世今生(一)回顶部

  “你看了吗?”这句话最近称为了流行的问候语,几乎取代了中国人传统的“你吃了吗?”而让人们作出这种改变的却是一部外国的电影——《阿凡达》。而在《阿凡达》绚丽场景的背后,有导演卡梅隆十四载的等待、有数亿美元投资的支撑、有独创的最新拍摄技法更有运算速度达百万亿次的超级计算机,其中内幕且听我们慢慢道来。

  友情提示:本文篇幅较长,主要可以分为两部分,前一部分主要是阿凡达背后的诸多八卦,主要用来满足大家内心深处的欲望,而如果您想直接了解《阿凡达》背后的超级计算机以及最新应用的GPU渲染服务器,可以点击下面的快速传送通道直接访问自己感兴趣的部分。

传送通道:十四载等待 《阿凡达》的前世今生
      
5亿美元投资 《阿凡达》背后的经济支撑
      
诸多新技术应用 《阿凡达》开创电影新时代
      
百万亿次运算 《阿凡达》背后的超级计算机揭秘
      
CUDA架构应用 《阿凡达》场景渲染的秘密武器

十四载等待 《阿凡达》的前世今生(一)

  14年,你会用来做什么?大多数人可能都很难有明确的答案,但是至少有一个人的目标很明确,这就是詹姆斯·卡梅隆——一个以拍大片闻名的好莱坞导演,他用十四年的时间去等待一个光影梦想的实现,这其中的隐忍,虽然很难与司马迁的忍辱负重相提并论,但却也让我们想到了一个同样出身银幕的形象——辛巴,一个动物版王子复仇记的主角,辛巴用十几年的时间从弱小的幼师成长为森林之王,而卡梅隆所做的是用十几年的时间来孕育一部票房之王。

阿凡达
卡梅隆用14年的等待换来了《阿凡达》的成功

  娱乐圈就是这样,明星永远没有隐私,《阿凡达》的成功让人们迫不及待地发挥八卦的本色去挖掘电影背后的秘密,随之而来的就是卡梅隆隐忍十四载默默准备《阿凡达》的故事被迅速地摆在人们眼前,而更厉害的高手甚至将卡梅隆的《阿凡达》梦想溯到了他的少年时代。

  相传。。。请允许我在这里使用相传两个字,虽然这两个字更多的时候是被用在讲述几百上千年的故事之前,不过我没有亲口跟卡梅隆证实过,也不知道传出这个故事的人是否亲自考证过并得出了确切的结论,所以在无法判断真假的情形下只好使用了相传两字。好了,闲言碎语讲完,我们继续讲故事。

阿凡达
阿凡达讲述的是典型的美国式个人英雄主义加爱情的故事

  相传在1978年,高中时代卡梅隆就已经在描绘发生在遥远的外星系的故事,在看过第一部《星球大战》这个给无数人的思想插上翅膀的划时代巨作之后,年轻的卡梅隆也没忍住沸腾的热血,冲动之下和两个朋友合著了一个名为《异种》(Xenogenesis)的剧本并成功说服当地的一个牙医资助其两万美金拍摄了一个12分钟的片段。从这件事情来看,卡梅隆简直就是个天生的导演,其不仅能组织策划电影拍摄,还有不错的融资能力,这在大片的拍摄中可是相当重要的。

阿凡达
《星球大战》点燃了卡梅隆的电影梦想

  不过,略显幼稚的电影剧本与生涩的融资技巧显然没有打动好莱坞当时的大佬,卡梅隆希望用这个短片吸引到好莱坞的投资并拍摄一部自己的《星球大战》的梦想并没有实现,无奈的卡梅隆只要收起了自己的念头。

  在这里我们要运用一下电影中常用的蒙太奇的手法,既然我们讨论的是电影问题,运用一次也不算过吧。好吧,镜头一转,让我们来到1995年,也就是传说中卡梅隆十四载等待的开端。

阿凡达
《真实的谎言》等影片见证了卡梅隆的大佬之路

  到了1995年,站在我们面前的已经不是那个懵懂的小伙子,17年时间里,《异形2》、《深渊》、《终结者》(第一部 第二部 第三部)、《真实的谎言》一部部叫好又叫座的电影在见证一个小伙子变成中年男人的过程的同时也见证了一个好莱坞大佬的诞生,而十几亿美金的票房收入就是这个男人通往大佬之路的通行证。而在成为大佬之后,不用再仰人鼻息的时候,卡梅隆终于按捺不住内心热潮的再次喷涌而将自己之前稚嫩的故事经过完善之后拿出了一个82页的剧本,在这个剧本里,一名瘫痪的军人来到遥远的名叫“潘多拉”的星球上……这就是《阿凡达》的雏形。>>

2《阿凡达》的前世今生(二)回顶部

传送通道:十四载等待 《阿凡达》的前世今生
      
5亿美元投资 《阿凡达》背后的经济支撑
      
诸多新技术应用 《阿凡达》开创电影新时代
      
百万亿次运算 《阿凡达》背后的超级计算机揭秘
      
CUDA架构应用 《阿凡达》场景渲染的秘密武器

十四载等待 《阿凡达》的前世今生(二)

  老卡对自己即将实现17年前的梦想感到异常兴奋。。。请再次原谅我以这种有套近乎嫌疑的方式称呼尊敬的卡梅隆导演,因为到现在他已经是一个41岁的男人了,并且我们也一起从他的高中时代就开始了解他,到现在17年过去了,凭借这样的关系称呼一声老卡也不为过吧。兴奋的老卡很快地将这个故事放在了拍摄计划里,并且在自己的特效公司“数字领域(Digital Domain)”的选题会上陈述了关于《阿凡达》的构想。哦,我怎么想到了选题会,那可是是每一个编辑的噩梦。。。。。。

阿凡达
《阿凡达》炫目的特效以当时的条件根本做不出来

  不过很快地,老卡就被告知这一构想再一次无法成行,可怜的老卡从火山爆发的边缘一下掉到了南极的冰点,这一次让他失望的不是烦人的预算,而是糟糕的技术,当时的电影技术根本不可能实现他最理想的要求,本着对自己梦想负责的态度,老卡悻悻地收起剧本,拍拍屁股漠然离去,顺便拍了一部距离自己的梦想还有一段距离,实现起来较为简单的电影——《泰坦尼克号》,当然,有些人一直叫他《铁达尼号》。

阿凡达
票房之王《泰坦尼克号》只是老卡退而求其次的作品

  结果,屠龙宝刀横空出世,江湖诸片莫敢不从,其全球横扫18亿美元的票房创造了一个历史,从1895年12月28日法国人卢米埃尔兄弟在巴黎的“大咖啡馆”第一次用自己发明的放映摄影兼用机放映了《火车到站》影片到现在,还没有一部影片能够完成对《泰坦尼克号》的票房超越,当然,这其中可能不会包括我们今天要讨论的《阿凡达》。

  《泰坦尼克号》在为老卡带来巨大经济利益的同时也为他带来了巨大的声誉,这部1997上映的影片一举囊括了多达14项的奥斯卡提名和11项奥斯卡奖,也完全确立了老卡大片之王的江湖地位,从此无人超越,即使是另一位以拍大片闻名的斯皮尔伯格老哥。

  老卡这个以拍大片为己任的导演能够在残酷的票房大战中一直保持赚钱机器的状态,这也算是不小的成就了。之前曾经看过一本郎咸平老师写的书,其中详细分析了几年来电影公司的业绩表现,最终得出一个结论,以拍大片为主的公司业绩要比以小成本影片为主的公司差很多,原因在于大片虽然收入多,但成本也大,如此一算收益率却并不见得大,而小成本影片由于成本少,动辄就能够获得成本数倍的盈利,收益率反而更高,这样也就不难解释为什么小成本影片为主的公司活的更好的原因。

阿凡达
在大片问题上,大导演斯皮尔伯格和他的梦工厂不幸成为了反面教材

  而在这个问题上,我们前面提到的斯皮尔伯格老哥很不情愿的站在了反面教材的位置上,这位老兄同样以玩大片著称,并曾经拥有享有赫赫声誉的电影制作公司——梦工厂,同时也拍摄了《拯救大兵瑞恩》等同样有着不错成绩的电影,但是他的梦工厂在老斯的大片战略下却每况愈下,最后只剩下了个动画片作坊。。。。。。如此看来,老卡还确实是为大片而生的人啊。

  直到2002年,电影拍摄技术于IT技术的飞速发展为老卡打开了梦想实现之门,就在那一年,彼得.杰克逊的维塔工作室在《指环王2》中创造了一个栩栩如生的角色“咕噜姆”,罗伯特.泽米基斯在《极地特快》中运用的“表情捕捉”技术也启迪了卡梅隆——通过捕捉真人的表演已经可以让计算机生成的CGI角色达到高度的拟真。他的思绪一下子从火星直接飞到了更遥远的潘多拉星上。

阿凡达
在潘多拉星球上,卡梅隆就是上帝

  这个技术狂人敏锐地判断出他可以改进这些成型的技术,再将他的3-D摄像系统与之结合发挥魔力,创造出《阿凡达》的世界。当然,靠最初的82页剧本是不行了,老卡请来各方面的专家来共同实现这个梦想,他对影片的细节毫不放松,甚至请了一位南加州大学的语言学教授保罗.R.弗洛莫(Paul R.Frommer),来专门创作一门“纳美人”(Na'vi)”专用的语言,截至目前,纳美语共有大约1000个单词,并且有属于自己的语法。

阿凡达
漂浮的哈利路亚山的原型据说是黄山

阿凡达
依我看这个场景似乎更像是黄山

  他又请来了加州大学河滨分校的植物学系主任朱迪.霍尔(Jodie Holt)为他创造的植物描绘出以科学为依据的细节。他还聘请了一位天体物理学家、一位音乐教授和一名考古学家来设计潘多拉星的大气密度和一种三声阶的异族音乐。这些最后则由一组人编撰成了一本厚达350页的“潘多拉百科全书”,详细记载了一套完整的生态和文化。

  可以说,在潘多拉星球上,卡梅隆就是上帝。

  这一次,万事俱备只欠东风,卡梅隆靠着自己创作的半分钟视频成功打动二十世纪福克斯公司,拿到了1.95亿的启动资金,回想当初12分钟的片段无法打动好莱坞大佬的往事,我们仿佛听到了老卡心里的一身叹息。

  好啦,说了这么多梦想,该说说美元了,谁让这部分的主题是梦想与金美元呢。>>

3《阿凡达》背后的5亿美元支撑回顶部

传送通道:十四载等待 《阿凡达》的前世今生
      
5亿美元投资 《阿凡达》背后的经济支撑
      
诸多新技术应用 《阿凡达》开创电影新时代
      
百万亿次运算 《阿凡达》背后的超级计算机揭秘
      
CUDA架构应用 《阿凡达》场景渲染的秘密武器

 5亿美元投资 《阿凡达》背后的经济支撑

  《阿凡达》制作费用是多少钱,这个问题至今没有一个官方的回答,也没人能给出一个准确的数字,据说有一个半官方的说法是制作费用2.37亿美元,而考虑到后期的市场推广、电影宣传等等活动,估计5亿美元是有的,不然影片上映之前如潮的好评是哪里来的,如果你天真的以为那是影迷自发的行为,我只能说你太OUT了。不过,影片的质量和观众的反应倒是对得起上映前的宣传,不像我们国内的某些大片,看完后让人甚至能产生这与宣传的是是两部影片的错觉,真恨不得拿砖头去咋导演家玻璃。。。唉,不说也罢。

阿凡达
由《泰坦尼克号》尝到甜头的福克斯再次投资《阿凡达》

  如此多的制作费用显然不可能由电影的出品方二十世纪福克斯独自承担,虽然有卡梅隆这个票房之神做保障,并且该公司靠着卡梅隆上一部《泰坦尼克号》赚的盆满钵满,但有梦工厂的前车之鉴,还是采取了较为保险的措施。与新闻集团(二十世纪福克斯的母公司)承担《泰坦尼克号》一半的制作费用不同(另一半由派拉蒙影业承担),此次新闻集团在《阿凡达》的总投资中所占的比例要小得多。两家私募集团沙丘娱乐集团和Ingenious媒体集团承担了60%的投资。

阿凡达
《阿凡达》炫目特效的背后是大把的美元

  甚至在电影开拍前,卡梅隆就和福克斯签署了一份成本控制协议,如果成本超过3亿美元,卡梅隆就要先让出自己大部分的盈利分成,回收的资金会先分给福克斯和几家投资公司。也就是说,尽管卡梅隆为这部电影投入了大量时间和心血,他最终也有可能分文不取。

阿凡达
虽然嘴上不说,但我们知道,卡梅隆一定在等待着另一部票房之王的诞生

  不过,《阿凡达》上映后的表现却让这种可能性变得微乎其微,其火爆的场面估计都快让老卡乐歪嘴了。在影片已经上映的国家,各大媒体对该片好评如潮。《帝国》(Empire)毫不吝啬地给予了《阿凡达》五星级的评价,不但肯定了影片“划时代之作”的地位,还称赞《阿凡达》“将是一次视听的盛宴,一部只能出自大师之手的杰作。”《时代》(Time)杂志撰文说,“《阿凡达》像我们以前看过的影片,但大胆的制作手法又像我们从未所见,它是我们这个时代的《星球大战》。而除此之外其他媒体的溢美之词还有很多,在这里我们就不一一列举了,免得大家说我在这里凑字数。

阿凡达
凭借炫目的特效与奇幻的异星球风情,《阿凡达》再创票房新高已不可避免

  而在票房收入方面《阿凡达》也是全线飘红,其上映半个月全球票房收入就达到了10亿美元,的火爆还是保障了老卡的收入,有上映半个月就全球票房达10亿美元的表现,而据目前已知的最新数据,到2010年1月11日,《阿凡达》的全球票房已破14.3亿美元,远超历史票房第二的《指环王3:王者归来》的11.29亿美元,已经直逼冠军票房冠军的《泰坦尼克号》了,这部1997年上映的电影以上映7个月票房18亿美元的表现已经在冠军宝座上待了12年,而现在按照《阿凡达》的表现,老卡再次创造历史是不可避免了。

  虽然在正式的场合卡梅隆一再表示《泰坦尼克号》是一个丰碑,《阿凡达》的票房收入不可能超越他,但是我们也不难想象在没人的时候老卡坐在角落里一遍遍地看票房报告时心里的兴奋与期待。

  好啦,梦想于美元的故事奖完啦,我们开始进入正题。。。不好意思,好像前奏太多了,不过我保证,后面的才是本文的精华,如果您看到这里而止,将非常遗憾的错过最为精彩的章节。>>

4《阿凡达》中的电影拍摄新技术回顶部

传送通道:十四载等待 《阿凡达》的前世今生
      
5亿美元投资 《阿凡达》背后的经济支撑
      
诸多新技术应用 《阿凡达》开创电影新时代
      
百万亿次运算 《阿凡达》背后的超级计算机揭秘
      
CUDA架构应用 《阿凡达》场景渲染的秘密武器

诸多新技术应用 《阿凡达》开创电影新时代

  说《阿凡达》是史诗,并不仅因为他是孕育了十几年的一个梦想,那样的话就只是卡梅隆一个人的史诗,同样的也不仅仅是因为他的票房,那都是铜臭。。。不得不承认,虽然这话有点言不由衷,不过电影票房总是能打破的,只不过是时间早晚的问题,因为电影技术总是进步的,总会有更好的电影出现,地球上的人口是增长的,总会有更多看电影的人出现,通货膨胀年年都有的,总会有更高的票价出现。。。。。。我们说他是一部史诗,是因为他开创了一个时代,一个3D与和数字特效的新时代。

  作为以勇于承担风险而闻名好莱坞的技术狂人,卡梅隆的每一次尝试都为后来的导演提供了可供借鉴的标杆,这一次也不例外,他留下的不仅仅是电影拍摄的思想,还有更加真实的可供后来人使用的3D摄影机、虚拟摄像机以及表演捕捉的范例,还有其首次尝试的GPU加速渲染技术。以往困扰卡梅隆的技术难题在IT飞速发展的大背景下显得不值一提。

阿凡达
为了《阿凡达》,卡梅隆参与研制了新的3D摄像系统

  在3D拍摄上,卡梅隆与索尼公司合作,使用8台Sony HDC-F950数字电影摄像机及8部Sony CineAlta F23数字电影摄影机组成的3D拍摄系统,此3D摄影系统被命名为:Fusion Camera-3D System,这使得其拍摄效果与以往3D电影相比有了极大的提高。

阿凡达
虚拟摄像技术中,演员需要在绿幕前表演,后期再通过渲染添加背景

  而作为一部60%的镜头无法实景拍摄,虚拟演员要远远多于真人演员的科幻电影,注定了《阿凡达》的拍摄要主要靠电脑特技来完成,虽然卡梅隆一再强调特效永远无法取代故事成为电影的主角,但是不可否认,正是炫目的特效成就了《阿凡达》,不然,仅仅凭借那个典型的美国式个人英雄主义加谈情说爱的故事情节,要想取得这么大的影响力,难。

阿凡达
卡梅隆还专门开发了可以实时显示虚拟场景的显示屏

  而要对虚拟人物进行拍摄,就不得不用到虚拟摄像技术,而在这方面,卡梅隆此次也进行了成功的应用。

阿凡达
《阿凡达》女主角的模型

阿凡达
演员进行动作捕捉表演,有时候看上去很傻

  在这里我们先简单介绍一下这一类科幻电影的拍摄方法,除了可以实景拍摄的镜头外,其他的镜头主要需要经过三个阶段的制作,分别是数字建模,也就是在电脑上作出虚拟人物的模型;虚拟摄像,让演员穿上装有传感器的衣服,通过表演捕捉等技术采集身体各部分的参数并运用在虚拟模型上,让模型动起来;第三部分就是渲染,通过计算机技术让人物出现在虚拟的环境中。而虚拟摄像技术就出现在第二环节。

阿凡达
除了动作捕捉,这一次卡梅隆还加入了表情捕捉,使虚拟人物更栩栩如生

  以往的虚拟摄像技术主要是捕捉演员的动作,而对细节近乎苛求卡梅隆并不满足于此,要想取得逼真的效果,不仅要捕捉动作,表情也不能放松,《阿凡达》采用了经过卡梅隆改进后的表情捕捉技术,其让演员头戴一个固定有微型摄像头的头盔进行表演,在面部设置若干采样点,这样一来,虚拟人物的表情便也可以栩栩如生了,卡梅隆其实一直反对表情捕捉的说法,而是把这叫做表演捕捉,我们可以将表演捕捉技术理解为动作捕捉与表情捕捉的结合。

阿凡达
表情捕捉的采样点

  而在完成前两个环节之后便是最后的渲染环节了,所谓渲染就是为虚拟人物模型贴上皮肤,并将其放在逼真的虚拟环境当中,并要很好地处理光线以让其看上去就像是真的一样,而这一部分往往是电影后期制作中最为耗时的部分,因为我们知道电影其实是由一帧一帧的图像连续播放而成的,现在高清的影片每秒在24帧甚至更多,想象一下《阿凡达》两个多小时的时间,这还仅仅是剪辑后的时长,每一个画面都需要经过渲染加入纹理以及光影效果,其中的工作量可想而知。

  这么大的工作量自然不是要人工完成的,这些工作都是相当重复性的工作,完全可以由电脑来完成,当然,普通的电脑是不行的,其处理速度太差,而特效公司使用的都是超级计算机,而作为服务器频道,这才是我们要讨论的核心!>>

5《阿凡达》背后的超级计算机揭秘回顶部

传送通道:十四载等待 《阿凡达》的前世今生
      
5亿美元投资 《阿凡达》背后的经济支撑
      
诸多新技术应用 《阿凡达》开创电影新时代
      
百万亿次运算 《阿凡达》背后的超级计算机揭秘
      
CUDA架构应用 《阿凡达》场景渲染的秘密武器

百万亿次运算 阿凡达背后的超级计算机揭秘

  好了,经过层层剥茧,欢迎各位朋友进入本篇文章的核心部分,能够坚持到此处的朋友都是有耐心的人,常言说的好,坚持是胜利的法宝,相信大家有这种精神,一定都是事业有成的人啊。

  在前面我们就说过,拍摄这种虚拟场景较多的电影主要是有建模、虚拟拍摄以及渲染三个主要部分,当然,这只是简单的概括,具体其中的细节就多了,那是三天三夜也说不完啊。。。当然,里边功夫太多,笔者也不可能全弄明白,呵呵。而在这三个环节中,最费功夫的差不多就是第三个渲染环节了,虽然这个环节是由人编好脚本后交给计算机来完成,但是极大的数据量即使是每秒运算达到200多万亿次的超算也不能等闲视之。据国外媒体报道,为《阿凡达》制作特效的数据中心,每秒就要处理7-8GB的数据,这样的处理能力自然不是普通计算机所具备的。

阿凡达
最新的全球超算TOP500排行榜上Weta Digital有6套设备上榜

  说到《阿凡达》的特效,我们必须要介绍一下制作这些特效的公司——新西兰的Weta Digital。Weta Digital是一家老牌的电影特效公司,其老板就是新西兰导演Peter Jackson,同样是一个技术狂人,这从其导演的《魔戒》三部曲、《金刚》等等电影就能看出来,而Weta Digital也由此积累了相当多的特效制作经,而从其装备上也是响当当,在2009年11月公布的世界超级计算机TOP500排行榜上,属于Weta Digital的系统就有6套,使用的均是惠普的刀片集群

阿凡达
Weta数据中心机房

  事实上,WetaDigital公司是由构建物理模型的Weta工作室和负责大规模运算的Weta数据中心两部分组成。其中,Weta工作室的数字艺术家们负责使用Maya和皮克斯的Renderman等软件把导演脑中所想变成三维图形。而的Weta数据中心的最主要工作就是图像的渲染。《阿凡达》就是由上面我们介绍的刀片集群合作进行的渲染,不过,具体是几个集群的合作我们就不得而知了,现在网上有一种说法是参与《阿凡达》制作的处理器达到40000个,如此算来就是上面6个集群全部参与也只是勉强接近这个数值,到目前为止,对于这方面的问题还没有官方的权威数字,我们也只能是猜测一下。

  不过WetaDigital的数据中心采用的是HP BladeSystem BL2x220c刀片服务器却不用猜测的。HP BladeSystem BL2x220c是惠普推出的超高密度刀片服务器系统,其密度目前在业界也是首屈一指,它采用了采用独特的“二合一(two-in-one)”设计,即把两台服务器结合在一个刀片机箱中。

阿凡达
HP BladeSystem BL2x220c刀片服务器

  HP BladeSystem BL2x220c使用的是个HP BladeSystem c7000 或者个HP BladeSystem c3000机箱,其中前者每个机箱可以容纳32台服务器节点,后者则可以容纳16台,而通过扩展,在一个42U的机架中,可以最多有128台服务器、1024个CPU核,以及4 TB RAM。这个计算密度是传统1U机架服务器密度的三倍。

阿凡达
机柜中的HP BladeSystem BL2x220c刀片服务器

  而在节点处理能力上,HP ProLiant BL2x220c的每个服务器节点最多支持2颗Intel至强4核CPU和 32GB RAM,每个服务器节点标配2个千兆以太网端口,可用于升级到万兆以太网或 Infiniband,从而为您提供更高的性能和更低的延迟互连。而在处理器的选择上,HP ProLiant BL2x220c可以支持45nm的至强5400系列CPU,并可以选购其中的L系列低功耗产品,实现节能。

  而从TOP500排行榜中公布的WetaDigital集群信息来看,该数据中心的刀片服务器中使用的就是至强L5400系列的处理器。而一个集群系统运行,节点之间互联链路的高效与否直接关系到整个集群系统运行的效率,据报道,WetaDigital的超算集群使用的便是万兆以太网方案,不过从TOP500公布的信息来看却是千兆以太网,目前那种说法比较靠谱暂时笔者还不好分辨,不过,其使用不是Infiniband倒是肯定的。

  数据的存储同样是个值得关注的问题,高清影片的数据量非常大,电影完成时一帧的数据是12 MB,一秒钟24 帧,每分钟的数据就有 17.28 GB,而整部《阿凡达》长达160多分钟,其中的数据量可想而知,而这还仅仅是剪辑完成的成片的数据,加上前期拍摄的以及后期制作所需的图片、素材等等,整部《阿凡达》电影产生的数据据说在3PB左右。

阿凡达
Weta数据中心机房的水冷设备

  这是一个什么概念呢,1PB=1024TB,1TB=1024GB,1gb=1024MB,而普通的一部RMVB格式的影片也就是500MB左右,美国国会图书馆今年5月份存档网络数据的大小也仅仅是85.3TB左右。而据国外媒体报道,如此多的数据Weta Digital使用了BlueArc 和NetApp的存储来进行存储。

  如此复杂的任务与强大的超算集群,工作时耗电与发热自是不可避免的,为保持机房平稳运转,Weta数据中心装配了强制水冷设备,提升地板增强散热,但也只是勉强抵挡为《阿凡达》这样的电影运算时散发出的强大热力。好在他们的选址让冬天需要的制冷成本大大降低,全水冷的总造价要低于使用空调的费用。每年因为调整一度室温,他们可以节省几万美元。而就因为这个数据中心比同等规模的机房节省40%制冷成本,Weta数据中心最近还获得了一个新西兰颁发的节能奖。>>

6CUDA架构 《阿凡达》渲染的秘密武器(一)回顶部

传送通道:十四载等待 《阿凡达》的前世今生
      
5亿美元投资 《阿凡达》背后的经济支撑
      
诸多新技术应用 《阿凡达》开创电影新时代
      
百万亿次运算 《阿凡达》背后的超级计算机揭秘
      
CUDA架构应用 《阿凡达》场景渲染的秘密武器

 CUDA架构应用 《阿凡达》场景渲染的秘密武器(一)

  《阿凡达》美轮美奂的电脑特效于不同于地球风物的外星球生态固然漂亮,但却为后期制作带来了不小的负担,前一段时间火热上映的《2012》中仅使用了130多个需要模拟的特效镜头,完成这些镜头的计算就用了四个月时间。而《阿凡达》绝大多数场景无法实景拍摄,800多个虚拟人物的镜头制作显然需要数倍与这个时间,但是,在商业社会,大家都学过事物的价值是由完成该事物的无差别劳动时间决定的,时间越长,价格越高,但是如果价格太高没人消费的话,那就与0没有差别,所以,想一个加快制作进度的方法是非常必要的,这一次卡梅隆想到的是通用GPU计算。

阿凡达
相同体积下Tesla架构GPU系统与CPU架构服务器的运算速度对比

  说起GPU,大家都不会陌生,我们电脑里的显卡使用的就是GPU,不过,普通的显卡只是加载了图像显示方面的功能,并不能完成图片显示之外的功能,但是,这实际上却是大材小用了,现在每个显卡都有上百个流处理器,每个流处理器都可以单独完成运算任务,这与目前多核处理的潮流非常吻合,与CPU这么多年发展目前只做到十几个核心不同,GPU生来就是为并行计算所生,不过以往的GPU只专注于图形计算,因此并没有什么通用计算程序能够运行在GPU上,这一点,直到英伟达推出CUDA架构才有所改变。

阿凡达
GPU并行运算示意图

  CUDA是一种由NVIDIA推出的通用并行计算架构,该架构使GPU能够解决复杂的计算问题。 它包含了CUDA指令集架构(ISA)以及GPU内部的并行计算引擎。 开发人员现在可以使用编程语言来为CUDA架构编写通用程序。不过,目前基于GPU的通用应用程序还很少,很多的应用如果想要使用在GPU上需要专门的改写,将原本用于CPU的指令改写成用于GPU的程序,就像《阿凡达》所使用的光线追踪引擎。

阿凡达
构建于CUDA架构的新光线追踪引擎效果非常不错

  为了在更短的时间内完成复杂场景的渲染,同时花费更少的成本和使用更少的处理器,Weta Digital选择与NVIDIA合作来开发新的光线追踪引擎。为此,NVIDIA研究院资深设计师Jacopo Pantaleoni及其团队专门远赴新西兰,常驻当地数月之久,开发出了新的开发了一款叫做PantaRay的全新预计算引擎来为Weta VFX流水线赋予高性能计算能力。

  同时,体会到PantaRay强大功能的Weta Digital还进一步运用NVIDIA技术、发掘大规模并行计算以及GPU的计算能力,将Weta PantaRay引擎移植到基于CUDA的GPU上来,这一移植实现了25倍速度提升,而其所使用的硬件是基于NVIDIA Tesla S1070 GPU的服务器而非基于CPU的服务器。

阿凡达
《阿凡达》光线追踪运算服务器是基于NVIDIA Tesla S1070 GPU的服务器

>>

7CUDA架构 《阿凡达》渲染的秘密武器(二)回顶部

传送通道:十四载等待 《阿凡达》的前世今生
      
5亿美元投资 《阿凡达》背后的经济支撑
      
诸多新技术应用 《阿凡达》开创电影新时代
      
百万亿次运算 《阿凡达》背后的超级计算机揭秘
      
CUDA架构应用 《阿凡达》场景渲染的秘密武器

CUDA架构应用 《阿凡达》场景渲染的秘密武器(二)

  Tesla S1070 GPU计算服务器外形采用1U机架式服务器设计,配备有四张C1060运算处理器,包含四颗Tesla T10 GPU,总计960个计算核心,核心频率达到1.5GHz,总运算能力4TFlops。每颗GPU搭配4GB 512bit GDDR3 800MHz存储器,总量高达16GB,存储带宽达到408GB/s。整机功耗为700W。Tesla GPU服务器产品是业界首个利用GPU计算能力的服务器系统。

阿凡达
基于NVIDIA Tesla S1070 GPU的服务器内部

阿凡达
基于NVIDIA Tesla S1070 GPU的服务器接口

  仔细看Tesla S1070 GPU计算服务器的内部,并未发现主板,处理器以及系统内存等常规设备。其实并不奇怪,Tesla S1070是专为协同主服务器工作而设计的,并非一个独立工作的系统。因此Tesla S1070设计有两个外置式接口——第二代PCI Express x16通道贯穿于Tesla S1070和主服务器之间,而主服务器一端则需安装使用NVIDIA的第二代PCI Express x16接口卡。

阿凡达
基于NVIDIA Tesla S1070 GPU的服务器连接示意图

  而该服务器所使用的Tesla T10 GPU芯片内部结构非常庞大,有着240个处理核心,14亿个晶体管,单GPU处理能力达到1Tflops。Tesla T10GPU芯片采用的是SIMT(单指令,多线程)架构,这就给了软件开发者很大的空间用来考虑功能和线程。

阿凡达
Tesla C1060运算器和一般显卡外形并无迥异

阿凡达
Tesla C1060运算器性能

  考虑到Tesla T 10 GPU芯片最多能够支持4GB内存容量,因此对于动辄处理Tb数量级数据的高性能计算机(HPC)而言,Tesla 10足以胜任。和新款GeForce显卡一样,Tesla T10支持IEEE 754双倍精度浮点解码(floating-point encoding),相比台式机电脑应用领域而言,此特性无疑对高性能计算机更具吸引力。

阿凡达
Tesla T10 GPU芯片

阿凡达
典型CUDA架构平台

  好了,《阿凡达》的故事终于讲完了,在您读这篇文章的时候,这部集合了梦想、美元与IT的史诗正在各大院线攻城拔寨,为了夺取票房历史冠军的头衔而努力着。在写这篇文章之前,笔者也时常感叹国内所谓大片的质量为什么就总也上不去,但是在这篇文章之后,我终于明白了,不是国产大片的故事太简单,而是这个世界的技术发展太快了。另外提醒大家一下,据说卡梅隆最初的82页剧本在网上有下载,感兴趣的朋友可以找找,不过,笔者不能保证你能找到哦。[返回频道首页]

为您推荐

加载更多
加载更多
加载更多
加载更多
加载更多
加载更多
加载更多
加载更多
加载更多

服务器论坛帖子排行

最高点击 最高回复 最新
最新资讯离线随时看 聊天吐槽赢奖品