关于边缘计算:基于边缘计算的渲染新应用

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近期，由边缘计算社区举办的寰球边缘计算大会深圳站圆满闭幕，会上火山引擎边缘云产品经理黄旭能分享了《基于边缘计算的渲染新利用》，从行业需要登程，介绍了传统渲染面临的挑战以及火山引擎基于边缘计算构建的渲染新利用及其最佳实际。

近几年来国产动漫正在崛起，依据艾瑞征询剖析报告，2020 年中国动漫生产总值达 2212 亿元，相比 2010 年增长近 5 倍；在游戏方面，3A 大作游戏云化也逐步成为趋势，预计 2025 年，云游戏支出将达到 342.8 亿元。

另外，《“十四五”数字经济倒退布局》中也明确提出要倒退互动视频、沉迷式视频、云游戏等翻新业务。随着动漫、云游戏等行业的倒退，用户对更高质量、更沉迷式的玩法要求越来越高，传统的渲染模式开始面临挑战。

常见的渲染次要分为离线渲染和实时渲染两种类型，如影视动画、院线大片，其视觉效果都是由离线渲染生成的。传统的离线渲染生产流程包含三维设计、骨骼绑定、动画设计、特效渲染和前期等。如上图，右边是设计师的日常工作环境，设计师须要在本地三维软件上实现建模、绑定和动画设计。因为受限本地机器的算力限度，设计过程中只能看到十分毛糙的成果，而 通过离线渲染后，能够生成如右侧十分精细化的图片，在色调、纹理、粒子成果相比本地都有十分大的晋升，成果也更加酷炫和震撼。

然而传统离线渲染工夫往往十分长，一台机器渲染一帧影视级别的图片可能须要将近 50 个小时，按 1 秒 24 帧算，则 1 秒短片须要间断渲染 50 蠢才能够实现，可见 离线渲染是通过算力的工夫积攒来实现照片级图片的渲染生成的。

讲完离线渲染，再给大家分享一下实时渲染的传统生产流程。咱们在玩大型 3D 游戏时能够自在操控，游戏动效和画面特效实时出现，这都是计算机实时渲染生成的。上图右边是游戏引擎 UE4 的开发环境，开发者在这里实现模型绑定、动画设计和游戏逻辑的设定。左边是用户玩游戏的渲染成果，能够看到成果是统一的。

基于本地机器弱小的算力，能够在开发过程中即可实时看到渲染成果，1:1 还原游戏玩家的体验感，然而这对用户的硬件要求十分高，通常须要依赖高端低廉的显卡，老本较高，且成果无法比拟离线渲染的成果。可见 实时渲染是通过高端的硬件来短时间提供大量的算力，最终保障较高质量的实时交互体验。

离线渲染次要利用于影视特效、CG 动画、家装设计等场景，而实时渲染则更多利用在对实时互动要求比拟高的场景，如云游戏、AR/VR、虚构培训等。进一步来看，目前图形渲染支流的实现技术有如下三种，包含光栅化、光线投射、光线追踪。这三种形式实质都须要大量的算力去模仿事实中光线反射和折射的仿真成果，从而渲染出图片上的每一个像素，传统形式个别都是由核心云提供算力撑持。

但随着业务的倒退，比方影视动画渲染亟需更低的带宽老本、直播场景的特效渲染亟需更实时的人脸追随、云游戏场景的交互亟需更低的时延响应，这些场景既要求高质量的渲染成果，同时还须要保障实时的交互体验，所以对算力有更高的性能要求和更低的时延要求。

而 “边缘计算”是在更凑近用户的地位，提供通用、高效、低时延的算力资源，能够更大程度地减速渲染效率，进而能满足更多的场景需要，甚至催生出更多翻新玩法。以下将具体分享咱们如何基于边缘计算来构建新的渲染利用。

首先来看一下咱们边缘渲染的整体架构。

应用层次要蕴含边缘渲染农场和边缘实时渲染，是基于边缘云原生操作系统构建的 PaaS 和 SaaS 平台，通过智能调度、资源编排等外围能力，配合优化的网络传输协定和实时音视频通信协定，为影视动画制作、虚构培训、数字人、云游戏、AR/VR 等场景提供高质量的实时渲染和离线渲染能力。
“边缘云”底座具备覆盖全国各省市的边缘计算节点，反对多种 CPU/GPU 算力规格、反对就近接入，为渲染业务提供短缺的算力撑持；根底资源层则提供 100Ge/25Ge 的智能网卡、并提供反对复线、多线等多种网络状态，保障低时延的交互体验。

本文将以离线渲染为例，重点介绍火山引擎边缘渲染的外围产品能力及最佳实际案例。

边缘渲染农场是基于边缘计算的离线渲染平台，用户将工作提交至云端渲染农场，由农场实现渲染工作并返回后果。基于边缘云海量、弹性的资源个性、稳固平安的零碎能力，渲染农场实现百万渲染帧队列轻松编排、渲染工作就近调度、多任务多节点并行渲染，极大进步影视行业、家装行业的老本效益和渲染效率。

为什么须要边缘渲染农场？咱们能够来看一组数据比照，假如渲染一部 100 秒的短片，1 秒 24 帧，单台机器渲染一帧均匀时长 50 小时。在晚期传统的本机渲染中，渲染这一部短片大略须要 12wh 的渲染时长，工作效率极低；而起初迫于我的项目交付的工夫压力，往往须要多台机器来并发渲染进步工作效率，所以局部企业会抉择自建渲染农场来减速渲染，然而从固定资产的老本思考，往往只会购买大量机器，渲染工夫仍旧很长，如自建农场有 6 台机器依然要花 2wh，同时还要本人保护散发策略和机器调度等运维管控能力，老本较高。

而边缘渲染农场则能从数量、老本、品质给客户极佳的渲染体验，基于全域笼罩的边缘渲染节点，从数量规模上看，千级主机同时并发只须要 120h 即可实现渲染，效率晋升 1000 倍；就近接入、按需付费也能极大降低成本；同时欠缺的多租户隔离、散发策略和调度机制，为海量的并发渲染保驾护航。

边缘渲染农场能极大地减速内容创作的生命周期。咱们在设计师传统的本地三维设计流程中，在提交渲染这一步，从提交用户本机转化为提交边缘渲染农场，农场实现渲染并疾速返回后果。用户只有实现“接入、上传、渲染、下载”四步，即可轻松拿到渲染后果。平台基于边缘云海量、弹性的资源，实现百万渲染帧队列轻松编排、工作就近调度、多节点并行渲染等外围能力，来进一步保障用户的渲染体验，极大进步影视动画、家装设计的渲染效率。

首先，设计师在本地实现三维建模、绑定和动画设计后导出工程文件并上传至渲染平台，文件就近存储在边缘云端，上传实现后设计师设置渲染参数并提交工作，边缘渲染平台继而就近下发指令，从存储集群中本地读取工程文件，并通过分片策略将子工作散发至集群中的渲染节点。

分片策略会依据以后资源忙碌状况和工程文件的帧数动静调整策略，比方在领有 100 台闲暇的机器集群中，1000 帧将会切成 10 帧每个分片来调度渲染集群，最大限度利用集群的算力，进而晋升渲染效率。工作实现后渲染后果存储回边缘云端，同时用户会接管到渲染实现的音讯，点击下载即可拿到最终的渲染效果图。

基于为用户提供的高速渲染服务，咱们提炼出边缘渲染农场的四大产品个性：

第一，简略易用，咱们提供可视化的交互客户端，用户拖拽即可上传工程文件、点击即可一键提交渲染。同时反对渲染进度实时查看，工作节奏随时掌控。
第二，平安传输，咱们反对数据加密和断点续传，能够保障文件的高效传输。
第三，极速渲染，多任务多节点并行渲染，同时反对算力资源的弹性扩缩容，能极大晋升渲染效率。
第四，高效存储，咱们应用基于 NVMe SSD 盘的分布式存储计划，可能提供超高 I / O 性能，轻松应答海量小文件的并发读写。

这些个性保障了极佳的渲染体验。上面，我将给大家分享一下边缘渲染农场在一些特定用户场景中的实际和案例。

首先，鼎力教育动画渲染案例。鼎力教育是一个面向青少年的教育平台，有大量动画培训视频的制作需要。鼎力教育之前都是用本地机器进行渲染，一部片子须要将近 30 天的渲染工夫，周期十分长，并且须要的机器数量比拟大，还须要进行技术保护；在接触边缘渲染农场后，发现边缘渲染农场能够近场调度，并且能够同时应用上百上千台机器同时渲染，本来须要 30 天的渲染工作，只须要 3 天就能实现，效率晋升了 90%。目前在咱们平台上，鼎力教育每周仍放弃较大的渲染量。

其次，住小帮家装渲染案例。住小帮是一个互联网家装平台，平台冀望通过极速渲染来帮忙用户疾速看到本人将来的家。如图所示，右边是三维家装设计的界面，左边是渲染进去的全景图。平台反对用户在 APP 上疾速搜户型、一键智能摆放家具、一键渲染来疾速实现 VR 全景图输入。但渲染往往须要较长的工夫，而用户则须要短、平、快的用户体验。疾速渲染并出现，升高用户期待时长是住小帮业务面临的挑战之一。边缘渲染农场通过全域笼罩的边缘异构算力，联合近场调度、智能散发等能力，疾速实现全景图从数据采集、传输，到渲染、缝合，再到最终出现的业务闭环，最终助力住小帮实现分钟级的出图体验。

除了上述两个案例，边缘渲染农场 还在影视动画、游戏、影视特效等多个场景落地，以优质、高效渲染服务能力助力业务晋升渲染效率，解脱资源解放。** 将来，咱们心愿可能携手各界合作伙伴，在工业视觉、数字孪生、三维路线模仿、动画渲染等畛域摸索更多可能性，诚邀大家一起，共创边缘新生态。

正文完