北京天文馆数字工作室艺术使科学平易近人【精品-doc】

北京天文馆数字工作室艺术使科学平易近人【精品-doc】 北京天文馆数字工作室:艺术使科学平易近人 Sun与AMD联手提供动力 我们的宇宙从大爆炸至今已经过了140亿年的漫漫历程，而所谓的人类文明才发展了区区几千年。在人类出现之前，地球、太阳系，以至整个宇宙发生了一系列令人惊叹的事情，引起了人类对太空的无限遐想。 2004年，北京天文馆新馆试运行，各方面设施都达到了国内领先、世界一流的水平;其老馆天象厅将在2008奥运之前改造完毕，届时北京天文馆将拥有世界上最强大的数字球幕电影播放能力。数字天象节目是目前世界天文馆节目的发展趋势，具有比传统光学天象节目更丰富、更有力的表现手段，对于已经习惯于大制作、大场景电影画面的现代观众而言，更符合他们的审美习惯。北京天文馆是国内唯一的大型专业天文馆，从建馆以来就是北京市的科普教育基地之一，利用数字天象节目，让天文科学更加平易近人，是北京天文馆的重要使命。此前的大型数字天象节目市场基本被国外片源包揽，北京天文馆数字宇宙剧场的开场节目就是来自纽约海登天文馆的《寻找生命--我们是孤独的吗》。 北京天文馆数字工作室是为新老天文馆天象节目的制作而成立的，由一群平均年龄不到30岁的年轻人组成。无论是在传统光学天象厅加入现代化的数字元素，还是在世界领先的数字宇宙剧场玩转酷炫的声光效果，都始终秉承“艺术使科学平易近人”的宗旨，在天象节目制作这个国内没有同行的领域里，独自探索着实践的道路。 “工欲善其事，必先利其器”，为了向北京天文馆提供数量更多、影像更清晰的数字天象节目，北京天文馆数字工作室必须建造业界一流的天象节目制作平台系统，以强大的计算能力来满足高品质的影像需求。在经过广泛的选择、比较和测试之后，Sun和AMD合作提供的30台Sun Fire X4600服务器成为了北京天文馆数字天象平台系统的核心服务器。 客户需求:需要生产更多的高清晰数字天象节目 北京天文馆数字工作室担负着新老天文馆四个剧场节目的制作和监制，其理想是把科学普及和人文关怀有机结合，制作出具有东方文化特色的世界一流的节目，让视听效果成为传达科学知识的效果，使公众萌发对天文学这一学科的关注和兴趣。 2007年1月26日，由北京天文馆数字工作室制作的第一部国产的数字天象节目《迷离的星际》在北京天文馆与市民见面，这是第一个纯中国制造的科普大片。为了制作数字天象节目，2006年，北京天文馆数字工作室建造了采用当时国内外最为先进的软硬件设施的数字天象平台系统，为数字天象节目制作提供了动力。 为了让参观者获得更加真实的天文体验，随着北京天文馆老馆的升级改造，北京天文馆 数字工作室需要制作分辨率更加清晰的数字天象节目，最高分辨率将达到每帧8Kx8K，而数字高清图像的分辨率只有2Kx1K。对于如此高品质的影像，北京天文馆数字工作室原有的数字天象制作系统的计算能力无法满足需求。同时，3D、4D剧场也需要更新节目，这同样需要庞大的计算和存储能力作为支持。 北京天文馆数字工作室的宋宇莹主任说，高清晰的数字天象节目计算能力非常高，这样才能满足包括搭建场景、渲染、合成、配音、节目测试等所有流程的数字节目制作。与其他节目不同的是，高清晰数字天象节目的一个建模动画文件就有500M—600M，一般的计算机根本连文件都无法打开。全新数字天象节目数字平台的建设迫在眉睫。 高性能建造强大集群渲染系统 解决:Sun和AMD以64位 数字天象节目制作中很大部分内容是做为大型幕布投影或是穹幕数字电影准备的，相对于普通的节目制作，大部分的内容需要依靠科学数据建模渲染完成，实拍的内容相对较少。就用数字手段生成影像而言，天象节目制作与其它的影视制作中数字影像的制作流程并无不同，差异在于最终渲染画面的分辨率比较大，场景中要使用大量的高分辨率纹理贴图和需要耗时计算的粒子、光照、光线的反射与折射等效果，渲染时所有这些要消耗掉制作中大部分的时间，想要及时地交付节目，只有缩短这部分时间，借助集群渲染系统强大的运算能力提供最大支持。 北京天文馆数字工作室认为，高性能集群渲染系统必须采用64位系统，因为32位计算的局限性不仅体现在处理器的计算能力上，还体现在系统对内存的控制上。传统的32位计算系统被限制在4GB的内存寻址能力上，这使得很多需要大容量内存的大规模的数据处理程序在这时都会显得捉襟见肘，形成了运行效率的瓶颈。而AMD的64位计算则可以突破这两大限制。 北京天文馆数字工作室在对业界领先的2路、4路、8路X86服务器系统进行了统一的测试之后，Sun Fire X4600以领先的体系架构、高性能、优异的测试数据，获得了北京天文馆数字工作室的信赖。在测试结束之后，北京天文馆数字工作室利用30台Sun Fire X4600服务器建造了集群渲染系统，共包含160颗AMD皓龙处理器，运行Maya软件。集群渲染的基本思路就是通过完善的任务调配管理系统，把渲染的任务分配给多台主机，通过协作的方式来完成镜头的渲染，节省渲染时间。为了保证系统的良好运行，北京天文馆数字工作室购买了Sun公司的3年7X24小时金牌服务。 宋主任说，在拿到了主流厂商的8路64位PC服务器之后，我们打开了机器的后盖，优势就一目了然。有的厂商的服务器架构和线缆布局混乱，极为影响对服务器的维护和管理;而且一旦环境条件比较差的时候，就会产生很大的问题。Sun服务器的体系结构则全面避免了这些问题，使我们的维护和管理极为方便。 宋主任认为， AMD皓龙处理器基于独有的直连架构，具有超强的计算性能，是支持实现北京天文馆天象节目制作系统成功升级的关键。AMD皓龙处理器以其出色的真多核架构达 到处理器核心之间的高速数据交换，实现了节点的出色性能提升，满足了北京天文馆对高性能渲染的需求。 Sun Fire X4600 服务器采用 AMD Opteron 处理器，其模块化设计使得升级到未来的处理器技术非常简单且无任何破坏性。它最多支持8 个双核 AMD Opteron处理器，内存可达 256GB，最多4个 SAS 磁盘驱动器，6个PCI-Express、2个PCI-X插槽，4个10/100/1000自适应网络端口，增加了基于IPMI的内置管理支持，这些特性为北京天文馆数字工作室提供了强大动力。在X86服务器领域，Sun将X86服务器的技术特性与高端服务器市场的技术实现了全方位的结合，包括Solaris 10、虚拟化技术、体系结构设计、管理软件等，将X86服务器的计算密度和能耗都提到了最高层次上，引领了X86服务器市场的潮流。 AMD皓龙处理器基于一致的架构，以直连架构减少和消除系统架构所带来的真实挑战和瓶颈，并支持x86虚拟化技术，能够实现从双核到四核的无缝升级，继续保持领先的功耗比。新一代AMD皓龙四核处理器，借助增强的 AMD PowerNow!?、CoolCore 技术?、双路动态电源管理等技术，巴塞罗那实现了更低的功耗;借助AMD 平衡智能缓存、AMD 内存优化技术、AMD 宽位浮点计算加速，实现了性能的全面飞跃，包括HPC、数据库、Web应用、虚拟化等。 客户利益:为北京天文馆提供更多高清晰数字天象节目 宋主任说，全新数字天象制作平台系统的建成，不但可以解决北京天文馆数字宇宙剧场节目源的问题，还可以解决未来天文馆3D剧场和4D剧场的节目源问题，制作的节目还能向下兼容，在世界各国不同的天象厅播放，甚至还能够直接冲印成不同规格的电影胶片，在所有的球幕、穹幕、巨幕影院播放，从而很好的提升北京天文馆的社会效益、经济效益。 在Sun和AMD的帮助下，全新数字天象制作平台与以往的系统相比，性能提高了数倍。新的集群渲染系统可以进行灵活的管理，在渲染任务分配时，可以分配到每个CPU上。同时，整个系统具有很好的可扩展性，能够充分满足未来的需求。宋主任说，新的系统运行效果很好，为更多数字天象节目的诞生，提供了强大动力，为观众呈献出更多身临其境的景象。