پيشرفت توان پردازش رايانه‌ها کمک‌هاي بزرگي در راستاي تحقق تصورات و خلاقيت‌هاي بصري داشته، اما بال پرواز خيال انسان هميشه گامي جلوتر از توان معمول رايانه‌ها طلب کرده است. يکي از چالش‌هاي اصلي استوديوهاي مختلف پويانمايي و جلوه‌هاي ويژه فراهم آوردن توان پردازش كافي براي نياز رو به رشد هنرمندان اين عرصه بوده و مي‌باشد. راه‌حل اين مشکل، تقسيم کار بين چندين رايانه و انجام پردازش به صورت همزمان و موازي است. به عنوان مثال، در مجموعه سه‌گانة «ارباب حلقه‌ها» 3200 پردازنده به صورت موازي به مدت بيش از 6 سال به کار گرفته شد تا ساخت اين فيلم امکان‌پذير شود .
در استوديوهاي پويانمايي ايران نيز حرکت به سمت توليدات سه‌بعدي با کيفيت بالاتر و حجم بيشتر مشاهده مي‌شود، اما محدوديت توان پردازش در استوديوها هنرمندان را با مشکل روبرو کرده است، زيرا استفاده از مدل‌هايي با جزييات بيشتر، پديد آوردن صحنه‌هاي غني با عناصر زياد و يا استفاده از فناوري هاي نورپردازي واقع‌گرايانه زمان رندر را به شدت افزايش مي‌دهد.
با توجه به اينکه براي توليد هر ثانيه انيميشن لازم است 25 فريم رندر شود، براي تهية هر دقيقه انيميشن بايد 1500 فريم رندر شود. اگر زمان ميانگين رندر يک فريم را 5 دقيقه در نظر بگيريم، بالغ بر 7500 دقيقه يا به عبارتي 5 روز زمان پردازش لازم است. حال اگر پردازش اين انيميشن به يک رندر فارم با 10 گره پردازشگر واگذار شود، کل عمليات رندر ظرف 12 ساعت يا نيمي از روز انجام خواهد شد . انجام عمليات رندر روي رندر فارم مزاياي متعددي دارد كه از آن جمله مي‌توان به موارد زير اشاره نمود:
كاهش زمان رندر پويانمايي‌ها و در نتيجه امكان توليد حجم بيشتري از پويانمايي
بيكار بودن رايانة انيماتور در زمان رندر و امكان استفاده از آن و در نتيجه دستيابي به بهره‌وري بالاتر
كوتاه شدن زمان چرخة «رندر – تصحيح – رندر» و در نتيجه امكان انجام تصحيحات بيشتر در زمان مشابه براي دستيابي به كيفيت بالاتر
رندر فارم علاوه بر امکانات فوق، بستري با استانداردهاي بالاي IT فراهم مي‌کند، اين بستر شامل شبکه پر سرعت و منبع ذخيره‌سازي مرکزي امن و سريع است. اين امکان براي استوديوهاي کوچک قابلیت استفاده ازمواردی مشابه امکانات IT يک استوديوي بزرگ را با دردسر بسيار کمتر فراهم مي‌کند. به عنوان مثال وجود منبع ذخيره‌سازي مرکزي در استوديوها، دسترسي به فايل‌ها را بسيار آسان نموده، از مشکلات ناشي از متفرق بودن فايل‌ها و منابع ديگر جلوگيري مي‌کند .
همانطور که از عنوان رندر فارم (Render Farm) پیداست، رندر فارم یک مزرعه است.،فقط به جای اینکه در آن تعداد زیادی گندم وجود داشته باشد، تعداد زیادی سیستم کامپیوتر وجود دارد. به هریک از این کامپیوتر های داخل رندر فارم یک گره یا Node می‌گویند.
یک سیستم رندر فارم متشکل از ده‌ها یا بلکه صدها سیستم کامپیوتری است که همه آنها وظیفه دارند تا یک پروژه انیمیشن را رندر کنند.
در مثال قبل اگر بخواهیم از رندر فارم برای رندر پروژه استفاده بکنیم ، در صورتی که این رندر فارم دارای 120 عدد Node باشد، کل پروژه تنها ظرف یک روز رندر می شود !!!
بنابراین رندر فارم یک بخش جدانشدنی در پروژه های انیمیشن و جلوه های ویژه بزرگ می باشند.
پردازش موازی در رندرفارم :
در سیستم رندر فارم پردازش و رندر فریم ها به صورت Parallel یا موازی انجام می شود، منظور این است که چندین فریم پروژه همزمان با هم، توسط چندین سیستم کامپیوتر رندر می شوند، البته این امکان هم وجود دارد تا تنها یک فریم از پروژه را به صورت موازی توسط چندین کامپیوتر و CPU رندر کرد که بعدا توضیح خواهم داد.
نحوه تقسیم پروسه رندرینگ در رندر فارم :
معمولا به دو روش این عملیات تقسیم سازی انجام می شود :
تقسیم رندر به هر یک از Node ها به ازای هر فریم، در این روش هر فریم (یا چند فریم) از پروژه روی یک Node منحصر به فرد انجام می‌شود.
روش تقسیم (Distribution) یک فریم از پروژه روی چندینNode ، در این روش یک فریم از کار همزمان توسط چندین Node یا کامپیوتر رندر می شود، معمولا از این روش برای رندر پلانهایی استفاده می‌شود که رندر هر فریم از آن نیاز به مدت زمان بسیار زیادی دارد. همچنین در هنگام ساخت پروژه، اشخاص رندر کار و نورپرداز، برای اینکه خیلی سریع می‌خواهند نتیجه کار خود را ببینند و مشکلات آن را پیدا بکنند، از این روش استفاده می‌کنند.
نحوه عملکرد روش Distribution:
در این روش یک فریم از پروژه به جای اینکه روی یک سیستم رندر شود ، روی چندین سیستم رندر شده و نتیجه آنها باهم یک تصویر کامل را شکل می دهد. مثلا اگر یک تصویر با ابعاد 4k داشته باشیم که از تعداد زیادی مدل و نور تشکیل شده باشد، ممکن است رندر این یک فریم روی یک سیستم متوسط با CPU متوسط حدود 10 ساعت به طول بیانجامد، ولی با این روش میتوان برای رندر این یک فریم از سخت افزارهای چندین سیستم استفاده کرد تا زمان رندر فریم مورد نظر را به میزان قابل توجهی کاهش دهیم.
در حقیقت این روش چیزی شبیه همان باکت های (Bucket) رندر می‌باشند که در مرحله رندر می‌بینید، باکت های مربع های کوچکی هستند که یک فریم کامل را به چندین قسمت تقسیم می‌کند و هر Threat از CPU یکی از این باکت ها را رندر می‌کند. بنابراین هرچه تعداد Threat های CPU بیشتر باشد، تعداد باکت های بیشتری همزمان با هم تصویر را رندر می‌کنند. حالا فرض کنید به جای استفاده از یک CPU ، چندین CPU با هم روی رندر یک تصویر با هم کار بکنند.
رندر فارم سورین (Surin Render Farm):
شرکت هوشمند آرنا سورین یک سیستم رندر فارم، آماده به کار را طراحی و پیاده‌ساری کرده است که شما می توانید بسته به نیاز خود آن را شخصی سازی کرده و خریداری کنید
پیکربندی رندر فارم :
یک مجموعه رندر فارم معمولا از یک سیستم اصلی یا head node به همراه تعدادی گره پردازشی یا Render node تشکیل شده است. البته در کنار این گره ها معمولا گره های ذخیره ساز نیز هستند که وظیفه ذخیره سازی برخط (Online Storage) و ذخیره سازی Naerline را برعهده دارند.
وظیفه سیستم Head مدیریت و کنترل گره‌های رندر و همچنین محول کردن وظیفه رندر به آن سیستم ها می‌باشد.
عموما در گره های رندر، به دلیل اینکه آنها تنها وظیفه رندر کردن را برعهده دارند از CPU و RAM مناسب استفاده می‌کنند ، در این سیستمها نیازی به کارت گرافیک قدرتمند و یا حتی مانیتور و کیبورد نیست، تمام تنظیمات از طریق سیستم اصلی انجام شده و از طریق شبکه به گره‌های رندر منتقل می‌شوند.
به سادگی میتوان از طریق سیستم Desktop Monitoring وارد تک تک سیستم های Node شد و در صورت لزوم تنظیمات مربوطه را انجام داد.
بنابراین درکل میتوان گفت که شبکه بندی سیستم های رندر فارم را معمولا با یکی از دو روش زیر انجام میدهند.
اگر تعدادگره‌ها کم است میتوان کامپیوترها به صورت local و مستقیم (Workgroup) به هم وصل کرد، این روش برای مصارف خانگی که شاید نهایت 2 تا 3 کامپیوتر وجود داشته باشد مورد استفاده قرار می‌گیرد.
برای مواردی که تعداد بسیار زیادی سیستم کامپیوتر وجود دارند می‌توانیم از سیستم شبکه Domain استفاده بکنیم، بدین صورت که یک سیستم به عنوان سیستم اصلی یا Server مشخص می‌شود و بقیه سیستم های به عنوان سیستم Client مشخص می‌شوند. بنابراین نرم افزار اصلی مدیریت رندر یا مانیتورینگ باید روی سیستم سرور نصب شوند و نرم افزارهای مخصوص عملیات رندر یا Client باید روی سایر سیستم ها نصب شوند.
استفاده از رندر فارم در قالب Cloud Based Rendering :
در راهکارهای مبتنی بر ابر (Cloud Base) یا Cloud Applications نرم افزارهای مورد نظر مانند 3ds MAX و MAYA روی سیستم شخصی شما به صورت Local نصب نمی‌شوند و در حقیقت آنها روی سرور کمپانی ارائه دهنده این خدمات نصب می‌شوند، سپس شما از طریق بستر اینترنت با این نرم افزارها در ارتباط هستید به طوری که فکر می‌کنید روی سیستم شخصی شما نصب شده اند !
از همین قابلیت در رندر فارم هم استفاده می‌کنند، بدین صورت که سیستم های رندر فارم در شرکت هوشمند آرنا سورین پیکربندی شده اند و نرم افزارهای مدیریت رندر هم روی آنها نصب شده اند، سپس شما از طریق اینترنت از منزل یا محل کار خود می‌توانید پروژه های خود را روی این سیستمهای رندرفارم قرار دهید و با تنظیمات مربوطه روی نرم افزارهای مدیریت رندر از طریق اینترنت، عملیات رندرینگ خود را آغاز کنید.
