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Actualidad del Mundo del 3D:

Programas, Técnicas y Novedades

Granjas de renderizado. ¿Por qué y para qué?

En una animación o en imágenes 3D de alta calidad, a veces los tiempos de procesamiento entran en conflicto y se superponen con los tiempos efectivos de modelado. O simplemente no es suficiente el tiempo físico restante con el que se cuenta para completar el render de todos los frames. Aquí entra en juego la capacidad de procesamiento de una granja de render.

Un render farm o granja de render es en su definición más entendible un conjunto de computadoras que procesan información de render sobre una imagen fija o sobre una serie de imágenes, usualmente los cuadros o frames que componen una determinada animación. Este procesamiento se realiza a partir de la utilización de productos de modelado y render 3D tales como 3ds  MAX o 3ds MAX Design, Cinema 4D, Maya y también motores de render como V-Ray, Fryrender, Maxwell o Brazil.

Las imágenes de una película de animación o de un cortometraje poseen numerosos cuadros, y  la sucesión de los mismos construye la escena completa. Una granja de render divide el proceso entre varios ordenadores para que el tiempo de render sea el menor posible.

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Esta es una práctica muy utilizada en la industria del cine 3D ya que resulta imposible imaginar que una sola computadora pueda generar tantas imágenes por sí sola sabiendo que cada cuadro puede demandar varias horas de procesamiento y que para hacer un solo segundo de animación son necesarios entre 24 y 30 cuadros.


... Una granja de render divide el proceso de render entre varios ordenadores para que el tiempo de procesamiento sea el menor posible...

Asimismo, para imágenes fijas y utilizando los estándares de render actuales, es posible distribuir el proceso para un solo cuadro en múltiples PCs de modo tal que cada una de ellas genere parte de la imagen y luego el software se encargue de componer el resultado final.

Software de 3D y motores de render

Esto es posible hoy en día gracias a los productos de modelado 3D y render más populares tales como 3ds MAX y V-Ray que procesan en forma distribuida de manera sencilla y transparente para el usuario. La última generación de motores de render, además de distribuir el proceso final en varios equipos o nodos de render, permite utilizar esta misma potencia de procesamiento para hacer el render en pantalla aplicando cambios en tiempo real. V-Ray RT es precisamente uno de estos tipos de software. Estas modificaciones sobre luces, cámaras, y posiciones de objetos, evita la necesidad de realizar múltiples renders previos  de estudio, lo cual significa un ahorro muy importante de tiempo.

Estaciones de trabajo y nodos de render

Para trabajar adecuadamente hemos de preservar la estación de trabajo donde realizamos el modelado 3D y utilizar un nodo de render, básicamente una computadora adicional sin recursos gráficos, conectada en red a la anterior.  De esta manera el procesamiento, ya sea de estudio, de prueba o definitivo, lo realiza el nodo sin utilizar los recursos de la estación de trabajo.

Esta estructura de PC + nodo permite disponer de dos equipos que procesan simultáneamente en tiempos ociosos: el famoso “dejo procesando el render durante la noche”. Esta configuración es recomendable cuando las necesidades de producción de render son bajas

Redes de ordenadores caseras o de oficina

Otro recurso para disponer y aprovechar al máximo la potencia de procesamiento es el de utilizar todos los ordenadores disponibles dentro de una red y distribuir el trabajo de render entre los mismos, en aquellos períodos ociosos.

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Esta práctica, muy casera y poco profesional, presenta dos limitaciones básicas:

  • Los ordenadores deben estar disponibles por tiempo indeterminado, es decir, lo necesario para completar el proceso global de render.
  • La heterogeneidad entre los equipos, lo más usual en un entorno de oficina, obliga a esperar a que concluya el render en el equipo más lento para disponer del render completo.

De todas maneras esta solución no deja de ser útil. En efecto lo es en muchos casos si se administran adecuadamente el flujo de trabajo y la cola de render. Pero no son soluciones productivas. En muchas empresas, estudios de infografía y productoras de material tridimensional que crean constantemente contenidos digitales en 3D, aún se trabaja de este modo. Visualmente, la granja de render es la acumulación antiestética y de difícil acceso de equipos y estanterías.

Granjas de render para uso profesional


Estas granjas están, por supuesto, un paso adelante. La necesidad de disponer de recursos de procesamiento homogéneos y propios hace que cada vez más empresas inviertan en una granja de render propia e independiente de las computadoras de trabajo.

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Esto requiere disponer de un ambiente acondicionado, debidamente refrigerado e insonorizado y de un rack o armario donde poder alojar los elementos necesarios para el correcto funcionamiento de la granja. Se trata, pues, de los siguientes elementos:

  • Nodos de render

Ya hemos explicado de qué se trata. A mayor cantidad de nodos, menor tiempo de render. Es el componente principal de una granja y según el requerimiento y las condiciones de aislación existentes, son de tipo Single, es decir con una sola CPU por nodo, o Twin, con dos CPU por nodo. A su vez cada una de estas CPU normalmente tiene múltiples procesadores (Dual Core, Quad Core o los novedosos Six Core) con lo cual es posible disponer de hasta 24 cores en un solo nodo, en formato Twin.

... Resulta posible distribuir el proceso para un solo cuadro en múltiples PCs de modo tal que cada una de ellas genere parte de la imagen y luego el software se encargue de componer el resultado final...

La cantidad de nodos a incluir dentro de un armario-granja dependerá de múltiples factores, además del económico. Es recomendable evaluar el volumen de trabajo a procesar y los tiempos en que se desea realizarlo y a partir de allí analizar la cantidad y tipo de nodos a integrar, la potencia de los procesadores y el consumo de éstos; de la combinación de todos esos parámetros y el monto disponible para invertir obtendremos una configuración adecuada.

  • Switch de conectividad

Es aconsejable disponer de uno o más switches para conectar en un mismo rack los nodos y el acceso a los mismos desde las estaciones de trabajo

  • Switch de monitoreo

Permite ver el estado de funcionamiento de cada nodo en forma remota. Típicamente es un switch que se integra en el mismo rack y a través de una consola TFT, o de un monitor + teclado + mouse, es posible controlar el estado de actividad de cada nodo. Las configuraciones más sofisticadas incluyen la posibilidad de monitoreo desde cualquier PC de la red a partir de una tarjeta PCI-e instalada en los propios nodos, eliminando de este modo switches y periféricos para esta funcionalidad.

  • Servidor de archivos

Cuando se dispone de muchos nodos, varias estaciones de trabajo y sobre todo muchos proyectos de modelado 3D a procesar,  es altamente aconsejable y crítico disponer de un servidor de render donde almacenar escenas, librerías 3D, texturas, mapas, plug-ins, etc. y a la vez ir depositando los archivos generados por la granja.

... La necesidad de disponer de recursos de procesamiento homogéneos y propios hace que cada vez más empresas inviertan en una granja de render propia e independiente de las computadoras de trabajo...

Estos servidores, por su arquitectura de almacenamiento de discos múltiples normalmente de tipo hot swap, permiten concentrar toda la información relacionada con la actividad del modelado y render, con redundancia y la posibilidad de reemplazo inmediato de uno o más discos sin pérdida de datos y necesidad de detener proceso alguno.

  • UPS (Protección ininterrumpida de energía)

Su importancia y funcionamiento son los mismos que para cualquier PC o red de PCs aunque dependiendo de la calidad del suministro eléctrico y de la potencia de la granja será conveniente elegir entre modelos de UPS monofásicos, trifásicos o híbridos.

  • Servidor de backup

Está comprobado que la forma más sencilla y económica de hacer copias de seguridad son los discos rígidos y un software que administre el backup eficientemente y de manera desatendida. La capacidad de almacenamiento dependerá lógicamente, del volumen de proyectos y render necesarios para cada caso.

  • Escalabilidad

Si bien este no es un elemento “físico” de la granja, es un concepto fundamental a tener en cuenta. La escalabilidad permitirá adicionar nodos, discos, servidores, racks y otros componentes para lograr mayor potencia de procesamiento necesaria para generar más y mejores resultados.

Granjas de diseño

La tecnología no ha de ser incompatible con la estética y prueba de ello es que algunas empresas pioneras en el tema han desarrollado propuestas para integrar la granja al mobiliario de la empresa o estudio profesional. En la imagen vemos un prototipo del fabricante Azken Muga que combina potencia, estética, diseño y aislación termoacústica.

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Conclusiones

Las herramientas de software 3D cada vez más potentes, junto con la aplicación del render a actividades profesionales de arquitectos, ingenieros, diseñadores industriales, fotógrafos profesionales, médicos, interioristas, artistas y productores de películas y desarrolladores de videojuegos entre otros, y la evidente necesidad de ser cada vez más competitivos obliga a disponer de una adecuada estructura y equipamiento de render o, al menos, contratar estos servicios. Cada vez son más quienes “tercerizan” el trabajo de render en granjas expertas y de alto profesionalismo, algunas de ellas disponibles online 7x24.

... Si bien la tercerización implica un costo por el servicio, suele ser razonable dentro de los valores de un proyecto...

Según las necesidades de cada cliente esta dependencia se da en mayor o menor medida y es muy común ver hoy en día que muchas empresas utilizan sus propias granjas de render  y además tercerizan buena parte de su producción.

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Si bien la tercerización implica un costo por el servicio,  suele ser razonable dentro de los valores de un proyecto. Los motores de render modernos, tema que trataremos en una próxima entrega, brindan excelentes resultados de calidad, efectos y resolución pero lógicamente demandan muchísima potencia de procesamiento. Para estos casos sí que es aconsejable recurrir a granjas expertas.


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