Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/11455/19006
標題: 電腦動畫在廣域分散式計算環境之研究
A Study of Computer Animation upon WAN-based Computing Environments
作者: 林永森 
Lin, Jeong-Sen 
關鍵字: Animation;動畫;Computer Animation;Distributed Computing;Ray Tracing;Computer Graphics;Scientific Visualization;電腦動畫;分散式計算;光線追蹤法;電腦圖學;科學視算
出版社: 資訊科學研究所
摘要: 
電腦動畫提供了一個新的媒體表達方式,目前已被廣泛應用在商品
廣告、娛樂、藝術、教育、模擬等各個領域。光線追蹤法(Ray Tracing)
是一種高品質的成圖計算技術,因其模擬反射、折射、陰影等光學原理,
故能產生有如照片般逼真的的圖像,適合展現電腦動畫之視覺效果。然而
此法卻需耗費相當多的時間。隨著網路技術的發展,以網路結合各種異質
的運算資源,同時作分散式計算以提高工作效
率,已廣泛被重視及採用。
! 本論文延續“分散式電腦動畫之研究“(劉志昂,1996),進一步研
究利用廣域分散式計算環境來加速電腦動畫的製作。本文研究發展一個整
合性的廣域分散式電腦動畫系統--ANA。系統整合了電腦動畫的模型輸入
、 成圖計算與動畫輸出。在模型輸入方面,ANA系統可藉由3D Studio
來製作 動畫模型以作為電腦動畫的模型輸入。ANA系統將3D Studio的
模型轉給光 線追蹤法作成圖計算,在貼圖(Texture Map)部份亦可精
確無誤的轉換。一 部電腦動畫的主要的計算工作是完成動畫中一張張
連續畫面的成圖計算, 這一部份ANA系統是結合廣域網路上異質的機
器共同來完成。此外,ANA系 統除發展適切的工作分配方法,以達成
系統運算資源間的負載平衡外,也 考慮分散式計算環境中之容錯能力
,以增加系統的穩定性。為了使網路傳 輸的資料量減少,成圖計算的
結果圖形檔案先行壓縮成MPEG-1視訊檔後再 傳回主程式,這可讓網路
不至於成為系統的太大負擔。最後在動畫輸出方 面,系統是以標準的
MPEG-1檔案格式輸出。 在論文中,
我們以兩個不同的模型檔案來進行測試—一為3D Studio的 模型檔案,
另一個是Haines提出的標準模型。ANA系統經實際測試結果,我 們可以
成功地結合本所、本校計算機中心、逢甲大學計算機中心與國家高 速
電腦中心的運算資源同時計算,共計有4種工作平台,40台機器一起計算
。大幅減少了成圖計算的時間—原本在SPARC-5的機器上(中興計中的
sun1) 需要7天6小時9分36秒才能完成360張畫面的動畫(gears_ani.pov)
的成圖計算 工作,在ANA系統花了7小時46分3秒就可以完成(不包括將圖
檔壓縮成MPEG-1 檔案)。
由ANA的實作及實驗結果,我們獲致一些結論:1. ANA系統採用3D
Studio軟體的檔案為模型輸入,除了減少了設計3D動畫模型之工作時間,
也 增加了模型輸入的彈性。2. ANA系統使用光線追蹤法並在廣域分散式
計算資 源進行分散式計算,除提昇電腦動畫之圖像品質,增進顯示的視
覺效果外, 也大幅節省成圖計算所需的時間,增進成圖計算之效能。此
外,由於ANA系 統的工作分配方法與容錯能力也使系統更容易達成同時
使用更多的網路運算 資源。3. ANA系統以標準MPEG-1格式輸出,除節省
圖像之儲存空間外,也可 以在多種平台播放,提高了動畫檔案的可用性
。此外,也方便結合後製作技 術,加入音訊效果,製作動畫影片。4.
整合的ANA系統由於全盤考慮電腦動 畫之輸入、計算與輸出,使用者在
提昇動畫之品質時,也受惠於執行時間的 大幅縮短。本研究實可作為未
來在廣域分散式計算環境中發展相關應用系統 之參酌。
URI: http://hdl.handle.net/11455/19006
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