【IT168 专稿】7月11日，闭门修缮了1年有余的北京天文馆老馆将重新开门迎客，届时将创下3个世界靠前：世界天文馆中直径最大的球幕、全球非常先进的天象仪、世界上最多的数字投影设备。而就在6月24日，全球首个分辨率达到8192X8192的中国高性能图像渲染实验室也在北京天文馆落成，由该新实验室“出品”的第一部作品《宇宙少年侦探团》预计在开馆仪式上首映。
据了解，高性能图像渲染实验室是在北京天文馆数字天象节目制作系统一期项目成功的基础上，进行的一次新突破，该项目得到了AMD、SUN及微软等公司的联手支持。与目前家用系统的高清分辨率（1920X1080）标准相比，实验室渲染系统的清晰度提高了30多倍。它将主要应用于北京天文馆的高清动漫渲染，以满足数字化宇宙剧场、3D动感天文演示剧场、4D动感影院等节目制作的需要。
北京天文馆馆长朱进告诉记者，“我相信至少在天文馆的标准上，8K×8K是一个新的标准。”
挑战8KX8K超高清标准
由于在国内首次采用了单个节点8个CPU内核的渲染服务器（共160颗AMD皓龙处理器）来构架集群渲染系统，使得中国高性能图像渲染实验室成为中国目前最强大的动漫集群渲染平台，可以实现从720×576、1920×1080、2K×2K到4K×4K，乃至8K×8K等不同分辨率，满足从标清电视格式、高清电视格式、数字电影格式、IMAX巨幕电影直至目前最高分辨率8K×8K格式的不同应用需要，并且大大提高了渲染的效率，代表了国内非常先进的集群渲染技术水平。
“渲染实验室投入使用后，整个系统的动画生产能力将进一步提高：能够提高画面的质量，缩短数字科普节目的制作周期，使制作数字天象节目的时间缩短近一半；系统数据吞吐能力将稳定在2GB/s；存储空间提升两倍，基本上解决目前一期系统所面临的制作瓶颈问题。”朱进馆长谈到，“比如，以前渲染一部国际惯例21分钟的适合数字宇宙剧场播映的数字天象节目需要一年多的时间。现在采用新系统之后，渲染时间将至少缩短为原来的一半，大约7个月，工作效率提升是很明显的。”
据悉，有了这个渲染实验室，天文馆每年至少可以推出两部超高清的电影，加上可以和国际同行进行换片交流，使得天文馆以后能有更多、更酷的影片献给观众。
《宇宙少年侦探团》7月献礼
即将于7月份首映的《宇宙少年侦探团》就是该实验室正在制作渲染当中的一部片子，其图像清晰度是一般家庭高清电视的30倍，号称是全球最高分辨率的天象节目。激光投影、喷雾装置、超过13个声道的环绕音响系统……新片将在一系列设备的“护航”下，利用26分钟展示高清晰的星空、月食、宇宙飞船等影像，为观众上一堂生动的天文课。
北京天文馆数字工作室的宋宇莹主任向记者演示了《宇宙少年侦探团》的一帧画面从建模、渲染到合成的过程。他介绍说，这部长达26分钟的电影估计会在6月底完工，争取在7月11日的开馆仪式上首映。“一般的数字电影分辨率是4KX2K，而天文馆要求达到的精度是4KX4K以上，而且20分钟的节目会产生160万帧画面，而每一帧又由几个场景构成，渲染这样一个单层场景就需要1.4小时，普通的两个核或4个核的系统根本无法渲染，CPU往往被100%占用，通过多方比较测试，我们最终选用了可以支持8个核的胖节点来做并行计算。”
在此次渲染集群的建设过程中，北京天文馆数字工作室的技术人员与AMD、Sun及微软等业内重量级厂商不断交流与测试，确定了采用高性能胖节点的架构模式，即最大程度地提升各渲染节点的性能，降低节点与节点之间的数据流量。因此对于每个节点上的性能及I/O吞吐量提出了很高要求。
据了解，该渲染集群由30台Sun Fire X4600（目前每台配置4颗双核处理器）和5台其他厂家的8路服务器组成，共采用了160颗AMD皓龙处理器，而X4600其模块化设计也使得升级到未来的八路四核处理器技术非常简单且无任何破坏性。X4600最多可以支持8个直连架构的AMD皓龙处理器，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劲动力。
然而，面对国际天文馆领域也还没有人做过的8KX8K新标准，朱进也坦言，就目前这种清晰度动画的渲染需求而言，8内核系统还是不够用。他谈到，“我们在选择机器时最关心的因素是运算速度、渲染速度。如果没有这套系统，恐怕要几年时间完成一部片子，这是我们不能接受的。当时我们已经把市面上能接触到的各种系统不同的组合挨个试了一遍，最后得出SUN加AMD这种组合是最好的。但即使是现在，我觉得花半年时间渲染一个片子，还是难以想象的，最好是一两个星期能完成，这是我心目中比较合适的时间。”
对此，宋宇莹也告诉记者，天文馆一方面会在加强与外界公共渲染服务平台的合作，比如，对于纹理、精度要求很高的场景，如星空特效会在天文馆自己的机器上进行渲染，而对于比较简单的画面，则会拿到外围的渲染公司去做；《宇宙少年侦探团》正是动用了各方面的数百台机器共同来完成巨大的渲染计算任务的，目前其数据量已经达到7TB之巨。另一方面，天文馆也正在计划进一步向四核平台升级扩展，得益于AMD处理器的平滑升级特性以及SUN X4600的模块化设计，现有系统可以继续升级到八路四核，并增加更多的内存容量。
对于为什么没有直接采用四核技术，AMD公司相关人员解释说，由于该项目的系统是在2007年10月份开始构建的，当时无论是AMD还是其他友商的四核产品都没有真正在市场上销售，所以采用了双核方案。
小结
在我国，随着动漫产业的日渐兴起，其背后起着基础支撑平台作用的IT技术也越来越重要。特别是在对计算机处理能力要求极高的3D动画渲染领域，采用集群服务器搭载运行3D软件以形成强大的渲染平台，已经成为多媒体企业核心竞争力的重要来源，同样也是考量IT厂商技术实力和产品品质的关键所在。
新的渲染平台投入使用后，北京天文馆的制作生产能力将大大提高，不但能满足两个宇宙剧场自身的数字天象节目生产的需要，同时还有能力为北京天文馆其它两个科普影院——3D动感剧场、4D科普剧场提供部分节目，从而为北京天文馆节约大笔引进数字天象节目、3D/4D节目的费用。而且，通过制作、生产迎合本土观众口味的科普节目，并将其转化成巨幕电影、球幕电影甚至是DVD等格式的产品，将会更好的吸引和影响更广泛的人群，创造更好的社会效益和经济效益。
北京天文馆介绍
北京天文馆位于北京西直门外大街，优异自然科学类专题科学博物馆。主要通过人造星空模拟表演，举办天文知识展览，编辑出版和发行天文科普书刊，组织进行大众天文观测等形式向公众宣传普及天文学知识。除此之外，还根据不同层次的青少年学生经常性地组织举行天文讲座、天文培训、天文奥赛、知识竞赛和天文科技夏（冬）令营等各种科普活动，引导和培养学生们对自然科学的兴趣和爱好。北京天文馆已经成为我国向公众，特别是青少年公众开展天文科普宣传、教育的主要阵地。1995年以来，天文馆先后被定名为国家和市、区级科普教育基地、科学与和平教育基地、青少年爱国主义教育基地等，并多次被评为国家和市级“科普先进集体”荣誉称号。
该馆分老馆和新馆两大部分：老馆始建于1955年，1957年建成开放。总建筑面积约7000平方米，主要开放设施有天象厅；展览厅；影视报告厅和大众天文台。天象厅内设600席座位，厅内中央安放一架国产大型天象仪，它由环墙一周放置的数十台特效投影器一起组成一部完整的天象表演系统。现在这里每天（除周一周二闭馆外）都在巡回放映《到宇宙去旅行》等4—5部天象节目。展览厅常年举办和展出天文知识展，最近该展厅正在举办“神舟飞船——卫星”展。影视报告厅过去经常举办天文知识讲座和专题报告或放映天文科教影片，现在由于建设新馆的需要，暂被用做图书资料阅览室和新馆设备贮藏室。大众天文台原有两座：一座为太阳色球天文台，另一座为大众光学天文台。两座天文台分别各设一架太阳光球色球望远镜和130毫米口径的折射天文望远镜。主要用于观众和青少年学生对太阳、月亮、大行星、彗星及亮星云的天文观测和教学实践活动。太阳色球观测台现已拆除，太阳色球望远镜将被新馆引进的太阳观测设备所代替。由于老馆建成于上世纪50年代中期，距今已运行了近50年，无论其建筑规模和设备功能都很难满足和适应当前社会形势发展的要求和需要，对此市委、市政府对北京天文馆的改扩建工程极为重视，并决定投入巨资兴建新馆。
新馆于2001年底在天文馆原址上动工兴建的，总建筑规模20000平方米，已于2004年的第四季度建成开放。主要的公共开放设施有：数字化宇宙剧场、3D动感天文演示剧场、4D动感影院、天文展厅、太阳观测台、大众天文台、天文教室等。宇宙剧场，容量200席座位。引进国外先进的数字化天文放映设备，它由大型图形工作站和ADLIP激光投影设备组成，能生动形象地演绎壮丽的星空景象和人类探测太空的壮举。3D和4D动感天文剧场，其容量分别为48席和196席座位。这两个剧场的演示功能是对宇宙剧场功能的一种补充和延伸。它们以其强烈的动感、特殊的视听合成效果为观众营造出很强的临场感、震撼力氛围。太阳展示厅，展览面积300米，以展出太阳和太阳系内容为主。主要展项内容有从太阳真空望远镜观测接收而来的1.8米太阳白光投影像；174毫米手描太阳黑子白光全日面投影像；艳丽多彩的太阳光谱投影像；太阳白光、太阳色球全日面和太阳局部活动区的CCD电视图象等。以“快乐探寻宇宙奥秘”为主题的新馆二期展览也于2006年7月6日正式对外开放，本次展览分为15个展区，展示内容十分丰富。大众天文台，内置一台口径为40厘米的光学折反式天文望远镜。主要用于和满足观众、青少年学生对天文观测与教学实践活动的需要。
随着新馆的建成开放，必将会极大地丰富北京天文馆的开放展示内容和天文教学的手段，同时为进一步繁荣首都的科技文化市场，促进首都的两个社会主义文明建设的发展和市民的科学文化素养的整体提高做出新的更大的贡献。
