Hard-/Software

Computer-Animationen können mit entsprechenden Programmen in dreidimensionaler Form erzeugt werden. Die vielen Objekte können sehr komplex gestaltet werden und sind von künstlichen Lichtquellen ins rechte Licht gerückt. Dabei dürfen die Objekte verschiedenste Oberflächen aufweisen, aber auch Transparenz und Spiegelungen zeigen, das Innere der Objekte kann sogar mit einem strahlenden oder absorbierenden Medium gefüllt sein. Die Berechnung eines einzelnen Bildes einer Animation kann je nachdem wie viele Objekte Transparenz oder Spiegelungen aufweisen und wie viele Lichtquellen die Szene beleuchten, mehr oder weniger lang dauern. Ein Bild mit 1280x720 Pixeln kann im besten Fall in einigen Sekunden berechnet sein, in Fällen mit vielen Reflektionen und transparenten Flächen können pro Bild bis zu 15 Minuten Rechenzeit resultieren.

Ein Bild ist jedoch noch keine Computer-Animation. Für einen ruckelfreien Ablauf der Bilder, die in einer Animation enthalten sind, ist eine Bildfrequenz von 25 Bildern pro Sekunde notwendig. Dies bedeutet, dass für eine Sekunde Animation vorher 25 Bilder berechnet werden müssen. Wenn nun für jedes Bild die Berechnung 15 Minuten dauert, erhält man eine totale Berechnungszeit von 25x15 = 375 Minuten, dies entspricht 6 Stunden und 15 Minuten für nur eine Sekunde Animation.

Reduktion der Berechnungszeit.
Den Entwicklern der 3D Bildberechnungsprogrammen war natürlich auch bewusst, dass die lange Rechenzeit ein Problem darstellt. Deshalb wurde von Anfang an das Programm so ausgelegt, dass bei einem Computer mit mehreren Rechenkernen (Cores) die Aufgabe auf alle vorhandenen Kerne verteilt werden kann. Dies bedeutet, dass bei einem 8 Kern Computer die Rechenzeit für die Bilder um den Faktor 8 reduziert wird. Aus 375 Minuten Rechenzeit werden bei 8 Kernen 47 Minuten. Dies ist zwar eine gewaltige Reduktion der Rechenzeit, reicht jedoch bei Filmen, welche mehrere Minuten Laufzeit haben immer noch nicht aus.

Deshalb muss zur Berechnung der Animationen ein Verbund von mehreren Computern geschaffen werden. Dies bedeutet den Einsatz nicht nur eines Computers, sondern in unserem Fall sechs Computer mit schnellen Recheneinheiten und je acht Kernen, dies nennt man Renderfarm. Damit wird eine Reduktion der Rechenzeit um Faktor 48 erreicht. Diese Konstellation verlangt aber auch, dass eine Software die Berechnungsaufgaben möglichst so verteilt, dass alle Kerne zugleich optimal ausgelastet werden. Deshalb wurde für die Renderfarm das Betriebssystem Linux Mint gewählt. In der zum System gehörenden Script-Sprache (Bash) konnte die Renderfarm so eingerichtet werden, dass die Berechnung eines ganzen Filmes automatisch auf die einzelnen Rechner und Kerne verteilt wird. Am Schluss wird aus den Bildern die resultierende Animation als Video hergestellt.