Gunpowder reduziert Zeit und Kosten für digitales Rendering

Kurzübersicht:

Zu sagen, dass digitale visuelle Effekte (VFX) nur Einfluss auf die Filmproduktion hatten, wäre eine gewaltige Untertreibung. Digitale VFX waren ein Paradigmenwechsel. Es konnten völlig neue Wege beschritten werden, um Geschichten zu erzählen und den Zuschauern ein neuartiges Erlebnis zu bieten. Angefangen bei Star Wars bis hin zum neuesten Avatar-Movie entstehen mit jeder Weiterentwicklung der Technologie, auf der die digitalen VFX basieren, neue kreative Möglichkeiten für die Künstler, uns in andere Welten zu entführen. Das betrifft nicht nur Kinofilme, sondern auch Fernsehen, Streaming, Spiele, Werbung, digitale Kunst – kurz: alle Ausdrucksformen der Bewegtbildmedien.

Ob zu Hause, in der Kunstgalerie oder im Kino, die Zuschauer wollen ein faszinierendes Erlebnis haben. Das bedeutet, mit dem nächsten digitalen VFX-Projekt ein neues Level zu erreichen. Und das wiederum erfordert Computing – manches Mal ein enormes Ausmaß an Computing. Doch während in Schlagzeilen oft behauptet wird, dass die Filmbudgets in die Höhe schnellen, sind die Budgets für Effekte immer noch knapp bemessen, und der Wettbewerb der Effektstudios um die Produktion dieser Effekte ist hart. Die Kosten und die Effizienz der Berechnungen, die hinter den Effekten stehen, müssen dem entsprechen.

Gunpowder, ein Anbieter von Dienstleistungen und Technik für digitale VFX, kombiniert sein Wissen über die Effizienz von Hyperscale-Cloud-Optionen mit seinem Know-how in der Kreation und dem Rendering von Effekten. Gunpowder hat mithilfe von Google Cloud Rendering-Dienste für Digitalkünstler wie Refik Anadol und Urs Fischer erbracht und dabei mitunter Zehntausende Server auf der ganzen Welt genutzt. Vor kurzem testete das Unternehmen neue Google-Cloud-Instanzen mit skalierbaren Intel® Xeon® Prozessoren der 4. Generation. Benchmarks ergaben sowohl verkürzte Renderzeiten als auch geringere Kosten – ein bis zu 52 % besseres Preis-Leistungs-Verhältnis ¹ im Vergleich zu Instanzen mit früheren Generationen von Intel® Xeon® Prozessoren. Das sind Vorteile, die sowohl den Künstlern als auch den Produzenten zugutekommen.

CHAOS #501, in Arbeit befindliches Werk von Urs Fischer. Quellenangabe: Urs Fischer über Gunpowder.

Herausforderung

Es ist das Jahr 2020 und die COVID-19-Pandemie grassiert. Studios werden geschlossen; VFX-Abteilungen suchen nach Möglichkeiten, remote zu arbeiten. Tom Taylor, Gründer von Gunpowder, nutzt sein technisches Wissen über Rendering-Software und -Systeme sowie die Möglichkeiten von Cloud-Diensten, um High-Performance-Computing in der Cloud zu realisieren, was es Digitalkünstlern ermöglicht, von überall aus zu arbeiten. In den letzten Jahren ist Gunpowder weiter gewachsen und nutzt Google-Cloud-Instanzen zur Unterstützung seiner Rendering-Dienste. Wenn es um Rendering geht, ist mehr immer besser.

„Beim Rendering gibt es kein 'Zuviel' an Feuerkraft“, sagt Taylor. „Wenn man ein Rendering startet, wird es versuchen, alle verfügbaren Ressourcen zu nutzen. Wenn ich einen Rechner mit 60 Kernen hochfahre, gehen in dem Moment, in dem ich auf Rendern drücke, alle 60 Kerne auf 100 %, bis das Rendering abgeschlossen ist.“

Für die Kunden von Gunpowder bedeutet das: je mehr Computerleistung für das Rendering verfügbar ist, desto schneller wird dies erledigt. Und Zeit ist im VFX-Geschäft alles.

„In unserer Branche“, fügt Taylor hinzu, „sind Geschwindigkeit und Zeit Geld. Die Frist bis zur Fertigstellung ist der Motor für alles. Aus kreativer Sicht ist ein Stück Inhalt nie fertig. Je mehr Iterationen ein Künstler durchführen kann, desto besser ist das Endprodukt.“

Für Taylor und Gunpowder sind die Leistung der Cloud-Instanz und die Kosten dieser Instanz grundlegend für die Bereitstellung eines wettbewerbsfähigen Dienstes für eine Branche, in der Fristen kurz, Budgets knapp und Margen gering sind.

Einführung von Intel Xeon Prozessoren der 4. Generation und Google-Cloud-C3-Instanzen.

Lösung

Gunpowder berät sich mit Studios, die ihr eigenes Rendering-System in der Cloud aufbauen oder ihre hausinterne Lösung in die Cloud ausdehnen oder migrieren möchten. Das Unternehmen bietet außerdem Rendering-Kapazitäten für Kunden auf Abruf an.

Leistung, Leistung, Leistung

Derzeit nutzt Gunpowder für seine Dienste Google-Cloud-C2-Instanzen – äußerst hochleistungsfähige Konfigurationen für rechenintensive Workloads, die auf skalierbaren Intel® Xeon® Prozessoren der 2. Generation basieren – sowie n1-Instanzen – Konfigurationen mit ausgeglichenem Preis-Leistungs-Verhältnis auf Basis einer früheren Version von Intel Xeon Prozessoren. Google Cloud stellt jedoch C3-Instanzen bereit, die mit skalierbaren Intel Xeon Prozessoren der 4. Generation arbeiten. Diese neuen C3-Instanzen verfügen über die für Google Cloud angepasste Intel® Infrastructure Processing Engine und Intel® Advanced Matrix Extensions, um Training und Inferenz zu beschleunigen.

„Wir führten einen Benchmark mit unseren herkömmlichen Renderern über die C2- und C3-Instanzen durch“, erklärt Taylor. „Wir verglichen die Ergebnisse und stellten sofort eine um 25 bis 30 % kürzere Renderzeit mit C3-Instanzen fest. Man muss bei VFX bedenken, dass je schneller das Rendern ist, desto mehr Zeit für die Perfektionierung des Kunstwerks durch mehr Iterationen bleibt. Im Prinzip geben wir den Künstlern mehr Zeit für ihre Arbeit.“

Dazu kommt, dass in der Cloud alles pro Sekunde abgerechnet wird. Wenn für ein Rendering weniger Sekunden gebraucht werden, muss der Kunde weniger bezahlen.

„Es ist also eine Win-win-Situation: bessere Leistung für weniger Geld“, fügt Taylor hinzu. „Wer würde das nicht wollen?“

Besseres Preis-Leistungs-Verhältnis

Google-Instanzen sind in verschiedenen Konfigurationen und Formen verfügbar. Die C2-Standardform hat doppelt so viel Arbeitsspeicher wie eine C3-highcpu-Form. Es stellt sich heraus, dass die meisten Renderer eher gut mit der reduzierten Speichergröße der C3-highcpu-Form funktionieren. Die Instanzform mit weniger Arbeitsspeicher trägt dazu bei, den Preis der Instanz zu senken. Somit bietet die Kombination aus C3-highcpu-Form und kürzeren Renderzeiten ein um mehr als 50 % besseres Preis-Leistungs-Verhältnis im Vergleich zu C2-Instanzen.

Zahlen erleichtern das Verständnis

Als Gunpowder seine Benchmarks durchführte, wurden zwei hauptsächliche Render-Engines sowohl auf C2- als auch auf C3-Instanzen getestet.

Abbildung 1: Arnold-Render-Tests mit Antonio-Bosi-Benchmark, bei denen die Ergebnisse mit einer auf skalierbaren Intel Xeon Prozessoren der 2. Generation basierenden C2-Instanz verglichen werden mit einer C3-Instanz, die auf skalierbaren Intel Xeon Prozessoren der 4. Generation basiert. ¹

„Das Bild, das die Zuschauer sehen, wird nicht direkt von der Schnittstelle des Künstlers erzeugt. Stattdessen nutzen die Künstler spezielle Software, um verschiedene Szenen zu entwerfen, zu animieren und zu beleuchten. Diese Szenen werden dann an ein Verarbeitungscenter gesendet, das als die ‚Farm‘ bezeichnet wird, wo die erforderlichen Berechnungen stattfinden, um das endgültige Bild zu erzeugen, das übertragen wird.“

Abbildung 1 zeigt die Rendering-Ergebnisse mit dem Arnold-Benchmark auf Google-Cloud-Instanzen. In Tabelle 1 sind die Ergebnisse der V-Ray-Benchmarks aufgeführt. Die Preise basieren auf Instanzen des Iowa Google Data Centers.

Tabelle 1: V-Ray-Leistungstests mit V-Ray-Benchmark 5.02.01

Gunpowder schätzte die Instanzkosten im Google Cloud Iowa Data Center wie folgt:

C2-standard-30: 1,566 USD/h
C3-highcpu-44: 1,8942 USD/h

Bei beiden Benchmarks waren die Google-Cloud-C3-Instanzen wegen der größeren Zahl von CPU-Kernen und der neuen CPU-Architektur schneller. Außerdem sind die Kosten für den Durchlauf geringer als mit C2, was zu einem besseren Preis-Leistungs-Verhältnis führt.

„Wenn die VFX-Studios einen Kostenvoranschlag für ein Projekt machen, müssen sie im Rahmen des Kostenvoranschlags arbeiten“, so Taylor, „was bedeutet, dass ihr Rendering-System so effizient und kosteneffektiv wie möglich sein muss. Was immer wir tun können, um sie dabei zu unterstützen, die Kosten niedrig zu halten und gleichzeitig das Rendering zu beschleunigen, ist für sie von Vorteil. Die C3-Instanzen werden uns dabei helfen.“

„Künstliche Realitäten“: Coral präsentiert die ultimative Visualisierung der jahrelangen Forschungsarbeit des Refik Anadol Studios zur Zusammenstellung eines umfangreichen Datenbestands an Korallenbildern mit dem Ziel, das Bewusstsein für den Klimawandel durch Kunst zu schärfen. Diese auf dem Weltwirtschaftsforum 2023 ausgestellte umgebungsspezifische Datenskulptur ist von der Meeresumwelt und der Notlage der Korallenriffe inspiriert und verwendet etwa 100 Millionen Korallenbilder als Rohdaten. Quellenangabe: Refik Anadol Studio über GunPowder.

Ergebnisse

Rendering ist eine rechenintensive Aufgabe. Je komplexer das Bild und höher die Auflösung, desto mehr Rechenarbeit ist erforderlich. Durch die Zusammenarbeit mit Google Cloud kann Gunpowder einen Rendering-Service einrichten, der auf jedes Projekt abgestimmt ist, unabhängig davon, ob das gesamte Rendering in der Cloud erfolgt oder die hausinterne Technik des Kunden genutzt wird. So musste zum Beispiel ein Kunde kürzlich Korallenbilder aus dem Meer rendern, die von einer künstlichen Intelligenz aus 100 Millionen Bildern von Unterwasserpflanzen und -tieren erzeugt wurden.

„Der Kunde wandte sich an uns mit der Anforderung, mehrere Knoten mit seinem hausinternen System zu koppeln und die Bilder zu rendern, die Anfang des Jahres auf dem Weltwirtschaftsforum gezeigt wurden. Durch unsere Bemühungen konnten wir zahlreiche Render-Knoten einrichten, Verbindungen zu den Geräten des Kunden herstellen und seine bestehenden Lizenzierungsressourcen optimal nutzen.“ Einige Rendering-Aufträge erfordern Tausende von Knoten, was für ein einzelnes Projekt mit hausinternen Ressourcen fast unmöglich ist, außer für die allergrößten Studios. Für solche Projekte nutzt Gunpowder die Präsenz von Google Cloud, um Knoten von der ganzen Welt aus einzurichten. Um die Kosten niedrig zu halten, werden Spot-Instanzen gesucht, also ungenutzte Instanzen in Rechenzentren auf der ganzen Welt.

„Für ein sehr großes Projekt, das 10.000 Render-Knoten erforderte, suchten wir nach Google-Cloud-Spot-Instanzen auf der ganzen Welt“, erklärt Taylor. „Bei diesem Projekt wurden 2500 3D-Scans von Alltagsobjekten verwendet, die in einer sich bewegenden Umgebung interagieren, die auf einem 10K-Bildschirm ¹ in der Gagosian Gallery in New York gezeigt wurden.“

Laut Taylor sind dies Projekte, die von den Leistungs- und Kostenvorteilen von Google-Cloud-C3-Instanzen profitieren.

Zusammenfassung

Digitales VFX-Rendering ist ein rechenintensiver Vorgang, bei dem viele Knoten mit 100%iger Auslastung erforderlich sein können. Weil die Zeit in Studios für digitale VFX eine fundamentale Rolle spielt, kommt Computertechnik, die die Renderzeit verkürzt, der Qualität des Projekts zugute, denn die Künstler haben so mehr Möglichkeiten, ihre Kreationen zu perfektionieren. Google-Cloud-C3-Instanzen, die auf skalierbaren Intel Xeon Prozessoren der 4. Generation basieren, bieten Gunpowder deutliche Leistungs- und Kostenvorteile gegenüber C2-Instanzen, was dazu beiträgt, Render-Jobs zu beschleunigen und die Kosten für die Kunden zu senken.

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