來(lái)NVIDIA Omniverse 里實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)新創(chuàng)意

在一個(gè)建筑設(shè)計(jì)項(xiàng)目里，往往需要擁有專(zhuān)業(yè)技能的團(tuán)隊(duì)，包括工程師、設(shè)計(jì)師、建筑師等，使用不同的工具和專(zhuān)業(yè)軟件共同協(xié)作完成。有的用 SketchUp 做方案設(shè)計(jì)，有的用 Revit 生成建筑信息模型，有的用 Rhino 和 Grasshopper 來(lái)參數(shù)化定義建筑物屋頂或立面設(shè)計(jì)，后期還會(huì)用 Blender 做動(dòng)畫(huà)，用虛幻引擎做交互式場(chǎng)景。按照以前的工作流程，需要一個(gè)人完成自己的工作，再通過(guò)導(dǎo)入導(dǎo)出的方式交接給另外一個(gè)人進(jìn)行進(jìn)一步的設(shè)計(jì)和處理，而且經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)格式不兼容的問(wèn)題。這樣就會(huì)導(dǎo)致項(xiàng)目的設(shè)計(jì)周期變長(zhǎng)，還會(huì)因?yàn)槭艿椒爆嵉膶?dǎo)入和導(dǎo)出的困擾，經(jīng)常導(dǎo)致錯(cuò)誤、模型損壞和時(shí)間損失等問(wèn)題。

君欲善其事，必先利其器。集齊了這幾個(gè) DCC 軟件，就可以召喚 NVIDIA Omniverse 了！

NVIDIA Omniverse是一個(gè)實(shí)時(shí) 3D 設(shè)計(jì)協(xié)作和模擬平臺(tái)，能夠?qū)⒕€(xiàn)性流程轉(zhuǎn)換為實(shí)時(shí)同步創(chuàng)建，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)跨軟件跨地區(qū)協(xié)作，還能實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)的渲染和快速迭代設(shè)計(jì)，從而簡(jiǎn)化工作流程，縮短設(shè)計(jì)周期。現(xiàn)在，Omniverse 已經(jīng)支持很多建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域相關(guān) DCC 軟件進(jìn)行連接，如 3ds Max、ArchiCAD、CityEgine、Blender、ParaView、Revit、Rhino（包括 Grasshopper）、SketchUp 等。

通過(guò) NVIDIA Omniverse 能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)協(xié)同設(shè)計(jì)，使用不同軟件的設(shè)計(jì)師可以將數(shù)據(jù)集成到 Omniverse 平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)更改，每個(gè)變更都會(huì)實(shí)時(shí)同步給其他人，并且以高質(zhì)量的渲染效果呈現(xiàn)，所有團(tuán)隊(duì)成員，甚至是客戶(hù)，都可以在 Omniverse 中實(shí)時(shí)查看這些更改，所見(jiàn)即所得！最終大家在同一個(gè)平臺(tái)中實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、異地、跨軟件協(xié)作。

而這一切的基礎(chǔ)，就是基于 Pixar 的 USD（Universal Scene Description，通用場(chǎng)景描述）。NVIDIA 將其視為 3D 世界的 “HTML”。

有了它，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)之間可以打通，不同設(shè)計(jì)人員可以在不同的軟件應(yīng)用間同步所有的資產(chǎn)。USD 不僅僅是 3D 幾何圖形的文件格式，可以描述具有各種對(duì)象、紋理和照明的復(fù)雜場(chǎng)景，還可以包括對(duì)其他地方托管的資產(chǎn)的引用、屬性繼承和分層功能，允許對(duì)單個(gè)場(chǎng)景進(jìn)行非破壞性編輯，并有效地重用資產(chǎn)。

而且這些工作流是并行發(fā)生的，比如其中一個(gè)設(shè)計(jì)師可以更改燈光屬性，另外一個(gè)設(shè)計(jì)師可以添加材質(zhì)，分開(kāi)協(xié)作，互不干擾，非常開(kāi)放。

除了跨軟件異地協(xié)同外，不得不提的是 Omniverse 的實(shí)時(shí)光追效果和仿真模擬功能。Omniverse 能夠提供物理級(jí)精確的逼真度和實(shí)時(shí)渲染，它利用 NVIDIA RTX GPU 中的 RT Core 實(shí)現(xiàn)光線(xiàn)追蹤，并利用 Tensor Core 進(jìn)行 AI 降噪和縮放，進(jìn)而提供實(shí)時(shí)渲染。同時(shí)，Omniverse 支持 NVIDIA 材質(zhì)定義語(yǔ)言（ MDL），具有非常豐富的物理級(jí)精確的材質(zhì)表現(xiàn)，現(xiàn)在也已開(kāi)源，供開(kāi)發(fā)人員使用。

Omniverse 的仿真模擬功能也非常強(qiáng)大，現(xiàn)在一些模擬分析工具已經(jīng)可以與 Omniverse 實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)，來(lái)進(jìn)行建筑物的采光分析、風(fēng)洞測(cè)試等，從而優(yōu)化建筑性能。比如，SimScale 可以利用云端 NVIDIA GPU 的強(qiáng)大功能進(jìn)行微氣候分析，還可用于快速評(píng)估建筑物內(nèi)以及周?chē)娜诵械里L(fēng)力舒適度。

一切就緒之后，呈現(xiàn)出來(lái)的動(dòng)畫(huà)或者渲染圖就可以通過(guò)串流 VR 或者 AR的方式實(shí)時(shí)展示到任何設(shè)備上供客戶(hù)查看?？蛻?hù)也可以在前期設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中就參與進(jìn)來(lái)，實(shí)時(shí)查看和反饋，這樣可以確保結(jié)果符合預(yù)期，加快項(xiàng)目進(jìn)程。

答疑解惑

NVIDIA Omniverse 的生態(tài)系統(tǒng)還在不斷的擴(kuò)大和完善，很多小伙伴還處于不斷地探索新技術(shù)的過(guò)程中，在此，整理了一些用戶(hù)關(guān)注度較高的問(wèn)題進(jìn)行答疑解惑：

Q：對(duì)于現(xiàn)在的建筑領(lǐng)域有很多建模軟件，Omniverse 以協(xié)同作為一個(gè)切入點(diǎn)，對(duì)于現(xiàn)有的工作流需要增加一套軟件，是否會(huì)帶來(lái)額外的成本？收益和成本是否能平衡？

A：其實(shí)長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，反而會(huì)節(jié)省很多成本，協(xié)同只是 Omniverse 其中的一個(gè)重要特性，用戶(hù)可以使用不同的軟件和工具，然后利用 Omnvierse 去做一個(gè)整合和可視化輸出，這就大大節(jié)省了我們平時(shí)做項(xiàng)目的可視化成本。所見(jiàn)即所得，Omniverse 中的一些功能就可以在時(shí)間、人力、物力成本上節(jié)省很多，還有其背后以 USD 為基礎(chǔ)的實(shí)時(shí)協(xié)作以及 Nucleus 服務(wù)的數(shù)字資產(chǎn)管理，對(duì)于很多企業(yè)來(lái)說(shuō)，也解決了一些數(shù)字化轉(zhuǎn)型的痛點(diǎn)，包括項(xiàng)目中關(guān)于物理仿真、深度學(xué)習(xí)的需求也可以在 Omniverse 中完成。Omniverse 本身可以從很多方面切入到我們的日常工作流程中，能夠節(jié)省成本，提高工作效率。當(dāng)然學(xué)習(xí)成本是有的，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，利大于弊。

Q：在多人協(xié)同方面，從Revit等工具導(dǎo)入的文件格式，材質(zhì)、網(wǎng)格等數(shù)據(jù)上如何保持完全兼容？另外，Omniverse 作為協(xié)同的平臺(tái)，Create 應(yīng)用可以做哪些工作？

A：USD 是指通用場(chǎng)景描述，實(shí)際上是一個(gè)描述文件，將不同的 DCC 文件導(dǎo)入之后，它是使用一個(gè)樹(shù)形結(jié)構(gòu)來(lái)呈現(xiàn)的，所有的材質(zhì)、模型、網(wǎng)格、攝像機(jī)等會(huì)用不同的層級(jí)顯示出來(lái)，比如 Revit，從樹(shù)形結(jié)構(gòu)來(lái)看，可能支持族類(lèi)型、物件類(lèi)型的導(dǎo)入，更深一層的比如墻體的厚度、墻體的構(gòu)造這些信息可能暫時(shí)導(dǎo)入不進(jìn)來(lái)，但可以通過(guò)進(jìn)一步的定制開(kāi)發(fā)進(jìn)行讀取。

Omniverse Create 可以看作是一個(gè)場(chǎng)景編輯器，通過(guò) Omniverse Create，可以將來(lái)源于不同的 DCC USD 文件整合在一個(gè)場(chǎng)景里面，并做進(jìn)一步的處理，比如材質(zhì)的細(xì)化、環(huán)境的設(shè)定或者通過(guò) Omniverse 的第三方插件工具比如 PhysX 物理引擎、Action Graph 或者其他一些定制開(kāi)發(fā)來(lái)完成互動(dòng)需求或者仿真模擬等。

Q：有了 Omniverse 是不是其他 DCC 的軟件都不需要了？是否可以使用 Omniverse 開(kāi)發(fā)模型？

A：并不能這么理解，從出發(fā)點(diǎn)來(lái)看，Omniverse 和 DCC 軟件的定位不一樣，雖然 Omniverse 支持網(wǎng)格、各種渲染材質(zhì)，甚至支持 NERBS，而且通過(guò) USD 的靈活性以及一定的定制開(kāi)發(fā)，可以做到類(lèi)似 DCC 軟件的建模功能，但是相比于在細(xì)分領(lǐng)域深耕多年的 DCC 軟件來(lái)說(shuō)，還是一個(gè)事倍功半的過(guò)程。可以這樣來(lái)理解 Omniverse 和 DCC 軟件的關(guān)系，其實(shí)就是一個(gè)平臺(tái)和數(shù)字資產(chǎn)的關(guān)系，不同的設(shè)計(jì)師通過(guò)不同的 DCC 軟件進(jìn)行數(shù)字資產(chǎn)的設(shè)計(jì)，而 Omniverse 則是一個(gè)整合平臺(tái)，通過(guò) USD 將這些資產(chǎn)無(wú)縫地轉(zhuǎn)換進(jìn)來(lái)，并且可以在 Omniverse 平臺(tái)里面進(jìn)行互動(dòng)編寫(xiě)和定制開(kāi)發(fā)。

Q：Omniverse 對(duì)大場(chǎng)景的展示能力如何？能否支持一個(gè)園區(qū)規(guī)劃，甚至是一個(gè)行政區(qū)的規(guī)劃的展示？

A：這個(gè)完全沒(méi)有問(wèn)題，這也是 Omniverse 的強(qiáng)項(xiàng)。Omniverse 能夠支持大場(chǎng)景，而且支持多 GPU 的加載。場(chǎng)景越大，對(duì)于網(wǎng)格等信息的加載會(huì)很多，如果能夠用多 GPU 并存去跑的話(huà)，會(huì)提升模型的運(yùn)行速率以及流暢度。

Q：現(xiàn)在建筑的室內(nèi)設(shè)計(jì)應(yīng)用場(chǎng)景非常多，對(duì)于室內(nèi)設(shè)計(jì)行業(yè)通過(guò) Omniverse 能達(dá)成怎樣的工作流？

A：常規(guī)來(lái)說(shuō)，室內(nèi)設(shè)計(jì)用 SketchUp 軟件的用戶(hù)可能會(huì)多點(diǎn)，Rhino 和 SketchUp 可以使用 Connector 建立聯(lián)系，SketchUp 中很多場(chǎng)景的庫(kù)可以利用 Live Sync 功能實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)到 Omniverse 中，所看即所得。如果需要額外定制，Omniverse 中有個(gè)功能可以把一些點(diǎn)云模型和現(xiàn)場(chǎng)掃描文件載入進(jìn)來(lái)，作為前期的方案研究或展示對(duì)比，比如向客戶(hù)展示室內(nèi)設(shè)計(jì)前后直觀(guān)的場(chǎng)景對(duì)比。最后的輸出有幾個(gè)方式，一是通過(guò) Omniverse View 的窗口預(yù)覽或者通過(guò) Streaming 的方式發(fā)送給客戶(hù)，客戶(hù)可以看到最終的場(chǎng)景表現(xiàn)，并進(jìn)行動(dòng)態(tài)瀏覽。另外一種方式可以通過(guò) VR/AR 的設(shè)備，讓客戶(hù)體驗(yàn)設(shè)計(jì)成果。