各個行業(yè)和領(lǐng)域的公司都已認(rèn)識到逼真數(shù)字孿生的重要性，其中，對于建筑行業(yè)來說，打造房屋院落的數(shù)字孿生可以幫助在施工前查看其全貌，以節(jié)省施工成本與修改設(shè)計所需的費用及時間，同時，也能為建筑的后續(xù)運(yùn)營與維護(hù)提供預(yù)測性建議與情景模擬。

NVIDIA Omniverse 可實現(xiàn)物理精準(zhǔn)的仿真復(fù)制、真正實時的逼真仿真、支持 AI、可互操作且可擴(kuò)展的單一數(shù)據(jù)來源等特性，能夠助力 AECO(建筑、工程、施工及運(yùn)營)及數(shù)字孿生領(lǐng)域的發(fā)展。

立方數(shù)科股份有限公司(以下簡稱為“立方數(shù)科”)是 BIM(Building Information Modeling，建筑信息模型)行業(yè)領(lǐng)先的工程數(shù)字化云服務(wù)商，能夠使用 NVIDIA Omniverse 及 NVIDIA RTX 實時光線追蹤等技術(shù)創(chuàng)建數(shù)字孿生，為 BIM 行業(yè)帶來了能夠增強(qiáng)傳統(tǒng)可視化工作流程的新功能。

數(shù)字孿生技術(shù)亟需進(jìn)階

數(shù)字孿生和元宇宙技術(shù)的成熟并非一蹴而就，IDC 在 2021 年發(fā)布的白皮書《從無界協(xié)同工作到未來企業(yè)：協(xié)同工作平臺成就數(shù)字孿生和元宇宙世界的規(guī)?；l(fā)展》中提及，數(shù)字孿生和元宇宙類解決方案需要五類進(jìn)階能力：可虛擬，可共享，可聯(lián)動，可同步，可融合。數(shù)字資產(chǎn)需要從獨立的虛擬態(tài)，發(fā)展到在不同的涉眾間共享，到可按設(shè)定場景開展聯(lián)動，支持多場景規(guī)劃，再到與物理資產(chǎn)發(fā)生同步，最后實現(xiàn)限定場景中數(shù)字資產(chǎn)和物理資產(chǎn)的融合。

在技術(shù)發(fā)展過程中，現(xiàn)階段主要面臨著數(shù)字資產(chǎn)難以管理、審閱成本較高、渲染所需時間過長等問題。而專為 3D 設(shè)計協(xié)作和世界仿真所打造的 Omniverse 可幫助工作人員及項目提升效率。

在 Omniverse 中創(chuàng)作與構(gòu)建

NVIDIA Omniverse 是一個多 GPU 支持的開放式云原生平臺，專為虛擬協(xié)作和實時逼真模擬而打造。Omniverse 旨在促成多元化團(tuán)隊的實時協(xié)作，能夠加速不同類型的數(shù)字資產(chǎn)的開發(fā)和交付，進(jìn)而有效提升元宇宙和數(shù)字孿生類解決方案的成熟度。Omniverse 已經(jīng)在多種領(lǐng)域獲得企業(yè)級采用，包括對機(jī)器人和自動駕駛汽車的人工智能方案的訓(xùn)練，和不同仿真程度的數(shù)字人的創(chuàng)建等。

Omniverse組件

Omniverse 包含 5 個重要組件，分別是 Omniverse Connect、Nucleus、Kit、Simulation 和 RTX。這些組件連同所連接的第三方數(shù)字內(nèi)容創(chuàng)作(DCC)工具，以及所連接的其他 Omniverse 微服務(wù)，共同組成整個 Omniverse 生態(tài)系統(tǒng)。這使得 Omniverse 能夠為賦能數(shù)字孿生/元宇宙解決方案帶來諸多好處：

Nucleus 和 Connect 能夠協(xié)同提供開放和通用操作性：Nucleus 提供了一個安全的開放空間，并支持任務(wù)并行化;Connect 基于 Pixar 通用場景描述(USD，Universal Scene Description)，允許不同格式的 3D 計算機(jī)圖形文件之間的互相讀寫等操作。

Simulation 組件能夠?qū)崿F(xiàn)物理級準(zhǔn)確，RTX Renderer 組件能夠?qū)崿F(xiàn)逼真的視覺。

RTX 技術(shù)和 CUDA Core 可有效提供成本優(yōu)化的算力，支持實時性。

Kit 組件是一個面向開發(fā)者的工具包，可構(gòu)建擴(kuò)展程序、應(yīng)用程序和微服務(wù)，包含了開箱即用的應(yīng)用程序，比如：Create 可以加速構(gòu)建復(fù)雜虛擬世界和場景;Audio2Face 通過學(xué)習(xí)和復(fù)制物理人的會話自動生成動畫視頻內(nèi)容;Machinima 允許開發(fā)者通過調(diào)用不同來源的的數(shù)字資產(chǎn)和數(shù)字人來重新創(chuàng)建或共同創(chuàng)建新的視頻內(nèi)容，例如，讓來自不同動畫作品的角色在新的游戲里并肩作戰(zhàn)。

Omniverse Connector 與 Omniverse 素材庫

NVIDIA Omniverse 已經(jīng)開發(fā)了多款 Connector(連接器)，這些 Connector 插件兼容 AEC 行業(yè)的多個 3D 應(yīng)用程序，例如 Autodesk 3ds Max、Autodesk Maya、Autodesk Revit、Trimble SketchUp、虛幻引擎等。這些軟件上的數(shù)字模型都可以通過 Connector 轉(zhuǎn)為 USD 的格式，并且存儲在 Nucleus 上進(jìn)行有效的管理。這樣就能夠形成以 USD 為標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一格式，可以兼容各個軟件的資產(chǎn)庫。

此外 Omniverse 內(nèi)自帶一些數(shù)字資產(chǎn)，例如植物素材、天光素材等。這些可以讓用戶更方便地對 BIM 場景進(jìn)行可視化搭建、快速完成項目預(yù)覽。這些素材均基于 USD 格式，利于用戶擴(kuò)充和管理。

Omniverse 物理模擬

Omniverse 物理模擬目前包括剛體動力、破壞和斷裂、汽車動力以及流體動力(Flow)等效果模擬。Flow 是對煙/火的歐拉流體模擬，利用稀疏體素網(wǎng)格實現(xiàn)無界模擬域。

Omniverse 助力園林景觀模型的設(shè)計與建造

立方數(shù)科使用 AutoCAD 與 3ds Max 構(gòu)建了蘇州東方之門的天庭園林設(shè)計景觀方案模型，這個園林依照 3D 模型的尺寸及各項數(shù)據(jù)以全比例于 2020 年建造完成?，F(xiàn)團(tuán)隊人員已將這個 3D 模型及圖形數(shù)據(jù)同步鏈接至 Omniverse Create 及 Omniverse View 中，并以 USD 格式進(jìn)一步完成可視化及數(shù)字孿生工作流程。

建筑設(shè)計的數(shù)字孿生發(fā)展依賴于數(shù)字資產(chǎn)。立方數(shù)科將萬生華態(tài)所制作的石刻掃描素材(FBX)轉(zhuǎn)換成 USD 導(dǎo)入 Omniverse 后進(jìn)行了優(yōu)化及光線追蹤渲染整合。

場景中的落葉采用 Omniverse 中的物理模擬擴(kuò)展程序制作而成，能夠模擬樹葉自然隨風(fēng)飄落的場景。

Omniverse 支持企業(yè)開發(fā)和運(yùn)營復(fù)雜、實時的 AI 數(shù)字孿生，允許對資產(chǎn)、流程或環(huán)境進(jìn)行的物理屬性準(zhǔn)確的大規(guī)模仿真。同時，Omniverse 能夠讓建筑、工程、施工及運(yùn)營(AECO)行業(yè)的專業(yè)人員隨時隨地處理建筑設(shè)計項目。隨著 Omniverse 的功能及生態(tài)的擴(kuò)展，將有越來越多的領(lǐng)域與企業(yè)受益于 NVIDIA 技術(shù)。

原文標(biāo)題：立方數(shù)科在 NVIDIA Omniverse 中為 BIM 構(gòu)建數(shù)字孿生

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審核編輯：湯梓紅