3D 建模工作流需要使用各種專業(yè)工具，因而具有高度的復(fù)雜性。隨著數(shù)字孿生逐漸興起，3D 建模工作流正在為各行業(yè)開(kāi)辟新的可能性，如機(jī)器人、自動(dòng)駕駛汽車、科學(xué)可視化和建筑工程等領(lǐng)域。尤其在建筑、工程、施工和運(yùn)營(yíng)（AECO）行業(yè)，數(shù)字孿生具有深遠(yuǎn)的應(yīng)用潛力。

3D 建筑設(shè)計(jì)項(xiàng)目皆由專業(yè)人員組成的團(tuán)隊(duì)運(yùn)行，其中包括工程師、建筑師、多學(xué)科設(shè)計(jì)師和可視化藝術(shù)家等。團(tuán)隊(duì)中的每個(gè)成員都有各自的專業(yè)技能，因而都需要特定的工具、工作流和工作環(huán)境。當(dāng)進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)，團(tuán)隊(duì)中的每個(gè)成員都希望能夠運(yùn)用其慣用的 3D 工作流與工具，并與其需要的人展開(kāi)合作。

若要連接創(chuàng)作者的 3D 工作流，則需要一個(gè)既能不破壞協(xié)作流程、又能在第三方 3D 生態(tài)系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)互操作的標(biāo)準(zhǔn)交換格式。目前，基于通用場(chǎng)景描述（USD）的NVIDIA Omniverse平臺(tái)可用于滿足以上需求。

USD 是一種開(kāi)放、可擴(kuò)展的交換格式。該格式由皮克斯動(dòng)畫工作室開(kāi)發(fā)，最初用于電影制作，現(xiàn)在則已被應(yīng)用于全球各個(gè)行業(yè)的各類 3D 建模和模擬工作流。

整合 Revit 和 SketchUp等

3D 建筑軟件

USD 優(yōu)化了 3D 建模工具和 3D 設(shè)計(jì)項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)人員之間的互操作性和協(xié)作水平。例如，USD 支持用戶將Rhino Grasshopper 的對(duì)象置于 Autodesk Revit 內(nèi)的建筑之中等。用戶還能夠在 Trimble SketchUp 中繪制部分項(xiàng)目，而后將其與 Rhino 中的其他模型相連接。

基于 USD 構(gòu)建的 NVIDIA Omniverse 平臺(tái)，可賦能使用 SketchUp 等多個(gè)不同建筑軟件的用戶，使其可在同一個(gè)協(xié)作環(huán)境中開(kāi)展工作。例如，在同一個(gè)項(xiàng)目上工作的 Rhino 用戶和 Revit 用戶可借助Omniverse Connectors（如 Rhino 和 Revit）輕松展開(kāi)協(xié)作。

此外，USD 還支持不同的專業(yè)人員（如動(dòng)畫師、照明專家等）能夠在互不影響的情況下，在同一個(gè)協(xié)作環(huán)境中開(kāi)展工作。

NVIDIA Omniverse 是一個(gè)基于 USD 的可擴(kuò)展平臺(tái)，可用于構(gòu)建自定義 3D 工作流和模擬大型虛擬世界。建筑團(tuán)隊(duì)可通過(guò) NVIDIA Omniverse，使用功能強(qiáng)大、開(kāi)箱即用的 USD 工具和參考應(yīng)用連接其現(xiàn)有的 3D 工作流，還能從領(lǐng)先的行業(yè)工具中獲取和匯總?cè)Ｕ?3D 模型及 CAD 模型，并對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)模擬。

NVIDIA Omniverse 能將數(shù)據(jù)文件格式從 RVT 、DWG 、 3DM 、 FBX 、 OBJ 、 PDF 和 XLS 等轉(zhuǎn)換成 USD 格式。為實(shí)現(xiàn)更高保真度的互操作性，NVIDIA 及合作伙伴構(gòu)建了名為 “Connectors” 的插件，可賦能 NVIDIA Omniverse 與第三方的軟件工具之間（如計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）、建筑信息建模（BIM）以及 3D 建模等），實(shí)現(xiàn)更高水平的無(wú)縫數(shù)據(jù)交換和實(shí)時(shí)更新。這些工具包括：

Autodesk Revit

Autodesk 3ds Max

Autodesk Maya

McNeel Rhino/Grasshopper

Trimble SketchUp

Graphisoft Archicad

借助 USD 改進(jìn)項(xiàng)目裝配

USD 包含各種靈活的用戶友好型組件。這些組件通過(guò)功能分層，可支持多位設(shè)計(jì)者在項(xiàng)目進(jìn)程中并行工作，以改進(jìn)項(xiàng)目裝配。

每個(gè) USD 場(chǎng)景都是由用戶所需的眾多 USD 文件所組成。USD 由分層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組成，因而其文件格式又被稱為“層”，可用于創(chuàng)建、表示和修改虛擬世界。因此，USD 文件與位于磁盤或云中的其他文件截然不同。

一個(gè)建筑設(shè)計(jì)場(chǎng)景中可能會(huì)包含場(chǎng)地、地基、屋頂和大廳等多個(gè) USD 文件。每個(gè)文件都可以引用或包含其他 USD 文件，用以構(gòu)建由材質(zhì)、照明、三角形等共同構(gòu)成的高質(zhì)量場(chǎng)景。

圖 1：用于建筑設(shè)計(jì)的 USD 文件，包括場(chǎng)地、地基、外墻和屋頂

USD Layers和Sublayers可用于組織跨部門的實(shí)時(shí)工作流，例如在已有場(chǎng)景層結(jié)構(gòu)之上開(kāi)展布局、動(dòng)畫和模擬等。這些可編輯 USD 層中，較高的層可覆蓋較低的層。

USD References可基于用戶所構(gòu)建的虛擬世界之外的基本層次結(jié)構(gòu)，將較小的場(chǎng)景描述單元整合為較大的集合。USD Playload是一種特殊的引用文件，可幫助用戶實(shí)現(xiàn)大體量數(shù)據(jù)的延遲加載以提升場(chǎng)景性能表現(xiàn)。USD Variant支持先進(jìn)的可選性工作流。

例如，一個(gè)樹木變體集可引用三個(gè)分別代表蘋果樹、杜松樹和云杉樹變體的獨(dú)立文件。用戶可通過(guò)變體集，在同一場(chǎng)景中快速混合和匹配相關(guān)選項(xiàng)，以便推進(jìn)決策制定流程。

圖 2：多人可在同一場(chǎng)景中開(kāi)展實(shí)時(shí)協(xié)作，在大廳中編輯照明、資產(chǎn)和材質(zhì)等組件

利用 NVIDIA Omniverse

改進(jìn)模擬和設(shè)計(jì)工作流

建筑、工程和施工領(lǐng)域的相關(guān)應(yīng)用和分支行業(yè)紛繁復(fù)雜，不可避免地會(huì)導(dǎo)致不同應(yīng)用下的工作流變得較為孤立。但若將各應(yīng)用中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成 USD 格式，就能打破這些應(yīng)用間的相互孤立狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用間的輕松“交流”。

通過(guò)將應(yīng)用與可擴(kuò)展的 USD 組件及子系統(tǒng)（如自定義模式和渲染器）進(jìn)行集成，用戶便可在其中加入可視化、幾何體、數(shù)據(jù)計(jì)算等更多功能來(lái)擴(kuò)展應(yīng)用的能力。

另外，在工作流中使用 USD 來(lái)實(shí)現(xiàn)通用交換，可以解決用戶在工具方面存在的障礙。基于此，用戶無(wú)需具備技術(shù)軟件專業(yè)知識(shí)就可訪問(wèn)各種設(shè)計(jì)工具。

圖 3：集成 AECO 領(lǐng)域的應(yīng)用與 USD 后，就可通過(guò)擴(kuò)展程序和微服務(wù)引入更多功能

USD 是NVIDIA Omniverse平臺(tái)的基礎(chǔ)。NVIDIA Omniverse 擁有規(guī)模龐大且持續(xù)豐富的連接器庫(kù)，可用于連接各種先進(jìn)的 3D 工具。用戶可利用 CAD Converter 擴(kuò)展程序，輕松地在 NVIDIA Omniverse 中實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目導(dǎo)入或?qū)С?。該擴(kuò)展程序作為 NVIDIA Omniverse 的一部分，可支持 30 多種文件類型的導(dǎo)入和導(dǎo)出。

審核編輯：劉清