各個行業(yè)和領域的公司都已認識到逼真數字孿生的重要性，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計所需的費用及時間，同時，也能為建筑的后續(xù)運營與維護提供預測性建議與情景模擬。

NVIDIA Omniverse 可實現(xiàn)物理精準的仿真復制、真正實時的逼真仿真、支持 AI、可互操作且可擴展的單一數據來源等特性，能夠助力 AECO(建筑、工程、施工及運營)及數字孿生領域的發(fā)展。

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

數字孿生技術亟需進階

數字孿生和元宇宙技術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)同工作平臺成就數字孿生和元宇宙世界的規(guī)?；l(fā)展》中提及，數字孿生和元宇宙類解決方案需要五類進階能力：可虛擬，可共享，可聯(lián)動，可同步，可融合。數字資產需要從獨立的虛擬態(tài)，發(fā)展到在不同的涉眾間共享，到可按設定場景開展聯(lián)動，支持多場景規(guī)劃，再到與物理資產發(fā)生同步，最后實現(xiàn)限定場景中數字資產和物理資產的融合。

在技術發(fā)展過程中，現(xiàn)階段主要面臨著數字資產難以管理、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 旨在促成多元化團隊的實時協(xié)作，能夠加速不同類型的數字資產的開發(fā)和交付，進而有效提升元宇宙和數字孿生類解決方案的成熟度。Omniverse 已經在多種領域獲得企業(yè)級采用，包括對機器人和自動駕駛汽車的人工智能方案的訓練，和不同仿真程度的數字人的創(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字內容創(chuàng)作(DCC)工具，以及所連接的其他 Omniverse 微服務，共同組成整個 Omniverse 生態(tài)系統(tǒng)。這使得 Omniverse 能夠為賦能數字孿生/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 計算機圖形文件之間的互相讀寫等操作。

Simulation 組件能夠實現(xiàn)物理級準確，RTX Renderer 組件能夠實現(xiàn)逼真的視覺。

RTX 技術和 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，可構建擴展程序、應用程序和微服務，包含了開箱即用的應用程序，比如：Create 可以加速構建復雜虛擬世界和場景;Audio2Face 通過學習和復制物理人的會話自動生成動畫視頻內容;Machinima 允許開發(fā)者通過調用不同來源的的數字資產和數字人來重新創(chuàng)建或共同創(chuàng)建新的視頻內容，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。這些軟件上的數字模型都可以通過 Connector 轉為 USD 的格式，并且存儲在 Nucleus 上進行有效的管理。這樣就能夠形成以 USD 為標準的統(tǒng)一格式，可以兼容各個軟件的資產庫。

此外 Omniverse 內自帶一些數字資產，例如植物素材、天光素材等。這些可以讓用戶更方便地對 BIM 場景進行可視化搭建、快速完成項目預覽。這些素材均基于 USD 格式，利于用戶擴充和管理。

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，利用稀疏體素網格實現(xiàn)無界模擬域。

Omniverse 助力園林景觀模型的設計與建造

立方數科使用 AutoCAD 與 3ds Max 構建了蘇州東方之門的天庭園林設計景觀方案模型，這個園林依照 3D 模型的尺寸及各項數據以全比例于 2020 年建造完成?，F(xiàn)團隊人員已將這個 3D 模型及圖形數據同步鏈接至 Omniverse Create 及 Omniverse View 中，并以 USD 格式進一步完成可視化及數字孿生工作流程。

建筑設計的數字孿生發(fā)展依賴于數字資產。立方數科將萬生華態(tài)所制作的石刻掃描素材(FBX)轉換成 USD 導入 Omniverse 后進行了優(yōu)化及光線追蹤渲染整合。

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

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

原文標題：立方數科在 NVIDIA Omniverse 中為 BIM 構建數字孿生

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審核編輯：湯梓紅