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)開辟新的可能性，如機器人、自動駕駛汽車、科學(xué)可視化和建筑工程等領(lǐng)域。尤其在建筑、工程、施工和運營（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)計項目皆由專業(yè)人員組成的團隊運行，其中包括工程師、建筑師、多學(xué)科設(shè)計師和可視化藝術(shù)家等。團隊中的每個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)進行建筑設(shè)計時，團隊中的每個成員都希望能夠運用其慣用的 3D 工作流與工具，并與其需要的人展開合作。

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

USD 是一種開放、可擴展的交換格式。該格式由皮克斯動畫工作室開發(fā)，最初用于電影制作，現(xiàn)在則已被應(yīng)用于全球各個行業(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)計項目的開發(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，可賦能使用 SketchUp 等多個不同建筑軟件的用戶，使其可在同一個協(xié)作環(huán)境中開展工作。例如，在同一個項目上工作的 Rhino 用戶和 Revit 用戶可借助Omniverse Connectors（如 Rhino 和 Revit）輕松展開協(xié)作。

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

NVIDIA Omniverse 是一個基于 USD 的可擴展平臺，可用于構(gòu)建自定義 3D 工作流和模擬大型虛擬世界。建筑團隊可通過 NVIDIA Omniverse，使用功能強大、開箱即用的 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，并對其進行實時模擬。

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（如計算機輔助設(shè)計（CAD）、建筑信息建模（BIM）以及 3D 建模等），實現(xiàn)更高水平的無縫數(shù)據(jù)交換和實時更新。這些工具包括：

Autodesk Revit

Autodesk 3ds Max

Autodesk Maya

McNeel Rhino/Grasshopper

Trimble SketchUp

Graphisoft Archicad

借助 USD 改進項目裝配

USD 包含各種靈活的用戶友好型組件。這些組件通過功能分層，可支持多位設(shè)計者在項目進程中并行工作，以改進項目裝配。

每個 USD 場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。

一個建筑設(shè)計場景中可能會包含場地、地基、屋頂和大廳等多個 USD 文件。每個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)量場景。

圖 1：用于建筑設(shè)計的 USD 文件，包括場地、地基、外墻和屋頂

USD Layers和Sublayers可用于組織跨部門的實時工作流，例如在已有場景層結(jié)構(gòu)之上開展布局、動畫和模擬等。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，可幫助用戶實現(xiàn)大體量數(shù)據(jù)的延遲加載以提升場景性能表現(xiàn)。USD Variant支持先進的可選性工作流。

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

圖 2：多人可在同一場景中開展實時協(xié)作，在大廳中編輯照明、資產(chǎn)和材質(zhì)等組件

利用 NVIDIA Omniverse

改進模擬和設(shè)計工作流

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)，實現(xiàn)應(yīng)用間的輕松“交流”。

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

另外，在工作流中使用 USD 來實現(xiàn)通用交換，可以解決用戶在工具方面存在的障礙?；诖?，用戶無需具備技術(shù)軟件專業(yè)知識就可訪問各種設(shè)計工具。

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

USD 是NVIDIA Omniverse平臺的基礎(chǔ)。NVIDIA Omniverse 擁有規(guī)模龐大且持續(xù)豐富的連接器庫，可用于連接各種先進的 3D 工具。用戶可利用 CAD Converter 擴展程序，輕松地在 NVIDIA Omniverse 中實現(xiàn)項目導(dǎo)入或?qū)С?。該擴展程序作為 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