英伟达Omniverse：让3D数字资产实现大量实际操作，且在符合自然界物理定义之下进行模拟和渲染
近日GTC 2022大会后，英伟达围绕大会发布的Omniverse平台、数字孪生等技术领域的最新进展，举行了线上沟通会，分享了更多细节。东西游戏受邀参加了线上沟通会。
过去一年内，英伟达迭代Omniverse搭载的专业技术和工具，重点方向是打开Omniverse和数字孪生的落地场景，同时推动更多非技术人员利用以Omniverse为代表的多项NVIDIA平台和技术，加速提升市场接受度。
而从Omniverse的变化，很大程度也反映出英伟达对Metaverse概念下产业发展方向、趋势的判断。
Omniverse更新：生产工具、动画制作、虚拟资产管理与AI发展
在GTC 2022大会上，英伟达就表示，Omniverse平台的作用不仅局限于设计3D数字资产，构建与现实一样的数字孪生世界，更要求这些数字资产能够进行大量实际操作，且是在符合自然界物理定义之下进行模拟和渲染。
为完成这一设想，Omniverse平台本身在技术和工具上的迭代更新是此次GTC大会展示的重点，且主要针对数字孪生的一系列应用：
在生产工具层面，应用开发工具包Omniverse Kit和建模工具Omniverse Create推出更多功能，改进渲染和材质，加强对头发、粒子等物体的曲面建模的支持，织物、果冻和气球等柔软且易变形物体的运动更加逼真。
动画制作方面，Omniverse平台为提升设计师在无代码情况下的生产效率，更新了多项工具。全新的动画编辑器，提升与 Maya 和 Blender 等主流建模软件的协同效率，让角色创建和曲线动画更贴近现实。
而Omniverse Machinima则是一个针对动画叙事而开发的新工具，借助英伟达在人体姿态分析功能的集成，使用户仅需单台摄像机便可实现动捕，且可以将预先录制的2D视频画面转为3D模型动画。同时更新了全新的动画序列功能，简化操作流程，让动画的剪辑制作更加直观。
还借助技术手段，提供新的动画重定向功能帮助设计师完成机械性的复杂工作，例如让Omniverse自动完成骨骼动画绑定而无需人工操作。
面临数量愈发庞大的虚拟资产，Omniverse的资源管理系统性能也在升级，为专业IT人员开放更多访问和控制权，以便基于后台数据调整资源分配和调教。同时对于Omniverse成千上万的组件，英伟达推出一个基于人工智能的全局搜索功能Deep Search，分门别类找到所需组件。
在虚拟资产、AI功能和多项数据基础上，Replicator 已经成为Omniverse重要应用框架。调用材质库内置的材质、建模等资产，能够快速生成用户所需的拟真场景，自动生成符合现实物理规律的各项数据，应被广泛应用于深度AI神经网络训练的物理模拟。
英伟达方面认为，Replicator所构建的虚拟场景和多项合成数据，对于AI的发展至关重要，鼓励其他公司使用Replicator创建更多模拟现实的AI训练引擎。基于现实的数据标记容易出错且不完整，而Replicator能根据AI开发人员的需求创建多样化的场景和物理数据，例如速度、深度等地面实况数据，恶劣天气条件下的运动追踪等。
Omniverse向外扩展：
提升在更多行业的通用性
为了让数字孪生概念在更多现实场景和行业落地，英伟达正在进一步将Omniverse的生态系统，拓展到设计与内容创作以外的领域，融入到更多行业中。
据介绍，从去年GTC至今，Omniverse Connector 组件所连接的跨行业应用已经从8个增长至80个，用户通过Connector能够将一系列第三方独立的软件工具和数字资产接入Omniverse平台。这增强了Omniverse平台的通用性，在游戏开发、数字孪生、工业自动化、传感器、机器人平台集成等各个领域都能无障碍接入Omniverse。
在3D内容创作领域，Epic 虚幻引擎、C4D建模软件、Substance 3D材质扩展程序等多个第三方应用能够在Connector 的支持下建立实时同步的工作流。
工业应用上，已经能够允许26种常用CAD格式转化为Omniverse支持的3D场景格式USD，制造业工程师可以无缝将CAD模型导入并实时查看。借由Connector对CAD的支持，也让Omniverse进入建筑设计行业领域，为大型基建项目建立可交互的数字孪生模型，甚至是毫米精度级别的工程实时4D可视化，即在3D数字孪生模型基础上，随时间推移和工程进展而持续变化。
在沟通会上，英伟达方面还提到，TwinBru、A23D等全球最大的数字资产库也通过Connector接入Omniverse平台，开放数十万的数字资产供用户调用、加工。并允许用户接入原有渲染器，以便在这些数字资产迁移至Omniverse平台后，依然能够保持原有的渲染器工作习惯。
凭借 Connector，Omniverse生态系统容纳了更多的新客户，让亚马逊、百事、DB Netze、DNEG、Kroger、Lowe’s 这些涵盖网购、食品、铁路等业务的公司开始落地数字孪生。
亚马逊基于Omniverse平台搭建的数字孪生仓库是英伟达提到的代表性案例。亚马逊的物流系统和50万个物流机器人接入Omniverse平台，调用Omniverse中机器人仿真平台的各项技术工具，构建人工智能仓储、分发以及AI训练部署的模型。
此外，Omniverse平台的数字孪生也不仅局限人造工厂，已经开始探索数字孪生地球，并将其应用在气候预测、新型可再生能源等领域。
与西门子的全球风力发电厂合作，通过Omniverse的高速AI计算来模拟各类天气变化下风力发电场的布局，使发电量相较以前提高20%。
数据中心OVX：构建完整数据中心集群，实时支持多方协同的数字孪生
针对于数字孪生所覆盖范围的扩张，以及工程体量的提升，对数据传输和管理提出了更高的要求。在沟通会上，英伟达方面表示，为在物理般精准的工业数字孪生模拟中提供一个实时响应和支撑的数据中心，因此提出OVX的设计概念。
OVX是一个软硬结合的数据中心和计算系统，在新一代的以太网平台Spectrum网络架构下，结合RTX GPU 硬件加速和各项网络组件，确保同一时空下多方协作的数字孪生模拟同步进行。
前文提到的高速存储、高精度逼真数字孪生模型、现实与虚拟的实时同步都是建立在OVX的数据传输功能之上。企业可以通过OVX数据中心，评估、测试多个自主系统的交互流程，从而优化、扩大、创建更高效的数字孪生工厂。
英伟达方面表示，使用32个OVX服务器就可以构建一个完整的数据中心集群，能够支撑多个数字孪生项目。为支撑OVX的发展，通过对Mellanox等服务器网络供应商的收购，英伟达已经开始开发新一代的高速网络交换设备Spectrum4，满足未来更加庞大的数字孪生数据传输需求。
预计将在今年第四季度推出新设备，相较上一代将提升4倍的数据吞吐量，扩展到51.2T，并且降低40%的功耗，节约网络传输的经济成本。
据介绍，德国铁路公司DB Netze目前已经在构建国家铁路网络的数字孪生，OVX为该项目提供了算力、性能和存储网络等需求，在复杂的铁路网络数字孪生场景中，让客户能够进行实时操作，生成AI机器学习的各项开发数据。最终，整个数字孪生模型将用于德国高速列车的自动运行系统，并对铁路网络运行中可能存在的意外情况进行AI预测，优化道路检测方式和突发事故应对措施。
OVX目前已经经过英伟达的内部认证系统，能够为Omniverse平台兼容的各项企业级软件提供支持。英伟达方面表示，将在今年下半年，通过中国的合作伙伴在国内上市。
Omniverse
如何服务非技术人员
在专业工程性和技术性领域的扩张之外，Omniverse也在尝试让更多非技术人员能够更好利用Omniverse平台，因此推出了Omniverse Cloud、Omniverse View等一系列服务和功能。
Omniverse Cloud 是一套云端服务，为专业创意工作者乃至轻度用户提供云端的3D协同设计工作，用户不需要任何专业设备，通过手机、平板甚至电视盒子都可以操作Omniverse的云端渲染结果。
英伟达方面表示，Omniverse Cloud的初衷是为用户搭建一个基于云原生的服务平台，通过云端入口能够使用Omniverse的全部功能。
Omniverse Cloud 提供完整的基础框架搭建，以及服务器后台管理功能，同时继承英伟达诸多工具、软件、硬件和全套数字资产。也就是说，用户无需考虑各类Omniverse平台的程序环境配置和工具安装问题，能够以低门槛且高效的方式使用。
为设计工作者，Omniverse Cloud还提供一个云端的协作共享功能，多名艺术家能够与技术人员同时访问云端的大型3D场景，提供云端的RTX GPU辅助设计工作者的渲染工作，且大量数据都在云端运算和传输，让设计工作者专注于创作，解放硬件设备的压力。
而在Omniverse Cloud基础上，英伟达更新了Omniverse View功能，面向于审阅人员，允许他们以上帝视角实时查看整体项目的进程，并提供简单的审阅工具以便注释和标记，提供从生产到最后审批验收的完整流程。
此外，为让更多的非技术人员能够真切了解Omniverse平台在数字孪生、机器学习等领域的应用，Omniverse 推出Showroom展示工具，能够让用户通过各项Demo了解技术呈现的结果。甚至是推出Omniverse XR，让用户以VR视角游览整个数字孪生场景。
总的来说，除了在技术层面，Omniverse平台通过不断扩张技术的深度和广度吸引技术人才关注，也在用直观的视觉展示加强Omniverse、数字孪生等概念在非技术人员心中的认知。