文/VR陀螺 小钻风

由元宇宙引发的社会讨论与融资热从今年年初一直持续到了现在,有人将今年称作“元宇宙元年。” 在这个元年的4月,英伟达正式推出实时仿真和协作平台Omniverse,它被称作工业版的元宇宙。Omniverse推出后,围绕它与元宇宙之间的关系探讨不断。 该如何定义Omniverse?英伟达为何要推出它?它为谁所用?能做什么?与元宇宙又是什么关系? 6月24日下午,英伟达特别策划了“先锋集结,引爆METAVERSE对话Omniverse™先锋人物”的线上直播分享活动,活动邀请了7位嘉宾从视效、艺术创作者、架构师等角度就Omniverse及元宇宙相关问题进行了分享和解答。

本次分享过后,陀螺君得到了上述问题的答案,也对Omniverse及元宇宙有了新的认识。

Omniverse:基于USD构建的实时协作平台

在谈论Omniverse与元宇宙之前,陀螺君认为有必要先了解Omniverse究竟是什么? Omniverse是一个能实时协作,加速设计工作流程的平台,它完全基于USD(通用场景描述,Universal Scene Description)的平台而生。 早年皮克斯在动画制作的过程中,由于分工涉及众多不同设计软件工具,在协同时需要进行繁琐的格式转换,因此制作了统一的格式USD以提高协同工作的效率。

USD推出后很快被电影等多个行业的公司所采用,英伟达便是其中之一。但皮克斯的USD只能做到协同,并不能做到实时。 因此英伟达围绕USD(皮克斯对USD做了开源)构建了应用程序Omniverse,并在USD的基础上通过Connector工具将Omniverse与不同软件、工具整合起来实现了多用户实时协作。

也就是说,同一部3D作品,不同分工的设计人员可在同一时间使用不同软件、工具对它进行处理,彼此之间可以看见工作进度与完成效果。 3D艺术家光叔对此做了非常形象的比喻:”就好像一群人建房子,你一砖我一砖,所有人都能看到房子是怎么盖起来的,你盖了哪个部分,我盖了哪个部分,最后房子拼成功大家心里都有数。” 不仅如此,英伟达本身在图形处理、计算方向有强大的技术优势,它将这些优势赋能到Omniverse,让其成为了一个强大的多GPU实时仿真、协作平台。Omniverse通过通用3D格式USD打通了各个软件工具,并通过自己在图形渲染等方面的技术优势,为这些软件工具的使用与互通提供算力支持,加快数据传输与转换的速度,减少软件使用时的卡顿、延迟等问题,进一步提高了实时协同的工作效率。 据介绍,Omniverse由5个关键部分组成:Nucleus、Connect、Kit、Simulation和RTX Renderer。这些组件与连接的第三方数字内容创建(DCC)工具以及附加的连接的Omniverse微服务一起构成了完整的Omniverse生态系统。

Omniverse Nucleus:提供一组基本服务,这些服务允许各种客户端应用程序、渲染器和微服务共享和修改虚拟世界的表示形式。  

Omniverse Connect库:被作为插件分发,使客户端应用程序可以连接到Nucleus并发布和订阅无论是单个资产还是整个世界。当需要同步时,DCC插件将使用Omniverse Connect库来应用外部接收的更新,并根据需要发布内部生成的更改。

Omniverse Kit:是用于构建本地Omniverse应用程序和微服务的工具包。它建立在一个基本框架上,该框架通过一组轻量级扩展提供了多种功能。这些独立扩展是使用Python或C ++编写的插件。  

Simulation:Omniverse中的仿真由英伟达一系列技术作为Omniverse Kit的插件或微服务提供。作为Omniverse一部分进行分发的首批仿真工具是英伟达的开源物理仿真器PhysX,该仿真器广泛用于计算机游戏中。

RTX Renderer:新的Omniverse RTX视口是Omniverse支持符合皮克斯Hydra架构的渲染器之一,它利用Turing和下一代英伟达架构中的硬件RT内核进行实时硬件加速的光线跟踪和路径跟踪。

此外,英伟达针对不同类型用户构建了可在Omniverse软件中使用的不同类型的Omniverse应用,包括为建筑、工程和施工专业人员设计的Omniverse View;为媒体、娱乐和制造/产品设计行业的设计师、创作者和专家设计的Omniverse Create;为3D深度学习研究人员设计的Omniverse Kaolin等。  

未来还会发布AI驱动的面部动画应用程序Omniverse Audio2Face,为GeForce RTX游戏玩家开发的Omniverse Machinima,以及用于机器人开发的Isaac Sim 2021．1。  不同领域的创作者、工程师、设计师等可以通过Omniverse Connectors在这些不同的应用间并行工作。 英伟达之后推出的AR/VR扩展软件CloudXR,还可为Omniverse带来强大、便捷的功能。只需只击几下,Omniverse就可将用户的USD内容传输到任何支持的Android设备上,并提供AR/VR漫游功能。

英伟达借Omniverse打通计算、图形、AI三大核心技术

那Omniverse对设计师、工程师们来说,具体意味着什么?英伟达推出它的目的又是什么?

在Autodesk技术销售专家、前中央电视台特效制作部门负责人沈映看来,CG行业的两大痛点是算力与团队协同,而Omniverse恰好解决了这两大痛点: “CG行业痛点主要就是两个。一个是算力的问题,就是怎么去处理大数据的算力。还有一个是团队协作,如何应对大规模生产的团队协作。Omniverse平台等于是在这两方面让我们整个行业看到了一些希望。比如从算力来说,大家都了解RTX Server,它从硬件方面给算力提供了保障。无论是将来是在本地、私有云或者公有云,都有可能去布局或架构起来一个很强大的算力。” “另外协同方面,也就是USD。大家不约而同都在做USD,说明它是一个行业已经公认的未来流程协作的很好数据格式。其实我觉得USD它更像是一个流程的框架,给我们搭建一个非破坏性的流程,特别适合团队协作。所以我觉得Omniverse是给我们提供了这么一个希望。”

英伟达高级解决方案架构师宋毅明从Omniverse整个平台的设计特点角度做了解释,“我们强调Omniverse整体其实是一个平台。它的平台特点相当于是完全基于USD,解决了大数据的问题,还有就是算力。大家现在看到很多传统的光源化引擎,对多技术支持都是不太友好。” “Omniverse对于path trace这方面,以及多卡GPU支持是非常快的,结合RTX平台可以快速渲染、快速出图,也可以调用server上的多GPU量算力,所以在很大程度上解决了现在行业当中的几个痛点——大数据或者拼算力的问题。” 英伟达推出Omniverse的目的究竟为何?宋毅明代表英伟达同样给出了解释: “英伟达有三大主方向——计算、图形、AI,其实Omniverse是要把图形、计算、AI打通。比如开勇老师分享的3D重建,就是把AI、计算、图形渲染还原,把整个打通了,这就是Omniverse平台的价值,然后再利用底层开发的云端多GPU来进行加速和渲染。Omniverse带给用户的最大的价值就是‘快’,GPU刚出来的时候其实就是加速图形运算、加速游戏行业保证桢率,其实就是‘快’。为什么要用GPU计算?还是为了‘快’。Omniverse把所有的技术融合了起来,并且快速的应用。” 英伟达整合自身优势对USD进行了升级,为用户提供了更为高效、便利的协同工作平台。Omniverse的高度协同与高效率并不单单体现在影视、动画方向,而是可以应用到各个产业当中,无论是工业、制造业、建筑,还是机器人、娱乐等等行业。 那Omniverse作为这样一个平台,如何与元宇宙挂上钩并被冠以“工业版元宇宙”之名?

Omniverse:让元宇宙脱虚向实

Omniverse完全基于3D通用场景格式USD而构建,设计师、工程师们既可以利用它制作出天马行空的全虚拟作品,也可以基于真实世界的场景复刻一个“数字孪生”的世界。 无论是虚拟世界的构建,还是对真实世界进行数字孪生的复刻,这不正是元宇宙在做的吗?同时由于面向的群体以工业领域为主,因此Omniverse被称为工业版元宇宙。

Omniverse这个工业版元宇宙与我们常常听到的游戏或社交类元宇宙不同,它的高度协同等功用切实提升了合作生产的效率,推动了社会生产的发展,找到了与现实相切的入口。 XGRIDS总经理、CloudMinds首席架构师赵开勇对Omniverse与元宇宙之间的关系给出了自己的解释。

“把元宇宙理解为是虚拟的社交或游戏,只是它发展的一方面。其实我的观点更多的是,元宇宙不只是有社交属性、游戏属性,更多的是在虚拟场景里面把真实世界仿真、在虚拟世界里进行模拟或者进行演练。举个例子:我们要做一个宇宙飞船,这是一个很大的工程,每个人都会在上面做一些事情,但是如果你要造一个实物出来肯定是不能成功的,但是把物理世界的东西仿真到虚拟世界,我们就可以在里面进行很多尝试。” “这不仅包括拍电影、物理的仿真,在达到一些效果以后,还可以把虚拟世界里得到的好的结果再用到真实场景里面来,这样可以推动真实场景进步,而且元宇宙的功能不只是为了大家的社交和娱乐,更多的是从虚拟世界反馈给真实世界、推进社会。这是我理解的元宇宙能把社会往前推进的功能。” 赵开勇所说的元宇宙除去游戏与社交的另一面,在虚拟场景中将真实世界仿真,将虚拟世界中验证过的结果应用到真实场景,推进真实社会的发展,正是Omniverse在做的。

在陀螺君看来,赵开勇讲出了Omniverse作为元宇宙发展的一方面对真实世界所产生的推动力,让它不再停留在飘渺的想象当中,让这个概念找到了现阶段为人所忽视的现实价值。 不仅仅是赵开勇,这次的受邀嘉宾均对元宇宙给出了自己的理解。与赵开勇相似的是,他们对元宇宙的理解真实可触摸,不再飘渺而虚幻。 比如在高枫这个“视效人”看来,元宇宙相当于一个“库”的理论,所有的视效人都希望自己有非常牛的“库”,它存在的价值是所有生产环节中的成本会降低很多。 高枫说:“我看到很多朋友在提问有没有办法基于已经有的库进行二次创作?现在视效行业在做这些技术的同时,都是在不断的完成这些事情,他们会积淀很多很多的数据。其实对于视效来说,是希望自己有一个数据中心,数据中心除了分发数据这样非常传统的数据中心之外,就是‘孪生世界’。”这是Omniverse可以积累和实现的。

“一旦这种元宇宙或者数据库真的产生了,在整个制作的体量以及呈现的效果上,以及艺术家创作的方便程度上,其实都会有非常大的提升。” 而在沈映的理解里,元宇宙这个词并非突然“蹦”出来,而是由来已久,是人类数字化进程的一个阶段。 “所有的数字化、数据,综合起来是不是就是物理世界的一个数字版?我觉得这就是数字孪生的概念,我们生活的各个方面都在一步一步数字化,‘数字孪生’的概念、元宇宙的概念就是在这个过程中的一个阶段。我觉得比较有趣的,就是刚才大家有说到的一点,这也是一个很科学、很严谨的数字版,我们把它叫数字孪生世界。 “但是我们还存在一个是高老师他们在创作的完全天马行空的、创意的、跟现实完全不一样的世界,创意的数字世界也是存在的。最典型的,比如:游戏,这是完全不存在的世界。我觉得比较有趣的是这两个世界碰到一起了,我们想像一下:未来可能是以数字的方式、玩游戏的方式进入到科学严谨的数字孪生世界。是不是就感觉进了一个平行空间里?甚至有可能会互相发生作用,你可能用这种方式去影响你的真实世界,你的虚拟世界会影响到你的现实世界。” 可以看到,虚拟世界与真实世界可以发生碰撞,元宇宙的创建既包含“数字孪生”——真实世界的复刻,也包含纯虚拟的个人创意的发挥,而无论是哪一种,都有现实的价值,都有可能互相影响。

抛开元宇宙,

才能看到Omniverse真正的价值

在陀螺君看来,Omniverse并非为元宇宙而生,而是它本身自带的功能与属性——能创建虚拟世界(包括人物、场景等)与元宇宙相吻合。 元宇宙现在并不存在,包括Roblox在内也同样只是具备了元宇宙特征的“元宇宙概念股”。 对Omniverse而言,不去探讨它与元宇宙概念的关系,转而关注它的功能与应用,才能真正看到它对现在及未来整个社会生产的价值。 而元宇宙概念就如沈映所言,是现实世界数字化进程中的一个阶段。未来元宇宙会以何种方式着陆?只有时间会告诉我们。