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NVIDIA Omniverse™ 平台




NVIDIA Omniverse 是基于 Pixar 通用场景描述和 NVIDIA RTX™ 的多 GPU 实时模拟和协作平台,性能强大,专用于处理 3D 制作流程。


Omniverse 致力于跨不同应用和 3D 生态系统供应商实现通用互操作性。它提供高效的实时场景更新,并基于开放标准和协议设计而成。Omniverse 平台充当枢纽的角色,使新功能作为微服务微服务开放给所有连接的客户端和应用。


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计划




3D 应用和用户间实时协作

使用通用场景描述 (USD) 和材质定义语言 (MDL) 在您喜欢的应用之间实时协作。

实时多 GPU 光线追踪视口

支持与 USD 内容相关的优质多 GPU 光线追踪和路径追踪。

模拟

利用最新 NVIDIA 技术,高效模拟复杂的 3D 物理世界。






Omniverse 包含 5 个重要组件,分别是 Omniverse ConnectNucleusKitSimulationRTX。这些组件连同所连接的第三方数字内容创作 (DCC) 工具,以及所连接的其他 Omniverse 微服务,共同组成整个 Omniverse 生态系统。







一切从通用格式开始


Omniverse 中资产的主要表示方式采用 Pixar 的开源通用场景描述 (USD) 表示法。USD 不仅仅是一种文件格式,也是一种丰富的场景表示,可利用 API 支持复杂的属性继承、实例化、分层、延迟加载以及其他各类关键特性。Omniverse 使用 USD,通过 Nucleus DB 服务实现资产交换。




Omniverse 中的材质使用 NVIDIA 开源 MDL(材质定义语言)表示。NVIDIA 开发出以 USD 表示的自定义架构,以此表示材质的资料和参数,简化不同应用特定材质定义间的交换。这种标准定义使许多应用中的材质,即使不完全相同,看起来也会非常相似。



详细了解 USD 和 MDL





这一切的核心是 Omniverse Nucleus



Omniverse Nucleus 提供一组基本服务,使各种客户端应用、渲染器和微服务能够共享和修改虚拟世界的表示。

Nucleus 在发布/订阅模式下运行。根据访问控制,Omniverse 客户端可以将对数字资产和虚拟世界的修改发布到 Nucleus 数据库 (DB),或订阅这些更改。更改在互联的应用之间实时传输。数字资产包括几何图形、灯光、材质、纹理,以及描述虚拟世界及其演变的其他数据。


详细了解 Nucleus





Connector 为各类应用打开互连门户




Omniverse Connect 库以插件的形式分布,使客户端应用能够连接到 Nucleus,以及发布和订阅单个资产和整个世界。

完成必要的同步后,DCC 插件将使用 Omniverse Connect 库应用从外部接收的更新,并在必要时发布内部生成的更改。

当应用更改场景的 USD 表示时,Omniverse Connect 会跟踪自上次发布活动后的所有本地更改。当应用发出请求后,Omniverse Connect 库将针对每个差异构建一个独立文件,并将其发布到 Nucleus,然后转发给所有订阅者。


详细了解 Connect





Omniverse 流程


在左侧,我们可以看到许多热门 DCC 应用,以及使用 Kit 为 Omniverse 专门创建的新应用。这些应用都能导出 USD 文件格式,并支持 MDL 材质。得益于 Omniverse Connector 插件助力创建的 Omniverse 门户,这些应用可实现与 Nucleus 数据库的连接。



Nucleus 服务器也可作为无外设微服务提供 Omniverse 功能,并可以将精美的渲染成果提供给众多可视化客户端,包括 VR 和 AR 设备。




利用 Omniverse Kit 创建您自己的应用



Kit 并非单体应用,而是由一些扩展程序组成,这些扩展程序可作为构建块以多种方式组装,进而助力创建不同类型的应用。由于均采用 Python 编写,所有 UI 元素、工作流程和一般性功能具有很高的可定制性。

Omniverse Kit 是一个用于构建原生 Omniverse 应用和微服务的工具包,基于基础框架而构建,该框架可通过一组轻量级扩展程序提供各类功能。这些独立扩展程序是用 Python 或 C++ 语言编写的插件。


经过设计,Kit 成为了一个灵活且可扩展的应用和微服务开发平台。它可在无外设模式下,或通过 UI 创建微服务。UI 应用可完全使用 UI 引擎编写,从而获得完全的可定制性。

如需获得更出色的性能或访问某些 C++ API,则可以在这些扩展程序中添加较低级别的 C++ 插件,并且也可将这些插件通过绑定连接到 UI。这些扩展程序包括它们单独运行所需的图标、图像和配置





Omniverse Kit 扩展程序




RTX 视口扩展程序

利用 NVIDIA RTX 和 MDL 材质,以超高保真度表示您的数据。该程序可扩展性惊人,支持大量 GPU,并能在大型场景中提供实时交互,以及通过各种光线追踪和路径追踪选项保证准确性。




内容浏览扩展程序

浏览您的本地或远程 Omniverse Nucleus 服务器上的文件,整理数据,并查找您要处理或协作处理的文件。其中包含一系列丰富的 API,可帮助您实现任务和流程自动化,例如,通过使用 DeepTag,利用 AI 分配元数据类别,以全新方式搜索资产。




USD 小组件和 Window 扩展程序

Stage Window 扩展程序可用于打造稳健的 Stage 数据浏览体验,Stage Window 中包含场景物体的所有相关信息,您可从中处理这些信息。

借助 Property Window,您可以访问 USD 文件中包含的所有物体属性以及其他各类信息。此外,该程序具备完全可扩展性,其中的每个部分均衍生自针对场景中每种基元类型的专用扩展程序。

最后,您可以通过 Layer Window 使用 USD 功能强大的分层系统,实现丰富的构图,同时还可通过该系统获取 Omniverse 的层访问管理和实时协作功能。




Omniverse UI

为提供一个快速响应的轻量级、开放硬件加速 UI,Omniverse 框架建立在 Dear ImGui 库的基础上。

主要特性:

  • 快速的现代轻量级 UI 框架
  • Omniverse Kit 用户界面的基础
  • 声明性语法和动态布局
  • 支持完全的 styleable,类似于 HTML 使用“stylesheet-like”工作流
  • 支持具有无损 UI 质量的 Omni UI 流式传输
  • 支持 XR(VR 和 AR)渲染(小组件的 3D 投影)
  • 包括 XR 输入设备(控制器、手部、眼部)





归根结底,Create(Omniverse 中包含的示例应用)、View(打造 AEC 体验的主要应用)和其他 Omniverse 应用均来自扩展程序,它们共同构成 Omniverse Apps 的原子构建块。扩展程序的量将会迅速增加,因为其主要采用 Python 编写,同时随附完整源代码,可帮助开发者轻松创建、添加和修改提高生产力所需的工具和工作流程。



了解详情:Omniverse Create(基于 Kit 构建)






模拟现实

Omniverse 中的
模拟功能由一系列 NVIDIA 技术以插件或微服务形式向 Omniverse Kit 提供。

作为 Omniverse 提供的首批模拟工具之一,NVIDIA 开源物理模拟器 PhysX 广泛应用于电脑游戏中。参与模拟的物体、它们的属性、任何约束条件和任何求解器参数都在自定义 USD 架构中指定。Kit 提供编辑模拟设置、启动和停止模拟以及调整所有参数等功能。

Omniverse 物理模拟目前包括刚体动力、破坏和断裂、汽车动力以及流体动力 (Flow) 等效果模拟。Flow 是对烟/火的欧拉流体模拟,利用稀疏体素网格实现无界模拟域。


详细了解 Omniverse 物理模拟



可视化和渲染精美世界



Omniverse 支持多种可兼容 Pixar Hydra 架构的渲染器,其中之一便是全新 Omniverse RTX 渲染器,它充分利用 NVIDIA Turing 及 Ampere 架构中的硬件 RT Core,实现了实时的硬件加速光线追踪和路径追踪。

这款渲染器在实现光线追踪之前无光栅化处理,因此可以实时处理大型场景。它包含两种模式,一种是提供快速性能的传统光线追踪,另一种是提供高质量结果的路径追踪。

Omniverse RTX 渲染器在一个系统内原生支持多个 GPU,不久后将支持多个系统的交互式渲染。


详细了解 Omniverse RTX 渲染器



Omniverse Apps


NVIDIA Omniverse 现可连接众多内容创作应用,NVIDIA 更是创建了 Apps 来展示它在不同工作流程中的功能。

Apps 采用 Omniverse Kit 构建而成,不仅本身是一款实用工具,还可作为起点,使开发者在其基础上构建、扩展或创建自己的应用。Apps 中的应用不仅为技术艺术家和开发者提供示例参考,日后还将不断获得新的功能和特性。







更多应用正在开发中……



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