華強(qiáng)方特使用 NVIDIA 專業(yè)視覺方案加速構(gòu)建主題樂園的數(shù)字場景模擬

    在主題樂園游樂互動體驗項目的開發(fā)過程中，通常會預(yù)設(shè)故事線，并根據(jù)故事線運(yùn)用 3D 設(shè)計工具制作設(shè)備運(yùn)行曲線，最后將其加載至實體載人設(shè)備驅(qū)動運(yùn)行。通過創(chuàng)建數(shù)字孿生場景，借助設(shè)計曲線數(shù)據(jù)或歷史曲線數(shù)據(jù)，可以對運(yùn)行效果進(jìn)行驗證或評估。NVIDIA Omniverse  與RTX  的強(qiáng)大能力能幫助企業(yè)打造數(shù)字孿生，創(chuàng)建項目模擬。這種“數(shù)字先行”的模式能夠幫助企業(yè)在實際投產(chǎn)前優(yōu)化布局，盡力避免可能導(dǎo)致成本增加的問題。

    華強(qiáng)方特文化科技集團(tuán)（下稱“華強(qiáng)方特”） 是知名的文化科技企業(yè)，專注于文化、旅游、娛樂產(chǎn)業(yè)，從主題樂園創(chuàng)意設(shè)計、研究開發(fā)、內(nèi)容制作，到施工建設(shè)、市場運(yùn)營等均有所涉獵。華強(qiáng)方特借助NVIDIA Omniverse  與 RTX GPU  以真實游樂體驗環(huán)境為背景構(gòu)建數(shù)字孿生場景，建立多專業(yè)協(xié)同開發(fā)平臺，加速游樂體驗的項目動態(tài)場景構(gòu)建、渲染和落地。

    大型數(shù)字場景建設(shè)帶來復(fù)雜工作流

    在建設(shè)主題樂園數(shù)字場景項目過程中，華強(qiáng)方特需要融合空間關(guān)系、運(yùn)動時序、體感效果、環(huán)境氛圍、光影效果、虛實場景等大量的現(xiàn)場數(shù)據(jù) ;涉及概念設(shè)計、3D 造型、建筑設(shè)計、機(jī)械結(jié)構(gòu)、電氣控制等多專業(yè)、多部門的 3D 協(xié)同 ;通過多部門的現(xiàn)場數(shù)據(jù)的綜合集成 ，進(jìn)行項目的物理仿真與實時渲染 ，來復(fù)現(xiàn)主題樂園生動、逼真的體驗場景，為游客提供深度沉浸式體驗服務(wù)。為了無縫完成此工作流，華強(qiáng)方特遇到了以下難點(diǎn)：

    工具與數(shù)據(jù)不互通 ：在創(chuàng)建主題體驗項目過程中，從概念設(shè)計到最后實施落地，需要故事創(chuàng)意、模型創(chuàng)建、氣氛渲染、場景編輯、動作制作、光照處理等不同專業(yè)協(xié)作，還需要上下游專業(yè)大量溝通、數(shù)據(jù)交換和多版本迭代，以創(chuàng)作出大量的動感數(shù)字場景來復(fù)現(xiàn)生動、逼真的主題樂園體驗場景。不互通的數(shù)據(jù)流導(dǎo)致了工作量與溝通成本增加，進(jìn)而降低開發(fā)效率，增加企業(yè)成本。

    數(shù)據(jù)處理量龐大，制作復(fù)雜度高 ：在項目實施過程中，項目的 3D 造型、特技動作、建筑模型和光影效果等數(shù)據(jù)的處理量龐大，制作復(fù)雜度高，在項目實時渲染速度、場景層次與質(zhì)感、交互式沉浸體驗、跨平臺多專業(yè)協(xié)作等方面，難以達(dá)到理想的效果。

    為解決這些問題，華強(qiáng)方特需要建立多個研發(fā)部門跨平臺實時協(xié)同工作的項目開發(fā)環(huán)境，且需要高性能的顯示設(shè)備將多部門設(shè)計和編輯產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行融合計算和處理。

    使用 Omniverse 與 RTX

    建立高效、高質(zhì)的工作流

    建立不同專業(yè) 3D 軟件的連接 ：利用 Nucleus 平臺，華強(qiáng)方特能夠通過 Omniverse Connector 建立不同專業(yè) 3D 軟件的連接，構(gòu)建多專業(yè)協(xié)作的跨平臺設(shè)計開發(fā)環(huán)境，從而優(yōu)化主題樂園體驗場景概念設(shè)計階段各專業(yè)間的數(shù)據(jù)交換機(jī)制和工作流程。由原來的串聯(lián)工作流改進(jìn)為并聯(lián)工作流，解決了創(chuàng)建主題樂園體驗項目數(shù)字場景中的多專業(yè)協(xié)同設(shè)計問題，提高了數(shù)據(jù)共享的效率。Omniverse 跨平臺的高效溝通協(xié)作能力，結(jié)合項目交換數(shù)據(jù)的增量刷新，理想地提高了項目數(shù)據(jù)集成和場景修改的處理效率，在一定程度上也保證了項目開發(fā)的最終效果。

▲ 多部門跨平臺并行工作流與數(shù)據(jù)交換機(jī)制

    數(shù)字資產(chǎn)組裝 ：基于 USD 及 Composer 等工具，華強(qiáng)方特能在主題體驗項目的數(shù)字場景開發(fā)時輕松實現(xiàn)無損化修改;強(qiáng)大的數(shù)據(jù)壓縮能力也帶來了高效的數(shù)據(jù)傳輸收益。USD Composer  為數(shù)字場景提供了資產(chǎn)組建能力，對主題樂園數(shù)字場景項目的前期規(guī)劃、中期設(shè)計、修改評審、后期仿真等提供了強(qiáng)有力支持，解決了大型數(shù)據(jù)模型在建立虛擬體驗場景過程中的數(shù)據(jù)合成問題。

▲ 多專業(yè)協(xié)同開發(fā)的主題樂園建筑內(nèi)飾虛擬場景

    開發(fā)擴(kuò)展程序，實現(xiàn)有效、高效的工作流 ：華強(qiáng)方特使用 Omniverse Kit  和 Omniverse Code  開發(fā)了自定義的 Omniverse 擴(kuò)展程序，用于主題樂園數(shù)字場景的動態(tài)多方案編排，來將主題樂園的交互場景進(jìn)行解析與功能整合。

▲ 游樂載人設(shè)備及特技開發(fā)的工作流模式

    利用擴(kuò)展程序的要素選擇模塊、觸發(fā)關(guān)聯(lián)模塊和方案配置模塊，華強(qiáng)方特實現(xiàn)了游樂載人設(shè)備及特技的數(shù)據(jù)參數(shù)輸入和數(shù)據(jù)驅(qū)動模擬仿真，達(dá)到了載人設(shè)備和特技在虛擬場景的動態(tài)展現(xiàn)及評價。

▲ 游樂載人設(shè)備及特技的時序編制擴(kuò)展程序

    通過 Omniverse Code 進(jìn)行游樂載人設(shè)備及特技的時序編制擴(kuò)展程序的開發(fā)，華強(qiáng)方特優(yōu)化了創(chuàng)建主題樂園的數(shù)字場景開發(fā)工作流，并采用現(xiàn)場數(shù)據(jù)渲染出更加逼真的預(yù)期場景，從而更有利地指導(dǎo)現(xiàn)場項目實施和建設(shè)。

▲ 主題體驗項目協(xié)同開發(fā)與動態(tài)場景生成的技術(shù)路線圖

    RTX 與光線追蹤賦能下的高質(zhì)量數(shù)字場景 ：在 NVIDIA 高性能顯卡的支持下，項目制作的實時渲染幀率和渲染質(zhì)感得到大幅提高，高性能的 RTX 顯卡支持了系統(tǒng)開發(fā)所需的實時光線追蹤要求，極大地提升了高清視頻編輯的內(nèi)容創(chuàng)作性能，帶來了流暢、逼真的實時渲染數(shù)字場景畫面質(zhì)感。

▲ 游樂載人設(shè)備及特技動態(tài)數(shù)字場景的視覺效果生成

    NVIDIA 助力文旅娛樂行業(yè)加速創(chuàng)新

    從數(shù)據(jù)整合、視效生成，到項目實施和建設(shè)，NVIDIA Omniverse  能夠為文旅娛樂行業(yè)的創(chuàng)意師、設(shè)計師、工程師提供 OpenUSD（通用場景描述） 賦能的協(xié)同設(shè)計平臺，有利于多專業(yè)協(xié)作搭建或?qū)�入�?shù)字資產(chǎn)組合。結(jié)合具備強(qiáng)大算力的 NVIDIA RTX GPU ，以及物理仿真和 AI 技術(shù)，可以實現(xiàn)高度逼真的數(shù)字場景仿真虛擬環(huán)境。

▲ 方特東方神畫主題樂園實景圖

    未來，華強(qiáng)方特計劃利用 Omniverse 技術(shù)在游客視角分析與數(shù)字場景優(yōu)化方面進(jìn)行提升，為工程師、設(shè)計師構(gòu)建協(xié)同設(shè)計平臺，探索 OpenUSD、物理仿真及 AI 技術(shù)在主題公園沉浸式體驗項目中應(yīng)用的可能性。