转载：英伟达推出工业版元宇宙Omniverse究竟是何意？
2021-07-06 17:05 | 出处： 但斌
来源| 陀螺君
导读：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。
01、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。”
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。只需点击几下，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。
02、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？
03、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。
04、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。