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高端工程可視化的發(fā)展前景如何？4個(gè)方面告訴你！

原創(chuàng)|行業(yè)資訊|編輯：何家巧|2021-10-08 14:29:03.733|閱讀 291 次

概述：在過(guò)去的30年里，個(gè)人電腦上的3D功能有了令人驚訝的進(jìn)步。沒(méi)有它們，我們就不會(huì)有一個(gè)繁榮的游戲產(chǎn)業(yè)。盡管有了這些進(jìn)步，但從可視化的角度來(lái)看，工程界一直處于相對(duì)停滯的狀態(tài)，今天您在SOLIDWORKS中看到的效果圖與近30年前的情況沒(méi)有太大區(qū)別。

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在過(guò)去的30年里，個(gè)人電腦上的3D功能有了令人驚訝的進(jìn)步。沒(méi)有它們，我們就不會(huì)有一個(gè)繁榮的游戲產(chǎn)業(yè)。盡管有了這些進(jìn)步，但從可視化的角度來(lái)看，工程界一直處于相對(duì)停滯的狀態(tài)，今天您在SOLIDWORKS中看到的效果圖與近30年前的情況沒(méi)有太大區(qū)別。

PBR紋理可從各種來(lái)源廣泛獲得，如Poliigon的這些紋理。(圖片由SOLIDWORKS提供)

盡管如此，有幾個(gè)圍繞可視化的重要趨勢(shì)正在形成，將在近期和中期影響工程領(lǐng)域的可視化。工程軟件供應(yīng)商需要關(guān)注這些發(fā)展，它們有望將圖形推向有趣和創(chuàng)新的新方向。

實(shí)時(shí)逼真的模型渲染

說(shuō)到圖形，游戲行業(yè)長(zhǎng)期以來(lái)一直提供實(shí)時(shí)、高質(zhì)量的渲染。工程界在這方面的發(fā)展主要限于營(yíng)銷部門。我們相信，隨著仿真技術(shù)越來(lái)越多地融入到設(shè)計(jì)過(guò)程中，這種情況將會(huì)改變。首先我們來(lái)談?wù)動(dòng)螒蛐袠I(yè)的發(fā)展情況。
游戲行業(yè)通過(guò)讓藝術(shù)家在模型上添加復(fù)雜的材料，然后利用GPU的力量進(jìn)行實(shí)時(shí)渲染，從而實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的渲染。這方面的一個(gè)副產(chǎn)品是一種表現(xiàn)材料的新方法，稱為PBR（基于物理的渲染）。PBR將材料表示為一系列方程，這些方程模擬光線如何從表面反射，可以通過(guò)在GPU上運(yùn)行的著色器代碼非常有效地實(shí)現(xiàn)。這樣就可以對(duì)模型進(jìn)行高質(zhì)量的實(shí)時(shí)渲染。廣泛使用的GLTF和FBX格式都支持PBR作為表示材料的方式，因此3D用戶可以方便地分享具有豐富材料定義的模型。這對(duì)PBR的采用有很大幫助。
那么，為什么工程界沒(méi)有采用PBR，這種情況如何改變？主要原因是，工程師們關(guān)心的是他們的設(shè)計(jì)是否能最佳地工作，而逼真的渲染并不需要這樣做。因此，盡管CAD系統(tǒng)已經(jīng)提供了使他們的模型看起來(lái)更真實(shí)的能力，但很少有用戶利用它。隨著仿真向上游發(fā)展并成為設(shè)計(jì)過(guò)程的一部分，這種情況將會(huì)改變。為了進(jìn)行仿真，設(shè)計(jì)師通常需要在模型中加入材料的定義（無(wú)論是屋頂?shù)耐咂愋瓦€是零件的金屬規(guī)格）。在許多情況下，一旦設(shè)置了材料，CAD系統(tǒng)就可以有一個(gè)著色器來(lái)表示這個(gè)材料，從而提供高質(zhì)量的渲染，而不需要額外的費(fèi)用。SOLIDWORKS一直是為材料提供高質(zhì)量著色器的領(lǐng)導(dǎo)者，我們希望他們的使用將變得更加廣泛，因?yàn)樵O(shè)計(jì)者為模擬目的設(shè)置材料，然后開始看到真實(shí)性的額外價(jià)值。

工程部的工程數(shù)據(jù)

讓工程模型看起來(lái)更逼真有很多好處。一個(gè)主要的好處是有助于在工程部門以外的地方使用設(shè)計(jì)，可以讓模型看起來(lái)更真實(shí)。物聯(lián)網(wǎng)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）是利用工程數(shù)據(jù)的一個(gè)絕佳機(jī)會(huì)。為了在三維設(shè)計(jì)中附加傳感器，物聯(lián)網(wǎng)通常需要完整的模型定義，這在原始的CAD文件中就有。就其核心而言，AR涉及將數(shù)字對(duì)象放入物理世界--如果你要將其放入物理世界，它需要看起來(lái)像一個(gè)物理對(duì)象。這就是為什么對(duì)PBR的投資是重要的。虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）也是如此。如果說(shuō)AR是把數(shù)字的東西放到現(xiàn)實(shí)世界中，那么VR就是讓人沉浸在一個(gè)3D環(huán)境中。這兩種身臨其境的體驗(yàn)已經(jīng)將逼真度從 "好的方面 "變成了 "需要方面"。
物聯(lián)網(wǎng)和AR/VR/XR都代表著新市場(chǎng)，蘊(yùn)含著巨大的機(jī)會(huì)，我們希望CAD供應(yīng)商確保他們的應(yīng)用能夠在這里獲得最大的機(jī)會(huì)，我們相信這將導(dǎo)致通過(guò)像PBR這樣的進(jìn)步，將努力投入到更加逼真的模型上。

處理工程數(shù)據(jù)的“密度問(wèn)題”

影響工程制圖的另一個(gè)趨勢(shì)是可視化的數(shù)據(jù)密度太大。越來(lái)越多的物理世界被相機(jī)和掃描儀捕獲，這些數(shù)據(jù)包括數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的三角形，需要得到有效的處理。密度問(wèn)題不僅僅與3D相機(jī)和掃描儀有關(guān)--它是一般CAD數(shù)據(jù)的組成部分。例如，一輛被建模到每一個(gè)螺母和螺栓的汽車，僅CAD數(shù)據(jù)就構(gòu)成了大量的表面。此外，更復(fù)雜的數(shù)據(jù)管理導(dǎo)致大量的附加信息被附加到模型上（如制造商、成本、材料等），這進(jìn)一步增加了數(shù)據(jù)的重量。
許多系統(tǒng)最終被這些設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)所窒息，因?yàn)檫@些數(shù)據(jù)太多了。結(jié)果是，客戶不得不手動(dòng)刪除設(shè)計(jì)的各種內(nèi)部部分，將CAD數(shù)據(jù)縮減到一個(gè)更容易管理的大小--這并不是對(duì)工程時(shí)間的良好利用。
這不僅麻煩，而且對(duì)分析也有反作用。雖然設(shè)計(jì)、分析和模擬曾經(jīng)是 "孤立的"，但工程軟件已經(jīng)成熟到模擬和設(shè)計(jì)一體化了，有效的分析要求設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)更加密集，而不是更少。因此，渲染系統(tǒng)需要處理與仿真相關(guān)的可視化，如流動(dòng)路徑、矢量場(chǎng)和高度細(xì)分的網(wǎng)格。
由于上述原因，處理越來(lái)越密集的數(shù)據(jù)的能力是工程軟件不能忽視的，以有效滿足其客戶群的需求。

演變

工程軟件領(lǐng)域在不斷發(fā)展，圖形和可視化功能也需要隨之發(fā)展，以使客戶能夠成功地應(yīng)對(duì)新的挑戰(zhàn)并利用新的機(jī)會(huì)。

圍繞著PBR的轉(zhuǎn)變、不斷增加的數(shù)據(jù)密度以及機(jī)械和建筑數(shù)據(jù)的結(jié)合，緊跟該領(lǐng)域的一些關(guān)鍵發(fā)展，將使工程軟件供應(yīng)商能夠最好地滿足其客戶的渲染和可視化需求，向前發(fā)展。在這樣做的過(guò)程中，他們將能夠進(jìn)一步推動(dòng)用戶的生產(chǎn)力和能力。

慧都工業(yè)3D解決方案

慧都工業(yè)3D解決方案是慧都科技的核心解決方案之一，由慧都3D研發(fā)團(tuán)隊(duì)精心打造，10+年的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)沉淀，幫您解決機(jī)器人運(yùn)動(dòng)仿真、Web協(xié)同設(shè)計(jì)、3D打印、超大體量網(wǎng)格等關(guān)鍵問(wèn)題。其中工業(yè)3D解決方案包括BIM解決方案、PDM解決方案、CAE解決方案、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)仿真解決方案、協(xié)同設(shè)計(jì)解決方案、3D打印解決方案。若您對(duì)3D解決方案感興趣，歡迎點(diǎn)擊慧都網(wǎng)進(jìn)行咨詢。

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