华强方特使用 NVIDIA 专业视觉方案加速构建主题乐园的数字场景模拟

    在主题乐园游乐互动体验项目的开发过程中，通常会预设故事线，并根据故事线运用 3D 设计工具制作设备运行曲线，最后将其加载至实体载人设备驱动运行。通过创建数字孪生场景，借助设计曲线数据或历史曲线数据，可以对运行效果进行验证或评估。NVIDIA Omniverse  与RTX  的强大能力能帮助企业打造数字孪生，创建项目模拟。这种“数字先行”的模式能够帮助企业在实际投产前优化布局，尽力避免可能导致成本增加的问题。

    华强方特文化科技集团（下称“华强方特”） 是知名的文化科技企业，专注于文化、旅游、娱乐产业，从主题乐园创意设计、研究开发、内容制作，到施工建设、市场运营等均有所涉猎。华强方特借助NVIDIA Omniverse  与 RTX GPU  以真实游乐体验环境为背景构建数字孪生场景，建立多专业协同开发平台，加速游乐体验的项目动态场景构建、渲染和落地。

    大型数字场景建设带来复杂工作流

    在建设主题乐园数字场景项目过程中，华强方特需要融合空间关系、运动时序、体感效果、环境氛围、光影效果、虚实场景等大量的现场数据 ;涉及概念设计、3D 造型、建筑设计、机械结构、电气控制等多专业、多部门的 3D 协同 ;通过多部门的现场数据的综合集成 ，进行项目的物理仿真与实时渲染 ，来复现主题乐园生动、逼真的体验场景，为游客提供深度沉浸式体验服务。为了无缝完成此工作流，华强方特遇到了以下难点：

    工具与数据不互通 ：在创建主题体验项目过程中，从概念设计到最后实施落地，需要故事创意、模型创建、气氛渲染、场景编辑、动作制作、光照处理等不同专业协作，还需要上下游专业大量沟通、数据交换和多版本迭代，以创作出大量的动感数字场景来复现生动、逼真的主题乐园体验场景。不互通的数据流导致了工作量与沟通成本增加，进而降低开发效率，增加企业成本。

    数据处理量庞大，制作复杂度高 ：在项目实施过程中，项目的 3D 造型、特技动作、建筑模型和光影效果等数据的处理量庞大，制作复杂度高，在项目实时渲染速度、场景层次与质感、交互式沉浸体验、跨平台多专业协作等方面，难以达到理想的效果。

    为解决这些问题，华强方特需要建立多个研发部门跨平台实时协同工作的项目开发环境，且需要高性能的显示设备将多部门设计和编辑产生的大量数据进行融合计算和处理。

    使用 Omniverse 与 RTX

    建立高效、高质的工作流

    建立不同专业 3D 软件的连接 ：利用 Nucleus 平台，华强方特能够通过 Omniverse Connector 建立不同专业 3D 软件的连接，构建多专业协作的跨平台设计开发环境，从而优化主题乐园体验场景概念设计阶段各专业间的数据交换机制和工作流程。由原来的串联工作流改进为并联工作流，解决了创建主题乐园体验项目数字场景中的多专业协同设计问题，提高了数据共享的效率。Omniverse 跨平台的高效沟通协作能力，结合项目交换数据的增量刷新，理想地提高了项目数据集成和场景修改的处理效率，在一定程度上也保证了项目开发的最终效果。

▲ 多部门跨平台并行工作流与数据交换机制

    数字资产组装 ：基于 USD 及 Composer 等工具，华强方特能在主题体验项目的数字场景开发时轻松实现无损化修改;强大的数据压缩能力也带来了高效的数据传输收益。USD Composer  为数字场景提供了资产组建能力，对主题乐园数字场景项目的前期规划、中期设计、修改评审、后期仿真等提供了强有力支持，解决了大型数据模型在建立虚拟体验场景过程中的数据合成问题。

▲ 多专业协同开发的主题乐园建筑内饰虚拟场景

    开发扩展程序，实现有效、高效的工作流 ：华强方特使用 Omniverse Kit  和 Omniverse Code  开发了自定义的 Omniverse 扩展程序，用于主题乐园数字场景的动态多方案编排，来将主题乐园的交互场景进行解析与功能整合。

▲ 游乐载人设备及特技开发的工作流模式

    利用扩展程序的要素选择模块、触发关联模块和方案配置模块，华强方特实现了游乐载人设备及特技的数据参数输入和数据驱动模拟仿真，达到了载人设备和特技在虚拟场景的动态展现及评价。

▲ 游乐载人设备及特技的时序编制扩展程序

    通过 Omniverse Code 进行游乐载人设备及特技的时序编制扩展程序的开发，华强方特优化了创建主题乐园的数字场景开发工作流，并采用现场数据渲染出更加逼真的预期场景，从而更有利地指导现场项目实施和建设。

▲ 主题体验项目协同开发与动态场景生成的技术路线图

    RTX 与光线追踪赋能下的高质量数字场景 ：在 NVIDIA 高性能显卡的支持下，项目制作的实时渲染帧率和渲染质感得到大幅提高，高性能的 RTX 显卡支持了系统开发所需的实时光线追踪要求，极大地提升了高清视频编辑的内容创作性能，带来了流畅、逼真的实时渲染数字场景画面质感。

▲ 游乐载人设备及特技动态数字场景的视觉效果生成

    NVIDIA 助力文旅娱乐行业加速创新

    从数据整合、视效生成，到项目实施和建设，NVIDIA Omniverse  能够为文旅娱乐行业的创意师、设计师、工程师提供 OpenUSD（通用场景描述） 赋能的协同设计平台，有利于多专业协作搭建或导入数字资产组合。结合具备强大算力的 NVIDIA RTX GPU ，以及物理仿真和 AI 技术，可以实现高度逼真的数字场景仿真虚拟环境。

▲ 方特东方神画主题乐园实景图

    未来，华强方特计划利用 Omniverse 技术在游客视角分析与数字场景优化方面进行提升，为工程师、设计师构建协同设计平台，探索 OpenUSD、物理仿真及 AI 技术在主题公园沉浸式体验项目中应用的可能性。