高端工程可视化的发展前景如何?4个方面告诉你!

原创|行业资讯|编辑:何家巧|2021-10-08 14:29:03.733|阅读 40 次

概述:在过去的30年里,个人电脑上的3D功能有了令人惊讶的进步。没有它们,我们就不会有一个繁荣的游戏产业。尽管有了这些进步,但从可视化的角度来看,工程界一直处于相对停滞的状态,今天您在SOLIDWORKS中看到的效果图与近30年前的情况没有太大区别。

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在过去的30年里,个人电脑上的3D功能有了令人惊讶的进步。没有它们,我们就不会有一个繁荣的游戏产业。尽管有了这些进步,但从可视化的角度来看,工程界一直处于相对停滞的状态,今天您在SOLIDWORKS中看到的效果图与近30年前的情况没有太大区别。

PBR纹理可从各种来源广泛获得,如Poliigon的这些纹理。(图片由SOLIDWORKS提供)

尽管如此,有几个围绕可视化的重要趋势正在形成,将在近期和中期影响工程领域的可视化。工程软件供应商需要关注这些发展,它们有望将图形推向有趣和创新的新方向。

实时逼真的模型渲染

说到图形,游戏行业长期以来一直提供实时、高质量的渲染。工程界在这方面的发展主要限于营销部门。我们相信,随着仿真技术越来越多地融入到设计过程中,这种情况将会改变。首先我们来谈谈游戏行业的发展情况。
游戏行业通过让艺术家在模型上添加复杂的材料,然后利用GPU的力量进行实时渲染,从而实现高质量的渲染。这方面的一个副产品是一种表现材料的新方法,称为PBR(基于物理的渲染)。PBR将材料表示为一系列方程,这些方程模拟光线如何从表面反射,可以通过在GPU上运行的着色器代码非常有效地实现。这样就可以对模型进行高质量的实时渲染。广泛使用的GLTF和FBX格式都支持PBR作为表示材料的方式,因此3D用户可以方便地分享具有丰富材料定义的模型。这对PBR的采用有很大帮助。
那么,为什么工程界没有采用PBR,这种情况如何改变?主要原因是,工程师们关心的是他们的设计是否能最佳地工作,而逼真的渲染并不需要这样做。因此,尽管CAD系统已经提供了使他们的模型看起来更真实的能力,但很少有用户利用它。随着仿真向上游发展并成为设计过程的一部分,这种情况将会改变。为了进行仿真,设计师通常需要在模型中加入材料的定义(无论是屋顶的瓦片类型还是零件的金属规格)。在许多情况下,一旦设置了材料,CAD系统就可以有一个着色器来表示这个材料,从而提供高质量的渲染,而不需要额外的费用。SOLIDWORKS一直是为材料提供高质量着色器的领导者,我们希望他们的使用将变得更加广泛,因为设计者为模拟目的设置材料,然后开始看到真实性的额外价值。


工程部的工程数据

让工程模型看起来更逼真有很多好处。一个主要的好处是有助于在工程部门以外的地方使用设计,可以让模型看起来更真实。物联网和增强现实(AR)是利用工程数据的一个绝佳机会。为了在三维设计中附加传感器,物联网通常需要完整的模型定义,这在原始的CAD文件中就有。就其核心而言,AR涉及将数字对象放入物理世界--如果你要将其放入物理世界,它需要看起来像一个物理对象。这就是为什么对PBR的投资是重要的。虚拟现实(VR)也是如此。如果说AR是把数字的东西放到现实世界中,那么VR就是让人沉浸在一个3D环境中。这两种身临其境的体验已经将逼真度从 "好的方面 "变成了 "需要方面"。
物联网和AR/VR/XR都代表着新市场,蕴含着巨大的机会,我们希望CAD供应商确保他们的应用能够在这里获得最大的机会,我们相信这将导致通过像PBR这样的进步,将努力投入到更加逼真的模型上。


处理工程数据的“密度问题”

影响工程制图的另一个趋势是可视化的数据密度太大。越来越多的物理世界被相机和扫描仪捕获,这些数据包括数以百万计的三角形,需要得到有效的处理。密度问题不仅仅与3D相机和扫描仪有关--它是一般CAD数据的组成部分。例如,一辆被建模到每一个螺母和螺栓的汽车,仅CAD数据就构成了大量的表面。此外,更复杂的数据管理导致大量的附加信息被附加到模型上(如制造商、成本、材料等),这进一步增加了数据的重量。
许多系统最终被这些设计数据所窒息,因为这些数据太多了。结果是,客户不得不手动删除设计的各种内部部分,将CAD数据缩减到一个更容易管理的大小--这并不是对工程时间的良好利用。
这不仅麻烦,而且对分析也有反作用。虽然设计、分析和模拟曾经是 "孤立的",但工程软件已经成熟到模拟和设计一体化了, 有效的分析要求设计数据更加密集,而不是更少。因此,渲染系统需要处理与仿真相关的可视化,如流动路径、矢量场和高度细分的网格。
由于上述原因,处理越来越密集的数据的能力是工程软件不能忽视的,以有效满足其客户群的需求。


演变

工程软件领域在不断发展,图形和可视化功能也需要随之发展,以使客户能够成功地应对新的挑战并利用新的机会。

围绕着PBR的转变、不断增加的数据密度以及机械和建筑数据的结合,紧跟该领域的一些关键发展,将使工程软件供应商能够最好地满足其客户的渲染和可视化需求,向前发展。在这样做的过程中,他们将能够进一步推动用户的生产力和能力。


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