图像由SPP和Imerza提供
用基于XR的数字孪生改变房地产可视化
Ken Pimentel |
2020年6月19日在斯巴克曼码头熙熙攘攘的餐馆、商店和街头小吃摊之间，你将首次发现一片新天地。一个直径17英尺、基于XR的数字孪生坦帕市具体而微地展示了海滨区的建筑群。
只要轻触屏幕，投射在模型上的影像就会突出展示该地区的不方方面面，包括公交线路、文化中心的位置和海滨开发计划。围绕模型的两面巨大视频幕墙将显示同步的实时3D视图，从各座建筑的任何楼层眺望整座城市，同时实体模型也将展现同一建筑的投影视锥。
这是房地产开发商Strategic Property Partners（SPP）公司总部高科技营销中心里最引人注目的景象。它综合了3D打印模型、投影映射和实时技术，是迄今为止开发的同类模型中规模最大、结构最复杂的。它甚至还集成了软件功能。
只要轻触屏幕，投射在模型上的影像就会突出展示该地区的不方方面面，包括公交线路、文化中心的位置和海滨开发计划。围绕模型的两面巨大视频幕墙将显示同步的实时3D视图，从各座建筑的任何楼层眺望整座城市，同时实体模型也将展现同一建筑的投影视锥。
这是房地产开发商Strategic Property Partners（SPP）公司总部高科技营销中心里最引人注目的景象。它综合了3D打印模型、投影映射和实时技术，是迄今为止开发的同类模型中规模最大、结构最复杂的。它甚至还集成了软件功能。
坦帕市的投影映射比例模型
SPP是负责价值数十亿美元的坦帕海滨开发项目的公司。SPP设想用一个坦帕市的投影映射比例模型作为其营销中心的核心设备，它能够实时显示数据，还能根据今后五年里这个占地56英亩的开发项目的设计演变而灵活更改。
SPP团队能够以各种方式使用这个模型——关于房地产销售和租借的对话，与政府和城市规划人员的会谈，内部设计评审会，公告板广告销售，等等。
由于这个模型极为复杂，必须实施大幅度的革新才能将设想化为现实。SPP决定求助于专门研究地产业试验性技术的IMERZA公司，希望借用它在这一领域的专长。
IMERZA与投影映射领域的专家DCBolt合作，为这个项目创作了所有的自定义软件和内容。这个项目从概念到完成花了一年左右，其中直径17英尺的3D打印比例模型采用了模块化设计，以便在未来阶段随着建筑的设计完成而更换它们。
图像由SPP和Imerza提供
投影到模型上的可视化是实时渲染的，省去了在发生更改时重新渲染成百上千个动画的需求，使项目的总体成本与以传统方式渲染内容的成本相比微不足道。
所有这些应用程序都可协同工作，通过IMERZA平台API进行通信。例如，SPP可以突出显示某座建筑，在实体模型上展现该建筑的视锥，同时在周围的视频幕墙上展现该建筑每个楼层的视图，然后只要在自定义iPad控制器上转动一个罗盘就能360度旋转视图。投影模型和视图幕墙也会完美地同步旋转。
从实时来源可视化数据
IMERZA在项目过程中编写了6种自定义应用程序，包括交互式触屏一体机、视频幕墙应用程序、iPad应用程序、自定义数据聚合程序、内容管理系统和投影映射内容应用程序。虚幻引擎是其中4种应用程序的核心。所有这些应用程序都可协同工作，通过IMERZA平台API进行通信。例如，SPP可以突出显示某座建筑，在实体模型上展现该建筑的视锥，同时在周围的视频幕墙上展现该建筑每个楼层的视图，然后只要在自定义iPad控制器上转动一个罗盘就能360度旋转视图。投影模型和视图幕墙也会完美地同步旋转。
图像由SPP和Imerza提供
团队创建的另一个创新功能可以在CMS中导入潜在广告商的品牌资源包，然后让系统自动将它应用到整个环境中的所有公告板和数字标牌位置——无论是在比例模型上还是视频幕墙内容上。
“这类功能唯有通过实时渲染才能实现。”IMERZA的联合创始人兼技术总监Dorian Vee说，“虚幻引擎渲染所有的内容，而nDisplay和英伟达Quadro RTX显卡等技术让我们能够保持多台PC的帧锁定，实时将12个独立的摄像机渲染到12台投影仪。”
对于比例模型，IMERZA使用了配备Quadro RTX 6000显卡的Lightact服务器。这些服务器都使用虚幻引擎的nDisplay技术实现帧锁定，即每个显示屏都保持同步。nDisplay系统与虚幻引擎4配合，实时将3D内容同时渲染到多个显示屏。团队修改了nDisplay代码以便对传递数据进行更精细的控制，并实现更方便的自动化。修改nDisplay代码还提供了从命令行界面访问nDisplay命令的功能，这大大改善了日夜无休操作的需求。
为了使数字模型与实体模型保持一致，IMERZA使用一种三点算法获取摄像机在实际空间中的大致位置，然后使用在蓝图可视化脚本系统中编写的计算过程微调这些位置。最后，DCBolt使用混合和遮罩对每台投影仪进行精细调整，以最大限度提高视觉效果质量。
对于经常或实时变化的数据，IMERZA编写了一个数据聚合程序，它可以从多种来源提取数据，包括商业房地产数据源和ESRI ArcGIS——一种地理信息系统，可以使用Environmental Systems Research Institute开发的地图和地理信息。这个聚合程序将数据规格化后输入一个新的地理编码数据库中，然后团队将这些数据转化为视觉效果。
“这使我们能够把各种数据类型一起放在情境中显示，例如市场数据、租金增长、不同时间的出租费率、建筑数据、城市数据、投影的交通数据、来自谷歌的实时交通数据和太阳分析。”Vee解释说，“对于不是经常变化的数据，例如人口普查数据，我们与ESRI团队密切合作，创造了一种方法将ArcGIS地图数据渲染到JPG纹理，然后在运行时摄取这些纹理。”
“这类功能唯有通过实时渲染才能实现。”IMERZA的联合创始人兼技术总监Dorian Vee说，“虚幻引擎渲染所有的内容，而nDisplay和英伟达Quadro RTX显卡等技术让我们能够保持多台PC的帧锁定，实时将12个独立的摄像机渲染到12台投影仪。”
对于比例模型，IMERZA使用了配备Quadro RTX 6000显卡的Lightact服务器。这些服务器都使用虚幻引擎的nDisplay技术实现帧锁定，即每个显示屏都保持同步。nDisplay系统与虚幻引擎4配合，实时将3D内容同时渲染到多个显示屏。团队修改了nDisplay代码以便对传递数据进行更精细的控制，并实现更方便的自动化。修改nDisplay代码还提供了从命令行界面访问nDisplay命令的功能，这大大改善了日夜无休操作的需求。
为了使数字模型与实体模型保持一致，IMERZA使用一种三点算法获取摄像机在实际空间中的大致位置，然后使用在蓝图可视化脚本系统中编写的计算过程微调这些位置。最后，DCBolt使用混合和遮罩对每台投影仪进行精细调整，以最大限度提高视觉效果质量。
对于经常或实时变化的数据，IMERZA编写了一个数据聚合程序，它可以从多种来源提取数据，包括商业房地产数据源和ESRI ArcGIS——一种地理信息系统，可以使用Environmental Systems Research Institute开发的地图和地理信息。这个聚合程序将数据规格化后输入一个新的地理编码数据库中，然后团队将这些数据转化为视觉效果。
“这使我们能够把各种数据类型一起放在情境中显示，例如市场数据、租金增长、不同时间的出租费率、建筑数据、城市数据、投影的交通数据、来自谷歌的实时交通数据和太阳分析。”Vee解释说，“对于不是经常变化的数据，例如人口普查数据，我们与ESRI团队密切合作，创造了一种方法将ArcGIS地图数据渲染到JPG纹理，然后在运行时摄取这些纹理。”
图像由SPP和Imerza提供
利用实时光线追踪提高逼真程度
团队选择虚幻引擎来支持其应用程序，是因为它需要一个既能产生令人惊叹的视觉效果，又能连接到多种第三方工具和处理复杂数据集的解决方案。“虚幻引擎是自然而然的选择。”Vee回忆说，“虚幻引擎让我们的美术师能够利用实时光线追踪更快地创作出华丽的视觉效果，而开放的源代码和nDisplay等技术让我们能快速根据自身需求定制引擎并进行创新。”从视觉效果的角度来看，这个项目最令人印象深刻的方面之一就是团队所能实现的投影的清晰度。这绝非易事。“最大的挑战是把12台不同的摄像机渲染到12台投影仪，并确保包括每一个粒子在内的所有内容都是绝对帧锁定的。”Vee说，“如果不能做到帧锁定，投影就会变得一片模糊。”
图像由SPP和Imerza提供
虚幻引擎、英伟达Quadro显卡和nDisplay技术是让以每秒超过90帧的速度投影和渲染的2400万像素实现帧锁定的关键。
对于视频幕墙和触摸屏，IMERZA也使用了Quadro RTX 6000显卡，利用实时光线追踪进一步提高场景的逼真度。为使所有内容都以4K分辨率高效运行，团队使用蓝图驱动的逻辑，根据观看距离在RTX-GI和屏幕空间GI之间切换。可以根据一个由摄像机可视性和距离驱动的材质节点，使用动态RTX反射打开和关闭材质中的RTX功能。
Vee也强调了实时技术给房地产和城市发展领域带来的总体影响。“能给一个行业带来革命性变化的东西可不常见。同时给多个行业带来革命性变化的东西可能一百年才会出现一次。”他说，“虚幻引擎就是这样。AEC、电影制作、产品设计、汽车设计、培训和制造——它甚至在创造新的行业。这真是激动人心，能够参与其中我感到很幸运。”
对于视频幕墙和触摸屏，IMERZA也使用了Quadro RTX 6000显卡，利用实时光线追踪进一步提高场景的逼真度。为使所有内容都以4K分辨率高效运行，团队使用蓝图驱动的逻辑，根据观看距离在RTX-GI和屏幕空间GI之间切换。可以根据一个由摄像机可视性和距离驱动的材质节点，使用动态RTX反射打开和关闭材质中的RTX功能。
实时技术在各行各业掀起革命
以坦帕海滨营销中心项目为代表的交互式工作流程正在消除传统建筑设计流程中存在的一些阻力。“关于这个话题我可以讲上好几天，但我会长话短说。”Vee说，“大多数人在进行设计可视化时，都经历过极其困难的时刻。实时技术让每个人都能看到同样的内容，更快地作出决定。这会带来成本的降低，变更订单的减少和设计的总体改善。”Vee也强调了实时技术给房地产和城市发展领域带来的总体影响。“能给一个行业带来革命性变化的东西可不常见。同时给多个行业带来革命性变化的东西可能一百年才会出现一次。”他说，“虚幻引擎就是这样。AEC、电影制作、产品设计、汽车设计、培训和制造——它甚至在创造新的行业。这真是激动人心，能够参与其中我感到很幸运。”
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