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高端工程可視化的發展前景如何？4個方面告訴你！

原創|行業資訊|編輯：何家巧|2021-10-08 14:29:03.733|閱讀 291 次

概述：在過去的30年里，個人電腦上的3D功能有了令人驚訝的進步。沒有它們，我們就不會有一個繁榮的游戲產業。盡管有了這些進步，但從可視化的角度來看，工程界一直處于相對停滯的狀態，今天您在SOLIDWORKS中看到的效果圖與近30年前的情況沒有太大區別。

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在過去的30年里，個人電腦上的3D功能有了令人驚訝的進步。沒有它們，我們就不會有一個繁榮的游戲產業。盡管有了這些進步，但從可視化的角度來看，工程界一直處于相對停滯的狀態，今天您在SOLIDWORKS中看到的效果圖與近30年前的情況沒有太大區別。

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

盡管如此，有幾個圍繞可視化的重要趨勢正在形成，將在近期和中期影響工程領域的可視化。工程軟件供應商需要關注這些發展，它們有望將圖形推向有趣和創新的新方向。

實時逼真的模型渲染

說到圖形，游戲行業長期以來一直提供實時、高質量的渲染。工程界在這方面的發展主要限于營銷部門。我們相信，隨著仿真技術越來越多地融入到設計過程中，這種情況將會改變。首先我們來談談游戲行業的發展情況。
游戲行業通過讓藝術家在模型上添加復雜的材料，然后利用GPU的力量進行實時渲染，從而實現高質量的渲染。這方面的一個副產品是一種表現材料的新方法，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，可以通過在GPU上運行的著色器代碼非常有效地實現。這樣就可以對模型進行高質量的實時渲染。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PBR的采用有很大幫助。
那么，為什么工程界沒有采用PBR，這種情況如何改變？主要原因是，工程師們關心的是他們的設計是否能最佳地工作，而逼真的渲染并不需要這樣做。因此，盡管CAD系統已經提供了使他們的模型看起來更真實的能力，但很少有用戶利用它。隨著仿真向上游發展并成為設計過程的一部分，這種情況將會改變。為了進行仿真，設計師通常需要在模型中加入材料的定義（無論是屋頂的瓦片類型還是零件的金屬規格）。在許多情況下，一旦設置了材料，CAD系統就可以有一個著色器來表示這個材料，從而提供高質量的渲染，而不需要額外的費用。SOLIDWORKS一直是為材料提供高質量著色器的領導者，我們希望他們的使用將變得更加廣泛，因為設計者為模擬目的設置材料，然后開始看到真實性的額外價值。

工程部的工程數據

讓工程模型看起來更逼真有很多好處。一個主要的好處是有助于在工程部門以外的地方使用設計，可以讓模型看起來更真實。物聯網和增強現實（AR）是利用工程數據的一個絕佳機會。為了在三維設計中附加傳感器，物聯網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涉及將數字對象放入物理世界--如果你要將其放入物理世界，它需要看起來像一個物理對象。這就是為什么對PBR的投資是重要的。虛擬現實（VR）也是如此。如果說AR是把數字的東西放到現實世界中，那么VR就是讓人沉浸在一個3D環境中。這兩種身臨其境的體驗已經將逼真度從 "好的方面 "變成了 "需要方面"。
物聯網和AR/VR/XR都代表著新市場，蘊含著巨大的機會，我們希望CAD供應商確保他們的應用能夠在這里獲得最大的機會，我們相信這將導致通過像PBR這樣的進步，將努力投入到更加逼真的模型上。

處理工程數據的“密度問題”

影響工程制圖的另一個趨勢是可視化的數據密度太大。越來越多的物理世界被相機和掃描儀捕獲，這些數據包括數以百萬計的三角形，需要得到有效的處理。密度問題不僅僅與3D相機和掃描儀有關--它是一般CAD數據的組成部分。例如，一輛被建模到每一個螺母和螺栓的汽車，僅CAD數據就構成了大量的表面。此外，更復雜的數據管理導致大量的附加信息被附加到模型上（如制造商、成本、材料等），這進一步增加了數據的重量。
許多系統最終被這些設計數據所窒息，因為這些數據太多了。結果是，客戶不得不手動刪除設計的各種內部部分，將CAD數據縮減到一個更容易管理的大小--這并不是對工程時間的良好利用。
這不僅麻煩，而且對分析也有反作用。雖然設計、分析和模擬曾經是 "孤立的"，但工程軟件已經成熟到模擬和設計一體化了，有效的分析要求設計數據更加密集，而不是更少。因此，渲染系統需要處理與仿真相關的可視化，如流動路徑、矢量場和高度細分的網格。
由于上述原因，處理越來越密集的數據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

工程軟件領域在不斷發展，圖形和可視化功能也需要隨之發展，以使客戶能夠成功地應對新的挑戰并利用新的機會。

圍繞著PBR的轉變、不斷增加的數據密度以及機械和建筑數據的結合，緊跟該領域的一些關鍵發展，將使工程軟件供應商能夠最好地滿足其客戶的渲染和可視化需求，向前發展。在這樣做的過程中，他們將能夠進一步推動用戶的生產力和能力。

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