可达性是所有设计师在构建空间或产品之前必须考虑的关键因素,但传统的评估过程繁琐而耗时。
新泽西理工学院(New Jersey Institute of Technology)建筑与设计助理教授 Mathew Schwartz 正在使用 NVIDIA Omniverse 平台和通用场景描述框架(又称 OpenUSD)帮助建筑师、室内设计师和工业设计师应对这一挑战。
Schwartz 的研究和设计实验室 SiBORG(SiBORG 代表 Simulation、Biomechanics、Robotics 和 Graphics——即模拟、生物力学、机器人和图形学)专注于理解并改进设计工作流,尤其是与可达性、人因和自动化相关的设计工作流。Schwartz 与团队共同为研究项目开发算法,并将其变为可用的产品。
该团队使用 Omniverse(一个可以实现多应用工作流和实时协作的开发平台)开发了基于 OpenUSD 的开源代码,该代码可以为建筑设计自动生成复杂的可达性图。这套代码基于 Schwartz 的研究论文《Human centric accessibility graph for environment analysis》而开发。
可达性图能够提供与人体运动相关的反馈信息,例如走过某一路径预计消耗的能量、走完该路径所需的步数、沿途斜坡的角度等。
通过 Omniverse,团队可以使用 Schwartz 的代码来可视化可达性图及其创建的路径。这既可以帮助设计师更好地评估建筑规范和居住者的安全,同时还能提供有关可达性的重要洞察。
OpenUSD 的作用
在传统的建筑设计过程中,对可达性和环境条件的反馈仅限于建筑规范分析。Schwartz 的工作通过将 Omniverse 和 OpenUSD 无缝集成到设计过程中,帮助设计师克服这一困难。
以前,为了完成模拟和建模项目中的不同工作,Schwartz 不得不在多个应用之间切换。无论是支持人物模拟的 Unity,还是提供 3D 建模功能的 McNeel Rhino3D,不同工具之间的工作流常常无法衔接。
现在借助 OpenUSD,他可以将自己的研究、Python 代码、3D 环境和渲染以及最喜欢的工具整合到 Omniverse 中。
Schwartz 表示:“我喜欢用 Omniverse 是因为它能让我将 Python 应用编程接口 (API)与强大的物理、渲染和动画软件相结合,我的团队在 Omniverse 中使用这些灵活的 Python API 开发了几乎整个用户界面。”
Schwartz 的团队使用 Omniverse 将现有的开源 Python 代码可视化,并与之进行交互。该方法不需要开展任何外部工作,比如创建与第三方应用的无缝链接等。任何兼容 OpenUSD 的程序都可以与该实验室的多功能数据分析工具进行交互。
Schwartz 表示:“我们通过 OpenUSD 和 Omniverse,轻松地将数据分析和可视化与设计流程相结合,从而扩大了我们的研究范围。”
运行逼真的渲染和模拟
Schwartz 还在 Omniverse 中模拟人群的移动和交互。
他通过两颗 NVIDIA RTX A4500 GPU 加速大型人群模拟和动画,实现了实时可视化。这些经过加速的模拟可以帮助设计师获得宝贵洞察,了解行动不便者如何在空间中移动与交互。
Schwartz 表示:“我们不仅能显示在哪里放置标识牌最为醒目,还可以通过模拟来将早期设计中的路径进行可视化,以此提供可达性方面的反馈,防止出现建筑规范方面的问题,并让用户能够打造出优越的设计。”
Schwartz 还得到了开发者和研究者所提供的积极反馈和帮助。Schwartz 表示,这种互帮互助的环境不仅对他的工作有所帮助,还助力了该平台的发展。
设计师可以使用 Schwartz 的开源代码改进其设计工作流。进一步了解 NVIDIA Omniverse 如何改变建筑设计。