什么引擎最适合数字孪生?游戏引擎并不是最佳选择!

文章来源:网络整理编辑:采集侠2022-08-19 14:06

导读:

[什么引擎最适合数字孪生?游戏引擎并不是最佳选择!

01数字孪生没那么深奥!3个关键词搞懂数字孪生

“数字孪生”在很多人眼中是一项晦涩难懂的新技术。明明“数字”很好理解,“孪生”也不难懂,为什么这两个词结合在一起就变得深不可测了呢?

因为数字孪生集物联网、三维建模、大数据、5G等技术于一体,那么多高新技术结合在一起看起来的确复杂,但想搞清楚数字孪生真正含义其实只用三个关键词就够了!

什么引擎最适合数字孪生?游戏引擎并不是最佳选择!

关键词1:由实到虚:将现实世界中的物理对象在数字空间复制一个数字对象,这个对象就是数字孪生体。

关键词2:虚实互通:基于物联网传感、仿真等技术将物理对象的几何形状、大小、机制原理和运行状态等信息在数字孪生体上表达出来。现实空间物理对象什么状态,数字空间中的数字孪生体就什么状态,高度还原现实世界所发生的一切。

关键词3:以虚控实:在数字空间中,能通过管理系统反向控制物理世界的运行,这样才能更好地管理运营现实世界。

由实到虚,虚实互通,以虚控实这三个词组合在一起就是数字孪生的基本概念了。搞清楚什么是数字孪生了,那数字孪生与3D可视化究竟又有什么区别与联系呢?

02 3D可视化是数字孪生成果的表达工具

上文在讲数字孪生基本概念的时候提到过数字孪生体一词,什么是数字孪生体呢?数字孪生体简单来说就是通过数字化手段对物理对象进行描述,这种描述可以分成不同层级,最基本的就是描述几何模型,包括物理对象的大小、形状、内部结构、空间位置以及不同零件间的位置关系等等,这也是将物理对象可视化的过程。

什么引擎最适合数字孪生?游戏引擎并不是最佳选择!

可视化可以分为2D和3D,比起2D可视化,3D可视化能够更加直接地将各行业的数据立体化地呈现出来,因此现在大多数字孪生都是通过3D可视化表达。我们可以简单理解为,3D可视化其实是数字孪生成果的一种常见表达工具。

03做数字孪生为什么离不开3D引擎?

3D引擎到底是啥?有啥用?听到"引擎"两个字,你可能首先会想到汽车引擎,这是汽车的核心部件,为汽车提供动力的。如果没有引擎,那么汽车就只能是一个模型。3D模型也一样,你用3DMax软件制作了一个非常逼真、精美的3D模型,还有光影和动画效果,甚至每一根发丝都是那么真实,但它是“死”的,不能与人互动。

什么引擎最适合数字孪生?游戏引擎并不是最佳选择!

而3D引擎能够让3D模型“活”起来。你可以让3D人物在街道上奔跑,街道两边的建筑和光影效果都是“实时渲染”出来的,你可以增加一大堆跑酷动作,比如“下蹲”、“奔跑”、“跳跃”、“躲避”等等。

这就是3D引擎的能力,它赋予了3D模型人机交互的能力,让你不需要编写很多代码,就能让3D模型在“体”、“相”、“用”三方面逼近现实世界真实的人和物,才能为数字孪生提供核心动力。

04为什么说游戏引擎并不是做数字孪生的最佳选择?

常见的3D引擎可以分成两大类,一类是Native3D引擎(客户端),这类引擎以Unity、UE4等游戏引擎为主,另一类是Web3D引擎(浏览器),以T3D为代表的基于WebGL和WebGPU开发的渲染引擎为主。

什么引擎最适合数字孪生?游戏引擎并不是最佳选择!

可能有的小伙伴会有疑问了,为什么要开发这么多引擎呢?一种引擎不够用吗?《游戏引擎架构》这本书给出了答案↓在游戏领域,没有所谓最好的引擎,只有最合适的引擎,这句话同样适用于数字孪生领域。

什么引擎最适合数字孪生?游戏引擎并不是最佳选择!

那回到本文的主题,做数字孪生项目应该用什么引擎呢?在思考这个问题前,我们先要搞清楚数字孪生场景和游戏场景的区别。

做数字孪生可视化,主要的业务场景是城市、园区、楼宇和数据中心的运营管理,业务价值是帮助人们更好地认知和管理现实世界。所以,这种业务场景和游戏有很大的区别。游戏大都是封闭的虚拟世界,里面出现的人物、事件和地点都是事先设计好的,游戏中做出的决策也不会影响现实世界。

什么引擎最适合数字孪生?游戏引擎并不是最佳选择!

而数字孪生是用来管理现实世界的,现实世界有大量的工具平台需要兼容和集成、有大量的实时数据需要接入和处理,这些都是传统游戏引擎难以适应的。

另外,现实世界的管理需求在不断演变,数字孪生应用就需要不停地迭代,甚至以周为单位交付新的管理功能。如果用游戏引擎来做数字孪生应用开发周期长且不说,而且应用迭代起来非常麻烦。因此就需要一个低门槛、易调试、高性能的引擎来开发数字孪生应用。

05数字孪生的最佳引擎应该具备哪些能力?

数字孪生要打通现实世界和虚拟世界,让现实世界的数据进入虚拟世界,让人们在虚拟世界中做出的决策和操作,能够影响现实世界,所以数字孪生的最佳引擎应该具备以下特点:

1支持海量实时数据驱动

现实世界有大量的传感器,它们将物理对象的运行数据连续不断地传入数字孪生系统,驱动系统快速构建出一个3D仿真的虚拟世界,实时显示数字孪生体的空间坐标、运行状态和相关管理运营指标。这就需要场景中的每个3D对象都是数据驱动的,能够根据数据状态的变化而变化。

2支持与第三方物联系统的无缝整合

在数字孪生和物联网管理领域,已经有众多的楼宇监控系统、资产管理系统和物联控制系统存在。数字孪生可视化系统并非要取代这些系统工具,而是要和这些原有的系统工具相互补充,要实现数据互通和界面整合。因为大部分已有系统都是Web应用,所以,数字孪生引擎必须兼容Web应用,要能够在Web浏览器中运行,要支持IFrame技术。

3更快的需求响应速度和适变能力

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