NVIDIA Omniverse 与元宇宙：从获奖技术到实际应用

本教程将带你系统了解 NVIDIA 在 2022 年世界人工智能大会（WAIC）上荣获 SAIL 奖的核心技术——NVIDIA Omniverse，以及支撑元宇宙构建的关键要素。从基础概念到技术细节，从场景描述到计算引擎，我们会用通俗的语言逐一拆解每个环节，帮助你快速掌握如何借助 USD（通用场景描述）和 Omniverse 搭建开放的元宇宙平台。

一、认识元宇宙：互联网向 3D 空间的演进

元宇宙本质上是互联网的又一次革命——从 2D 网页扩展至 3D 空间。正如当前网页通过超链接实现跳转，未来的元宇宙将支持 3D 世界之间的“超级跳转”。它不依赖特定终端，无论是 2D 显示器、电视还是 VR/AR 眼镜，都能顺畅体验。

核心要点：

• 元宇宙是互联的持久虚拟世界网络，而非单一应用。
• 它需要全新的计算平台和统一的通用语言，正如 2D 互联网依赖 HTML 一样。

二、元宇宙的实际应用场景

目前元宇宙已覆盖消费者、工业、科学等多个领域：

• 消费体验：时装设计师提供虚拟试穿服务，家具零售商支持增强现实（AR）预览效果。
• 工业数字孪生：电信公司构建无线电网络数字孪生以优化基站部署；制造商创建仓库和工厂的虚拟副本，用于物流优化。
• 科学探索：NVIDIA 正着力打造地球数字孪生，用于预测未来几十年的气候变化趋势。

三、元宇宙的规模与增长趋势

元宇宙会像互联网一样在各行各业持续有机增长，但由于计算复合与网络效应的叠加，其规模将呈现指数级扩张。它不是固定不变的平台，而是不断演进的生态体系。

四、构建元宇宙需要哪些核心要素？

与互联网类似，元宇宙需要三大支柱：标准、编程模型和计算架构。

• 标准：USD（Universal Scene Description）——由 Pixar 发明并开源的 3D 世界语言，被誉为“3D 世界的 HTML”。
• 计算引擎：NVIDIA Omniverse——基于 USD 构建的平台、工具包和虚拟世界计算引擎。

4.1 USD：3D 互联网的通用语言

USD 不仅是一种文件格式，更是一套配备 API 的 3D 合成引擎，具备以下特性：

• 支持合成、编辑、查询、渲染、协作和模拟虚拟世界。
• 允许艺术家和开发者进行非破坏性分层工作，即随时修改而不破坏原有数据。
• 高度可扩展，可为特定行业（如建筑、制造业）构建自定义模式。