Tome como ejemplo la práctica de construcción del motor de renderizado de fusión de gemelos digitales EasyTwin.
El motor de renderizado de fusión de gemelos digitales EasyTwin es una plataforma de desarrollo de aplicaciones de gemelos digitales de bajo código, que puede realizar el desarrollo de aplicaciones de gemelos digitales de arquitectura B/S de nivel de entrada con productización.
La arquitectura EasyTwin se divide en 4 capas, capa de recursos, capa de representación, capa de función, capa de editor y la capa superior depende de los módulos de la capa inferior.
Capa de recursos: es el módulo inferior de EasyTwin, que define varios formatos de datos en EasyTwin. Estos recursos proporcionan la base de datos más básica para el módulo superior, como los recursos de cuadrícula, material y textura que proporcionan a la capa de representación los datos necesarios para la representación del modelo. Los clips de animación y los huesos proporcionan al sistema de animación los datos necesarios para la reproducción de la animación. Los archivos de secuencias de comandos y los archivos de estado proporcionan los datos necesarios para la edición lógica de entidades y componentes.
Capa de representación: Proporciona capacidad de visualización 3D para EasyTwin. Esta capa se basa principalmente en las capacidades de renderizado proporcionadas por Threejs, usando PBR y sombras para renderizar escenas realistas, usando tecnología de posprocesamiento para mejorar los efectos de imagen (anti-aliasing, corrección de color), usando tecnología de skinning para lograr animación de personajes y renderizado de sprites. tecnología para la representación de puntos de interés.
Capa funcional: uso de la arquitectura de componentes para proporcionar varios componentes funcionales necesarios en el desarrollo del sistema de gemelos digitales. Esta capa implementa gemelos y varios componentes funcionales, y amplía las funciones montando componentes en gemelos. Por ejemplo, al montar el componente del modelo en el gemelo, el gemelo tiene la capacidad de representar el modelo; al montar el script gemelo, el gemelo tiene su propia lógica de código; al montar el componente de estado, el gemelo tiene la capacidad de editar el estado.
Capa del editor: esta capa proporciona una GUI para la edición de escenas y puede editar escenas directamente a través de la interfaz visual, como: importación de modelos, ajuste de la posición del modelo, importación y exportación de escenas, gestión de recursos y edición de componentes.
La función de configuración de EasyTwin puede resolver mejor los defectos del desarrollo de código puro y el desarrollo de escenas gemelas empaquetando WebGL a través del motor de juego compatible con H5.Bajo la premisa de garantizar el efecto de representación y el rendimiento de la escena, puede realizar un desarrollo eficiente de escenas, reutilización y seguimiento rápidos Mantenimiento de bajo costo.
Tome el sistema de edición de materiales, el estado de los objetos de la escena y la biblioteca de recursos de datos como ejemplos.
Sistema de edición de materiales
El proceso general de desarrollo de proyectos de Web3D es que el modelador crea modelos 3D y materiales de modelo en software de modelado (como Blender) y luego los importa al motor Web3D para su visualización. Sin embargo, cuando el modelo se importa al motor Web3D, el modelador siempre encontrará que el efecto de renderizado y el efecto de vista previa en el software de modelado son diferentes. Los modeladores deben ajustar los parámetros en el software de modelado y luego importarlos al motor para obtener una vista previa del efecto, lo cual es muy ineficiente.
Hay muchas razones para el efecto de renderizado inconsistente. El factor más importante es que la implementación subyacente del sistema de material PBR de diferentes motores es diferente, por lo que las imágenes renderizadas también son diferentes. Usamos el mismo modelo y material, y las imágenes siguen siendo diferentes bajo diferentes motores de renderizado. La siguiente imagen muestra el efecto de renderizado del mismo modelo bajo tres motores (Threejs, Babylon, Cesium) Se puede ver que incluso si todos son motores 3D en el lado web, sus efectos de renderizado son diferentes.
Figura 4 Efectos de representación de diferentes motores Web3D
Para mejorar la eficiencia del trabajo de los modeladores, EasyTwin abre el sistema de materiales del motor a la capa del editor, lo que permite a los usuarios crear recursos materiales directamente en el editor y ajustar los parámetros del material. De esta manera, después de que el modelador importe el modelo en EasyTwin, puede modificar directamente los parámetros de material del modelo en EasyTwin y luego puede obtener una vista previa del efecto de renderizado final, sin tener que volver al software de modelado para ajustar los parámetros de material. .
Los usuarios pueden ajustar los parámetros del material PBR con una interfaz y obtener una vista previa del efecto de representación del material en tiempo real. Al mismo tiempo, EasyTwin también proporcionará una rica biblioteca de materiales.Después de importar el modelo a EasyTwin, el material de la biblioteca de materiales se puede usar para reemplazar el material del modelo.
estado del objeto de la escena
EasyTwin abstrae diferentes estados para objetos en escenas gemelas, simplificando así la interacción entre objetos y otras escenas.
En circunstancias normales, para lograr una señalización que muestre diferentes estilos a través de datos externos, primero debe crear diferentes estilos de señalización en la escena y registrar su valor único (id). Al controlar el desarrollo de la señalización, se puede completar el cambio de estilo. Cuando los objetos en la escena Cuando más y más interacciones, el costo de implementación también aumentará dramáticamente.
Sin embargo, si se adopta el método del estado del objeto, solo es necesario establecer diferentes estados de estilo para este signo y cambiar su estado a través de la lista de estados Incluso si la interacción es compleja, la relación de interacción entre varios objetos en la escena se puede aclarar claramente.
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recursos digitales
Los activos digitales incluyen bibliotecas de modelos integradas en el motor, elementos digitales y bibliotecas de plantillas de la industria.
Biblioteca de modelos: contiene varios tipos de modelos de equipos generales y modelos de piezas de equipos, que se pueden ensamblar rápidamente para crear estilos y efectos de destino en forma de ensamblaje Al apilar y rotar transformaciones de varios modelos generales, una simulación consistente con el entorno de producción real se puede obtener El modelo comercial restaurado de alta fidelidad admite la construcción y el desarrollo de escenarios comerciales de modelado 3D en el siguiente paso.
Elementos digitales: proporcione elementos digitales de uso común, que pueden agregar varios tipos de elementos digitales, como puntos de dispersión, paneles de información, líneas de vuelo, caminos, vallas, iframes, etc., en la escena 3D. Al mismo tiempo, varios conjuntos de estilos están preestablecidos para la selección, y los elementos se pueden cambiar con un estilo de tecla. En los elementos digitales, la fusión de datos comerciales espacio-temporales se puede realizar a través de puntos manuales, coordenadas tridimensionales (X, Y, Z) y coordenadas de latitud y longitud, y combinarse con datos en tiempo real para controlar el estado de la elementos digitales correspondientes, a fin de lograr la realidad virtual del mundo real corresponden.
Biblioteca de plantillas: la biblioteca de plantillas de la industria incluye la restauración digital de los procesos de producción y los indicadores de producción centrales de nivel medio de la industria, la restauración de alta fidelidad del entorno de producción y las situaciones de inspección clave, y realiza una gestión integral de escenarios comerciales a través de elementos digitales y profesionales. efectos especiales Cree rápidamente escenarios de gemelos digitales específicos del cliente para lograr el objetivo de reducir costos y aumentar la eficiencia. La biblioteca de activos digitales de la plataforma de visualización de gemelos digitales es rica en contenido y se actualiza regularmente. Se han actualizado los últimos modelos de equipos de producción industrial y modelos gemelos relacionados, y se ha abierto el enlace entre la biblioteca de activos y la plataforma de visualización de gemelos digitales. uso .
La entrega de proyectos basada en el motor de renderizado de fusión de gemelos digitales de bajo código EasyTwin implica principalmente las siguientes funciones:
PM/PD:
Conéctese con la Parte A para determinar los requisitos y proporcionar dibujos prototipo;
Determinar la imagen de referencia para la presentación del efecto de cada parte;
Hacer un seguimiento de los cambios en los requisitos del proyecto y coordinar con los clientes y los equipos de implementación del proyecto;
Visualización/Diseñador de interfaz de usuario:
Producir propuestas de diseño y borradores de diseño de acuerdo con los documentos de requisitos de PM/PD/dibujos de prototipo/referencias;
Cree la interfaz de usuario después de finalizar el borrador del diseño;
Ayudar a PM/PD a proporcionar dibujos de referencia a los modeladores;
Restaure la escena 3D en el motor y controle la consistencia de los efectos artísticos 2D a 3D;
Modelador:
Proporcionar modelos personalizados según las necesidades del negocio;
Ingeniero de desarrollo front-end:
Formato de datos de comunicación y acoplamiento de datos;
Coopere con el diseñador para diseñar el modo de interacción de la pantalla y la escena, y complete la configuración de escena de configuración interactiva;
Acceda a los datos en EasyV y EasyTwin;
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