[12/18更新]リアルタイムコラボレーションとシミュレーションのためのオープンプラットフォーム「NVIDIA Omniverse」ベータ版が発表

12/18更新：NVIDIA Omniverseオープンベータ版がダウンロード可能になりました。更新部分へ

Nvidiaは10月5日(現地時間)、GTC 2020オンライン・カンファレンスで、リアルタイムコラボレーションとシミュレーションのためのオープンプラットフォーム「NVIDIA Omniverse」のベータ版を発表しました。価格の情報はまだありませんが、「NVIDIA Omniverse」のベータ版は、この秋の後半、個々のユーザーが無料で利用可能になるようです。

9月の発表では、この「NVIDIA Omniverse」を使用したアプリOmniverseMachinimaを紹介しました。

ゲームストーリーテリングのためのミキサーアプリ「NVIDIA Omniverse Machinima」

9月1日に開催されたNVIDIAのCEOであるJensen Huang氏によるライブストリーム配信で、GeForce RTX 30シリーズの発表と同時にプレビュ...

NVIDIA Omniverse についてはまだ紹介していなかったので詳しく見ていきたいと思います。

NVIDIA Omniverse
Omniverse Experiences
Omniverseの使用例
[12/18更新]NVIDIA Omniverseオープンベータ版がリリース

NVIDIA Omniverse

NVIDIA Omniverseは、PixarのUniversal Scene DescriptionとNVIDIA RTX™をベースにした、3D制作パイプラインのためのマルチGPUの、リアルタイムシミュレーションとコラボレーションプラットフォームです。オープンスタンダードとプロトコルをベースとし、効率的なリアルタイムのシーン更新を提供します。

Omniverseは、異なるアプリケーションや3Dエコシステムのベンダーをまたいだ普遍的な相互運用性を目指しています。そのためハブとして機能するように設計されており、接続されたクライアントやアプリケーションに対して、マイクロサービスとして新しい機能を公開することができます。

【Omniverseの特徴】
■3Dアプリケーションとユーザー間のライブコラボレーション
USDとMDLを使用して、お気に入りのアプリケーション間でライブでコラボレーション。
■リアルタイムのマルチGPUレイトレースビューポート

リアルタイムで高品質のマルチGPUレイトレーシングとUSDコンテンツのパストレーシングを可能にします。
■シミュレーション

最新のNVIDIAテクノロジーを活用した複雑な3D物理世界の高性能シミュレーション。

■USDとMDLを採用

Omniverse におけるアセットの基本的な表現は、Pixar のオープンソースの Universal Scene Description (USD) です。USDは、複雑なプロパティの継承、インスタンス化、レイヤリング、遅延ロード、その他様々な主要機能を可能にするAPIを備えたリッチなシーン表現であり、Omniverseは、Nucleus DBサービスを介した交換にこのUSDを使用しています。

マテリアルは、NVIDIAのオープンソースMDL（Material Definition Library）で表現されています。NVIDIAは、異なるアプリケーション固有のマテリアル定義間で簡単に交換できるように、マテリアルの割り当てとパラメータを表現するためにUSDでカスタムスキーマを開発しました。この標準的な定義により、複数のアプリケーション間でマテリアルを同一ではないにしても、似たような外観にすることができます。

USDとMDLについての詳細はこちら

また、Omniverseは、Omniverse Connect、Nucleus、Kit、Simulation、RTXの5つの主要コンポーネントで構成されており、これらのコンポーネントと、接続されたサードパーティのデジタルコンテンツ作成(DCC)ツール、と追加の接続されたOmniverseマイクロサービスが、完全なOmniverseエコシステムを構成しています。

Omniverse Nucleus

Omniverse Nucleusは、様々なクライアントアプリケーション、レンダラー、マイクロサービスが仮想世界の表現を共有し、変更することを可能にする基本的なサービスを提供しています。

Nucleusは、パブリッシュ/サブスクライブモデルで動作します。アクセス制御に従って、Omniverseクライアントは、デジタル資産や仮想世界の変更をNucleusデータベース（DB）に公開したり、その変更を購読したりすることができます。変更は、接続されたアプリケーション間でリアルタイムに送信されます。デジタルアセットには、ジオメトリ、ライト、マテリアル、テクスチャ、その他のデータが含まれており、仮想世界とその時間経過による進化を表現しています。

Nucleusの詳細はこちら

Omniverse Connect

Omniverse Connectライブラリは、クライアントアプリケーションがNucleusに接続し、個々のアセットやフルワールドを公開したり、購読したりすることを可能にするプラグインとして配布されています。

必要な同期化が行われると、DCCプラグインは、Omniverse Connectライブラリを使用して、外部から受信した更新を適用し、必要に応じて内部で生成された変更を公開します。アプリケーションがシーンの USD 表現に変更を加えると、Omniverse Connect は、最後の公開イベント以降のすべてのローカル変更を追跡します。アプリケーションから要求されると、Omniverse Connectライブラリは、ファイル単位の差分セットを構築し、Nucleusに公開し、すべての購読者に転送します。

Connectについての詳細はこちら

パイプラインについて

下図の左側には、多くの一般的なDCCアプリケーションと、Kitを使用してOmniverseのために作成された新しいアプリケーションがあります。これらのアプリケーションは、すべてUSDファイルフォーマットへのエクスポートが可能で、MDLマテリアルをサポートしています。Omniverse Connectorプラグインを使用して、これらのアプリケーションとNucleusデータベースの間にOmniverseポータルを作成します。

Nucleusサーバーは、ヘッドレスマイクロサービスとしてOmniverseの機能を提供するだけでなく、VRやARデバイスを含む多数のビジュアライゼーションクライアントに美しくレンダリングされた結果を提供することもできます。

Omniverse Kit

Omniverse Kit は、Omniverseのネイティブアプリケーションやマイクロサービスを構築するためのツールキットです。Kit は、様々なタイプのアプリケーションを作成するために様々な方法で組み立てることができるビルディングブロックの拡張機能で構成されています。基本フレームワークをベースに構築されており、軽量化された拡張機能のセットを通じて様々な機能を提供しています。これらのスタンドアロン拡張機能は、Python や C++ で作成されたプラグインとなっています。

Kitの拡張機能には次のようなものがあります

RTXビューポート拡張機能
コンテンツブラウザ拡張機能
USD ウィジェットとウィンドウ拡張機能
Omniverse UI

拡張機能のカタログは、主にPythonで書かれており、開発者が生産性を高めるために必要なツールやワークフローを簡単に作成、追加、変更できるように、完全なソースコードと共に提供されているため、すぐに増えていくということです。

詳細はこちら（Omniverse Create (built on Kit)）

Omniverse Simulation

Omniverseでのシミュレーションは、Omniverse Kitへのプラグインやマイクロサービスとして、NVIDIAの技術の集合体によって提供されています。

Omniverseの一部として配布された最初のシミュレーションツールの1つは、コンピュータゲームで広く使われているNVIDIAのオープンソース物理シミュレータPhysXです。シミュレーションに参加するオブジェクト、そのプロパティ、制約、ソルバーのパラメータは、カスタムのUSDスキーマで指定されます。キットには、シミュレーションのセットアップの編集、シミュレーションの開始と停止、すべてのパラメータの調整などの機能があります。

Omniverseの物理学には現在、剛体力学、破壊と破壊、ビークル力学、流体力学(Flow)があります。Flowは、煙/火災のためのオイラー流体シミュレーションで、スパースボクセルグリッドを活用してシミュレーション領域に縛られないシミュレーションを実現しています。

Omniverseシミュレーションの詳細はこちらから

Omniverse RTX

Omniverseは、PixarのHydraアーキテクチャに準拠したレンダラーをサポートしており、そのうちの1つが、Turingと将来のNVIDIAアーキテクチャのハードウェアRTコアを利用した新しいOmniverse RTXビューポートであり、ハードウェアで加速されたレイトレーシングとパストレーシングをリアルタイムで行うことができます。

レンダラーは、レイトレーシングの前にラスタライズを行わないため、非常に大きなシーンをリアルタイムで処理することができます。高速なパフォーマンスを実現する従来のレイトレーシングと、最高品質の結果を得るためのパストレーシングの2つのモードがあります。

Omniverse RTXは、1つのシステムで複数のGPUをネイティブにサポートしており、近々、複数のシステム間でのインタラクティブなレンダリングをサポートする予定ということです。

Omniverse RTX Rendererの詳細はこちら

Omniverse Experiences

NVIDIAは、さまざまなワークフローで機能を紹介するために、AppsとExperienceを作成しました。

■Appsは、技術的なアーティストや開発者のためのサンプルとして提供されており、今後も継続的に新機能や機能を追加していく予定ということです。

■Experienceは、特定のユースケースに対応するために構築されたパッケージで、必要なコンポーネントや拡張機能がすべて含まれており、ユニークなワークフローに取り組むために特化したアプリも含まれています。

現時点では以下とAppsとExperienceが提供されています。

Omniverseの使用例

最後に、いくつかの分野ですでにNVIDIA Omniverseを使用した動画やアプリケーションが作成されていますので動画を交えて紹介します。

ビジュアライゼーション

NVIDIA GeForce^® 3080 の発表に際に使用された動画です。これは離れた場所にいる 8 人の NVIDIA アーティスト/デザイナーが Omniverse で共同作業して作成されました。RTX 搭載のノート PC、サーバー、ワークステーションの混在環境で実行しました。Maya 、Substance Painter、Houdini、Adobe ^® Photoshop ^® など、クリエイター向けの 8 つのアプリを Omniverse に接続することで、このチームは、ワークフローの流動性とインタラクティブ性が向上するのに合わせ、イテレーションを指数関数的な速さで実行できました。写真のようにリアルな仕上げは Omniverse RTX Renderer で可能になりました。

シミュレーション

NVIDIA Omniverse を基盤に開発されたロボティクスアプリ用 AI、NVIDIA Omniverse Isaac Sim™ を単一の RTX GPU で実行することで、エンジニアは複雑なワークロードを完了し、ロボットを簡単に仮想化、センサーからリアルな画像を生成して、シミュレーションから (仮想ではない) 実際のロボットへの導入までシームレスに転送できます。

レンダリング

『Marbles at Night』は、離れた場所にいるアーティストとエンジニアからなるチームが NVIDIA Omniverse で制作しました。質の高い VFX+ アセットを組み立て、完全な物理的にシミュレーションされたゲームレベルに仕上げています。通常、「ゲーミフィケーション」したアートアセットをリアルタイム実行すると、品質や忠実度が犠牲になりますが、この作品ではそれがなく、シングルの RTX GPU 上でリアルタイムでレイトレーシングされた世界と複雑な物理特性によるシミュレーションにより「ビー玉」が転がります。

仮想検証

NVIDIA DRIVE Sim は、Omniverse を基盤とする自動運転車両を試験し、有効性を検証するためのアプリケーションです。このプラットフォームでは、自動運転テクノロジを物理的に正しくシミュレーションテストするために必要な、極めて厳しいタイミング、繰り返し、実時間のパフォーマンスを提供します。