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WebGPU会成为数字孪生的下一个流行么?

微微菌

| 2023-06-14 16:03 420 0 0
最近一段时间在市场交流的过程中,明显感受到的一个变化就是,客户对于产品的技术栈适配国产化软硬件环境的要求越来越高了,不仅新建项目有这个要求,已经上线运行的老项目也要评估环境适配的成本和周期,而且未来在一些安全性要求比较高的政府信息化领域,适配国产环境会成为基本的门槛要求,比如水利以及自然资源。


这样一来,在这些领域,对于以国外游戏引擎为主要技术路线的一些数字孪生厂商来说就会有一定的麻烦,因为要继续维持经营,就必须解决这些游戏引擎和国产环境的适配问题,虽然目前UE和Unity都是开放源代码的,但是对于以做可视化应用为主的一些厂商来说,通过修改源代码来适配新的环境显然要求高了点,而且在一些测试中,我们发现一些国产操作系统连基本的图形驱动都装不上,更别说引擎的适配了,适配的工作还是要依靠这些引擎厂商的中国团队和国产操作系统厂商之间直接做对齐打通,能形成一个直接上手的方案,目前一些同行也联系到了虚幻的团队,对方表示最近适配的需求比较多,他们技术会提供相应的支持,所以这个部分还需要让子弹飞一会儿。


最近也在行业人的推荐下知道了一些国产图形化引擎的厂商,据说也专门考虑了国内的环境、用户习惯以及数字孪生的需求,后面等专门交流和体验了之后再来给大家做一些分享,看看国产化引擎的替代方案怎么样,尤其是在政策转换的风口,这对于很多做国产基础引擎的还是有比较大的机会。


不过最近随着Chrome 113的发布,浏览器原生支持WebGPU成为了现实,现在也有人在后台咨询目前有没有合适做数字孪生的WebGPU的框架,也在考虑WebGPU替换游戏引擎的技术路线,因为本次发布的Chrome 113也是支持Linux操作系统的,而国产操作系统基本上也都是基于Linux操作系统的,所以浏览器的运行问题应该不是很大,即使有问题,Chrome的用户基数比较大,国产操作系统解决适配的动力也会更大一些。


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依托浏览器创造的一致化环境,从而避免受到底层适配问题的困扰,同时又能带来比WebGL更好的体验,WebGPU确实是一个很好的选择,据说在一些地方的项目上已经开始在用WebGPU的解决方案了。在数字孪生领域,相较于WebGL2,WebGPU有如下优势:


1、WebGPU的drawing call开销更低,更加适合绘制包含复杂对象的高精度场景;
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2、支持绘制逼真场景的高级算法,而这些现代渲染技术和优化是无法在WebGL2上执行的(下图来自Babylon.js的 FFT-Ocean);
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3、将更新的游戏引擎移植到Web,并使引擎能够公开更高级的渲染功能。例如,Unity的WebGL导出使用引擎的最低功能集,但是WebGPU可以使用更高的功能集。
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其实从上面也可以看出,对于一般的应用来说,其实绝大多数情况下是不需要直接和WebGPU打交道的,主要还是通过一些框架来进行开发,就像Cesium框架升级到WebGL2,但是对于普通用户来说,感受到的主要还是框架产品版本之间的差异,在开发上底层细节的差异感受并不是很明显。
我们直接接触的就是Babylon.js或者Three.js这种框架,抑或是更加彻底的Unity的框架,我们直接使用Unity的开发模型,然后在打包发布阶段由Unity将这些效果直接转码成WebGPU应用,只是在过去转出的应用效果丢失比较多,但是在WebGPU接口的支持下,转出的应用的效果则可以尽可能的保证“原汁原味”。
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而且用户是没有学习以及切换的成本,所以在这种模式下,我们只是将Unity用作开发工具和打包工具,然后打包运行则直接使用WebGPU的打包输出,这样一来,一方面可以使用Unity比较完善的开发工具栈以及生态;另外一方面又可以通过由于浏览器对WebGPU的支持避免底层适配上的一些问题。
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从原生支持层面上看,现在在数字孪生领域常用的一些框架目前还没有明确的升级计划,比如常用的Cesium团队表示,对于WebGPU是肯定要支持的,但是现阶段还没有计划。而Babylon.js以及Three.js基本上都已经全部或者部分升级到WebGPU了,感兴趣的大家可以感受一下,但是这种变化还没有直接传递到数字孪生领域来,因为数字孪生整体的开发对于生态的依赖度还是比较高,比如一些GIS框架能力的支持。
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但是为了尝鲜其实自己也可以通过进行一些框架的整合来感受一下整体的这种变化,比如使用Babylon.js+loader.gl的整合,目前网上也有相应的例子可以参考,渲染使用Babylon.js,但是对于一些地理空间数据以及服务的加载可以使用与引擎无关的loader.gl来实现,该开源的框架已经预实现了一些OGC服务、Geojson、点云、I3S以及3D Tiles的数据加载,使用方可以在自己熟悉的渲染引擎中直接集成这些能力即可。
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但是即使是切换到WebGPU可能会带来一些改善,但是在应用开发层面本质上还是要提升自己的基本功,没有解决的问题还是一样会存在。
比如最近的一次水利项目的交流过程中,一个团队的成员就认定在游戏引擎中断面剖分在游戏引擎下就是做不了,必须要将数据转换到GIS引擎中才能做。我们部门的一个小伙子在面对海量流场可视化出现的性能问题的时候就完全没了思路,不知道如何下手,但是这些东西却是我们在引擎之上,面向行业需要沉淀的技术和能力。


大部分开发人员对于一些商业引擎依赖久了,长期从事二次开发的工作,基本功都退化了,一遇到一些没有现成API或者网上没有现成代码的需求,就开始变得无从下手,然后就会使用很多别扭的方法来绕过这些问题,或者花钱到淘宝上买资产包来解决这些问题。技术人员还是要把更多的精力放在理解语法糖或者工具背后的原理,这些才是能够跨越周期、长久不变以及沉淀下来的东西。


所以回归到这个问题,WebGPU会成为数字孪生的下一个流行么?我觉得总体上Web由于更好的分发方式,未来还会是主要的形态,就像Three发的推文一样,笃定Web3D一定是未来的方向,但是从应用开发的角度而言,这是基础设施的升级换代,对于应用开发来说其实并不敏感,我们现在也完全没有必要立马放弃游戏引擎或者Cesium,立刻All in WebGPU,其实就把他看成是WebGL2对于WebGL的升级就好了,所以他会流行开来,但是在开发层面上的流行感受应该不是很强烈,除非涉及到开发框架的切换,先就着一个技术将基本功打牢才是关键。


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