一文回顾英伟达在SIGGRAPH 2021上秀的那些“肌肉”

一文回顾英伟达在SIGGRAPH 2021上秀的那些“肌肉”

——3D“魔法”、硬件丰容、揭秘以假乱真的数字分身

SIGGRAPH是计算机图形图像技术领域中富有盛名的大会，在今年的SIGGRAPH 2021上，英伟达（NVIDIA）在软件、硬件、研究论文、AI技术等方面发表了一波重磅消息，为行业带来了更高的软件联动性、硬件可选性，也激发了更多对元宇宙的想象空间。

英伟达在SIGGRAPH 2021上发布的重要信息包括：

• 元宇宙平台Omniverse连接Blender和Adobe Substance 3D
• 开放Omniverse课程资源
• 新款GPU——NVIDIA RTX A2000发布
• NVIDIA Research发表多篇论文
• 英伟达获得SIGGRAPH大会“最佳展示”奖
• 揭秘数字黄仁勋的制作背景

接下来将细细探讨英伟达具体发表了哪些进展与突破。

元宇宙平台Omniverse进一步扩展生态圈

Omniverse是专为虚拟协作和物理属性准确的实时模拟打造的开放式平台。NVIDIA于当地时间2021年8月10日宣布，这一为元宇宙建立提供基础的模拟和协作平台——NVIDIA Omniverse，将通过与Blender和Adobe集成来实现大规模扩展，并将向数百万新用户开放。

Blender作为一款开源软件，功能全面，可以支撑创作者以优秀的体验完成多种类型的作品，学习Blender的小伙伴常常戏称自己在“学习魔法”。此次Omniverse的Blender拓展无异会将更多创意与3D技术大神引向Omniverse，在这个“全能”平台更好的施展自己的实力。

而Adobe全家桶的一员——Substance 3D，也被Omniverse“收入麾下”，其插件将为Omniverse和Substance 3D带来新的素材编辑功能，提供给用户构建3D场景的更多选择。

目前，Omniverse生态系统已经连接了来自Autodesk、Bentley Systems、Epic Games、Maxon等软件公司的行业领先应用。Omniverse之所以能够实现跨平台协作， USD（通用场景描述）发挥了不可小觑的作用。

作为SIGGRAPH社区成员，NVIDIA与皮克斯共同定义了统一的方法来扩展USD。在SIGGRAPH 2021上，NVIDIA展示了USD最新的物理扩展，它能够使模拟更加符合物理法则，从技术上讲，它是一种新的刚体物理学模式——即描述固体在现实世界中的行为的数学。

英伟达在SIGGRAPH上使用了一个弹珠游戏来直观地说明这项USD扩展的作用：在名为“Marbles”的弹珠游戏中，玩家可以使用预制模型在场景中构建各式各样的斜坡与机关，让弹珠动起来，这个USD物理扩展可以综合弹珠重量、坡道角度等参数，模拟出弹珠的滚动、碰撞等，呈现逼真度极高的物理运动。

开放Omniverse课程资源

官方“配套教材”出世——新的NVIDIA Omniverse资源中心为用户提供全面的介绍，用户在其中能够找到不同功能和功能的概述：USD介绍、使用Omniverse连接器、在Omniverse中构建应用程序和扩展、构建微服务等。

而在英伟达深度学习学院（NVIDIA DLI）中，也增设了针对Omniverse的课程，包括：

• 适用于3D工作流程协作的USD入门：这是一个免费的在线自学课程，介绍USD和一些重要概念，并提供带有实时脚本示例的操作练习。
• Masterclass by the Masters大师课程：这个视频系列聚焦于 Omniverse 如何助力于个性化艺术和创意工作流。观看者将体验由专家和创意大师制作的精彩合集，和使用Omniverse Connectors进行实时编辑、多应用程序工作流，以及在Omniverse Create中进行场景合成和渲染。
• 图形和Omniverse教学工具包：包括可下载的教材和在线课程，这些课程为理解和构建图形学专业知识和Omniverse提供了基础。教师可申请抢先体验。

《适用于3D工作流程协作的USD入门》课程页面

对Omniverse的功能蠢蠢欲动而又无从下手的朋友们，现在可以通过英伟达官方提供的教程来深入了解这个协作与模拟平台的构成、工具和应用了，相信其中的各种“说明书”与“练习题”将帮助提升每一个入门Omniverse创作者的学习能动性与效率。

NVIDIA RTX A2000让更多专业人士能够使用RTX技术

此前，采用安培结构的英伟达 RTX A系列显卡已有A6000、A5000、A4000：

NVIDIA RTX A6000是目前RTX A系列显卡中功能和性能最高配的GPU，能够提供强大的视觉计算，适用于台式工作站；NVIDIA RTX A5000平衡了功耗、性能、功能等，是桌面级GPU；不同于前两者的双插槽，NVIDIA RTX A4000是面向专业人员的功能型单插槽GPU，能在桌面上提供实时光线追踪、AI加速计算和高性能图形性能。

在SIGGRAPH 2021期间，英伟达发布的新款GPU——RTX A2000专为日常工作流程而设计，专业人士可以开发逼真的渲染、构建精确的物理模拟并使用AI加速工具。

英伟达 RTX A系列显卡

全新RTX A2000 GPU采用小巧、节能的设计，适用于各种标准和小型工作站，使用户更容易从任何地方访问RTX技术，同时加速设计工作流程中的AI和光线追踪。这款面向专业人士的最高性能薄型双路GPU结合了最新一代RT Core、Tensor Core和CUDA Core与6GB ECC显存于一身。其规格允许艺术家、建筑师、工程师等通过小型设备进行创造与探索。

通过英伟达官网提供的GPU规格可以看出，NVIDIA RTX A6000/A5000/A4000/A2000的配置错落有致，本次A2000的发布让用户能够更精准的按需选用，从而获取最适合自己的GPU性能表现，将硬件设置开销花在“刀刃”上。

英伟达研究人员展示在图形领域的突破性进展

在SIGGRAPH 2021会议上，英伟达研究团队NVIDIA Research在图形领域的开创性研究成果亮相大会，发表众多论文：

1. 用于路径追踪的实时神经辐射缓存

路径追踪全局照明是一种实时神经辐射缓存方法，作用是处理完全动态的场景，其渲染时通过辐射缓存来达到身临其境的效果。

NVIDIA直观地展示了使用路径追踪、光线追踪算法ReSTIR和神经辐射缓存（Neural Radiance Caching）所能渲染出的精美画面及其实现过程。

在演示案例——ZeroDay动画中，包含耀眼的光线和快速移动的光源，我们来看看英伟达如何将用于路径追踪的实时神经辐射缓存应用于此，渲染出精美的画面：

路径追踪：

路径追踪+ReSTIR：

路径追踪+ReSTIR+神经辐射缓存：

路径追踪+ReSTIR+神经辐射缓存+降噪器+适合场景的渲染设置：

2. 神经场景图渲染

神经场景图是指数据学习元素的模块和可控表现形式，这一前瞻性研究具有优越的可扩展性。

NVIDIA通过建立线性化的想法，将其提升到更高的维度，并在许多动画场景中实现了学习对象表示的精确控制。

NVIDIA展示了使用数据训练模型生成的2D和3D动画：

2D动画

基于喷涂的2D动画

3D动画

3. StrokeStrip：笔划簇的关节参数化和拟合

创建自由图形时，艺术家通常会过度绘制笔划簇来传达预期的聚合曲线，在算法上将此类预期曲线拟合至相应集群，可以使众多采用艺术家图画作为输入的应用受益。

NVIDIA推出的StrokeStrip是一种稳定可靠的新方法，能够将预期曲线与向量式笔触集群进行拟合，在SIGGRAPH的演示中，英伟达举了几个例子，直观展示了这项技术成果（左1为所输入的笔划簇、左2与右2为之前的方法、右1为StrokeStrip）：

英伟达获得SIGGRAPH大会“最佳展示”奖

英伟达所演示的AI赋能的数字化身摘得了SIGGRAPH大会“最佳展示”奖。

英伟达研究团队从硅谷总部现场直播，在演示中，两位NVIDIA研究科学家分别扮演面试官和应聘者的角色，通过视频会议进行交谈。

应聘者坐在校园的咖啡厅里，戴着棒球帽和口罩，使用Vid2Vid Cameo模型在视频通话中呈现出穿着有领子的衬衣、胡子刮得干干净净的形象（见上图）。该AI模型依据对象的单张照片创建逼真的数字化身，而无需3D扫描或专门训练的图像。

数字化身技术包括各种工具，可从单张照片生成数字化身，制作具有自然3D面部动作的化身动画，以及将文本转换为语音，将适用于带宽高效视频会议和故事讲述等项目。

通过NVIDIA的各种AI技术，数字化身的创建大幅简化，只需要一张照片和一段音频，便能够呈现生动的画面。

揭秘虚拟老黄背后的故事

NVIDIA GTC（GPU 技术大会）主题演讲集知识性和娱乐性于一体，重点体现超级计算、深度学习和图形领域进步的尖端演示，让人大饱眼福。

在今年4月的GTC上，英伟达CEO黄仁勋的主题演讲中出现了这样的场面：前一刻，黄仁勋还在厨房柜台后滔滔不绝，下一刻，厨房及厨房里的一切就都消失了，画面中只剩下了老黄一个人。

在SIGGRAPH大会上，英伟达透露主题演讲中的黄仁勋有14秒并非他本人，并介绍了其后的技术背景。

为了创造一个虚拟的黄仁勋，英伟达的各团队对他本人进行了全面的面部和身体扫描以创建出一个3D模型，然后训练AI来模仿他的举手投足，并应用了一些神奇的AI技术让他的虚拟形象更加真实。

随后，数字黄仁勋被带进他的厨房复制品内，该复制品采用解构形式，以展现Omniverse中的全息结构。

此举一出，引发了众多行业从业者的关注，人们对视频中的真假黄仁勋难以辨别，纷纷惊叹于技术水平的进步。

从现在到未来，英伟达构建元宇宙畅想

英伟达认为Omniverse可以作为构建元宇宙的“管道”。

NVIDIA模拟技术副总裁Rev Lebaredian解释道，“元宇宙平台不会与任何单一的数字及真实应用程序或场景绑定。最终，我们将讨论如何打造另一种现实、另一个世界，它们与真实世界一样丰富。”

英伟达提到，正如虚拟场景持续存在，穿梭在元宇宙中的对象和身份也是如此，数字物品和身份可以通过增强现实从一个虚拟世界移动到另一个虚拟世界，甚至进入我们的现实世界。

为实现元宇宙，英伟达已经拿出十足的诚意，无论是Omniverse协作与模拟平台、GPU性能的迭代、还是AI技术的长足进步，都将成为通往元宇宙世界大门的基石。

终有一天，我们的物理世界将与共享虚拟世界相连接，AI、机器人与人类将共处于同一个神奇的空间，实现当下难以企及的宏美图景。

号外：NVIDIA GTC 大会现已免费开放注册，欢迎大家白嫖涨姿势！北京时间 11 月 9 日下午 4 点开始的主题演讲直播，NVIDIA 创始人兼 CEO 黄仁勋先生将分享公司如何推动全球技术快速迈进，并带来助力解决世界上最严峻挑战的新产品，千万不要错过！