从 DWG / IFC 到工程级可视化：HOOPS 如何支撑 AEC 软件底层能力？

随着市场变化和需求增加，开发者需要明确能够满足行业需求的基础架构。要开发出现代化的建筑信息模型（AEC）软件，通常需要解决四个基础领域的问题：数据访问、建模、可视化和仿真。Tech Soft 3D为上述每个领域都提供了工具包，在本文中我们将想大家介绍这些基础领域的概况及其中存在的其他选项。

数据访问

数据访问是任何应用程序的核心功能，但在建筑、工程和施工（AEC）领域却存在独特的挑战。AEC 行业给开发者带来了诸多困扰，因为该行业拥有大量以各种格式存在的遗留数据，而这些数据必须得到支持，这些格式在某种程度上与现代和开放格式相冲突，后者由于其技术优势和监管要求越来越流行。

一个成功的应用程序必须能够支持客户所依赖的所有格式，用户期望在不同格式之间能够快速转换，且不会出现数据丢失的情况，也不必担心格式版本的问题。每个生态系统都会有其主导的格式，对于开发者而言这些因素可能会带来很大的困扰，因为构建和维护对所有这些格式的支持成本高昂。

遗留/封闭格式

DXF – Autodesk 的早期互操作格式，视觉保真度不错但已过时；
DWG – AutoCAD 的本地格式，遗留数据庞大，但为封闭格式；
Revit (RVT) – 现在最流行的 AEC 建模工具格式，但导入/导出非常困难；
Navisworks (NWD/NWC) – 用于聚合大型模型，同样是封闭格式；
Bentley DGN – 广泛使用但为专有格式。

开放/现代格式

IFC – 广泛使用，在欧洲许多地区被强制要求，包含元数据和结构信息；
glTF – 轻量且现代，由游戏行业推动，具有高视觉保真且支持物理渲染 (PBR)；
USD（Universal Scene Description） – 由皮克斯公司开发，在工业/元宇宙应用中日渐受欢迎，提供丰富图形定义。

建模工具

开发者通常在开源和商业方案之间进行选择，虽然技术上可以从头构建这些功能，但实际上这样做不实用，开发工作量大、耗时且常常结果比已有替代方案更不成熟。

开源选项如 Open Cascade 和 IFC OpenShell 提供透明性以及一个专注于按最低成本提供所需功能的社区。虽然它们无授权许可费用，但可能会在其他方面产生成本。这些选项通常需要更多开发者专业知识来准备发布应用程序，这本身成本高昂且可能延迟上市时间。此外，这些选择的性能通常无法与商业竞争对手的产品相媲美。

在商业方案中，西门子的Parasolid是一种选择，达索的Spatial提供了另外一种选择。前者极其稳健且广泛采用，后者提供 ACIS 和 CGM 内核，其核心部分由其母公司掌控。商业产品提供专业支持和优化，这是开源选项无法提供的，它们确实需要考虑授权许可成本，但对于大多数规模的团队来说，都是一个强有力的选项。

最终，这一选择取决于您的开发人员、预算和目标。对于希望采用实验性方法或强调 IFC 的团队，开源可能是合适选择；而商业内核更适合那些希望更快进入市场并具备成熟体验的团队，商业产品可能为想要开发出可直接投入AEC市场竞争的团队提供了优势。

可视化

为AEC应用提供有效的可视化功能是最关键的部分之一，对客户、承包商、利益相关者和监管者而言，在不同平台上实现高保真度、高性能的渲染至关重要。这是一个发展迅速的领域，传统的 CAD 查看器正逐渐让位于以网络为基础的模式，并且呈现出更具沉浸感的可视化体验。AEC模型通常规模庞大，开发者必须在追求更高保真度的同时，兼顾对可靠、快速性能的平衡。

再次强调一下，开发者还可以通过以下几种途径来实现可视化效果，而无需从零开始重新开发这些功能：开源工具、游戏引擎以及商业工具包。

Web 图形的开源解决方案如 Three.js 和 IFC.js，Three.js 是广泛使用的开源 JavaScript 3D 库，并为 Autodesk 平台服务提供支持；IFC.js 聚焦BIM（建筑信息模型），允许直接在浏览器中查看 IFC 格式。虽然这些工具被广泛采用并且低成本，但要实现可发布产品的成熟程度仍需大量开发投入。

在建筑信息模型（AEC）方面，CreoX是一款值得探索的开源工具，它针对AEC项目中常见的大型模型进行了优化。

游戏引擎虽然此前功能限制较多，但越来越多地应用于AEC领域，具备实时可视化、沉浸式体验，甚至支持 AR/VR 的显著优势。它们具备游戏行业所需的强大照明和材质功能。NVIDIA Omniverse 以 USD 为基础，在下一代 AEC 可视化与互操作性方面占据一席之地。

最后是商业工具包，如Tech Soft 3D 的 HOOPS Visualize。这些工具专为工程数据量身定制，安装后即可直接提供高性能的图形效果。稍后我们将更详细地介绍这些工具包，这些软件开发工具包非常适合BIM模型的复杂性，并且经过优化来适应专业用途。

仿真

仿真是AEC中的关键支柱，但通常由第三方求解器提供，而不是开发独创应用程序。许多应用更专注于数据访问和可视化，仿真则由更专业的应用分开处理。虽然仿真对合规和性能很重要，但在大多数应用场景中，这并非开发人员在构建模块选择时面临的复杂难题。

SDK 如何影响 AEC 开发？

如上所述，从开源和游戏引擎到商业 SDK，有多种选择可供开发者采用。合理利用工具包可以加速应用程序开发，来极大缩短开发时间和成本，同时提供成熟市场测试功能。

降低开发成本

SDK肯定需要费用，与开源选项相比价格可能令人望而却步。但根据经验，这些工具包从长远来看可以为团队节省成本。AEC软件开发复杂且昂贵，完全内部开发需要大量高技能、高薪资的 3D 开发者，可能需要数年时间才能完成。与之相比，使用SDK通常比增加额外人员来从头构建相同功能更便宜，因此正确的 SDK 使用户能够保持较小且更专注的团队。

缩短产品上市时间

抢占市场先机在许多行业中都是真实存在的，AEC 软件也不例外。如果竞争对手的应用已被客户采用，您的软件将面临更艰难的市场推广。开源工具虽为宝贵资源，但需要大量调整和定制以适应您的场景。SDK使您能够外包已经开发好的功能，避免在可短时间内集成的功能上被竞争对手抢先。

更完整的产品

虽然开源工具有用，但商业 SDK 通常在性能、功能的全面性和可靠性方面优于开源资源。原因在于：SDK 基于多年市场验证的能力，并由专业团队专门负责创建和维护。利用另一个开发团队多年的精细打磨、客户反馈和测试，几乎是不可能以低成本自行复制的。这样您可以在自己的应用中提供成熟的功能，无需经历多年打磨的过程。

从 DWG / IFC 到工程级可视化：HOOPS 如何支撑 AEC 软件底层能力？

专注于创意

您的应用需要有让它在市场中脱颖而出的独特之处，SDK 可以节省这方面的时间和资金，并提供更好的最终产品，但真正为客户创造价值的是用户的创意。组件技术使您能够将节省下的时间、资金和精力投入到这个关键部分，让团队专注于差异化并完善产品。

AEC 软件开发者可用的工具包有哪些？

对于那些已经决定探索用于AEC应用开发的工具包开发者，我们计划概述一下 Tech Soft 3D 的工具包以及其它可选方案。

Tech Soft 3D – 覆盖AEC各个方面的解决方案

Tech Soft 3D将自有工具包和经销产品按功能划分为四个不同的板块，分别针对数据转换、建模、仿真和可视化。同时官方正式宣布推出了一款与 AEC 开发者高度相关的新 AI 工具，称为 HOOPS AI。

Tech Soft 3D 所有工具包的一个重要优势是它们对信息控制的能力，数据主权可能是近年来在AEC 领域热门的术语，Tech Soft 3D 的工具包让开发者为最终用户提供完善功能的同时，保持对分发和托管的控制。数据主权的核心是用户可以决定将数据存储在哪里 — Tech Soft 3D 的合作伙伴无需将客户数据托管在 Autodesk 的云端；他们可以选择合适的托管方式，包括部署在客户自己的基础设施上。

数据转换 – HOOPS Exchange

AEC 领域的最大挑战之一是处理众多遗留和现代格式，HOOPS Exchange 提供行业领先的 CAD 与 AEC 数据转换，支持30+ 种格式，包括 AEC 中最常用的格式。凭借几十年在全球提供数据访问功能的经验，HOOPS Exchange 为开发者和最终用户提供必要的可靠性和高速性能。

3D 建模 – Parasolid

选择一款建模引擎是开发团队需要做出的最重大决策之一，那可以了解一下为何 Parasolid 能成为行业领先产品。Tech Soft 3D 是这款产品的官方经销商，它与 HOOPS 工具包的集成可为 AEC 应用带来更顺畅的工作流程和更完善的成果。

仿真 – HOOPS Mesh 和 HOOPS Solve

尽管许多 AEC 应用程序的仿真功能有限，如果确实需要，Tech Soft 3D 也提供支持。这些 SDK 可以构成仿真与分析的基础，HOOPS Mesh 用于无错误的网格生成与适配，HOOPS Solve则用于通用工程分析（CAE）求解。

可视化 – HOOPS Visualize

HOOPS Visualize 是 Tech Soft 3D 设计用于为 Web、桌面或移动应用提供强大 3D 图形的工具包，凭借现代且易用的 API，将高性能的图形轻松集成到应用程序中。这个工具包具备工程级能力，可处理 AEC 应用中常见的大型文件，并提供用户期望的视觉表现力。这些功能与一系列预制工具相结合，可支持典型的 AEC 工作流程，并与 HOOPS Exchange 紧密配合，以便以原始文件组织结构的方式展示和导航数据。

HOOPS AI – 面向 AEC 创新的尖端工具

官方日前公布的HOOPS AI信息来看，这是一个用于基于 CAD 的机器学习的前沿框架。HOOPS AI 将 CAD 访问、数据集准备和 CAD 编码整合到一个单一面向开发者的工具链中。

数据科学家和几何计算工程师可以利用它为基于 CAD 的机器学习模型创建和训练提供可靠基础，总体而言，这个强大的工具为开发者提供独特的方式，使其在竞争中抢占先机，并保持在 AEC 领域 AI 的前沿。

数据访问对于 AEC 应用程序至关重要，而 HOOPS AI进一步强调了这一点，它与HOOPS Exchange 直接集成，使机器学习项目能够迅速获取所需的 CAD 数据，这包括包括拓扑结构、brep数据、元数据等等，并通过 Python API 提供访问接口。

HOOPS AI 还能实现流程自动化和 CAD 数据编码，这两项功能对于该领域的开发者来说都非常重要，尤其是对于AEC领域的开发者而言更是如此，因为它们契合了当前最为相关的趋势。

Open Design Alliance (ODA)

ODA提供了可定制、价格合理且非常适合各类建筑信息模型开发需求的软件开发工具包。其 BIM 专用 SDK 包括 BimRV、BimNV、Architecture SDK、IFC SDK、Scan-to-BIM、Survey SDK 和 Steel SDK 等，ODA 还提供一个免费的 IFC 查看器，对 AEC 应用开发非常有帮助。