Arquitectura / Ingeniería / Construcción

Cómo Zaha Hadid Architects Construyen el Futuro con Kits de Herramientas de Última Generación en OpenUSD

Objectivo

Zaha Hadid Architects (ZHA) es una de las agencias de arquitectura líderes en el mundo, conocida por sus edificios transformadores y galardonados, más reconocibles por sus diseños icónicos y su sincronicidad con el entorno. Cuando les presenta propuestas y diseños de proyectos a clientes o partes interesadas, el equipo de ZHA necesita formas precisas, atractivas y eficientes de comunicar su visión. Además, el alto estándar de innovación de materiales para satisfacer las demandas de diseños surrealistas y complejos requiere tecnologías de fabricación de vanguardia.

Al desarrollar en la plataforma NVIDIA Omniverse, y con una base de Universal Scene Description (OpenUSD), ZHA ha agilizado los workflows al tiempo que acelera los ciclos de iteración y mejora la colaboración. El aprovechamiento de estas tecnologías y frameworks le ha permitido a ZHA continuar posicionándose al frente del desarrollo de diseños arquitectónicos, mediante la creación de extensiones para obtener nuevos niveles de creatividad y eficiencia.

Cliente

Zaha Hadid Architects

Socios

Autodesk Maya
McNeel Rhino3D

Tecnologías

Universal Scene Description (OpenUSD)
NVIDIA Omniverse
NVIDIA RTX Workstation

Caso de Uso

Simulación / Modelado / Diseño

El Valor de Omniverse

Establecimiento de Nuevos Estándares Mediante Workflows Unificados

Durante los últimos 30 años, el equipo de Zaha Hadid Architects ha adaptado y modificado constantemente su workflow de gráficos por computadora. Adoptaron elementos intuitivos, fáciles de usar y centrados en la visualización de los workflows de realización de películas y videogames, y los combinaron con el mundo geométricamente preciso de las herramientas tradicionales en la industria de la arquitectura, ingeniería, construcción y operaciones (AECO).

Unir la innovación de vanguardia, como la fabricación de materiales robóticos, las geometrías complejas, las formas de curva y la visualización de alta fidelidad, requiere computación de alto rendimiento, así como interoperabilidad entre muchas herramientas. Esto llevó al equipo de ZHA a elegir la plataforma NVIDIA Omniverse para desarrollar soluciones nativas de OpenUSD que les permitan conectar sus herramientas de workflow y llevarlas a su próxima era.

Agregar datos siempre ha sido un gran desafío, ya que los diseñadores trabajan con diferentes herramientas y aplicaciones. Los workflows del equipo dependen en gran medida de Autodesk Maya y McNeel Rhino3D, e importar y exportar datos entre aplicaciones para ver una visualización unificada y final requería mucho tiempo y era manual. Los diseños y conjuntos de datos de escenas de ZHA generalmente alcanzan hasta 60 millones de polígonos, lo que significa que también necesitan soluciones potentes para cargar y manipular los datos 3D.

Antes de desarrollar soluciones con Omniverse aprovechando OpenUSD, el equipo trabajaba en diferentes partes de un proyecto en sus herramientas dedicadas y, al final de cada semana, dedicaban un largo tiempo a compilar y renderizar archivos en escenas previamente procesadas, lo que daba como resultado una pérdida de fidelidad. Este proceso era tedioso y la preparación de datos consumía demasiado tiempo.

Con OpenUSD, el equipo está ahorrando mucho tiempo, ya que no necesita compilar datos para cada revisión. El pipeline de recursos unificado significa que solo necesitan vincular los archivos una vez y los recursos se sincronizan automáticamente en una sola etapa USD. Las simulaciones que crean también se pueden guardar como animaciones con OpenUSD.

“Con USD, todos los recursos se leen en el mismo archivo, lo cual es útil para nosotros, porque vemos todo en el mismo lugar en lugar de abrir archivos individuales”, dijo Shajay Bhooshan, director asociado y jefe de computación y diseño de Zaha Hadid Architects. “Por lo tanto, si quiero revisar cualquier geometría, no tengo que ir a Maya ni a Rhino. Simplemente abro el archivo USD y luego puedo comentar y sugerir cambios desde allí”.

“Omniverse se adapta bien a nuestro paradigma de alta fidelidad y alto rendimiento basado en malla. Creemos que USD y Omniverse están estableciendo un estándar, como GitHub, para el desarrollo de diseños arquitectónicos”.

Shajay Bhooshan
Director Asociado, Jefe del Grupo de Computación y Diseño, Zaha Hadid Architects (ZHA CODE)

Colaboración en Tiempo Real con Iteraciones Más Rápidas

Actualmente, más de 20 arquitectos están utilizando extensiones desarrolladas con Omniverse en ZHA, y planean expandirse hasta 50 usuarios. “Omniverse se adapta bien a nuestro paradigma de alta fidelidad y alto rendimiento basado en malla”, dijo Shajay. “Creemos que USD y Omniverse están estableciendo un estándar, como GitHub, para el desarrollo de diseños arquitectónicos”.

El tiempo ahorrado en la preparación de datos para las revisiones es importante, ya que le da al equipo más tiempo para iterar. Iteran tanto como pueden a propósito y adoptan un enfoque de edición y observación para asegurarse de que un buen diseño no se deje al azar. A menudo, el equipo crea cientos de opciones de diseño diferentes mientras intenta cumplir con plazos ajustados para entregar proyectos rápidamente.

Preparar los archivos 3D para la renderización también consumía mucho tiempo, dado que el equipo envía sus diseños a empresas de renderizado de terceros. Vishu Bhooshan, diseñador principal del grupo de Computación y Diseño de Zaha Hadid Architects, agrega: “Realmente necesitamos que las cosas tengan un rendimiento súper alto, y ahora, con Omniverse, no tenemos que esperar 11 horas para que se importen los archivos; podemos enviárselos a nuestros socios al instante”.

Dice que uno de los beneficios que USD pronto habilitará es que sus equipos pueden comenzar a prepararse para la renderización sin necesidad de esperar a que se agreguen todos los datos 3D.

“Una vez que tenemos un repositorio unificado y todos están capacitados en este workflow, comenzamos a preparar archivos de renderizado en paralelo con los equipos de diseño que están reiterando los diseños; esto brinda mucho potencial para los workflows paralelos y no disruptivos”, dijo Vishu. “Y cuando construimos el repositorio de recursos, buscamos integrarlo con machine learning 3D y la IA en la que NVIDIA es pionera, como el texto a 3D”.

Zaha Hadid Architects

Desarrollo con la Tecnología Omniverse Core

Zaha Hadid Architects Computation and Design Group (ZHA CODE) es un grupo de investigación que aprovecha software y tecnologías de diseño paramétrico de vanguardia para crear diseños arquitectónicos estéticamente impresionantes y de alto rendimiento con el uso de gráficos por computadora, diseño digital y construcción robótica.

El equipo aprovecha el poder de la computación para aumentar la intuición humana, lo que les permite mejorar la velocidad de diseño y la asimilación de datos, y descubrir nuevas posibilidades. Su framework de computación a medida, Spatial Technology Stack (STS), permite la síntesis de geometría optimizada y la creación de experiencias espaciales inmersivas.

ZHA CODE comenzó a desarrollarse en Omniverse. El equipo comenzó a construir sus propias extensiones personalizadas para conectar las herramientas existentes.

En el transcurso de 10 meses, han construido más de 10 extensiones para desarrollar su pipeline de producción. Shajay explica su enfoque para desarrollar estas nuevas herramientas como una forma de transformar y optimizar procesos, así como de resolver problemas para su industria, en lugar de las soluciones temporales y los trucos no escalables que solían hacer.

Por ejemplo, ZHA CODE ha experimentado continuamente con corte robótico de alambre en caliente, un método que permite la manufactura de moldes de hormigón complejos y doblemente curvados. El proceso, que involucra brazos robóticos equipados con cortadores de alambre en caliente y grandes bloques de espuma, ayuda a producir segmentos de molde en una fracción del tiempo. Para mejorar el entrenamiento del robot, ZHA creó una extensión de complemento para simular el cortador de alambre robótico.

El equipo diseñó un gemelo digital del robot para entrenar, visualizar y enseñarle qué hacer, y pudieron lograr todo esto prácticamente sin necesidad de interactuar con el robot de forma física. Al generar simulación impulsada por IA dentro de Omniverse, los diseñadores pueden visualizar mejor cómo el robot cortará los bloques 3D y qué formas tomarán.

El modelo para esculpir la forma se entrena y optimiza en un entorno virtual y luego el modelo se conecta a un robot físico, donde realiza la escultura para la que fue entrenado. Esto permite técnicas de fabricación revolucionarias para impulsar aún más su reconocido estilo de diseño. Al equipo le gustó tanto la extensión que decidieron hacerla de código abierto a través de GitHub, para que otros la usen.

Otro ejemplo es un proyecto reciente de estadio en China en el que ZHA trabajó. El estadio tenía miles de paneles de techo como parte de su diseño y el equipo necesitaba convertir paneles no planares en planares. Crearon una herramienta de visualización personalizada para identificar paneles no planares y usaron software de su propiedad para cambiarlos a planar; algo que no habría sido posible manualmente.

Zaha Hadid Architects

El equipo de ZHA también creó una extensión de visualización de datos que les permite ver detalles e información adicionales relacionados con la geometría en sus diseños. La geometría a menudo cambia a lo largo de las etapas de un proyecto, por lo que, al capturar visualización de datos personalizada, el equipo de ZHA puede obtener información más profunda sobre la geometría de los diseños e iterar u optimizar en función del análisis que se genera en Omniverse.

“Como Omniverse es compatible con Python, fue muy fácil escribir algunas de estas extensiones, ya que la mayoría de la funcionalidad principal de lo que queremos hacer con nuestra geometría ya está en nuestro framework existente”, dijo Vishu. “En el lado técnico, tuvimos que aprender a usar la API para archivos USD. Sin embargo, ya teníamos experiencia en el uso de USD con C++, por lo que fue más fácil hacer la transición”.

Zaha Hadid Architects continuará desarrollando nuevas herramientas en torno a la automatización y la gestión de recursos, y con un número creciente de instituciones académicas que adoptan nuevas tecnologías y estándares como USD, la compañía prevé que la próxima ola de estudiantes se capacitarán en tecnologías pioneras que pueden resolver algunos de los mayores problemas de las industrias.

Zaha Hadid Architects

Captura de pantalla de un diseño de edificio de Zaha Hadid Architects El equipo usa NVIDIA Omniverse para el intercambio instantáneo de datos, una iteración rápida y renderización de alto rendimiento.

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