엔비디아의 메타버스 전략 - 옴니버스로 실시간 3D 협업 지원

엔비디아는 실시간 3D 협업을 위한 메타버스 솔루션인 엔비디아 옴니버스(Omniverse)를 통해 다양한 산업 분야의 원격 협업 및 시뮬레이션을 지원한다. 엔비디아 옴니버스는 픽사(Pixar)의 유니버설 씬 디스크립션(Universal Scene Description) 상호교환 프레임워크와 모델링 물리학, 재료 및 실시간 패스 트레이싱 기술을 결합한 플랫폼이다.

공유된 가상의 3D 세계인 메타버스는 상호 간 대화 및 협업이 가능한 몰입형 환경을 의미한다. 상호 연결된 서로 다른 세계가 모여 실제 우주를 구성하듯 메타버스는 서로 다른 가상 세계의 집합으로 구성된다. 실제로, 대표적인 배틀로얄 게임인 포트나이트(Fortnite)와 사용자가 가상 세계를 구축할 수 있는 마인크래프트(Minecraft) 및 로블록스(Roblox) 등의 대규모 온라인 소셜 게임은 메타버스의 특징을 반영한다. 전 세계적인 코로나19 대유행 속에서 협업을 지원하는 화상회의 도구도 메타버스의 가능성을 보여주는 활용 사례라 할 수 있다.

현재 엔비디아 옴니버스는 다양한 산업에서 사용되고 있으며, 디자인 협업 및 실제 건물과 공장의 시뮬레이션인 ‘디지털 트윈(digital twins)’ 제작 등의 프로젝트에 활용되고 있다.

옴니버스가 메타버스를 통해 다양한 세계를 구축하는 방법은 크게 세 부분으로 구성된다. 첫 번째는 여러 사용자를 연결하고 3D 에셋의 상호 교환 및 씬 디스크립션(scene description)을 지원하는 데이터베이스 엔진인 옴니버스 뉴클러스(Nucleus)이다. 이는 모델링, 레이아웃, 음영 처리, 애니메이션, 조명, 특수 효과, 렌더링 등 서로 다른 작업을 담당하는 디자이너들을 상호연결하며, 협업을 통해 다양한 장면을 제작하도록 한다.
옴니버스 뉴클러스는 2012년 픽사가 개발한 상호교환 프레임워크인 유니버설 씬 디스크립션(USD)에 기반한다. 2016년에 오픈소스 소프트웨어로 출시된 USD는 3D 데이터를 정의, 패키징, 조립 및 편집하기 위한 풍부하고 공통적인 언어를 고성장 산업 및 애플리케이션에 제공한다.
메타버스와 USD의 관계는 웹과 HTML 언어의 관계와 같다. 즉, USD는 메타버스를 지원하는 데 활용되는 고급의 공통 언어이다. 뉴클러스는 가상 세계에서의 변경 사항을 USD 스니펫(snippet)으로 전송 및 수신하도록 여러 사용자의 연결을 지원한다.

두 번째는 컴포지션, 렌더링 및 애니메이션 엔진을 비롯한 가상 세계의 시뮬레이션이다. 물리적 현상에 기반하도록 제작된 옴니버스는 엔비디아 RTX 그래픽 기술을 통해 빛이 실시간으로 가상 세계에 적용되는 방식을 시뮬레이션하여 완벽한 패스 트레이싱을 지원한다.  
옴니버스는 재료 정의 언어인 엔비디아 MDL(material definition language)을 통해 재료를 구현하는 엔비디아 피직스(PhysX)로 물리적 현상을 시뮬레이션한다.
또한 옴니버스는 로보틱스의 발전을 위한 핵심 기술인 엔비디아 AI와 완벽하게 통합된다. 클라우드 네이티브(Cloud-native) 플랫폼인 옴니버스는 여러 GPU에 걸쳐 확장되고, 어떤 RTX 플랫폼에서도 실행되며, 모든 기기로 원격 스트리밍된다.

세 번째는 엔비디아 클라우드XR(CloudXR)이다. 클라우드XR은 오픈VR(OpenVR) 애플리케이션의 확장 현실(XR) 콘텐츠를 안드로이드(Android) 및 윈도우(Windows) 기반 디바이스로 스트리밍하기 위해 클라이언트 및 서버 소프트웨어를 포함하며, 이로써 사용자는 옴니버스에 자유롭게 연결된다.

메타버스를 가능케 하는 옴니버스

엔비디아는 작년 12월 옴니버스를 오픈 베타 버전으로 출시하고, 엔비디아 옴니버스 엔터프라이즈(Omniverse Enterprise)를 올해 4월 오픈 베타 버전으로 출시했다. 다양한 산업군의 전문가들이 빠르게 업무에 옴니버스를 활용하고 있다. 

애플 본사와 런던의 30 세인트 메리액스 빌딩을 설계한 전설적인 디자인 및 건축회사인 포스터 + 파트너스(Foster + Partners)에서는 전세계 14개국에 걸친 디자이너들이 옴니버스 공유 가상 공간에서 함께 건물을 만들고 있다.

시각효과의 선두주자인 ILM(Industrial Light & Magic)은 여러 스튜디오의 내부 및 외부 툴 파이프라인을 통합하기 위해 옴니버스를 테스트 중이다. 옴니버스는 실시간으로 최종 장면을 렌더링하고 홀로덱과 같은 대규모 가상 세트를 만들 수 있도록 지원한다. 다국적 네트워킹 및 통신회사 에릭슨(Ericson)은 옴니버스를 사용해 5G 전파를 실시간으로 시뮬레이션해 밀집된 도시환경에서 다중 경로 간섭을 최소화하고 있다.
인프라 엔지니어링 소프트웨어 회사인 벤틀리 시스템즈(Bentley Systems)는 옴니버스를 사용해 플랫폼에서 애플리케이션 제품군을 만들고 있다. 벤틀리 시스템즈의 아이트윈(iTwin) 플랫폼은 4D 인프라 디지털 트윈을 통해 인프라 자산의 구성을 시뮬레이션한 후, 생애주기에 걸쳐 성능을 모니터링하고 최적화한다. 

인간과 로봇의 협업을 돕는 메타버스

가상세계는 로봇을 훈련시키는 데 이상적이다. 물리 법칙을 준수한다는 것은 엔비디아 옴니버스의 기본 기능 중 하나다. 옴니버스는 입자, 유체, 재료, 기계, 스프링, 케이블까지 시뮬레이션할 수 있다. 

가상에서 자연세계를 모델링하는 것은 로보틱스의 기본적인 능력이다. 실제 환경이나 디지털 환경에서 학습할 수 있는 AI 두뇌로 구동되는 로봇이 훈련할 수 있는 가상세계를 만들 수 있다. 로봇들이 옴니버스에서 훈련되면, 로봇공학자들은 엔비디아 젯슨(NVIDIA Jetson)을 통해 실제 로봇에 연결할 수 있다. 이러한 로봇들은 박스 무버(box mover), 픽 앤 플레이스 암(pick-and-place arm), 지게차, 자동차, 트럭, 건물 등 모든 크기와 모양으로 출시될 수 있다. 미래에는 공장이 로봇형태가 되어 내부에 더 많은 로봇을 조정하고, 직접 자동차를 제작하게 될 것이다. 

메타버스와 엔비디아 옴니버스가 디지털 트윈을 지원하는 방법

엔비디아 옴니버스는 사람과 로봇이 함께 일할 수 있도록 연결하고 협업할 수 있는 공유 세계를 지원한다. BMW 그룹은 연간 2백만 대 이상의 자동차를 생산한다. BMW는 가장 첨단화된 공장에서 매분마다 자동차를 생산하며, 차량마다 제작법이 다르다. BMW 그룹은 엔비디아 옴니버스를 활용해 완벽한 디지털 트윈 공장을 설립했다. 이는 디지털 방식으로 설계됐으며, 옴니버스를 통해 처음부터 끝까지 시뮬레이션할 수 있다.

옴니버스 지원 공장에서는 엔터프라이즈 리소스 계획 시스템을 연결해 공장의 처리량을 시뮬레이션해 볼 수 있다. 시뮬레이션 결과는 원격조작을 위해 로봇에 업링크 하는 공장 직원들의 대시보드가 될 수도 있다. 가상 공장을 실행하는 AI와 소프트웨어는 실제 공장에서도 동일하게 실행된다. 즉, 가상 및 실제 공장들은 순환되며 운영될 것이다. 

공상과학이 아닌 미래

옴니버스는 USD 유니버설 3D 인터체인지 기능이 있는 오픈 플랫폼으로, 대규모 사용자 네트워크를 연결한다. 엔비디아는 주요 설계 툴에 12개의 옴니버스 커넥터(Omniverse Connector)를 보유하고 있으며, 40개를 추가할 예정이다. 개발자는 자신의 커넥터를 작성할 수 있는 옴니버스 커넥터 SDK 샘플코드를 여기서 다운로드할 수 있다.

여기에는 가장 중요한 디자인 툴 플랫폼이 등록돼 있다. 엔비디아는 세계 최대 미디어, 엔터테인먼트, 게임, 아키텍처, 엔지니어링, 건설, 제조, 통신, 인프라, 자동차 분야의 파트너를 모집했다. 이를 실현시키기 위해 필요한 하드웨어 또한 갖고 있다. <>

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