AMRT3D数字孪生引擎

产品概述

AMRT3D引擎是由眸瑞网络科技自主研发、拥有完全自主知识产权的一款全球首款轻量化3D图形引擎，引擎以核心的轻量化技术及AMRT轻量格式为支柱，专为数字孪生项目开发打造。

AMRT3D引擎提供一整套完善的数字孪生解决方案，在数据处理方面，通过多格式数据转换、全自动轻量化以及场景性能算法优化等特点，使引擎具备强大的加载和运行能力；采用PBR渲染技术，呈现出高逼真的三维场景和实时动态光影效果；零代码使用模式大幅降低学习成本、开发周期及制作成本；覆盖GIS、BIM、倾斜摄影等多维度数据融合，满足城市级项目开发需求；内置项目UI编辑面板，实现实时远程数据对接与反馈，一站式满足数字孪生需求；国产自主可控的引擎打破海外技术垄断，确保信息安全的同时，还可针对国产硬件环境进行最优适配。

产品架构

AMRT3D引擎依托底层数据处理与图形渲染技术，整合引擎内封装的多样化可视化编辑功能，结合API进行二次开发，以满足各类数字孪生项目的应用需求。用户可通过一键操作，将完成的项目发布为客户端、视频流或web端等不同形式。

产品特性

4.1多源异构数据接入融合：一站式自动融合，CIM数据资产化管理

多源异构数据接入融合是一个复杂且关键的数据处理过程，它涉及将来自不同来源、具有不同格式和结构的数据进行有机整合，以生成一致、完整、可信且可用的数据集合。

在CIM项目中，一般要涵盖高精模型、倾斜摄影、BIM、GIS、矢量模型以及其他业务数据等多元化数据内容，因此需要使用的开发引擎拥有接入并处理这一系列数据的能力。AMRT3D引擎致力于满足CIM开发所需的各种数据与格式兼容需求，提供直观简便的导入方式，使用户无需在其他软件之间切换，便可实现各类数据在引擎内的融合。

各类数据的对接支持

为了实现各类数据的高效融合并最大化各数据的使用效率，引擎会将这些数据统一自动转换为自主研发的AMRT轻量格式。

AMRT格式具备兼容性广泛、体积小巧、加载速度迅速、稳定性高以及数据安全性强等诸多优势。通过AMRT格式的统一转换，可以实现数据存储空间减小10倍、大模型运行速度提升近百倍、运行帧率显著提高。基于其特性，转换后的大型项目还可实现在Web端的流畅运行。

面对众多不同类别的数据，引擎的处理方式略有不同，但最终导入的数据在保留其特有特性的情况下，还带有引擎内的共同属性，如整体的缩放位移、交互及材质等。

（1）高精模型

引擎支持多类高精模型格式的导入与转化，包括FBX、OBJ、STL、GLB、3DS等，通过将模型拖拽至引擎的资源管理面板，系统即可在引擎内部自动进行格式转化。

导入的模型资源完整的保留了模型层级、结构、UV及材质结构，带有动画、蒙皮或有贴图的模型，同样也会保留其信息，并可在引擎内进行编辑使用。

使用高精模型资源，只需在资源面板找到对应的模型文件，直接拖拽到编辑场景即可。

（2）3D Tiles

引擎可以完美的兼容3D Tiles格式，加载方式以本地路径连接或远程HTTP链接为主，支持Key与Value的参数绑定，目前引擎内的倾斜摄影模型都是以3D Tiles格式的方式进行加载。

（3）电子地图

电子地图的底图支持远程加载，通过调用远程不同的底图数据可以产生如谷歌地图、卫星地图等底图。图层类型支持WMTS、WMS及ZXY等类型，用户可以自由切换。

电子地图同时支持地形设置，通过远程加载地形链接，可使地球表面生成带有高低起伏的地形。

（4）矢量数据

引擎内可以加载点、线、面类型的矢量数据，同样支持本地路径加载与远程路径的加载。

点数据是以标记气泡的形式展示，用户可以修改标记样式，通过不同图案区别不同标记；线数据以路网面片的形式加载，可对路网添加材质球，并实现UV流动动画，做出道路流光效果；面数据以模型的形式呈现，每个面数据都带有模型的全部属性，因此可以对每个面都进行效果设置。

矢量数据在加载上包括合并与独立两种模式，默认为合并方式，使用这种合并的方式可极大程度提高性能，缺点是不能单独对某个数据进行效果调整，因此引擎增加的分离模式，可对制定的数据进行独立，从而可对独立的数据进行个性化设置。

（5）BIM模型

引擎支持IFC、SZ_IFC、RVT、DGN等多种BIM类型，导入方式与一般高精模型导入方式一致，直接导入到项目资源管理文件即可。

引擎导入的BIM模型完整的保留了BIM的所有细节，包括网格材质、模型层级树、各类构件详情信息等，同时为了让BIM在项目中运行时拥有最佳性能，且支持巨大量级，引擎会自动对BIM模型进行无损轻量化、自动LOD生成、抽壳等优化。

（6）其他业务数据

引擎对图片、音频、视频、文本等其他业务数据都有较完善的兼容，并已涵盖市面上大量常见格式。

全自动轻量化处理

AMRT3D引擎内置了全球领先的全自动模型轻量化能力。轻量化处理过程高效且简便，仅需将3D资源导入至资源管理面板，自动轻量化功能便会立即启动，仅需数秒，轻量化处理即可完成。经过轻量化处理的网格在确保外形最大程度保护的同时，进行了高效的面减优化等一系列处理。

资产化数据资源存储方式

AMRT3D引擎提供了文件夹式的资源管理仓库，用户可通过仓库自由创建管理文件夹，并可对文件夹和导入的各类资源自由移动、复制、粘贴与删除，支持资源的查询与筛选。用户导入的各类数据资源会以其对应的类型展示在资源管理仓库中，随时方便调用。

3D对象化资源共性继承

在使用各种不同类型的3D资源时，AMRT3D引擎巧妙的将不同类型资源继承了一般3D对象，因此无论是倾斜摄影、BIM、矢量数据还是其他3D类型资源，都拥有一般3D对象的全部属性，包括如基本外观、位移、材质调整、光影信息、交互和物理等参数，同时针对特定类型还会增加其专属的参数。

基于上述特性，在制作CIM项目场景时，用户的不同类型数据在操作和效果上都达到了统一，并可根据3D特性将场景调节得更加美观，满足个性化需求。

4.2高精度场景渲染：彻底满足城市级海量数据逼真高效的可视化需求

为了使CIM项目中的城市级场景看起来更生动、逼真与美观，场景中往往会包含地形地貌、建筑物、道路、其他补充物等基础设施的几何信息，还包含了纹理、材质、光照等视觉信息，使得模型在视觉上更加逼真、细腻。同时需进行多源异构数据的接入和融合，将各种城市空间数据整合到同一个模型中，实现多尺度、多层次的展示和分析。

以上这些功能都需要进行大量系统运算，除了通过硬件提升的手段外，拥有强大性能优化能力的渲染引擎是更好的降本增效解决方案。

PBR渲染技术应用

AMRT3D引擎采用了目前最主流的影视级PBR（Physically Based Rendering）渲染技术，PBR渲染技术是一种基于真实物理世界的成像规律模拟的渲染技术集合。它主要依赖于微表面模型和能量守恒计算，以更真实地反映模型表面反射光线和折射光线的强弱，从而突破了传统渲染的塑料感，使渲染效果更加逼真。最终通过物体表面的材质、纹理，结合场景内的光照、大气环境、天气昼夜等设置，构建出一个真实的实时渲染三维场景。

AMRT3D引擎在渲染技术中包含以下几个方面：

（1）材质球编辑

引擎的材质球编辑以直观可视化的方式展示，用户无需掌握图形渲染相关知识，通过改变参数即可实时观看改变后的材质效果。

引擎对材质球的参数进行了有效精简，将部分复杂的参数调成了自动优化，因此用户仅需要调整几个参数即可让3D模型材质达到最专业化的效果。

（2）3D灯光调节

灯光在现实物理世界中同样具有至关重要的地位。引擎配备了诸如平行光、聚光、点光以及矩形光等多种灯光类型，通过调整灯光参数，可以实现对灯光照射范围、颜色和光线强度的变化。

平行光可模拟全局的太阳光照，聚光模拟聚光灯照、汽车灯、手电筒等，点光模拟灯泡光，矩形光则可模拟各类矩形形态的光源，如灯管、矩形吸顶灯或补光，当面对一些异形灯光时，还可利用形态近似的模型，配合材质球中自带的自发光模拟出发光效果。

（3）环境仿真

在虚拟场景中，若缺乏环境氛围元素，如雾气、天气、云层等，场景将显得缺乏层次感，难以达到真实效果。为实现身临其境的场景体验，AMRT3D引擎将对这些环境效果因素进行整合，并可通过调整参数呈现出各种效果，满足各类环境需求。

引擎中雾气、云层通过提供的参数可进行颜色、高度、质量等调节；天气内置了晴天、雨天和雪天，其中雨天和雪天预设好了大、中、小三种类型，并支持自定义修改数值来改变大小。

（4）后期微调

在项目制作过程中，除通过调整实际物理效果参数以营造场景环境外，还可运用引擎提供的后期处理参数进行二次优化，进而提升项目整体的审美价值和艺术魅力。

后期效果包含色相、辉光、晕影、虚化、HDR、SSAO等属性，每种属性分别包含其专属的参数，如强度、范围等。

多维度渲染性能优化

除大量的渲染计算保证整体场景的效果外，为了确保特大城市级项目能够顺畅地加载与运行，一系列优化措施至关重要，AMRT3D将各种渲染优化进行自动处理，省去了用户处理的时间和成本。

（1）全自动LOD处理

全自动LOD处理依托全自动轻量化处理技术，在导入3D资源到资源管理面板时，自动LOD处理就会启动，自动LOD处理会根据模型的大小，精细程度等动态调整LOD范围、层级数以及每一层级的轻量化程度。经过自动LOD处理的模型在确保运行时外形最大程度保护的同时，获得最优的运行时性能。

（2）视觉裁剪优化

引擎的视觉裁剪优化是一种技术过程，旨在提高图形渲染的性能和效率。在处理复杂的视觉场景时，通过裁剪掉那些对最终渲染结果不重要的部分，引擎能够更高效地利用计算资源，从而实现更流畅、更快速的图形渲染。

引擎通过对场景进行深入分析，识别出哪些物体或区域是用户关注的重点，哪些则是背景或次要元素，最终基于场景分析的结果，引擎会制定裁剪决策。这包括确定哪些物体或区域应该被裁剪掉，以及如何裁剪它们。裁剪决策的目标是最大程度地保留用户关注的重要元素，同时去除那些对视觉体验影响不大的部分。

（3）抽壳优化

抽壳优化处理主要针对BIM模型进行优化。在导入BIM模型资源到资源管理面板时，抽壳优化处理就会启动，抽壳优化会保持BIM模型外观不变，对透过窗户等透明材质可看到的内部结构，抽壳处理也可对可看到的内部结构完整保留。抽壳处理后的BIM模型会进入自动LOD处理做进一步的模型预处理优化。

（4）自动实例化处理

自动实例化处理会在用户编辑场景时或运行时自动进行。用户拖入模型或运行时创建模型到场景后，自动实例化处理系统会自动匹配场景中已有的外观相同模型，将场景中外观相同的所有模型封装成一个实例化对象进行渲染。自动实例化处理不会影响用户操作体验与操作习惯，对用户完全透明，但是可以极大的增强引擎渲染性能，尤其时当场景中有大量外观相同模型时，自动实例化处理尤为重要。

4.3时空分析能力支持：全面助力CIM/BIM等各类时空分析需求

引擎为CIM赋予了一系列空间分析功能，其中包括可视域、水淹、日照、天际线、等高线等常用分析。这些功能在编辑场景中的使用相对较少，主要针对特定类型的项目需求。因此，AMRT3D引擎将这些功能封装为独立的模块，并以UI组件的形式展现，使用户可以灵活运用并在此基础上进行二次编辑。

在制作完成的CIM/BIM项目中，除了观察对真实场景的还原和UI数据大屏的展示外，对场景进行测绘、空间分析、规划等功能需求也十分常见。这一类功能在大部分引擎属于二次开发内容，制作成本、门槛都较高，为解决以上问题，AMRT3D引擎将CIM/BIM的各类时空分析需求都进行了封装，用户可以零门槛进行使用。

简易UI封装

AMRT3D引擎将常用的时空分析能力以综合的UI功能套件形式进行了整合，用户只需要将已封装的功能添加至UI控件即可完整的使用相关能力。

通过这种形式的封装，除了让用户可以零代码实现各种时空分析能力，还可让用户在制作项目时可以完全自由的设计封装功能的UI风格，摆放位置和展示的时机，最终满足用户的个性化需求。

空间分析套件

引擎目前已经封装了包括可视域、水淹、日照、天际线、等高线等常用分析。这些功能的使用方法大至相同，默认只需点击启动并在场景中任意位置点击或画出一个区域即可使用，其他参数可以直观的进行修改调节。

BIM引擎模式

BIM除了展示功能外，还适用于招标、交付等场景。因此，在充分发挥BIM基础展示功能的基础上，AMRT3D引擎为BIM专门封装了引擎模式，以满足用户个性化需求。BIM引擎模式切换过程非常便捷，用户只需在场景中选取BIM相关选项，随后在属性面板中将设置调整为BIM引擎模式，即可轻松实现。

BIM引擎模式拥有专属的UI界面，包含构件树结构与操作、构件信息展示、面剖切与体剖切、测量工具组、小地图联动、模型拆分、模型信息统计、场景漫游、二三维联动等功能。

GIS场景工具

在GIS场景中，通过场景工具可以搜索国内的城市，并可直接定位到相应的城市为止。场景工具还提供了区域的绘制工具，包括矩形、圆形和多边形的绘制方式，绘制的区域可用来生成区域图层，或设置为裁剪、压平等能力的范围。

对于GIS相关场景，引擎提供了裁剪与压平工具。两种工具都需要绘制一个区域，裁剪工具可以对绘制区域内的电子地球、3Dtiles数据等进行清空处理，做出类似挖空区域的效果，压平工具可将绘制区域内的数据依据压平区域的高度进行高度统一。

全套测量工具

引擎内提供了一套完整的测量工具，包括长度、高度、连续、角度、面积、体积等测量能力，用户仅需选择其中一项测量能力即可进行测量操作，且引擎支持将测量点保留为3D对象，进行点、线、面的二次编辑。

为了最大程度的提升测量体验，保证测量的精准性，在用户使用测量的过程中，系统会自动开启测量吸附功能，当拖动测量点时，会依据当前所处位置进行判断，包括点、线、线段中点、面进行吸附，且不同类型将产生不同显示效果。

4.4应用开发支撑：丰富的功能模块化封装，满足各类数字孪生需求

数字孪生项目涉及到BIM、CIM等多种专属功能，而市面上部分引擎因针对的应用类型不同，导致在部分功能无法直接满足项目开发，若要实现相关功能则需要进行大量二次开发，这将导致开发难度和周期大幅提高。

AMRT3D引擎对数字孪生所可能需要的能力都进行了封装，免除了用户二次开发该类功能需求的过程。不同的能力在引擎中有不同的入口，部分能力在使用方法上略有区别。

多端项目一键发布

编辑完成的项目最终都需要编译发布成可交付形态，但对于项目的形式，不同的需求方需求各异，目前市面上数字孪生项目主要以windows端、视频流渲染、web端这几类为主，同时国内对信创环境适配的需求也在日益增长。

市场上部分引擎制作的项目可能仅限于某一特定端口，无法实现多端发布。若要实现端口切换，往往需要进行大量修改。为满足用户多样化需求，AMRT3D引擎特研发了一键切换发布端口的功能。用户仅需在界面选择目标端口，并根据不同端口特性调整相应参数，最终点击构建发布，即可实现一键轻松项目发布。

SDK平台

为助力二次开发，我们为用户提供了集成式开发环境SDK平台，它包含了构建、测试和集成应用程序所需的一系列库、工具、示例代码和文档。

完整的平台功能集合使得用户能够更容易地入门并迅速构建应用程序；用于演示其功能的示例代码，将有助于用户理解如何使用SDK提供的功能，并在实际应用中进行定制；友好的用户界面和直观的操作方式，使得用户能够轻松上手并快速掌握使用方法。同时详细的文档和教程，还能帮助用户更好地理解和使用SDK平台。

平台所提供的API是调用引擎能力、实现引擎内外功能方法的重要能力。通过API，用户可以调取引擎内的各个功能属性参数，并使用引擎自带能力。通过灵活的API调用，用户可以自主实现二次开发与能力封装。

零代码事件交互系统

对于项目需求，其实大部分都具有一定的共性，但如果是以代码的形式，通过SDK调用代码或使用API接口实现，无疑提高了开发门槛，并减低了效率。

为解决上述问题，AMRT3D引擎内置了一套零代码交互事件系统，用户仅需通过选择可视化的对应事件、条件和行为，即可实现大部分常用需求逻辑，如移动对象、显隐对象、修改材质显示、切换场景、改变视角、退出系统等，同时针对较复杂的逻辑，如循环、方法调用等，零代码事件同样可以完成。

场景交互

在场景编辑的过程中，如果想预览项目发布后运行的效果，引擎支持通过预览按钮直接运行项目，运行时的项目状态即为项目发布后的状态。

除了引擎内自带的预览功能，引擎还封装了项目中的漫游功能，与控件分析类似，也以UI组件的形式呈现，用户可以自由搭配。漫游包括行走、飞行两种模式，并可设置碰撞的开关、移动速度、行走高度等参数。

引擎为场景封装了场景自转的功能组件，用户可以通过组件开启与关闭场景自转能力，并可设置自转的速度。

GUI组件编辑与运用

在数字孪生项目中，对UI的需求量不亚于3D场景，除了基础的按钮、图片、滑动条等常用UI组件外，海量表格、图表数据展示也是孪生项目的基本要求。因此，制作项目所需的UI组件类型是否完备，也成为衡量引擎功能的一项重要标准。

AMRT3D引擎将UI分为一般组件、复合组件和图表组件几种类型，每种类型均涵盖了多种组件供用户直接使用，而针对数字孪生，引擎还封装了诸如时间、天气、综合性表格等组件，以及柱状图、折线图、热力图、雷达图、漏斗图等图表。

在这些诸多的UI组件中，每个组件都拥有独属于自身的属性参数设置，通过这些设置，可以让组件变化出更多形式，例如将饼状图设计成环状图，将柱状图与折线图相结合等方式。

除了提供的多种孪生所需UI组件，AMRT3D引擎还将UI进行控件化，用户可以方便的对UI进行2、3D切换，操作方法仅需将UI控件如同3D资源一般拖拽至场景中，即可创建3DUI，并赋予其UI功能及3D属性。若要切换至2DUI，仅需在控件属性中选择2DUI即可完成修改，避免了繁琐的操作过程

公共资源库

在做正式项目时，大部分的模型或资源都是由项目方提供的，但是一些辅助性模型或资源，如树木、石头、路灯、桌椅等摆件大部分是以收集的形式，而收集这些资源需要花费不少人力和时间成本，且从网络搜索模型可能涉及到费用、版权、风格和优化等问题。

为了最大程度的解决以上问题，引擎内置了拥有多类模型、图片等资源的公共资源库，用户只需点击加载即可直接使用，省去了资源查找的复杂过程，节约了开发成本。

产品优势

全自动轻量化处理

全球顶尖的全自动无感知轻量化处理运算，无损优化压缩项目资源，最大程度的节省人工成本，提高项目开发效率，让复杂的场景在多端流畅运行。

多源数据格式支持

引擎全面支持高精度模型、倾斜摄影、BIM、GIS、矢量数据模型以及其他业务数据等多种内容格式，用户在无需进行转换或切换至其他软件的前提下，便可实现数据的高效导入与操作。

极致的图形渲染技术

基于物理的光栅化和光线追踪渲染，极大提高视觉效果。利用动态阴影、大气环境、多样光照、真3D反射、模拟天气和灵活的材质编辑等工具，创造出最逼真的实时场景。

流畅的场景搭建体验

场景搭建支持打组、自由拖拽以及智能对齐等设置，批量搭建模式一键解决重复物件摆放的繁琐操作，路径绘制工具轻松制作道路，多系统搭配适应多种场景搭建需求。

低门槛的开发要求

全程可视化的操作、针对性功能模块封装、海量零代码交互事件与行为等极大的降低了数字孪生项目开发门槛，针对二次开发的低代码SDK集成了引擎所有能力，满足各类功能的开发需求。

海量资源模板仓库

内置丰富轻量模型、UI、音频、特效和标记等资源，资源点击即可使用，为项目开发提供更多素材参考，极大缩减资源收集的时间成本。

轻松设置多端发布

项目完成后可在多端发布，改变发布端口无需修改代码，仅需简单改变发布参数即可实现快速打包发布至Web、本地客户端或视频流等多种类型。

国产化自研可控

国产自主可控的引擎打破海外技术垄断，确保信息安全的同时，还可针对国产硬件环境进行最优适配。

技术特性

弹性伸缩

引擎云渲染支持分布式架构，各层都支持横向扩展机制，弹性伸缩，随集群规模扩充性能可线性提升。集群扩容过程无需繁琐操作，业务不中断。

可扩展性

引擎支持丰富的插件系统，支持用户自定义插件，并且支持外部导入插件，通过在架构层上进行解耦让每个插件互相独立，保证了引擎的可扩展性。

城市级渲染

AMRT3D引擎依靠自研的SLOD大场景方案和全自动轻量化技术，可以达到城市级别的渲染。SLOD通过对城市场景进行分区块管理，并且实现了全自动实例化、全自动批处理等方案，从而使得渲染性能的提升，让城市级场景高帧率稳定的渲染展现。

高兼容性

AMRT3D引擎模型数据采用自研的AMRT格式进行管理保存，通过把外部3D格式转换为AMRT格式来实现对格式的统一处理，目前已经支持76种3D格式转换到AMRT格式。用户只需要把外部模型拖入到引擎内就会全自动化的进行转换。

典型场景

智慧交通

借助高精路网地图，整合多源、异构、多模态实时交通数据，构建三维交通场景，叠加动态交通状态信息，形成交通信息知识图谱。通过建立交通信息模型，展示、挖掘和分析交通时空大数据，实现交通状况态势感知、流量拥堵分析、安全事件评估、路口优化及拥堵预测等目标，最终从车辆、道路和城市角度，为“双智”城市建设提供赋能。

城市综合治理

实时联动城市运行状态，实现城市管理一张图。通过城市安全指数、资源小号、交通环境等日常管理以及对区域工作人员进行实时调度和工作协同，使区域实现网格化管理、应急管理的三维可视化。可针对消防、应急、重大展会等场景进行虚拟推演。对城市突发事件、交通流量做预处理，通过民众日常管理、交通态势感知、应急预案编制等的可视化管控，实现事前通知，范围调度及统一控制，提高处理效率，最大化保障城市的稳定安全。

智慧工地

在建设阶段围绕着工地“人员、安全、进度、协同、环境”几个重要因素，打通工地BIM场景，通过连接施工现场的摄像头、人脸闸机和塔吊等loT设备，获取实时的考勤数据、设备运行数据和预警数据等。做到项目施工信息、工程进度、重大事件实时更新，并通过系统同步配置用户的组织结构、智能权限，结合各类子系统应用实现信息有效触达、问题及时跟进、工地有序管理，打造安全可靠、绿色环保的智慧工地。