英偉達(dá)分享：皮克斯發(fā)明的USD文件格式是元宇宙的HTML

　　盡管現(xiàn)在人人都說(shuō)元宇宙，但各家公司的“元宇宙”實(shí)際上相當(dāng)孤立，無(wú)法與其他平臺(tái)的虛擬空間、人或?qū)ο笙噙B接。對(duì)于這一點(diǎn)，英偉達(dá)認(rèn)為最初由皮克斯發(fā)明的通用場(chǎng)景描述(Universal Scene Description/USD)符合真正元宇宙的需要，可以作為元宇宙互操作內(nèi)容和體驗(yàn)的基礎(chǔ)。

　　在早前發(fā)布的一篇博文中，這家公司進(jìn)行了解釋說(shuō)明：

　　在過(guò)去數(shù)十年中，互聯(lián)網(wǎng)從根本上改變了世界，并啟動(dòng)了我們消費(fèi)和共享信息方式的巨大變革。這一轉(zhuǎn)變是如此徹底，以至于高質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)存在對(duì)今天幾乎所有的企業(yè)都至關(guān)重要，同時(shí)與網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)成為了現(xiàn)代世界有效運(yùn)作的核心。

　　Web已經(jīng)從靜態(tài)文檔演變?yōu)樯婕柏S富交互媒體的動(dòng)態(tài)應(yīng)用。然而，盡管我們生活在一個(gè)3D世界中，網(wǎng)絡(luò)依然只是二維。

　　現(xiàn)在，Web即將迎來(lái)下一個(gè)重大進(jìn)步： 3D互聯(lián)網(wǎng)/元宇宙。元宇宙不是將2D頁(yè)面連接在一起，而是將虛擬世界連接在一起。網(wǎng)站將成為相互連接的3D空間，類(lèi)似于我們每天生活和體驗(yàn)的世界。

　　一些虛擬世界將是物理現(xiàn)實(shí)的數(shù)字孿生，反映著真實(shí)世界，并且實(shí)時(shí)地鏈接和同步。其他虛擬世界則設(shè)計(jì)用于娛樂(lè)、社交、游戲、學(xué)習(xí)、協(xié)作或商業(yè)。

　　無(wú)論一個(gè)網(wǎng)站的目的是什么，使得2D Web如此成功的因素同樣會(huì)為整個(gè)元宇宙帶來(lái)成功 ：基于開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議的通用互操作性。

　　創(chuàng)建元宇宙所需的最基本標(biāo)準(zhǔn)是虛擬世界的描述。英偉達(dá)相信所述標(biāo)準(zhǔn)的第一個(gè)版本已經(jīng)存在：最初由皮克斯動(dòng)畫(huà)工作室開(kāi)發(fā)得通用場(chǎng)景描述( USD )。這是一個(gè)開(kāi)放的、可擴(kuò)展的生態(tài)，可用于描述、合成、模擬3D世界并與之協(xié)作。

　　于2015年開(kāi)源的USD現(xiàn)在廣泛應(yīng)用于各種行業(yè)，包括媒體和娛樂(lè)，以及建筑、工程、設(shè)計(jì)、制造、零售、科學(xué)計(jì)算和機(jī)器人等領(lǐng)域。

　　1. USD不僅僅只是一種文件格式

　　USD是一種場(chǎng)景描述，是用于創(chuàng)建、表示和修改虛擬世界的一組數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和API 。它不僅支持幾何、camera、照明和材質(zhì)等虛擬世界的基礎(chǔ)知識(shí)，并且支持它們之間的各種關(guān)系，包括屬性繼承和實(shí)例化等等。

　　它包括擴(kuò)展到大型數(shù)據(jù)集所需的功能，如延遲加載和有效檢索時(shí)間采樣數(shù)據(jù)。它具有極大的可擴(kuò)展性，允許用戶(hù)自定義數(shù)據(jù)模式、輸入和輸出格式以及查找asset的方法。簡(jiǎn)而言之， USD 涵蓋了皮克斯制作故事片所需的非常廣泛的要求。

　　圖 1：USD如何為行業(yè)特定用例啟用分層工作流*

　　Layers層可能是USD最具創(chuàng)新性的功能。從概念上講，它們與Adobe Photoshop中的層有相似之處：最終的合成是按順序組合所有層的效果的結(jié)果。但是，USD的層不是修改圖像的像素，而是修改合成場(chǎng)景的屬性。最重要的是，它們提供了強(qiáng)大的協(xié)作機(jī)制。

　　不同的用戶(hù)可以在不同的層上修改合成的場(chǎng)景，他們的編輯屬于非破壞性。較強(qiáng)的層將在合成中獲勝，但較弱層的數(shù)據(jù)依然可以訪問(wèn)。除了直接協(xié)作之外，層提供的非破壞性修改正是傳統(tǒng)Web如此成功的原因之一。

　　圖 2：用USD創(chuàng)建的褐石房間內(nèi)部的層，你可以自由替代家具布局和顏色

　　英偉達(dá)認(rèn)為USD應(yīng)作為元宇宙的HTML，亦即網(wǎng)站內(nèi)容的聲明性規(guī)范。但正如HTML從HTML1的有限靜態(tài)文檔發(fā)展到HTML5的動(dòng)態(tài)應(yīng)用一樣，USD需要繼續(xù)優(yōu)化發(fā)展以滿(mǎn)足元宇宙的需求。為了加速這一發(fā)展， 英偉達(dá)已經(jīng)在USD生態(tài)中添加了眾多新功能：

　　Python 3支持

　　將usd-core添加到 PyPI

　　MDL材質(zhì)支持

　　剛體動(dòng)力學(xué)仿真模式：標(biāo)準(zhǔn)化剛體動(dòng)力學(xué)所需的質(zhì)量分布、碰撞行為和其他數(shù)據(jù)的表示

　　值得一提的是，英偉達(dá)已經(jīng)為推動(dòng)USD成為元宇宙基礎(chǔ)制定了短期和長(zhǎng)遠(yuǎn)的計(jì)劃。

　　2. 短期計(jì)劃

　　在短期內(nèi)，英偉達(dá)正在開(kāi)發(fā)：

　　glTF 互操作性： glTF文件格式插件將允許USD場(chǎng)景直接引用glTF assset。這意味著已經(jīng)在使用 glTF的用戶(hù)可以利用USD的合成和協(xié)作功能，無(wú)需更改其現(xiàn)有asset。

　　地理空間模式( WGS84 )： 英偉達(dá)正在USD中開(kāi)發(fā)地理空間模式和運(yùn)行時(shí)行為，以支持地理空間坐標(biāo)的WGS84標(biāo)準(zhǔn)。這將有助于需要結(jié)合地球表面曲率的全保真度數(shù)字孿生模型。

　　UTF-8支持：英偉達(dá)正在與皮克斯合作，為USD添加對(duì)UTF-8的支持，從而實(shí)現(xiàn)來(lái)自世界各地的內(nèi)容的完全交換。

　　USD兼容性測(cè)試和認(rèn)證套件：為了進(jìn)一步加快USD的開(kāi)發(fā)和采用，英偉達(dá)正在為 USD 兼容性測(cè)試和認(rèn)證構(gòu)建一個(gè)開(kāi)源套件。開(kāi)發(fā)人員將能夠測(cè)試其 USD 的構(gòu)建，并證明其自定義 USD 組件產(chǎn)生預(yù)期結(jié)果。

　　3. 長(zhǎng)遠(yuǎn)計(jì)劃

　　從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看， 英偉達(dá)正與合作伙伴合作開(kāi)發(fā)：

　　高速增量更新： USD不是為高速動(dòng)態(tài)場(chǎng)景更新而設(shè)計(jì)，但數(shù)字孿生模擬將需要這項(xiàng)功能。 英偉達(dá)正在USD的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)更多的庫(kù)，從而實(shí)現(xiàn)更高的更新率以支持實(shí)時(shí)模擬。

　　實(shí)時(shí)程序主義： USD目前的狀態(tài)幾乎完全是聲明性的。USD表示中的屬性和值在很大程度上描述了有關(guān)虛擬世界的事實(shí)。 英偉達(dá)已經(jīng)開(kāi)始通過(guò)一個(gè)名為OmniGraph的基于程序圖的執(zhí)行引擎來(lái)強(qiáng)化這一點(diǎn)。

　　與瀏覽器的兼容性：現(xiàn)在的USD基于C ++/ Python，但Web瀏覽器不是。為了支持所有人隨時(shí)隨地地進(jìn)訪問(wèn)，虛擬世界需要能夠在Web瀏覽器中運(yùn)行。 英偉達(dá)將致力于確保使用JavaScript 綁定的正確WebAssembly build可用，以令USD成為一個(gè)有吸引力的開(kāi)發(fā)選項(xiàng)。

　　物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)流傳輸：工業(yè)虛擬世界和實(shí)時(shí)數(shù)字孿生需要物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)流。 英偉達(dá)正在構(gòu)建與物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)流協(xié)議的USD連接。

　　英偉達(dá)指出，包括愛(ài)立信、Kroger和沃爾沃等工業(yè)領(lǐng)域的公司正在采用USD來(lái)實(shí)現(xiàn)3D虛擬世界和asset項(xiàng)目。

　　當(dāng)然，英偉達(dá)并不是唯一相信USD將在未來(lái)元宇宙中扮演重要角色的公司。這一構(gòu)思在新成立的元宇宙標(biāo)準(zhǔn)論壇中已經(jīng)獲得了一定程度的支持(英偉達(dá)是成員之一)。例如，元宇宙標(biāo)準(zhǔn)論壇曾表示USD是互操作虛擬空間和體驗(yàn)的一個(gè)富有前景的基礎(chǔ)。