英伟达分享：皮克斯发明的USD文件格式是元宇宙的HTML

　　尽管现在人人都说元宇宙，但各家公司的“元宇宙”实际上相当孤立，无法与其他平台的虚拟空间、人或对象相连接。对于这一点，英伟达认为最初由皮克斯发明的通用场景描述(Universal Scene Description/USD)符合真正元宇宙的需要，可以作为元宇宙互操作内容和体验的基础。

　　在早前发布的一篇博文中，这家公司进行了解释说明：

　　在过去数十年中，互联网从根本上改变了世界，并启动了我们消费和共享信息方式的巨大变革。这一转变是如此彻底，以至于高质量的网络存在对今天几乎所有的企业都至关重要，同时与网络互动成为了现代世界有效运作的核心。

　　Web已经从静态文档演变为涉及丰富交互媒体的动态应用。然而，尽管我们生活在一个3D世界中，网络依然只是二维。

　　现在，Web即将迎来下一个重大进步： 3D互联网/元宇宙。元宇宙不是将2D页面连接在一起，而是将虚拟世界连接在一起。网站将成为相互连接的3D空间，类似于我们每天生活和体验的世界。

　　一些虚拟世界将是物理现实的数字孪生，反映着真实世界，并且实时地链接和同步。其他虚拟世界则设计用于娱乐、社交、游戏、学习、协作或商业。

　　无论一个网站的目的是什么，使得2D Web如此成功的因素同样会为整个元宇宙带来成功：基于开放标准和协议的通用互操作性。

　　创建元宇宙所需的最基本标准是虚拟世界的描述。英伟达相信所述标准的第一个版本已经存在：最初由皮克斯动画工作室开发得通用场景描述( USD )。这是一个开放的、可扩展的生态，可用于描述、合成、模拟3D世界并与之协作。

　　于2015年开源的USD现在广泛应用于各种行业，包括媒体和娱乐，以及建筑、工程、设计、制造、零售、科学计算和机器人等领域。

　　1. USD不仅仅只是一种文件格式

　　USD是一种场景描述，是用于创建、表示和修改虚拟世界的一组数据结构和API 。它不仅支持几何、camera、照明和材质等虚拟世界的基础知识，并且支持它们之间的各种关系，包括属性继承和实例化等等。

　　它包括扩展到大型数据集所需的功能，如延迟加载和有效检索时间采样数据。它具有极大的可扩展性，允许用户自定义数据模式、输入和输出格式以及查找asset的方法。简而言之， USD 涵盖了皮克斯制作故事片所需的非常广泛的要求。

　　图 1：USD如何为行业特定用例启用分层工作流*

　　Layers层可能是USD最具创新性的功能。从概念上讲，它们与Adobe Photoshop中的层有相似之处：最终的合成是按顺序组合所有层的效果的结果。但是，USD的层不是修改图像的像素，而是修改合成场景的属性。最重要的是，它们提供了强大的协作机制。

　　不同的用户可以在不同的层上修改合成的场景，他们的编辑属于非破坏性。较强的层将在合成中获胜，但较弱层的数据依然可以访问。除了直接协作之外，层提供的非破坏性修改正是传统Web如此成功的原因之一。

　　图 2：用USD创建的褐石房间内部的层，你可以自由替代家具布局和颜色

　　英伟达认为USD应作为元宇宙的HTML，亦即网站内容的声明性规范。但正如HTML从HTML1的有限静态文档发展到HTML5的动态应用一样，USD需要继续优化发展以满足元宇宙的需求。为了加速这一发展，英伟达已经在USD生态中添加了众多新功能：

　　Python 3支持

　　将usd-core添加到 PyPI

　　MDL材质支持

　　刚体动力学仿真模式：标准化刚体动力学所需的质量分布、碰撞行为和其他数据的表示

　　值得一提的是，英伟达已经为推动USD成为元宇宙基础制定了短期和长远的计划。

　　2. 短期计划

　　在短期内，英伟达正在开发：

　　glTF 互操作性： glTF文件格式插件将允许USD场景直接引用glTF assset。这意味着已经在使用 glTF的用户可以利用USD的合成和协作功能，无需更改其现有asset。

　　地理空间模式( WGS84 )：英伟达正在USD中开发地理空间模式和运行时行为，以支持地理空间坐标的WGS84标准。这将有助于需要结合地球表面曲率的全保真度数字孪生模型。

　　UTF-8支持：英伟达正在与皮克斯合作，为USD添加对UTF-8的支持，从而实现来自世界各地的内容的完全交换。

　　USD兼容性测试和认证套件：为了进一步加快USD的开发和采用，英伟达正在为 USD 兼容性测试和认证构建一个开源套件。开发人员将能够测试其 USD 的构建，并证明其自定义 USD 组件产生预期结果。

　　3. 长远计划

　　从长远来看，英伟达正与合作伙伴合作开发：

　　高速增量更新： USD不是为高速动态场景更新而设计，但数字孪生模拟将需要这项功能。英伟达正在USD的基础上开发更多的库，从而实现更高的更新率以支持实时模拟。

　　实时程序主义： USD目前的状态几乎完全是声明性的。USD表示中的属性和值在很大程度上描述了有关虚拟世界的事实。英伟达已经开始通过一个名为OmniGraph的基于程序图的执行引擎来强化这一点。

　　与浏览器的兼容性：现在的USD基于C ++/ Python，但Web浏览器不是。为了支持所有人随时随地地进访问，虚拟世界需要能够在Web浏览器中运行。英伟达将致力于确保使用JavaScript 绑定的正确WebAssembly build可用，以令USD成为一个有吸引力的开发选项。

　　物联网数据的实时流传输：工业虚拟世界和实时数字孪生需要物联网数据的实时流。英伟达正在构建与物联网数据流协议的USD连接。

　　英伟达指出，包括爱立信、Kroger和沃尔沃等工业领域的公司正在采用USD来实现3D虚拟世界和asset项目。

　　当然，英伟达并不是唯一相信USD将在未来元宇宙中扮演重要角色的公司。这一构思在新成立的元宇宙标准论坛中已经获得了一定程度的支持(英伟达是成员之一)。例如，元宇宙标准论坛曾表示USD是互操作虚拟空间和体验的一个富有前景的基础。