在過(guò)去幾十年中，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?nèi)绱藦氐祝灾劣诮裉?，高質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)存在對(duì)幾乎所有的企業(yè)都至關(guān)重要，而與網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)是現(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)用程序。然而，盡管我們生活在一個(gè) 3D 世界中，網(wǎng)絡(luò)仍然是二維的。

現(xiàn)在，我們發(fā)現(xiàn)自己正處于網(wǎng)絡(luò)下一個(gè)重大進(jìn)步的門檻： 3D 互聯(lián)網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn) 元宇宙 Metaverse 將虛擬世界連接在一起，而不是將 2D 頁(yè)面連接在一起。網(wǎng)站將成為相互連接的 3D 空間，類似于我們每天生活和體驗(yàn)的世界。

這些虛擬世界中的許多將是 數(shù)字孿生 反映真實(shí)世界，實(shí)時(shí)鏈接和同步。其他的將被設(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)論任何一個(gè)網(wǎng)站的目的是什么，使整個(gè) Metaverse 成功的因素都將是使 2D web 如此成功的因素：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。在 NVIDIA ，我們相信該標(biāo)準(zhǔn)的第一個(gè)版本已經(jīng)存在。它是 通用場(chǎng)景描述（ USD ） – 一個(gè)開(kāi)放的、可擴(kuò)展的生態(tài)系統(tǒng)，用于描述、合成、模擬和協(xié)作 3D 世界，最初由 Pixar 動(dòng)畫工作室發(fā)明。

2015 年開(kāi)源， USD 現(xiàn)在被廣泛應(yīng)用于各種行業(yè)，不僅在媒體和娛樂(lè)領(lǐng)域，還包括建筑、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。

USD 不僅僅是一種文件格式

USD 是一個(gè)場(chǎng)景描述： 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 。代表性是豐富的。它不僅支持幾何體、相機(jī)、燈光和材質(zhì)等虛擬世界的基礎(chǔ)知識(shí)，還支持它們之間的各種關(guān)系，包括屬性繼承、實(shí)例化和專門化。

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，允許用戶自定義數(shù)據(jù)模式、輸入和輸出格式以及查找資產(chǎn)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。

Layers 可能是 USD 最具創(chuàng)新性的功能。從概念上講，它們與 Adobe Photoshop 中的層有一些相似之處：最終的合成是按順序組合所有層的效果的結(jié)果。但是 USD 層不是修改圖像的像素，比如 Photoshop 層，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。

不同的用戶可以在不同的層上修改合成的場(chǎng)景，他們的編輯將是非破壞性的。較強(qiáng)的層將在合成中獲勝，但較弱層的數(shù)據(jù)仍然可以訪問(wèn)。除了直接協(xié)作之外，層提供的非破壞性修改他人所做工作的能力使傳統(tǒng) web 變得如此成功。

NVIDIA 認(rèn)為 USD 應(yīng)作為 metaverse 的 HTML ：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)用程序一樣，顯然 USD 需要發(fā)展以滿足元宇宙的需求。為了加速這一發(fā)展， NVIDIA 已經(jīng)在 USD 生態(tài)系統(tǒng)中添加了許多新功能：

Python 3 支架 ：從 Python 更新到 2.7

將 usd-core 添加到 PyPI ：允許 Python 程序員輕松安裝 USD 內(nèi)核

材質(zhì)定義語(yǔ)言（ MDL ）材質(zhì)支持 ：在 USD 生態(tài)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)物理精確的 MDL 材料

剛體動(dòng)力學(xué)仿真模式 （使用 Pixar 和 Apple ）：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

在短期內(nèi)， NVIDIA 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 資產(chǎn)。這意味著已經(jīng)在使用 glTF 的用戶可以利用 USD 的合成和協(xié)作功能，而無(wú)需更改其現(xiàn)有資產(chǎn)。

地理空間模式（ WGS84 ）： NVIDIA 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)。這將有助于全保真度數(shù)字孿生模型，需要結(jié)合地球表面的曲率。

國(guó)際字符（ UTF-8 ）支持： NVIDIA 正在與 Pixar 合作，為 USD 添加對(duì) UTF-8 標(biāo)識(shí)符的支持，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， NVIDIA 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。

從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看， NVIDIA 正在與合作伙伴合作，以填補(bǔ) USD 中剩余的一些較大差距：

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)的，但數(shù)字雙模擬將需要此功能。 NVIDIA 正在 USD 的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)更多的庫(kù)，可以實(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)。 NVIDIA 已經(jīng)開(kāi)始通過(guò)一個(gè)名為 全向圖 。

與瀏覽器的兼容性答：今天， USD 是基于 C ++/ Python 的，但 web 瀏覽器不是。為了讓每個(gè)人、任何地方都可以訪問(wèn)，虛擬世界需要能夠在 web 瀏覽器中運(yùn)行。 NVIDIA 將致力于確保使用 JavaScript 綁定的正確 WebAssembly 構(gòu)建可用，以使 USD 成為一個(gè)有吸引力的開(kāi)發(fā)選項(xiàng)，而在瀏覽器內(nèi)部運(yùn)行是最好的方法。

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。 NVIDIA 正在構(gòu)建與物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)流協(xié)議的 USD 連接。

工業(yè)和工業(yè)領(lǐng)域的公司 制造業(yè) – 包括愛(ài)立信（ Ericsson ）、克羅格（ Kroger ）和沃爾沃（ Volvo ）在內(nèi)的公司正在采用 USD 來(lái)實(shí)現(xiàn)其 3D 虛擬世界和資產(chǎn)項(xiàng)目。

使用 USD 開(kāi)始構(gòu)建虛擬世界

使用預(yù)編譯的 USD 二進(jìn)制文件很容易進(jìn)行 USD 實(shí)驗(yàn)。這些 Windows / Linux 發(fā)行版將幫助您開(kāi)始開(kāi)發(fā)利用 USD 的工具，或者開(kāi)始使用 USD 視圖 Omniverse 發(fā)射器 對(duì)于 Python 開(kāi)發(fā)人員來(lái)說(shuō)，開(kāi)始讀寫 USD 層的最簡(jiǎn)單方法是使用 USD Core Python Package.

關(guān)于作者

Rev Lebaredian 是 NVIDIA 仿真技術(shù)副總裁，他領(lǐng)導(dǎo)游戲技術(shù)和仿真工作。 Rev ，他加入 Nvidia 在 2002 ，幫助創(chuàng)建 CG 遮蔽語(yǔ)言，打開(kāi)英偉達(dá)莫斯科辦事處，并推出 GeFrand 體驗(yàn)。在加入 NVIDIA 之前，他專門為華納兄弟數(shù)碼公司和迪斯尼的夢(mèng)幻探索圖像繪制。

Michael Kass 是 NVIDIA 的高級(jí)杰出工程師，也是 NVIDIA Omniverse 的總體軟件架構(gòu)師，該公司是 NVIDIA 的協(xié)作式 3D 內(nèi)容創(chuàng)建和數(shù)字孿生平臺(tái)。 2005 年，卡斯因“在基于物理的計(jì)算機(jī)生成技術(shù)方面的開(kāi)創(chuàng)性工作，用于模擬電影中的真實(shí)布料”而獲得科學(xué)技術(shù)學(xué)院獎(jiǎng)。

審核編輯：郭婷