在過去幾十年中，互聯(lián)網(wǎng)從根本上改變了世界，并啟動了我們消費和共享信息方式的巨大變革。這一轉(zhuǎn)變?nèi)绱藦氐?，以至于今天，高質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)存在對幾乎所有的企業(yè)都至關(guān)重要，而與網(wǎng)絡(luò)互動是現(xiàn)代世界有效運作的核心。

Web 已經(jīng)從靜態(tài)文檔演變?yōu)樯婕柏S富交互媒體的動態(tài)應(yīng)用程序。然而，盡管我們生活在一個 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)下一個重大進步的門檻： 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的世界。

這些虛擬世界中的許多將是 數(shù)字孿生 反映真實世界，實時鏈接和同步。其他的將被設(shè)計用于娛樂、社交、游戲、學(xué)習(xí)、協(xié)作或商業(yè)。

無論任何一個網(wǎng)站的目的是什么，使整個 Metaverse 成功的因素都將是使 2D web 如此成功的因素：基于開放標(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)的第一個版本已經(jīng)存在。它是 通用場景描述（ USD ） – 一個開放的、可擴展的生態(tài)系統(tǒng)，用于描述、合成、模擬和協(xié)作 3D 世界，最初由 Pixar 動畫工作室發(fā)明。

2015 年開源， USD 現(xiàn)在被廣泛應(yīng)用于各種行業(yè)，不僅在媒體和娛樂領(lǐng)域，還包括建筑、工程、設(shè)計、制造、零售、科學(xué)計算和機器人等領(lǐng)域。

USD 不僅僅是一種文件格式

USD 是一個場景描述： 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、燈光和材質(zhì)等虛擬世界的基礎(chǔ)知識，還支持它們之間的各種關(guān)系，包括屬性繼承、實例化和專門化。

它包括擴展到大型數(shù)據(jù)集所需的功能，如延遲加載和有效檢索時間采樣數(shù)據(jù)。它具有極大的可擴展性，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，而是修改合成場景的屬性。最重要的是，它們提供了強大的協(xié)作機制。

不同的用戶可以在不同的層上修改合成的場景，他們的編輯將是非破壞性的。較強的層將在合成中獲勝，但較弱層的數(shù)據(jù)仍然可以訪問。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)定義語言（ MDL ）材質(zhì)支持 ：在 USD 生態(tài)系統(tǒng)中實現(xiàn)物理精確的 MDL 材料

剛體動力學(xué)仿真模式 （使用 Pixar 和 Apple ）：標(biāo)準(zhǔn)化剛體動力學(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 正在開發(fā)：

glTF 互操作性： glTF 文件格式插件將允許 USD 場景直接引用 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，而無需更改其現(xiàn)有資產(chǎn)。

地理空間模式（ WGS84 ）： NVIDIA 正在 USD 中開發(fā)地理空間模式和運行時行為，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。

國際字符（ UTF-8 ）支持： NVIDIA 正在與 Pixar 合作，為 USD 添加對 UTF-8 標(biāo)識符的支持，從而實現(xiàn)來自世界各地的內(nèi)容的完全交換。

USD 兼容性測試和認證套件：為了進一步加快 USD 的開發(fā)和采用， NVIDIA 正在為 USD 兼容性測試和認證構(gòu)建一個開源套件。開發(fā)人員將能夠測試其 USD 的構(gòu)建，并證明其自定義 USD 組件產(chǎn)生預(yù)期結(jié)果。

從長遠來看， NVIDIA 正在與合作伙伴合作，以填補 USD 中剩余的一些較大差距：

高速增量更新： USD 不是為高速動態(tài)場景更新而設(shè)計的，但數(shù)字雙模擬將需要此功能。 NVIDIA 正在 USD 的基礎(chǔ)上開發(fā)更多的庫，可以實現(xiàn)更高的更新率，以支持實時模擬。

實時程序主義： 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。 NVIDIA 已經(jīng)開始通過一個名為 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。為了讓每個人、任何地方都可以訪問，虛擬世界需要能夠在 web 瀏覽器中運行。 NVIDIA 將致力于確保使用 JavaScript 綁定的正確 WebAssembly 構(gòu)建可用，以使 USD 成為一個有吸引力的開發(fā)選項，而在瀏覽器內(nèi)部運行是最好的方法。

物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的實時流傳輸：工業(yè)虛擬世界和實時數(shù)字孿生需要物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的實時流。 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) – 包括愛立信（ Ericsson ）、克羅格（ Kroger ）和沃爾沃（ Volvo ）在內(nèi)的公司正在采用 USD 來實現(xiàn)其 3D 虛擬世界和資產(chǎn)項目。

使用 USD 開始構(gòu)建虛擬世界

使用預(yù)編譯的 USD 二進制文件很容易進行 USD 實驗。這些 Windows / Linux 發(fā)行版將幫助您開始開發(fā)利用 USD 的工具，或者開始使用 USD 視圖 Omniverse 發(fā)射器 對于 Python 開發(fā)人員來說，開始讀寫 USD 層的最簡單方法是使用 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 遮蔽語言，打開英偉達莫斯科辦事處，并推出 GeFrand 體驗。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幻探索圖像繪制。

Michael Kass 是 NVIDIA 的高級杰出工程師，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。 2005 年，卡斯因“在基于物理的計算機生成技術(shù)方面的開創(chuàng)性工作，用于模擬電影中的真實布料”而獲得科學(xué)技術(shù)學(xué)院獎。

審核編輯：郭婷