在過去幾十年中，互聯網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。這一轉變如此徹底，以至于今天，高質量的網絡存在對幾乎所有的企業都至關重要，而與網絡互動是現代世界有效運作的核心。

Web 已經從靜態文檔演變為涉及豐富交互媒體的動態應用程序。然而，盡管我們生活在一個 3D 世界中，網絡仍然是二維的。

現在，我們發現自己正處于網絡下一個重大進步的門檻： 3D 互聯網或互聯網的出現 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 數字孿生 反映真實世界，實時鏈接和同步。其他的將被設計用于娛樂、社交、游戲、學習、協作或商業。

無論任何一個網站的目的是什么，使整個 Metaverse 成功的因素都將是使 2D web 如此成功的因素：基于開放標準和協議的通用互操作性。

創建元宇宙所需的最基本標準是虛擬世界的描述。在 NVIDIA ，我們相信該標準的第一個版本已經存在。它是 通用場景描述（ USD ） – 一個開放的、可擴展的生態系統，用于描述、合成、模擬和協作 3D 世界，最初由 Pixar 動畫工作室發明。

2015 年開源， USD 現在被廣泛應用于各種行業，不僅在媒體和娛樂領域，還包括建筑、工程、設計、制造、零售、科學計算和機器人等領域。

USD 不僅僅是一種文件格式

USD 是一個場景描述： 用于創建、表示和修改虛擬世界的一組數據結構和 API 。代表性是豐富的。它不僅支持幾何體、相機、燈光和材質等虛擬世界的基礎知識，還支持它們之間的各種關系，包括屬性繼承、實例化和專門化。

它包括擴展到大型數據集所需的功能，如延遲加載和有效檢索時間采樣數據。它具有極大的可擴展性，允許用戶自定義數據模式、輸入和輸出格式以及查找資產的方法。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，但較弱層的數據仍然可以訪問。除了直接協作之外，層提供的非破壞性修改他人所做工作的能力使傳統 web 變得如此成功。

NVIDIA 認為 USD 應作為 metaverse 的 HTML ：網站內容的聲明性規范。但正如 HTML 從 HTML1 的有限靜態文檔發展到 HTML5 的動態應用程序一樣，顯然 USD 需要發展以滿足元宇宙的需求。為了加速這一發展， NVIDIA 已經在 USD 生態系統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 內核

材質定義語言（ MDL ）材質支持 ：在 USD 生態系統中實現物理精確的 MDL 材料

剛體動力學仿真模式 （使用 Pixar 和 Apple ）：標準化剛體動力學所需的質量分布、碰撞行為和其他數據的表示

在短期內， NVIDIA 正在開發：

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。這意味著已經在使用 glTF 的用戶可以利用 USD 的合成和協作功能，而無需更改其現有資產。

地理空間模式（ WGS84 ）： NVIDIA 正在 USD 中開發地理空間模式和運行時行為，以支持地理空間坐標的 WGS84 標準。這將有助于全保真度數字孿生模型，需要結合地球表面的曲率。

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

USD 兼容性測試和認證套件：為了進一步加快 USD 的開發和采用， NVIDIA 正在為 USD 兼容性測試和認證構建一個開源套件。開發人員將能夠測試其 USD 的構建，并證明其自定義 USD 組件產生預期結果。

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 不是為高速動態場景更新而設計的，但數字雙模擬將需要此功能。 NVIDIA 正在 USD 的基礎上開發更多的庫，可以實現更高的更新率，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虛擬世界的事實。 NVIDIA 已經開始通過一個名為 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 構建可用，以使 USD 成為一個有吸引力的開發選項，而在瀏覽器內部運行是最好的方法。

物聯網數據的實時流傳輸：工業虛擬世界和實時數字孿生需要物聯網數據的實時流。 NVIDIA 正在構建與物聯網數據流協議的 USD 連接。

工業和工業領域的公司 制造業 – 包括愛立信（ Ericsson ）、克羅格（ Kroger ）和沃爾沃（ Volvo ）在內的公司正在采用 USD 來實現其 3D 虛擬世界和資產項目。

使用 USD 開始構建虛擬世界

使用預編譯的 USD 二進制文件很容易進行 USD 實驗。這些 Windows / Linux 發行版將幫助您開始開發利用 USD 的工具，或者開始使用 USD 視圖 Omniverse 發射器 對于 Python 開發人員來說，開始讀寫 USD 層的最簡單方法是使用 USD Core Python Package.

關于作者

Rev Lebaredian 是 NVIDIA 仿真技術副總裁，他領導游戲技術和仿真工作。 Rev ，他加入 Nvidia 在 2002 ，幫助創建 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 的總體軟件架構師，該公司是 NVIDIA 的協作式 3D 內容創建和數字孿生平臺。 2005 年，卡斯因“在基于物理的計算機生成技術方面的開創性工作，用于模擬電影中的真實布料”而獲得科學技術學院獎。

審核編輯：郭婷