Create 3D workflows with USD

ハイライト

macOS Monterey のプレビューとクイック ルックには、Metal アクセラレーションによる Hydra Storm レンダラーが組み込まれており、複雑な USD シーンの直接表示、サブアセットのエクスポート、ビデオへのアニメーションのレンダリングをサポートします。同時に、Maya 2022、Houdini、ZBrush などの DCC ツールには USD がネイティブに統合されているため、物理オブジェクトのスキャンから AR 表示までの 3D ワークフローのインポートとエクスポートを繰り返し行う必要がなくなります。

主な内容

3D ワークフローの長期的な問題点

3D コンテンツを作成する人なら誰でも、このような経験をしたことがあります。モデルは Maya で調整され、.obj または .fbx にエクスポートされ、マテリアルまたはレンダリングのために別のツールにインポートされます。エクスポートの各ステップでデータが失われる可能性があり、マテリアル マッピングがずれている可能性があり、アニメーションのフレーム レートが一貫していない可能性があります。さらに厄介なのは、このプロセスは通常一方通行であることです。初期段階でモデルをモデリングする人は、モデルが最終シーンでどのように見えるかを見ることができず、やみくもに調整することしかできません。

.obj などの従来の形式は、単一のモデルのみをサポートし、マテリアルのサポートが制限されており、アニメーションはありません。.fbx にはより多くの機能がありますが、独自の形式であり、異なるバージョン間の互換性が低く、複数人が同じシーンを共同編集することはサポートされていません。

USD がこれらの問題をどのように解決するか

USD (Universal Scene description) は、ピクサーが映画制作のために開発したシーン記述形式です。これは、最初から次の 3 つの主要な要件を念頭に置いて設計されました。

共同編集。USD では、シーンを複数のファイルに分割し、各ファイルがシーンの一部を担当することができます。たとえば、1 人が照明を担当し、1 人がアニメーションを担当し、1 人がモデルを担当します。これらのファイルは、参照またはペイロードを通じてメイン シーンにリンクされています。全員が独自のファイルで作業し、メイン シーンは保存後に自動的に更新されます。(08:10)

非破壊編集。USDでは「レイヤースタック」という概念を採用しています。元のデータに影響を与えることなく、レイヤー内で変更を加えることができます。間違った場合は、このレイヤーをオフにして元の状態に戻します。これにより、安全に調整を試すことができます。(09:11)

スケーラビリティ。USD は、数百万のオブジェクトを含むシナリオをネイティブにサポートします。ピクサー映画のショットには数千万のジオメトリが含まれる場合があり、USD のアーキテクチャはこの規模に合わせて設計されています。(02:36)

USDZ: AR に最適化された単一ファイル形式

Apple と Pixar は協力して、USD のアーカイブ パッケージ形式である USDZ を開発しました。USDZ はすべてのリソースを 1 つのファイルにパッケージ化し、iMessage、電子メール、または Web 経由で直接共有したり、iOS 上の AR Quick Look で直接開いて表示したりできます。(02:49)

Apple は、.obj、Alembic、およびその他の形式を USDZ に変換できる Reality Converter ツールを提供しています。アセットのバッチ処理をサポートするコマンド ライン ツールもあります。(03:11)

＃＃詳細

プレビューとクイックルックの USD サポート

macOS Monterey のプレビュー アプリに、完全な USD 表示機能が追加されました。(05:37)

ヒドラ ストーム レンダラー。Apple は、Metal-accelerated Hydra Storm レンダラーをプレビューに統合しました。Hydra は USD の高性能レンダリング アーキテクチャであり、Storm はそのリアルタイム レンダラーです。これは、Mac で USD ファイルを開いたときに表示される画像が、他のプラットフォームで Hydra Storm を使用してレンダリングされた結果と一致していることを意味します。(05:23)

このデモでは、ピクサーの「トイ・ストーリー 4」のアンティーク モールのシーンが示され、そこには数万の独立したオブジェクトと約 3,400 万個の三角形が含まれていました。プレビューはリアルタイムでレンダリングしてナビゲートできます。 (05:57)

シーン ナビゲーション ツール:

• サムネイル パネルには USD ファイルで定義されているすべてのカメラが表示され、クリックすると対応するパースペクティブに切り替えることができます (06:22)
• シーン内のオブジェクトをクリックしてカメラをロックし、オブジェクトを追跡します (06:29)
• アウトライナー パネルには、シーン内のすべてのオブジェクト ノードがリストされ、名前による検索がサポートされています (06:35)
• 興味のあるオブジェクトを見つけたら、別の USD ファイルとして保存できます (07:00)

エクスポート機能:

• アニメーションの USD シーンをビデオ ファイルにレンダリングします (07:13)
• 現在のビューをアルファ チャネルを使用して画像としてレンダリングします (07:17)
• USDZ ファイルの場合、プレビューは iOS の AR Quick Look と同じ効果がある RealityKit レンダリング エンジンを使用します (07:21)

DCC ツール エコシステムの USD 統合

マヤ 2022。Autodesk Maya 2022 では、USD が初めてネイティブかつシームレスに統合されています。数ギガバイトの USD データを数秒で直接ロードできます。USD データはアトリビュート エディタおよびアウトライナに直接統合され、非破壊編集、バリアント、コラボレーションをサポートします。(04:22)

Apple はまた、Autodesk と協力して、Blendshape のサポートや USDZ ファイルでテクスチャを直接使用する機能など、USD のインポートおよびエクスポート機能を改善しました。(04:44)

ZBrush。ZBrush は USD メッシュ データを直接操作でき、USD ワークフローにスカルプト機能をもたらします。(04:07)

フーディーニ。SideFX Houdini は USD をネイティブでサポートしており、すべての USD ファイルをネイティブ データとして直接ロードし、強力なプログラム ツールを使用して特殊効果を生成できます。(04:57)

オクタン レンダー。OTOY の Octane レンダラは、GPU を使用してスペクトル的に正しい画像を USD ファイルから直接レンダリングすることで、Houdini などの DCC ツールに接続できます。(03:57)

マルチバース。Multiverse for J-Cube は、Mac に非破壊 USD 編集機能をもたらし、マルチ DCC ワークフローをサポートし、Metal Hydra Storm レンダラーを使用します。(03:43)

物理シミュレーションのサポート

Apple、Nvidia、Pixar は、物理シミュレーションのプロパティを表す USD スキーマを共同開発しました。このスキーマは、リアルタイム AR 物理学からロボット工学や映画に至るまで、オフライン シミュレーションに必要なすべてのプロパティを表すことができます。(05:02)

完全なワークフローのデモ: 物理から仮想へ

デモでは、仮想パンケーキのプレートを作成するための完全な USD ワークフローが示されています。

1. オブジェクト キャプチャ: iPhone を使用して、実際のパンケーキのマルチアングル写真を撮影し、3D メッシュとサーフェス マテリアルを生成します (10:27)
2. Maya レイアウト: Maya 2022 で USD ファイル構造を作成し、シーン内のプロップを組み立て、カメラ アニメーションをセットアップします (10:55)
3. ZBrush スカルプティング: キャプチャしたモデルを ZBrush にインポートして、下部に欠落しているジオメトリを補完し、物理的な詳細と表面マテリアルの改善を追加します (11:30)
4. Houdini 特殊効果: すべての USD ファイルを Houdini にロードし、流体シミュレーションを使用してシロップ効果を作成し、仮想ライトを追加します (12:10)
5. 出力:

• Reality Composer 経由で USDZ にエクスポートし、iPad の AR Quick Look で表示 (13:00)
• Mac のプレビューでシーンを表示および移動する (13:35)
• Octane レンダラーを使用してオフライン レイ トレーシング ビデオを作成します (13:46)

キーポイント:

• データはプロセス全体を通じて常に USD 形式であり、インポートまたはエクスポートの手順はありません。 -各ツールは独立した USD ファイルを編集し、リファレンスを通じてメイン シーンにリンクされます。
• 変更はファイルへのすべての参照に自動的に反映されます。
• 最終出力は AR、リアルタイム プレビュー、またはオフライン レンダリングにすることができ、データ ソースは完全に一貫しています

重要ポイント

• やるべきこと: e コマース アプリ用の 3D 商品表示プロセスを構築する

• 実行する価値がある理由: オブジェクト キャプチャを使用して、物理的な商品をスキャンし、USDZ ファイルを生成します。ユーザーはARで商品のサイズや詳細を直接確認できるため、返品率を軽減できます。

• 開始方法: を使用しますPhotogrammetrySessionAPI は写真から USDZ を生成します。QLPreviewControllerアプリでARプレビューを表示

• 内容: 共同的な 3D アセット編集ワークフローを作成します。

• 実行する価値がある理由: USD のカスケード編集により、複数の人が互いに干渉することなく異なるレベル (モデル、マテリアル、ライティング) で同時に作業でき、変更は自動的にマージされます。

• 開始方法: シーンを複数に分割します.usdファイル、使用SdfLayerそしてUsdReferences参照関係を確立し、各チームメンバーが独立したレイヤーを編集できるようにします

• やるべきこと: macOS アプリに USD プレビュー機能を統合する

• 実行する価値がある理由: プレビューには Metal アクセラレーションされた Hydra Storm レンダラーが組み込まれており、この機能を直接使用してカスタム アプリで USD コンテンツを表示できます。

• 開始方法: Pixar は、2021 年後半に USD オープンソース プロジェクトを通じて、独自のアプリケーションに統合できる Metal-accelerated Hydra Storm を提供します。

• やるべきこと: 3D スキャンから印刷までのワークフローを構築する

• 実行する価値がある理由: オブジェクト キャプチャによって生成された USD モデルは、プレビューで直接表示し、サブオブジェクトとしてエクスポートし、3D 印刷形式に変換できます。

• 開始方法: まずオブジェクト キャプチャを使用してモデルを取得し、プレビューで必要な部分を確認してエクスポートし、次にリアリティ コンバーターまたはコマンド ライン ツールを使用して形式を変換します

• 内容: 設計チーム向けにクロスツール 3D レビュー プロセスを構築する

• 実行する価値がある理由: デザイナーはモデリングに Maya、特殊効果に Houdini、スカルプトに ZBrush を使用します。全員が同じ USD シーンで作業し、プロジェクト マネージャーは最新バージョンをプレビューで直接表示できます。

• 開始方法: 集中型 USD ファイル サーバーを確立します。各リンクは、独立した USD レイヤー ファイルを出力します。メイン シーンは相対パスを通じて参照されます。プレビューではメイン ファイルを開いて完全な効果を確認します。

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