专为代码而创建的代码:USD 使模拟更加符合物理法则

苹果公司、NVIDIA 和 Pixar Animation Studios 携手扩展通用场景描述,使模拟对象的表现与现实世界更加一致。

by RICHARD KERRIS

距离元宇宙的实现越来越接近。 

即日起,开发者可以通过一种标准方式创建和分享逼真的模拟。苹果、NVIDIA 和 Pixar Animation Studios 已经定义了一种使用虚拟 3D 世界的通用语言,即通用场景描述 (USD) 表述精确物理模型的通用方法。 

Pixar 在 2016 年的 SIGGRAPH 大会上发布了 USD进行了描述。其设计初衷是为了让艺术家开展协作,用他们所青睐的工具创造电影中的虚拟人物和环境。 

随着 USD 的快速发展,它已普遍用于动画和特效制作中。如今,USD 正在蔓延到其他职业,比如,建筑师能够使用工具设计并测试摩天大楼、跑车、智慧城市等。 

登上大屏幕

为了满足这个不断扩大的社区的需求,USD 需要向多个方向延伸,好在 Pixar 所设计的 USD 具有开放性和灵活性。 

因此,SIGGRAPH 2021 主题演讲非常适合作为展示 USD 新扩展的舞台。从技术上讲,它是一种新的刚体物理学模式,即描述固体在现实世界中的行为的数学。  

例如,在模拟弹珠从斜坡上滚下来的游戏中,玩家希望弹珠在互相撞击时的反应能够满足期望。为此,开发者需要获得弹珠重量和坡道平滑度等物理细节,而这正是这个新的扩展所提供的。 

不断改进的 USD

最初的 HTML 1.0 标准大约出现在 1993 年,它定义了网页如何使用文本和图形。15 年后,HTML5 将该定义扩展到了视频,使用户在任何设备上都可以观看视频和电影。 

苹果公司和 NVIDIA 都在独立研究如何在模拟中描述物理性质。作为 SIGGRAPH 社区成员,我们与 Pixar 共同定义了一个单一的方法,作为 USD 的新补充。 

处于灵活性考虑,该扩展可让开发者任意选择自己喜欢的求解器,因为它们都可以从同一组 USD 数据中驱动。这提供了一套统一的数据,适合电影、游戏和增强现实的离线模拟。 

用于游戏等实时用例的求解器通常优先考虑速度而不是准确性,而建筑师等则希望求解器把准确性放在速度前面,因此这一点十分重要。 

一项惠及所有人的进步

这三家公司共同编写了一份白皮书,来描述他们的联合提案并与 USD 社区进行共享。评估结果显示该提案很受欢迎。现在,该扩展已成为标准 USD 发行版的一部分,并且所有开发者都可以免费使用。 

受益公司众多,其中包括建筑设计公司、建筑管理公司、各种产品设计公司和制造商、游戏设计公司,甚至还有优化新一代网络布局的蜂窝网络运营商。当然,还有所有为这些工作提供数字工具的厂商。 

“USD 是行业的一股重要力量,它让我们在所有工作流程中都能够以一种强大而统一的方式表述复杂的 3D 场景数据,”Pixar 首席技术官 Steve May 表示。 

“我们与 NVIDIA 和苹果公司合作开发了新的物理扩展来扩展 USD 的应用,这将给娱乐和其他行业带来巨大的变化。”他补充道。 

共同创造元宇宙

我们希望通过 NVIDIA Omniverse 来为庞大的社区提供服务。NVIDIA Omniverse 是一个协作环境,是适用于创作人员的操作系统或“如同用于 3D 图形的 Google Docs”。 

我们希望任何公司都能使用自己喜欢的工具轻松创建逼真的模拟,这也是目前正在评估 Omniverse Enterprise 的几十家组织,以及自 2020 年 12 月 Omniverse 公测版发布以来下载该工具的近 400 家公司和成千上万名个人创作者的共同目标。  

我们设想了一个由相互连接的虚拟世界所组成的世界 – 元宇宙,终有一天,任何人都可以在这里分享自己的毕生所为。 

实现这个虚拟世界需要付出大量的努力。为了适应社区的不同需求,USD 将需要向多个维度进行扩展。 

线上邀请

要了解可实现的成就,欢迎观看 GTC 大会的专家座谈会(注册后免费),来自 Pixar、宝马、Bentley Systems、Adobe 和 Foster + Partners 等 9 家公司的 3D 专家在会上畅谈了未来的机遇和挑战。   

NVIDIA 十分高兴能与苹果公司和 Pixar 的工程师及设计师合作完成这一新的 USD 扩展,且目前已在考虑软体物理学等后续扩展。  

我们将合作建立一个集合了各种工具、能完成各种工作的元宇宙。 

有关更多详细信息,请观看 NVIDIA 的 Adam Moravanszky 就 USD 物理扩展所做的演讲,并参加 Pixar 主持的 USD 兴趣小组会议