NVIDIA：应将USD作为3D互联网的HTML标准语言
我们知道，互联网具有高度开放性，正是这种开放性才推动了网络高速发展，积累了大量用户生成的内容生态。在2D互联网时代，W3C制定了HTML等开放式Web标准，那我们不禁好奇，未来如果互联网升级为3D形式，又会采用哪种开放式标准或协议呢？
对于这个问题，NVIDIA似乎给出了坚定的答案，那就是USD。据了解，USD是皮克斯开发的一种易于扩展的开源3D场景说明和文件格式，可以看作是一种通用、开源的3D框架标准和格式。USD的主要作用是统一3D场景的格式，从而加速3D几何图形和着色的读取、写入、编辑、快速预览。最初，USD的主要应用于VFX特效行业，而现在该标准也开始应用于通用的3D场景中。
作为USD的推动者之一，NVIDIA基于USD框架建立了Omniverse平台，帮助用户快速创建可远程协作、建立虚拟仿真，并实时共享3D场景。对于NVIDIA来讲，全面支持USD标准对于未来长期战略具有重要意义，因为USD可能会成为未来元宇宙和3D互联网的基础和通用语言，就像是互联网时代的HTML。
NVIDIA持续推动USD格式的标准化，并在今年8月的SIGGRAPH 2022期间，推出了多项优化，比如为主流3D软件开发USD插件、开源USD资源库和测试套件等等。目前，NVIDIA Omniverse已经提供了112个USD Connector插件，其目的是加速3D开发平台之间的可互操作性。而我们知道，可互操作性对于未来的元宇宙布局很关键，也是时常在行业间讨论的话题。
那么，为什么NVIDIA这么看好USD，USD对于其未来发展规划到底有哪些重要性？近期，NVIDIA在博客中详细介绍了USD的意义，以及这项技术在数字孪生等场景的应用前景。
为何推行USD标准
NVIDIA表示：互联网从根本上改变了世界，尤其是改变了我们消费和共享信息的方式。与此同时，企业级网络技术的质量也越来越高，从最初的文档形式逐渐演变为交互更丰富的动态媒体。值得注意的是，尽管我们生活在一个3D世界中，但我们使用的互联网却依然是二维的。
从理论上来讲，互联网从2D向3D演变似乎是一种必然的趋势。但如何推进这种演变趋势呢？显然，这将需要科技公司逐步去构建一个3D形式的网络架构，但这可能会需要很长一段时间。
在NVIDIA看来，元宇宙可能就是某种形式的3D互联网，而短期来看，其打造3D互联网的突破点是Omniverse平台和USD标准，可为企业提供大规模3D数字孪生，以及3D协作等功能。而长期来看，随着3D空间和3D内容生态发展，它们之间将构建、连接成3D互联网，就像是2D网页组成了现在的互联网那样。与2D网页不同的是，未来3D空间体验将更加接近我们的日常生活，比如我们可以在虚拟世界中进行许多日常活动，比如学习、办公、社交、放松。
另外NVIDIA还指出，互联网成功与其开放性、通用性和互操作性有很大关系，因此未来元宇宙/3D互联网也将需要一种开放的标准或协议。
目前，USD可以较好的满足元宇宙描述虚拟世界的需求，因为它具有开放、可扩展等优势，可用于对3D世界的描述、合成、模拟和协作。自2015年开源以来，USD已经广泛应用于各个行业，如媒体、娱乐、建筑、工程、设计、制造、零售、科学计算和机器人等等。
不只是文件格式
NVIDIA指出，USD意义不只是一种通用的3D文件格式，它还包括丰富的资源和技术，包含了几何结构、相机、灯光和材质等虚拟世界的基础元素，同时还支持属性继承、实例化和专门化等功能，允许3D元素之间建立联系。此外，USD还具有强大的扩展性，可扩展至大型数据集，用户还可以自定义数据模式、输出和输入格式、查找资源的方式。
协作性方面，USD的Layers功能将允许设计师、开发者更好的参与到3D设计协作中。Layers与Photoshop图层有相似之处，可看做是组成3D模型的一个个可修改的元素层，这些元素可以是空房间框架、房间内饰、座椅布艺罩、家居布局和色彩等等。不同的用户可对3D场景的层进行修改和编辑，修改后的层和原始层均支持访问，允许使用者进行非破坏性协作。
因此，NVIDIA认为USD满足了开发通用3D场景的广泛需求，在未来USD甚至有望作为3D网络/元宇宙的“HTML”标准，也就是平台内容的声明性规范。但就目前来讲，USD标准还有待发展和完善。为了推动这一点，NVIDIA不断为USD生态添加新功能，除了刚推出的几项优化外，短期内和长期内也有进一步规划。
完善USD标准
一）USD新功能
- 1，支持Phython 3；
- 2，为PyPI添加usd-core；
- 3，在USD生态中实现物理精确的MDL（材质定义语言）材料支持；
- 4，与皮克斯和苹果合作开发刚体动力学仿真模型。
二）短期内开发功能
- 1）glTF互操作性：推出glTF格式插件，允许USD场景直接引入glTF格式的3D模型，也就是说已经使用glTF标准的用户可直接使用USD的合成和协作功能，无需更改现有的3D内容；
- 2）地理空间模式：支持地理空间坐标的WGS84标准，加速基于地理位置的高保真数字孪生模型开发；
- 3）支持国际字符UTF-8：与皮克斯合作开发，支持UTF-8标识符的好处是，可实现世界各地内容完全交换；
- 4）推出USD兼容性测试和认证套件：这是一个开源套件，可帮助使用者快速测试并认证程序对USD的兼容性。
三）长期开发功能
- 1）支持高速动态场景更新：通过提升刷新率来提升3D实时模拟的效果；
- 2）支持实时程序：NVIDIA推出了实时程序图形引擎OmniGraph（全向图），进一步实现USD标准所描述的属性和值；
- 3）兼容浏览器：目前，USD基于C++和Python语言，为了进一步兼容浏览器，接下来将有望支持绑定了JavaScript的WebAssembly语言；
- 4）实时传输物联网数据：NVIDIA正在为USD和物联网数据流协议建立连接，以更好的满足工业级3D虚拟仿真、数字孪生的需求。
总之，NVIDIA的目标是以USD标准构建虚拟世界。从长期来看，NVIDIA将致力于和其他伙伴合作，完善USB标准。目前，爱立信、Kroger、沃尔沃等企业已经在3D开发中采用USD标准。而为了进一步推动基于USD的内容生态，NVIDIA在Omniverse平台上为开发者提供了大量免费的USD资源，同时，也提供了USD相关知识的学习课程。参考：NVIDIA