飛向 3D、浩瀚無垠!皮克斯的 USD 通用場景描述技術即將進入你身處的產業

飛向 3D、浩瀚無垠!皮克斯的 USD 通用場景描述技術即將進入你身處的產業

 

 

通用場景描述(Universal Scene Description, USD)技術幫助好萊塢設計師合力打造出優美場景。現在這項技術也將在建築師、產品設計師等設計人員身上發揮類似的作用。

這是開發者們夢寐以求卻又很少經歷過的職業生涯榮耀時刻。Pixar Animation Studios 的 Dirk Van Gelder 在SIGGRAPH 2016大會上發表了通用場景描述(Universal Scene Description,USD)技術,獲得與會者們的高聲歡呼。

USD 將成為一項開放源碼黏合劑,讓電影製作人可以把他們最愛的工具結合起來,這樣他們就能跟散居各地的同事合作,從根本上簡化製作動畫電影的工作。在 USD 技術誕生之初,即獲得 Autodesk、Foundry 和 SideFX 三個創始重要夥伴的支持。

今天從 Apple 到 Unity,有十多間業者均支持 USD 技術。這項標準即將成為把各種虛擬與實體世界融入到環境中的焊接材料,從摩天大樓、跑車到智慧城市的一切事物,都將在模擬環境中進行設計及測試。

它還幫助催生出實機影片(machinima),這是一種以遊戲內容為基礎的新興數位敘事形式。

USD 怎麼找到觀眾

Van Gelder 對於2016年的那場發表會「感到非常興奮」,他花了超過二十年的時間來開發 Pixar 所使用的工具。

「我們有向台下的聽眾介紹 USD 技術,就是不確定他們能否接受它。我在筆記型電腦上現場演示了電影《海底總動員 2:多莉去哪兒?》裡的一個場景,讓他們看看 USD 技術的擴充性和效能,以及 Pixar 可以用這項技術做到什麼程度,他們真的有聽進去。」他說。

NVIDIA 模擬技術部門副總裁 Rev Lebaredian,便是當時坐在台下的聽眾之一。

「Dirk 即時在發表會場演示 USD 技術,給我們帶來無比的啟發。它引發了一連串的想法和事件,最終形成了今天以 USD 為靈魂的 NVIDIA Omniverse。Dirk 最終加入 Omniverse 團隊,簡直是命中註定的事。」Lebaredian 說,現在這個 3D 圖形平台處於開放測試階段,目的是將 USD 的願景發揚光大。

開發者在 3D 圖形上層層疊疊各種效果

Adobe 的開發人員同為眾多歡迎 USD 技術的人之一,如今在 Adobe 的產品中也支援 USD 技術。

「USD 技術有著無比強大的完整功能。」曾在 Pixar 開發 USD 技術,現為 Adobe 資深研發經理的 Davide Pesare說。

「像是藝術家使用 USD 分層功能,就能在同一個場景中工作,又不會相互干擾。每個藝術家都有自己的圖層,這麼一來可以讓建模師進行作業,另一個人同時也在進行著色。」他說。

「如今已經不只電影業使用 USD 技術,在動畫和特效領域也是無所不在。遊戲開發者正在研究它、Apple 的產品可以讀取它,我們在建築方面的合作夥伴也有使用它,與 USD 技術相容的產品數量只會愈來愈多。」Pesare 說。

從大處思考。NVIDIA 與合作夥伴,也是專門製作地圖軟體的業者 Esri,皆使用 USD 技術來建構虛擬世界。

為建築師蓋一棟虛擬 3D 房宅

USD 技術最早雖是用在電影業,現在反倒有更多產業使用它。

數百萬名建築師、工程師和設計師需要一種能夠與業主和房地產開發商,共同快速檢視建案進度的辦法。每個利益相關人士都想在不同的電腦、平板電腦甚至手機上運行各種程式。這對 IT 人員來說簡直就是一齣恐怖片,USD 卻能為它寫出一個圓滿的結局。

Autodesk、Bentley Systems、McNeel & Associates 及 Trimble Inc. 等公司早就在探索 USD 技術可以為這個圈子做些什麼。NVIDIA 用 Omniverse 製作了一支影片來說明未來發展的可能性,像是預覽一整個白天不同的陽光照射角度,會對摩天大樓光亮透明的內部裝潢造成什麼影響。

使用 USD 技術,讓產品設計變得生動

製造業的情況也出現類似的變化。製造業者要快速設計和測試上萬種複雜的產品,從語音控制的小工具到自動駕駛卡車。

這個過程需要各類專家使用手中的程式來反覆修改,他們要求製作出栩栩如生的 3D 模型。這些專家除了嚴格地審查設計內容,還夢想用視覺化的方式讓線上客戶看到模型的可能性。

Omniverse 團隊為 NVIDIA DGX A100 系統的首秀發表會製作了一支影片,以分解圖的方式展示了三萬個組件如何裝入一百萬個鑽孔中,以展示未來可能的發展樣貌。Omniverse 團隊最近又為 NVIDIA 的 GeForce RTX 30 系列顯示卡製作了一支影片,在 Omniverse 中用上 USD 技術,讓人能以虛擬方式一探 GeForce RTX 30 系列顯示卡的全新的冷卻子系統。

「我的團隊現在投入不少時間,為 NVIDIA 的機器人 Isaac 平台及自動駕駛車 DRIVE 平台,研究使用 USD 技術即時製作各種物理現象和其它擴展內容。」Van Gelder 說。

為了展現當前的可能性,工程師們使用 USD 技術,將一輛製作精準的豪華汽車模型與 NVIDIA 矽谷總部四周17英里長高速公路的細節匯入 Omniverse。將於本週在 GTC 大會上展示的這項模擬內容,展示出製作精細程度到足以測試車輛及其自動駕駛能力之環境的潛力。

另一個團隊則是匯入了消費性自動駕駛機器人車輛 Kaya,使用者可以在製造或購買實體機器人之前,設計數位模型的程式碼,並且在 Omniverse 的模擬環境中測試其操作特性。

NVIDIA Isaac Sim 背後的團隊主管 Mike Skolones 表示儘管「車輪極為複雜,這些輪子可以向前、向後或側向行駛」,模擬的結果倒是準確無比。

燈光!攝影機!USD!

在遊戲領域方面,Epic的 Unreal Engine 同樣支援 USD 技術,Unity 與 Blender 也在努力支持這項技術。他們的努力加快從遊戲中催生出電影般的衍生品,也就是實機影片,在這支為 NVIDIA Omniverse Machinima 製作的演示影片中,便能知曉一二。

同時回到好萊塢,各工作室採用 USD 的方面也是風調雨順。

Pixar 使用 USD 技術製作《海底總動員 2:多莉去哪兒?》。Dreamworks Animation 介紹採用 USD 技術來製作 2019 年電影《馴龍高手 3》的過程。Disney Animation Studios 也在製作動畫片的過程中加入 USD 技術。

將 USD 技術用於 Omniverse

NVIDIA 與合作夥伴希望透過 Omniverse,把 USD 技術帶入這些及更多領域,一個團隊成員把 Omniverse 環境描述成「就像是 3D 圖形的 Google Docs。」

Omniverse 把 NVIDIA RTX 即時光線追蹤圖形的強大力量加入 USD 技術的協作式分層編輯功能中,在近期公布由來自美國、澳洲、波蘭、俄羅斯及英國十餘位藝術家所創作的「Marbles」影片中,便介紹了兩者結合後所展現出的強大實力。

這讓任職於 Adobe 的 Pesare 這樣的開發人員感到無比興奮。

「各行各業都想要用即時紋理、建模、著色和動畫的功能來創作一切。」Pesare 說。

他又說這將為人們使用 5G 網路來連結 AR 和 VR 眼鏡,以便隨時隨地觀看即時播放的媒體內容,享受身臨其境互動體驗一事奠定基礎。

他是到目前為止四百多名親身體驗過 Omniverse 的開發者之一。其他試用者則來自愛立信(Ericsson Research)、福斯特建築事務所 (Foster & Partners)、 光影魔幻工業公司 (Industrial Light & Magic) 及 富豪汽車 (Volvo Cars) 等公司。

USD 技術協助人類探索月球

NASA 的合作夥伴 Frontier Development Lab(FDL)最近跟 NVIDIA 聯絡,請求協助他們模擬月球表面的光線。

Omniverse 團隊使用繞月衛星採集到的資料,產生出月面表面影像,FDL 再用這些影像來製作用於公開演講的影片,解釋他們在月球上尋找水冰的過程和月球車的著陸點。

我們回到地球上,未來要面臨的挑戰包括使用 USD 技術的 Hydra 渲染器,以每秒30幀的速度來傳輸內容,當中可能會混合十幾個來源的圖像,供電影製作人、建築師或產品設計師使用。

NVIDIA 媒體與娛樂事業群總經理,也是 Lucasfilm 前首席技術專家的 Richard Kerris 說:「要把這個東西送到第一批客戶手中進行製作,是一項艱鉅的工作。我們正在為多個市場的創意人員有效地建立一個操作系統,必須要大力支持 USD 技術。」他說。

Kerris 呼籲任何有 RTX 系統的人,都要實際操作 Omniverse 的公測版,以推動 USD 技術的發展前景。

「我們迫不及待想看到各位建立了哪些精彩的畫面。」他說。

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