Universal Scene Description

Universal Scene Description  は、ピクサーの開発した3Dシーングラフ形式及びその形式を扱うプログラム群である。

1. USD形式
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USD形式はモダンなシーングラフ形式であり、アセットの異形  やアセットの外部参照、アセットのオーバーライドなどに対応している。USD形式にはテキスト形式  、バイナリ形式 、アーカイブ形式 が存在する。

USDファイルの中に含めることのできる情報はスキーマによって定義されており、拡張可能となっている。

1.1. 主なスキーマ
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ジオメトリ 
ライト 
シェーディング / マテリアル 
スケルトン / ブレンドシェイプ  - 簡易的であり群集シミュレーション及びゲーム向けとなっている
UI 

2. USDライブラリ
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USDライブラリ群はUSD形式を取り扱うためのライブラリであるが、シーングラフのリアルタイム及びオフラインレンダリングに対応するHydraも含まれている。USDライブラリでHydraを使用するアプリケーションは、Hydraレンダーデリゲートに対応する多数のレンダーバックエンドを使用することができる。

2.1. レンダーバックエンド
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以下はHydraレンダーデリゲートに対応するレンダーバックエンドである。

公式
HdStream  - USDに含まれているOpenGLバックエンド。Hydraから分離された。
HdEmbree - USDに含まれているレイトレーシングレンダープラグインであり、IntelのEmbreeライブラリを元にしている。
HdPrman  - RenderManを使用するためのバックエンド。USD 19.07以降に含まれている。
ハードウェア会社製
Radeon ProRender for USD - オープンソースの物理ベースレンダラーであるRadeon ProRenderを使用するためのプラグイン。
HdOSPRay - オープンソースのCPUレンダラーであるOSPRayを使用するためのプラグイン。
RTX Renderer - NVIDIA Omniverseに含まれているレンダラー。
USD採用アプリケーション搭載
Karma - Houdini 18以降のSolarisに含まれているCPUレンダラー。Mantraの代替。
Houdini GL - Houdini 18以降のSolarisに含まれているOpenGLバックエンド。
サードパーティー
HydraNSI  - NSIインターフェースに対応するレンダラーを使用するためのプラグイン。オープンソース[1]。NSIインターフェース対応のものには、物理ベースレンダラーの3DelightNSIが存在し、HoudiniのSolarisに向けた3Delight for Solarisも用意されている 。3DelightNSIは無料版も存在する。
Arnold USD - Arnoldレンダラーを使用するためのコンポーネント集。オープンソース[2]。
OctaneRender Hydra / Octane X Hydra - HoudiniのSolaris向けのベータ版が公開されている。
Redshift Solaris Hydra plugin - HoudiniのSolaris向けのプレビュー版が公開されている。
hdRstr - リアルタイムの直接照明および単反射回数の間接照明レンダラー。NVIDIA RTXDIに基づいており、ReSTIRアルゴリズムを使用している。
オープンソース
Cycles Hydra Render Delegate - Blender内蔵レンダラーのCyclesを使用するためのプラグインであり、Blender 3.2以降のコードベースに統合されている。hdCyclesの後継。オープンソース。
MoonRay - DreamWorksの元内製レンダラーであり、2023年にオープンソース化された。
HdAurora - Autodesk主導のオープンソースリアルタイムパストレーシングレンダラー「Aurora」を使うためのプラグイン。

3. 歴史
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USDはPixar独自のジオメトリキャッシュシステムである「TidScene」と、独自の3Dアニメーションツールである「Presto」) のコア部分を統合するために開発された。また、USDのレンダーエンジンであるHydraはPrestoに搭載されていた旧来のレンダーエンジンの後継として開発され、GPUベースでRenderManのプリミティブに対応した。

2016年、PixarはUSDをオープンソースとしてリリースした。

4. 用途
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4.1. 上位レベル3D APIとしての使用
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USDライブラリはレンダリング機能を持つシーングラフAPIであるため、OpenSceneGraphなどのシーングラフAPIの代わりとして使用することができる。3DライティングソフトのKatanaはビューポートにおいて従来のOpenSceneGraphベースのものに代わりUSDライブラリのHydraベースのものを採用した。

4.2. ファイル交換形式としての使用
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USD形式は拡張可能であるため、レンダラー固有のマテリアルパラメータのような従来のファイル交換形式  では受け渡せない情報を詰め込むことが可能となる。例えば3DレンダラーのArnoldに対応するものとしてArnold USDが存在する。

また、AL_USDMayaでは複雑なリグなどの情報をUSDに詰め込むことも行われている。

4.3. シーンキャッシュとしての使用
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USD形式はシーンキャッシュ形式であるAlembic形式の代わりとして注目されている。USD形式へと対応した3DCGソフトウェアClarisseの開発元Isotropixのテストによれば、USD形式の読み込みはAlembic形式の読み込みに比べて50倍高速になるケースもあるとされる。

4.4. レンダリング中間形式としての使用
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USD形式はレンダリング中間形式であるRIB形式 の代わりとしても注目されている。今後3DレンダラーのRenderManは中間インターフェースにおいてRIB形式の代わりにUSDベースの新インターフェースであるRILEYを用いる予定となっている。

4.5. 製作パイプラインでの使用
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4.6. オーサリング形式としての使用
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USDをZIP圧縮したものとしてUSDZ形式が存在し、この形式がARなどに使われている。

USDZ形式へのパッキング/変換ツールには以下がある：

USDに付属するusdzip
usdz Tools  - コマンド名はusdzconvert。Xcodeに付属するusdz_converter  の後継。
Reality Converter 
Adobe Aero - ARアプリ。usdz形式での出力にも対応している。
StemCell  - 様々なDCC形式に対応するオンラインファイルコンバータであり、usdz形式での出力にも対応している。
Quixel Bridge 
USDZ Converter  - オンラインコンバーター
Vectary - オンラインの3DデザインツールUSDZ形式の表示には以下が対応している：

ARKit 2以降  - iOS向けの拡張現実 SDKであり、AR Quick Look機能がusdz形式に対応している。

5. 対応ソフトウェア・プラグイン
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以下はUSDに対応するソフトウェア及びプラグインである。

5.1. USD及びHydraビューポート搭載ソフトウェア
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USDView - USDに含まれている単体USD形式ビューワ。
Katana 3.0以降  - ライティングソフトウェア。3.0以降でUSDを使用するようになり、Hydraベースのビューポートが追加された。また、オープンソースのKatana USD Plug-insも搭載しているが標準で無効となっている。
Houdini 18以降  - USDベースのライティング/ルックデブツールであるSolarisが搭載されている。
Maya 2022以降  - 2020.2以降、MtoA  プラグイン経由でのUSDエクスポートに対応しており、2022以降、Maya USD拡張の搭載によるUSD形式のインポート/エクスポートやHydraビューポートに対応している。
Nuke 13.0以降  - デジタル合成ソフトウェア。12.2以降ReadGeoノードでインポートに対応し、13.0以降Hydraビューポートに対応した。
USD Shell Extension  - Windows ExplorerでUSDファイルをプレビュー表示できるようにするためのシェル拡張。

5.2. USD形式のインポート及びエクスポートのみ可能なソフトウェア
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3ds Max 2021.1以降 - MAXtoA  プラグイン経由でUSDエクスポートに対応している。また、インポートとエクスポートに対応するUSD for 3ds Maxプラグインも用意されている。
Cinema 4D R23以降 - インポートとエクスポートの両方に対応。またUSDZ形式のエクスポートにも対応。
Modo 14.1以降 - 14.1でインポートに、14.2でエクスポートに対応。
Blender 2.82以降 - 2.82でUSDエクスポートに、3.0でUSDインポートに対応。HydraビューポートにはAMD製のBlender USD Hydra Addonで対応。
Unity 2019.1以降 - パッケージマネージャーからインストール可能。インポートだけでなくエクスポートにも対応している。
Unreal Engine 4.16以降  - USDインポータ/エクスポータが内蔵されている。4.24以降はライブ編集に対応するUSD Stageも搭載された。
Gaffer - オープンソースのライティングソフトウェア。シーンリーダー及びシーンライターがUSDに対応している。
Clarisse 4.0以降  - ライティングソフトウェア。4.0でUSDインポートに、5.0でUSDエクスポートに標準対応した。開発終了。
KeyShot 10.0以降 - 10.0でエクスポートに、10.1でインポートに対応。
CityEngine 2020.0以降 - 2020.0でエクスポートに、2020.1でインポートに対応。
ZBrush 2021.6以降 - インポートとエクスポートの両方に対応

5.3. USD形式のインポートのみ可能なソフトウェア
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Mari 4.6v4以降 - Mari USD CAPI pluginは元々Pixarの開発したプラグインであったが、その後Foundryが開発を管理するようになった。インポートに対応している。エクスポートは開発中。

6. 採用例
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以下の映画の製作に使われている：

ピーターラビット また以下のゲームの製作にも使われている：

グランツーリスモ7

7. 注釈
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8. 出典
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9. 外部リンク
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[3] ポリフォニー・デジタル