Universal Scene Description

Universal Scene Description (USD、ユニバーサル・シーン・デスクリプション、万能シーン記述) は、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。  が保守しており、当初はピクサーが開発した。オープンソースを強調したOpenUSDとも呼ばれる。

 USD形式 
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 (バリアント) Overview and Purpose Pixar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 (usda) 、バイナリ形式 (usdc)、アーカイブ形式 (usdz)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。

 主なスキーマ 
 ジオメトリ (UsdGeom)
 ライト (UsdLux)
 シェーディング / マテリアル (UsdShade)
 スケルトン / ブレンドシェイプ (UsdSkel) - 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Computer Graphics World -  Edition 2 2020 p.28 CGW Magazine 2020年UsdSkel Introduction Pixar
 UI (UsdUI)

 USDライブラリ 
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。

 レンダーバックエンド 
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 (Stream) - USDに含まれているOpenGLバックエンドComputer Graphics World -  Edition 2 2020 p.25 CGW Magazine 2020年。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 Hydra Delegate) - 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Pixar Animation Studios Releases RenderMan 22.5 Pixar 2019年5月8日USD - Change Log Pixar。
 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Radeon ProRender updated for 3ds Max, Maya and Blender CG Channel 2018年11月17日。
 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Intel unveils HdOSPRay and OpenVKL CG Channel 2019年6月4日。
 RTX Renderer - NVIDIA Omniverseに含まれているレンダラーNVIDIA Omniverse NVIDIA。
 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 (hdNSI) - 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。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 (3Delight for Houdiniに付属Changelog - 3DELIGHT DNA Research)。3DelightNSIは無料版も存在する。
 Arnold USDArnold 6 released CGPress 2019年12月11日Luma Pictures製のUSD-Arnoldプラグイン及びRodeo FX製のOpenWalterプラグインの後継 - 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。
 OctaneRender Hydra / Octane X Hydra - HoudiniのSolaris向けのベータ版が公開されているNEW: Octane Hydra | Solaris plug-in beta Otoy 2020年7月22日。
 Redshift Solaris Hydra plugin - HoudiniのSolaris向けのプレビュー版が公開されているRedshiftのHoudini 18.0 / Solaris Hydraプラグインプレビュービルドに関して ボーンデジタル 2019年12月24日。
 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hdRstr ray traces thousands of area lights in real time CG Channel 2021年9月14日。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Bf-blender-cvs - d350976ba06 - master: Cycles: Add Hydra render delegate Blender Foundation 2022年3月23日。hdCycles（Tangent Animation製Use Blender’s Cycles renderer inside Houdini with hdCycles CG Channel 2020年8月25日）の後継。オープンソース。
  - 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DreamWorks open-sources its MoonRay renderer CG Channel 2023年3月。
 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Aurora: a real-time path tracing renderer that enables fast product visualizations Autodesk 2022年7月27日。

 歴史 
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」(旧Marionette (Menv)［GTC 2014］職人芸集団のPixar，NVIDIAのGPUとゲームグラフィックス技術でCG制作環境のリアルタイム化を目指す 4Gamer.net 2014年4月3日) のコア部分を統合するために開発されたUSD: What's the Point, and Why Isn't it Alembic ? Pixar。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 Technology Conference 2015 - Hydra (Video) Pixar 2015年GPU Technology Conference 2015 - Hydra (Slide) P.3 Pixar 2015年、GPUベースでRenderManのプリミティブに対応したGPU Technology Conference 2015 - Hydra (Slide) P.8 Pixar 2015年。

2016年、PixarはUSDをオープンソースとしてリリースしたPixar open-sources its Universal Scene Description CG Channel 2016年7月27日。

 用途 
 上位レベル3D APIとしての使用 
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Q100393: What's New in Katana 3.0 Foundry 2019年2月14日。

 ファイル交換形式としての使用 
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 (FBX形式等) 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。

 シーンキャッシュとしての使用 
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Isotropix ships Clarisse iFX 4.0 CG Channel 2019年2月1日。

 レンダリング中間形式としての使用 
USD形式はレンダリング中間形式であるRIB形式 (RenderMan Interface Bytestream)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Look At RenderMan 22 and beyond fxguide 2018年5月2日。

 製作パイプラインでの使用 

 オーサリング形式としての使用 
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usdzipUSD Toolset Pixar
 usdz Tools (Apple)AR Quick Look Apple  - コマンド名はusdzconvert。Xcodeに付属するusdz_converter (非推奨) の後継Xcode 11 Release Notes Apple。
 Reality Converter (Apple)Get free USDZ file converter and viewer Reality Converter CG Channel 2020年1月14日
 Adobe Aero - ARアプリ。usdz形式での出力にも対応しているAdobe’s next big bets are on AR and mixed reality software The Verge 2019年8月9日。
 StemCell (TurboSquid) - 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StemCell converts 3ds Max, Maya files to UE4 and Unity CG Channel 2019年12月5日。
 Quixel Bridge (Epic Games)
 USDZ Converter (ViewAR) - 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 (Apple) - iOS向けの拡張現実(AR) SDKであり、AR Quick Look機能がusdz形式に対応している。

 対応ソフトウェア・プラグイン 

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。

 USD及びHydraビューポート搭載ソフトウェア 
 USDView - USDに含まれている単体USD形式ビューワ。
 Katana 3.0以降 (Foundry) - 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Foundry releases Katana 3.1 CG Channel 2018年11月29日。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Katana USD Plug-insは元々USDの公式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ているKatana USD Plugins PixarDocs » Katana USD Plug-ins » Getting Started Foundry。
 Houdini 18以降 (SideFX) - 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SideFX ships Houdini 18 CG Channel 2019年11月27日USDの公式プラグインも存在したが、プラグインはUSD 20.05で削除されたHoudini USD Plugins Pixar。
 Maya 2022以降Autodesk ships Maya 2022 CG Channel 2021年3月24日 (Autodesk) - 2020.2以降、MtoA (Arnold for Maya) プラグイン経由でのUSDエクスポートに対応しておりSee the new features in Maya 2020.2 and Maya LT 2020.2 CG Channel 2020年5月28日4.0.3 - Arnold for Maya User Guide - Arnold Renderer Solid Angle 2020年4月20日、2022以降、Maya USD拡張Maya USD拡張（USD for Maya）はオープンソースとなっている。USDに付属していたMayaプラグイン (19.11で非推奨となり、20.02で削除された) とAnimal Logic管理のオープンソースプラグインであったAL_USDMayaの後継に当たる。Open source release of USDMaya plugin: AL_USDMaya by Animal Logic fxguide 2017年8月19日Change Log PixarAL_USDMaya Animal Logic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 (Foundry) - 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Foundry ships Nuke 12.2, NukeX 12.2, Nuke Studio 12.2 CG Channel 2020年7月22日し、13.0以降Hydraビューポートに対応したFoundry ships Nuke, NukeX, Nuke Studio & Nuke Indie 13.0 CG Channel 2021年3月17日。
 USD Shell Extension (Activision) - 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View USD files inside Windows with this free Shell Extension CG Channel 2021年6月15日。
 Blender 4.0以降 - 2.82でUSDエクスポートにBlender Foundation releases Blender 2.82 CG Channel 2020年2月14日、3.0でUSDインポートに、4.0でHydraビューポートに対応Blender 4.0 ships CG Channel 2023年11月14日。

  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 
 3ds Max 2021.1以降 - MAXtoA (Arnold for 3dsMax) プラグイン経由でUSDエクスポートに対応しているAutodesk Releases New Version of 3ds Max, 2021.1 Computer Graphics World 2020年6月3日。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Autodesk releases USD for 3ds Max in public beta CG Channel 2021年5月13日。
 Cinema 4D R23以降 - インポートとエクスポートの両方に対応Maxon unveils Cinema 4D R23 GG Channel 2020年9月9日。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Foundry ships Modo 14.1 CG Channel 2020年7月27日、14.2でエクスポートに対応Foundry ships Modo 14.2 CG Channel 2020年11月13日。
 Unity 2019.1以降以前はUnity Technologies Japan製のUSD For Unityプラグインも存在した。 - 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Pixar’s Universal Scene Description for Unity out in Preview Unity Technologies 2019年3月28日。
 Unreal Engine 4.16以降New Tech in VFX: Fall Edition VFX Voice Magazine 2020年10月15日 (Epic Games) - USDインポータ/エクスポータが内蔵されているUniversal Scene Description in UE4 Epic Games。4.24以降はライブ編集に対応するUSD Stageも搭載された10 key features for CG artists from Unreal Engine 4.24 CG Channel 2019年12月15日。
 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SceneReader イメージエンジンSceneWriter イメージエンジン。
 Clarisse 4.0以降 (Isotropix) - 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Isotropix ships Clarisse 5.0 CG Channel 2021年5月5日。開発終了Isotropix has discontinued Clarisse CG Channel 2023年4月25日。
 KeyShot 10.0以降 - 10.0でエクスポートにLuxion ships KeyShot 10.0 CG Channel 2020年11月17日、10.1でインポートに対応Luxion ships KeyShot 10.1 CG Channel 2021年2月9日。
 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Esri ships CityEngine 2020.1 CG Channel 2020年11月11日。
 ZBrush 2021.6以降 - インポートとエクスポートの両方に対応Pixologic ships ZBrush 2021.6 CG Channel 2021年3月2日

  USD形式のインポートのみ可能なソフトウェア 
 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Foundry releases Mari 4.6v4 CG Channel 2020年7月16日。インポートに対応している。エクスポートは開発中。

 採用例 
以下の映画の製作に使われている：
 ピーターラビット (2018年)

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 (2022年3月) 『グランツーリスモ７』開発における USD 活用事例 ポリフォニー・デジタル 2022年8月23日
 ゼノブレイド3 (2022年7月) 

その他：
 iOS - iOS 12 (2018年9月) でサポート。iPhone等のApple製品の点群撮影やARコンテンツのフォーマットに使用。
 Industry Foundation Classes - IFC 5から採用。

 注釈 

 出典 

 外部リンク 
 ピクサー USD 入門 新たなコンテンツパイプラインを構築する ポリフォニー・デジタル

Category:3DCGソフトウェア