一、什麼是 OpenUSD？

在 3D 製作流程中，USD 不是指美元，指的是 OpenUSD - Universal Scene Description（後續簡稱 USD），由 Pixar Animation Studios 所發明的一套開源框架，為了推動這項技術的標準化與產業應用，OpenUSD 聯盟（AOUSD）成立，隸屬於聯合開發基金會（Joint Development Foundation），致力於透過 OpenUSD 技術促進 3D 資料的互操作性。

在製作動畫電影或遊戲的過程中，會產生大量的 3D 資料，這些資料我們稱為「場景描述」，每個製作階段，像是建模、動畫、照明、特效、渲染通常使用不同的軟體，而這些軟體都有自己專屬的資料格式，彼此之間難以交換或編輯，USD 是第一個公開的系統，能夠讓這些不同的資料格式互通，並且支援把多個 3D 資產組合成完整的場景或鏡頭，還能在不同軟體間傳輸並進行非破壞性的編輯。

USD 不只是交換資料，它還提供一套 API 和工具，讓使用者可以快速預覽、編輯 3D 幾何、材質、動畫、照明等內容，更重要的是，它的設計不依賴特定領域，因此可以擴充到其他類型的 3D 資料，成為一個運用靈活標準。

二、為何要使用 USD？

USD 是皮克斯所有 3D 製作工具（包括動畫系統 Presto）的核心技術，它的設計目的是為了解決幾個重要問題

（一）3D 軟體的共通語言
USD 是一套開放格式，用來定義與管理 3D 資料，它不只描述幾何、材質、燈光等元素，還支援場景的組合與編輯，USD 的底層資料模型決定資料如何儲存與組織，而高階的「schemas」則提供清楚的 API，定義像「網格」或「轉換」這類常見概念，透過「Composition Arcs」機制，使用者可以靈活打包、覆蓋或重組場景內容，並在「Stage」中解析這些組合，USD 的執行引擎則負責高效讀取、編輯與輸出這些資料，讓多個創作工具能夠順利協作。

（二）多人協作機制
USD 支援多位創作者在同一個資產或場景上協作，透過最基本的 SubLayers，讓每位創作者可以在自己的檔案中工作，這些 Layer 最終會依照 USD 檔案中定義的「強度順序」進行合併與解析。這種設計雖然無法自動處理幾何拓撲變更後的材質調整，但允許每位創作者獨立作業，不會覆蓋或破壞其他人的工作成果，再來也提供清晰的修改紀錄，有助於追蹤變更過程。

適合角色：流程工具開發者、應用程式開發者

（三）加速製作過程
在數位藝術創作中，快速且頻繁變更設計、資產與動畫，是達到高品質成果的關鍵，對 3D 創作者來說，最大的障礙之一是如何快速獲得編輯後的視覺回饋，以及如何迅速在多個應用程式間交換資料，或在程式崩潰後快速恢復工作進度，速度是 Pixar 在 USD 專案中的核心目標之一，為了降低延遲、提升效率，USD 更好的利用現代多核心處理器、GPU 加速與資料壓縮技術，以加快存取遠端儲存資料的速度，讓創作者能更流暢的創作。

三、USD 的實際案例

（一）物理AI與數位孿生：Amazon Devices & Services 機器手臂訓練
Amazon 使用 OpenUSD 建立機器手臂數位孿生環境，特別是在數位孿生（Digital Twins）與物理 AI（Physical AI） 的建構上，進行裝配、測試、包裝等流程的模擬與訓練，提升自動化效率，非常適合用於工業設計、製造流程優化、AI 模擬訓練等高複雜度場景。

（二）智慧交通：MITRE 數位驗證平台（Digital Proving Ground, DPG）
MITRE 是一個政府資助的非營利研究機構，密西根大學合作開發一個結合虛擬模擬與實體測試的驗證平台，稱為 Digital Proving Ground（DPG），這個平台的核心技術之一就是 OpenUSD，用來建立測試場的數位孿生模型，開發者可以在 NVIDIA Omniverse 中模擬感測器如相機、LiDAR、雷達在各種環境下的反應，能夠追蹤系統的改進與退化，並提供量化的安全證據。

四、目前有支援 USD 的軟體與平台

五、USD 與其他 3D 格式的差異

特性 / 格式	USD	FBX	OBJ	glTF	Alembic
開發者	Pixar	Autodesk	Wavefront Technologies	Khronos Group	Sony & ILM
格式類型	Scene Description / 多檔案結構	二進位 / ASCII	純文字格式	JSON / Binary (.glb)	二進位 (.abc)
支援動畫	動畫、骨架、時間軸	骨架動畫、Morph Targets	動畫	骨架動畫、Morph Targets	快取動畫資料
支援材質 / Shader	USDShade / MaterialX / MDL / OmniPBR	支援基本材質與 PBR	無 / 需搭配 MTL 檔	PBR	材質支援有限
協作能力	多人協作、非破壞性編輯	無	無	有基本場景結構	無 / 主要為 baked 資料
壓縮與效能	支援快取與延遲載入	中等，視 SDK 實作而定	無壓縮	高效載入、適合 Web	高效動畫快取
開放性 / 可擴充性	開源、可擴充 Schema	無	開放格式	開放格式	開放格式

• USD 的最大優勢在於場景描述能力、模組化設計 以及協作性，特別適合用於虛擬製作（Virtual Production）、VFX、數位孿生等高階應用。
• FBX 雖然廣泛支援，但屬於 Autodesk 專有格式，擴充性與開放性較差。
• OBJ 是最基本的格式，適合簡單模型交換，但功能有限。
• glTF 是 Web 與 AR/VR 領域的首選，輕量且支援 PBR 材質。
• Alembic 專注於動畫快取與幾何資料交換，常用於 VFX 流程中。

六、開始使用 USD

（一）確認你的軟體是否支援 USD 匯出
可在上方第四部分有支援 USD 的軟體與平台查看。

（二）匯出你的場景為 USD 格式
以 Cinema 4D為例：
1. 開啟場景
2. 點選 File → Export → Universal Scene Description (.usd)
3. 選擇匯出類型（例如 .usdc / .usda）
4. 匯出完成後，就有一個 USD 檔案可以在其他工具中使用

（三）使用 USD 工具開啟與編輯
1. 使用 USDView 或 USD Composer 開啟匯出的 USD 檔案
2. 檢查場景結構、物件、材質是否正確
3. 可進一步編輯、組合、加入動畫或燈光等元素

（四）即時更新你的 USD 檔案
有兩種方式可以直接更新 USD 檔案，第一個是直接覆蓋 USD 檔案
1. 打開原始檔案編輯場景
2. 點選 File → Export → USD (.usdc / .usda)
3. 在匯出視窗中，選擇原本的 USD 檔案路徑
4. Cinema 4D 會直接覆蓋原檔案，不需額外設定
建議使用 .usdc（二進位格式）可提升效能；.usda（文字格式）方便版本控制與比對

第二個是一個叫做 USD Bridge 的機制，在編輯場景時可以直接更新到 USD 檔案，而不需要重新匯出整個場景。
1. 在C4D中開啟 USD 檔案（例如 .usdc / .usda）
2. Cinema 4D 會自動建立「USD Bridge」連線
3. 編輯物件（位置、燈光、相機等）
4. 點選 Update USD Changes，即可將修改即時寫入原始 USD 檔案，而不是覆蓋整個檔案
若關閉 USD Bridge，則變成一般匯入，無法再即時更新

七、OpenUSD 正在改變 3D 世界的語言

OpenUSD 不只是格式，它是一種 3D 資料的通用語言，正在重新定義創作者、工程師與企業如何交換、編輯與協作 3D 資訊。從動畫製作到工業模擬、從虛擬製作到智慧城市，USD 的高效架構與開放標準正在滲透各個領域。

隨著 AOUSD 聯盟的推動與 Omniverse 等平台的整合，USD 正逐步成為 3D 生態系的核心技術。對創作者來說，代表它提供更快的變更、更穩定的協作；對開發者來說，它提供一致的 API 與資料模型；對企業來說，它是連接設計、模擬與生產的橋樑。

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