这篇文档是我的个人学习笔记。想更深入了解 USD，可以访问 openUSD.org。
什么是 USD？
Universal Scene Description（USD）是一套用于描述、存储和交换完整 3D 场景的框架，同时也是一系列文件格式的统称。它不仅仅保存几何体，还能以结构化、可扩展的方式打包制作场景的许多部分，包括几何体与属性、材质、动画、灯光、摄像机、实例化以及渲染设置。由于它同时支持标准化的场景表达方式与资产组装、更新的工作流程，USD 场景可以在大多数专业特效与三维软件之间可靠地加载与共享。
USD 可存储的数据类型
- 几何体
- 几何体属性
- 材质
- 动画
- 灯光
- 摄像机
- 渲染设置
- 实例
为什么 CG 行业正在转向 USD
USD 之所以重要，是因为它让复杂三维项目的协作变得切实可行。团队不再需要依赖一套庞大的定制流程来保持同步，而是可以基于一套在制作规模下依然稳定的共享场景描述，共同处理同一批镜头和场次。
USD 也是为非破坏性工作流而生的。它通过分层的 Opinion（表态值）让场景数据始终保持"可编辑"的状态，因此可以在不拆散整个场景的前提下添加、覆盖或撤销修改。这种结构让迭代变得更安全、更可预测 —— 尤其是在多个部门同时处理同一批资产时。
另一大优势是长期的一致性。当资产或场景组件被更新时，这些更新可以传播到整个镜头甚至整个场次，减少重复的手动修正，并保持画面观感与布局的一致。
USD 在设计上就是为了高效处理重量级场景。随着项目规模增长，它依然能保持良好性能，并支持 Variant（同一资产的多个版本）和 Payload（按需加载所需内容）等智能策略。这让 USD 对资产格外友好：你可以在不同软件之间保留材质、指定关系与渲染相关属性，而不必每次传输数据都重新搭建一遍。
最后，USD 不只是一种文件格式，更是一种流程思维方式。越来越多专业特效与三维软件开始支持它，行业趋势也明显在朝着以 USD 作为场景组装、协作与渲染标准的方向发展。如果你在 Houdini 中工作，Solaris 是目前最完整的创作环境之一，能让你以结构化的方式充分利用这些 USD 工作流程。
TL;DR
- 大规模协作：团队无需搭建庞大的定制流程，也能共同处理同一批镜头/场次。
- 非破坏性工作流：分层的 Opinion 让你可以干净地覆盖、迭代和撤销修改。
- 一致的更新：资产与场景的修改可以传播到整个镜头甚至整个场次。
- 应对重量级场景：专为高效管理复杂、数据密集的环境而设计。
- 对资产友好：可跨软件保留材质/指定关系/渲染属性，并支持 Variant 与 Payload。
- 高效加载与更小的文件：模块化结构与基于 Payload 的加载方式降低内存占用，让文件体积保持可控。
- 渲染集成：专为与现代流程中的渲染引擎顺畅衔接而设计。
- 行业趋势：广泛的 DCC 软件支持，并正强势走向成为三维协作与场景组装的行业标准。
- Solaris（附注）：一个强大的 USD 创作环境，能在实践中清晰体现上述优势。
USD 中的层（Layer）是什么？
一个 USD 层本质上就是磁盘上的一个 .usd 文件。以下是一些常见的 USD 文件扩展名及其含义：
.usda— 人类可读的 USD 文件类型。- 文件体积更大，但适合作为"指针文件"或用于调试。
.usdc— 二进制编码的 USD 文件类型。- 文件体积更小、效率更高，但不可读。
.usd— 可以是以上任意一种格式，但通常是.usdc。.usdz— 将所有依赖的层文件与贴图打包在一起。- 不太适合用于生产环境的特效流程。
- 通常用于手机 AR 应用。
为什么 USD 文件被称为层（Layer）？
这是因为我们可以将多个 USD 文件组合（分层）在一起，构建出一个完整场景。你可以用截然不同的底层层级结构，搭建出完全相同的 USD 三维场景：
- 分层方式：多个底层层级指向
.usd文件，自动更新，文件体积小（仅作为指针使用）。 - 展平（Flatten）方式：单一层，所有信息都被烘焙进去，不会自动更新，文件体积大。
USD 组合弧（Composition Arcs）
USD 层是如何组合在一起构建三维场景的。
Sublayer（子层）
将 USD 文件加入场景最基础的方式。它会告诉 USD 直接把所选文件中的 Primitive 加入场景，不做重命名或重新定位。
Reference（引用）
Reference 通常用于将单个资产组装进场景与镜头当中。
Sublayer 与 Reference 的主要区别：
- Sublayer 会引入整个场景，路径不可修改。
- Reference 会将某个特定 Primitive（及其子级）引入场景，路径可以修改。
其他我还在学习、笔记尚未补全的组合弧：Payload、Variants、Inherits、Specializes。
Opinion（表态值）
当我们为 USD 的某个属性设置一个值时，就表达了一个 Opinion。有 Opinion 永远比没有 Opinion 的优先级更高。
编写 USD 层
保存方式
- Flatten implicit layers —— 当你与他人协作、需要 Sublayer 引入其他 USD 文件时使用。
- Flatten all layers —— 当你独立工作、所有内容都放在同一个文件中时使用。
Configure Layer
将上方的节点树保存为一个 USD 文件。
Output Processors（输出处理器）
- Copy All Assets to Referencing Layer Directory —— 将所有贴图保存到磁盘。使用时请务必指定文件夹名称，并确保该处理器排在最上层。
- Save Paths Relative to Output Path —— 例如使用
./data/camera.usd，而不是$HIP/usd/RBL3_0101_lgt_v002/export_v006/data/camera.usd。
保存动画
对于多镜头场次，可以遵循以下流程：
- 创建一个 Configure Layer 节点并指定帧范围。
- 在 USD ROP 中，将 Frame Range 设置为 "Render Frame Range From Stage"。
- 为每个镜头配置一个层，并使用 switch 节点在不同镜头之间切换 —— 这样每次渲染不同镜头时，就不需要在 USD ROP 中重新调整帧范围。