随着V-Ray for Maya与V-Ray for Houdini对USD文件格式的支持，我们来看看这个智能型格式，如何为VFX工作流程引进全新的档案通用性。
为了使当代视觉特效工作流程变得更容易、更灵活—现在V-Ray也支持USD格式了。这个巧妙的技术使得在各大3D软件平台和用户间共享模型、场景和动画数据变得更容易，甚至允许多个用户同时在同一项目上协作。
到底什么是USD格式？在这篇讲解文中，我们介绍了其工作原理、用途、如何将USD整合到V-Ray 5 for Maya和V-Ray 5 for Houdini中，以及我们对全新USD工作流程所能做的，令人振奋的未来计划。
什么是USD？
USD的全名为Universal Scene Description。USD是开源档案交换格式，由皮克斯动画工作室开发，并由多家业界领先的工作室提出贡献。这个新的文件格式旨在支持大部分类型的三维场景和动画数据，并在三维创作、装配和工作流程工具之间交换数据。
除了互操作性，USD还可实现非破坏性的迭代和新的装配工作流程方案。USD还能让渲染器将其数据附加到场景描述中，因此着色器、材质、灯光、摄影机和环境都会在USD档中持续存在。
多年来，USD已展现其巨大潜力，但在大多数艺术家开始充分利用其工作流程之前，这种文件格式需要得到多种三维创作工具制造商的支持。而支持最初是在SideFX将Solaris添加到Houdini时开始的，已经扩展到Autodesk Maya 2022，其附有Maya USD的功能。
随着多种工具的支持终于到位，是时候让Chaos的开发团队将V-Ray支持添加到每个工具中了，因此工作室可在两个应用程序之间自由共享并组装资产，获得一致的V-Ray渲染结果。您将在V-Ray 5 for Maya, update 1和V-Ray 5 for Houdini, update 1中获得对USD文件格式的支援。
做为制作项目的解决方案，能正确汇出所有关键的本地场景属性十分重要，我们认为这最好是由各个3D应用程序的制造商来处理。我们可将V-Ray材质附加到这个坚实的基础上，相信USD将随着应用程序与时俱进。
我们期待将类似的V-Ray USD支持添加到其他应用程序。随着Autodesk发布了3ds Max的USD测试版，应该过不了多久，3ds Max就可加入V-Ray的USD跨平台协作。
USD让跟踪增量变化更容易进行
用于项目制作的USD
随着时间的推移，工作室的工作流程已变得越来越复杂，涉及更多的3D工具。这是因为工作室对适合特定任务的工具有偏好，如建模、雕刻、模拟、照明、着色、合成、动画和装配。挑战在于，每个工具都有自身特有的存储和处理场景数据的做法。
某些中性的文件格式，如OBJ、FBX和最近的Alembic格式，已经拿来在3D软件之间交换数据，但以上这每种文件格式都只存储了原始场景的一小部分，而且没有一个格式是用来携带任何生产级渲染信息的。然而USD能保证的是，可在工作流程工具之间以近乎完全保真的方式共享数据。
例如，USD档案能让一个部门在Maya中进行动画制作，而另一个部门在Houdini中进行模拟运算–在V-Ray的支持下，动画制作团队可在任何应用程序中渲染合并的结果。USD还允许数据进行往返：可在Maya中创建资产，将其带到Houdini中模拟，然后再带回至Maya进行渲染。
Maya中的USD
USD的一个令人惊艳的特点是，对场景内容的更改是非破坏性的，修改以增量编辑的形式存储在原始内容之上。在上述例子中，模拟只是在现有场景布局的基础上进行分层。USD采用了进阶的分层系统，让艺术家编辑、替换或调整场景中任何物体的可见性，此外还提供了调整灯光的个别参数，甚至可修改整个着色网络。
USD格式可扩展以支持工作流程中所需要的任何数据类型。在V-Ray中，我们只能够存储与V-Ray特定功能有关的选项，比如穹顶灯的 ” Adaptive Sampling “开关。对于材质、纹理、渲染设置…等也是如此。所有艺术家已经熟悉的V-Ray功能都可在最后的USD阶段进行编码。
USD工作流程的应用性
USD超越了在应用程序之间共享场景数据的范围，由于其分层功能—因此能建立场景变化、排列组合和潜在协作的强大概念。有了USD分层，每一层都会带有一些 “编辑 “或覆盖，这些操作会影响到原来的内容，同时只带有增量变化的权重。
以下举一个简单的例子:
- 角色资产创建出来并储存到char_geo.usd。
- 角色的棒球帽存储在char_baseballCap.usd中。
- 我们加载char_geo.usd并将其与char_baseballCap.usd分层。
Char_assembly.usd “指向 “char_geo.usd和char_baseballCap.usd，而不储存两个文件的实际信息。
我们把结果储存在char_assembly.usd中。
把所有的东西都放在硬盘上的档案中，我们可用USD直接渲染之。同时，不同的工作室团队可分别对角色或帽子档进行编辑，储存为新的版本并以非破坏性方式加载。
同样地，我们可让角色有另一个装配版本，戴上软呢帽，或有不同的灯光，或不同的材质…等等。我们还可将装配组合编码为USD所称的 “变体”，这样就能在USD档载入后在不同档案间轻松切换。
V-Ray和USD
渲染器支持USD格式的方法一般有两种–使用USD程序(USD procedural)和通过Hydra的代理(Hydra delegate)。以下详述这两种方法:
USD的程序表示渲染器自行设计以处理USD编码的数据，并且能够加载USD程序，用USD程序来渲染最终帧。
另一方面，Hydra是渲染框架，Hydra将数据从DCC的场景图表传递给渲染器。Hydra做为了USD的交互式渲染模式。支持Hydra并不表示就能支持USD，反之亦然，因为每种方法都需要自行开发。
在最新的更新版中，V-Ray增加了这两种方法，Hydra和USD是在最有意义的地方执行的。SideFX在其Solaris环境中已拥抱Hydra文件格式，这就是为什么V-Ray for Houdini实现对Hydra的支持是最合理的。V-Ray for Maya增加了USD程序，可用于加载和渲染USD数据，以及将数据导出为USD。尽管Maya也支持Hydra，但导入对Hydra的支援，时机尚未成熟。
V-Ray在Maya中使用的USD流程是直接对新的Maya USD有所支持。其实，只需要在Maya 2022中利用Maya USD来加载USD档案并使用V-Ray 5 update 1来渲染USD。
将V-Ray材质汇出到USD的工作方式与通过Maya的File > Export菜单的方式相同，您首先需要选择 ” USD Export “，然后从材质的选单中选择 ““V-Ray Material Exporter “。
V-Ray 5 for Maya，update 1 允许将 V-Ray 材质（材质和纹理）汇出到 USD 和 带有Displacement的位图连接到Shading Group 的displacement input。
未来的V-Ray更新版将把导出功能扩展到更多的数据类型，例如V-Ray Lights、V-Ray Fur、V-Ray Subdivision和其他置换方法。
在Maya中加载和渲染USD资料时，V-Ray目前支持:
- 静态、变换和变形网格，支持动态模糊。
- 在 USD 文件中编码的 V-Ray 着色器和材质、置换和网格细分（例如，从 Houdini 传入的档案）。
- usdPreviewSurface材质（来自其他渲染器）。
- 用V-Ray在内存中渲染USD edits，而无须将其储存到硬盘中。
- 使用V-Ray 5独立版对.usd档进行脱机渲染，并使用从V-Ray汇出的.VRScene档案。
以后，V-Ray for Maya将在USD内增加更多的数据类型的渲染支持，如头发和粒子，我们将在使用IPR时检测USD edits。
有关支持USD功能的完整列表，请参见V-Ray for Maya USD联机帮助页面。
V-Ray和Hydra文件格式
Hydra中的usdView
与V-Ray for Houdini一起提供的Hydra代理既可作为Houdini的Solaris视端口的交互式渲染代理，也可作为独立的工具，通过Houdini的husk执行档进行最终批量渲染。
随着V-Ray 5 for Houdini，update 1，V-Ray代理(V-Ray delegate)进入了官方的Beta测试阶段– V-Ray的大部分功能已经作为补充V-Ray选项原生地整合到Solaris中，如灯光、渲染设置、渲染几何体设置。材质内容(material context)中可用的标准V-Ray着色节点也已经在 “材质库”LOP中阶段性地显露出来。最近加入到支持的功能列表中的是通过 ” Render Var “LOP的AOVs。已经导入了渲染几何体、粒子、毛发和体积的功能，包括通过 “Scene Import（场景导入）”LOP获得的基础对象和从硬盘上的USD文件参照的基础对象。
某些客制化的V-Ray程序(V-Ray procedurals)，如Environment Fog和V-Ray Proxy，也很快会推出。这里有一份最新的当前限制清单: Solaris的功能与已知问题。
很快，我们计划通过为V-Ray for Houdini提供预编译的USD函式库来开启Hydra代理，使其作为独立工具用于最终渲染，该函式库拥有USD View和USD Record应用程序，分别用于预览和批次渲染。
总结
这对制作项目来说真是令人振奋，USD文件格式支持Maya、Houdini和V-Ray。随着这些重要功能的到位，如同鸣枪起跑一样，大多数VFX工作室终于能够真正探索生产工作流程，不仅仅是在理论上。这仅是刚开始，因为Chaos的Maya和Houdini开发团队正在努力让大家能够更快地将类似的支持添加到其他使用V-Ray的3D软件平台。