¿Qué es OpenUSD?
Universal Scene Description es un framework abierto y extensible para describir, componer, simular y colaborar en mundos 3D.
¿Por qué OpenUSD para la IA Física?
Universal Scene Description (OpenUSD), inventado por Pixar Animation Studios, es un framework de código abierto para describir, componer, simular y colaborar en contenido 3D. OpenUSD es más que un formato de archivo: es un framework que sirve como estándar para gemelos digitales, el desarrollo de IA física y los workflows listos para la simulación en todas las industrias. A través de la Alliance for OpenUSD (AOUSD)—fundada por Adobe, Apple, Autodesk, Pixar y NVIDIA—los líderes de todas las industrias están colaborando para avanzar en la estandarización de OpenUSD y la interoperabilidad del contenido 3D.
OpenUSD es una fuerza impulsora detrás de la escalabilidad de la IA física que proporciona un lenguaje común y de descripción de escenas que permite a los equipos llevar datos 3D, recursos de simulación y telemetría del mundo real en una vista compartida y físicamente precisa del mundo.
El framework compartido es lo que permite desarrollar, simular y validar sistemas autónomos en todo el pipeline de desarrollo completo:
- Gemelos digitales: OpenUSD proporciona la capa de datos común que ensambla flujos de sensores, geometría de CAD, materiales y física de simulación en una escena unificada que se puede consultar y actualizar en tiempo real.
- Simulación de robótica: Los ensamblajes URDF, MJCF y CAD se convierten en USD con cinemática, colisionadores y materiales preservados, lo que permite validar los robots en entornos físicamente precisos antes de la implementación.
- Generación de datos sintéticos: El modelo de capas no destructivo de OpenUSD permite a los equipos variar rápidamente los materiales, la iluminación, la semántica y la geometría para generar datos de entrenamiento para modelos de IA sin duplicar recursos.
- Validación de recursos de SimReady: Las especificaciones de SimReady definen los requisitos, las capacidades, las funciones y los perfiles que los recursos de OpenUSD deben cumplir para los workflows de simulación de IA física compatibles.
Cómo Funciona OpenUSD
OpenUSD unifica múltiples capas de datos en una sola vista o "etapa" para una colaboración fluida en herramientas y workflows 3D.
OpenUSD unifica los datos 3D en una sola vista compuesta o "etapa", en la que cada elemento se desarrolla a partir de descripciones de escenas en capas y arcos de composición.
- Etapa de OpenUSD: Todos los elementos 3D se reúnen en una jerarquía de "prims" (primitivas, es decir, objetos o elementos) que incluyen capas de datos.
- Pila de Capas de Datos: Cada capa de datos tiene una descripción de escena, incluidos los atributos y las relaciones (como la física, la iluminación, el sombreado y la geometría).
- Arcos de Composición: Para ensamblar y superponer múltiples pilas de capas de datos, los elementos 3D deben escalar en unidades de medición. Los arcos de composición clave incluyen referencias y conjuntos de variantes, que almacenan múltiples variaciones de un componente sin duplicar datos.
OpenUSD escala de recursos individuales a entornos industriales a gran escala a través de la estructuración de recursos efectiva y los estándares SimReady (listos para la simulación):
- Estructuración de Recursos: Los recursos bien diseñados (contenedor estructurado de uno o más recursos) rompen el contenido 3D en componentes más pequeños y administrables que se pueden referenciar y reutilizar, lo que mejora la reutilización y el desempeño.
- Estándares de SimReady: SimReady garantiza que las escenas y los recursos 3D tengan las propiedades físicas, los comportamientos y las vinculaciones de datos necesarios para las simulaciones industriales y el entrenamiento de IA física. Las especificaciones de SimReady definen requisitos, capacidades, funciones y perfiles y rutas de validación para confirmar si los recursos están listos para las simulaciones de IA física.
¿Qué Permite OpenUSD?
OpenUSD es el formato de intercambio 3D abierto que las industrias están integrando de forma nativa en sus productos. Los recursos creados en pipelines de efectos visuales (VFX) para cine, herramientas CAD, motores de juego y plataformas de robótica pueden coexistir en el mismo entorno de simulación sin conversión de archivos.
OpenUSD admite de forma nativa:
- La física en la escena: La masa, la fricción, las articulaciones y los colisionadores residen directamente en USD y pueden ser leídos por motores acelerados por GPU sin un renderizador o GUI separado.
- Integración de sensores y metadatos: Los datos de series temporales, las etiquetas semánticas y las anotaciones se asocian directamente a la geometría 3D.
- Ingesta de robots y CAD: Los ensamblajes URDF, MJCF y CAD se convierten en USD, lo que preserva toda la cinemática, los colisionadores y los materiales.
- Materiales precisos: MDL convierte acabados de CAD de propiedad exclusiva en materiales de base física que se renderizan correctamente bajo ray tracing, independientemente de la herramienta de origen.
Debido a que OpenUSD es extensible y no destructivo, sirve como la capa de datos fundamental para el desarrollo de IA física y los sistemas de IA basada en agentes.
Enlaces Rápidos
¿Cuáles Son los Beneficios de OpenUSD?
Extensible
Componga, edite, consulte, renderice y simule mundos 3D mediante un framework abierto diseñado para extenderse a todos los workflows y herramientas.
No destructivo
Cree escenas y combine recursos de manera no destructiva para que los equipos puedan iterar en paralelo sin sobrescribir el trabajo de los demás.
Colaborativo
Conecte los datos de escenas en todas las herramientas mediante capas, referencias, esquemas y workflows no destructivos que ayudan a los equipos a contribuir en paralelo.
Estandarizado
Desarrolle en función de estándares impulsados por AOUSD, incluida la Especificación principal y los grupos de trabajo para materiales, geometría, física y workflows 3D interoperables.
Desafíos y Soluciones
Optimización de los Pipelines de Desarrollo 3D
La amplia extensibilidad de OpenUSD requiere inversión y aprendizaje para maximizar la eficiencia para la estructuración de recursos y el desarrollo de pipelines 3D.
SOLUCIONES
- La ruta de aprendizaje Aprenda OpenUSD es un plan de estudios de código completamente abierto y personalizable para desarrolladores 3D.
Estandarización en Todos los Dominios
Se requieren nuevas extensiones y estándares específicos de dominio a medida que más industrias continúen adoptando OpenUSD.
SOLUCIONES
- Alliance for OpenUSD (AOUSD) permite la gobernanza abierta y la estandarización impulsada por la comunidad, con grupos de trabajo activos para materiales, geometría, física y grupos de interés en otros dominios.
Compatibilidad de Datos Entre Recursos 3D
Los recursos 3D requieren compatibilidad con OpenUSD para ofrecer una calidad de los datos mejorada y una nueva funcionalidad para los recursos 3D, como el mapeo conceptual y ETL (Extraer-Transformar-Cargar).
SOLUCIONES
- El SDK de OpenUSD Exchange acelera el desarrollo de soluciones de intercambio de datos y permite a los desarrolladores crear datos de OpenUSD de alta calidad.
- Las herramientas de USD proporcionan conversores y validadores de OpenUSD para lenguajes comunes (FBX, OBJ, MJCF, URDF, Gaussian Splats) para acelerar el tiempo de simulación.
Proceso con Plantillas para Workflows de IA Física Complejos
Los workflows de IA física son complejos y necesitan especificaciones para definir requisitos, capacidades, funciones y perfiles para validar si los recursos 3D cumplen con las propiedades físicas, la semántica y la estructura necesarias para workflows de simulación físicamente precisos.
SOLUCIONES
- La USD Core Specification define los tipos de datos estándar de OpenUSD, los formatos de archivos y los comportamientos de composición de OpenUSD, lo que brinda a los desarrolladores una base predecible e interoperable para desarrollar pipelines de USD.
- SimReady Foundation valida los recursos de OpenUSD según los requisitos y perfiles para la simulación de IA física y los workflows de agentes compatibles.
Descubrimiento de Contenido Listo para la Simulación
Los desarrolladores necesitan recursos de OpenUSD listos para la simulación con capacidades claramente definidas para ensamblar equipos de diferentes proveedores en entornos de entrenamiento de IA física y gemelos digitales de fábricas de IA.
SOLUCIONES
- SimReady Central Library es una biblioteca de recursos 3D abierta y federada en Hugging Face que ayuda a los OEM a distribuir sus equipos y brinda a los desarrolladores acceso a recursos de OpenUSD validados y gratuitos para entornos de aprendizaje de robots y gemelos digitales de fábricas de IA.
Contribuciones de NVIDIA a OpenUSD
Como miembro fundador de AOUSD, junto con Adobe, Apple, Autodesk y Pixar, NVIDIA ayuda a avanzar en OpenUSD para gemelos digitales y workflows de IA física a gran escala y físicamente precisos.
Casos de Uso para OpenUSD
Próximos Pasos
Comience a Desarrollar con OpenUSD
Desarrolle con OpenUSD para componer escenas y recursos 3D físicamente precisos usados para la simulación de IA física.
Aprenda OpenUSD
Acelere sus workflows de OpenUSD con este plan de estudios gratuito y de código abierto para desarrolladores y profesionales de 3D.
Contribuya a OpenUSD
Dé forma a los estándares y la evolución de OpenUSD a través de la Alliance for OpenUSD (AOUSD).
