112學年度傳播特色研究計畫「USD台北3D模型資料庫及Omniverse開發計畫」

世新大學數位創意中心USD台北3D模型資料庫及Omniverse開發計畫

(特色研究計畫成果報告)

 

研究老師 : 蘇禹榤

指導學生 : 吳少宇

摘要

USD是Universal Scene Description的縮寫, 由皮克斯動畫工作室(Pixar)所提出的一種3D描述式,USD的主要目的為統合在不同3D軟體程式之間的模型、材質、燈光、鏡頭、動畫資料等能夠同步使用相同的描述語言。

透過USD, 專職於不同流程的動畫製作部門可以同步更新彼此的工作進度而不會花費須多時間在檔案的轉換。他具有五個主要特點

  1. 多用途性：USD可用於處理各種3D場景，包括動畫、特效、虛擬現實和遊戲開發等。它提供了一個統一的方式來組織、使用和共享3D資產。
  2. 分層結構：USD使用一種分層的數據結構，允許複雜的3D場景被組織成層次化的結構，使場景的結構更具靈活性和可管理性。
  3. 高效性能：USD被設計成高性能的格式，可以快速讀寫大型3D數據，這使其非常適用於大型製作項目。
  4. 共享和協作：USD引入強大的資產共享和協作機制，使多個藝術家和開發人員能夠同時工作於同一場景，實現更高效率的協作。
  5. 多平台支持：USD提供多平台支持，可以在不同的3D軟體和環境中使用，包括Maya、Houdini、Katana和Unity等。

在疫情期間有許多的海外特效從業人員帶著好萊塢等級的技術回來台灣，也帶動了一波台灣特效電影的發展，然而台灣各家特效公司在製作台灣主題相關的特效電影時，相關的場景模型都由各家特效公司獨立製作,這樣的製作過程中會有許多的重複性勞力，若有一個以台灣著名地標為主題進行開發的模型資料庫將會對整體台灣特效產業有許多的幫助。模型資料庫具有以下優勢

  1. 節省時間和成本：特效公司可以使用這些資料庫，而無需自己花費大量時間和資源進行建模。這對於緊迫的執行時間表和有限的預算非常有幫助。
  2. 高品質的資產：許多3D模型資料庫經過精心選擇和審核，以確保其中的模型是高質量的。這有助於提高特效的視覺質量和專業水平。
  3. 快速原型設計：特效公司可以使用現有的3D模型來快速原型設計，以展示和測試不同的效果和視覺風格，而不必等待建模完成。
  4. 增強協作：多個不同的特效團隊公司可以從同一個資料庫中使用模型，這有助於更好地協同工作並確保視覺一致性。
  5. 探索新創意：有時瀏覽資料庫中的不同模型可能會激發新的創意和概念，幫助特效公司更好地滿足客戶的需求。
  6. 技術教育和學習：對於新手和新進入行業的人來說，可以使用這些模型來學習3D建模和特效技術。

同時，顯示卡大廠NVDIA也推出了Omniverse平台，這個NVIDIA力推的平台能夠讓不同特效團隊在製作過程當中同步所有的3D資產資料，而他們所推行的格式正式USD。

這個計畫需要實地考察、與相關機關調閱地景資料、實景建模、貼圖掃描、通用材質設計和Omniverse平台推動與管理等。需要規劃管理、擬真3D建模、材質設計以及平台傳播行銷等各領域人員參與。扣連本校「數位傳播貫穿各學門、數據智能結合各專業」加上此計畫主要目的為永續可使用性，與學校目前想推動的永續性發展目標契合。數位創意設計中心著重於虛實整合設計、動畫創作和遊戲開發，有完整的師資、設備及資源，透過開發計畫將能夠成為讓這個資料庫成為3D業界的整合先例與開創者。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

執行內容

  • 簡易模型及材質測試

以研究者家中陽台為案例

不同算圖引擎針對同一模型演算之結果

並以USD格式相互專換

  • 實際執行選址
  • 中正紀念堂
  • 考察時間 : 2024/05/12

 

 

  • 模型製作

 

 

 

 

  • 材質製作
  • USD 格式測試於不同引擎之結果

 

Blender  – Cycles

Maya – Arnold

解說:

一般而言，傳統在不同3D軟體之間轉換，需要人工手動將所有的貼圖一張一張重新連結 (如下圖)

費時費力也費工，使用USD格式，可以在不同引擎之間達到算圖結果一致之目的

Omniverse算圖結果

  • 與業界人士交流之結果

與會者 : 微星科技3D部門 – 吳建宇

  • USD 提供與多種 3D 軟體的無縫兼容，方便在不同工具間移動場景資產
  • USD 作為通用的場景描述語言，避免因轉檔引起的資料丟失或格式問題。
  • 無需依賴第三方插件或繁瑣的格式轉換，直接在多個平台之間操作資產。

 

其他建議 :

在模型製作上可以再提升一些細節，方便特寫鏡頭使用

 

 

與會者 : 自由街案動態設計師 – 林靖崡

  • 使用 USD 的基礎設計，動畫師可以更輕鬆地將場景轉換至虛擬製作平台。
  • USD 能很好地融入基於 AI 的工作流程，讓動畫師能快速測試和實現創意。

其他建議 :

貼圖也可以開放取用的話，就有更多修正的機會了

 

 

  • 結語

在本次初步開發 USD（Universal Scene Description）計畫中，我們成功以 USD 框架製作了中正紀念堂的數位場景模型。整個過程驗證了 USD 在大型場景管理、非破壞性修改以及跨工具兼容性上的強大效能，並為後續工作流程的優化奠定了堅實基礎。

首先，透過 USD 的模組化架構，我們將中正紀念堂的結構分為多個獨立模組，包括大門、主體建築、周邊景觀與燈光設置等，並利用 Layer 機制進行靈活組裝與即時編輯。這種方式顯著提升了團隊間的協作效率，也大幅降低了重複性工作量。

其次，本次專案充分發揮了 USD 的資產管理優勢。我們得以輕鬆地將場景在多個設計軟體之間流轉，避免了格式轉換中的資料丟失問題。同時，透過 USD 的延遲加載功能，我們實現了高效的資源使用，減輕了硬體的運算壓力，即使在處理複雜場景時亦能保持流暢。在渲染和動畫測試中，USD 的兼容性再次證明了其價值。我們成功整合了多種材質設定和燈光效果，並在初步動畫中驗證了場景的動態表現能力，為未來的虛擬製作應用提供了參考範例。

本計畫不僅展示了 USD 在數位文化資產保存與開發中的潛力，也為我們探索其他歷史建築或場景的製作提供了技術路徑。未來，我們將進一步優化 USD 資產的細節表現，並嘗試結合即時渲染技術，打造更具沉浸感的數位內容，從而在文化傳承與數位創作領域發揮更大的價值。

相關建構3D資料庫圖檔無法以網頁資料呈現，意者洽計畫主持人

 

 

檔案下載：112學年度「USD台北3D模型資料庫及Omniverse開發計畫」成果報告.pdf

Category: 傳播特色研究計畫