Al 3D y Más Allá: El Formato USD de Pixar Llega a Todas las Industrias

La Descripción de Escena Universal (USD) ayudó a los diseñadores de Hollywood a colaborar entre sí. Ahora juega un rol similar para arquitectos, diseñadores de productos y más.
por Rick Merritt

Era el tipo de momento profesional con el que los desarrolladores sueñan pero que rara vez experimentan. Frente a una multitud enardecida en SIGGRAPH 2016, Dirk Van Gelder de Pixar Animation Studios lanzó la Descripción de Escena Universal.

USD se convertiría en el complemento de código abierto que los cineastas utilizaron para unir sus herramientas favoritas y poder colaborar con colegas de todo el mundo, lo que simplificaba radicalmente el trabajo de crear películas animadas. Al comienzo, tuvo el apoyo de tres socios fundamentales: Autodesk, Foundry y SideFX.

En la actualidad, más de una docena de empresas, desde Apple hasta Unity, son compatibles con USD. El estándar está a punto de convertirse en el elemento que fusiona todo tipo de mundos virtuales y físicos en entornos donde personas creativas diseñarán todo, desde rascacielos hasta autos deportivos y ciudades inteligentes.

Además, está ayudando a generar machinima, una forma emergente de narración digital basada en el contenido del juego.

Cómo USD Encontró una Audiencia

El debut de 2016 “fue bastante emocionante” para Van Gelder, quien pasó más de 20 años desarrollando las herramientas de Pixar.

“Habíamos hablado con la gente sobre el USD, pero no estábamos seguros de que lo aceptaran», dijo. “Hice una demostración en vivo en una computadora portátil de una escena de Buscando a Dory para que pudieran ver la escalabilidad y el rendimiento de USD, y lo que en Pixar podíamos hacer con él, y realmente entendieron el mensaje”.

Una de las personas entre la multitud era Rev Lebaredian, vicepresidente de tecnología de simulación de NVIDIA.

“La presentación de Dirk de USD en vivo y en tiempo real nos inspiró. Desencadenó una serie de ideas y eventos que llevaron a lo que es NVIDIA Omniverse hoy, con USD en el centro. Entonces, fue el destino que Dirk terminara en el equipo de Omniverse”, dijo Lebaredian sobre la plataforma de gráficos 3D, ahora en beta abierta, que tiene como objetivo colaborar con Pixar y la comunidad de gráficos 3D para llevar adelante la visión de USD.

Efectos de Capa de Desarrolladores en Gráficos 3D

Los desarrolladores de Adobe estuvieron entre muchos otros que le dieron la bienvenida a USD y ahora brindan la compatibilidad en sus productos.

“USD tiene todo un mundo de funciones que son increíblemente poderosas”, dijo Davide Pesare, quien trabajó en USD en Pixar y ahora es gerente senior de I+D en Adobe.

“Por ejemplo, con las capas de USD, los profesionales pueden trabajar en la misma escena sin pisarse los dedos de los pies. Cada profesional tiene su propia capa, por lo que puede dejar que el modelador trabaje mientras otra persona construye el sombreado”, dijo.

Hoy en día, USD se ha extendido más allá de la industria cinematográfica, donde domina la animación y los efectos especiales. Los desarrolladores de juegos lo están viendo, los productos de Apple pueden leerlo, tenemos socios en arquitectura que lo usan y la cantidad de productos compatibles con USD solo va a crecer”, dijo Pesare.

CityEngine uses USD
Pensando a gran escala: NVIDIA y su socio Esri, un especialista en software de mapas, están construyendo mundos virtuales utilizando USD.

Desarrollar un Hogar 3D Virtual para Arquitectos

Aunque se inició en las películas, el formato USD puede desempeñar muchos papeles.

Millones de arquitectos, ingenieros y diseñadores necesitan una forma de revisar rápidamente el progreso de los proyectos de construcción con los propietarios y desarrolladores inmobiliarios. Cada parte interesada quiere diferentes programas que, a menudo, se ejecutan en diferentes computadoras, tabletas o incluso teléfonos. Parece un guion de una película de horror de TI, donde USD puede escribir un final feliz.

Empresas como Autodesk, Bentley Systems, McNeel & Associates y Trimble Inc. ya están explorando lo que USD puede hacer por esta comunidad. NVIDIA usó Omniverse para crear un video que muestra algunas de las posibilidades, como una previsualización sobre cómo jugará el sol en el interior vidrioso de un rascacielos durante el día.

El Diseño de Producto Cobra Vida con USD

Es una historia similar con un cambio de escenario en la industria de la manufactura. Aquí, las empresas tienen un elenco de miles de productos complejos que desean diseñar y probar rápidamente, que van desde dispositivos controlados por voz hasta camiones autónomos.

El proceso requiere iteraciones utilizando programas a cargo de diversos especialistas que exigen modelos 3D fotorrealistas. Más allá de las revisiones de diseño de rigor, sueñan con posibilidades como poner visualizaciones en manos de los clientes en línea.

Para mostrar el futuro, el equipo de Omniverse produjo un video para debut del sistema NVIDIA DGX A100 con vistas explosivas de cómo sus 30,000 componentes encajan en un millón de perforaciones. Más recientemente, generó , un video de la tarjeta gráfica NVIDIA GeForce RTX Series 30, con un recorrido virtual de su nuevo subsistema de enfriamiento, gracias al uso del formato USD en Omniverse.

“En estos días, mi equipo pasa mucho tiempo trabajando en física en tiempo real y otras extensiones de USD para vehículos autónomos y robótica con las plataformas NVIDIA Isaac y DRIVE”, dijo Van Gelder.

Para mostrar lo que es posible hoy en día, los ingenieros utilizaron USD para importar a Omniverse un automóvil de lujo modelado con precisión y detalles de un tramo de carretera de 17 millas alrededor de la sede de NVIDIA en Silicon Valley. La simulación, que se presentó durante el GTC, muestra el potencial de entornos lo suficientemente detallados como para probar tanto los vehículos como sus capacidades de conducción automatizada.

Otro equipo importó Kaya, un automóvil robótico para consumidores, para que los usuarios pudieran programar el modelo digital y probar su comportamiento en una simulación Omniverse antes de construir o comprar un robot físico.

La simulación fue precisa a pesar del hecho de que “las ruedas son increíblemente complejas porque pueden avanzar, retroceder o de lado”, dijo Mike Skolones, gerente del equipo detrás de NVIDIA Isaac Sim.

¡Luces! ¡Cámara! ¡USD!

En la industria de los juegos, el Unreal Engine de Epic es compatible con USD y Unity y Blender también están trabajando para hacerlo. Su trabajo está acelerando el surgimiento de machinima, un derivado de los juegos similar a una película que se mostró en un video para NVIDIA Omniverse Machinima.

Mientras tanto, de vuelta en Hollywood, los estudios han avanzado bastante en la adopción del formato USD.

Pixar produjo Buscando a Dory usando USD. Dreamworks Animation describió su proceso  de adopción de USD para crear la película de 2019 Cómo entrenar a tu dragón: El mundo oculto. Disney Animation Studios también sumó USD a su proceso de películas animadas.

Llevar el Formato USD a Omniverse

NVIDIA y sus socios esperan incorporar el formato USD a todos estos campos y más con Omniverse, un entorno que un miembro del equipo describe como “Google Docs para gráficos 3D”.

Omniverse conecta el poder de los gráficos con ray tracing en tiempo real de NVIDIA RTX con la edición colaborativa y por capas de USD. El video reciente “Marbles at Night” mostró esa combinación, creada por una docena de profesionales ubicados en los EE. UU., Australia, Polonia, Rusia y el Reino Unido.

Eso está entusiasmando a desarrolladores como Pesare de Adobe.

“Todas las industrias querrán generar su contenido con texturizado, modelado, sombreado y animación en tiempo real”, dijo Pesare.

“Eso allanará el camino para una revolución en las personas que consumen medios en tiempo real con anteojos AR y VR y conectadas en redes 5G, que buscan una experiencia inmersiva e interactiva en cualquier lugar”, agregó.

Él es uno de los casi 400 desarrolladores que han probado Omniverse hasta ahora. Otros provienen de empresas como Ericsson, Foster & Partners y Industrial Light & Magic.

USD Ayuda a los Exploradores Lunares

El Laboratorio de Desarrollo de Frontera (FDL), un socio de la NASA, se acercó recientemente a NVIDIA para que le ayudara a simular la luz en la superficie de la luna.

Con datos de un satélite lunar, el equipo de Omniverse generó imágenes que FDL utilizó para crear un video para una charla pública. El objetivo era explicar su búsqueda de hielo de agua en la luna y un lugar de aterrizaje para un vehículo lunar.

De vuelta en la Tierra, los desafíos futuros incluyen el uso del renderizador Hydra de USD para entregar contenido a 30 cuadros por segundo, que podría combinar imágenes de una docena de fuentes para un cineasta, un arquitecto o un diseñador de productos.

“Es un esfuerzo hercúleo poner esto en manos de los primeros clientes para el trabajo de producción”, dijo Richard Kerris, gerente general del grupo de medios y entretenimiento de NVIDIA y ex jefe tecnológico de Lucasfilm. “Estamos construyendo de manera eficaz un sistema operativo para creativos en múltiples mercados, por lo que la compatibilidad con USD es increíblemente importante”, dijo.

Kerris pidió a cualquiera que tenga un sistema con RTX que acceda a la versión beta abierta de Omniverse e impulse la promesa de USD.

“Estamos ansiosos por ver lo que construirán”, dijo.