OpenUSD零基础入门教程：从安装到第一个3D场景构建全流程

Universal Scene Description（USD）是一种高效、可扩展的系统，用于创作、读取和流式传输时间采样的场景描述，以便在图形应用程序之间进行交换。本教程将带您从安装OpenUSD开始，逐步完成第一个3D场景的构建，让您快速掌握USD的基本使用方法。

一、安装准备

1.1 了解OpenUSD

OpenUSD（Universal Scene Description）是由皮克斯动画工作室开发的开源场景描述技术，它能够高效地处理复杂的3D场景数据，支持在不同的图形应用程序之间无缝交换和共享场景信息。更多详细信息可参考官方文档。

1.2 系统要求

USD主要在Linux平台（CentOS 7）上开发，但也在macOS和Windows上进行构建、测试和支持。具体支持的平台版本信息可查看VERSIONS.md。

1.3 依赖项准备

安装OpenUSD需要以下必要依赖项：

• C/C++编译器
• CMake
• Intel TBB

此外，根据需要构建的组件，可能还需要其他依赖项，如Python、Boost、OpenSubdiv等。详细的依赖项信息可参考README.md和高级构建配置。

二、安装OpenUSD

2.1 获取源代码

您可以从Git仓库克隆OpenUSD的源代码：

git clone https://gitcode.com/GitHub_Trending/ope/OpenUSD

2.2 使用构建脚本安装

最简单的安装方式是使用提供的build_usd.py脚本，该脚本将下载所需的依赖项，并将它们与USD一起构建和安装到指定目录。

Linux系统：

python OpenUSD/build_scripts/build_usd.py /path/to/my_usd_install_dir

macOS系统：

在终端中运行xcode-select确保安装了命令行开发工具，然后执行：

python OpenUSD/build_scripts/build_usd.py /path/to/my_usd_install_dir

Windows系统：

启动Visual Studio的"x64 Native Tools Command Prompt"，然后运行：

python OpenUSD\build_scripts\build_usd.py "C:\path\to\my_usd_install_dir"

2.3 验证安装

安装完成后，设置脚本结束时指定的环境变量，然后运行usdview查看示例资产，以验证安装是否成功：

usdview OpenUSD/extras/usd/tutorials/convertingLayerFormats/Sphere.usda

三、构建第一个3D场景

3.1 了解USD文件结构

USD使用.usda（ASCII格式）和.usdc（二进制格式）等文件格式来存储场景描述。其中，.usda文件是人类可读的，适合学习和编辑。

3.2 使用Python创建场景

下面我们使用Python脚本来创建一个简单的3D场景，该脚本将创建一个包含球体的USD文件。

创建一个名为hello_world.py的文件，内容如下：

from pxr import Usd, UsdGeom

# 创建一个新的USD阶段
stage = Usd.Stage.CreateNew('HelloWorld.usda')

# 在根路径下创建一个Xform（变换）节点作为父节点
xformPrim = UsdGeom.Xform.Define(stage, '/hello')

# 在Xform节点下创建一个球体
spherePrim = UsdGeom.Sphere.Define(stage, '/hello/world')

# 保存USD文件
stage.GetRootLayer().Save()

3.3 运行脚本生成USD文件

执行上述Python脚本，将生成一个名为HelloWorld.usda的USD文件。

3.4 查看场景

使用usdview工具打开生成的USD文件，查看创建的3D场景：

usdview HelloWorld.usda

在usdview窗口中，您可以交互地查看场景中的球体，尝试旋转、缩放和平移视图，以从不同角度观察对象。

四、总结与展望

通过本教程，您已经成功安装了OpenUSD，并使用Python创建了第一个简单的3D场景。这只是USD强大功能的冰山一角，USD还支持更复杂的场景描述，如动画、材质、灯光等。

接下来，您可以进一步学习USD的高级特性，如层叠、引用、变体等，以创建更复杂的3D场景。您可以参考USD教程和用户文档和教程来深入学习。

希望本教程能帮助您快速入门OpenUSD，开启您的3D场景描述之旅！