BlenderのUSDのエクスポートとインポート｜書き出しと読み込みの設定

USD（Universal Scene Description）は、形・ライト・カメラ・マテリアルを含むシーンを、ソフトのあいだで受け渡すための形式です。BlenderのUSDの書き出しの設定は、7つのまとまりに分かれています。まとまりは、「全般」「オブジェクトタイプ」「ジオメトリ」「リギング」「マテリアル」「アクセシビリティ」「実験的」です。読み込みの設定は、「全般」「オブジェクトタイプ」「ジオメトリ」「リギング」「マテリアル」「テクスチャ」「パーティクルとインスタンス」の7つです。

画面と試した結果は、Blender（ブレンダー）5.2 LTSのものです。設定の中身は5.2の公式マニュアルと画面の説明文で、書き出したファイルの中身はUSDのライブラリで読んで確かめました。受け取る側のソフトで開いた結果は試していません。

USDはシーンをプリムの階層で持つ形式で、Blenderはその一部を書き出して読み込む

5.2の公式マニュアルによると、USDのファイルは、シーンをプリム（prim）と呼ぶ要素の階層で持ちます。1つ1つのプリムが、形・ライト・カメラ・トランスフォームの階層などを表します。USDは、レイヤーの重ね合わせ・上書き・ほかのファイルの参照といった複雑な組み方もできます。Blenderの読み込みは、レイヤーや参照をまだ扱いません。書き出しは、レイヤーを書きません。

公式マニュアルに載っている、BlenderからUSDに書き出せるものは次のとおりです。

• メッシュ
• カメラ（透視投影だけ）
• カーブ
• テキスト（メッシュとして書き出す）
• ライト
• ヘアー（カーブとして書き出す。親の毛だけ）
• ポイントクラウド
• メタボール（アニメーションするメッシュとして書き出す）
• ボリューム
• アーマチュア

アニメーションを書き出すときは、計算したあとの最終のメッシュが書かれます。そのため、動かないメッシュ、頂点が動くだけのメッシュ、液体のシミュレーションのように面のつながりが変わるメッシュも書き出せます。

実際に書き出して試すと、平行投影のカメラは、名前の付いた空の変換（Xform。位置・回転・スケールの変換だけを持つプリム）だけになりました。3Dの文字は、メッシュとして書き出されました。

書き出しは、「ファイル」→「エクスポート」→「Universal Scene Description (.usd*)」から選びます。

読み込みは、「ファイル」→「インポート」→「Universal Scene Description (.usd*)」から選びます。

書き出しの「全般」で、書き出す範囲・名前・ファイルの参照・向き・単位を決める

書き出しの画面の右の「オペレータープリセット」の下が、「全般」のまとまりです。書き出す範囲、名前の書き方、ほかのファイルの参照、軸の向きと単位を決めます。

「アニメーション」と「座標軸を変換」をオンにし、「単位」を「カスタム」にすると、4つの設定が足されます。

2m×4m×1mの箱を書き出して、ファイルの中身を読みました。既定では、ステージの上向きの軸（upAxis）はZ、1単位は1メートルでした。「単位」を「ミリメートル」にすると、1単位は0.001メートルになり、ルートのプリムに1000倍のスケールが付きました。「座標軸を変換」をオンにすると、上の向きはYになり、ルートのプリムにXの−90°の回転が付きました。どちらのファイルも、Blenderで読み込み直すと、箱は2m×4m×1mで、位置と向きも書き出す前と同じでした。

公式マニュアルは、見えないオブジェクトは書き出さないとしています。Blenderでは、アウトライナーの目のアイコン（ビューポートで隠す）でオブジェクトを見えなくできます。「ビューポートで無効」と「レンダーで無効」の設定でも、見えなくできます。試すと、既定の「使用する設定：レンダー」では、レンダーで無効にしたオブジェクトは外れ、目のアイコンで隠したオブジェクトは書き出されました。「ビューポート」にすると、ビューポートで無効にしたオブジェクトが外れ、目のアイコンで隠したものは書き出されました。

「オブジェクトタイプ」と「ジオメトリ」で、書き出すものの種類と形の中身を決める

「全般」の下が、「オブジェクトタイプ」と「ジオメトリ」です。「オブジェクトタイプ」は、「ヘアー」のほかは既定でオンです。

「メッシュの三角面化」をオンにすると、「四角形分割方法」と「ポリゴン」が足されます。

書き出したファイルでは、エリアライトはRectLight、サンはDistantLight、ポイントとスポットはSphereLightになりました。ワールドに環境テクスチャをつないだ状態では、ドームライトが書かれました。

「リギング」と「マテリアル」で、骨とシェイプキー、マテリアルと画像の書き出し方を決める

「ジオメトリ」の下の「リギング」と「マテリアル」は、既定では閉じています。「マテリアル」は見出しにチェックがあり、既定でオンです。

公式マニュアルによると、「USDプレビューサーフェスネットワーク」と「MaterialXネットワーク」を両方オフにすると、ビューポート表示の色になります。プレビューサーフェスが扱えるのは、簡単なノードの組み方です。使えるのは「ディフューズBSDF」「プリンシプルBSDF」「画像テクスチャ」「UVマップ」「Separate RGB」だけです。「Separate RGB」はマニュアルの書き方で、5.2の画面では「カラー分離」です。アルファの切り抜き（opacityThreshold）は、プリンシプルBSDFの「アルファ」につなぐ「数式」のノードで作ります。しきい値が0.5なら「数式」を「丸め」にし、ほかのしきい値なら「数式」を2つ使って「1 −（値 < しきい値）」を組みます。ディスプレイスメントは、オブジェクト空間の値だけを扱い、ベクトルのディスプレイスメントは扱いません。中間レベルとスケールは、一定の値だけです。MaterialXでは、ディスプレイスメントはまだ扱いません。

画像テクスチャを貼った箱で試しました。既定の「新規パス」では、USDの横の「textures」フォルダーに画像が書き出され、USDの中は「./textures/」からの相対パスになりました。「維持」では、画像は書き出されず、USDの中は元の画像への相対パスになりました。

「アクセシビリティ」「実験的」の設定と、書き出しで扱えないもの

「マテリアル」の下の「アクセシビリティ」と「実験的」も、既定では閉じています。「アクセシビリティ」の「ラベル」「詳細」は空で、「実験的」の「インスタンス化」はオフです。公式マニュアルによると、アクセシビリティは、USDを開いたソフトが、アクセシビリティの仕組みに渡すための名前と説明です。

公式マニュアルによると、オブジェクトごとのアクセシビリティは、オブジェクトのデータブロックに、文字列のカスタムプロパティを足して付けます。要るのは「accessibility:〈名前空間〉:label」と「accessibility:〈名前空間〉:description」の2つです。「accessibility:〈名前空間〉:priority」（low・standard・high）は、足さなくてもかまいません。名前空間は「default」がすすめられています。

公式マニュアルに載っている、書き出しの制限は次のとおりです。

拡張子を.usdzにすると、USDと画像が1つのファイルにまとまる

公式マニュアルによると、書き出すファイルの拡張子を.usdzにすると、USDと画像をまとめたzipのファイル（USDZ）になります。同じ箱を.usdzで書き出すと、ファイルは1つで、中にUSD（.usdc）と「textures」フォルダーの画像が入っていました。「USDZテクスチャダウンサンプリング」を「256」にすると、.usdzの中の600×400ピクセルの画像は256×170ピクセルになりました。

読み込みの「全般」と「オブジェクトタイプ」で、読み込む範囲と種類を決める

読み込みの画面の右の一番上が「全般」です。読み込む範囲・単位・カスタムプロパティの扱いを決めます。

「全般」の下が「オブジェクトタイプ」です。「表示目的」の「プロキシ」と「ガイド」のほかは、既定でオンです。

公式マニュアルによると、USDのプリムは、読み込むとBlenderのオブジェクトの階層になります。変換だけのプリム（Xform）は、エンプティになります。まとめるだけで変換を持たないプリム（Scope）も、原点に置いたエンプティになります。ポイントにインスタンスを並べるプリム（PointInstancer）は、ポイントクラウドになります。インスタンスは、ジオメトリノードのモディファイアーと「ポイントにインスタンス作成」のノードで並びます。

読み込みは、変換の動きと形の動きの2つを読みます。変換が時間で変わるプリムには、「トランスフォームキャッシュ」のコンストレイントが付きます。形が時間で変わるメッシュ・カーブ・ポイントクラウドには、「メッシュ連番キャッシュ」のモディファイアーが付きます。色・UV・速度などの属性（Primvar）の動きも読みます。フレームごとに別のファイルに分けたUSDは読めません。

上向きの軸がYのUSDは、ルートのオブジェクトを回して、BlenderのZが上の向きに合わせます（公式マニュアル）。

読み込みの「ジオメトリ」「リギング」「マテリアル」「テクスチャ」「パーティクルとインスタンス」

「オブジェクトタイプ」の下の「ジオメトリ」「リギング」「マテリアル」は、既定では閉じています。

公式マニュアルによると、マテリアルの付いたメッシュには、USDのマテリアルと同じ名前のマテリアルが付きます。プレビューサーフェスのマテリアルでは、ビューポート表示の色・メタリック・粗さに、その値が入ります。

「マテリアル」の下が「テクスチャ」と「パーティクルとインスタンス」です。「テクスチャ」の下の2つの設定は、「テクスチャをインポート」が「コピー」のときだけ効きます。

.usdzを読み込むと、画像は.blendのファイルに入りました（パック）。.usdcを読み込むと、画像はファイルの場所を参照したままでした。

公式マニュアルによると、読み込みと書き出しのどちらでも、属性（Primvar）は、Blenderの属性にある型だけを扱います。

64ビットの整数、符号なしの整数、倍精度と半精度の浮動小数点数は扱いません。float4も、カラーやクォータニオンとしては扱いません。

Blenderから書き出した.usdcを読み込み直すと、箱の大きさ・位置・向きは同じでした。ライトは、エリア・サン・ポイント・スポットのまま読み込まれました。オブジェクトの名前は、書き出す前のオブジェクトの名前でなく、メッシュ・ライト・カメラのデータの名前になりました。読み込みの「親のXformと統合」をオフにすると、元のオブジェクトの名前のエンプティが残り、その子にデータの名前のメッシュが入りました。

建築のモデルをUSDで渡すときと、受け取ったUSDを開くときに見直す設定

建物のモデルをUSDで渡すときに見直すのは、次の項目です。

• 1つのファイルで画像まで渡すなら、拡張子を.usdzにする。.usdcで渡すなら、「textures」フォルダーごと渡す
• 相手のソフトが上向きの軸の指定を読まず、上をYとして開くなら、「座標軸を変換」をオンにする
• 相手のソフトの単位がミリメートルなどなら、「単位」を合わせる。大きさは、ルートのスケールで保たれる
• 渡すものだけを書き出すなら、「選択物のみ」をオンにする。選択していない親は、空の変換として書かれる。目のアイコンで隠しただけのオブジェクトは書き出される
• 名前に日本語があり、相手のソフトのUSDが24.03より前なら、「Unicode有効」をオフにする（画面の説明）
• 渡すカメラは透視投影にする
• マテリアルは、プリンシプルBSDF（新しく作ったマテリアルに最初から入っているノード）と画像テクスチャの簡単な組み方にする。書き出しで使うプレビューサーフェスが対応するノードは限られる

受け取ったUSDをBlenderで開くときは、次の項目を見直します。

• 大きさが合わないときは、「単位変換スケールを適用」と「スケール」を見る
• 一部だけを読み込むなら、「パスマスク」にプリムのパスを入れる
• ほかのソフトで作ったUSDは、「メッシュを検証」をオンにする（読み込みは遅くなる）
• オブジェクトの名前を保ちたいときは、「親のXformと統合」をオフにする
• .usdzの画像を.blendに入れたくないときは、「テクスチャをインポート」を「コピー」にし、先に.blendを保存する

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