USDKit：Apple 平台上的 Swift 原生 OpenUSD

在 WWDC 2026 上，一位 Apple 工程师在 Swift 中打开了一个 3D 场景，注意到工作台上缺少一台示波器，于是把该素材作为轻量引用拉了进来、移动到位、为辅助技术添加了标注，最后把整个场景导出，体积缩小到原来的七分之一——这一切只用了寥寥几行代码。¹ 那段演示正是 USDKit 的核心主张：Apple 如今提供了一个系统框架，让 OpenUSD 成为一流的 Swift API，而不再是需要手动绑定的 C++ 库。您加载一个 stage、把素材组合在一起、在 prim 上编写数据，再导出一个压缩包，全程使用 Swift 开发者早已熟悉的模式。

本文沿着 WWDC 2026 第 285 场会议「Discover USDKit and what’s new in OpenUSD」梳理 USDKit 的来龙去脉。以下内容均直接来自那场会议。

TL;DR

• USDKit 为 Swift 应用带来一流的 USD 支持，「内置了与 RealityKit 和 Spatial Preview 的深度集成」，无论是既有的 USD 开发者还是 Swift 新手，它都能各取所需。¹
• 核心循环就是打开、修改、导出：用 USDStage 的初始化方法创建一个 stage，或用 USDStage.open 打开一个（它会抛出错误，所以要用 try），通过 Composition 引用素材，用 addTransformOperation 摆好位置，再写出一个压缩的 exportPackage。¹
• 一个坦诚的局限：USDKit「并未提供所有针对特定 schema 的 API」，因此编写无障碍信息意味着先应用 AccessibilityAPI schema，再按规范中定义的名称逐个创建 label 和 description 属性。¹
• 一种全新的 USD primitive 类型 Particle Fields「既能描述 Gaussian Splats，也能描述其他表示形式」，首次把 splats 与网格、材质带入同一个场景。¹
• 网格压缩加上 AVIF 纹理压缩，让素材平均体积缩小到原来的七分之一；您可以通过 exportPackage API、在 Preview 中，或借助 usdcrush 命令行工具获得这一效果。¹

今年 OpenUSD 有哪些变化

来自 Apple Spatial Standards 团队的 Lee 在 7:00 处、紧接着 OpenUSD 基础更新之后介绍了 USDKit。

USD 是 Apple 所构建的空间体验的骨干，而其背后的开源项目 OpenUSD 最初由 Pixar 开创。¹ USD 并非孤军奋战。它与 MaterialX（最初由 Lucasfilm 用于材质描述）集成，今年还新增了 OpenVDB（最初来自 DreamWorks），把体数据也纳入其中。¹ 今年 Apple 在各个平台上更新了这三者，作为 Academy Software Foundation 的成员，它直接为 MaterialX 和 OpenVDB 等项目做出贡献。¹

标准化工作比代码层面更为深入。作为 Alliance for OpenUSD 的创始成员，Apple「帮助发布了 USD 核心的第一份正式规范，针对几何、材质和物理的领域规范也已在制定中」。¹ 这些工作组都是开放的，会议向开发者发出的号召是：如果想在行业如何交换 3D 内容这件事上拥有发言权，就参与进来。

在 primitive 层面最引人注目的消息是 Particle Fields。Gaussian Splats 把一个场景捕捉为「数以百万计、相互重叠的模糊粒子，每个粒子都编码了位置、颜色和不透明度，从而忠实重建复杂的真实世界环境」。¹ Apple 与包括 NVIDIA、Adobe 和 Pixar 在内的 Alliance for OpenUSD 合作伙伴一道，引入了 Particle Fields 这一全新的 USD primitive 类型，它「既能描述 Gaussian Splats，也能描述这一快速演进的研究领域中的其他表示形式」。¹ 实际收益是：splats 如今「首次得以与您的网格、材质和其他传统 3D 数据共处同一个场景」。¹ 这一定位是刻意保持谦逊的。Particle Fields 描述的是 splats 及类似的表示形式；它是一个面向演进中研究领域的容器，而非一份成熟的 splat 渲染器规范。

USDKit 的心智模型

USDKit 为 Swift 应用带来一流的 USD 支持，内置了与 RealityKit 和 Spatial Preview 的深度集成，其设计目标双向兼顾：已经懂 USD 的开发者会觉得概念似曾相识，而初次接触 USD 的 Swift 开发者也能得到他们早已熟悉的模式与范式。¹

几个 USD 概念为这套 API 奠定了基础。Layer 是单个数据文件。Layer 通过一项名为 Composition 的功能组合在一起，而 Stage 则是「一个或多个 layer 组合后的结果」，是您观察整个场景的窗口。¹ 场景中的一切都是 USD Prim。每个 prim 都有一个定义其类型的 Schema，外加「持有实际数据」的 Attributes，以及「描述 prim 自身相关信息」的 Metadata。¹ layer、stage、prim、schema 这四个词，撑起了后续的整个工作流。

打开、修改、导出

会议演示了一个具体的循环：加载一个 stage、做出修改、导出结果。¹

您可以用「一个简单的 USDStage 初始化方法」在内存中创建一个全新的 stage。¹ 若要处理一个已有的场景，则通过向 USDStage.open 传入文件 URL 来打开它。由于这涉及文件访问，「它可能会抛出错误，所以我用了 try」。¹ 场景加载完成后，工程师遍历 stage 的层级结构寻找缺失的示波器，结果一无所获，于是「在我希望它存在的路径上定义了一个新的 transform prim」。¹

Composition 正是这套设计真正发挥价值之处。您不必把素材的数据复制进 stage，而是「为它添加一个轻量引用」。¹ 该素材存在于它自己的文件（即 layer）中，由别人编写，您把它拉进来：「每个人各自处理场景中的自己那一块，USD 再把它们整合到一起」，而且原作者所做的任何更新「也会自动出现在我的 stage 中，因为我只是引用了他们的文件」。¹

为被引用的素材定位时要用 addTransformOperation，它「会负责在 prim 上创建正确的属性，并自动更新 transform 的顺序」。¹ 之后工程师设置了平移值，素材便移动到工作台上。这种模式之所以重要，是因为它把意图（移动这个 prim）与「存在哪些 transform 属性、以何种顺序排列」这类记账工作分离开来。

编写无障碍信息，以及一个坦诚的局限

Apple「直接在 USD 中推动了无障碍元数据的标准化」，确立了 3D 对象上的辅助 label 和 description 在全行业范围内的定义方式，并以足够的灵活性构建，使其能够不断演进。¹ 由于这些元数据原生于 USD，「您可以通过任何 USD API 来编写它」，Apple 还在 Blender 和 Maya 中加入了直接支持，以降低采用门槛。¹

下面这个注意事项值得直白地讲清楚。要添加无障碍数据，您需要先把 AccessibilityAPI schema 应用到 prim 上，这会添加用于标示该 schema 存在的元数据。然后，用会议中的原话来说，「由于 USDKit 并未提供所有针对特定 schema 的 API，我直接创建 label 和 description 属性，并确保使用规范中定义的正确属性名」。¹ 因此，USDKit 给了您一个 Swift 原生的方式去触及 USD，但它并不会为每一个 schema 都包装出一套带类型的 API。对于它未覆盖的 schema，您要按名称编写属性，并要自行负责对照规范把这些名称写对。请把 USDKit 视为通往 USD 的一扇一流大门，而不是对每个 schema 都提供完整类型覆盖的保证。

内置于导出调用中的压缩

高质量的生产级 USD 场景「体积可能膨胀到许多 GB」，演示中的 ALab 场景就是一个活生生的例子。¹ Apple 与 Alliance for Open Media 合作，加入了「一种最先进的网格压缩编解码器，能够将网格体积最多缩减 90%」。¹ 结合既有的 AVIF 纹理压缩，「素材平均体积如今缩小到原来的七分之一，且不损失视觉质量」。¹

这个编解码器位于工作流内部，而非置于其旁。压缩支持「直接内置于 exportPackage API 中」：您向 stage 上的 exportPackage 方法传入输出 URL，再通过导出选项启用纹理和网格压缩。¹ 如果您不写代码，「也可以直接在 Preview 中，或通过 usdcrush 命令行工具获得同样的结果」。¹ Apple 正与 Pixar 合作，把这种压缩带入 OpenUSD 项目，让整个生态都能受益。¹

USDKit 与平台其余部分的交汇点

这个框架所驱动的体验远不止于单个应用。Mac 上的 Preview 如今能做关键的 3D 编辑，而 Preview 和 Quick Look「为您提供渲染器的选择」：RealityKit「在 Mac、iPhone、iPad 和 Vision Pro 之间带来一致性」，Storm「对于有既有生产流水线需求的人仍然可用」，而一个全新的 Raytracer 则面向最复杂的场景，提供精确的反射、精准的阴影和物理正确的光照。¹ 这三种渲染器都支持 OpenPBR，它是「相对 USDPreviewSurface 的一次重大升级，为您的工作流带来更丰富、物理上更精确的材质」。¹

Preview 与 macOS 27 上全新的 Spatial Preview 框架集成，在您的 Mac 与 Vision Pro 上的 Quick Look 之间建立了直接连接，让编辑结果实时呈现在您的空间中，而 SharePlay 则能把整个团队带入同一个场景。¹ 在 Web 端，Safari 引入了 Model 标签，用来嵌入一个 USD 模型，它在 macOS 和 iOS 上可交互地渲染，而在 visionOS 上则「冲破页面，以空间方式直接呈现在用户的空间里」。¹

USDKit 是 Apple 平台上应用开发者的推荐路径，因为它由系统提供且深度集成，会议中其余的体验都构建于它之上。¹ 对于超出 USDKit 覆盖范围的高级或跨平台需求，SwiftUSD 通过 Swift Package Manager 提供开源的 Swift 绑定，而 C++ 代码库则可以把 OpenUSD 直接作为框架嵌入。这三者都建立在同一基础之上，因此「您的 USD 文件可以在它们之间自由流转」。¹

有一点区别值得记住：这是编程式的路径。在可视化工具中手工编写场景是 Reality Composer Pro 的活儿（参见 RealityKit 与 Reality Composer Pro 的心智模型）；而当真正干活的是代码而非画布时，USDKit 才是您该使用的 API。

如何上手

这场会议浓缩成一条您今天就能照做的简短路径：

1. 打开一个 stage。 用 USDStage 初始化方法在内存中创建一个，或在 try 内向 USDStage.open 传入文件 URL 来打开一个已有场景，因为文件访问可能会抛出错误。¹
2. 组合，而非复制。 在您想要的路径上定义一个 transform prim，然后为一个外部 layer 添加轻量引用，这样原作者的更新就会自动流入您的 stage。¹
3. 带着意图定位。 调用 addTransformOperation 来创建正确的属性和 transform 顺序，然后设置平移值。¹
4. 坦诚地编写无障碍信息。 应用 AccessibilityAPI schema，然后按规范定义的名称创建 label 和 description 属性，因为 USDKit 并未提供每一个针对特定 schema 的 API。¹
5. 导出得小巧。 在 stage 上调用 exportPackage 并启用纹理和网格压缩，或者如果您不写代码，就运行 usdcrush。¹

常见问题

什么是 USDKit？

USDKit 是 Apple 新推出的系统框架，为 Swift 应用带来一流的 OpenUSD 支持，内置了与 RealityKit 和 Spatial Preview 的深度集成。它通过 Swift 模式暴露 USD 概念（layer、stage、prim、schema），让您无需手动绑定 C++ 库就能打开 stage、组合素材、编写数据并导出。Apple 推荐它作为其平台上应用开发者的起点。¹

我如何用 USDKit 加载和修改一个 USD 场景？

在 try 内向 USDStage.open 传入文件 URL 来打开一个场景（文件访问可能会抛出错误），或用 USDStage 初始化方法创建一个全新的 stage。要添加一个外部素材，请定义一个 transform prim 并为它的 layer 添加轻量引用，而不是复制它的数据。通过调用 addTransformOperation 来定位它，该方法会设置好正确的属性和 transform 顺序，然后设置平移值。¹

USDKit 覆盖每一个 USD schema 吗？

不。会议直白地表示，USDKit「并未提供所有针对特定 schema 的 API」。以无障碍为例，您要应用 AccessibilityAPI schema，然后直接编写 label 和 description 属性，并使用规范中定义的确切属性名。USDKit 是通往 USD 的一扇 Swift 原生大门，而非环绕每个 schema 的带类型封装。¹

OpenUSD 中的 Particle Fields 和 Gaussian Splats 是什么？

Particle Fields 是 Apple 与包括 NVIDIA、Adobe 和 Pixar 在内的 Alliance for OpenUSD 合作伙伴一起引入的一种全新 USD primitive 类型。它「既能描述 Gaussian Splats，也能描述」这一研究领域中的其他表示形式。Gaussian Splats 把一个场景捕捉为数以百万计、相互重叠、编码了位置、颜色和不透明度的粒子。Particle Fields 让 splats 首次得以与网格和材质共处同一个场景。¹

USDKit 能把一个 USD 素材压缩到多小？

一种与 Alliance for Open Media 共同打造的网格压缩编解码器可将网格体积最多缩减 90%，结合 AVIF 纹理压缩，素材平均体积约为原来的七分之一，且不损失视觉质量。可通过 exportPackage API、在 Preview 中，或用 usdcrush 命令行工具启用纹理和网格压缩。¹

USDKit 是 RealityKit 与 Reality Composer Pro 心智模型 中可视化编写故事的编程式对应物，它供给的正是那些驱动 visionOS 27 新功能 和更宏观的 RealityKit 空间心智模型 的场景。在 Web 一侧，同样的 USD 素材通过 Safari 今年引入的 原生 HTML <model> 元素 渲染。整个系列的入口是 Apple 生态系列。

参考资料