USDKit：Apple 平台上的 Swift 原生 OpenUSD

在 WWDC 2026 上，一位 Apple 工程師用 Swift 開啟了一個 3D 場景，發現工作檯上少了一台示波器，便將該素材以輕量引用的方式拉進來，移到定位，為輔助技術加上標籤，最後把整個成果以縮小七倍的體積匯出，而這一切只用了寥寥幾行程式碼。¹ 這段示範正是 USDKit 的核心主張：Apple 現在提供一套系統框架，讓 OpenUSD 成為一流的 Swift API，而不再是需要手動綁定的 C++ 函式庫。您載入 stage、將素材組合在一起、在 prim 上撰寫資料，再匯出壓縮過的 package，用的全是 Swift 開發者早已熟悉的模式。

本文以 WWDC 2026 第 285 場議程「Discover USDKit and what’s new in OpenUSD」為線索，講述 USDKit 的故事。以下內容皆直接出自該場議程。

TL;DR

• USDKit 為 Swift app 帶來一流的 USD 支援，「內建對 RealityKit 與 Spatial Preview 的深度整合」，並能同時照顧既有的 USD 開發者與 Swift 新手。¹
• 核心流程是開啟、修改、匯出：用 USDStage 初始化器建立 stage，或用 USDStage.open 開啟既有 stage（它會丟出錯誤，所以要用 try），透過 Composition 引用素材，以 addTransformOperation 定位，最後寫出壓縮過的 exportPackage。¹
• 一個誠實的限制：USDKit「並未提供所有 schema 專屬的 API」，因此撰寫無障礙資訊的做法是先套用 AccessibilityAPI schema，再依名稱建立標籤與描述屬性，並使用規格中所定義的名稱。¹
• 一種全新的 USD 基本型別 Particle Fields「能夠描述 Gaussian Splats 以及其他表示法」，首度讓 splat 與網格、材質置於同一個場景之中。¹
• 網格壓縮再加上 AVIF 材質壓縮，讓平均素材縮小七倍；您可透過 exportPackage API、在預覽程式中，或透過 usdcrush 命令列工具取得這項效果。¹

OpenUSD 今年有哪些變化

Apple Spatial Standards 團隊的 Lee 在 7:00 處、緊接著 OpenUSD 基礎更新之後介紹 USDKit。

USD 是 Apple 所打造的空間體驗的骨幹，其背後的開源專案 OpenUSD 最初由 Pixar 開創。¹ USD 並非單打獨鬥。它與最初由 Lucasfilm 用於材質描述的 MaterialX 整合，今年又新增了最初由 DreamWorks 開發、為其引入體積資料的 OpenVDB。¹ Apple 今年在旗下各平台上更新了這三者，並以 Academy Software Foundation 成員的身分直接為 MaterialX 與 OpenVDB 等專案做出貢獻。¹

標準化工作的深度遠超程式碼本身。身為 Alliance for OpenUSD 的創始成員，Apple「協助發布了 USD 核心的首份正式規格，而幾何、材質與物理的領域規格也已在進行中」。¹ 這些工作小組是開放的，議程對開發者的呼籲是：若想對業界交換 3D 內容的方式擁有發言權，就請參與其中。

基本型別層面最引人注目的消息是 Particle Fields。Gaussian Splats 將場景捕捉「為數以百萬計、彼此重疊的模糊粒子，每一個都編碼了位置、顏色與不透明度，以忠實重建複雜的真實世界環境」。¹ Apple 與包括 NVIDIA、Adobe 及 Pixar 在內的 Alliance for OpenUSD 夥伴合作，推出 Particle Fields 作為一種全新的 USD 基本型別，它「能夠描述 Gaussian Splats，以及這個快速演進的研究領域中的其他表示法」。¹ 實際效益在於：splat 如今「首度與您的網格、材質以及其他傳統 3D 資料置於同一個場景之中」。¹ 這樣的措辭刻意保持謙遜。Particle Fields 描述的是 splat 與類似的表示法；它是一個容納不斷演進之研究領域的容器，而非一份完成的 splat 算繪器規格。

USDKit 的心智模型

USDKit 為 Swift app 帶來一流的 USD 支援，內建對 RealityKit 與 Spatial Preview 的深度整合，而其設計目標兩面兼顧：早已熟悉 USD 的開發者會覺得這些概念似曾相識，初次接觸 USD 的 Swift 開發者則能拿到他們早已認得的模式與範式。¹

有幾個 USD 概念是這套 API 的基石。Layer 是單一的資料檔案。Layer 透過一項名為 Composition 的功能組合在一起，而 stage 則是「由一個或多個 layer 組合而成的結果」，是您通往整個場景的窗口。¹ 場景中的一切都是 USD prim。每個 prim 都有一個定義其型別的 schema，再加上「保存實際資料」的屬性，以及「描述 prim 本身相關資訊」的中繼資料。¹ layer、stage、prim、schema 這四個詞，撐起了後續的整套工作流程。

開啟、修改、匯出

議程示範了一個具體的流程：載入 stage、進行修改，再匯出結果。¹

您可以用「一個簡單的 USDStage 初始化器」在記憶體中建立一個全新的 stage。¹ 若要處理既有場景，則透過把檔案 URL 傳給 USDStage.open 來開啟它。由於這涉及檔案存取，「它可能會丟出錯誤，所以我用 try」。¹ 場景載入後，工程師遍歷 stage 階層尋找那台缺少的示波器，結果一無所獲，於是「在我希望它所在的路徑上定義一個新的 transform prim」。¹

Composition 正是這套設計展現價值之處。您不必把素材的資料複製進 stage，而是「為它加上一個輕量引用」。¹ 該素材存在於它自己的檔案（也就是 layer）裡，由他人撰寫，而您把它拉進來：「每個人各自處理場景中屬於自己的部分，USD 再把一切匯整起來」，而原作者所做的任何更新「也會自動出現在我的 stage 中，因為我只是引用他的檔案而已」。¹

定位被引用的素材會用到 addTransformOperation，它會「自動負責在 prim 上建立正確的屬性並更新 transform 順序」。¹ 接著工程師設定平移值，素材便移到了工作檯上。這個模式之所以重要，是因為它把意圖（移動這個 prim）與底層的記帳工作（哪些 transform 屬性存在、以什麼順序排列）分了開來。

撰寫無障礙資訊，以及一個誠實的限制

Apple「直接在 USD 中推動了無障礙中繼資料的標準化」，確立了業界如何在 3D 物件上定義輔助標籤與描述，並以彈性為前提來打造它，使其得以持續演進。¹ 由於這些中繼資料原生於 USD，「您可以透過任何一種 USD API 來撰寫它」，而 Apple 也在 Blender 與 Maya 中加入了直接支援，以便於採用。¹

這裡有個值得明說的但書。若要加入無障礙資料，您要先在 prim 上套用 AccessibilityAPI schema，這會加上用以表明該 schema 存在的中繼資料。接著，用議程裡的話來說：「由於 USDKit 並未提供所有 schema 專屬的 API，我直接建立標籤與描述屬性，並確保使用規格中所定義的正確屬性名稱。」¹ 因此，USDKit 給了您一條 Swift 原生的途徑去觸及 USD，但它並未為每一個 schema 都包上一層具型別的 API。對於它未涵蓋的 schema，您要依名稱撰寫屬性，並有責任對照規格把這些名稱寫對。請把 USDKit 視為通往 USD 的一流大門，而非對每一個 schema 都保證完整型別涵蓋的承諾。

隨匯出呼叫一併交付的壓縮

高品質的正式 USD 場景「可能膨脹到好幾 GB 之大」，示範中的 ALab 場景便是一個現成的例子。¹ Apple 與 Alliance for Open Media 合作，加入了「一套最先進的網格壓縮編解碼器，能將網格大小縮減多達 90%」。¹ 與既有的 AVIF 材質壓縮相結合，「平均素材如今縮小了七倍，且不犧牲視覺品質」。¹

這套編解碼器內嵌於工作流程之中，而非置於一旁。壓縮支援是「直接內建於 exportPackage API」：您把輸出 URL 傳給 stage 上的 exportPackage 方法，再透過匯出選項啟用材質與網格壓縮。¹ 若您不寫程式，「也能直接在預覽程式中，或透過 usdcrush 命令列工具取得相同的結果」。¹ Apple 正與 Pixar 合作，要把這項壓縮技術帶入 OpenUSD 專案，讓整個生態系都能受益。¹

USDKit 與平台其餘部分的交會之處

這套框架所驅動的體驗，影響範圍遠遠超過單一 app。Mac 上的預覽程式如今能進行基本的 3D 編輯，而預覽程式與 Quick Look「讓您可以選擇算繪器」：RealityKit「在 Mac、iPhone、iPad 與 Vision Pro 之間帶來一致性」，Storm「仍可供既有正式製作管線之需者使用」，而全新的 Raytracer 則以精準的反射、精確的陰影與物理上正確的光照，針對最複雜的場景。¹ 這三種算繪器都支援 OpenPBR，它「相較於 USDPreviewSurface 是一次重大升級，為您的工作流程帶來更豐富、物理上更精確的材質」。¹

預覽程式與 macOS 27 上全新的 Spatial Preview 框架整合，在您的 Mac 與 Vision Pro 上的 Quick Look 之間建立起直接連結，讓編輯結果即時呈現在您的空間中，而 SharePlay 更能把整個團隊帶進同一個場景。¹ 在網頁端，Safari 推出了 Model 標籤，可嵌入一個 USD 模型，使其在 macOS 與 iOS 上能以互動方式算繪，而在 visionOS 上「則會掙脫頁面的束縛，以空間方式直接呈現在使用者的空間裡」。¹

USDKit 是 Apple 平台 app 開發者的建議途徑，因為它由系統提供且深度整合，議程其餘的各項體驗也都建構於其上。¹ 對於超出 USDKit 所涵蓋範圍的進階或跨平台需求，SwiftUSD 透過 Swift Package Manager 提供開源的 Swift 綁定，而 C++ 程式碼庫則可將 OpenUSD 直接以框架的形式嵌入。這三者都立基於同一個基礎，因此「您的 USD 檔案可在它們之間自由流轉」。¹

有一個值得謹記的區別：這是程式化的途徑。在視覺化工具中手動撰寫場景，是 Reality Composer Pro 的工作（參見 RealityKit 與 Reality Composer Pro 心智模型）；而 USDKit 則是當執行工作的是程式碼、而非畫布時，您會伸手取用的 API。

如何開始

議程可以濃縮成一條今天就能依循的簡短路徑：

1. 開啟一個 stage。 用 USDStage 初始化器在記憶體中建立一個，或把檔案 URL 傳給 USDStage.open 並包在 try 裡來開啟既有場景，因為檔案存取可能會丟出錯誤。¹
2. 用組合，不要用複製。 在您想要的路徑上定義一個 transform prim，再為一個外部 layer 加上輕量引用，這樣原作者的更新便會自動流入您的 stage。¹
3. 帶著意圖去定位。 呼叫 addTransformOperation 來建立正確的屬性與 transform 順序，再設定平移值。¹
4. 誠實地撰寫無障礙資訊。 套用 AccessibilityAPI schema，再依規格所定義的名稱建立標籤與描述屬性，因為 USDKit 並未提供每一個 schema 專屬的 API。¹
5. 匯出得小巧。 在 stage 上呼叫 exportPackage 並啟用材質與網格壓縮，或者若您不寫程式，就執行 usdcrush。¹

FAQ

什麼是 USDKit？

USDKit 是 Apple 全新的系統框架，為 Swift app 帶來一流的 OpenUSD 支援，並內建對 RealityKit 與 Spatial Preview 的深度整合。它透過 Swift 模式呈現 USD 概念（layer、stage、prim、schema），讓您無需手動綁定 C++ 函式庫，就能開啟 stage、組合素材、撰寫資料並匯出。Apple 建議將它作為其平台上 app 開發者的起點。¹

我要如何用 USDKit 載入並修改 USD 場景？

把檔案 URL 傳給 USDStage.open 並包在 try 裡來開啟場景（檔案存取可能會丟出錯誤），或用 USDStage 初始化器建立一個全新的 stage。若要加入外部素材，請定義一個 transform prim，並為它的 layer 加上輕量引用，而不要複製它的資料。透過呼叫 addTransformOperation 來定位它，這會設定好正確的屬性與 transform 順序，接著再設定平移值。¹

USDKit 涵蓋每一個 USD schema 嗎？

並沒有。議程明白指出，USDKit「並未提供所有 schema 專屬的 API」。以無障礙為例，您要套用 AccessibilityAPI schema，再直接撰寫標籤與描述屬性，並使用規格中所定義的確切屬性名稱。USDKit 是通往 USD 的一流 Swift 大門，而非對每一個 schema 都包上一層型別的封裝。¹

OpenUSD 中的 Particle Fields 與 Gaussian Splats 是什麼？

Particle Fields 是 Apple 與包括 NVIDIA、Adobe 及 Pixar 在內的 Alliance for OpenUSD 夥伴一同推出的全新 USD 基本型別。它「能夠描述 Gaussian Splats 以及」這個研究領域中的「其他表示法」。Gaussian Splats 將場景捕捉為數以百萬計、彼此重疊、編碼了位置、顏色與不透明度的粒子。Particle Fields 首度讓 splat 與網格、材質置於同一個場景之中。¹

USDKit 能把 USD 素材縮到多小？

一套與 Alliance for Open Media 共同打造的網格壓縮編解碼器，能將網格大小縮減多達 90%，再結合 AVIF 材質壓縮，平均素材約可縮小七倍，且不犧牲視覺品質。請透過 exportPackage API、在預覽程式中，或以 usdcrush 命令列工具來啟用材質與網格壓縮。¹

USDKit 是 RealityKit 與 Reality Composer Pro 心智模型 中視覺化撰寫故事的程式化對應，而它所餵養的，正是驅動 visionOS 27 的新功能 以及更廣泛的 RealityKit 空間心智模型 的那些場景。在網頁端，相同的 USD 素材則透過 Safari 今年推出的 原生 HTML <model> 元素 來算繪。整個系列的彙整中心是 Apple Ecosystem Series。

參考資料